Toepassingsgeval van apparatuur voor het mengen, verspreiden en emulgeren met een hoge scheerkracht
Bij de productie van complexe meerfasige materialen (met inbegrip van vast poeder, oliefase, waterfase en hulpmiddelen) is de integratie van mengmiddelen,Dispersie- en emulgatieprocessen zijn de sleutel tot het garanderen van productuniformiteitEen productiefaciliteit die zich bezighoudt met de vervaardiging van halfvaste en vloeibare produkten, heeft ooit te maken gehad met ernstige knelpunten bij de gecombineerde verwerking van materialen.De traditionele multi-apparatuur split-verwerkingsmodus leidde tot een lage productie-efficiëntieNa de invoering van de apparatuur voor het mengen, dispergeren en emulgeren met een hoge scheerkracht, is de productie van deze apparatuur in de Verenigde Staten in de afgelopen jaren sterk verslechterd.de installatie heeft deze problemen fundamenteel opgelost en een aanzienlijke verbetering van de productieprestaties bereikt, productconsistentie en kostenbeheersing.
Achtergrond en uitdagingen voorafgaand aan de upgrade
De fabriek produceert voornamelijk producten met meerdere componenten met een dagelijkse produktiebehoefte van 200-300 ton,voor toepassingen die een strikte controle van de deeltjesgrootteverdeling en de emulsie-stabiliteit vereisenVoor de opwaardering van de apparatuur werd in de fabriek een splitsingsproces toegepast: voor het voormengsel werd een gemeenschappelijke mixer gebruikt, voor de dispersering van vast poeder werd een dispersor gebruikt.met een vermogen van niet meer dan 10 WDit drie-stappen-splitsingsproces verlengde niet alleen de productiecyclus, maar bracht ook een aantal belangrijke problemen met zich mee:
- Slechte integratie van meng-, dispersier- en emulgatie-effecten: Vanwege het gebrek aan synergetische coördinatie tussen verschillende apparatuur kon het materiaal in elke verwerkingslijn geen uniforme toestand bereiken.vaste poederagglomeraten (aanvankelijke deeltjesgrootte 40-80 μm) zijn niet volledig gebrokenDe verdeling van de deeltjes in de vloeibare fase was tijdens de dispersie ongelijkmatig en het daaropvolgende emulgatieproces slaagde er niet in de olie-waterfase volledig te fuseren met de gedisperseerde vaste deeltjes..Het eindproduct had een gemiddelde deeltjesgrootte van 5 tot 10 μm en de olie-water scheiding bereikte na 30 dagen opslag 10 tot 13%, wat de bruikbaarheid van het product ernstig beïnvloedde.
- Lange productiecyclus en lage efficiëntie: Het splitsingsproces vereiste herhaalde overdracht van materialen tussen verschillende apparatuur en elk overdrachtsproces duurde 15-20 minuten.De totale verwerkingstijd voor een enkele partij (5 ton) was 60-70 minutenDe overdracht van de materialen heeft bovendien materiële verliezen veroorzaakt (verliespercentage 2-3%),verhoging van het grondstofverbruik.
- Grote kwaliteitsschommelingen van partij tot partij: de verwerkingsmodus is gebaseerd op handmatige bediening om de parameters van verschillende apparatuur aan te passen, en de parametermatching tussen het mengen,de dispersie- en emulgatieverbindingen moeilijk te standaardiseren wasDe variatiecoëfficiënt (CV) van de belangrijkste kwaliteitsindicatoren (deeltjesgrootteverdeling, viscositeit, stabiliteit) tussen partijen bereikte 16-22%.Het resultaat is een kwaliteitspercentage van het eindproduct van slechts 83-86%Een groot aantal niet-gekwalificeerde producten moest worden verwerkt of weggegooid, waardoor de productiekosten toenamen.
- Hoog energieverbruik en onderhoudskosten: drie sets apparatuur die tegelijkertijd werkten, met een gemiddelde dagelijks elektriciteitsverbruik van 380 kWh.emulgator stator-rotor)De maandelijkse onderhoudskosten bedroegen ongeveer 9.000 yuan en de onderhoudstijd van de apparatuur bereikte 8-10 uur per maand.
- Risico van materiële besmetting tijdens overbrenging: Het materiaaloverdrachtproces vereiste contact met pijpleidingen, kleppen en overdrachtscontainers en de dode hoeken in deze onderdelen waren moeilijk grondig schoon te maken.Restmateriaal van eerdere partijen zou waarschijnlijk latere materialen kunnen besmetten, met name voor producten met hoge hygiënevereisten, waardoor het risico op niet-gekwalificeerde producten door besmetting toeneemt.
Selectie van apparatuur en kernconfiguratie
Om de bovenstaande problemen op te lossen, heeft de fabriek de traditionele splitsingsmethode verlaten en gekozen voor een vermengings-, dispersie- en emulgatiesysteem met een hoge scheerkracht en geïntegreerde functies.De apparatuur integreert het mengen van, dispersie en emulgatie in één eenheid, waardoor een one-stop verwerking van materialen zonder overdracht mogelijk is.De kernconfiguratie en de technische kenmerken zijn ontworpen om de pijnpunten van split-verwerking aan te pakken, en de belangrijkste configuraties zijn als volgt:
1Geïntegreerde multifunctioneel werkkop
De apparatuur heeft een gecombineerde werkhoofdstructuur met drie functionele modules:met een snelheid van niet meer dan 50 kHz,met een vermogen van niet meer dan 50 Wenmet een diameter van niet meer dan 20 mmDe dispersie schijf (diameter 220 mm) draait met een snelheid van 800-3500 t/min, waardoor grote agglomeraten van vast poeder snel kunnen worden afgebroken.06-0.2 mm) heeft een snelheidsbereik van 3000-12000 t/min, waardoor een scheersnelheid van maximaal 80.000 s−1 wordt gegenereerd, waardoor volledige fusie van olie-waterfasen en verdere verfijning van deeltjes mogelijk is;de driedimensionale mengpeddel (snelheid 50-200 t/min) zorgt voor de algemene uniformiteit van de materialen in de tank en voorkomt lokale onderverwerkingAlle functionele modules zijn vervaardigd van 316L roestvrij staal met een spiegelpoetsbehandeling (oppervlakkrapheid Ra ≤ 0,8 μm), dat bestand is tegen corrosie en gemakkelijk te reinigen is.
2Precieze Parameter Control System.
De apparatuur is uitgerust met een PLC-intelligent besturingssysteem met een touchscreen bedieningsinterface, dat de onafhankelijke en gekoppelde beheersing van de mengsnelheid, de verspreidingssnelheid,emulgatiesnelheidDe snelheidsregeling is nauwkeurig ±10 t/min, de tijdregeling is nauwkeurig ±1 seconde en het temperatuurbereik is 0-100°C (fluctuatie nauwkeurig ±1,5°C).Het systeem ondersteunt de opslag van 80 sets van procesparameters, die de parameterinstellingen van verschillende producten en partijen kan standaardiseren, waardoor kwaliteitsschommelingen door handmatig gebruik worden vermeden.het systeem kan de parameterkorve tijdens het verwerkingsproces automatisch registreren, die een betrouwbare gegevensondersteuning biedt voor procesoptimalisatie en kwaliteitsopsporing.
3Gesloten tankstructuur zonder materiaaloverdracht
De apparatuur heeft een gesloten verticale tankstructuur met een volume van 5000 L (werkvolume 4000 L), die alle mengprocessen kan voltooien,dispersie en emulgatie in dezelfde tank zonder materiaaloverdrachtDe tank is uitgerust met een temperatuurregelaar, die de materialen kan verwarmen of koelen volgens de vereisten van het proces.Vermijding van materiaalverschuiving als gevolg van temperatuurstijging tijdens snelle scheer en verspreiding. De tank dekking wordt opgeheven door hydraulische druk, die handig is voor het voeden, reinigen en onderhoud,en de afdichting van de tank voldoet aan de voorschriften van GMP en voedselveiligheidstandaarden.
4Energiebesparend en slijtvast ontwerp
De apparatuur is voorzien van een energiebesparende motor met frequentiekonversie, die het vermogen kan aanpassen op basis van de verwerkingsfase (laag vermogen voor het mengen,hoog vermogen voor dispersies en emulgaties)De werkkop is voorzien van een slijtagebestendige coating (wolframcarbidecoating), die de levensduur van kwetsbare onderdelen verlengt.Het smeersysteem maakt gebruik van voedselvrije smeerolie van de H1-klasse, die niet-toxisch is en verenigbaar is met de productievereisten, en het interval voor het wisselen van smeerolie wordt verlengd tot 8000 bedrijfsuren.
5. CIP automatisch reinigingssysteem
De apparatuur is uitgerust met een automatisch reinigingssysteem CIP (Clean-In-Place), dat reinigingsstukken omvat die op de tankbekleding en in de tankkarosserie zijn geïnstalleerd.De schoonmaakstukken kunnen schoonmaakmiddelen sproeien op 360 gradenHet reinigingsproces kan binnen 20 tot 30 minuten worden voltooid.het elimineren van dode hoeken en het verminderen van het risico op kruisbesmetting van materiaalHet reinigende effect voldoet aan de hygiënevereisten van de voedings-, cosmetische en farmaceutische industrie.
Implementatieproces en procesoptimalisatie
Nadat de apparatuur in gebruik was genomen, heeft de fabriek een proefoperatie van 4 maanden uitgevoerd en de processen geoptimaliseerd.Het oorspronkelijke driestapssplitsingsproces is aangepast tot een eenstaps geïntegreerd verwerkingsproces, en de belangrijkste implementatiestappen en optimalisatiemaatregelen zijn als volgt:
1Procesintegratie en parameterkalibratie
Voor de kalibratie van de parameters heeft de faciliteit zes typische productformules geselecteerd (waaronder producten met een hoog vaste stofgehalte, een hoge viscositeit en olie-water-dual-fase-kenmerken).de optimale parametercombinatie van het mengenBijvoorbeeld bij een product dat 30% vaste stof en 25% olie bevat, werden de optimale parameters bepaald als:mengsnelheid 100 rpm (duur 5 minuten) voor voormenging van waterfase en hulpstoffenVerspreidingssnelheid 2800 t/min (duur 10 minuten) voor het afbreken van vaste poederagglomeraten; emulgatiesnelheid 9000 t/min (duur 15 minuten) voor olie-waterfusie en deeltjesraffinage;en een eindmengsnelheid van 80 t/min (duur 5 minuten) voor het stabiliseren van het systeem van het productOnder deze combinatie van parameters werd de gemiddelde deeltjesgrootte van het product teruggebracht tot 1,2-2,0 μm en werd de emulsie-stabiliteit aanzienlijk verbeterd.
2Verificatie van de reproductibiliteit van de partij
Na het bepalen van de optimale parameters voor elk product, heeft de faciliteit een batch reproduceerbaarheid verificatie uitgevoerd.12 opeenvolgende partijen monsters werden geproduceerd met behulp van de opgeslagen parametersDe testresultaten lieten zien dat de variatiecoëfficiënt (CV) van de belangrijkste kwaliteitsindicatoren tussen de partijen werd verlaagd van 16-22% tot 2-4%,en het kwaliteitspercentage van het eindproduct is verhoogd tot meer dan 99%Hierdoor werd geverifieerd dat de geïntegreerde apparatuur en de gestandaardiseerde parameters effectief het probleem van grote kwaliteitsschommelingen van batch tot batch konden oplossen.
3. Productieproces stroomlijnen
De geïntegreerde bewerkingsmodus elimineerde de materiaaloverdracht tussen verschillende apparatuur en verkortte de bewerkingstijd van een enkele partij van 60-70 minuten naar 35-40 minuten.en de verwerkingsefficiëntie is met ongeveer 40% verbeterdHet materiaalverlies is van 2-3% teruggebracht tot minder dan 0,5% door de gesloten tankstructuur, waardoor het grondstofverbruik aanzienlijk is verminderd.het aantal gebruikers dat voor een enkele productielijn vereist is, is teruggebracht van 3 naar 2, waardoor de arbeidskosten worden verlaagd en tegelijkertijd de productie-efficiëntie wordt verbeterd.
4. Optimalisatie van het reinigingsproces
Het automatische reinigingssysteem CIP heeft de oorspronkelijke handmatige reinigingsmodus vervangen. De reinigingstijd per partij is verkort van 40-50 minuten tot 20-30 minuten en het reinigingseffect is stabieler.Het aantal niet-gekwalificeerde producten dat wordt veroorzaakt door materiële verontreiniging is verminderd van 2-3 keer per maand tot 0-1 keer per kwartaal, waardoor de stabiliteit van de productkwaliteit verder wordt verbeterd.
Toepassingseffecten en gegevensanalyse
Na 8 maanden formele werking heeft de met hoge scheerkracht gemengde, disperserende en emulgerende apparatuur opmerkelijke resultaten bereikt bij het verbeteren van de productkwaliteit, het verhogen van de productie-efficiëntie, het verbeteren van de kwaliteit van de producten en het verbeteren van de kwaliteit van de producten.vermindering van energieverbruik en onderhoudskostenDe specifieke gegevensvergelijking voor en na de uitrustingopwaardering is als volgt:
1. Significante verbetering van de kwaliteit van het product
De gemiddelde deeltjesgrootte van het eindproduct werd verlaagd van 5-10 μm naar 1,0-2,5 μm en de polydispersiteitsindex (PDI) werd onder 0 gecontroleerd.18De olie-water-scheidingsgraad van het product tijdens de opslag is verlaagd van 10-13% tot minder dan 1.5% na 60 dagen opslagVoor producten met hoge hygiënevereisten werd het totale aantal koloniën stabiel onder de 10 CFU/g gereguleerd.voldoen aan de strengste hygiëne-normen van de industrieDe kwaliteitsgraad van het eindproduct is gestegen van 83-86% tot 99,3%, waardoor de kosten voor herbewerking en afvalverwijdering grotendeels zijn weggenomen.
2Opmerkelijke verbetering van de productie-efficiëntie
De verwerkingstijd van een enkele partij werd met 40% verkort en de dagelijkse productiecapaciteit werd verhoogd van 200-300 ton tot 350-400 ton onder dezelfde bedrijfsduur (20 uur per dag).Het gebruik van de apparatuur is verhoogd van 75% tot 95%Het aantal ongeplande shutdowns als gevolg van procesproblemen of uitval van apparatuur is verminderd van 3-4 keer per maand tot 0-1 keer per maand.het besparen van 2-3 uur overdrachtstijd per dag en het verbeteren van de continuïteit van de productie.
3. Effectieve vermindering van energieverbruik en kosten
Het energiebesparende ontwerp van de apparatuur met frequentieconversie heeft het gemiddelde dagelijkse elektriciteitsverbruik van 380 kWh tot 240 kWh verlaagd, een afname van 36,8%, waardoor 51100 kWh elektriciteit per jaarHet slijtvast ontwerp van de werkkop en het verlengde interval voor het wisselen van smeerolie hebben de maandelijkse onderhoudskosten van 9.000 yuan tot 3.200 yuan verlaagd.en de jaarlijkse onderhoudskosten werden met ongeveer 69% bespaard.De totale kosten (energie, onderhoud, grondstoffen,Het aandeel van de beroepsbevolking in de beroepsbevolking is met ongeveer 12% gedaald..
4- Vermindering van het risico op besmetting en verbetering van de veiligheid van de exploitatie
De gesloten tankstructuur en het automatische reinigingssysteem CIP elimineerden het risico op besmetting door materiaaloverdracht en handmatige reiniging.Het aantal gevallen van productverontreiniging is met meer dan 90% verminderdDe apparatuur is uitgerust met meerdere veiligheidsbeveiligingsfuncties (overbelasting, overtemperatuur, overdrukbescherming),die zich automatisch kan uitschakelen als er afwijkingen optreden., waardoor schade aan apparatuur en ongevallen voor de persoonlijke veiligheid worden voorkomen.De hydraulische opheffende tank en het vereenvoudigde werkproces verminderen de arbeidsintensiteit van de bedieners en verbeteren de veiligheid van de bediening.
5Verbetering van de schaalbaarheid van processen
De functies voor het opslaan en terugroepen van parameters van de apparatuur maakten het gemakkelijk om te schakelen tussen verschillende productformules.de optimale procesparameters kunnen snel worden bepaald door middel van kleine testpartijen op dezelfde apparatuur, en de parameters kunnen rechtstreeks worden toegepast op de massaproductie, waardoor de ontwikkeling van een nieuw product met 30-40% wordt verkort.De technische parameters van de apparatuur zijn verenigbaar met proef- en industriële productie, die een betrouwbare ondersteuning biedt voor de toekomstige uitbreiding van de productie van de fabriek.
Belangrijkste ervaringen en operationele aantekeningen
Tijdens het aanvraagproces heeft de installatie een reeks belangrijke ervaringen en operationele notities samengevat om de stabiele werking van de high-shear-menginstallatie te waarborgen.Dispergentie- en emulgatieapparatuur en het volledige gebruik van de geïntegreerde prestaties ervan:
- Voor hoogviscositeitsmaterialen moet eerst de mengsnelheid naar behoren worden verhoogd om een gelijkmatige materiaalstroom te garanderen,de snelheid van verspreiding en emulgatie moet geleidelijk worden verhoogd om overbelasting van de apparatuur en spatten van materiaal te voorkomen..
- Voor meerfasige materialen wordt aanbevolen eerst de continue fase (zoals de waterfase) toe te voegen,voeg vervolgens de gedisperseerde fase (zoals oliefase) en vast poeder toe terwijl u roert, waardoor lokale agglomeratie kan worden vermeden en de uniformiteit van dispersies en emulgeringen kan worden verbeterd.
- Het is van essentieel belang de werkkop regelmatig te controleren en te onderhouden.Wanneer de slijtage groter is dan 0.5 mm of het oppervlak ernstig gekrast is, moeten de kwetsbare delen tijdig worden vervangen om het bewerkingseffect te waarborgen.
- Het CIP-reinigingssysteem moet standaard worden gebruikt en na elke productiepartij moet het reinigingsproces strikt volgens de gestelde procedures worden uitgevoerd.en het reinigende effect moet regelmatig worden gecontroleerd (zoals detectie van reststoffen) om kruisbesmetting tussen partijen te voorkomen.
- Voor warmtegevoelige materialen moet de temperatuur tijdens de verwerking strikt worden gecontroleerd.en de verwerkingstijd en -snelheid moeten naar behoren worden aangepast om verlies van werkzame bestanddelen of materiaalverslechtering als gevolg van overmatige temperatuurstijging te voorkomen.
- De bedieners moeten een professionele opleiding volgen en vóór het gebruik van de apparatuur bekend zijn met de structuur, het werkingsprincipe en de methoden voor het instellen van parameters van de apparatuur.en de operationele procedures strikt naleven om operationele fouten te voorkomen.
Samenvatting
De toepassing van machines voor het mengen, verspreiden en emulgeren met een hoge scheerkracht heeft de problemen van een slecht verwerkings-effect, een lage productie-efficiëntie en een lage productie-efficiëntie fundamenteel opgelost.grote kwaliteitsschommelingen en hoge exploitatiekosten als gevolg van de traditionele splitsing in de installatieDoor het integreren van meng-, dispersie- en emulgatiefuncties in één eenheid realiseert de apparatuur een one-stop verwerking van materialen, elimineert het materiaaloverdrachtsverbindingen,en zorgt voor de uniformiteit en stabiliteit van de producten.
Het nauwkeurige parametersysteem van de apparatuur standaardiseert het productieproces, vermindert de impact van handmatig gebruik op de kwaliteit van het product,en verbetert de batch-reproduceerbaarheid van producten- het energiebesparende en slijtagebestendige ontwerp, alsmede het automatische reinigingssysteem CIP,niet alleen de operationele kosten en de onderhoudslast van de installatie verminderen, maar ook het veiligheids- en hygiëneniveau van de productie verbeteren.
Voor productiescenario's met meerdere componenten en meerdere fasen die een geïntegreerde verwerking van mengen, disperseren en emulgeren vereisen, met hoge scheersnelheid.dispersie- en emulgatiesysteem is een betrouwbare keuzeHet kan niet alleen de kwaliteit van de producten en de productie-efficiëntie verbeteren, maar ook de operationele kosten en risico's verminderen en solide technische ondersteuning bieden voor de duurzame ontwikkeling van de installatie.Door middel van gestandaardiseerde werkingIn het kader van de regelmatige onderhoudswerkzaamheden en de continue procesoptimalisatie kunnen de apparatuur een grotere rol spelen in de productie en de installatie helpen zich aan te passen aan de steeds strengere marktkwaliteitseisen.
Uw bericht moet tussen de 20-3.000 tekens bevatten!