1. Introduction
Dans la production industrielle moderne, la qualité des produits liquides dépend souvent de l'efficacité et de l'uniformité de l'émulsification. L'équipement d'émulsification de liquides, en tant que dispositif central pour obtenir un mélange stable d'huile-eau et d'autres substances non miscibles, joue un rôle irremplaçable dans des domaines tels que les cosmétiques, les produits pharmaceutiques, la transformation des aliments et le génie chimique. Cette étude de cas se concentre sur la façon dont un client dans [secteur spécifique, par exemple, la fabrication de soins de la peau haut de gamme] a réussi à résoudre des problèmes de production de longue date en introduisant un équipement d'émulsification de liquides avancé, et a finalement obtenu des améliorations en termes de qualité des produits, d'efficacité de la production et de contrôle des coûts.
2. Contexte du projet
2.1 Exigences du projet
Le client produit principalement [type de produit, par exemple, des produits de soin de la peau en émulsion eau-dans-huile], qui nécessitent un contrôle strict de la taille des particules de l'émulsion, de la stabilité pendant le stockage et de la consistance de la texture du produit. Avant d'introduire le nouvel équipement d'émulsification de liquides, la chaîne de production du client avait les exigences spécifiques suivantes :
- Uniformité de l'émulsification: La taille des particules de l'émulsion doit être contrôlée entre 1 et 5 microns pour garantir que le produit ait une texture lisse et aucune sensation granuleuse évidente lors de l'utilisation.
- Capacité de production: Pour répondre à la demande croissante du marché, la capacité de production quotidienne d'une seule ligne de production doit atteindre au moins 5 000 litres, et l'équipement doit prendre en charge la production continue pour éviter les changements de lot fréquents.
- Stabilité du produit: L'émulsion après émulsification doit maintenir des performances stables pendant 12 mois dans des conditions de stockage normales, sans stratification, précipitation ni changement de couleur.
- Sécurité et conformité: L'équipement doit être fabriqué à partir de matériaux de qualité alimentaire ou pharmaceutique (tels que l'acier inoxydable 316L) pour éviter la contamination des matériaux et répondre aux normes de sécurité de l'industrie en matière de pression, de température et de contrôle électrique.
2.2 Défis rencontrés
Avant d'utiliser le nouvel équipement d'émulsification de liquides, le client s'appuyait sur un équipement d'agitation traditionnel pour l'émulsification, ce qui a entraîné une série de problèmes qui ont limité le développement de l'entreprise :
- Mauvaise uniformité de l'émulsification: L'équipement traditionnel utilisait une seule pale d'agitation, qui ne pouvait pas casser complètement la phase huileuse en petites gouttelettes. La taille des particules de l'émulsion produite était souvent comprise entre 8 et 15 microns, et certains lots dépassaient même 20 microns. Cela rendait non seulement la texture du produit rugueuse, mais provoquait également des plaintes de certains clients concernant une "application inégale".
- Faible efficacité de la production: L'équipement traditionnel adoptait un mode de production par lots. Chaque lot d'émulsification nécessitait 4 à 5 heures (y compris le chauffage, l'agitation, le refroidissement et l'inspection d'échantillonnage), et la capacité de production quotidienne n'était que d'environ 2 000 litres, ce qui était loin de répondre à la demande du marché. De plus, après chaque lot, l'équipement devait être nettoyé à fond, ce qui prenait 1 à 2 heures supplémentaires, réduisant encore le temps de production effectif.
- Qualité instable du produit: En raison de la vitesse d'agitation et du contrôle de la température incohérents de l'équipement traditionnel, la stabilité de l'émulsion entre les différents lots était significativement différente. Environ 5 à 8 % des produits présentaient une stratification après 6 à 8 mois de stockage, ce qui entraînait la mise au rebut des produits et une augmentation des pertes de coûts.
- Consommation d'énergie et gaspillage de matériaux élevés: L'équipement traditionnel nécessitait une puissance élevée pour maintenir la vitesse d'agitation, et la consommation d'énergie par tonne de produit atteignait 120 kWh. En même temps, en raison d'un mauvais effet d'émulsification, certaines matières premières ne pouvaient pas être complètement mélangées et réagies, ce qui entraînait un taux de gaspillage de matériaux d'environ 3 à 5 %.
3. Sélection de l'équipement d'émulsification de liquides
3.1 Caractéristiques et avantages de l'équipement choisi
Après une recherche approfondie sur le marché et de multiples inspections et tests sur site, le client a finalement sélectionné un équipement d'émulsification de liquides à cisaillement à double arbre. Cet équipement présentait les principales caractéristiques et avantages suivants :
- Structure de cisaillement à double arbre: L'équipement était équipé d'un rotor de cisaillement à grande vitesse et d'une pale d'agitation à basse vitesse. Le rotor de cisaillement à grande vitesse pouvait générer une force de cisaillement allant jusqu'à 10 000 tr/min, cassant efficacement la phase huileuse en petites gouttelettes ; la pale d'agitation à basse vitesse pouvait assurer la circulation uniforme des matériaux dans le réservoir, évitant la surchauffe locale ou une émulsification insuffisante.
- Contrôle précis de la température et de la pression: L'équipement était équipé d'un capteur de température multipoint et d'un système de contrôle automatique de la pression. La plage de contrôle de la température était de 0 à 150 °C, avec une erreur de ±0,5 °C, et la pression pouvait être maintenue à 0,1 à 0,3 MPa, garantissant que la réaction d'émulsification était effectuée dans des conditions de processus stables.
- Matériau de qualité alimentaire et nettoyage facile: La cuve interne et toutes les parties en contact avec les matériaux étaient en acier inoxydable 316L, qui avait une bonne résistance à la corrosion et pouvait être stérilisé à haute température. De plus, l'équipement était conçu avec un système de nettoyage CIP (Clean-in-Place), qui pouvait effectuer le processus de nettoyage en 30 minutes sans démontage, réduisant l'intensité du travail et le temps de nettoyage.
- Contrôle intelligent et enregistrement des données: L'équipement était équipé d'un système de contrôle à écran tactile, qui pouvait définir et ajuster des paramètres tels que la vitesse d'agitation, la température et le temps. En même temps, il pouvait enregistrer automatiquement les données de production (telles que la température, la pression, le temps et le rendement) et générer des rapports, ce qui était pratique pour le client pour suivre le processus de production et répondre aux exigences de gestion de la qualité de l'industrie.
3.2 Comment il a répondu aux exigences
L'équipement d'émulsification de liquides sélectionné a pleinement répondu aux exigences de production du client et a résolu les défis précédents :
- Répondre aux exigences d'uniformité de l'émulsification: Grâce au rotor de cisaillement à grande vitesse, l'équipement pouvait contrôler de manière stable la taille des particules de l'émulsion entre 1 et 3 microns, ce qui était meilleur que les 1 à 5 microns requis par le client. Après les tests, la texture du produit était significativement plus lisse et le taux de réclamation des clients lié à la "sensation granuleuse" est tombé à moins de 0,5 %.
- Répondre aux exigences de capacité de production: L'équipement prenait en charge la production continue. Après avoir optimisé le processus, le temps d'émulsification par tonne de produit a été réduit à 1,5 heure, et la capacité de production quotidienne d'une seule ligne de production a atteint 6 000 litres, dépassant l'objectif du client de 5 000 litres. De plus, le système de nettoyage CIP a réduit le temps de nettoyage de 70 %, améliorant encore le temps de production effectif.
- Répondre aux exigences de stabilité du produit: Le système de contrôle précis de la température et de la pression a garanti que le processus d'émulsification était cohérent entre les différents lots. Après 12 mois de tests de stockage, le taux de stratification du produit a été réduit à moins de 0,3 %, ce qui a pleinement satisfait aux exigences de stabilité du client.
- Répondre aux exigences de sécurité et de conformité: Le matériau en acier inoxydable 316L et l'inspection de qualité stricte ont garanti que l'équipement répondait aux normes de sécurité et d'hygiène de l'industrie. La fonction d'enregistrement des données a également aidé le client à passer en douceur l'audit de qualité annuel des autorités de réglementation compétentes.
4. Processus de mise en œuvre
4.1 Installation et configuration
L'installation et la configuration de l'équipement d'émulsification de liquides ont été effectuées par une équipe technique professionnelle envoyée par le fournisseur de l'équipement, et l'ensemble du processus a pris 10 jours ouvrables :
- Préparation avant l'installation: Avant l'arrivée de l'équipement, l'équipe technique a communiqué à l'avance avec le client pour confirmer les conditions du site (telles que la taille de l'espace, l'alimentation électrique, l'alimentation en eau et le drainage) et a établi un plan d'installation détaillé. En même temps, le client a affecté 2 techniciens à temps plein pour coopérer aux travaux d'installation.
- Installation de l'équipement: Le jour de l'arrivée de l'équipement, l'équipe technique a d'abord vérifié l'intégrité de l'équipement et des accessoires, puis a effectué le levage, le positionnement et le raccordement des tuyaux. Pendant le processus d'installation, l'équipe a accordé une attention particulière à l'étanchéité du corps du réservoir et à l'alignement des pièces rotatives pour éviter les fuites d'huile ou les bruits anormaux pendant le fonctionnement.
- Mise en service et tests: Une fois l'installation terminée, l'équipe technique a effectué un travail de mise en service de 3 jours. Ils ont d'abord testé le système électrique, le système de chauffage et le système de refroidissement pour s'assurer que chaque composant fonctionnait normalement. Ensuite, ils ont utilisé les matières premières réelles du client pour la production d'essai. Pendant la production d'essai, des paramètres tels que la vitesse d'agitation, la température et le temps d'émulsification ont été ajustés à plusieurs reprises jusqu'à ce que la taille des particules de l'émulsion, la texture et la stabilité répondent toutes aux exigences du client.
4.2 Formation et familiarisation
Pour s'assurer que les opérateurs du client pouvaient utiliser et entretenir correctement l'équipement, le fournisseur a dispensé une formation de 5 jours, qui comprenait les éléments suivants :
- Formation théorique: Le formateur a expliqué le principe de fonctionnement de l'équipement d'émulsification de liquides, la fonction de chaque composant, les causes et les solutions des défauts courants, et les procédures de fonctionnement en toute sécurité. Les opérateurs étaient tenus de maîtriser les connaissances de base du processus d'émulsification et du contrôle de l'équipement.
- Formation pratique: Sous la direction du formateur, chaque opérateur a effectué des opérations pratiques telles que le réglage des paramètres, l'alimentation en matières premières, la surveillance du processus d'émulsification et le nettoyage de l'équipement. Le formateur a corrigé les méthodes d'opération incorrectes à temps et s'est assuré que chaque opérateur pouvait faire fonctionner l'équipement de manière indépendante.
- Formation à la maintenance: La formation a également couvert les travaux de maintenance quotidiens, tels que la vérification de la lubrification des pièces rotatives, le nettoyage du filtre et l'étalonnage du capteur de température. On a appris aux opérateurs comment juger l'état anormal de l'équipement par le son, la température et d'autres signaux, et comment prendre des mesures d'urgence en cas de défauts.
Après la formation, le fournisseur a effectué une évaluation des opérateurs. Les 8 opérateurs ont réussi l'évaluation et ont obtenu le certificat de qualification pour l'utilisation de l'équipement.
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