1. 서론
현대 산업 생산에서 액상 제품의 품질은 유화 효율과 균일성에 크게 좌우됩니다. 액상 유화 장비는 오일-물 및 기타 혼합되지 않는 물질의 안정적인 혼합을 달성하는 핵심 장치로서 화장품, 제약, 식품 가공, 화학 공학 등 다양한 분야에서 대체 불가능한 역할을 합니다. 이 사례는 [특정 산업, 예: 고급 스킨케어 제조]의 고객이 고급 액상 유화 장비를 도입하여 오랫동안 지속되어 온 생산 문제를 성공적으로 해결하고, 궁극적으로 제품 품질, 생산 효율성 및 비용 관리를 개선한 방법을 중점적으로 다룹니다.
2. 프로젝트 배경
2.1 프로젝트 요구 사항
고객은 주로 [제품 유형, 예: 유중수 에멀젼 스킨케어 제품]을 생산하며, 에멀젼의 입자 크기, 보관 중의 안정성, 제품 질감의 일관성에 대한 엄격한 관리가 필요합니다. 새로운 액상 유화 장비를 도입하기 전에 고객의 생산 라인은 다음과 같은 구체적인 요구 사항을 가지고 있었습니다.
- 유화 균일성: 제품 사용 시 부드러운 질감과 눈에 띄는 입자감을 없애기 위해 에멀젼의 입자 크기를 1-5 마이크로미터 이내로 제어해야 합니다.
- 생산 능력: 증가하는 시장 수요를 충족하기 위해 단일 생산 라인의 일일 생산 능력은 최소 5,000리터에 도달해야 하며, 장비는 빈번한 배치 전환을 피하기 위해 연속 생산을 지원해야 합니다.
- 제품 안정성: 유화 후 에멀젼은 정상적인 보관 조건에서 12개월 동안 층 분리, 침전 또는 색상 변화 없이 안정적인 성능을 유지해야 합니다.
- 안전 및 규정 준수: 장비는 물질 오염을 방지하기 위해 식품 등급 또는 제약 등급 재료(예: 316L 스테인리스 스틸)로 제작되어야 하며, 압력, 온도 및 전기 제어에 대한 업계 안전 표준을 충족해야 합니다.
2.2 직면한 과제
새로운 액상 유화 장비를 사용하기 전에 고객은 전통적인 교반 장비를 사용하여 유화를 진행했으며, 이는 기업의 발전을 제한하는 일련의 문제로 이어졌습니다.
- 낮은 유화 균일성: 전통적인 장비는 단일 교반 날개를 사용했기 때문에 오일상을 작은 방울로 완전히 분해할 수 없었습니다. 생산된 에멀젼의 입자 크기는 종종 8-15 마이크로미터였으며, 일부 배치에서는 20 마이크로미터를 초과하기도 했습니다. 이는 제품 질감을 거칠게 만들 뿐만 아니라 일부 고객으로부터 "불균일한 사용감"에 대한 불만을 야기했습니다.
- 낮은 생산 효율성: 전통적인 장비는 배치 생산 방식을 채택했습니다. 각 배치 유화에는 4-5시간(가열, 교반, 냉각 및 샘플링 검사 포함)이 소요되었으며, 일일 생산 능력은 약 2,000리터에 불과하여 시장 수요를 충족하기에는 턱없이 부족했습니다. 또한 각 배치 후 장비를 철저히 청소해야 했으며, 이로 인해 1-2시간이 추가로 소요되어 실제 생산 시간이 더욱 줄어들었습니다.
- 불안정한 제품 품질: 전통적인 장비의 일관성 없는 교반 속도와 온도 제어 때문에 서로 다른 배치 간의 에멀젼 안정성이 현저하게 달랐습니다. 약 5-8%의 제품이 6-8개월 보관 후 층 분리가 발생하여 제품 폐기 및 비용 손실이 증가했습니다.
- 높은 에너지 소비 및 재료 낭비: 전통적인 장비는 교반 속도를 유지하기 위해 높은 전력을 필요로 했으며, 제품 1톤당 에너지 소비량은 120kWh에 달했습니다. 동시에, 열악한 유화 효과로 인해 일부 원료가 완전히 혼합 및 반응하지 못하여 약 3-5%의 재료 낭비율을 초래했습니다.
3. 액상 유화 장비 선택
3.1 선택된 장비의 특징 및 장점
시장에 대한 심층적인 연구와 여러 차례의 현장 검사 및 테스트를 거쳐 고객은 마침내 이중 샤프트 전단 액상 유화 장비를 선택했습니다. 이 장비는 다음과 같은 주요 특징과 장점을 가지고 있었습니다.
- 이중 샤프트 전단 구조: 이 장비는 고속 전단 로터와 저속 교반 날개를 갖추고 있었습니다. 고속 전단 로터는 최대 10,000rpm의 전단력을 생성하여 오일상을 작은 방울로 효과적으로 분해할 수 있었고, 저속 교반 날개는 탱크 내 물질의 균일한 순환을 보장하여 국부적인 과열 또는 불충분한 유화를 방지했습니다.
- 정밀한 온도 및 압력 제어: 이 장비는 다지점 온도 센서와 자동 압력 제어 시스템을 갖추고 있었습니다. 온도 제어 범위는 0-150°C였으며, 오차는 ±0.5°C였고, 압력은 0.1-0.3MPa로 유지할 수 있어 유화 반응이 안정적인 공정 조건에서 수행되도록 보장했습니다.
- 식품 등급 재료 및 쉬운 청소: 내부 탱크와 물질과 접촉하는 모든 부품은 316L 스테인리스 스틸로 제작되어 내식성이 우수하고 고온에서 살균할 수 있었습니다. 또한 장비는 CIP(Clean-in-Place) 세척 시스템으로 설계되어 분해 없이 30분 만에 세척 공정을 완료할 수 있어 인력 강도와 세척 시간을 줄였습니다.
- 지능형 제어 및 데이터 기록: 이 장비는 터치 스크린 제어 시스템을 갖추고 있어 교반 속도, 온도 및 시간과 같은 매개변수를 설정하고 조정할 수 있었습니다. 동시에 생산 데이터(예: 온도, 압력, 시간 및 출력)를 자동으로 기록하고 보고서를 생성하여 고객이 생산 공정을 추적하고 업계의 품질 관리 요구 사항을 충족하는 데 편리했습니다.
3.2 요구 사항 충족 방법
선택된 액상 유화 장비는 고객의 생산 요구 사항을 완전히 충족했으며 이전의 문제를 해결했습니다.
- 유화 균일성 요구 사항 충족: 고속 전단 로터를 통해 장비는 에멀젼 입자 크기를 1-3 마이크로미터 이내로 안정적으로 제어할 수 있었으며, 이는 고객이 요구하는 1-5 마이크로미터보다 우수했습니다. 테스트 후 제품 질감이 현저하게 부드러워졌고, "입자감"과 관련된 고객 불만율이 0.5% 미만으로 떨어졌습니다.
- 생산 능력 요구 사항 충족: 장비는 연속 생산을 지원했습니다. 공정을 최적화한 후 제품 1톤당 유화 시간은 1.5시간으로 단축되었고, 단일 생산 라인의 일일 생산 능력은 6,000리터에 도달하여 고객의 목표인 5,000리터를 초과했습니다. 또한 CIP 세척 시스템은 세척 시간을 70% 줄여 실제 생산 시간을 더욱 향상시켰습니다.
- 제품 안정성 요구 사항 충족: 정밀한 온도 및 압력 제어 시스템은 서로 다른 배치 간의 유화 공정의 일관성을 보장했습니다. 12개월 보관 테스트 후 제품의 층 분리율은 0.3% 미만으로 감소하여 고객의 안정성 요구 사항을 완전히 충족했습니다.
- 안전 및 규정 준수 요구 사항 충족: 316L 스테인리스 스틸 재료와 엄격한 품질 검사는 장비가 업계의 안전 및 위생 표준을 충족함을 보장했습니다. 데이터 기록 기능은 또한 고객이 관련 규제 기관의 연간 품질 감사를 원활하게 통과하는 데 도움이 되었습니다.
4. 구현 프로세스
4.1 설치 및 설정
액상 유화 장비의 설치 및 설정은 장비 공급업체가 파견한 전문 기술 팀에 의해 완료되었으며, 전체 과정은 10일의 작업 시간이 소요되었습니다.
- 설치 전 준비: 장비가 도착하기 전에 기술 팀은 고객과 사전에 소통하여 현장 조건(예: 공간 크기, 전원 공급, 급수 및 배수)을 확인하고 상세한 설치 계획을 세웠습니다. 동시에 고객은 설치 작업에 협력하기 위해 2명의 전담 기술자를 배치했습니다.
- 장비 설치: 장비가 도착한 날, 기술 팀은 먼저 장비 및 부속품의 무결성을 확인한 다음, 호이스트, 위치 지정 및 파이프라인 연결을 수행했습니다. 설치 과정에서 팀은 탱크 본체의 밀봉 성능과 회전 부품의 정렬에 특별한 주의를 기울여 작동 중 오일 누출 또는 이상 소음을 방지했습니다.
- 시운전 및 테스트: 설치가 완료된 후 기술 팀은 3일간의 시운전 작업을 수행했습니다. 먼저 전기 시스템, 가열 시스템 및 냉각 시스템을 테스트하여 각 구성 요소가 정상적으로 작동하는지 확인했습니다. 그런 다음 고객의 실제 원료를 사용하여 시험 생산을 진행했습니다. 시험 생산 중 교반 속도, 온도 및 유화 시간과 같은 매개변수를 반복적으로 조정하여 에멀젼 입자 크기, 질감 및 안정성이 모두 고객의 요구 사항을 충족할 때까지 조정했습니다.
4.2 교육 및 숙지
고객의 작업자가 장비를 올바르게 사용하고 유지 관리할 수 있도록 공급업체는 5일간의 교육 과정을 제공했으며, 여기에는 다음 내용이 포함되었습니다.
- 이론 교육: 교육 강사는 액상 유화 장비의 작동 원리, 각 구성 요소의 기능, 일반적인 고장 원인 및 해결책, 안전 작동 절차를 설명했습니다. 작업자는 유화 공정 및 장비 제어에 대한 기본적인 지식을 습득해야 했습니다.
- 실습 교육: 교육 강사의 지도하에 각 작업자는 매개변수 설정, 원료 투입, 유화 공정 모니터링 및 장비 청소와 같은 실습을 수행했습니다. 강사는 잘못된 작동 방식을 제때 수정하고 각 작업자가 장비를 독립적으로 작동할 수 있도록 했습니다.
- 유지 보수 교육: 교육에는 회전 부품의 윤활 점검, 필터 청소 및 온도 센서 보정과 같은 일상적인 유지 관리 작업도 포함되었습니다. 작업자는 소리, 온도 및 기타 신호를 통해 장비의 이상 상태를 판단하고 고장이 발생했을 때 비상 조치를 취하는 방법을 배웠습니다.
교육 후 공급업체는 작업자에 대한 평가를 실시했습니다. 8명의 모든 작업자가 평가를 통과하고 장비 작동 자격증을 취득했습니다.
귀하의 메시지는 20-3,000 자 사이 여야합니다!