Fallstudie: Hochgeschwindigkeitsmischender Emulgator verändert die Emulgationsprozesse in der Produktion von Körperpflege
In der Körperpflege- und Kosmetikindustrie ist der Emulgationsprozess ein entscheidendes Element, das die Produktqualität, Textur, Stabilität und Benutzererfahrung direkt bestimmt.Für Hersteller, die cremige Produkte wie Gesichtsreiniger herstellen, Feuchtigkeitscremes und Balsame, um eine gleichmäßige Dispersion der Öl-Wasser-Phasen zu erreichen und die Partikelgröße auf Mikroebene zu kontrollieren,und die langfristige Produktstabilität zu gewährleisten, sind zentrale Herausforderungen in der MassenproduktionDiese Fallstudie beschreibt, wie ein Hersteller langjährige Prozessengpässe überwunden hat, indem er einen Hochgeschwindigkeits-Rühremulgator eingeführt hat.Umfassende Verbesserung der Produktqualität und der Produktionseffizienz ohne Offenlegung des Unternehmensnamens.
1Hintergrund und Herausforderungen
Der Hersteller konzentriert sich auf die Forschung, Entwicklung und Produktion von High-End-Persönlichkeitspflegeprodukten, mit einer Produktlinie, die Aminosäure-Gesichtsreiniger, hydratisierende Emulsionen,und wohlschmeckende BalsameVor der Einführung des Hochgeschwindigkeits-Rühremulgatoren hatte das Unternehmen für den Emulgationsprozeß traditionelle Paddelmischmaschinen verwendet.Da die Marktnachfrage nach Textur und Stabilität der Produkte weiter anstieg, wurden die Grenzen traditioneller Ausrüstungen immer deutlicher und brachten den Produktionsbetrieben mehrere Herausforderungen mit sich:
1.1 Schlechte Emulgations-Einheitlichkeit und grobe Textur des Produkts
Bei der Herstellung von Aminosäure-Gesichtsreinigern wurde die Maschine mit einer Maschine ausgestattet.Rohstoffe der Ölphase (wie Mineralöl), Cetylalkohol) und Wasserphasenmaterialien (Amino-Säure-Surfactants, deionisiertes Wasser) konnte keine einheitliche Dispersion auf Mikroebene erreicht werden.Das resultierende Produkt hatte eine Partikelgrößenverteilung von 8-15 μmDie Rückmeldungen der Verbraucher zu "granularer Empfindung während der Anwendung" und "ungleichem Schmieren" machten mehr als 20% der negativen Bewertungen aus.die die Wettbewerbsfähigkeit des Marktes unmittelbar beeinflussen.
1.2 Schlechte Produktstabilität und kurze Haltbarkeit
Aufgrund unzureichender Emulgation trennten sich die Öl- und Wasserphasen der Produkte während der Lagerung.Phänomene wie Öltrennung und Wasserniederschlag traten in einigen Emulsionsprodukten auf, und die Haltbarkeit lag bei nur 1,5-2 Jahren, was deutlich unter dem Branchendurchschnitt von 3 Jahren für High-End-Produkte lag.Einige cremige Produkte zeigten Einfrieren und Härten., während die Lagerung bei hoher Temperatur (45°C) zu einer erhöhten Öltrennung führte und die Stabilitätsanforderungen an hochwertige Körperpflegeprodukte nicht erfüllte.
1.3 Langer Produktionszyklus und hoher Rohstoffverlust
Das herkömmliche Emulgationsverfahren erforderte mehrere Rühr- und Mischschritte, wobei eine einzige Charge von 200 L Rohstoffen bis zu 60 Minuten dauerte, bis die Emulgation abgeschlossen war.durch ungleichmäßiges Mischen, war die Produktqualifizierungsrate nur 92% und die nicht qualifizierten Produkte führten zu Rohstoffverlusten von 5-8 kg pro Charge, was zu einem erheblichen Kostendruck führte. 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, was zu einem langen FuE-Zyklus von 2-3 Monaten führt.
1.4 Hoher Energieverbrauch und geringer Betriebseffizienz
Bei herkömmlichen Mischmaschinen wurde zur Verbesserung der Emulgationswirkung auf längeres Rühren zurückgegriffen, was zu einem hohen Energieverbrauch führte.Das war 30% höher als das fortgeschrittene Niveau der Branche.Außerdem fehlte es an einem automatischen Reinigungssystem, und die manuelle Reinigung nach jeder Charge dauerte 40 Minuten, was die Verbesserung der Produktionskapazität erheblich einschränkte.
2. Lösung: Einführung eines Hochgeschwindigkeits-Rühremulsifikators
Um die oben genannten Herausforderungen zu bewältigen, hat der Hersteller eingehende Untersuchungen an Emulgationsgeräten durchgeführt und schließlich einen Hochgeschwindigkeits-Rühremulgator mit mehrstufiger Rotor-Stator-Struktur ausgewählt,präzise Temperaturregelung und Funktionen zur Vakuumauslüftung. Die Kerntechnischen Parameter der Ausrüstung sind wie folgt:
- Drehgeschwindigkeitsbereich: 1.000 bis 15.000 U/min, Schrittlose Frequenzumstellung
- Volumen des Emulgationsbehälters: 250 L (anpassbar für die Versuchsproduktion in kleinen Chargen und die Massenproduktion)
- Temperaturregelungsbereich: Raumtemperatur - 100°C, Präzision ±1°C
- Vakuumgrad: -0,093 MPa, die anaerobe Emulgierung erreicht
- Typ des Rotors: austauschbarer gezackter Rotor, emulgierender Rotor und Paddelrotor
- Steuerungssystem: Intelligente Steuerung mit PLC, Unterstützung der Parameterspeicherung und automatische Bedienung
- Reinigungssystem: CIP-Online-Reinigung, Unterstützung der automatischen Reinigung von Tankkörper und Rotor
Neben der Ausrüstung selbst optimierte der Hersteller auch den gesamten Emulgierungsprozess mit Unterstützung technischer Teams, einschließlich der Vorbehandlung des Rohstoffs, der Zuführung, derAnpassung des Schergeschwindigkeitsgradients, und nach der Emulgierung kühlendes Verfahren, das ein standardisiertes Betriebsverfahren bildet, das dem Hochgeschwindigkeits-Rühremulgator entspricht.
3. Durchführungswirkungen und Datenüberprüfung
Nach drei Monaten der Inbetriebnahme der Geräte, der Optimierung des Prozesses und der Massenproduktion hat der Hochgeschwindigkeits-Rühremulgator bemerkenswerte Ergebnisse bei der Verbesserung der Produktqualität erzielt.KostensenkungDie spezifischen Wirkungen werden durch folgende Daten bestätigt:
3.1 Wesentlich verbesserte Textur und Feinheit des Erzeugnisses
Aufgrund der hohen Scherkraft, die durch die Hochgeschwindigkeitsdrehung der Rotor-Stator-Struktur bei 15.000 U/min erzeugt wird,Die Ausrüstung kann die zusammengesetzten Partikel der Öl-Wasser-Phase vollständig zerkleinern und die Partikelgröße des Produkts auf 3-5 μm reduzieren.Die Erfassung durch einen Laserpartikelgrößenanalysator zeigt, daß der Partikelgrößenverteilungsbereich (D90D10) ≤ 2 μm beträgt, was weit unter dem 815 μm der herkömmlichen Ausrüstung liegt.Die sensorische Auswertung durch ein 10-köpfiges Fach-Review-Team zeigt, dass die Glatzigkeit des Produkts, keine Granularität und das Gefühl von Schmieren wurden signifikant verbessert, wobei die sensorische Punktzahl von 75 auf 92 Punkte stieg.Die negativen Bewertungen der Verbraucher bezüglich der "rauen Textur" sind um 90% zurückgegangen., und die Marktbekanntheit des Produkts hat sich deutlich verbessert.
3.2 Verbesserte Produktstabilität und verlängerte Haltbarkeit
Die Vakuum-Ausluftungsfunktion des Hochgeschwindigkeits-Rühremulgators beseitigt während des Emulgationsprozesses Luftblasen im Material wirksam.Vermeidung der Oxidation der Wirkstoffe und Gewährleistung der Stabilität des EmulsionssystemsBei einer 3-monatigen Lagertest bei Raumtemperatur, einer 6-monatigen Lagertest bei niedrigen Temperaturen (-5°C) und einer 3-monatigen Lagertest bei hohen Temperaturen (45°C) zeigten die Produkte keine Öltrennung.WasserniederschlagDie Haltbarkeit des Produkts wurde von 1,5 bis 2 Jahren auf 3 Jahre verlängert.die dem Niveau der internationalen hochwertigen Körperpflegeprodukte entspricht.
3.3 Verkürzung des Produktionszyklus und Verringerung der Verluste an Rohstoffen
Die hohe Schereffizienz der Ausrüstung hat die Emulgationszeit erheblich verkürzt.Die Emulgationszeit einer einzelnen Charge von 200 L Rohstoffen wurde von 60 Minuten auf 25 Minuten reduziert., und die Produktionseffizienz wurde um 58% erhöht.und der Rohstoffverlust pro Charge wurde von 5-8 kg auf weniger als 1 kg reduziert.Die Ausrüstung unterstützt zudem die Speicherung von Parametern und die präzise Replikation.die nahtlose Verbindung zwischen den kleinräumigen Prüfparametern im Labor und den Parametern der industriellen Massenproduktion zu realisierenDer Forschungs- und Entwicklungszyklus wurde von zwei bis drei Monaten auf einen Monat verkürzt, was die Geschwindigkeit der Einführung neuer Produkte beschleunigt.
3.4 Reduzierter Energieverbrauch und verbesserte Betriebseffizienz
Die Frequenzumwandlungsgeschwindigkeitsregelung des Hochgeschwindigkeits-Rühremulgators kann die Drehgeschwindigkeit entsprechend den Eigenschaften der Rohstoffe und den Anforderungen des Prozesses anpassen.Vermeidung von Energieverschwendung durch längeren HochgeschwindigkeitsbetriebDer Energieverbrauch pro Tonne Produkte wurde von 120 kWh auf 85 kWh reduziert, was einem Rückgang von 29% entspricht.Das Online-Reinigungssystem CIP hat die Reinigungszeit pro Charge von 40 auf 15 Minuten verkürzt., die manuelle Arbeitsintensität reduziert und die kontinuierliche Produktionskapazität der Anlagen verbessert.und die jährliche Produktionskapazität um 50% erhöht wurde, ohne dass der Produktionsstandort ausgebaut wurde.
4. Erfahrung in der Prozessoptimierung
Bei der Verwendung des Hochgeschwindigkeits-Rühremulgators hat der Hersteller eine Reihe zielgerichteter Erfahrungen mit der Optimierung des Prozesses in Kombination mit den Produktmerkmalen zusammengefasst.die eine Referenz für die spätere Produktion und die Branche darstellte:
- Vorbehandlung von Rohstoffen: Rohstoffe in der Ölphase werden auf 50-60 °C vorgeheizt, um zu schmelzen und die Viskosität zu verringern, und durch einen 100-maschigen Filter gefiltert, um Verunreinigungen zu entfernen.Wasserphasenrohstoffe werden auf 40-50°C vorgeheizt, um die Auflösung von Tensiden zu fördern., was den Emulgationswiderstand verringert.
- Fütterungssequenz: Verwenden Sie die "Öl-in-Wasser"-Fütterungsmethode, fügen Sie die vorgeheizte Ölphase mit einer Geschwindigkeit von 5-10 ml/min der Wasserphase hinzu und beginnen Sie mit einem niedrigen Rühren (3,000 U/min) gleichzeitig, um eine lokale Aggregation der Ölphase zu vermeiden.
- Schergeschwindigkeitsgradient: Ein schrittweiser Geschwindigkeitszuwachsmodus von "niedriger Drehzahl (3.000 U/min) - mittlerer Drehzahl (5.000 U/min) - hoher Drehzahl (8.000 U/min) " anwenden, wobei jede Stufe 2-3 Minuten lang aufrechterhalten wird.mit einer Breite von mehr als 20 mm,.
- Temperaturregelung: Während der Emulgierung wird die Temperatur bei 50-65°C geregelt. Nach der Emulgierung wird die Temperatur durch langsames Rühren mit einer Geschwindigkeit von 2-3°C/min auf unter 40°C reduziert.und dann Zusatzstoffe wie Essenz und Konservierungsstoffe hinzugefügt werden, um die Zerstörung der Wirkstoffe durch hohe Temperatur zu vermeiden.
5Schlussfolgerung.
Mit der Einführung des Hochgeschwindigkeits-Rühremulgators wurden die Prozessengpässe im Emulgationsverbund grundsätzlich gelöst.Umfassende Verbesserung der Produktqualität, Produktionseffizienz und Kostenkontrolle. Aus Sicht der Produktqualität haben die Texturfeinheit und Stabilität das internationale High-End-Niveau erreicht und die Wettbewerbsfähigkeit des Marktes verbessert;Aus Sicht der Produktionseffizienz, wurde der Produktionszyklus verkürzt, die Produktionskapazität erhöht, der Energieverbrauch und der Verlust von Rohstoffen verringert und damit erhebliche wirtschaftliche Vorteile erzielt;aus Sicht von FuE und Innovation, hat die nahtlose Verbindung zwischen kleinen Tests und der Massenproduktion die Einführung neuer Produkte beschleunigt und eine solide Grundlage für die langfristige Entwicklung des Unternehmens gelegt.
Dieser Fall zeigt voll und ganz, daß Hochgeschwindigkeits-Rühremulgatoren mit ihrer effizienten Scherenleistung, präzisen Parameterkontrolle und flexiblen Prozessanpassungenwurden zu Schlüsselgeräten zur Förderung der Modernisierung der Emulgationsverfahren in der Körperpflege- und KosmetikindustrieFür Hersteller, die mit ähnlichen Prozessproblemen konfrontiert sind, 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, qualitativ hochwertiger und nachhaltiger Entwicklungspfad.
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