1. Wprowadzenie
W branżach takich jak wysokiej klasy kosmetyki, biofarmaceutyka i inżynieria chemiczna precyzyjna, zapotrzebowanie na wysokiej jakości produkty płynne o drobnej wielkości cząstek, dużej stabilności i bez pęcherzyków powietrza jest coraz bardziej rygorystyczne. Urządzenia do homogenizacji próżniowej, integrujące funkcje homogenizacji, emulgowania i odgazowywania próżniowego, stały się kluczowym urządzeniem spełniającym te wymagania. Może skutecznie rozwiązywać problemy nierównomiernego mieszania, obecności pęcherzyków powietrza i słabej stabilności produktu, których trudno uniknąć przy użyciu tradycyjnych urządzeń. Niniejszy przypadek koncentruje się na tym, jak klient w [konkretnej branży, np. produkcji wysokiej klasy kremów do twarzy] pokonał długotrwałe wąskie gardła produkcyjne, wprowadzając urządzenia do homogenizacji próżniowej i osiągnął kompleksową poprawę jakości produktu, wydajności produkcji i kontroli kosztów.
2. Tło projektu
2.1 Wymagania projektu
Klient produkuje głównie [rodzaj produktu, np. kremy i sera przeciwstarzeniowe], które wymagają bardzo wysokich standardów w zakresie drobności emulsji, stabilności i wyglądu. Przed wprowadzeniem nowego urządzenia do homogenizacji próżniowej, linia produkcyjna klienta miała następujące jasne wymagania:
- Drobność emulsji: Wielkość cząstek emulsji musi być kontrolowana w zakresie 0,5-2 mikronów, aby zapewnić produktowi gładką i delikatną konsystencję, bez żadnego ziarnistego odczucia po nałożeniu na skórę.
- Odsysanie próżniowe: Produkt musi być wolny od pęcherzyków powietrza. Urządzenie musi utrzymywać stopień próżni od -0,095 MPa do -0,098 MPa podczas procesu emulgowania, aby całkowicie usunąć pęcherzyki powietrza generowane podczas mieszania materiałów i uniknąć problemów takich jak utlenianie i skrócenie okresu przydatności do spożycia produktu spowodowane przez powietrze.
- Wydajność produkcji: Wraz z rozszerzeniem udziału klienta w rynku, dzienna wydajność produkcji pojedynczej linii produkcyjnej musi osiągnąć co najmniej 3000 kg, a urządzenie powinno obsługiwać produkcję ciągłą lub półciągłą, aby zmniejszyć straty czasu spowodowane przełączaniem partii.
- Bezpieczeństwo i zgodność: Urządzenie musi być wykonane ze stali nierdzewnej 316L klasy farmaceutycznej dla wszystkich części mających kontakt z materiałami i musi być zgodne z międzynarodowymi standardami, takimi jak GMP (Dobra Praktyka Produkcyjna). Powinno być również wyposażone w kompletny system ochrony bezpieczeństwa, w tym funkcje nadmiernej temperatury, nadmiernego ciśnienia i zatrzymania awaryjnego, aby zapewnić bezpieczeństwo procesu produkcyjnego.
2.2 Wyzwania
Przed użyciem urządzenia do homogenizacji próżniowej, klient polegał na połączeniu tradycyjnych mieszadeł szybkotnących i oddzielnych zbiorników próżniowych do produkcji. Ten tryb produkcji przyniósł szereg problemów, które poważnie ograniczały rozwój przedsiębiorstwa:
- Niewystarczająca drobność emulsji: Tradycyjne mieszadło szybkotnące mogło rozbić fazę olejową tylko na cząstki o wielkości 5-10 mikronów, a rozkład wielkości cząstek był nierównomierny. Niektóre partie produktów miały nawet cząstki większe niż 15 mikronów, co skutkowało szorstką konsystencją. To nie tylko wpływało na wrażenia użytkownika, ale także prowadziło do 5-8% wskaźnika zwrotów produktów z powodu skarg na „ziarniste odczucie”.
- Obecność pęcherzyków powietrza: Oddzielny zbiornik próżniowy nie mógł zapewnić odgazowywania próżniowego w czasie rzeczywistym podczas procesu emulgowania. Pęcherzyki powietrza byłyby ponownie wprowadzane, gdy materiały były przenoszone z mieszadła do zbiornika próżniowego, co skutkowało tym, że 10-15% produktów miało widoczne pęcherzyki powietrza na powierzchni. Produkty te można było tylko przerobić lub złomować, co zwiększało koszty produkcji.
- Niska wydajność produkcji: Tradycyjny proces produkcyjny wymagał wielu etapów, w tym mieszania materiałów w mieszadle, przenoszenia do zbiornika próżniowego w celu odgazowania, a następnie kontroli pobierania próbek. Każda partia produkcji zajmowała 6-8 godzin, a dzienna wydajność produkcji pojedynczej linii wynosiła tylko około 1200 kg, co było dalekie od zaspokojenia popytu rynkowego. Ponadto przenoszenie materiałów między urządzeniami zwiększało ryzyko zanieczyszczenia i strat materiałowych.
- Niestabilna jakość produktu: Ze względu na niespójną prędkość mieszania i stopień próżni w różnych partiach, stabilność emulsji znacznie się różniła. Około 7-10% produktów doświadczało rozwarstwienia lub zmiany koloru po 6 miesiącach przechowywania, a wskaźnik utleniania produktów był wysoki, co prowadziło do znacznego skrócenia okresu przydatności do spożycia.
3. Wybór urządzenia do homogenizacji próżniowej
3.1 Cechy i zalety wybranego urządzenia
Po przeprowadzeniu dogłębnych badań rynku, porównaniu produktów od wielu dostawców i przeprowadzeniu testów produkcyjnych na miejscu, klient ostatecznie wybrał dwustopniowe urządzenie do homogenizacji próżniowej. To urządzenie miało następujące kluczowe cechy i zalety:
- Dwustopniowy system homogenizacji: Urządzenie było wyposażone w dwustopniową głowicę homogenizującą. Pierwszy stopień wykorzystywał pompę tłokową wysokiego ciśnienia do generowania ciśnienia do 30 MPa, które mogło początkowo rozbić fazę olejową na małe cząstki; drugi stopień wykorzystywał specjalną strukturę stojana-wirnika do dalszego uszlachetniania cząstek do wielkości 0,3-1 mikrona. Ta dwustopniowa konstrukcja homogenizacji zapewniała drobność i jednorodność emulsji.
- Zintegrowany system próżniowy: Urządzenie zintegrowało wysokowydajną pompę próżniową i szczelny zbiornik emulgacyjny. Podczas całego procesu emulgowania stopień próżni można było stabilnie utrzymywać na poziomie -0,096 MPa do -0,098 MPa. Unikalna konstrukcja korpusu zbiornika i struktura mieszania mogły zapobiegać zasysaniu powietrza podczas dodawania materiału, realizując odgazowywanie próżniowe w czasie rzeczywistym i dokładne.
- Inteligentna kontrola temperatury i procesu: Urządzenie było wyposażone w system sterowania PLC (Programowalny Sterownik Logiczny) i interfejs obsługi z ekranem dotykowym. Operatorzy mogli ustawiać i monitorować kluczowe parametry, takie jak ciśnienie homogenizacji, prędkość mieszania, temperatura i stopień próżni w czasie rzeczywistym. System miał również funkcję automatycznego zapamiętywania procesu, która mogła przechowywać parametry produkcji różnych produktów i zapewniać spójność procesów produkcyjnych między partiami.
- Łatwe czyszczenie i zgodność z projektem: Wszystkie części mające kontakt z materiałami były wykonane ze stali nierdzewnej 316L klasy farmaceutycznej, a wewnętrzny zbiornik urządzenia miał gładką powierzchnię o chropowatości Ra ≤ 0,4 μm, co ułatwiało czyszczenie i unikanie pozostałości materiału. Urządzenie było również wyposażone w system czyszczenia CIP (Clean-in-Place), który mógł zakończyć proces czyszczenia w 45 minut bez demontażu urządzenia, spełniając wymagania GMP dotyczące higieny i czystości.
3.2 Jak spełniło wymagania
Wybrane urządzenie do homogenizacji próżniowej w pełni odpowiadało wymaganiom produkcyjnym klienta i skutecznie rozwiązało wcześniejsze wyzwania:
- Spełnienie wymagań dotyczących drobności emulsji: Dzięki dwustopniowemu systemowi homogenizacji, urządzenie mogło stabilnie kontrolować wielkość cząstek emulsji w zakresie 0,5-1,5 mikrona, co było lepsze niż wymagany przez klienta zakres 0,5-2 mikronów. Po testach konsystencja produktu stała się niezwykle gładka, a wskaźnik zwrotów klienta z powodu „ziarnistego odczucia” spadł do mniej niż 0,3%.
- Spełnienie wymagań dotyczących odgazowywania próżniowego: Zintegrowany system próżniowy utrzymywał wysoki stopień próżni podczas całego procesu emulgowania, całkowicie eliminując pęcherzyki powietrza w produkcie. Odsetek produktów z pęcherzykami powietrza zmniejszył się z 12% (przed) do mniej niż 0,5%, a problem utleniania produktu spowodowany przez powietrze został również znacznie złagodzony.
- Spełnienie wymagań dotyczących wydajności produkcji: Urządzenie obsługiwało produkcję półciągłą. Po optymalizacji procesu produkcyjnego czas produkcji na partię został skrócony do 2,5-3 godzin, a dzienna wydajność produkcji pojedynczej linii osiągnęła 3500 kg, przekraczając cel klienta wynoszący 3000 kg. Jednocześnie zintegrowana konstrukcja uniknęła przenoszenia materiału między urządzeniami, zmniejszając straty materiałowe i ryzyko zanieczyszczenia.
- Spełnienie wymagań dotyczących bezpieczeństwa i zgodności: Materiał ze stali nierdzewnej 316L klasy farmaceutycznej i konstrukcja zgodna z GMP zapewniły, że urządzenie spełnia surowe standardy higieny i bezpieczeństwa w branży. Kompletny system ochrony bezpieczeństwa skutecznie zapobiegał również wypadkom bezpieczeństwa, takim jak nadmierna temperatura i nadmierne ciśnienie, zapewniając płynny przebieg procesu produkcyjnego.
4. Proces wdrażania
4.1 Instalacja i konfiguracja
Instalacja i konfiguracja urządzenia do homogenizacji próżniowej zostały zakończone przez profesjonalny zespół techniczny dostawcy urządzenia, a cały proces zajął 14 dni roboczych. Konkretne kroki były następujące:
- Przygotowanie przed instalacją: Miesiąc przed przybyciem urządzenia, zespół techniczny przeprowadził badania na miejscu z klientem, aby potwierdzić warunki na miejscu, w tym zasilanie (380V/50Hz), zaopatrzenie w wodę (ciśnienie ≥ 0,3 MPa), drenaż i wentylację. Opracowali również szczegółowy plan instalacji i zapewnili szkolenie w zakresie przygotowania przed instalacją dla personelu klienta na miejscu.
- Rozładunek i pozycjonowanie sprzętu: W dniu przybycia urządzenia, zespół techniczny użył profesjonalnego sprzętu do podnoszenia, aby rozładować urządzenie i dokładnie je ustawić zgodnie z planem instalacji. Zwrócili szczególną uwagę na poziomowanie urządzenia, aby zapewnić stabilną pracę głowicy homogenizującej i systemu próżniowego.
- Połączenie rurociągów i elektryczne: Zespół techniczny połączył rurociągi wlotowe i wylotowe materiału, rurociągi wody chłodzącej i rurociągi próżniowe urządzenia i ściśle sprawdził szczelność każdego rurociągu, aby uniknąć wycieków. Jednocześnie zakończyli prace związane z połączeniem elektrycznym, w tym połączenie głównego zasilania, obwodu sterowania i obwodu ochrony bezpieczeństwa, oraz przeprowadzili kompleksowy test bezpieczeństwa elektrycznego.
- Uruchomienie i produkcja próbna: Po zakończeniu instalacji, zespół techniczny przeprowadził 5-dniowe prace uruchomieniowe. Najpierw przetestowali działanie każdego komponentu, w tym systemu homogenizacji, systemu próżniowego, systemu mieszania i systemu kontroli temperatury, aby upewnić się, że wszystkie parametry spełniają wymagania projektowe. Następnie użyli rzeczywistych surowców klienta do produkcji próbnej. Podczas produkcji próbnej wielokrotnie regulowali parametry, takie jak ciśnienie homogenizacji i prędkość mieszania, oraz testowali drobność, zawartość pęcherzyków powietrza i stabilność produktu. Ostatecznie potwierdzili, że wszystkie wskaźniki spełniają wymagania klienta.
4.2 Szkolenia i zapoznanie
Aby zapewnić, że operatorzy i personel konserwacyjny klienta mogą sprawnie używać i konserwować urządzenie, dostawca zapewnił 7-dniowy systematyczny kurs szkoleniowy, który obejmował następującą treść:
- Szkolenie teoretyczne: Nauczyciel szkoleniowy wyjaśnił zasadę działania urządzenia do homogenizacji próżniowej, strukturę i funkcję każdego komponentu (takiego jak dwustopniowa głowica homogenizująca, pompa próżniowa i system sterowania PLC), typowe przyczyny usterek i ich rozwiązania oraz wymagania związane z GMP w procesie produkcyjnym. Od stażystów wymagano opanowania wiedzy teoretycznej i zdania testu pisemnego.
- Szkolenie z praktycznej obsługi: Pod kierunkiem nauczyciela szkoleniowego, każdy operator przeprowadził praktyczne operacje, w tym ustawianie parametrów, dodawanie materiału, monitorowanie procesu homogenizacji, regulację stopnia próżni i rozładowywanie produktu. Nauczyciel korygował nieprawidłowe metody operacyjne w czasie rzeczywistym i zapewniał, że każdy operator może samodzielnie ukończyć cały proces produkcyjny.
Twoja wiadomość musi mieć od 20 do 3000 znaków!