배경: 온도에 민감한 제제의 생산 문제점
온도에 민감한 개인 관리 제품(얼굴 세럼, 나이트 크림, 베이비 로션 포함)을 전문으로 하는 생산 시설은 비가열 유화 장비를 사용하여 일관된 품질과 운영 비효율성 문제로 어려움을 겪었습니다. 3년 넘게 이 시설에서는 별도의 가열 탱크와 표준 전단 혼합기를 사용하여 200L~600L 범위의 배치를 생산했습니다. 일일 생산량 요구량이 10톤에서 18톤으로 증가하면서 안정성이 높은 제품에 대한 수요가 증가하면서 세 가지 중요한 문제가 대두되었습니다.
- 불안정한 유제 품질: 많은 제형(예: 밀랍, 시어버터를 함유한 나이트 크림)은 고체 오일상 성분을 완전히 녹이기 위해 65~70°C로 정밀하게 가열해야 합니다. 비가열 장비의 경우 원료를 예열하기 위해 외부 수조를 사용했으며 유화 탱크로 이송하는 동안 온도 변동(±5°C)이 발생했습니다. 이러한 불일치로 인해 배치의 15~20%가 질감이 고르지 않거나(예: 거친 크림) 유통 기한이 짧아졌습니다(2~3개월 이내 분리).
- 생산주기 연장: 2단계 공정(외부 탱크 예열 + 유화)으로 배치당 40~50분이 추가되었습니다. 표준 400L 베이비 로션 배치는 예열에 35분, 이송에 20분, 유화에 65분 등 총 120분이 소요되어 시설을 하루 6개 배치로 제한했습니다.
- 고에너지 폐기물: 외부 수조는 80°C(이송 중 열 손실을 보상하기 위해 필요한 것보다 높은 온도)에서 작동하며 배치당 18~20kWh를 소비합니다. 또한 실패한 배치를 재작업하면 매달 원자재의 8~10%가 낭비되어 운영 비용이 증가합니다.
2. 가열 유화제의 선택 및 통합
세 가지 장비 유형(비가열식 유화제, 외부 열식 유화제, 통합형 가열식 유화제)을 테스트한 후 이 시설에서는 통합형 가열식 유화제 시스템을 선택했습니다. 주요 기능에는 이중층 재킷 탱크(균일한 가열용), 디지털 온도 제어(정밀도 ±1°C), 가변 속도 전단 헤드(500~6,000rpm) 및 열 회수 기능(에너지 손실 감소)이 포함됩니다. 결정은 온도 불일치를 해결하고 생산을 단일 단계로 간소화하는 데 중점을 두었습니다.
통합에는 6일이 걸렸으며 세 가지 중요한 단계가 포함되었습니다.
- 탱크 교정: 엔지니어들은 온도 균일성을 확인하기 위해 재킷형 가열 시스템을 물로 테스트하여 탱크 전체에 "핫스팟"(외부 가열 설정에서 흔히 발생)이 없는지 확인했습니다. 시스템은 유상 용융의 경우 65°C를 유지하고 열성 성분(예: 방부제) 추가의 경우 40°C를 유지하도록 보정되었습니다.
- 공식 적응: 유화제의 일체형 발열을 활용하기 위해 8가지 핵심 제형을 조정하였습니다. 예를 들어, 이전에는 나이트 크림을 생산하려면 별도의 탱크에서 밀랍을 예열해야 했습니다. 이제는 혼합 중에 가열이 활성화되면서 고체 성분이 유화제의 재킷 탱크에 직접 추가되었습니다.
- 직원 교육: 작업자는 온도 프로그래밍(예: 과열 방지를 위한 램프 속도 설정), 전단 속도 일치(예: 튀는 것을 방지하기 위한 초기 가열 중 낮은 속도) 및 문제 해결(예: 재킷 가열 지연 해결)에 대해 3일간 교육을 받았습니다.
3. 실제 적용: 생산 간소화 및 품질 향상
3.1 나이트크림(400L) 일괄 생산
가열 유화제는 생산 작업 흐름을 단일 제어 프로세스로 전환했습니다.
- 원료 로딩: 자켓탱크에 고체상 오일상 성분(밀랍, 쉐어버터)과 액상 오일상(호호바오일, 비타민E)을 첨가하였습니다. 수상 성분(탈이온수, 글리세린)을 탱크 내의 별도 구획에 첨가했습니다.
- 가열 및 혼합: 자켓형 시스템은 부드러운 혼합을 위해 전단 헤드가 1,500rpm으로 작동하는 동안 유상을 68°C(분당 2°C로 상승)로 가열하도록 설정되었습니다. ±1°C를 초과하는 편차에 대한 경고와 함께 실시간 온도 데이터가 제어판에 표시되었습니다.
- 유화: 유상이 68°C에 도달하면 수상(동일한 재킷 시스템을 통해 65°C로 예열됨)을 천천히 유상으로 펌핑했습니다. 전단 속도를 25분 동안 4,000rpm으로 증가시켜 완전한 유화를 보장했습니다.
- 냉각 및 마무리: 유화 후 재킷 시스템은 냉각 모드(냉수 순환 사용)로 전환되어 배치 온도를 40°C로 낮췄습니다. 방부제와 향료를 첨가하고, 균일하게 혼합되도록 전단속도를 800rpm으로 10분간 감소시켰다.
- 총 배치 시간: 프로세스 소요 시간은 75분으로, 기존 120분 주기보다 37.5% 빨라졌습니다. 전송 단계가 없다는 것은 온도 손실이 없다는 것을 의미하며 배치는 즉시 충전할 준비가 되어 있었습니다.
3.2 베이비로션 품질 개선
기존 베이비로션(온도에 민감한 제품)은 라놀린의 불균일한 용해로 인해 불량률이 18%에 달했습니다. 가열된 유화제 사용:
- 재킷형 탱크는 라놀린이 녹는 동안 62°C를 일정하게 유지하여 거친 느낌을 제거했습니다. 생산 후 테스트에서는 기존 시스템의 20~30μm와 비교하여 모든 배치에서 에멀젼 입자 크기가 일관되게(10~15μm) 나타나는 것으로 나타났습니다.
- 유통기한 안정성이 3개월에서 9개월로 증가했으며, 가속노화시험(45°C, 30일)에서 분리 현상이 관찰되지 않았습니다. 제품 품질과 관련된 소매 반품이 70% 감소했습니다.
4. 장기적인 운영상의 이점
7개월 동안 사용한 가열 유화제는 측정 가능한 개선을 제공했습니다.
- 효율성 향상: 일일 배치 수가 6개에서 10개로 증가하여 추가 교대 근무 없이 시설에서 일일 생산량 18톤을 달성할 수 있었습니다.
- 비용 절감: 가열 및 열회수 일체화로 인해 배치당 에너지 소비량이 35% 감소(19kWh에서 12.35kWh로)되었습니다. 배치 실패율이 3%로 감소함에 따라 원자재 낭비도 9%에서 2%로 감소했습니다.
- 지속 가능성: 에너지 사용량을 줄이면 월간 탄소 배출량이 220kg 감소하고, 폐기물이 적어 폐기되는 원료 용기가 줄어듭니다(월간 플라스틱 150kg 절감).
- 신뢰할 수 있음: 재킷형 가열 시스템은 99% 가동 시간으로 작동했습니다. 일상적인 유지 관리(예: 재킷 코일 청소, 온도 센서 교정)에는 예상치 못한 가동 중지 시간 없이 일주일에 1시간 미만이 소요되었습니다.
5. 애플리케이션의 주요 통찰력
가열식 유화제는 가열을 유화 공정에 직접 통합함으로써 시설의 핵심 과제인 온도 불일치를 해결했습니다. 외부 가열(및 열 손실/변동 위험)에 의존하는 기존 설정과 달리 재킷 탱크와 정밀한 온도 제어는 온도에 민감한 재료의 안정적인 조건을 보장합니다. 고체 성분을 녹이거나 열충격을 피해야 하는 크림, 로션 또는 세럼을 생산하는 제조업체의 경우, 이 사례는 가열 유화제가 품질 일관성과 운영 효율성을 모두 제공할 수 있음을 보여줍니다. 이는 신뢰할 수 있고 오래 지속되는 개인 관리 제품에 대한 소비자 요구를 충족하는 데 중요합니다.
귀하의 메시지는 20-3,000 자 사이 여야합니다!