Case study: Vacuümemulgator voor externe circulatie in de productie van cosmetische crèmes
In de cosmetica-industrie vereisen hoogwaardige crèmes en emulgeerde producten strikte controle op de uniformiteit van de textuur, de verdeling van de deeltjesgrootte, de emulgatiestabiliteit en het bubbelvrije uiterlijk.Traditionele emulgatiesystemen met interne circulatie hebben vaak problemen met onvoldoende materiaalcirculatie, ongelijke scheerkrachtverdeling en restluchtbellen bij de productie van grote partijen, wat leidt tot inconsistente productkwaliteit en beperkte productie-efficiëntie.Deze casestudy beschrijft hoe een vacuümemulgator met externe circulatie deze kernproblemen in de grootschalige productie van cosmetische crèmes aanpakte, geoptimaliseerde productieprocessen en verbeterde consistentie van het product, objectief gepresenteerd zonder promotioneel taalgebruik, in overeenstemming met de normen van de industrie en de wettelijke voorschriften.
1. Achtergrond en productieproblemen
De productiefaciliteit richt zich op de grootschalige productie van cosmetische crèmes, waaronder vochtinbrengende crèmes, anti-aging crèmes en zonnecrèmes.de installatie is gebaseerd op conventionele vacuümemulgatoren met interne circulatie, die na langdurige massaproductie aanhoudende problemen veroorzaakte, waardoor de kwaliteitsstabiliteit van het product en de schaalbaarheid van de productie werden belemmerd.
Ten eerste waren de uniformiteit van de emulgatie en de controle van de deeltjesgrootte onder de gemiddelde.resulterend in een onevenwichtige scheerkrachtverdeling in de mengkamerDit heeft geleid tot inconsistente deeltjesgroottes (gemiddeld 10-15 μm) en zichtbare agglomeraten in sommige partijen, waardoor de eindcrèmes een korrelige textuur en een slecht huidgevoel hebben.Variatie van partij tot partij in de deeltjesgrootteverdeling (Span-waarde > 1.2) heeft ook invloed gehad op de werkzaamheid van het product en de ervaring van de consument.
Ten tweede waren residuele luchtbelletjes en oxidatieve afbraak terugkerende problemen.wat leidt tot oppervlakteporositeit en bubbelvorming in de eindproductenBovendien werden gevoelige ingrediënten (bijv. plantaardige extracten, vitamine E) door onvoldoende vacuümbehoud tijdens de emulgatie blootgesteld aan zuurstof.versnelling van de oxidatieve afbraak en verkorting van de houdbaarheid van het product.
Ten derde waren de productie-efficiëntie en de schaalbaarheid beperkt.en het ontwerp van de kamer beperkte het effectieve gebruik van de capaciteit (slechts 60-70% van het nominale volume)De frequente handmatige ingreep om de materiële circulatie aan te passen, verhoogde de arbeidsintensiteit en de variatie van de partij.de moeilijkheid van de apparatuur om moeilijk bereikbare gebieden van de interne circulatie te reinigen, zorgde voor risico's op kruisbesmetting tussen verschillende formuleringen.
Om deze problemen op te lossen, zocht de fabriek een emulgatieoplossing die een nauwkeurige controle van de deeltjesgrootte (≤ 5 μm), volledige luchtbelverwijdering, efficiënte verwerking van grote partijen,De Commissie is van mening dat de Commissie de nodige maatregelen moet nemen om de bescherming van de gezondheid van de consument te waarborgen.Na rigoureuze proefproeven en technische evaluatie van verschillende emulgatiemiddelen, heeft de FDA een nieuwe methode ontwikkeld voor het opstellen van een verzameling van emulgatiemiddelen.een externe circulerende vacuümemulgator met aangepaste parameters werd geselecteerd voor integratie in de productielijn.
2Selectie van de apparatuur en technische aanpassing
Gezien de productiebehoeften van cosmetische crèmes met een hoge viscositeit (8.000-80.000 mPa), een grote batchcapaciteit (1.000 l per batch), strenge textuurnormen,en gevoeligheid voor zuurstof de geselecteerde vacuümemulgator voor externe circulatie is op maat gemaakt om de beperkingen van traditionele apparatuur aan te pakkenDe belangrijkste technische kenmerken en aanpassingen zijn als volgt:
Centrale externe bloedsomloop
De apparatuur heeft een speciaal ontwerp voor een externe circulatiepijplijn.de onderkant van de mengkamer aansluiten op een homogeniserende eenheid met een hoog rendement en de materialen naar de bovenkant van de kamer terugbrengenDeze structuur maakt het mogelijk dat de materialen met een doorstroming van 8-10 m3/h gedwongen door de homogeniserende machine circuleren, zodat alle materialen herhaaldelijk (6-8 cycli per partij) door de snijzone gaan..In tegenstelling tot interne circulatiesystemen elimineert het externe ontwerp dood volume en zorgt het voor een uniforme aanwending van scheerkracht over het gehele materiaalvolume.het probleem van ongelijke emulgatie oplossen.
Homogenisatie en scheerprestaties
De homogeniserende eenheid is voorzien van een tweestaps rotor-stator structuur met een maximale rotatiesnelheid van 12.000 t/min en een lineaire snelheid van 45 m/s. De verstelbare rotor-stator-kloof (0,1-0.3 mm) veroorzaakt een intense scheer, cavitatie en turbulente krachten, waardoor oliedruppels en vaste deeltjes effectief worden afgebroken in micro-dispersies (2-4 μm).Een 45 kW VFD-motor (variable frequency drive) maakt een stapsgewijze snelheidsregeling mogelijk (1,500-12,000 rpm), waardoor het technische team de scheerintensiteit kan afstemmen op de verschillende crèmeformules zonder de hittegevoelige ingrediënten te beschadigen.
Vacuüm- en afdichtingsontwerp
Het geïntegreerde vacuümsysteem met hoog rendement zorgt voor een stabiele vacuümgraad van -0,096 tot -0,098 MPa gedurende het gehele productieproces, inclusief de externe circulatie.Het volledige circulatiepad van de kamer naar de homogeniserende en terug is volledig afgesloten met dubbele mechanische afdichtingen en voedselkwaliteitsdichtingen van fluorrubber.Dit ontwerp zorgt voor een grondige ontluchting tijdens de circulatie, het elimineren van restbelletjes en het minimaliseren van de oxidatieve afbraak van de werkzame bestanddelen.
Materialen en hygiëne
Alle met het product in contact komende onderdelen, met inbegrip van de mengkamer, de externe circulatieleidingen en de homogeniseringskop, zijn vervaardigd van 316L roestvrij staal.De oppervlakken worden door elektrolytische poetsbehandeling behandeld om een ruwheid Ra ≤ 0 te bereiken.De apparatuur ondersteunt CIP (Clean-in-Place) -operaties, met in de kamer geïnstalleerde hoogdrukreinigingsstukken, circulatiepijpen,en homogeniserende eenheid die een grondige reiniging van alle contactoppervlakken mogelijk maakt en voldoet aan de GMP-hygiënevereisten.
Temperatuurregeling en automatisering
Een gemengde mengkamer met een PID-temperatuursysteem regelt de verwerkingstemperatuur tussen 20-80 °C met een precisie van ±1 °C en ondersteunt zowel verwarmings- als koelfuncties.Dit voorkomt thermische denaturatie van gevoelige ingrediënten en zorgt voor een stabiele vorming van emulgatiematrixDe apparatuur is uitgerust met een PLC touchscreen bedieningssysteem, waarmee in realtime de belangrijkste parameters (homogenisatie snelheid, circulatie doorstroming, vacuümgraad,temperatuur)Het systeem slaat tot 50 formuleprofielen op, waardoor met één klik de batchwisseling en automatische gegevensopname voor traceerbaarheid mogelijk is.
3Implementatie en procesoptimalisatie
Voor de volledige productie heeft het technische team proefproeven in meerdere partijen uitgevoerd om de procesparameters te optimaliseren voor drie essentiële crèmeformules: olie-in-water (O/W) vochtinbrengende crème,water-in-olie (W/O) anti-aging crèmeHet primaire doel was om de optimale combinatie van de doorstroming van de externe bloedsomloop, de homogenisatiesnelheid, het vacuümniveau, deen verwerkingstijd om de beoogde deeltjesgrootte te bereiken, emulgatiestabiliteit en textuur.
De resultaten van de proefproeven leverden optimale parameters op voor de formulering: voor O/W hydraterende crème, een externe circulatie van 9 m3/h, een homogenisatiesnelheid van 10.000 t/min,verwerkingstemperatuur van 40°C, en een emulgatietijd van 30 minuten (onder -0,097 MPa vacuüm) werd een uniforme deeltjesgrootteverdeling (2-3 μm, Spanwaarde ≤0,8) en een gladde textuur bereikt.met een vermogen van niet meer dan 50 W, een hogere homogeniseringssnelheid van 11.000 rpm en een langere vacuümhoudtijd (10 minuten na emulgatie) elimineerden restbelletjes en zorgden voor een consistente SPF-efficiëntie.Voor W/O anti-aging crème die plantaardige extracten bevat, een lagere temperatuur (35°C) en intermitterende homogenisatie (5 minuten aan, 2 minuten uit) behielden de werkzaamheid van het ingrediënt, met behoud van de emulgatiestabiliteit.
Op basis van deze resultaten werd de productielijn opnieuw geconfigureerd om de externe circulerende vacuümemulgator te integreren in een gesloten-loopworkflow.
- Voorverwerkingsgrondstoffen (smelting van oliefasecomponenten, oplossen van in water oplosbare hulpstoffen, filtratie-extracten) en voorverhitting tot de opgegeven temperatuur.
- Vervoer van voorverwerkte materialen via gesloten pijpleidingen naar de 1.000L-kamer, volgens de geoptimaliseerde toevoegingsreeks (eerst oliefase, vervolgens waterfase) om luchtopvang tot een minimum te beperken.
- Het vacuümsysteem wordt geactiveerd om de beoogde mate (-0,096 tot -0,098 MPa) te bereiken en de externe circulatiepomp wordt gestart om de materiële circulatie te starten.
- De homogeniserende stof wordt geactiveerd met de vooraf ingestelde snelheid, zodat de materialen gedurende de opgegeven emulgatietijd herhaaldelijk door de snijzone kunnen circuleren.
- Houd de temperatuur stabiel via het geïsoleerde systeem en koel de room vervolgens af tot 25°C terwijl de circulatie wordt voortgezet om een gelijkmatige koeling te garanderen.
- Verleng de vacuümhoudtijd voor 5-10 minuten om restbelletjes te verwijderen, stop vervolgens de circulatie en homogenisatie.
- De afgewerkte room wordt via gesloten pijpleidingen afgevoerd naar de vulinstallatie stroomafwaarts, waardoor de productiecyclus wordt voltooid.
Dit geoptimaliseerde proces elimineerde de noodzaak van handmatig roeren en ontluchten na emulgering, waarbij alle belangrijke bewerkingen werden geïntegreerd in één geautomatiseerde workflow.De reinigingsvalidatie bevestigde dat het ontwerp van de externe circulatiepijpleiding, in combinatie met CIP-systemen, effectief residuele materialen verwijderen zonder detecteerbare verontreinigende stoffen (detectiegrens: 0,1 μg/cm2) tussen partijen.
4. Toepassingsresultaten en prestatieverbeteringen
Na de formele productie van de vacuümemulgator met externe circulatie heeft de fabriek meetbare verbeteringen bereikt op het gebied van productkwaliteit, productie-efficiëntie,de kosten van de productie en de exploitatie van de crème.:
Verbetering van de productkwaliteit
De controle op de deeltjesgrootte is drastisch verbeterd: de gemiddelde deeltjesgrootte is gestabiliseerd op 2-4 μm, met een Span-waarde ≤ 0.9De emulgatiestabiliteit is verbeterd alle producten hebben een versnelde stabiliteitstest van 6 maanden doorstaan (40°C ± 2°C,relatieve luchtvochtigheid 75% ± 5%) zonder faseverdeling of textuurveranderingenDe overgebleven luchtbelletjes werden volledig verwijderd, waardoor het uiterlijk van het product verbeterde (uniforme glans, geen porositeit) en de houdbaarheid met 30% werd verlengd door de oxidatieve afbraak van de werkzame bestanddelen te verminderen.De consistentie van partij tot partij is aanzienlijk verbeterd, waarbij de belangrijkste kwaliteitsindicatoren (viscositeit, deeltjesgrootte, pH) binnen ± 3% fluctueren, een duidelijke verbetering ten opzichte van de vorige variatie van ± 8%.
Productie-efficiëntie optimaliseren
De cyclus van de batchverwerking werd verkort van 45 minuten naar 30 minuten - een vermindering van 33% - waardoor de faciliteit de dagelijkse productie van 8 batches tot 12 batches (1000L per batch) kon verhogen.Het ontwerp van de externe circulatie heeft de effectieve capaciteitsuitbuiting verhoogd tot 85% van het nominale volumeHet geautomatiseerde besturingssysteem verminderde de handmatige interventie, waarbij elke operator twee productielijnen tegelijkertijd kon controleren.vermindering van de arbeidsintensiteit met 40%De tijd voor het overschakelen van de formulering werd ook verkort van 2 uur tot 45 minuten, waardoor een flexibele productie mogelijk werd.
Uw bericht moet tussen de 20-3.000 tekens bevatten!