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真空乳化機均質化装置のお客様事例

2025-11-14

1. はじめに

高級化粧品、バイオ医薬品、精密化学工学などの業界では、微粒子径、高い安定性、気泡のない高品質な液体製品に対する需要がますます厳しくなっています。均質化、乳化、真空脱気機能を統合した均質化真空乳化機は、これらの要件を満たすための重要な装置となっています。従来の設備では避けがたい、混合の不均一性、気泡の混入、製品の安定性の低さといった問題を効果的に解決できます。本事例では、[特定の業界、例：高級フェイシャルクリーム製造]の顧客が、均質化真空乳化機を導入することで、長年の生産上のボトルネックをどのように克服し、製品品質、生産効率、コスト管理を総合的に改善したかに焦点を当てています。

2. プロジェクトの背景

2.1 プロジェクトの要件

顧客は主に[製品タイプ、例：アンチエイジングフェイシャルクリームとセラム]を製造しており、乳化の細かさ、安定性、外観に関して非常に高い基準が求められます。新しい均質化真空乳化機を導入する前、顧客の生産ラインには以下の明確な要件がありました。

乳化の細かさ: 製品が肌に塗布した際に滑らかで繊細なテクスチャを確保するため、乳化の粒子径は0.5〜2ミクロン以内に制御する必要があります。ざらつき感があってはなりません。

真空脱気: 製品に気泡があってはなりません。乳化プロセス中、装置は-0.095 MPa〜-0.098 MPaの真空度を維持し、材料混合中に発生する気泡を完全に除去し、酸化や製品の保存期間の短縮などの問題を回避する必要があります。

生産能力: 顧客の市場シェアの拡大に伴い、単一の生産ラインの1日の生産能力は少なくとも3,000 kgに達する必要があり、装置は連続または半連続生産をサポートして、バッチ切り替えによる時間の損失を削減する必要があります。

安全性とコンプライアンス: 材料と接触するすべての部品は、医薬品グレードの316Lステンレス鋼で製造し、GMP（Good Manufacturing Practice）などの国際規格に準拠する必要があります。また、過熱、過圧、緊急停止機能を含む完全な安全保護システムを備え、生産プロセスの安全性を確保する必要があります。

2.2 直面した課題

均質化真空乳化機を使用する前、顧客は従来の高速攪拌機と独立した真空タンクを組み合わせて生産を行っていました。この生産モードは、企業の発展を著しく制限する一連の問題をもたらしました。

乳化の細かさの不足: 従来の高速攪拌機では、油相を5〜10ミクロンの粒子にしか粉砕できず、粒子径分布も不均一でした。一部のバッチの製品では、15ミクロンを超える粒子が含まれており、テクスチャが粗くなりました。これは、ユーザーエクスペリエンスに影響を与えただけでなく、「ざらつき感」に関する苦情により、5〜8％の製品返品率につながりました。

気泡の混入: 独立した真空タンクでは、乳化プロセス中のリアルタイムの真空脱気を実現できませんでした。材料が攪拌機から真空タンクに移動する際に気泡が再混入し、製品の10〜15％が表面に目に見える気泡を含む結果となりました。これらの製品は、再加工または廃棄するしかなく、生産コストが増加しました。

低い生産効率: 従来の生産プロセスでは、攪拌機での材料混合、真空タンクへの移動による脱気、サンプリング検査など、複数の手順が必要でした。各バッチの生産には6〜8時間かかり、単一ラインの1日の生産能力はわずか約1,200 kgであり、市場の需要をはるかに満たしていませんでした。さらに、装置間の材料の移動は、汚染と材料損失のリスクを高めました。

不安定な製品品質: バッチごとに混合速度と真空度が異なるため、乳化の安定性は大きく異なりました。約7〜10％の製品は、6か月の保管後に層状化または変色を経験し、製品の酸化率が高く、保存期間が大幅に短縮されました。

3. 均質化真空乳化機の選定

3.1 選定された装置の特徴と利点

詳細な市場調査を実施し、複数のサプライヤーの製品を比較し、現場での試作テストを行った後、顧客は最終的に二段式均質化真空乳化機を選択しました。この装置には、以下の主な特徴と利点がありました。

二段式均質化システム: 装置には二段式均質化ヘッドが装備されていました。第一段階では、最大30 MPaの圧力を発生させる高圧プランジャーポンプを使用し、最初に油相を小さな粒子に粉砕しました。第二段階では、特殊なステーターローター構造を使用して、粒子を0.3〜1ミクロンのサイズにさらに微細化しました。この二段式均質化設計により、乳化の細かさと均一性が確保されました。

統合真空システム: 装置は、高効率真空ポンプと密閉型乳化タンクを統合しました。乳化プロセス全体を通して、真空度は-0.096 MPa〜-0.098 MPaで安定して維持できました。独自のタンク本体設計と攪拌構造により、材料の添加中に空気が吸い込まれるのを防ぎ、リアルタイムで徹底的な真空脱気を実現しました。

インテリジェントな温度とプロセス制御: 装置には、PLC（Programmable Logic Controller）制御システムとタッチスクリーン操作インターフェースが装備されていました。オペレーターは、均質化圧力、攪拌速度、温度、真空度などの主要なパラメータをリアルタイムで設定および監視できます。システムには自動プロセスメモリ機能もあり、さまざまな製品の生産パラメータを保存し、バッチ間の生産プロセスの整合性を確保できます。

容易な洗浄とコンプライアンス設計: 材料と接触するすべての部品は、医薬品グレードの316Lステンレス鋼で製造されており、装置の内側のタンクはRa ≤ 0.4 μmの滑らかな表面を備えており、洗浄が容易で材料の残留を回避できます。装置にはCIP（Clean-in-Place）洗浄システムも装備されており、装置を分解することなく45分で洗浄プロセスを完了でき、衛生と清潔さに関するGMP要件を満たしています。

3.2 要件への適合

選定された均質化真空乳化機は、顧客の生産要件に完全に適合し、以前の課題を効果的に解決しました。

乳化の細かさの要件を満たす: 二段式均質化システムにより、装置は乳化粒子径を0.5〜1.5ミクロン以内に安定して制御でき、顧客の要求範囲である0.5〜2ミクロンよりも優れていました。テスト後、製品のテクスチャは非常に滑らかになり、「ざらつき感」による顧客返品率は0.3％未満に低下しました。

真空脱気の要件を満たす: 統合真空システムは、乳化プロセス全体を通して高い真空度を維持し、製品中の気泡を完全に除去しました。気泡を含む製品の割合は、12％（以前）から0.5％未満に減少し、空気による製品の酸化の問題も大幅に軽減されました。

生産能力の要件を満たす: 装置は半連続生産をサポートしました。生産プロセスを最適化した後、1バッチあたりの生産時間は2.5〜3時間に短縮され、単一ラインの1日の生産能力は3,500 kgに達し、顧客の目標である3,000 kgを超えました。同時に、統合設計により、装置間の材料の移動が回避され、材料の損失と汚染のリスクが軽減されました。

安全性とコンプライアンスの要件を満たす: 医薬品グレードの316Lステンレス鋼材料とGMP準拠の設計により、装置が業界の厳格な衛生および安全基準を満たしていることが保証されました。完全な安全保護システムは、過熱や過圧などの安全事故も効果的に防止し、生産プロセスの円滑な進行を確保しました。

4. 実装プロセス

4.1 設置とセットアップ

均質化真空乳化機の設置とセットアップは、装置サプライヤーの専門技術チームによって完了し、プロセス全体に14営業日かかりました。具体的な手順は次のとおりです。

設置前の準備: 装置が到着する1か月前に、技術チームは顧客と現場調査を実施し、電源（380V / 50Hz）、給水（圧力≥ 0.3 MPa）、排水、換気など、現場の状況を確認しました。また、詳細な設置計画を策定し、顧客の現場担当者向けに設置前の準備に関するトレーニングを提供しました。

装置の荷降ろしと位置決め: 装置が到着した日に、技術チームは専門の吊り上げ装置を使用して装置を荷降ろしし、設置計画に従って正確に位置決めしました。均質化ヘッドと真空システムの安定した動作を確保するために、装置の水平度に特に注意を払いました。

パイプラインと電気接続: 技術チームは、装置の材料の入口と出口のパイプライン、冷却水パイプライン、および真空パイプラインを接続し、漏れを回避するために各パイプラインのシール性能を厳密にチェックしました。同時に、主電源、制御回路、安全保護回路の接続を含む電気接続作業を完了し、包括的な電気安全テストを実施しました。

試運転と試作: 設置が完了した後、技術チームは5日間の試運転作業を実施しました。最初に、均質化システム、真空システム、攪拌システム、温度制御システムなど、各コンポーネントの動作をテストし、すべてのパラメータが設計要件を満たしていることを確認しました。次に、顧客の実際の原材料を使用して試作を行いました。試作中に、均質化圧力や攪拌速度などのパラメータを繰り返し調整し、製品の細かさ、気泡含有量、安定性をテストしました。最後に、すべての指標が顧客の要件を満たしていることを確認しました。

4.2 トレーニングと習熟

顧客のオペレーターとメンテナンス担当者が装置を使いこなし、保守できるように、サプライヤーは7日間の体系的なトレーニングコースを提供し、以下の内容をカバーしました。

理論トレーニング: トレーニング教師は、均質化真空乳化機の動作原理、各コンポーネント（二段式均質化ヘッド、真空ポンプ、PLC制御システムなど）の構造と機能、障害の一般的な原因とその解決策、および生産プロセスにおけるGMP関連の要件について説明しました。研修生は、理論的な知識を習得し、筆記試験に合格する必要がありました。

実地操作トレーニング: トレーニング教師の指導の下、各オペレーターは、パラメータ設定、材料の追加、均質化プロセスの監視、真空度の調整、製品の排出など、実地操作を実施しました。教師は、誤った操作方法をリアルタイムで修正し、各オペレーターが生産プロセス全体を独立して完了できるようにしました。

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