Cas d'application d'un émulsifiant mélangeur à cisaillement élevé dans la production industrielle
1. Introduction générale
Dans le domaine de la fabrication industrielle, en particulier dans des secteurs tels que les cosmétiques, les produits pharmaceutiques, la transformation des aliments et les revêtements, le mélange uniforme et l'émulsification stable des matériaux sont des étapes cruciales qui affectent directement la qualité, les performances et l'efficacité de la production des produits finaux. Les équipements de mélange traditionnels ont souvent du mal à répondre aux exigences de plus en plus élevées en matière de finesse des matériaux, d'uniformité et d'efficacité de la production en raison des limites de la conception structurelle et des principes de fonctionnement.
Les émulsifiants mélangeurs à cisaillement élevé, en tant qu'équipements de mélange et d'émulsification avancés, sont progressivement devenus un outil essentiel dans la production industrielle moderne. Grâce à leurs capacités uniques de cisaillement, d'agitation et d'émulsification à grande vitesse, ils peuvent efficacement décomposer les particules de matériaux, favoriser l'intégration complète des différents composants et former des systèmes émulsionnés stables. Ce cas se concentre sur le processus d'application et les effets pratiques d'un émulsifiant mélangeur à cisaillement élevé pour résoudre les problèmes de mélange et d'émulsification des matériaux d'une entreprise industrielle, fournissant une référence pour les entreprises similaires confrontées à des défis connexes.
2. Défi avant d'utiliser l'équipement
Avant d'introduire l'émulsifiant mélangeur à cisaillement élevé, l'entreprise a rencontré une série de problèmes insolubles dans le processus de mélange et d'émulsification des matériaux, ce qui a sérieusement limité le développement de sa production et de ses activités.
En termes de qualité des produits, l'entreprise produisait principalement des produits liquides qui nécessitaient un mélange et une émulsification multi-composants. En raison de l'utilisation de mélangeurs à palettes traditionnels, le mélange des matériaux était inégal. Après l'échantillonnage et les tests, il a été constaté que la distribution granulométrique du produit était large, la taille moyenne des particules atteignant 50 à 80 μm, et qu'il y avait des phénomènes d'agglomération évidents dans certaines parties. Cela a directement conduit à des performances instables du produit. Par exemple, dans le processus de stockage des produits cosmétiques, une stratification est apparue après 1 à 2 mois, et la teneur en composants efficaces dans différentes parties du produit variait de 15 % à 20 %, ce qui a entraîné des plaintes fréquentes des clients et une baisse de la réputation de l'entreprise sur le marché.
En termes d'efficacité de la production, l'équipement de mélange traditionnel avait une vitesse de mélange lente. Il fallait 4 à 6 heures pour terminer le mélange et l'émulsification d'un lot de matériaux (avec un volume de lot de 500 L), et l'équipement ne pouvait traiter que 2 à 3 lots de matériaux chaque jour. De plus, une fois le mélange terminé, il était nécessaire d'effectuer une filtration et un affinage secondaires du produit pour éliminer les particules agglomérées, ce qui ajoutait 1 à 2 heures de temps de traitement par lot. La faible efficacité de la production rendait difficile pour l'entreprise de répondre à la demande croissante du marché. Il y a même eu des cas où l'entreprise n'a pas réussi à livrer les marchandises à temps en raison d'une capacité de production insuffisante, ce qui a entraîné la perte de certaines commandes importantes.
En termes de contrôle des coûts, le mélange inégal des matériaux a conduit à un taux élevé de produits défectueux. Le taux de produits défectueux atteignait 8 % à 10 %, ce qui signifiait que 80 à 100 L de matières premières étaient gaspillées pour chaque 1000 L de matériaux traités. En même temps, l'équipement traditionnel nécessitait 2 à 3 opérateurs pour fonctionner et surveiller pendant le processus de fonctionnement, et le coût de la main-d'œuvre était relativement élevé. De plus, en raison de la longue durée de fonctionnement de l'équipement, la consommation d'énergie était également importante. La consommation mensuelle d'électricité pour le seul processus de mélange atteignait 8 000 à 10 000 kWh, ce qui représentait une lourde charge de coûts pour l'entreprise.
3. L'introduction de l'émulsifiant mélangeur à cisaillement élevé
Afin de résoudre les problèmes ci-dessus, l'entreprise a mené des recherches approfondies sur divers équipements de mélange et d'émulsification sur le marché et a finalement décidé d'introduire un émulsifiant mélangeur à cisaillement élevé. Cet équipement adopte une conception structurelle et un principe de fonctionnement avancés, ce qui présente des avantages significatifs pour résoudre les problèmes de mélange et d'émulsification des matériaux.
En termes de principe de fonctionnement, l'émulsifiant mélangeur à cisaillement élevé repose principalement sur la rotation à grande vitesse du rotor (avec une vitesse de rotation allant jusqu'à 3 000 à 15 000 tr/min) pour générer une forte force de cisaillement. Lorsque le matériau entre dans la chambre de travail entre le rotor et le stator, il est soumis à de multiples forces telles que le cisaillement, la collision, la centrifugation et la turbulence. Le rotor rotatif à grande vitesse brise les grosses particules et les agglomérats dans le matériau en petites particules, et le stator avec une structure spéciale affine davantage les particules et favorise la distribution uniforme du matériau. En même temps, l'équipement peut également réaliser l'émulsification de l'huile-eau et d'autres matériaux non miscibles, formant un système émulsionné huile-dans-eau ou eau-dans-huile stable.
En termes de paramètres et de caractéristiques techniques clés, l'équipement a une capacité de mélange de 100 à 1 000 L par lot, ce qui est compatible avec l'échelle de production de l'entreprise. L'espace de cisaillement entre le rotor et le stator peut être ajusté (plage réglable de 0,1 à 0,5 mm), ce qui peut répondre aux exigences de mélange et d'émulsification de différents matériaux. De plus, l'équipement est équipé d'un système de contrôle intelligent, qui peut réaliser le contrôle précis de paramètres tels que la vitesse de rotation, le temps de mélange et la température. Les opérateurs peuvent définir les paramètres correspondants en fonction des caractéristiques du matériau, et l'équipement peut automatiquement terminer le processus de mélange et d'émulsification, réduisant ainsi l'impact des facteurs humains sur le processus de production.
L'équipement est également conçu avec une chambre de travail fermée, ce qui peut efficacement empêcher la pollution des matériaux par des impuretés externes et assurer l'hygiène et la sécurité du produit, ce qui est particulièrement important pour les entreprises des secteurs de l'alimentation et de la pharmacie. En même temps, la paroi interne de la chambre de travail est polie en douceur, ce qui est facile à nettoyer et peut éviter les résidus de matériaux, réduisant ainsi la contamination croisée entre différents lots de produits.
4. Processus d'application dans le projet
L'application de l'émulsifiant mélangeur à cisaillement élevé dans le processus de production de l'entreprise comprend principalement les étapes d'installation et de mise en service, de réglage des paramètres de processus, de fonctionnement quotidien et de maintenance.
Dans la phase d'installation et de mise en service, le fournisseur d'équipement a envoyé du personnel technique professionnel sur le site de production de l'entreprise pour effectuer l'installation de l'équipement. Avant l'installation, le personnel technique a d'abord vérifié l'environnement du site, y compris la capacité portante du sol, l'alimentation en eau et en électricité, et l'espace pour le fonctionnement de l'équipement, afin de s'assurer que le site répond aux exigences d'installation de l'équipement. Pendant le processus d'installation, le personnel technique a strictement suivi les instructions et les spécifications d'installation pour assurer l'installation précise de chaque composant de l'équipement. Une fois l'installation terminée, le personnel technique a effectué une mise en service complète de l'équipement. Ils ont testé la rotation du rotor, la précision du système de contrôle, l'étanchéité de la chambre de travail et d'autres aspects. En même temps, ils ont effectué un essai avec des matériaux réels. Selon les résultats de l'essai, ils ont ajusté les paramètres tels que la vitesse de rotation et l'espace de cisaillement de l'équipement pour s'assurer que l'équipement pouvait fonctionner normalement et répondre aux exigences de production de l'entreprise. L'ensemble du processus d'installation et de mise en service a pris 3 à 4 jours, et les opérateurs de l'entreprise ont également été formés par le personnel technique pendant cette période, y compris la méthode de fonctionnement de l'équipement, le réglage des paramètres et la gestion des défauts courants.
Dans la phase de réglage des paramètres de processus, le personnel technique de l'entreprise, ainsi que le personnel technique du fournisseur d'équipement, ont mené un grand nombre d'expériences en fonction des caractéristiques des différents produits. Par exemple, pour un certain type de produit d'émulsion cosmétique, ils ont testé différentes vitesses de rotation (de 5 000 tr/min à 12 000 tr/min) et des temps de mélange (de 30 minutes à 2 heures). En détectant la distribution granulométrique, la stabilité et d'autres indicateurs du produit après le mélange, ils ont finalement déterminé les paramètres de processus optimaux : la vitesse de rotation a été réglée à 8 000 tr/min, le temps de mélange était de 1 heure et l'espace de cisaillement était de 0,2 mm. Pour différents produits, les paramètres ont été ajustés en conséquence. Par exemple, pour un produit de suspension pharmaceutique avec des exigences plus élevées en matière de finesse des particules, la vitesse de rotation a été augmentée à 10 000 tr/min, le temps de mélange a été prolongé à 1,5 heure et l'espace de cisaillement a été ajusté à 0,15 mm.
Dans la phase de fonctionnement quotidien, les opérateurs de l'entreprise ont strictement suivi les paramètres de processus et les procédures de fonctionnement définis pour faire fonctionner l'équipement. Avant de démarrer l'équipement chaque jour, les opérateurs ont d'abord vérifié l'équipement, notamment en vérifiant si le rotor et le stator sont usés, si le système électrique est normal et si l'huile de lubrification est suffisante. Après avoir confirmé qu'il n'y a pas de problème, ils ont ajouté les matériaux dans la chambre de travail de l'équipement dans un certain ordre (généralement en ajoutant d'abord la phase continue, puis la phase dispersée). Ensuite, ils ont démarré l'équipement via le système de contrôle intelligent, et l'équipement a automatiquement terminé le processus de mélange et d'émulsification en fonction des paramètres définis. Pendant le fonctionnement de l'équipement, les opérateurs ont surveillé l'état de fonctionnement de l'équipement en temps réel, y compris la température, la pression et la vitesse de rotation de l'équipement, et ont enregistré les données pertinentes. Une fois le processus de mélange et d'émulsification terminé, les opérateurs ont déchargé le produit de la chambre de travail et ont nettoyé l'équipement à temps pour préparer le prochain lot de production. L'équipement est utilisé 8 à 10 heures par jour et peut traiter 6 à 8 lots de matériaux.
Dans la phase de maintenance, l'entreprise a formulé un plan de maintenance détaillé pour l'émulsifiant mélangeur à cisaillement élevé. La maintenance quotidienne comprend principalement le nettoyage de l'équipement, la vérification de l'étanchéité des connexions et l'ajout d'huile de lubrification. La maintenance hebdomadaire comprend la vérification de l'usure du rotor et du stator, le test de la précision du système de contrôle et le nettoyage du filtre. La maintenance mensuelle comprend le démontage du rotor et du stator pour un nettoyage et une inspection approfondis, la vérification de l'état de fonctionnement du moteur et l'étalonnage des capteurs. Grâce à une maintenance régulière, l'équipement a maintenu un bon état de fonctionnement, et le taux de défaillance est resté inférieur à 1 % au cours de la dernière année.
5. Les résultats après l'utilisation de l'équipement
Après avoir utilisé l'émulsifiant mélangeur à cisaillement élevé pendant six mois, l'entreprise a obtenu des améliorations significatives en termes de qualité des produits, d'efficacité de la production et de contrôle des coûts, et les effets d'application attendus ont été pleinement réalisés.
5.1 Amélioration de la qualité
L'amélioration de la qualité des produits est l'effet le plus évident apporté par l'émulsifiant mélangeur à cisaillement élevé. Grâce à l'échantillonnage et aux tests, il a été constaté que la distribution granulométrique du produit a été considérablement optimisée. La taille moyenne des particules du produit a été réduite de 50 à 80 μm d'origine à 5 à 10 μm, et la plage de distribution granulométrique a été réduite, l'uniformité atteignant plus de 95 %. Le phénomène d'agglomération dans le produit a été complètement éliminé, et le produit a une bonne transparence et un bon brillant.
En termes de stabilité du produit, l'entreprise a effectué un test de stockage sur le produit. Après avoir stocké le produit à température ambiante pendant 6 mois, il n'y a eu aucun phénomène de stratification ou de précipitation, et la teneur en composants efficaces dans différentes parties du produit variait de moins de 3 %, ce qui était bien inférieur aux 15 % à 20 % d'origine. La stabilité de la qualité du produit a été considérablement améliorée, et le nombre de plaintes des clients liées à la qualité du produit a diminué de plus de 90 % par rapport à avant. En même temps, le produit a passé plus facilement la certification de qualité de l'industrie pertinente, et l'acceptation et la compétitivité du produit sur le marché ont été considérablement renforcées.
5.2 Augmentation de l'efficacité
L'utilisation de l'émulsifiant mélangeur à cisaillement élevé a également apporté un bond qualitatif en termes d'efficacité de la production. Le temps nécessaire pour terminer le mélange et l'émulsification d'un lot de matériaux (500 L) a été réduit de 4 à 6 heures d'origine à 1 à 1,5 heure, et le processus de filtration et d'affinage secondaires a été omis. Le temps de production par lot a été réduit de plus de 70 %.
En termes de capacité de production quotidienne, l'équipement peut traiter 6 à 8 lots de matériaux chaque jour, ce qui représente 2 à 3 fois la capacité de production d'origine. Dans le passé, l'entreprise ne pouvait produire que 1 000 à 1 500 L de produits par jour, mais maintenant, elle peut produire 3 000 à 4 000 L de produits par jour. L'amélioration significative de la capacité de production a permis à l'entreprise de répondre facilement à la demande du marché, et il n'y a eu aucun cas de retard de livraison en raison d'une capacité de production insuffisante. En même temps, l'entreprise peut également accepter plus de commandes, et le volume des ventes a augmenté de 30 % à 40 % par rapport à avant.
5.3 Analyse des économies de coûts
L'amélioration de la qualité des produits et de l'efficacité de la production a également apporté des effets significatifs d'économies de coûts à l'entreprise. En termes de coût des matières premières, le taux de produits défectueux a été réduit de 8 % à 10 % à moins de 1 %. Pour chaque 1000 L de matériaux traités, le gaspillage de matières premières a été réduit de 80 à 100 L à moins de 10 L. Sur la base de la capacité de traitement mensuelle de 80 000 à 100 000 L de matériaux, l'entreprise peut économiser 5 600 à 9 000 L de matières premières chaque mois. Calculé au coût moyen des matières premières de 10 yuans/L, l'entreprise peut économiser 56 000 à 90 000 yuans en coûts de matières premières chaque mois.
En termes de coût de la main-d'œuvre, l'équipement de mélange traditionnel nécessitait 2 à 3 opérateurs par équipe, mais l'émulsifiant mélangeur à cisaillement élevé est équipé d'un système de contrôle intelligent, et seul 1 opérateur est nécessaire pour surveiller le fonctionnement de l'équipement par équipe. L'entreprise a 2 équipes par jour, de sorte que le nombre d'opérateurs requis pour le processus de mélange a été réduit de 4 à 6 à 2. Sur la base du salaire mensuel moyen de 5 000 yuans par opérateur, l'entreprise peut économiser 10 000 à 20 000 yuans en coûts de main-d'œuvre chaque mois.
En termes de coût de l'énergie, bien que l'émulsifiant mélangeur à cisaillement élevé ait une vitesse de rotation élevée, son temps de travail est considérablement réduit. La consommation mensuelle d'électricité pour le processus de mélange a été réduite de 8 000 à 10 000 kWh à 3 000 à 4 000 kWh, avec une économie mensuelle de coûts énergétiques de 3 000 à 4 500 yuans (calculée à 0,75 yuans/kWh).
De plus, la réduction du nombre de plaintes des clients a également réduit le coût du service après-vente de l'entreprise. Le coût du service après-vente, y compris le coût du retour et de l'échange de marchandises et le coût de la maintenance sur site, a été réduit de plus de 80 % par rapport à avant.
6. Expérience et commentaires des utilisateurs
Après avoir utilisé l'émulsifiant mélangeur à cisaillement élevé pendant un certain temps, les opérateurs, le personnel technique et le personnel de direction de l'entreprise ont tous donné des évaluations et des commentaires positifs sur l'équipement.
Du point de vue des opérateurs, l'équipement est facile à utiliser. Le système de contrôle intelligent a une interface claire et des étapes de fonctionnement simples. Après une courte période de formation, ils peuvent maîtriser avec compétence la méthode de fonctionnement de l'équipement. Pendant le processus de fonctionnement, l'équipement fonctionne de manière stable, avec un faible bruit (le bruit pendant le fonctionnement est inférieur à 75 dB, ce qui est bien inférieur aux 90 à 100 dB de l'équipement traditionnel), et l'environnement de travail des opérateurs a été considérablement amélioré. De plus, l'équipement est facile à nettoyer. La paroi interne lisse de la chambre de travail et les composants amovibles rendent le travail de nettoyage simple et efficace, ce qui permet aux opérateurs d'économiser beaucoup de temps et d'énergie.
Du point de vue du personnel technique, l'équipement a une forte adaptabilité et ajustabilité. En ajustant des paramètres tels que la vitesse de rotation, l'espace de cisaillement et le temps de mélange, il peut répondre aux exigences de mélange et d'émulsification de différents matériaux et produits. Le système de contrôle précis assure la stabilité et la reproductibilité du processus de production, ce qui est propice à la production standardisée des produits. En même temps, l'équipement peut fournir des données de fonctionnement en temps réel, ce qui est pratique pour le personnel technique pour analyser et optimiser le processus de production. Par exemple, en analysant la courbe de variation de température pendant le processus de mélange, le personnel technique peut ajuster le système de refroidissement pour améliorer davantage la qualité du produit.
Du point de vue du personnel de direction, l'introduction de l'émulsifiant mélangeur à cisaillement élevé a apporté des avantages économiques importants à l'entreprise. L'amélioration de la qualité des produits et de l'efficacité de la production a renforcé la compétitivité de l'entreprise sur le marché, et la réduction des coûts a augmenté la marge bénéficiaire de l'entreprise. De plus, le faible taux de défaillance de l'équipement et les travaux de maintenance simples ont réduit la difficulté et le coût de la gestion de l'équipement. Le personnel de direction a déclaré que l'investissement dans cet équipement en vaut vraiment la peine, et ils prévoient d'introduire davantage d'équipements de ce type à l'avenir pour développer davantage l'échelle de production et améliorer le niveau de production.
7. Conclusion et perspectives
7.1 Conclusion
Ce cas montre que l'émulsifiant mélangeur à cisaillement élevé a joué un rôle important dans la résolution des problèmes de mélange et d'émulsification des matériaux de l'entreprise. En remplaçant l'équipement de mélange traditionnel par l'émulsifiant mélangeur à cisaillement élevé, l'entreprise a obtenu une amélioration globale de la qualité des produits, de l'efficacité de la production et du contrôle des coûts. La qualité des produits a été considérablement optimisée, l'efficacité de la production a été considérablement améliorée et le coût de production a été efficacement réduit. En même temps, l'équipement a également été hautement reconnu par le personnel de l'entreprise en termes d'opérabilité, de stabilité et de maintenabilité.
L'application réussie de l'émulsifiant mélangeur à cisaillement élevé dans cette entreprise prouve qu'il s'agit d'une solution efficace pour les entreprises industrielles pour résoudre les problèmes de mélange et d'émulsification des matériaux. Il peut non seulement aider les entreprises à améliorer la qualité des produits et l'efficacité de la production, mais aussi à réduire les coûts de production et à renforcer la compétitivité sur le marché. Pour les entreprises confrontées à des problèmes similaires dans les secteurs des cosmétiques, des produits pharmaceutiques, de la transformation des aliments, des revêtements et autres, l'émulsifiant mélangeur à cisaillement élevé a une valeur de référence et de promotion importante.
7.2 Perspectives
Avec le développement continu de la technologie industrielle, les exigences en matière de qualité des produits et d'efficacité de la production dans divers secteurs seront encore améliorées, et les perspectives d'application des émulsifiants mélangeurs à cisaillement élevé seront plus larges.
En termes de développement technologique, les futurs émulsifiants mélangeurs à cisaillement élevé seront plus intelligents, précis et écoénergétiques. Le niveau d'intelligence de l'équipement sera encore amélioré, et il pourra réaliser des fonctions telles que l'identification automatique des caractéristiques des matériaux, le réglage automatique des paramètres de processus et la surveillance et la maintenance à distance. La précision de l'équipement sera encore améliorée, et il pourra répondre aux exigences plus élevées en matière de finesse et d'uniformité des matériaux. En même temps, grâce à l'optimisation de la conception structurelle et à l'adoption de nouvelles technologies d'économie d'énergie, la consommation d'énergie de l'équipement sera encore réduite, et le
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