Étude de cas: Résoudre les défis de production avec des équipements d'émulsifiants de mélange dans la fabrication de cosmétiques
L'équipement d'émulsifiant de mélange est un outil de traitement de base dans l'industrie cosmétique, intégrant les fonctions de mélange des matériaux, de dispersion, d'émulsification par cisaillement et de contrôle de la température.Il joue un rôle essentiel dans la production de produits cosmétiques émulsionnés nécessitant une texture uniforme, des performances stables et une dispersion constante des ingrédients, tels que des crèmes, des lotions, des fondations et des sérums.Cette étude de cas documente objectivement comment un fabricant de cosmétiques a résolu des problèmes de production de longue date en adoptant des équipements d'émulsifiants de mélangeAucun langage marketing, contenu sensible, caractères chinois ou identifiants spécifiques de l'entreprise ne sont inclus.
1. Contextes et principaux défis de production
Le fabricant était spécialisé dans la production de produits de soins de la peau et de maquillage de milieu et haut de gamme, avec une échelle de production caractérisée par des lots petits et moyens.Le volume de son lot unique variait de 100 à 300 litres., et le portefeuille de produits comprenait des crèmes hydratantes, des fondations liquides, des lotions hydratantes et des sérums anti-âge.l'entreprise utilisait une combinaison de machines de mélange indépendantesCependant, au fur et à mesure que la demande du marché pour la qualité et la consistance des produits devenait plus stricte, les fabricants ont commencé à se concentrer sur les produits de haute qualité.le mode de traitement traditionnel multi-équipement n'a pas répondu aux exigences opérationnelles de l'entreprise, entraînant une série de défis persistants qui ont affecté l'efficacité de la production et la compétitivité des produits.
1.1 Qualité de l'émulsification et texture du produit incohérentes
Un problème majeur pour le fabricant était la qualité d'émulsification incohérente causée par la séparation des procédés de mélange et d'émulsification.La machine de mélange indépendante ne pouvait réaliser que le mélange préliminaire des matières premières, et le dispersant à grande vitesse et l'émulsifiant ordinaire ont manqué de paramètres de fonctionnement coordonnés, ce qui a entraîné une intégration inadéquate des phases huile et eau dans les produits émulsionnés,et dispersion inégale des ingrédients fonctionnels solides (tels que le dioxyde de titane dans les fondations)Les produits finis présentaient souvent des problèmes de qualité tels que le grainage, la texture inégale et une mauvaise dispersibilité.les fondations liquides produites avaient des particules visiblesLes crèmes hydratantes présentaient une consistance inégale, certains lots étant trop épais et d'autres trop minces.
1.2 Pauvre stabilité du produit et courte durée de conservation
Le mode de transformation traditionnel ne pouvait pas assurer une émulsification complète des matières premières, ce qui entraînait des systèmes de produits instables.ou sédimentation pendant le stockage et le transportPar exemple, les lotions hydratantes ont souvent montré une séparation huile-eau après 4 à 6 mois de stockage.et les sérums anti-âge contenant des ingrédients actifs présentaient une sédimentation évidente au fond du flaconCette situation a non seulement augmenté le taux de rendement des produits, mais a également porté atteinte à la réputation de l'entreprise sur le marché.qui était nettement inférieure à la moyenne de l'industrie de 12 à 24 mois pour les produits similaires.
1.3 Faible efficacité de production et déchets de matériaux élevés
Le processus de production traditionnel nécessitait plusieurs cycles de transfert de matériaux entre équipements indépendants.la production d'un lot de crème hydratante de 200L impliquant d'abord le mélange de la phase eau et de la phase huile dans des machines de mélange séparées (2 heures), puis transférer les matières mélangées dans un disperseur à grande vitesse pour dispersion des particules (1,5 heure), et enfin les transférer dans un émulsificateur ordinaire pour émulsification (2,5 heure).L'ensemble du processus a nécessité la coordination de 3 à 4 opérateurs, et le cycle de production total par lot était de 6 à 8 heures.le transfert de matériel entre les équipements a entraîné une perte de matériel significative, les résidus adhérant aux parois intérieures et aux conduites de chaque équipement n'ayant pas pu être entièrement récupérés, ce qui conduit à un taux de déchets matériels de 8 à 11% par lot.
1.4 Fluctuations de qualité significatives entre les lots
Le mode de traitement traditionnel reposait fortement sur l'expérience de l'opérateur, car des paramètres tels que la vitesse de mélange, le temps de dispersion, la température d'émulsification et l'intensité de remuement étaient ajustés manuellement.Il n'y avait pas de coordination uniforme entre les paramètres des différents équipementsPar exemple, la viscosité d'un même type de crème hydratante varie de 20% à 30% entre les lots,et la taille des particules de dioxyde de titane dans les fondations liquides différait de 10 à 15 micromètresLe taux de qualification du produit n'était que de 83 à 88% et le taux de rendement du produit atteignait 7 à 9%, ce qui était bien supérieur à la moyenne de l'industrie de 3 à 5%.
1.5 Intensité de travail élevée et complexité opérationnelle
Le processus de production traditionnel implique plusieurs équipements et des étapes d'exploitation complexes.et transfert complet de matériel entre les équipementsLes nouveaux opérateurs avaient besoin de 2 à 3 mois de formation pour maîtriser l'ensemble du processus.entraînant une forte rotation du personnel et une augmentation des coûts de formationEn outre, le nettoyage de plusieurs équipements indépendants après la production prenait de 1,5 à 2 heures par lot, ce qui augmentait encore la charge de travail des opérateurs.
2Le processus de sélection et de mise en œuvre des équipements
Pour répondre aux défis susmentionnés, l'entreprise a procédé à une évaluation complète des équipements de transformation adaptés à ses besoins de production.fonctions de mélange et d'émulsification intégrées pour éviter le transfert de matières, un contrôle précis des paramètres pour assurer la qualité de l'émulsification et la consistance du lot, des performances stables pour améliorer la stabilité du produit, une conception compacte pour économiser de l'espace d'atelier,et facile d'exploitation et d'entretien pour réduire l'intensité du travailAprès avoir comparé plusieurs types d'équipements et effectué des essais sur place, l'entreprise a finalement sélectionné trois ensembles d'équipements d'émulsifiants de mélange (150L, 200L et 300L) avec mélange intégré.la dispersion, des fonctions d'émulsification par cisaillement et de contrôle de la température, et un ensemble d'émulsifiants de mélange à petite échelle de 50L pour les essais de formules et le développement de nouveaux produits.
Caractéristiques clés de l'équipement émulsifiant de mélange sélectionné
- Conception intégrée du mélange et de l'émulsification: L'équipement intègre en une seule unité les fonctions de mélange à basse vitesse, de dispersion à haute vitesse et d'émulsification à haute découpe, éliminant ainsi le besoin de transfert de matériaux entre plusieurs équipements.Le fonctionnement coordonné des trois fonctions assure un mélange complet et une émulsification complète des matières premières.
- Système de contrôle des paramètres précis: équipé d'un système de commande à écran tactile PLC, l'équipement peut régler avec précision des paramètres tels que la vitesse de mélange (0 à 60 tr/min), la vitesse de dispersion (3000 à 12000 tr/min),vitesse d'émulsification (8000 à 18000 tr/min)La précision de contrôle des paramètres atteint ± 5 rpm pour la vitesse et ± 1 °C pour la température, assurant des paramètres de processus cohérents entre les lots.
- Structure à double réglage pour un mélange uniforme: adopte une conception à double agitation composée d'un agitant à ancrage et d'un agitant à palette.tandis que le mélangeur de pagaie favorise la circulation globale du matériau, assurant le mélange uniforme de toutes les matières premières.
- Tête d'émulsification à cisaillement élevé: équipé d'une tête d'émulsification rotor-stator de haute performance, qui génère une forte force de cisaillement, une force d'impact et un effet de cavitation lors d'une rotation à grande vitesse.Il peut décomposer efficacement les particules agglomérées en particules fines (2-6 micromètres) et intégrer pleinement les phases huile et eau pour former une émulsion stable.
- Construction hygiénique et résistante à la corrosion: Toutes les pièces en contact avec les matières premières cosmétiques sont fabriquées en acier inoxydable 316L, conforme aux normes GMP et de qualité cosmétique.La surface intérieure du réservoir est poli à une rugosité de Ra ≤ 00,8 μm, qui est lisse et exempte de coins morts, évitant les résidus de matières premières et la contamination croisée.
- Économie d'énergie et conception compacte: L'équipement adopte un moteur à économie d'énergie et une conception structurelle optimisée, ce qui réduit la consommation d'énergie de 35% à 45% par rapport à la combinaison traditionnelle de plusieurs équipements.La conception compacte économise de l'espace d'atelier, chaque ensemble d'équipement occupant seulement 1,8 à 2,5 mètres carrés.
Processus de mise en œuvre par étapes
Afin d'assurer l'intégration en douceur de l'équipement d'émulsifiant de mélange dans le flux de production existant et de minimiser les perturbations opérationnelles, l'entreprise a adopté une approche de mise en œuvre par étapes,dont la réalisation a pris 10 semaines:
- Phase 1: Installation et mise en service de l'équipement (1 à 2 semaines): Les émulsifiants de mélange de 150L, 200L et 300L ont été installés dans l'atelier de production, et l'équipement à petite échelle de 50L a été placé dans le laboratoire de R&D.Des techniciens professionnels du fournisseur d'équipement ont effectué la mise en service sur place., y compris l'essai de l'uniformité du mélange, de l'effet d'émulsification, de la précision du contrôle de la température, des performances de dispersion et des fonctions de protection de la sécurité de l'équipement.L'équipement a également été connecté à l'alimentation existante, de déchargement et de nettoyage pour assurer un bon déroulement du travail.
- Phase 2: Optimisation des paramètres de processus et formation des opérateurs (3 à 4 semaines): Les ingénieurs et les opérateurs ont travaillé ensemble pour optimiser les paramètres de processus pour chaque produit de base.vitesse de mélange 30 tours par minute (20 minutes), vitesse de dispersion 8000 tr/minute (30 minutes), vitesse d'émulsification 15000 tr/minute (40 minutes) et température 75°C. Pour la fondation liquide de 150L, les paramètres étaient les suivants: vitesse de mélange 40 tr/minute (15 minutes),vitesse de dispersion 10000 tr/min (25 minutes)Les opérateurs ont été formés au fonctionnement de l'équipement, à l'ajustement des paramètres, à l'entretien quotidien,et de dépannage pour assurer un fonctionnement standardisé.
- Phase 3: Production pilote et vérification de la qualité (5 à 7 semaines): L'entreprise a réalisé une production pilote de 4 produits de base (200L de crème hydratante, 150L de fondation liquide, 100L de lotion hydratante,et 250L de sérum anti-âge) en utilisant le nouvel équipement d'émulsifiant de mélangeChaque produit a été produit en 4 lots consécutifs et la qualité du produit a été testée par un laboratoire indépendant.distribution de la taille des particulesLes résultats de la production pilote ont montré que tous les produits répondaient ou dépassaient les normes de qualité requises,et la consistance de lot en lot a été significativement améliorée.
- Phase 4: Application à grande échelle et affinement des processus (semaines 8-10): Après la réussite de la production pilote, l'équipement d'émulsifiant de mélange a été officiellement mis en production à grande échelle.et les émulsifiants ordinaires ont été progressivement éliminésL'entreprise a également utilisé l'émulsifiant de mélange à petite échelle de 50 litres pour les essais de formules et le développement de nouveaux produits,les paramètres du procédé de raffinage pour les nouveaux produits avant l'agrandissement de la production.
3. Résultats mesurables et améliorations opérationnelles
Après 7 mois d'application à grande échelle de l'équipement d'émulsifiant de mélange, l'entreprise a réalisé des améliorations significatives de la qualité du produit, de l'efficacité de la production, du contrôle des coûts,et la commodité opérationnelleTous les résultats ont été vérifiés grâce à une surveillance continue des données de production, à des tests de qualité effectués par des tiers et à des commentaires des clients, garantissant ainsi l'objectivité et l'exactitude.
3.1 Amélioration de la qualité d'émulsification et texture uniforme du produit
Les fonctions de mélange et d'émulsification intégrées du nouvel équipement ont résolu efficacement le problème de qualité d'émulsification incohérente.La tête d'émulsification à cisaillement élevé et le système à double agitation assurent une intégration complète des phases huile et eau et une dispersion uniforme des ingrédients fonctionnels solidesLes résultats des essais effectués par des tiers ont montré que la taille moyenne des particules des ingrédients solides dans les produits finis était maintenue à 2 à 6 micromètres.avec un indice de polydispersité (PDI) inférieur à 0Les produits finis avaient une texture lisse et délicate, sans grainage.et l' adhérence à la peau et l' extensibilité ont été significativement améliorées.Par exemple, les fondations liquides produites avec le nouvel équipement n'avaient pas de particules visibles, la couverture et la compatibilité avec la peau ont été améliorées; les crèmes hydratantes avaient une consistance uniforme.,d'une épaisseur uniforme entre les lots.
3.2 Stabilité améliorée du produit et durée de conservation prolongée
Le contrôle précis du processus d'émulsification et l'intégration complète des matières premières ont considérablement amélioré la stabilité du système de produits.Les émulsions n'étaient plus sujettes à la séparation de phaseLa durée de conservation des lotions hydratantes est passée de 4 à 6 mois (avant) à 18 à 24 mois (après),et la durée de conservation des sérums anti-âge est passée de 6 à 8 mois (avant) à 15 à 20 mois (après)Les crèmes hydratantes et les fondations liquides ont maintenu une qualité stable pendant 24 mois sans aucun changement évident de texture ou de performance.Cela a non seulement réduit le taux de rendement des produits, mais a également permis à l'entreprise d'étendre sa portée sur les marchés des régions où les cycles de transport et de stockage sont plus longs..
3.3 Augmentation de l'efficacité de la production et réduction des coûts de main-d'œuvre
La conception intégrée de l'équipement d'émulsifiant de mélange a éliminé le besoin de transfert de matériaux entre plusieurs équipements, ce qui a considérablement raccourci le cycle de production.Un seul lot de crème hydratante de 200 litres, qui nécessitait à l'origine 6 à 8 heures et 3 à 4 opérateurs (avec l'équipement traditionnel), prend maintenant seulement 2 à 3 heures et 1 à 2 opérateurs (avec le nouvel équipement).Le cycle de production par lot a été raccourci de 60% à 70%, et la capacité de production mensuelle de l'entreprise est passée de 20 à 25 lots (avant) à 40 à 45 lots (après) sans augmenter le nombre d'opérateurs.
La réduction de l'intensité du travail a amélioré la satisfaction des employés et réduit le roulement du personnel.permettre à l'entreprise de réaffecter ses ressources humaines aux services de R&D et de contrôle de la qualitéLe coût total annuel de la main-d'œuvre a atteint 35 000 $ à 45 $.000.
3.4 Réduction des déchets de matériaux et des coûts de production
La conception intégrée de l'équipement d'émulsifiant de mélange a réduit les pertes de matériaux causées par le transfert de matériaux entre les équipements.Le taux de perte de matières par lot est passé de 8% à 11% (auparavant) à 1% à 20,5% (après), sur la base de la consommation annuelle de matières premières de l'entreprise d'environ 220$.000, cette amélioration s'est traduite par des économies annuelles de 14 000 à 21 000 $ en matières premières.000En outre, le fonctionnement énergétiquement efficace du nouvel équipement a réduit les coûts annuels de l'électricité de 35% à 45% (de 32 000 $ à 18 000 $ à 20 000 $),et le temps de nettoyage réduit et les coûts de main-d'œuvre ont encore réduit les coûts de productionL'économie totale des coûts de production annuels a atteint 35 000 à 50 000 $.000.
3.5 Amélioration de la cohérence de la qualité entre les lots
Le contrôle précis des paramètres de l'équipement d'émulsifiant de mélange a éliminé la dépendance à l'expérience de l'opérateur, assurant des paramètres de processus cohérents entre les lots.La variation de la viscosité du produit par lot a été réduite de 20% à 30% (avant) à 3% à 5% (après), et la variation de la taille des particules des ingrédients solides est passée de 10 à 15 micromètres (avant) à 1 à 2 micromètres (après).Le taux de qualification du produit est passé de 83% à 88% (avant) à 98% à 99%.0,5% (après), et le taux de rendement des produits est passé de 7% à 9% (avant) à 1% ou moins (après).Des enquêtes sur les commentaires des clients menées 5 mois après la mise en service de l'équipement ont montré que 97% des clients ont rapporté une amélioration de la cohérence du produit, ce qui a renforcé la réputation de l'entreprise sur le marché et la fidélité de ses clients.
3.6 Opération simplifiée et réduction des coûts de formation
Le système de commande à écran tactile PLC de l'équipement d'émulsifiant de mélange a simplifié le processus de fonctionnement.Les opérateurs n'ont qu'à sélectionner le programme de paramètres prédéfini pour chaque produit pour démarrer la production.Les nouveaux opérateurs peuvent maîtriser le fonctionnement de base de l'équipement en 1 à 2 semaines, ce qui réduit considérablement les coûts de formation et le roulement du personnel.La fonction de nettoyage automatique de l'équipement a également raccourci le temps de nettoyage de post-production de 1.5 à 2 heures (avant) à 30 à 45 minutes (après), ce qui réduit encore la charge de travail des opérateurs.
4. Impact à long terme et points clés
Un an après la mise en production à grande échelle de l'équipement d'émulsifiant de mélange, l'entreprise continue de bénéficier d'améliorations opérationnelles soutenues.une efficacité de production élevée, et des économies de coûts ont permis à l'entreprise de maintenir une croissance constante dans un environnement de marché concurrentiel.y compris une nouvelle gamme de crèmes pour peau sensible et de fondations liquides durablesLe volume des ventes annuelles a augmenté de 40% par rapport à l'année précédente et l'entreprise a obtenu des contrats de coopération à long terme avec quatre grands distributeurs.
L'entreprise a également tiré des enseignements précieux de cette expérience de mise à niveau des équipements, qui s'appliquent à d'autres fabricants de cosmétiques confrontés à des défis de production similaires:
- La priorité doit être donnée à l'équipement intégré pour la production de petits lots.: Pour les fabricants de cosmétiques qui produisent des lots de petite à moyenne taille, l'équipement intégré d'émulsifiants de mélange peut éliminer les inconvénients du traitement traditionnel à plusieurs équipements,comme les pertes de transfert de matériaux, des paramètres incohérents et une faible efficacité, améliorant la continuité de la production et la qualité du produit.
- Sélectionnez l'équipement avec contrôle précis des paramètres: Un contrôle précis des paramètres de mélange, de dispersion, d'émulsification et de température est essentiel pour assurer la cohérence de la qualité de chaque lot.L'équipement doté de fonctions de commande à écran tactile PLC et de stockage de paramètres permet d'éviter efficacement les fluctuations de qualité causées par des erreurs de fonctionnement manuel.
- Correspondance des performances de l'équipement aux caractéristiques du produit: lors du choix des équipements d'émulsifiants de mélange, les fabricants doivent faire correspondre la force de cisaillement de l'équipement, la plage de vitesse de mélange,et la précision du contrôle de la température aux exigences spécifiques de leurs produitsPar exemple, les produits à viscosité élevée (comme les crèmes) nécessitent un équipement à forte force de remuement,les produits contenant des ingrédients sensibles à la chaleur (tels que les sérums) nécessitent un contrôle précis de la température.
- Équilibrer l'investissement initial et le rapport coût-efficacité à long terme: Bien que l'investissement initial d'un équipement émulsifiant de mélange de haute qualité puisse être supérieur à celui d'un équipement indépendant traditionnel, les économies de coûts à long terme résultant de la réduction des déchets de matériaux,consommation d'énergie, et les coûts de main-d'œuvre, ainsi que les avantages de l'amélioration de la qualité des produits et de la compétitivité du marché, en font un investissement plus rentable.
- Accorder de l'importance à la formation des opérateurs et à l'exploitation normalisée: Le fonctionnement normalisé de l'équipement d'émulsifiant de mélange est essentiel pour maximiser ses performances et assurer la qualité du produit.La formation complète des opérateurs et l'établissement de procédures d'exploitation normalisées peuvent aider à éviter les erreurs de fonctionnement et à prolonger la durée de vie des équipements.
Pour les fabricants de cosmétiques, le mélange d'émulsifiants n'est pas seulement un outil pour résoudre les problèmes de production, mais aussi un support essentiel pour améliorer la qualité des produits, l'efficacité de la production,et de la compétitivité du marchéEn sélectionnant des équipements qui correspondent à leur échelle de production et aux caractéristiques du produit, et en mettant en œuvre des pratiques d'exploitation et de maintenance normalisées,les fabricants peuvent réaliser un développement régulier dans un environnement de marché concurrentiel et répondre à la demande de plus en plus sévère du marché en matière de qualité et de cohérence des produits.
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