केस स्टडीः कॉस्मेटिक क्रीम उत्पादन में बाहरी परिसंचरण वैक्यूम एमुल्सिफायर
सौंदर्य प्रसाधन उद्योग में, उच्च गुणवत्ता वाली क्रीम और एमुल्सिफाइड उत्पादों को बनावट एकरूपता, कण आकार वितरण, एमुल्सिफिकेशन स्थिरता और बुलबुला मुक्त उपस्थिति पर सख्त नियंत्रण की आवश्यकता होती है।पारंपरिक आंतरिक परिसंचरण एमुल्सिफिकेशन उपकरण अक्सर अपर्याप्त सामग्री परिसंचरण के साथ संघर्ष करते हैं, असमान कतरनी बल वितरण, और बड़े बैच उत्पादन में अवशिष्ट वायु बुलबुले, जिससे उत्पाद की गुणवत्ता असंगत और उत्पादन दक्षता सीमित हो जाती है।इस केस स्टडी में विस्तार से बताया गया है कि बाहरी परिसंचरण वाले वैक्यूम एमुल्सिफायर ने बड़े पैमाने पर कॉस्मेटिक क्रीम निर्माण में इन मुख्य चुनौतियों का समाधान कैसे किया, अनुकूलित उत्पादन प्रक्रियाओं, और उत्पाद स्थिरता में सुधार, उद्योग के मानकों और नियामक आवश्यकताओं का पालन करते हुए प्रचार भाषा के बिना निष्पक्ष रूप से प्रस्तुत किया गया।
1पृष्ठभूमि और उत्पादन चुनौतियां
उत्पादन सुविधा उच्च गुणवत्ता वाली कॉस्मेटिक क्रीम, जिसमें मॉइस्चराइजिंग क्रीम, एंटी-एजिंग क्रीम और सनस्क्रीन क्रीम शामिल हैं, के बड़े पैमाने पर निर्माण पर केंद्रित है।सुविधा पारंपरिक आंतरिक परिसंचरण वैक्यूम एमुल्सिफायरों पर निर्भर थी, जिससे लंबे समय तक बड़े पैमाने पर उत्पादन के बाद लगातार समस्याएं उत्पन्न हुईं, जिससे उत्पाद की गुणवत्ता स्थिरता और उत्पादन की स्केलेबिलिटी में बाधा आई।
सबसे पहले, एमुल्सिफिकेशन एकरूपता और कण आकार नियंत्रण निम्न स्तर के थे। पारंपरिक आंतरिक परिसंचरण प्रणालियों में सामग्री की टर्नओवर दक्षता सीमित थी,मिश्रण कक्ष के भीतर असमान कतरनी बल वितरण के परिणामस्वरूपइसने कुछ बैचों में असंगत कण आकार (औसतन 10-15 μm) और दृश्यमान एग्लोमेरेट का कारण बना, जिससे तैयार क्रीम का दानेदार बनावट और खराब त्वचा-संवेदना हुई।कण आकार वितरण में बैच-से-बैच भिन्नता (Span value >1).2) ने उत्पाद की प्रभावशीलता और उपभोक्ता अनुभव को भी प्रभावित किया।
दूसरा, अवशिष्ट वायु बुलबुले और ऑक्सीडेटिव अपघटन आवर्ती समस्याएं थीं। आंतरिक परिसंचरण डिजाइन ने उच्च चिपचिपापन वाली सामग्रियों में फंसे हवा को पूरी तरह से हटाने के लिए संघर्ष किया,जिसके कारण समाप्त उत्पादों में सतह छिद्र और बुलबुले बनते हैंइसके अतिरिक्त, एमुल्सिफिकेशन के दौरान अपर्याप्त वैक्यूम प्रतिधारण ने संवेदनशील अवयवों (उदाहरण के लिए, पौधे के अर्क, विटामिन ई) को ऑक्सीजन के संपर्क में लाया।ऑक्सीडेटिव अपघटन को तेज करना और उत्पाद के शेल्फ जीवन को छोटा करना.
तीसरा, उत्पादन दक्षता और स्केलेबिलिटी सीमित थी। आंतरिक परिसंचरण प्रणाली को बुनियादी एकरूपता प्राप्त करने के लिए लंबे समय तक इमल्सिफिकेशन समय (40-50 मिनट प्रति बैच) की आवश्यकता थी।और चैंबर डिजाइन ने प्रभावी क्षमता उपयोग को सीमित कर दिया (केवल नाममात्र मात्रा का 60-70%)सामग्री के संचलन को समायोजित करने के लिए लगातार मैन्युअल हस्तक्षेप से श्रम तीव्रता और बैच भिन्नता में और वृद्धि हुई।आंतरिक परिसंचरण पथ के कठिन-पहुंच वाले क्षेत्रों को साफ करने में उपकरण की कठिनाई ने विभिन्न फॉर्मूलेशन के बीच क्रॉस-कंटॉमिनेशन के जोखिम को बढ़ाया.
इन समस्याओं को हल करने के लिए, संयंत्र ने सटीक कण आकार नियंत्रण (≤5 μm), पूर्ण वायु बुलबुला हटाने, कुशल बड़े बैच प्रसंस्करण,और सौंदर्य प्रसाधन उद्योग के स्वच्छता मानकों (जीएमपी) का अनुपालनविभिन्न प्रकार के एमुल्सिफायरों के कठोर पायलट परीक्षण और तकनीकी मूल्यांकन के बाद,उत्पादन लाइन में एकीकरण के लिए अनुकूलित मापदंडों के साथ एक बाहरी परिसंचरण वैक्यूम एमुल्सिफायर चुना गया था.
2उपकरण चयन और तकनीकी अनुकूलन
कॉस्मेटिक क्रीम की उच्च चिपचिपाहट (8,000-80,000 mPas), बड़े बैच क्षमता (1,000L प्रति बैच), सख्त बनावट मानकों के उत्पादन की आवश्यकताओं को ध्यान में रखते हुए,और ऑक्सीजन के प्रति संवेदनशीलता चयनित बाहरी परिसंचरण वैक्यूम एमुल्सिफायर को पारंपरिक उपकरणों की सीमाओं को संबोधित करने के लिए अनुकूलित किया गया थामुख्य तकनीकी विशेषताएं और अनुकूलन निम्नलिखित हैंः
मुख्य बाह्य परिसंचरण प्रणाली
उपकरण एक विशेष बाहरी परिसंचरण पाइपलाइन डिजाइन को अपनाता है,मिश्रण कक्ष के नीचे एक उच्च दक्षता homogenizing इकाई और कक्ष के शीर्ष पर सामग्री वापस कनेक्ट करने के लिएयह संरचना 8-10 m3/h की प्रवाह दर पर समरूपक के माध्यम से सामग्री के मजबूर परिसंचरण को सक्षम करती है, यह सुनिश्चित करती है कि सभी सामग्री बार-बार कतरनी क्षेत्र से गुजरें (6-8 चक्र प्रति बैच).आंतरिक परिसंचरण प्रणालियों के विपरीत, बाहरी डिजाइन मृत मात्रा को समाप्त करता है और पूरे सामग्री मात्रा में समान कतरनी बल लागू सुनिश्चित करता है,असमान इमल्सिफिकेशन के मुद्दे को हल करना.
समरूपता और कतरनी प्रदर्शन
समरूपता इकाई में दो-चरण रोटर-स्टेटर संरचना है जिसमें अधिकतम घूर्णन गति 12,000 आरपीएम और रैखिक गति 45 मीटर/सेकंड है। समायोज्य रोटर-स्टेटर अंतर (0.1-0.3 मिमी) तीव्र कतरनी पैदा करता है, गुहापन और अशांत बल, प्रभावी रूप से तेल की बूंदों और ठोस कणों को माइक्रो-विसारण (2-4 μm) में तोड़ते हैं।एक 45 kW वैरिएबल-फ्रिक्वेन्सी ड्राइव (VFD) मोटर गति समायोजन की अनुमति देता है (1,500-12,000 आरपीएम), जो तकनीकी टीम को गर्मी-संवेदनशील अवयवों को नुकसान पहुंचाए बिना विभिन्न क्रीम फॉर्मूलेशन के लिए कतरनी तीव्रता को अनुकूलित करने की अनुमति देता है।
वैक्यूम और सीलिंग डिजाइन
एकीकृत उच्च दक्षता वाले वैक्यूम प्रणाली उत्पादन प्रक्रिया के दौरान, बाहरी परिसंचरण लूप सहित -0.096 से -0.098 एमपीए की स्थिर वैक्यूम डिग्री बनाए रखती है।पूरे परिसंचरण पथ को कक्ष से समरूपक तक और वापस दोहरे यांत्रिक सील और खाद्य ग्रेड फ्लोरीन रबर गैस्केट के साथ पूरी तरह से सील किया जाता हैयह डिजाइन परिसंचरण के दौरान गहन डीएएएरेशन सुनिश्चित करता है, अवशिष्ट बुलबुले को समाप्त करता है और सक्रिय अवयवों के ऑक्सीडेटिव अपघटन को कम करता है।
सामग्री और स्वच्छता अनुपालन
मिश्रण कक्ष, बाह्य परिसंचरण पाइपलाइन और समरूपक सिर सहित उत्पाद के संपर्क में आने वाले सभी घटक 316L स्टेनलेस स्टील से निर्मित हैं।सतहों को एक असमानता प्राप्त करने के लिए इलेक्ट्रोलाइटिक पॉलिशिंग उपचार से गुजरते हैं Ra ≤ 0.4 μm, सामग्री आसंजन और बायोफिल्म के गठन को रोकता है। उपकरण CIP (प्लेस में साफ) संचालन का समर्थन करता है, कक्ष में स्थापित उच्च दबाव सफाई नलिकाओं के साथ, परिसंचरण पाइपलाइनों,और समरूपता इकाई जो सभी संपर्क सतहों की गहन सफाई की अनुमति देती है और जीएमपी स्वच्छता आवश्यकताओं को पूरा करती है.
तापमान नियंत्रण और स्वचालन
पीआईडी तापमान नियंत्रण प्रणाली के साथ एक जैकेट मिश्रण कक्ष, ± 1 डिग्री सेल्सियस की सटीकता के साथ 20-80 डिग्री सेल्सियस के बीच प्रसंस्करण तापमान को नियंत्रित करता है, जो हीटिंग और कूलिंग दोनों कार्यों का समर्थन करता है।यह संवेदनशील अवयवों के थर्मल विवर्तन को रोकता है और स्थिर पायसीकरण मैट्रिक्स गठन सुनिश्चित करता हैउपकरण एक पीएलसी टचस्क्रीन नियंत्रण प्रणाली से लैस है, जो वास्तविक समय में प्रमुख मापदंडों (समरूपता गति, परिसंचरण प्रवाह दर, वैक्यूम डिग्री,तापमान)यह प्रणाली 50 फॉर्मूलेशन प्रोफाइल तक संग्रहीत करती है, जिससे एक क्लिक के साथ बैच स्विचिंग और ट्रैसेबिलिटी के लिए स्वचालित डेटा रिकॉर्डिंग की सुविधा होती है।
3कार्यान्वयन और प्रक्रिया अनुकूलन
पूर्ण पैमाने पर उत्पादन से पहले, तकनीकी टीम ने तीन मुख्य क्रीम सूत्रों के लिए प्रक्रिया मापदंडों को अनुकूलित करने के लिए बहु-बैच पायलट परीक्षण किएः तेल-पानी (ओ / डब्ल्यू) मॉइस्चराइजिंग क्रीम,तेल में पानी (W/O) एंटी एजिंग क्रीम, और उच्च चिपचिपाहट वाले सनस्क्रीन क्रीम। प्राथमिक लक्ष्य बाहरी परिसंचरण प्रवाह दर, समरूपता गति, वैक्यूम स्तर,और लक्ष्य कण आकार प्राप्त करने के लिए प्रसंस्करण समय, एमुल्सिफिकेशन स्थिरता, और बनावट।
पायलट परीक्षण के परिणामों से फॉर्मूलेशन-विशिष्ट इष्टतम मापदंड प्राप्त हुए: O/W मॉइस्चराइजिंग क्रीम के लिए, 9 m3/h की बाहरी परिसंचरण प्रवाह दर, 10,000 rpm की समरूपता गति,40°C का प्रसंस्करण तापमान, और 30 मिनट के एमुल्सिफिकेशन समय (0.097 एमपीए वैक्यूम से नीचे) एक समान कण आकार वितरण (2-3 μm, स्पैन मान ≤ 0.8) और एक चिकनी बनावट प्राप्त की।एक कम परिसंचरण प्रवाह दर 7 m3/h, 11,000 आरपीएम की उच्च समरूपता गति, और विस्तारित वैक्यूम होल्ड समय (10 मिनट के बाद एमुल्सिफिकेशन) अवशिष्ट बुलबुले को समाप्त किया और लगातार एसपीएफ प्रभावकारिता सुनिश्चित की।वनस्पति अर्क युक्त W/O एंटी एजिंग क्रीम के लिए, एक कम तापमान (35°C) और अंतराल homogenization (5 मिनट पर, 2 मिनट बंद) emulsification स्थिरता बनाए रखते हुए घटक गतिविधि संरक्षित।
इन परिणामों के आधार पर, बाहरी परिसंचरण वैक्यूम एमुल्सिफायर को एक बंद-लूप वर्कफ़्लो में एकीकृत करने के लिए उत्पादन लाइन को फिर से कॉन्फ़िगर किया गया। अनुकूलित प्रक्रिया निम्नानुसार हैः
- प्रीप्रोसेसिंग कच्चे माल (तेल चरण के घटकों को पिघलाना, पानी में घुलनशील सहायक पदार्थों को भंग करना, फ़िल्टरिंग अर्क) और निर्दिष्ट तापमान तक पूर्व-गर्म करना।
- बंद पाइपलाइनों के माध्यम से 1,000 लीटर के कक्ष में पूर्व-प्रशोधित सामग्री को स्थानांतरित करें, अनुकूलित चरण जोड़ अनुक्रम (पहले तेल चरण, फिर पानी चरण) का पालन करके हवा को कम से कम करें।
- लक्ष्य डिग्री (-0.096 से -0.098 एमपीए) तक पहुंचने के लिए वैक्यूम सिस्टम को सक्रिय करें और सामग्री परिसंचरण शुरू करने के लिए बाहरी परिसंचरण पंप को चालू करें।
- पूर्व निर्धारित गति पर समरूपक को सक्रिय करें, जिससे सामग्री निर्दिष्ट इमल्सिफिकेशन समय के लिए कतरनी क्षेत्र के माध्यम से बार-बार परिसंचरण कर सके।
- जैकेट प्रणाली के माध्यम से स्थिर तापमान बनाए रखें, फिर समान शीतलन सुनिश्चित करने के लिए परिसंचरण जारी रखते हुए क्रीम को 25°C तक ठंडा करें।
- अवशिष्ट बुलबुले को हटाने के लिए 5-10 मिनट तक वैक्यूम होल्ड समय का विस्तार करें, फिर परिसंचरण और समरूपता को रोकें।
- तैयार क्रीम को बंद पाइपलाइनों के माध्यम से डाउनस्ट्रीम भरने वाले उपकरण में छोड़ दिया जाता है, जिससे उत्पादन चक्र पूरा हो जाता है।
इस अनुकूलित प्रक्रिया ने एक ही स्वचालित कार्यप्रवाह में सभी प्रमुख कार्यों को एकीकृत करते हुए, सामग्री को मैन्युअल रूप से घुमाने और एमुल्सिफिकेशन के बाद डीएएएरेशन चरणों की आवश्यकता को समाप्त कर दिया।सफाई सत्यापन ने पुष्टि की कि बाहरी परिसंचरण पाइपलाइन डिजाइन, सीआईपी प्रणालियों के साथ संयुक्त, प्रभावी ढंग से बैचों के बीच अवशिष्ट सामग्रियों को हटा दिया, जिसमें कोई पता लगाने योग्य प्रदूषक नहीं हैं (निरीक्षण सीमाः 0.1 μg/cm2) ।
4आवेदन के परिणाम और प्रदर्शन में सुधार
आपका संदेश 20-3,000 अक्षरों के बीच होना चाहिए!