केस स्टडी: अनुकूलित उत्पादन प्रदर्शन के लिए शीयर मिक्सिंग इमल्सीफायर उपकरण का कार्यान्वयन
परिचय
विनिर्माण उद्योगों के क्षेत्र में जो इमल्सीफाइड उत्पादों के निर्माण पर निर्भर करते हैं - जैसे सौंदर्य प्रसाधन, फार्मास्यूटिकल्स और विशेष रसायन - बाजार की मांगों को पूरा करने के लिए संपूर्ण घटक फैलाव, सुसंगत उत्पाद बनावट और कुशल उत्पादन चक्र प्राप्त करना आवश्यक है। कई कच्चे माल के घटकों के साथ जटिल इमल्सीफाइड फॉर्मूलेशन बनाने पर केंद्रित एक उत्पादन सुविधा के लिए, इसके पारंपरिक मिश्रण प्रणालियों की सीमाएं विकास के लिए एक महत्वपूर्ण बाधा बन गई थीं। ये सिस्टम स्थिर पायसीकरण के लिए आवश्यक उच्च कतरनी बलों को देने के लिए संघर्ष कर रहे थे, जिससे गुणवत्ता में विसंगतियां और उत्पादन में देरी हुई। इन चुनौतियों का समाधान करने के लिए, सुविधा ने शीयर मिक्सिंग इमल्सीफायर उपकरण में निवेश किया। यह केस स्टडी सुविधा की दर्द बिंदुओं की पहचान से लेकर नए उपकरण को लागू करने तक की यात्रा और 24 महीने की अवधि में देखी गई ठोस सुधारों का दस्तावेजीकरण करती है।
पृष्ठभूमि: पारंपरिक मिश्रण प्रणालियों की सीमाएँ
शीयर मिक्सिंग इमल्सीफायर उपकरण को अपनाने से पहले, सुविधा ने अपने इमल्सीफाइड उत्पादों को तैयार करने के लिए पारंपरिक उत्तेजक और कम-शीयर मिक्सर का उपयोग किया। जबकि ये सिस्टम बुनियादी मिश्रण कार्यों के लिए पर्याप्त थे, वे सुविधा की बदलती जरूरतों को पूरा करने में विफल रहे, जिसके परिणामस्वरूप चार प्रमुख चुनौतियाँ आईं:
- अपर्याप्त पायसीकरण स्थिरता: पारंपरिक मिक्सर द्वारा उत्पन्न कम कतरनी बलों ने तेल और पानी के चरणों के पूर्ण फैलाव को रोका, जिससे अस्थिर इमल्शन बने। कई बैचों को वांछित स्थिरता प्राप्त करने के लिए अतिरिक्त प्रसंस्करण या योजक की आवश्यकता होती है, और कुछ उत्पाद भंडारण के दौरान भी अलग हो गए - जिसके परिणामस्वरूप ग्राहकों की शिकायतें हुईं और 7-9% बैच अस्वीकृति दर हुई।
- विस्तारित प्रसंस्करण समय: कम-शीयर मिश्रण की अक्षमता के कारण, सुविधा ने एक स्वीकार्य पायसीकरण स्तर प्राप्त करने के लिए प्रति बैच औसतन 6 घंटे खर्च किए। यह लंबा प्रसंस्करण समय सुविधा के दैनिक उत्पादन को 5-7 बैचों तक सीमित करता है, जिससे बड़े ऑर्डर को पूरा करना या अचानक मांग में वृद्धि का तुरंत जवाब देना मुश्किल हो जाता है।
- उच्च घटक अपशिष्ट: पारंपरिक प्रणालियों के असंगत मिश्रण प्रदर्शन के कारण अक्सर खराब फैलाव की भरपाई के लिए कच्चे माल - विशेष रूप से पायसीकरण एजेंटों - का अत्यधिक उपयोग होता था। इसके अतिरिक्त, अपूर्ण मिश्रण के परिणामस्वरूप उत्पाद अवशेष मिक्सर से पुनर्प्राप्त नहीं किए जा सके, जिससे 12% कच्चे माल की बर्बादी दर हुई, जिससे उत्पादन लागत में काफी वृद्धि हुई।
- जटिल सफाई और क्रॉस-संदूषण जोखिम: पारंपरिक मिक्सर में कठिन-से-पहुंच वाले क्षेत्रों के साथ जटिल आंतरिक संरचनाएं थीं, जिससे सफाई एक समय लेने वाली प्रक्रिया बन गई जो प्रति बैच 1 घंटे तक चली। इससे भी बदतर, पिछले बैचों से बचे हुए उत्पाद कभी-कभी इन छिपे हुए क्षेत्रों में बने रहते थे, जिससे बाद के बैचों के लिए क्रॉस-संदूषण का खतरा होता था - विशेष रूप से सुविधा की फार्मास्युटिकल और कॉस्मेटिक उत्पाद लाइनों के लिए महत्वपूर्ण है, जिसके लिए स्वच्छता मानकों का कड़ाई से पालन करने की आवश्यकता होती है।
उपकरण चयन और कार्यान्वयन योजना
अपनी उत्पादन आवश्यकताओं का गहन विश्लेषण करने के बाद, सुविधा ने मिश्रण तकनीकों का मूल्यांकन करना शुरू कर दिया जो परिचालन लचीलापन बनाए रखते हुए उच्च कतरनी बल प्रदान कर सकती हैं। उपकरण चयन के लिए प्रमुख मानदंड शामिल थे:
- कण समूहों को तोड़ने और स्थिर पायस निर्माण सुनिश्चित करने के लिए पर्याप्त कतरनी ऊर्जा (kW/m³ में मापा जाता है) उत्पन्न करने की क्षमता
- सुविधा के उत्पाद पोर्टफोलियो में उपयोग किए जाने वाले कच्चे माल की एक विस्तृत श्रृंखला की चिपचिपाहट (500 से 10,000 cP तक) के साथ संगतता
- मौजूदा उत्पादन लाइनों और नियंत्रण प्रणालियों के साथ आसान एकीकरण
- डिजाइन विशेषताएं जो त्वरित सफाई की सुविधा प्रदान करती हैं और क्रॉस-संदूषण जोखिम को कम करती हैं
- दीर्घकालिक परिचालन लागत को कम करने के लिए ऊर्जा दक्षता
कई उपकरण विकल्पों के कठोर मूल्यांकन के बाद, सुविधा ने निम्नलिखित विशेषताओं से लैस एक शीयर मिक्सिंग इमल्सीफायर सिस्टम का चयन किया:
- कुशल चरण फैलाव के लिए 10,000 s⁻¹ तक कतरनी दर उत्पन्न करने में सक्षम एक उच्च गति वाला रोटर-स्टेटर असेंबली
- विभिन्न उत्पाद फॉर्मूलेशन के अनुकूल होने के लिए चर गति नियंत्रण (500-5,000 RPM)
- चिकनी आंतरिक सतहों, अलग करने योग्य घटकों और CIP (क्लीन-इन-प्लेस) संगतता के साथ एक सैनिटरी डिज़ाइन
- वास्तविक समय प्रक्रिया निगरानी और पैरामीटर समायोजन के लिए सुविधा की मौजूदा PLC (प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर) प्रणाली के साथ एकीकरण
- प्रसंस्करण के दौरान घटक वाष्पीकरण और संदूषण को रोकने के लिए एक बंद मिश्रण कक्ष
शीयर मिक्सिंग इमल्सीफायर उपकरण के कार्यान्वयन ने उत्पादन में व्यवधानों को कम करने के लिए एक संरचित, चार-चरण योजना का पालन किया:
चरण 1: साइट तैयारी और बुनियादी ढांचे का उन्नयन
सुविधा ने पहले नए उपकरण के लिए इष्टतम स्थान निर्धारित करने के लिए एक विस्तृत साइट मूल्यांकन किया। इसमें शामिल था:
- उपकरण के वजन (लगभग 1,200 किलो) का समर्थन करने के लिए फर्श लोड क्षमता का मूल्यांकन
- आवश्यक बिजली आपूर्ति (480V, 3-फेज) प्रदान करने के लिए विद्युत प्रणालियों का उन्नयन
- CIP प्रणाली और कच्चे माल की आपूर्ति के लिए अतिरिक्त प्लंबिंग लाइनें स्थापित करना
- उपकरण के मोटर द्वारा उत्पन्न गर्मी को समायोजित करने के लिए सुविधा की वेंटिलेशन प्रणाली में संशोधन
चरण 2: ऑपरेटर प्रशिक्षण और कौशल विकास
यह मानते हुए कि सफल उपकरण अपनाने ऑपरेटर दक्षता पर निर्भर करता है, सुविधा ने अपनी उत्पादन टीम के लिए व्यापक प्रशिक्षण में निवेश किया। उपकरण आपूर्तिकर्ता के सहयोग से विकसित प्रशिक्षण कार्यक्रम में शामिल थे:
- शीयर मिक्सिंग, इमल्शन साइंस और उपकरण कार्यक्षमता के सिद्धांतों पर कक्षा सत्र
- उपकरण के साथ हैंड्स-ऑन प्रशिक्षण, जिसमें स्टार्टअप प्रक्रियाएं, पैरामीटर समायोजन और शटडाउन प्रोटोकॉल शामिल हैं
- सामान्य समस्याओं जैसे मोटर ओवरहीटिंग, दबाव में उतार-चढ़ाव और CIP सिस्टम खराबी को दूर करने के लिए समस्या निवारण कार्यशालाएं
- उचित लॉकआउट/टैगआउट (LOTO) प्रक्रियाओं, व्यक्तिगत सुरक्षा उपकरण (PPE) के उपयोग और आपातकालीन प्रतिक्रिया पर केंद्रित सुरक्षा प्रशिक्षण
चरण 3: पायलट परीक्षण और प्रक्रिया अनुकूलन
उपकरण के प्रदर्शन को मान्य करने और प्रक्रिया मापदंडों को परिष्कृत करने के लिए, सुविधा ने तीन महीने का पायलट परीक्षण किया। इस चरण के दौरान:
- टीम ने सुविधा के सबसे अधिक उत्पादित फॉर्मूलेशन में से पांच के साथ शीयर मिक्सिंग इमल्सीफायर का परीक्षण किया
- पायसीकरण स्थिरता और उत्पाद की गुणवत्ता को अनुकूलित करने के लिए रोटर गति, मिश्रण समय और घटक फीडिंग अनुक्रम जैसे मापदंडों को समायोजित किया गया
- प्रत्येक पायलट बैच से नमूने सुविधा की गुणवत्ता नियंत्रण प्रयो
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