केस स्टडीः कॉस्मेटिक आर एंड डी और छोटे बैच उत्पादन में छोटे पैमाने पर वैक्यूम होमोजेनिक एमुल्सिफायर
सौंदर्य प्रसाधन उद्योग में, अनुसंधान एवं विकास प्रयोगशालाओं और छोटे बैचों के उत्पादन सुविधाओं को इमल्सिफिकेशन उपकरण की आवश्यकता होती है जो सटीकता, लचीलापन,बड़े पैमाने पर उत्पादन की परिस्थितियों को दोहराते हुए छोटी मात्रा में सामग्री को संभालने में सक्षमपारंपरिक छोटे पैमाने पर एमुल्सिफिकेशन उपकरण, जैसे मैनुअल मिक्सर या बुनियादी एमुल्सिफिकेशन कप, अक्सर वैक्यूम कार्यक्षमता, समान कतरनी बल और प्रक्रिया नियंत्रण की कमी होती है।नमुने की असंगत गुणवत्ता के लिए अग्रणीइस केस स्टडी में वस्तुनिष्ठ रूप से बताया गया है कि एक छोटे पैमाने पर वैक्यूम समरूपण करने वाले एमुल्सिफायर ने इन चुनौतियों का सामना कैसे किया।आर एंड डी कार्यप्रवाहों का अनुकूलन, और कॉस्मेटिक फॉर्मूलेशन के लिए छोटे बैच उत्पादन की विश्वसनीयता में सुधार।
1पृष्ठभूमि और उत्पादन चुनौतियां
यह सुविधा कॉस्मेटिक आर एंड डी और छोटे बैच अनुकूलन में विशेषज्ञता रखती है, जो उच्च अंत चेहरे के सीरम, क्रीम और संवेदनशील त्वचा फॉर्मूलेशन पर ध्यान केंद्रित करती है।छोटे पैमाने पर वैक्यूम homogenizing एमुल्सिफायर को अपनाने से पहले, यह पारंपरिक उपकरणों पर निर्भर करता हैः अनुसंधान एवं विकास के लिए प्रयोगशाला हलचलकर्ता और छोटे बैचों के उत्पादन के लिए एक बुनियादी 20L इमल्सिफायर पॉट।निरंतर समस्याएं सामने आईं जिससे कार्यप्रवाह की दक्षता और उत्पाद गुणवत्ता स्थिरता में बाधा आई.
सबसे पहले, अनुसंधान एवं विकास सूत्रों की पुनः प्रयोज्यता खराब थी। पारंपरिक हिलावियों में पर्याप्त कतरनी बल और वैक्यूम क्षमता का अभाव था।जिसके परिणामस्वरूप नमुने में असंगत कण आकार (8-12 μm) और अवशिष्ट वायु बुलबुले होते हैंइसने बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए स्केल अप करने के लिए सूत्र की प्रभावशीलता, बनावट और स्थिरता का सटीक मूल्यांकन करना मुश्किल बना दिया।प्रयोगशाला में अच्छी तरह से काम करने वाले फार्मूले अक्सर पायलट-स्केल परीक्षणों के दौरान गुणवत्ता मानकों को पूरा करने में विफल रहे, जिसके लिए बार-बार समायोजन की आवश्यकता होती है और बाजार में आने में देरी होती है।
दूसरे, छोटे बैचों के उत्पादन में गुणवत्ता में उतार-चढ़ाव होता है।चिपचिपाहट के बैच-बैच भिन्नता के कारणसंवेदनशील त्वचा के लिए फार्मूलेशन के लिए, जिसमें नाजुक सक्रिय तत्व होते हैं (जैसे, हाइअल्यूरोनिक एसिड, प्राकृतिक अर्क),अत्यधिक कतरनी या ऑक्सीजन के संपर्क में आने से अवयवों का अपघटन, उत्पाद की प्रभावशीलता को कम करना और सामग्री की बर्बादी बढ़ाना।
तीसरा, कार्यप्रवाह की अक्षमता और क्रॉस-कंटॉमिनेशन के जोखिम मौजूद थे। अलग-अलग आरएंडडी और छोटे बैच उपकरण के लिए फॉर्मूलेशन के मैन्युअल हस्तांतरण की आवश्यकता थी,दूषित होने के जोखिम को बढ़ाना और नमूना गुणों को बदलनाइसके अतिरिक्त, प्रक्रिया पैरामीटर रिकॉर्डिंग की कमी ने गुणवत्ता की समस्याओं के मूल कारणों का पता लगाना मुश्किल बना दिया, और बुनियादी इमल्सिफायर पॉट के कठिन-से-पहुंचने वाले क्षेत्रों की सफाई समय लेने वाली थी।दैनिक रूप से संसाधित किए जाने वाले सूत्रों की संख्या को सीमित करना.
इन समस्याओं को हल करने के लिए, संयंत्र ने 5-30L बैचों को संभालने में सक्षम एक छोटे पैमाने पर एमुल्सिफिकेशन समाधान की तलाश की, जो वैक्यूम डीएएरेशन, समान समरूपता, सटीक प्रक्रिया नियंत्रण,और अनुसंधान एवं विकास और छोटे बैच उत्पादन दोनों के साथ संगततातकनीकी विनिर्देशों का मूल्यांकन करने और पायलट परीक्षण करने के बाद, इसके कार्यप्रवाह में एकीकरण के लिए 30L छोटे पैमाने पर वैक्यूम समरूपण करने वाले एमुल्सिफायर का चयन किया गया।
2उपकरण चयन और तकनीकी अनुकूलन
सुविधा के आर एंड डी और छोटे बैच की जरूरतों के अनुरूप, 30L छोटे पैमाने पर वैक्यूम समरूपण एमुल्सिफायर को कॉम्पैक्ट आकार, परिशुद्धता और स्केलेबिलिटी को संतुलित करने के लिए डिज़ाइन किया गया था।मुख्य तकनीकी विशेषताएं और अनुकूलन निम्नलिखित हैं:
कोर समरूपता और वैक्यूम प्रणाली
एमुल्सिफायर में एक दो-चरण रोटर-स्टेटर समरूपण सिर है जिसकी अधिकतम घूर्णन गति 10,000 आरपीएम और रैखिक गति 42 मीटर/सेकंड है। समायोज्य रोटर-स्टेटर अंतर (0.15-0.3 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।5 kW वैरिएबल फ्रीक्वेंसी ड्राइव (VFD) मोटर स्टेपलेस स्पीड समायोजन को सक्षम करता है (1),000-10,000 आरपीएम), जो नाजुक सक्रिय अवयवों की सुरक्षा के लिए कतरनी तीव्रता के सटीक नियंत्रण की अनुमति देता है। एकीकृत वैक्यूम प्रणाली -0.095 से -0.098 एमपीए की स्थिर वैक्यूम डिग्री बनाए रखती है,एमुल्सिफिकेशन के दौरान हवा के बुलबुले को खत्म करना और संवेदनशील अवयवों के ऑक्सीडेटिव अपघटन को कम करना.
कॉम्पैक्ट डिजाइन और सामग्री अनुपालन
लगभग 1200×800×1600 मिमी के कुल आयाम और 350 किलोग्राम के शुद्ध वजन के साथ, उपकरण प्रयोगशाला और छोटे उत्पादन स्थानों में फिट बैठता है।सभी उत्पाद संपर्क भागों 316L स्टेनलेस स्टील से निर्मित कर रहे हैं, इलेक्ट्रोलाइटिक रूप से एक सतह की मोटाई Ra ≤ 0.4 μm तक चमकाने के लिए सामग्री आसंजन और क्रॉस-संदूषण को रोकने के लिए।हटाने योग्य homogenizing सिर और चिकनी कक्ष आंतरिक आसान सफाई की सुविधा, अनुसंधान एवं विकास कार्यप्रवाहों के लिए महत्वपूर्ण है।
परिशुद्धता नियंत्रण और डेटा ट्रेस करने की क्षमता
पीआईडी तापमान नियंत्रण प्रणाली के साथ एक जैकेट वाला कक्ष 20-80°C के बीच प्रसंस्करण तापमान को ±1°C की सटीकता के साथ नियंत्रित करता है, जो विद्युत हीटिंग और पानी ठंडा दोनों का समर्थन करता है।यह स्थिर इमल्सिफिकेशन स्थितियों को सुनिश्चित करता है और गर्मी संवेदनशील अवयवों के थर्मल विवर्तन को रोकता हैउपकरण एक कॉम्पैक्ट पीएलसी टचस्क्रीन नियंत्रण प्रणाली से लैस है, जो वास्तविक समय में प्रमुख मापदंडों (समरूपता गति, वैक्यूम डिग्री, तापमान,मिश्रण का समय)यह प्रणाली 30 फॉर्मूलेशन पैरामीटर प्रोफाइल तक संग्रहीत करती है और स्वचालित रूप से बैच डेटा (प्रसंस्करण समय, तापमान, गति) रिकॉर्ड करती है।अनुसंधान एवं विकास प्रलेखन और छोटे बैचों के उत्पादन की ट्रेस करने की सुविधा.
सहायक मिश्रण और बहुमुखी प्रतिभा
छोटे बैचों में समान सामग्री परिसंचरण सुनिश्चित करने के लिए, एमुल्सिफायर एक कम गति के एंकर-प्रकार के रेंजर (50-300 आरपीएम, 0.75 kW मोटर) जो बंद कोनों को खत्म करने के लिए कक्ष की दीवार को खरोंचता हैउच्च गति से समरूपता और कम गति से हलचल का यह संयोजन पूरे बैच वॉल्यूम में सुसंगत पायसीकरण सुनिश्चित करता है।उपकरण तेल-पानी (O/W) और पानी-तेल (W/O) दोनों रूपों का समर्थन करता है, हल्के सीरम (चिपचिपाहट 1,000-5,000 एमपीए) से लेकर मोटी क्रीम (चिपचिपाहट 50,000-80,000 एमपीए) तक विभिन्न कॉस्मेटिक उत्पादों के लिए अनुकूलन योग्य है।
3कार्यान्वयन और प्रक्रिया अनुकूलन
इस सुविधा में लघु पैमाने पर वैक्यूम समरूपण करने वाले पायसीकरणकर्ता को अनुसंधान एवं विकास और छोटे बैचों के उत्पादन दोनों के लिए एक एकीकृत कार्यप्रवाह में एकीकृत किया गया है।अलग-अलग उपकरण और मैन्युअल नमूना हस्तांतरण की आवश्यकता को समाप्त करनातकनीकी टीम ने तीन मुख्य फॉर्मूलेशन प्रकारों के लिए मापदंडों को अनुकूलित करने के लिए मल्टी-बैच परीक्षण किएः हाइड्रेटिंग सीरम (O/W), एंटी-एजिंग क्रीम (W/O),और संवेदनशील त्वचा लोशन (कम जलन वाले ओ/डब्ल्यू).
पायलट परीक्षण के परिणामों से फॉर्मूलेशन-विशिष्ट इष्टतम मापदंड प्राप्त हुए: हाइअल्यूरोनिक एसिड युक्त हाइड्रेटिंग सीरम के लिए, 8,000 आरपीएम की समरूपता गति, -0.096 एमपीए की वैक्यूम डिग्री,प्रसंस्करण तापमान 35°C, और 15 मिनट के इमल्सिफिकेशन समय ने समान कण आकार (2-3 μm) और एक बुलबुला मुक्त, हल्के बनावट प्राप्त की है।एक उच्च homogenization गति 9,000 आरपीएम, विस्तारित मिश्रण समय (25 मिनट), और अंतराल homogenization (3 मिनट पर, 1 मिनट बंद) अत्यधिक गर्मी उत्पादन के बिना पूर्ण तेल-पानी संलयन सुनिश्चित किया।संवेदनशील त्वचा के लोशन के लिए, एक कम तापमान (30°C), कम कतरनी गति (7,000 आरपीएम), और 10 मिनट के बाद एमुल्सिफिकेशन वैक्यूम पकड़ अवशिष्ट बुलबुले को समाप्त किया और घटकों की जलन क्षमता को कम कर दिया।
अनुकूलित एकीकृत कार्यप्रवाह इस प्रकार हैः
- प्रीप्रोसेसिंग कच्चे माल (तेल चरण के घटकों का पिघलना, पानी में घुलनशील सहायक पदार्थों का भंग, फिल्टरिंग अर्क) प्रयोगशाला के बीकरों में, निर्दिष्ट तापमान तक पूर्व-गर्म।
- पूर्व-प्रसंस्कृत सामग्री को पूर्व-निर्धारित क्रम में 30L कक्ष (प्रभावी क्षमता 25L) में स्थानांतरित करें ताकि हवा को कम से कम कैद किया जा सके।
- लक्ष्य डिग्री (-0.095 से -0.098 एमपीए) तक पहुंचने के लिए वैक्यूम सिस्टम को सक्रिय करें और सामग्री को परिसंचारी बनाने के लिए एंकर राइजर को चालू करें।
- पूर्व निर्धारित गति पर homogenizer को सक्रिय करें, वास्तविक समय तापमान और बनावट अवलोकनों के आधार पर आवश्यकतानुसार समायोजित करें।
- जैकेट प्रणाली के माध्यम से स्थिर तापमान बनाए रखें, फिर धीरे-धीरे हलचल जारी रखते हुए 25°C तक फार्मूलेशन को ठंडा करें।
- अवशिष्ट बुलबुले को हटाने के लिए 5 मिनट तक वैक्यूम होल्ड को बढ़ाएं, फिर सभी संचालन बंद करें।
- अनुसंधान एवं विकास के लिए: प्रभावकारिता और स्थिरता परीक्षण के लिए नमूने एकत्र करें; छोटे बैचों के उत्पादन के लिए: तैयार उत्पाद को पैकेजिंग के लिए बाँझ कंटेनरों में उतारें।
इस कार्यप्रवाह ने मैन्युअल हस्तांतरण चरणों को समाप्त कर दिया, क्रॉस-कंटॉमिनेशन के जोखिमों को कम कर दिया, और यह सुनिश्चित किया कि आर एंड डी मापदंडों को सीधे छोटे बैच उत्पादन में दोहराया जा सकता है।हटाने योग्य समरूप करने वाले सिर और चिकनी कक्ष डिजाइन ने सफाई के समय को 40% तक कम कर दियाइस सुविधा से पहले की क्षमता से दोगुनी क्षमता के साथ प्रतिदिन 8 अलग-अलग फार्मूलेशन का प्रसंस्करण किया जा सकेगा।
4आवेदन के परिणाम और प्रदर्शन में सुधार
छोटे पैमाने पर वैक्यूम समरूपण करने वाले एमुल्सिफायर को एकीकृत करने के बाद, संयंत्र ने अनुसंधान एवं विकास दक्षता, छोटे बैच उत्पादन की गुणवत्ता,और कार्यप्रवाह स्थिरता सभी फॉर्मूलेशन प्रकारों में सुसंगत परिणामों के साथ:
अनुसंधान एवं विकास की प्रभावशीलता और स्केलेबिलिटी
फॉर्मूलेशन की पुनः प्रयोज्यता में काफी सुधार हुआ: कण आकार 2-4 μm (पहले 8-12 μm की तुलना में) पर स्थिर हो गया, जिसमें प्रमुख मापदंडों (चिपचिपाहट, पीएच,कणों का आकार) ±7% से घटाकर ±2% कर दिया गयाइसने फॉर्मूलेशन की प्रभावशीलता और स्थिरता का सटीक मूल्यांकन करने में सक्षम बनाया, स्केलिंग से पहले आवश्यक पुनरावर्ती समायोजनों की संख्या को कम किया।उपकरण की क्षमता बड़े पैमाने पर उत्पादन की परिस्थितियों को दोहराने के लिए (शून्य), कतरनी बल, तापमान नियंत्रण) ने पायलट पैमाने पर परीक्षणों की सफलता दर को 50% से 85% तक बढ़ा दिया, जिससे नए उत्पादों के लिए बाजार में आने का समय 30% कम हो गया।
आपका संदेश 20-3,000 अक्षरों के बीच होना चाहिए!