Étude de cas: L'émulsifiant à agitation à grande vitesse transforme les processus d'émulsification dans la production de soins personnels
Dans l'industrie des soins personnels et des cosmétiques, le processus d'émulsification est un maillon essentiel qui détermine directement la qualité, la texture, la stabilité et l'expérience utilisateur du produit.Pour les fabricants de produits crémeux tels que les nettoyants pour le visage, crèmes hydratantes et baumes de décharge, réalisant une dispersion uniforme des phases huile-eau, contrôlant la taille des particules au micro niveau,et assurer la stabilité à long terme des produits sont les principaux défis de la production de masseCette étude de cas détaille comment un fabricant a surmonté des goulots d'étranglement de longue date en introduisant un émulsifiant à agitation à grande vitesse.réalisation d'une amélioration globale de la qualité des produits et de l'efficacité de la production sans divulguer le nom de l'entreprise.
1. Contexte et défis
Le fabricant se concentre sur la recherche, le développement et la production de produits de soins personnels haut de gamme, avec une gamme de produits couvrant des nettoyants faciaux à base d'acides aminés, des émulsions hydratantes,et des baumes nourrissants,Avant l'introduction de l'émulsifiant à agitation à grande vitesse, l'entreprise utilisait des mélangeurs de type palette traditionnels pour le processus d'émulsification.Comme la demande du marché pour la texture et la stabilité des produits a continué d'augmenter, les limites des équipements traditionnels sont devenues de plus en plus évidentes, ce qui pose de multiples défis aux opérations de production:
1.1 Pauvre uniformité d'émulsification et texture grossière du produit
Les mélangeurs à pagaie traditionnels avaient une force de cisaillement insuffisante, avec une vitesse de rotation maximale de seulement 1 000 tr/min.matières premières de phase pétrolière (telles que l'huile minérale), l'alcool cétylique) et les matières en phase aqueuse (surfactants acides aminés, eau désionisée) n'ont pas pu obtenir une dispersion uniforme au micro-niveau.Le produit obtenu avait une distribution de taille de particules de 8 à 15 μm.Les commentaires des consommateurs sur la "sensibilité granulaire lors de l'application" et le "brossage peu lisse" ont représenté plus de 20% des critiques négatives,affectant directement la compétitivité du marché.
1.2 Pauvre stabilité du produit et courte durée de conservation
En raison d'une émulsification insuffisante, les phases huile et eau des produits étaient sujettes à la séparation pendant le stockage.des phénomènes tels que la séparation de l'huile et la précipitation d'eau se sont produits dans certains produits d'émulsion, et la durée de conservation n'était que de 1,5 à 2 ans, ce qui était nettement inférieur à la moyenne de l'industrie de 3 ans pour les produits haut de gamme.certains produits crémeux ont montré la congélation et le durcissement, tandis que le stockage à haute température (45°C) a entraîné une séparation accrue de l'huile, ne répondant pas aux exigences de stabilité des produits de soins personnels haut de gamme.
1.3 Cycle de production long et pertes de matières premières élevées
Le procédé traditionnel d'émulsification nécessitait plusieurs étapes de remuement et de mélange, un seul lot de matières premières de 200 litres prenant jusqu'à 60 minutes pour compléter l'émulsification.en raison d'un mélange inégal, le taux de qualification du produit n'était que de 92%, et les produits non qualifiés ont entraîné des pertes de matières premières de 5 à 8 kg par lot, ce qui a entraîné une pression importante sur les coûts. the disconnection between laboratory small-scale testing and industrial mass production parameters made it necessary to go through 3-5 repeated adjustments when scaling up from small tests to mass production, ce qui conduit à un long cycle de R&D de 2 à 3 mois.
1.4 Consommation d'énergie élevée et faible efficacité opérationnelle
Les mélangeurs traditionnels utilisaient un mélange prolongé pour améliorer les effets d'émulsification, ce qui entraînait une consommation d'énergie élevée.qui était 30% supérieure au niveau avancé de l'industrieEn outre, l'équipement manquait d'un système de nettoyage automatique et le nettoyage manuel après chaque lot prenait 40 minutes, ce qui limitait sérieusement l'amélioration de la capacité de production.
2- Solution: introduction d'émulsifiants à agitation à grande vitesse
Pour relever les défis susmentionnés, le fabricant a mené des recherches approfondies sur l'équipement d'émulsification et a finalement choisi un émulsificateur à agitation à grande vitesse avec une structure rotor-stator en plusieurs étapes,les paramètres techniques de base de l'équipement sont les suivants:
- Plage de vitesse de rotation: 1 000 à 15 000 tr/min, réglage de conversion de fréquence sans pas
- Volume du réservoir d'émulsification: 250 L (adaptable à la production d'essai en petits lots et à la production de masse à grande échelle)
- Plage de régulation de la température: température ambiante - 100°C, précision ±1°C
- Le degré de vide: -0,093 MPa, réalisant une émulsification anaérobie
- Type de rotor: rotor dentelé interchangeable, rotor émulsifiant et rotor à pagaie
- Système de commande: commande intelligente PLC, support de stockage des paramètres et fonctionnement automatique
- Système de nettoyage: nettoyage en ligne CIP, supportant le nettoyage automatique du corps du réservoir et du rotor
En plus de l'équipement lui-même, le fabricant a également optimisé l'ensemble du processus d'émulsification avec le soutien d'équipes techniques, y compris le prétraitement des matières premières, la séquence d'alimentation,réglage du gradient de vitesse de cisaillement, et processus de refroidissement après émulsification, formant un processus de fonctionnement standardisé correspondant à l'émulsifiant à agitation à grande vitesse.
3. Effets de mise en œuvre et vérification des données
Après trois mois de mise en service de l'équipement, d'optimisation du processus et de vérification de la production en série, l'émulsifiant à agitation à grande vitesse a obtenu des résultats remarquables dans l'amélioration de la qualité du produit,réduire les coûtsLes effets spécifiques sont vérifiés par les données suivantes:
3.1 Texturation et finesse du produit nettement améliorées
En raison de la force de cisaillement élevée générée par la rotation à haute vitesse de 15 000 tr/min de la structure rotor-stator,l'équipement peut écraser complètement les particules agrégées des phases huile-eau et réduire la taille des particules du produit à 3-5 μmLa détection par un analyseur laser de la taille des particules montre que la plage de distribution de la taille des particules (D90-D10) est ≤ 2 μm, ce qui est beaucoup plus faible que les 8-15 μm des équipements traditionnels.L'évaluation sensorielle réalisée par une équipe de 10 professionnels montre que la douceur du produit, l' absence de granularité et la sensation de frottement ont été significativement améliorées, le score sensoriel passant de 75 points à 92 points.Les avis négatifs des consommateurs relatifs à la " texture rugueuse " ont diminué de 90%, et la réputation du produit sur le marché a été considérablement améliorée.
3.2 Stabilité améliorée du produit et durée de conservation prolongée
La fonction de désaération sous vide de l'émulsifiant à agitation à grande vitesse élimine efficacement les bulles d'air dans le matériau pendant le processus d'émulsification,éviter l'oxydation des principes actifs et assurer la stabilité du système d'émulsion. après un essai de stockage à température ambiante de 3 mois, un essai de stockage à basse température (-5°C) de 6 mois et un essai de stockage à haute température (45°C) de 3 mois, les produits n'ont montré aucune séparation d'huile,précipitation d'eau, durcissement par congélation ou autres phénomènes et le taux de stabilité atteint 100%. La durée de conservation du produit est passée de 1,5 à 2 ans à 3 ans,qui est conforme au niveau des produits de soins personnels haut de gamme internationaux.
3.3 Cycle de production raccourci et perte de matières premières réduite
L'efficacité de cisaillement élevée de l'équipement a considérablement réduit le temps d'émulsification.Le temps d'émulsification d'un seul lot de matières premières de 200 litres a été réduit de 60 minutes à 25 minutes, et l'efficacité de la production a été augmentée de 58%, tandis que l'effet d'émulsification uniforme a amélioré le taux de qualification du produit de 92% à 99,5%,et la perte de matières premières par lot a été réduite de 5 à 8 kg à moins de 1 kgEn outre, l'équipement prend en charge le stockage des paramètres et la réplication précise,réalisation d'une connexion transparente entre les paramètres d'essai à petite échelle en laboratoire et les paramètres de production industrielle en sérieLe cycle de R & D du produit a été raccourci de 2 à 3 mois à 1 mois, ce qui accélère le lancement de nouveaux produits.
3.4 Réduction de la consommation d'énergie et amélioration de l'efficacité opérationnelle
La fonction de régulation de la vitesse de conversion de fréquence de l'émulsifiant à agitation à grande vitesse peut ajuster la vitesse de rotation en fonction des caractéristiques des matières premières et des exigences du processus,éviter les gaspillages d'énergie causés par un fonctionnement prolongé à grande vitesseLa consommation d'énergie par tonne de produits est passée de 120 kWh à 85 kWh, soit une baisse de 29%.Le système de nettoyage en ligne CIP a réduit le temps de nettoyage par lot de 40 minutes à 15 minutes, réduisant l'intensité du travail manuel et améliorant la capacité de production continue des équipements.et la capacité de production annuelle a été augmentée de 50% sans agrandir le site de production.
4. Expérience en optimisation des processus
Dans le processus d'utilisation de l'émulsifiant à agitation à grande vitesse, le fabricant a résumé un ensemble d'expériences ciblées d'optimisation du processus en combinaison avec les caractéristiques du produit,qui a fourni une référence pour la production ultérieure et les pairs du secteur:
- Pré-traitement des matières premières: les matières premières en phase huileuses sont préchauffées à 50 à 60 °C pour fondre et réduire la viscosité, puis filtrées à travers un filtre à 100 mailles pour éliminer les impuretés;les matières premières en phase d'eau sont préchauffées à 40-50°C pour favoriser la dissolution des tensioactifs, ce qui réduit la résistance à l'émulsification.
- Séquence d'alimentation: adopter la méthode d'alimentation "huile dans l'eau", ajouter la phase d'huile préchauffée à la phase d'eau à une vitesse de 5 à 10 ml/min et commencer à remuer à basse vitesse (3,000 tr/min) en même temps pour éviter l'agrégation locale de la phase huileuse.
- Gradient de vitesse de cisaillement: adopter un mode d'augmentation de vitesse progressive de "basse vitesse (3.000 tr/min) - moyenne vitesse (5.000 tr/min) - grande vitesse (8.000 tr/min) ", chaque étape étant maintenue pendant 2-3 minutes,qui évite les éclaboussures de matériau causées par un cisaillement instantané élevé et assure une émulsification uniforme.
- Contrôle de la température: pendant l'émulsification, la température est réglée à 50-65°C. Après l'émulsification, la température est réduite à moins de 40°C à une vitesse de 2-3°C/min par agitation à basse vitesse,puis des additifs tels que des essences et des conservateurs sont ajoutés pour éviter la destruction des ingrédients actifs par haute température.
5Conclusion
L'introduction de l'émulsifiant à agitation à grande vitesse a fondamentalement résolu les goulets d'étranglement du processus rencontrés par le fabricant dans la liaison d'émulsification,réalisation d'une amélioration globale de la qualité des produits, l'efficacité de la production et le contrôle des coûts. Du point de vue de la qualité du produit, la finesse et la stabilité de la texture ont atteint le niveau international haut de gamme, renforçant la compétitivité du marché;du point de vue de l'efficacité de la production, le cycle de production a été raccourci, la capacité de production a été augmentée et la consommation d'énergie et les pertes de matières premières ont été réduites, ce qui a généré des avantages économiques importants;du point de vue de la R & D et de l'innovation, le lien sans faille entre les essais à petite échelle et la production en série a accéléré le lancement de nouveaux produits, jetant ainsi une base solide pour le développement à long terme de l'entreprise.
Ce cas démontre pleinement que les émulsifiants à agitation à grande vitesse, avec leurs performances de cisaillement efficaces, leur contrôle précis des paramètres et leur adaptabilité flexible au processus,sont devenus des équipements clés pour promouvoir l'amélioration des processus d'émulsification dans l'industrie des soins personnels et des cosmétiquesPour les fabricants confrontés à des défis de processus similaires, the rational selection of high-speed stirring emulsifiers and the matching process optimization can effectively realize the transformation from "qualified products" to "high-quality products" and help the industry move towards a more efficient, de haute qualité et de développement durable.
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