ケーススタディ: 化粧品クリーム生産における外循環真空エミュルファイヤー
化粧品業界では,高品質のクリームと乳化製品には,質感の均一性,粒子の大きさ分布,乳化安定性,泡のない外観の厳格な管理が必要です.伝統的な内循環エミュルジ化装置は,材料の循環が不十分であるため,しばしば苦労する.大量生産では,不均等な切断力分布と残余の空気泡が生じ,製品品質が不一致し,生産効率が低下します.このケーススタディは,外循環真空エミュルファイアが大規模な化粧クリーム製造におけるこれらの主要な課題に対処した方法を詳細に説明しています生産プロセスが最適化され,製品の一貫性が向上し,業界標準と規制要件を遵守し,プロモーション言語なしで客観的に提示されます.
1背景と生産の課題
生産施設は,水分補給クリーム,抗老化クリーム,日焼け止めクリームを含む高級化粧品の大規模製造に焦点を当てています.設備は従来の内部循環真空エミュルファイヤーに依存していた長期にわたる大量生産の後,持続的な問題が生じ,製品の品質の安定性と生産の拡張性を阻害しました.
まず,乳化の一致性と粒子の大きさ制御は低水準でした.従来の内部循環システムは,材料回転効率が限られていたので,混合室内での切断力の不均等な分布をこれは,一定の粒子の大きさ (平均10〜15μm) と,一部のバッチで目に見える集積物をもたらし,完成クリームの粒状の質感と皮膚感覚を低下させた.粒子のサイズ分布のバリアーション (Span値 > 1).2) また,製品の有効性や消費者の体験に影響を与えました.
2つ目は,残留空気の泡と酸化分解が 繰り返し問題でした.内部循環設計は,高粘度材料に閉じ込められた空気を完全に除去するのに苦労しました.表面の孔隙や完成品の泡を形成するさらに,エムルシフィケーション中の不十分な真空保持により,敏感な成分 (植物抽出物,ビタミンEなど) が酸素にさらされ,酸化分解を加速し,製品の保存期間を短縮する.
3つ目に,生産効率と拡張性は限られていた.内部循環システムでは,基本的な均一性を達成するために,長時間の乳化時間 (40~50分) が必要であった.室内設計により,効率的な容量利用が制限された (名目容量の60~70%のみ)材料の流通を調整するための頻繁な手動的介入により,労働の強度とバッチの変動がさらに増加しました.内部流通路の難易度の高い領域を掃除する機器の難しさにより,異なる配合物との間での交叉汚染のリスクが高まりました.
これらの問題を解決するために,施設は精密な粒子のサイズ制御 (≤5μm),完全な空気泡除去,効率的な大批量加工,化粧品産業の衛生基準 (GMP) の遵守様々なエミュルファイヤの試験試験と技術的な評価の後,生産ラインへの統合のために,カスタマイズされたパラメータを持つ外部循環真空エミュルファーターが選択されました..
2設備の選択と技術的調整
高粘度 (8,000~80,000mPas),大量生産量 (一批あたり1,000L),質感基準の厳格な製造要件を考慮し,選択された外循環真空エミュルガーは,従来の機器の限界に対処するために設計されました.主要な技術的特徴と調整は以下のとおりである.
中核外循環系
装置は,専用の外部循環管の設計を採用する.混合室の底部を高効率の均質化装置に接続し,材料を室の上部に戻すこの構造により,材料は10〜10m3/hの流量で同化器を通過し,すべての材料が切断領域を通過することを繰り返し保証します (各バッチあたり6〜8サイクル).内部循環システムとは異なり,外部の設計は死体体積を排除し,材料体積全体に均等な切断力を適用することを保証します.不均等なエムルシフィケーションの問題を解決する.
均質化と切断性能
均質化装置は,2段階のローター・ステータル構造を搭載し,最大回転速は12,000rpm,線形速は45m/sである.調整可能なローター・ステータルギャップ (0.1-0.3mm) は,激しいシリングを生成します.油滴と固体粒子をマイクロ分散 (2-4μm) に効果的に分解する.45 kWの変速駆動 (VFD) モーターにより,速度をステップレスに調節できます.500~12,000rpm) で,技術チームは,熱に敏感な成分を損傷することなく,異なるクリーム配合に切断強度を調整することができます.
真空と密封設計
高効率の統合真空システムは,外部循環回路を含む生産プロセス全体で -0.096〜 -0.098 MPa の安定した真空度を維持します.循環路全体は,同化器から同化器まで,そして戻るまで,二重の機械密封と食品級フッ素ゴムガシケットで完全に密封されています.この設計により,循環中に徹底的な除気が確保され,残留バブルが除去され,活性成分の酸化分解は最小限に抑えられます.
材料と衛生基準の遵守
混合室,外循環管,同化頭を含む製品接触部品はすべて316Lステンレス製です.表面は,ラ ≤ 0 の荒さを得るため,電解磨き処理を受けます..4μm,材料の粘着とバイオフィルム形成を防止する.この装置はCIP (Clean-in-Place) 操作をサポートし,高圧清掃ノズル,循環管,すべての接触面を徹底的に清掃し,GMP衛生要件を満たす.
温度制御と自動化
PID 温度制御システム付きのジャケット付き混合室は,加熱機能と冷却機能の両方をサポートする ± 1°C の精度で20〜80°C間の加工温度を調節する.これは,敏感な成分の熱変性防止と安定したエミュルジ化マトリックス形成を確保この装置は,PLCタッチスクリーン制御システムで装備されており,重要なパラメータ (同化速度,循環流量,真空度,温度)システムでは,最大50の配合プロファイルが保存され,一クリックでバッチを切り替えて,自動データ記録を容易にする.
3実施とプロセス最適化
完全生産の前に,技術チームは3つのコアクリーム製剤のプロセスパラメータを最適化するために,複数のバッチのパイロットテストを実施しました.水中油 (W/O) アンチエイジングクリーム主な目的は,外循環流量,同化速度,真空レベル,目標粒子のサイズを達成するための処理時間エムルジ化安定性,質感
試行試験の結果は,配列特有の最適なパラメータを示しました: O/W 潤滑クリームでは,外循環流量9 m3/h,同化速度10,000 rpm,加工温度40°C, 30 分間の乳化時間 (真空 -0.097 MPa未満) で,均質な粒子の大きさ分布 (2-3 μm,スパンの値 ≤0.8) と滑らかな質感を達成しました.高粘度な日焼け止めの場合,7 m3/h の低循環流量11000 rpm のより高い均質化速度,および長期間の真空保持時間 (10 分後乳化) は残留泡を排除し,一貫したSPF 効果を確保しました.W/O 植物抽出物を含む抗老化クリーム低温 (35°C) と間歇的な同化 (5分オン,2分オフ) で,エミュルジ化の安定性を維持しながら成分活性が保たれています.
これらの結果に基づいて,生産ラインは,外循環真空エミュルファイヤを閉ループワークフローに統合するために再構成されました.最適化されたプロセスは以下のとおりです.
- 処理前の原材料 (油相成分の溶解,水溶性補助物質の溶解,フィルター抽出物) を指定温度まで予熱する.
- 封閉管路を介して,前処理された材料を 1,000L 室に移動し,最適化された相加付順序 (まず油相,その後水相) を従い,空気の閉じ込めを最小限に抑える.
- 目標度 (-0.096〜0.098 MPa) に達するために真空システムを起動し,物質循環を開始するために外循環ポンプを起動します.
- 前もって設定された速度で同化器を活性化し,材料が指定された乳化時間間にわたって切断ゾーンを繰り返し循環できるようにします.
- 遮断装置で温度を安定させ,冷却を25°Cまで冷却し,循環を継続して均質な冷却を保証します.
- 残りの泡を取り除くため,真空保持時間を5〜10分延長し,循環と均質化を停止します.
- 完成したクリームを閉じたパイプラインで下流の詰め設備に放出し,生産サイクルを完了します.
この最適化されたプロセスにより,手動で材料を混ぜたり,エムルシフィケーション後の除気手順を処理する必要がなくなり,すべての主要な操作を1つの自動化作業流に統合しました.清掃検証は,外循環管の設計がCIP システムと組み合わせると,検出可能な汚染物質のない残留物質を効果的に除去する (検出限界:0.1 μg/cm2)
4応用成果と性能向上
外流真空エミュルファイヤが 正式生産開始後,工場は製品品質,生産効率,クリーム配合剤全体で一貫した結果が得られる:
製品品質向上
粒子の大きさの制御は劇的に改善され,平均粒子の大きさは 2-4 μm で安定し,Span 値は ≤ 0 でした.9乳化安定性が向上しました.すべての製品は6ヶ月間加速安定性試験 (40°C±2°C,相対湿度 75%±5%) 段階分離や質感変化なし残りの空気泡は完全に除去され,製品の外観 (均質な輝き,毛穴がない) を改善し,活性成分の酸化分解を減らすことで,保存期間を30%延長しました.バッチ対バッチの一貫性が著しく改善されました重要な品質指標 (粘度,粒子の大きさ,pH値) は ± 3% 未満で変動し,前回の ± 8% の変化から顕著な改善を示した.
生産効率の最適化
バッチ加工サイクルが45分から30分に短縮され,33%削減により,工場は1日の生産量を8バッチから12バッチ (1000L/バッチ) に増やすことができました.外部循環設計により,実質容量の利用率は名目容量の85%に増加した.自動制御システムは手動的な介入を削減し,各操作者が同時に2つの生産ラインを監視できるようになりました.労働力を40%削減するフレキシブルな生産をサポートするため,配列の変更時間も2時間から45分に短縮されました.
メッセージは20〜3,000文字にする必要があります。