مطالعه موردی: امولفایور خلاء در تولید کرم های آرایشی
در صنعت آرایشی، کرم های با کیفیت بالا و محصولات امولسیفیکیشن شده نیاز به کنترل دقیق بر یکنواخت بافت، توزیع اندازه ذرات، ثبات امولسیفیکیشن و ظاهر بدون حباب دارند.تجهیزات امولسیفیکیشن سنتی با گردش داخلی اغلب با گردش مواد ناکافی مبارزه می کنند، توزیع نابرابر نیروی برش، و حباب های باقیمانده هوا در تولید دسته های بزرگ، منجر به کیفیت محصول ناسازگار و بهره وری تولید محدود می شود.این مطالعه موردی توضیح می دهد که چگونه یک امولفایر خلاء گردش خارجی به این چالش های اصلی در تولید کرم های آرایشی در مقیاس بزرگ رسید، فرآیند تولید بهینه شده و سازگاری محصول بهبود یافته است که به صورت عینی بدون زبان تبلیغاتی ارائه می شود و مطابق با استانداردهای صنعت و الزامات قانونی است.
1پیش زمینه و چالش های تولید
مرکز توليد بر توليد در مقیاس بزرگ کرم هاي زيبايي برتر، از جمله کرم هاي مرطوب كننده، کرم هاي ضد پيري و کرم هاي ضد آفتاب متمرکز است.این مرکز به امولفایرهای خلاء معمولی با گردش داخلی تکیه کرده است.، که منجر به مشکلات مداوم پس از تولید انبوه طولانی مدت شد، که ثبات کیفیت محصول و مقیاس پذیری تولید را مختل می کند.
اول، یکنواختی امولسیفیشن و کنترل اندازه ذرات پایین بود. سیستم های گردش داخلی معمولی کارایی گردش مواد را محدود می کردند.که منجر به توزیع نامناسب نیروی برش در داخل اتاق مخلوط می شوداین امر منجر به عدم ثبات اندازه ذرات (به طور متوسط 10-15 μm) و تجمع قابل مشاهده در برخی از دسته ها شد، که باعث بافت دانه ای و احساس پوست ضعیف کرم های نهایی می شود.تغییرات در توزیع اندازه ذرات از دسته به دسته (قیمت Span > 1).2) همچنین بر اثربخشی محصول و تجربه مصرف کننده تاثیر می گذارد.
دوم، حباب های باقیمانده هوا و تجزیه اکسیداتیو مشکلات تکراری بودند. طراحی گردش داخلی برای حذف کامل هوا در مواد با لزگی بالا تلاش می کرد.که منجر به حفره شدن سطح و تشکیل حباب در محصولات نهایی می شود.علاوه بر این، حفظ خلاء ناکافی در طول امولسیفیکیشن مواد حساس (به عنوان مثال عصاره های گیاهی، ویتامین E) را در معرض اکسیژن قرار می دهد.تسریع تجزیه اکسیداتیو و کوتاه کردن مدت نگهداری محصول.
سوم، کارایی تولید و مقیاس پذیری محدود بود. سیستم گردش داخلی نیاز به زمان طولانی تر امولسیفاسیون (40-50 دقیقه در هر دسته) برای دستیابی به یکسانی اساسی داشت.و طراحی اتاق استفاده از ظرفیت موثر را محدود می کند (تنها 60-70٪ از حجم اسمی)مداخله دستی مکرر برای تنظیم گردش مواد، شدت کار و تغییرات دسته را افزایش می دهد.مشکل تجهیزات در تمیز کردن مناطق دشوار در مسیر گردش داخلی خطر آلودگی متقابل بین فرمول های مختلف را افزایش داد.
برای حل این مشکلات، این مرکز به دنبال یک راه حل امولسیفیکیشن بود که قادر به کنترل دقیق اندازه ذرات (≤5 μm) ، حذف کامل حباب های هوا، پردازش دسته های بزرگ کارآمد،و انطباق با استانداردهای بهداشت صنعت آرایشی (GMP)پس از آزمایش های آزمایشی دقیق و ارزیابی فنی انواع مختلف امولسیفرها،یک امولسر خلاء گردش خارجی با پارامترهای سفارشی برای ادغام در خط تولید انتخاب شد.
2انتخاب تجهیزات و سازگاری فنی
با توجه به الزامات تولید کرم های آرایشی با لزگی بالا (۸۰۰۰ تا ۸۰۰۰۰ mPas) ، ظرفیت دسته بزرگ (۱۰۰۰ لیتر در هر دسته) ، استانداردهای بافت سختگیرانه،و حساسیت به اکسیژن ◄آمولسیفرهای خلاء گردش خارجی انتخاب شده با توجه به محدودیت های تجهیزات سنتی طراحی شده اندویژگی های فنی و سازگاری های کلیدی عبارتند از:
سیستم گردش خون خارجی هسته ای
تجهیزات یک طراحی مخصوص لوله گردش خارجی را اتخاذ می کنند.اتصال پایین اتاق مخلوط به یک واحد همگونی سازی با کارایی بالا و بازگشت مواد به بالای اتاقاین ساختار اجازه می دهد تا گردش اجباری مواد از طریق homogenizer با سرعت جریان 8-10 m3/h، اطمینان حاصل شود که تمام مواد از طریق منطقه برش بارها و بارها (6-8 چرخه در هر دسته) عبور می کنند..برخلاف سیستم های گردش داخلی، طراحی خارجی حجم مرده را از بین می برد و اعمال یکنواخت نیروی برش را در کل حجم مواد تضمین می کند.حل مسئله امولسیفاسیون نامناسب.
همسان سازی و عملکرد برش
واحد همجانس سازی دارای یک ساختار دو مرحله ای روتور-استاتور با حداکثر سرعت چرخش 12،000 rpm و سرعت خطی 45 m / s است. فاصله تنظیم پذیر روتور-استاتور (0.1-0.3 میلی متر) باعث برش شدید می شود.، حفاری و نیروهای آشفتگی، قطرات روغن و ذرات جامد را به طور موثر به میکرو پراکندگی (2-4 μm) تجزیه می کنند.موتور فرکانس متغیر (VFD) 45 kW امکان تنظیم سرعت بدون گام را فراهم می کند.،500-12,000 rpm) ، به تیم فنی اجازه می دهد تا شدت برش را به فرمول های کرم مختلف بدون آسیب به مواد حساس به گرما متناسب کند.
طراحی خلاء و مهر و موم
سیستم خلاء یکپارچه با کارایی بالا درجه خلاء ثابت -0.096 تا -0.098 MPa را در طول فرآیند تولید، از جمله حلقه گردش خارجی حفظ می کند.کل مسیر گردش خون از اتاق تا هموجنایزر و پس از آن کاملا با مهر و موم های دوگانه مکانیکی و بسته های لاستیکی فلورین درجه غذایی بسته شده است.این طراحی تضمین می کند که هوا در طول گردش کامل شود، حباب های باقیمانده را از بین ببرد و تجزیه اکسیداتیو مواد فعال را به حداقل برساند.
مواد و رعایت بهداشت
تمام اجزای تماس با محصول، از جمله اتاق مخلوط، لوله های گردش خارجی و سر همجوشی کننده، از فولاد ضد زنگ 316L ساخته شده است.سطح ها تحت درمان الکترولیتی برای رسیدن به خشکی Ra ≤ 0 قرار می گیرند..4 μm، جلوگیری از چسبندگی مواد و تشکیل بیوفلیم. این تجهیزات از عملیات CIP (Clean-in-Place) پشتیبانی می کند، با نوزل های تمیز کننده با فشار بالا در اتاق نصب شده، لوله های گردش،و واحد همگراسازی که امکان تمیز کردن کامل تمام سطوح تماس را فراهم می کند و الزامات بهداشت GMP را برآورده می کند.
کنترل درجه حرارت و اتوماسیون
یک اتاق مخلوط شده با سیستم کنترل دمای PID، دمای پردازش را بین 20-80°C با دقت ±1°C تنظیم می کند و از هر دو عملکرد گرمایش و خنک سازی پشتیبانی می کند.این باعث جلوگیری از دناتوراسیون حرارتی مواد حساس می شود و تضمین می کند که ماتریس امولسیفاسیون پایدار تشکیل شود.این تجهیزات مجهز به یک سیستم کنترل صفحه لمسی PLC است که امکان نظارت و تنظیم پارامترهای کلیدی را در زمان واقعی فراهم می کند (سرعت همگراسازی، سرعت جریان گردش، درجه خلاء،درجه حرارت)این سیستم تا 50 پروفایل فرمول را ذخیره می کند، که تغییر دسته را با یک کلیک و ثبت خودکار داده برای ردیابی آسان می کند.
3. اجرا و بهینه سازی فرآیند
قبل از تولید کامل، تیم فنی آزمایش های آزمایشی چند دسته ای را برای بهینه سازی پارامترهای فرآیند برای سه فرمول اصلی کرم انجام داد: کرم مرطوب کننده روغن در آب (O / W) ،کرم ضد پیری آب در روغن (W/O)، و کرم ضد آفتاب با لزگی بالا. هدف اصلی تعیین ترکیب مطلوب جریان گردش خون خارجی، سرعت همگن سازی، سطح خلاء،و زمان پردازش برای رسیدن به اندازه ذرات هدف، ثبات امولسیفاسیون و بافت.
نتایج آزمایش آزمایشی پارامترهای مطلوب مخصوص فرمول را به دست آوردند: برای کرم مرطوب کننده O/W، سرعت جریان گردش خارجی 9 m3/h، سرعت همسان سازی 10،000 rpm،دمای پردازش 40°Cبرای کرم ضد آفتاب با ویسکوزیته بالا، در صورت استفاده از کرم ضد آفتاب،یک جریان گردش کاهش یافته 7 m3/h، سرعت همگن سازی بالاتر از 11،000 دور در دقیقه و زمان نگه داشتن خلاء طولانی تر (10 دقیقه پس از امولسیفیکیشن) حباب های باقیمانده را از بین می برد و اثربخشی ثابت SPF را تضمین می کند.برای کرم ضد پیری W/O حاوی عصاره های گیاهی، دمای پایین تر (35°C) و همجانسازی متناوب (5 دقیقه روشن، 2 دقیقه خاموش) فعالیت مواد تشکیل دهنده را حفظ می کند در حالی که ثبات امولسیفاسیون را حفظ می کند.
بر اساس این نتایج، خط تولید برای یکپارچه سازی امولفایزر خلاء گردش خارجی در یک گردش کار حلقه بسته بازسازی شد. فرآیند بهینه سازی شده به شرح زیر است:
- مواد اولیه را قبل از پردازش (ذوب شدن اجزای فاز روغن، حل شدن مواد کمکی محلول در آب، عصاره های فیلتر) و گرم کردن به دمای مشخص شده.
- مواد پیش پردازش شده را از طریق لوله های بسته به اتاق ۱۰۰۰ لیتر منتقل کنید، با پیروی از توالی بهینه سازی شده اضافه کردن فاز (اول فاز روغن، سپس فاز آب) برای به حداقل رساندن گیر شدن هوا.
- سیستم خلاء را فعال کنید تا به درجه مورد نظر (-0.096 تا -0.098 MPa) برسد و پمپ گردش خارجی را برای شروع گردش مواد شروع کنید.
- هوموگنیزر را با سرعت پیش تعیین شده فعال کنید، اجازه دهید مواد برای مدت زمان امولسیفیکیشن مشخص شده بارها و بارها از منطقه برش عبور کنند.
- دمای ثابت را از طریق سیستم پوشش داده شده حفظ کنید، سپس کرم را به 25 °C خنک کنید در حالی که گردش را ادامه دهید تا خنک شدن یکنواخت را تضمین کنید.
- مدت زمان نگه داشتن خلاء را برای 5 تا 10 دقیقه برای حذف حباب های باقیمانده افزایش دهید، سپس گردش و همگن سازی را متوقف کنید.
- تخلیه کرم آماده به تجهیزات پر کردن پایین رودخانه از طریق لوله های بسته، تکمیل چرخه تولید.
این فرآیند بهینه شده نیاز به حرکات دستی مواد و مراحل خنک سازی پس از امولسیفیکیشن را از بین می برد و تمام عملیات کلیدی را در یک جریان کاری خودکار واحد ادغام می کند.تایید تمیز کردن تایید کرد که طراحی خط لوله گردش خارجی، در ترکیب با سیستم های CIP، مواد باقیمانده را به طور موثر پاک می کنند که هیچ آلودگی قابل تشخیص ندارند (حد تشخیص: 0.1 μg/cm2) بین دسته ها.
4نتایج کاربرد و بهبود عملکرد
بعد از اینکه امولفایور خلاء گردش خارجی به طور رسمی تولید شد، این کارخانه به پیشرفت قابل اندازه گیری در کیفیت محصول، بهره وری تولید،و هزینه های عملیاتی با نتایج سازگار در تمام فرمول های کرم:
بهبود کیفیت محصول
کنترل اندازه ذرات به طور چشمگیری بهبود یافت: اندازه ذرات متوسط در 2-4 μm با مقدار Span ≤0 ثبات یافت.9، از بین بردن دانه دار بودن و ارائه یک بافت صاف و کرم دار. ثبات امولسیفیکیشن افزایش یافترطوبت نسبی 75٪ ± 5٪ بدون جدایی فاز یا تغییرات بافتحباب های باقیمانده هوا به طور کامل از بین رفته و ظاهر محصول را بهبود بخشیده است (بخش یکنواخت، بدون منافذ) و عمر شیلف را 30٪ با کاهش تخریب اکسیداتیو مواد فعال افزایش می دهد.سازگاری دسته به دسته به طور قابل توجهی بهبود یافت، با شاخص های کیفیت کلیدی (سفتی، اندازه ذرات، pH) نوسان در حدود ± 3٪، بهبود قابل توجهی از تغییرات قبلی ± 8٪.
بهینه سازی بهره وری تولید
چرخه پردازش دسته از 45 دقیقه به 30 دقیقه کوتاه شد - کاهش 33٪ - این امکان را برای افزایش حجم تولید روزانه از 8 دسته به 12 دسته (1000 لیتر در هر دسته) فراهم می کند.طراحی گردش خارجی افزایش بهره برداری از ظرفیت موثر به 85٪ از حجم اسمی، در مقایسه با 65٪ با تجهیزات سنتی. سیستم کنترل خودکار مداخله دستی را کاهش داد، با هر اپراتور قادر به نظارت همزمان بر دو خط تولیدکاهش شدت کار 40 درصدزمان تغییر فرمول نیز از ۲ ساعت به ۴۵ دقیقه کاهش یافت و از تولید انعطاف پذیر پشتیبانی شد.
پیام شما باید بین 20 تا 3000 کاراکتر باشد!