生産上の課題の背景
フェイシャルモイスチャライザー、ボディバター、ヘアコンディショナーなどのパーソナルケア製品を専門とするメーカーは、既存の混合装置で品質と効率に関する継続的な問題を抱えていました。5年以上にわたり、この施設では、300Lから800Lのバッチを生産するために、2つの従来のパドルミキサーと外部ホモジナイザーを使用してきました。高品質で安定した製剤に対する消費者の需要が高まり、1日の生産要件が15トンから28トンに増加するにつれて、古いシステムの限界がますます問題になりました。
まず、エマルジョンの品質のばらつき。外部ホモジナイザーは、半混合材料をホースを介して別のユニットに移送して均質化する必要がありました。このプロセスは、温度変動（移送時間による）と不均一なせん断力を生じることが多く、バッチの12〜15％が品質チェックに不合格になりました。これは通常、フェイシャルモイスチャライザーに目に見える粒子が見られるか、保管後2〜3か月以内にボディバターが急速に分離することによるものでした。
次に、低い生産効率。2段階の混合-均質化プロセスにより、バッチ時間が大幅に長くなりました。ヘアコンディショナーの標準的な500Lバッチは90分（混合40分、移送25分、均質化25分）かかり、施設は1日に8バッチしか処理できませんでした。さらに、外部ホモジナイザーと移送ホースの清掃にバッチあたり45分かかり、生産スケジュールがさらに遅れました。
3つ目に、高いエネルギーと人件費。外部ホモジナイザーは18kWで動作し、パドルミキサーはそれぞれ12kWを使用しました。その結果、高いエネルギー消費量になりました。さらに、移送プロセスでは、ホースを監視し、ホモジナイザーの設定を調整するために、シフトごとに2人の追加作業員が必要となり、単一ステップシステムと比較して人件費が30％増加しました。
2. トップエントリーホモジナイジングエマルシファイアの選択と統合
さまざまな種類の機器で3か月の現場試験を実施した後、メーカーは3つのトップエントリーホモジナイジングエマルシファイアを採用しました。選択されたシステムの主な機能には、垂直に取り付けられたホモジナイジングヘッド（4段ローター-ステーター構成）、可変速制御（500〜6,000 rpm）、内蔵温度監視、および既存の300L〜800Lタンクとの互換性が含まれていました。この決定は、エマルジョンの品質問題を解決し、生産を単一ステップに合理化し、エネルギー使用量を削減する必要性によって推進されました。
統合プロセスには7日かかり、3つの重要なステップに焦点を当てました。
- タンクの改造: 既存のタンクは、エマルシファイアの重量（ユニットあたり約350kg）を支えるために補強されたトップフランジと、操作中の汚染を防ぐための密閉ポートで改造されました。各タンクには、リアルタイム監視のためにエマルシファイアのコントロールパネルに接続された温度センサーも取り付けられました。
- システムのキャリブレーション: エンジニアは、ホモジナイザーのローター-ステーターギャップ（微細エマルジョンの場合は0.2mmに設定）を調整し、さまざまな製品の速度プロファイルをテストしました。たとえば、フェイシャルモイスチャライザーには5,500 rpmの均質化段階が必要でしたが、ボディバターは脂肪成分の過剰せん断を避けるために3,800 rpmの低速が必要でした。
- スタッフのトレーニング: 生産チームは、さまざまな粘度に対する速度調整、一般的な問題のトラブルシューティング（たとえば、ローターの深さが不適切なことによるキャビテーション）、統合システムの衛生プロトコルなど、4日間の実践的なトレーニングを受けました。
3. 実用的なアプリケーションプロセスと結果
3.1 大量バッチ生産（例：600Lヘアコンディショナー）
トップエントリーホモジナイジングエマルシファイアは、生産ワークフローを単一の効率的なステップに変えました。
- 原料の準備: 油相成分（例：セチルアルコール、シリコーンオイル）と水相成分（例：脱イオン水、グリセリン）は、別々のポートを介してタンクに直接追加され、エマルシファイアヘッドは1.2mまで持ち上げられて障害を回避しました。
- 混合と均質化: エマルシファイアは最適な深さ（600Lバッチの場合は液面下30cm）まで下げられ、初期混合のために1,200 rpmで活性化されました。温度が75℃に達すると（内蔵センサーで監視）、速度は4,800 rpmに増加し、22分間の均質化が行われ、移送の必要がなくなりました。
- 冷却と仕上げ: 均質化後、速度は800 rpmに下げられ、冷却が行われました（タンクのジャケットシステムによって補助）。防腐剤/香料は40℃で添加されました。バッチプロセス全体で58分かかり、以前の2段階システムよりも40％高速でした。
- 清掃: エマルシファイアヘッドはタンクから取り出され、高圧スプレーシステム（タンク上部に統合）がローター-ステーターを15分で清掃しました。移送ホースの追加清掃は不要で、バッチ後の時間を67％削減しました。
3.2 高級製品の品質向上（例：300Lフェイシャルモイスチャライザー）
以前は、フェイシャルモイスチャライザーは、粒子に関する問題のために広範囲な再加工が必要でした。トップエントリーエマルシファイアを使用すると、次のようになります。
- 4段ローター-ステーター設計により、一貫したせん断力が生成され、粒子サイズが5〜10μmに減少しました（レーザー粒子アナライザーで測定）。これは、目に見える粒子の20μmのしきい値をはるかに下回っています。
- バッチ不良率は14％から2％に減少し、安定性試験では、旧システムでは3か月だったのに対し、最大12か月間分離が見られませんでした。小売業者は、製品のテクスチャに関する顧客からの苦情が25％減少したと報告しました。
3.3 長期的な運用上の利点
8か月以上の使用により、トップエントリーホモジナイジングエマルシファイアは、測定可能な改善をもたらしました。
- 効率の向上: 1日のバッチ数は8から14に増加し、施設は追加のシフトを追加することなく、28トンの1日の生産目標を達成することができました。
- コスト削減: 単一ステッププロセスと可変速制御により、1トンあたりのエネルギー消費量が28％減少しました（120 kWh/トンから86 kWh/トン）。単一ステッププロセスと可変速制御により、1トンあたりのエネルギー消費量が28％減少しました（120 kWh/トンから86 kWh/トン）。人件費は、移送と清掃に必要な作業員が少なくなったため、22％減少しました。
- 持続可能性: バッチ不良の削減により、原料廃棄物が18％削減され、移送ホースの排除により、プラスチック廃棄物が月間300kg削減されました。
- 信頼性: エマルシファイアは98％の稼働率で動作し、軽微なメンテナンス（たとえば、ステーターシールの交換（3か月ごと）が必要で、ユニットあたり2時間未満）しか必要ありませんでした。
4. アプリケーションからの重要な洞察
トップエントリーホモジナイジングエマルシファイアは、混合と均質化を単一の制御されたプロセスに統合することにより、メーカーのコアな課題に対処しました。別々の機器に依存する従来のシステムとは異なり、その設計は、一貫したせん断力と温度制御を保証しました。これは、品質と安定性が消費者の信頼に直接影響するパーソナルケア製品にとって重要です。同様の問題（たとえば、エマルジョンの品質のばらつき、非効率な多段階プロセス）に直面しているメーカーにとって、このケースは、トップエントリーホモジナイザーが、運用効率と具体的な製品品質の向上を両立させ、大量生産、品質重視の生産の要求に対応できることを示しています。
メッセージは20〜3,000文字にする必要があります。