1. Einleitung
In der modernen industriellen Produktion hängt die Qualität flüssiger Produkte oft von der Effizienz und Gleichmäßigkeit der Emulgierung ab. Flüssigemulgiergeräte spielen als Kernvorrichtung zur Erzielung einer stabilen Vermischung von Öl-Wasser und anderen nicht mischbaren Substanzen eine unersetzliche Rolle in Bereichen wie Kosmetik, Pharmazie, Lebensmittelverarbeitung und Chemieingenieurwesen. Dieser Fall konzentriert sich darauf, wie ein Kunde in der [spezifischen Branche, z.B. High-End-Hautpflegeherstellung] durch die Einführung fortschrittlicher Flüssigemulgiergeräte langjährige Produktionsherausforderungen erfolgreich gelöst und letztendlich Verbesserungen in Bezug auf Produktqualität, Produktionseffizienz und Kostenkontrolle erzielt hat.
2. Hintergrund des Projekts
2.1 Projektanforderungen
Der Kunde produziert hauptsächlich [Produkttyp, z.B. Wasser-in-Öl-Emulsions-Hautpflegeprodukte], die eine strenge Kontrolle der Partikelgröße der Emulsion, der Stabilität während der Lagerung und der Konsistenz der Produkttextur erfordern. Vor der Einführung der neuen Flüssigemulgiergeräte hatte die Produktionslinie des Kunden folgende spezifische Anforderungen:
- Emulgiergleichmäßigkeit: Die Partikelgröße der Emulsion muss innerhalb von 1-5 Mikrometern kontrolliert werden, um sicherzustellen, dass das Produkt eine glatte Textur aufweist und bei der Anwendung kein offensichtliches körniges Gefühl entsteht.
- Produktionskapazität: Um die wachsende Marktnachfrage zu befriedigen, muss die tägliche Produktionskapazität einer einzelnen Produktionslinie mindestens 5.000 Liter betragen, und die Ausrüstung sollte die kontinuierliche Produktion unterstützen, um häufige Chargenwechsel zu vermeiden.
- Produktstabilität: Die Emulsion nach der Emulgierung muss unter normalen Lagerbedingungen 12 Monate lang eine stabile Leistung beibehalten, ohne Schichtung, Ausfällung oder Farbveränderung.
- Sicherheit und Konformität: Die Ausrüstung muss aus lebensmittelechten oder pharmazeutischen Materialien (wie 316L-Edelstahl) hergestellt werden, um eine Materialkontamination zu vermeiden und die Sicherheitsstandards der Branche für Druck, Temperatur und elektrische Steuerung zu erfüllen.
2.2 Herausforderungen
Vor der Verwendung der neuen Flüssigemulgiergeräte verließ sich der Kunde auf herkömmliche Rührwerke zur Emulgierung, was zu einer Reihe von Problemen führte, die die Entwicklung des Unternehmens einschränkten:
- Schlechte Emulgiergleichmäßigkeit: Die herkömmlichen Geräte verwendeten ein einzelnes Rührwerk, das die Ölphase nicht vollständig in kleine Tröpfchen aufbrechen konnte. Die Partikelgröße der hergestellten Emulsion lag oft zwischen 8 und 15 Mikrometern, und einige Chargen überschritten sogar 20 Mikrometer. Dies machte nicht nur die Produkttextur rau, sondern führte auch dazu, dass sich einige Kunden über "ungleichmäßiges Auftragen" beschwerten.
- Geringe Produktionseffizienz: Die herkömmlichen Geräte verwendeten einen Chargenproduktionsmodus. Jede Emulgiercharge dauerte 4-5 Stunden (einschließlich Erhitzen, Rühren, Abkühlen und Probenprüfung), und die tägliche Produktionskapazität betrug nur etwa 2.000 Liter, was weit davon entfernt war, die Marktnachfrage zu befriedigen. Darüber hinaus musste die Ausrüstung nach jeder Charge gründlich gereinigt werden, was zusätzlich 1-2 Stunden dauerte und die effektive Produktionszeit weiter reduzierte.
- Instabile Produktqualität: Aufgrund der inkonsistenten Rührgeschwindigkeit und Temperaturkontrolle der herkömmlichen Geräte unterschied sich die Emulsionsstabilität zwischen verschiedenen Chargen erheblich. Ungefähr 5-8 % der Produkte wiesen nach 6-8 Monaten Lagerung eine Schichtung auf, was zu Produktausschuss und erhöhten Kostenverlusten führte.
- Hoher Energieverbrauch und Materialverschwendung: Die herkömmlichen Geräte benötigten eine hohe Leistung, um die Rührgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten, und der Energieverbrauch pro Tonne Produkt erreichte 120 kWh. Gleichzeitig konnten aufgrund der schlechten Emulgierwirkung einige Rohstoffe nicht vollständig vermischt und umgesetzt werden, was zu einer Materialverschwendungsrate von etwa 3-5 % führte.
3. Auswahl der Flüssigemulgiergeräte
3.1 Merkmale und Vorteile der gewählten Ausrüstung
Nach eingehender Marktforschung und mehreren Vor-Ort-Inspektionen und -Tests wählte der Kunde schließlich ein Flüssigemulgiergerät mit Doppelwellen-Scherung. Dieses Gerät hatte die folgenden Hauptmerkmale und Vorteile:
- Doppelwellen-Scherstruktur: Das Gerät war mit einem Hochgeschwindigkeits-Scherrotor und einem langsam laufenden Rührwerk ausgestattet. Der Hochgeschwindigkeits-Scherrotor konnte eine Scherkraft von bis zu 10.000 U/min erzeugen und die Ölphase effektiv in kleine Tröpfchen aufbrechen; das langsam laufende Rührwerk konnte die gleichmäßige Zirkulation der Materialien im Tank gewährleisten und lokale Überhitzung oder unzureichende Emulgierung vermeiden.
- Präzise Temperatur- und Druckregelung: Das Gerät war mit einem Mehrpunkt-Temperatursensor und einem automatischen Druckregelungssystem ausgestattet. Der Temperaturregelbereich betrug 0-150 °C mit einem Fehler von ±0,5 °C, und der Druck konnte bei 0,1-0,3 MPa gehalten werden, wodurch sichergestellt wurde, dass die Emulgierungsreaktion unter stabilen Prozessbedingungen durchgeführt wurde.
- Lebensmittelechtes Material und einfache Reinigung: Der Innentank und alle Kontaktteile mit Materialien bestanden aus 316L-Edelstahl, der eine gute Korrosionsbeständigkeit aufwies und bei hohen Temperaturen sterilisiert werden konnte. Darüber hinaus war das Gerät mit einem CIP-Reinigungssystem (Clean-in-Place) ausgestattet, das den Reinigungsprozess in 30 Minuten ohne Demontage abschließen konnte, wodurch der Arbeitsaufwand und die Reinigungszeit reduziert wurden.
- Intelligente Steuerung und Datenaufzeichnung: Das Gerät war mit einem Touchscreen-Steuerungssystem ausgestattet, mit dem Parameter wie Rührgeschwindigkeit, Temperatur und Zeit eingestellt und angepasst werden konnten. Gleichzeitig konnte es Produktionsdaten (wie Temperatur, Druck, Zeit und Ausstoß) automatisch aufzeichnen und Berichte erstellen, was für den Kunden bequem war, den Produktionsprozess zu verfolgen und die Qualitätsmanagementanforderungen der Branche zu erfüllen.
3.2 Wie es die Anforderungen erfüllte
Die ausgewählten Flüssigemulgiergeräte erfüllten die Produktionsanforderungen des Kunden vollständig und lösten die vorherigen Herausforderungen:
- Erfüllung der Anforderungen an die Emulgiergleichmäßigkeit: Durch den Hochgeschwindigkeits-Scherrotor konnte das Gerät die Emulsionspartikelgröße stabil innerhalb von 1-3 Mikrometern kontrollieren, was besser war als die vom Kunden geforderten 1-5 Mikrometer. Nach dem Test war die Produkttextur deutlich glatter, und die Kundenbeschwerderate in Bezug auf "körniges Gefühl" sank auf weniger als 0,5 %.
- Erfüllung der Anforderungen an die Produktionskapazität: Das Gerät unterstützte die kontinuierliche Produktion. Nach der Optimierung des Prozesses wurde die Emulgierzeit pro Tonne Produkt auf 1,5 Stunden verkürzt, und die tägliche Produktionskapazität einer einzelnen Produktionslinie erreichte 6.000 Liter, was das Ziel des Kunden von 5.000 Litern übertraf. Darüber hinaus reduzierte das CIP-Reinigungssystem die Reinigungszeit um 70 %, wodurch die effektive Produktionszeit weiter verbessert wurde.
- Erfüllung der Anforderungen an die Produktstabilität: Das präzise Temperatur- und Druckregelungssystem stellte sicher, dass der Emulgierungsprozess zwischen verschiedenen Chargen konsistent war. Nach 12 Monaten Lagerungstests wurde die Schichtungsrate des Produkts auf weniger als 0,3 % reduziert, was die Stabilitätsanforderungen des Kunden vollständig erfüllte.
- Erfüllung der Sicherheits- und Konformitätsanforderungen: Das 316L-Edelstahlmaterial und die strenge Qualitätskontrolle stellten sicher, dass das Gerät die Sicherheits- und Hygienestandards der Branche erfüllte. Die Datenaufzeichnungsfunktion half dem Kunden auch, die jährliche Qualitätsprüfung der zuständigen Aufsichtsbehörden reibungslos zu bestehen.
4. Implementierungsprozess
4.1 Installation und Einrichtung
Die Installation und Einrichtung der Flüssigemulgiergeräte wurde von einem professionellen technischen Team des Geräteherstellers durchgeführt, und der gesamte Prozess dauerte 10 Arbeitstage:
- Vorbereitung vor der Installation: Bevor die Geräte eintrafen, kommunizierte das technische Team im Voraus mit dem Kunden, um die Standortbedingungen (wie Raumgröße, Stromversorgung, Wasserversorgung und -ableitung) zu bestätigen und einen detaillierten Installationsplan zu erstellen. Gleichzeitig stellte der Kunde 2 Vollzeittechniker zur Verfügung, um bei der Installationsarbeit zu kooperieren.
- Geräteinstallation: Am Tag der Ankunft der Geräte überprüfte das technische Team zunächst die Unversehrtheit der Geräte und des Zubehörs und führte dann Heben, Positionieren und Rohrleitungsanschlüsse durch. Während des Installationsprozesses achtete das Team besonders auf die Dichtungsleistung des Tankkörpers und die Ausrichtung der rotierenden Teile, um Ölleckagen oder ungewöhnliche Geräusche während des Betriebs zu vermeiden.
- Inbetriebnahme und Prüfung: Nach Abschluss der Installation führte das technische Team eine 3-tägige Inbetriebnahme durch. Sie testeten zunächst das elektrische System, das Heizsystem und das Kühlsystem, um sicherzustellen, dass jede Komponente normal funktionierte. Dann verwendeten sie die tatsächlichen Rohstoffe des Kunden für die Probeherstellung. Während der Probeherstellung wurden Parameter wie Rührgeschwindigkeit, Temperatur und Emulgierzeit wiederholt angepasst, bis die Emulsionspartikelgröße, die Textur und die Stabilität alle den Anforderungen des Kunden entsprachen.
4.2 Schulung und Vertrautmachung
Um sicherzustellen, dass die Bediener des Kunden die Geräte korrekt verwenden und warten konnten, stellte der Lieferant einen 5-tägigen Schulungskurs zur Verfügung, der folgende Inhalte umfasste:
- Theoretische Schulung: Der Schulungsleiter erklärte das Funktionsprinzip der Flüssigemulgiergeräte, die Funktion jeder Komponente, die Ursachen und Lösungen für häufige Fehler sowie die Sicherheitsverfahren. Die Bediener mussten die Grundkenntnisse des Emulgierungsprozesses und der Gerätebedienung beherrschen.
- Praktische Betriebsschulung: Unter Anleitung des Schulungslehrers führten die einzelnen Bediener praktische Arbeiten wie Parametereinstellung, Rohstoffzufuhr, Überwachung des Emulgierungsprozesses und Gerätereinigung durch. Der Lehrer korrigierte die falschen Arbeitsmethoden rechtzeitig und stellte sicher, dass jeder Bediener die Geräte unabhängig bedienen konnte.
- Wartungsschulung: Die Schulung umfasste auch tägliche Wartungsarbeiten, wie z. B. die Überprüfung der Schmierung der rotierenden Teile, die Reinigung des Filters und die Kalibrierung des Temperatursensors. Den Bedienern wurde beigebracht, wie sie den anormalen Zustand der Geräte anhand von Geräuschen, Temperatur und anderen Signalen beurteilen und wie sie Notfallmaßnahmen ergreifen können, wenn Fehler auftreten.
Nach der Schulung führte der Lieferant eine Bewertung der Bediener durch. Alle 8 Bediener bestanden die Bewertung und erhielten das Qualifikationszertifikat für die Bedienung der Geräte.
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