導入
工業生産の広大な環境において、乳化剤は極めて重要な役割を果たしています。彼らは、混ざらない物質のシームレスな組み合わせを可能にし、肌に潤いを与えるクリーミーなローションからテーブルを飾る滑らかなソースに至るまで、原料を私たちが日常生活で遭遇する高品質の製品に変える縁の下の力持ちです。
乳化のプロセスは決して単純ではありません。これには、ある液体を、それが溶けない別の液体に分散させ、安定した混合物を作成することが含まれます。ここで工業規模の乳化剤が活躍します。これらの強力な機械は、高せん断力を生成し、液滴を均一で細かいサイズに分解し、エマルジョンの長期安定性を確保するように設計されています。
今日は、企業の生産プロセスの変革、製品品質の向上、ビジネスの成長促進における大規模乳化剤の顕著な影響を示す実際の事例を詳しく掘り下げていきます。
プロジェクトの背景
プロジェクトの要件
同社は消費財業界で事業を展開しており、特に高級スキンケアクリームや乳化食品に重点を置いた幅広い製品の生産に従事していました。スキンケアクリームは、効果の高さだけでなく、贅沢な使用感を追求した処方を目指しました。これには、エマルジョン内の粒子サイズ分布が非常に細かく均一であり、目標の中央値の液滴サイズが 1 ミクロン未満であることが必要でした。このように液滴サイズが小さいと、皮膚への吸収がより良くなり、皮膚への感触がより快適になります。
サラダドレッシングやマヨネーズなどの乳化食品の場合、同社は厳しい食品安全基準を満たす必要がありました。エマルジョンは、温度や保管条件が変化しても、長い保存期間にわたって安定である必要があります。これは、乳化剤が 5°C から 30°C の範囲の温度で少なくとも 12 か月間相分離を防止する必要があることを意味します。
生産効率の観点から見ると、同社は野心的な目標を掲げていました。彼らは、来年以内に生産能力を 50% 増加したいと考えていました。当時、乳化製品は1日あたり10,000リットル生産されており、目標は1日あたり15,000リットルに到達することでした。これには、製品の品質を損なうことなく大量の処理を処理できる大規模な乳化機が必要になります。
初期の課題
新しい乳化剤を見つけるプロジェクトに着手する前に、同社はいくつかの大きなハードルに直面しました。既存の乳化装置は時代遅れで、処理装置の処理能力が比較的低かったです。一度に最大 500 リットルのバッチしか処理できず、これが生産量を増やす上での大きなボトルネックでした。
製品の品質も根深い問題でした。古い装置によって生成される剪断力が一貫していないため、エマルジョンの液滴サイズは大きくばらつきました。スキンケア クリームでは、これにより一部のバッチでザラザラした質感が生じ、食品では早期の相分離が発生しました。これにより、製品の不合格率が高くなっただけでなく、市場での同社の評判も傷つきました。
さらに、既存の設備のエネルギー消費量は非常に高かった。業界の平均基準と比較して、製品 1 リットルあたりのエネルギー消費量が 30% 増加しました。これにより、会社の運営コストが増加しただけでなく、持続可能性の目標を達成することが困難になりました。
さらに、古い機器のメンテナンスは頻繁に発生し、費用がかかりました。平均して 2 週間に 1 回故障が発生し、それぞれの修理が完了するまでに少なくとも 2 日かかりました。これらのダウンタイム中は生産を停止する必要があり、生産量と収益の両方で大幅な損失が発生しました。
大型乳化装置の選定
研究と評価
同社は乳化装置のアップグレードの緊急性を認識し、徹底的な市場調査を開始しました。この研究活動を主導するために、エンジニアと生産マネージャーからなる専任チームが結成されました。
まず、彼らは業界固有の Web サイト、業界誌、およびその分野の専門家がさまざまな乳化剤モデルに関する経験や洞察を共有するオンライン フォーラムを調べました。彼らはまた、[有名な見本市の名前] などの産業用処理装置に関連する国際見本市にも出席しました。これらのイベントでは、乳化剤の動作を確認し、メーカーの代表者と対話し、詳細なパンフレットや技術仕様を収集する機会がありました。
その後、チームは 6 つの異なるメーカーから 10 個の潜在的な乳化剤モデルを最終候補としてリストアップしました。彼らは各モデルの技術的パラメータを注意深く比較しました。彼らが焦点を当てた主要なパラメータには、最終候補に挙げられたモデルの中でバッチあたり 1000 ～ 5000 リットルの範囲にある最大生産能力が含まれていました。エマルション液滴の細かさを決定する重要な要素であるせん断速度は、毎分 10,000 回転から 50,000 回転まで変化します。彼らはまた、以前の高エネルギー消費装置を考慮すると大きな懸念事項であった消費電力にも注目しました。最終候補に残った乳化剤のエネルギー消費量は、処理製品 1000 リットルあたり 50 ～ 200 キロワット時でした。
技術仕様に加えて、チームは包括的な評判調査を実施しました。彼らは、最終候補に残った乳化剤を購入して使用している消費財業界の他の企業に連絡を取りました。電話インタビューやオンラインアンケートを通じて、機器の信頼性、メーカーのアフターサービスの質、ユーザーが直面する共通の課題などについてフィードバックを収集しました。たとえば、ある企業は、特定のブランドの乳化剤で頻繁にシール漏れの問題が発生していると報告しましたが、別の企業は、別のメーカーのアフターセールスチームの迅速な対応と効率的なトラブルシューティングを賞賛しました。
意思決定要因
数週間にわたる徹底した調査と評価を経て、同社は最終的に特定の大規模乳化剤モデルを決定しました。
彼らが選択した主な理由の 1 つは、選択した乳化剤に組み込まれた高度な技術でした。独自のデュアルローターステーターシステムを採用しました。この革新的な設計により、より効率的かつ正確な乳化プロセスが可能になりました。デュアルローターステーターシステムは、非常に乱流な流れ場を生成することができ、せん断力がエマルション全体に均一に分散されるようにします。その結果、スキンケア クリーム製剤の液滴サイズの中央値 0.8 ミクロン未満を達成することができ、これは同社の目標である 1 ミクロン未満の範囲内でした。
この乳化剤は、性能とコストのバランスも優れていました。購入価格は、同様の機能を備えた他のモデルと比較して競争力がありました。長期的な運用コストを考慮すると、エネルギー消費量は処理製品 1,000 リットルあたりわずか 80 キロワット時と比較的低く、これは高容量乳化剤の業界平均より 20% 低かったです。これにより、長年にわたる電気料金の大幅な節約につながります。
さらに、選択した乳化剤の技術パラメータは、同社の製造要件に完全に一致しました。最大バッチ容量は 3000 リットルで、高速処理能力と組み合わせることで、同社の生産能力を 50% 増加させるという目標を容易に達成できます。他の最終候補モデルの一部ではサイクルが 60 分であったのに対し、この製品は 3000 リットルのバッチで完全な乳化サイクルをわずか 30 分で完了できました。
メーカーの評判も意思決定プロセスにおいて重要な役割を果たしました。同社には高品質の産業機器を製造してきた長年の歴史があり、満足している顧客の世界的なネットワークを持っていました。同社のアフターサービスは高く評価されており、24 時間 365 日の技術サポートのホットラインや、重大な機器の故障の場合には 48 時間以内に顧客のサイトに到着するという約束がありました。このレベルのサポートにより、同社は乳化剤に関する潜在的な問題が即座に解決され、生産のダウンタイムが最小限に抑えられるという自信を得ることができました。
設置と試運転
専門の設置チーム
大型乳化剤を選択して購入すると、同社は設置の準備に時間を無駄にすることはありませんでした。メーカーは、5 人の経験豊富な技術者からなる高度に専門的な設置チームを派遣しました。
同社の生産施設に到着すると、設置チームはまず設置場所の徹底的な検査を実施しました。彼らは、床の耐荷重能力をチェックして、重量が 5 トンを超える重い乳化剤を支えることができることを確認しました。チームはまた、電源の可用性と互換性も検証しました。乳化装置には、少なくとも 100 アンペアの安定した電流を備えた三相 400 ボルトの電源が必要でした。
インストール プロセスは慎重に計画され、段階的に実行されました。まず、乳化剤のコンポーネントが輸送車両から降ろされ、大型フォークリフトと特殊な吊り上げ装置を使用して慎重に生産エリアに移動されました。このプロセスは、コンポーネントへの損傷を避けるために細心の注意を払いながら、完了するまでに半日かかりました。
次に、技術者は乳化剤の組み立てを開始しました。メーカーが提供する、3D 図と明確な指示を含む詳細な設置マニュアルに従いました。デュアルローターステーターシステムを収容する乳化装置の本体が最初に設置されました。これには、コンポーネントを正確に位置合わせし、高強度ボルトで固定することが含まれます。ローターの高速回転に動力を供給するモーターの設置が次の重要なステップでした。モーターと本体をフレキシブルカップリングで接続し、スムーズな動力伝達を実現しました。原料や完成したエマルジョンの入口と出口のためのさまざまなパイプやバルブの設置も複雑な作業でした。漏れのない接続を確保するには、パイプのサイズを適切に設定し、切断し、溶接する必要がありました。
設置プロセス全体には合計 3 日間かかりましたが、これは予想された期間内でした。設置チームは効率的に作業し、プロジェクトがスケジュール通りに進むよう、交代制で作業することもよくありました。また、社内エンジニアリング チームとのオープンなコミュニケーションを維持し、あらゆる質問に答え、設置の進捗状況に関する最新情報を提供しました。
試運転プロセス
設置が完了したら、試運転プロセスが始まりました。試運転の目的は、乳化剤の性能をテストし、すべてのコンポーネントが適切に動作していることを確認し、会社の生産要件を満たすように機器を微調整することでした。
試運転プロセスは一連の事前チェックから始まりました。技術者はすべての電気接続を検査して、ワイヤの緩みやショートがないことを確認しました。また、モーターの潤滑システムと乳化機の可動部品をチェックして、摩擦を軽減し、磨耗を防ぐために適切に潤滑されていることを確認しました。
乳化剤の最初のテストは低速設定で実行されました。この最初の稼働中、技術者は機械の動作を注意深く監視しました。彼らは、位置ずれや機械的問題を示す可能性のある異常な振動や異音をチェックしました。残念ながら、この低速テスト中に小さな問題が発生しました。パイプの接続部の1つにわずかな漏れがありました。設置チームは直ちに機械を停止し、問題がガスケットの緩みであると特定しました。ガスケットを新しいものに交換し、接続部分をしっかりと締めました。この修理後、試運転が再開され、漏れの問題は解決されました。
低速テストが成功すると、技術者は乳化機の速度を最大動作速度まで徐々に上げました。彼らは、乳化チャンバー内のせん断速度、温度、圧力などのさまざまなパラメーターを監視しました。特殊なセンサーを使用してせん断速度を測定したところ、毎分 30,000 ～ 35,000 回転の予想範囲内であることがわかりました。過度の熱がエマルションの品質に影響を与える可能性があるため、チャンバー内の温度も監視され、安全な動作限界である 60°C を超えないようにしました。
高品質のエマルションを生成する乳化剤の性能をテストするために、技術者はサンプル製品のいくつかのバッチを実行しました。同社の通常の生産で使用されるものと同じ原材料が使用されました。乳化後、粒子サイズ分析装置を使用してサンプルを分析し、液滴サイズ分布を測定しました。結果は非常に満足のいくものでした。スキンケア クリームのサンプルでは、液滴サイズの中央値は 0.75 ミクロンと測定され、これは同社の目標である 1 ミクロン未満を十分に満たしていました。乳化食品サンプルでは、エマルジョンは予備保存期間テスト中に優れた安定性を示し、30℃で 1 週間保存した後でも相分離の兆候はありませんでした。
試運転プロセスが完了するまでに合計 2 日かかりました。最後までに、乳化機はスムーズに動作し、すべてのパラメーターが予想範囲内になりました。同社の社内エンジニアリング チームも、乳化機の操作とメンテナンス方法について設置チームからトレーニングを受けました。彼らには詳細な操作マニュアルと安全ガイドラインが提供され、機械の始動と停止、動作パラメータの調整、基本的なトラブルシューティングの実行方法に関する実践的なトレーニングを受けました。
操作と日常使用
ユーザーフレンドリーなインターフェース
新しく設置された大型乳化機は直感的でユーザーフレンドリーなインターフェースを備えており、これは同社の従業員にとって大きな利点でした。コントロールパネルには大型、高解像度のタッチスクリーンディスプレイが装備されていました。インターフェイスは、各機能を明確なアイコンとわかりやすい記号でデザインしました。たとえば、開始ボタンと停止ボタンは明るい色で目立つように表示され、速度、温度、せん断速度などのパラメータの調整は、関連するアイコンをタップし、画面上のキーパッドを使用して希望の値を入力するだけで簡単に行うことができました。
高度な乳化装置の使用経験がほとんどなかった従業員も、すぐに使いこなすことができました。産業用機器の操作に関する基礎的な訓練しか受けていない 5 人の新人オペレーターのグループが、新しい乳化機の操作の試運転を受けるために選ばれました。メーカーの技術専門家によるたった 1 日のトレーニング セッションの後、彼らは自信を持ってマシンを独立して操作できるようになりました。彼らは、インターフェイスが非常に単純なので、各ボタンの機能と基本的な調整方法を簡単に覚えることができたと報告しました。この操作の容易さにより、従業員のトレーニングにかかる時間とコストが削減されただけでなく、生産ラインの全体的な効率も向上しました。新しい乳化剤を使用すると、オペレーターは生産バッチをより迅速に開始できるようになり、バッチ間のアイドル時間を短縮できます。
生産効率の向上
新しい大型乳化機の生産効率への影響は顕著でした。新設備導入前の同社の乳化製品の生産量は1日当たり1万リットルだった。新しい乳化剤を生産工程に導入した結果、1日あたりの生産量は16,000リットルまで増加し、当初目標の15,000リットルを1,000リットル上回りました。これは生産能力の 60% 増加を意味し、当初の目標である 50% 増加をはるかに上回りました。
生産サイクルも大幅に短縮されました。以前の古い乳化装置では、原料の投入、乳化、完成品の取り出しの時間を含め、各生産バッチが完了するまでに平均 90 分かかっていました。新しい乳化機は、高速処理能力と効率的な設計を備えており、3000 リットルのバッチの完全な生産サイクルをわずか 45 分で完了できます。これは、同社が 1 日により多くの生産バッチを実行できるようになったということを意味します。たとえば、8 時間の勤務シフトでは、生産バッチ数が 5 から 10 に増加し、1 日あたりの生産量の大幅な増加にさらに貢献しました。
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