Badanie przypadku: Emulgator o wysokiej wydajności przemysłowej zwiększa spójność i skalowalność produkcji
W sektorze produkcji przemysłowej, zwłaszcza w przypadku przedsiębiorstw zajmujących się produkcją lepkich materiałów, takich jak dodatki do żywności, środki pośrednie farmaceutyczne i kleje przemysłowe,osiągnięcie równomiernego emulgowania, zmniejszenie wielkości cząstek i zapewnienie spójności serii do serii mają kluczowe znaczenie dla kwalifikacji produktu i konkurencyjności na rynku.Średni producent wyspecjalizowany w wysokiej lepkości emulsjach polimerowych niedawno pokonał długotrwałe przeszkody produkcyjne, wprowadzając przemysłowy emulgator o wysokiej prędkości cięciaW tym badaniu przypadku szczegółowo omawiane są wyzwania przed wdrożeniem przez producenta.proces integracji sprzętu, i ilościowo mierzalne wyniki po zastosowaniu, ze szczególnym uwzględnieniem obiektywnych faktów i osiągów technicznych.
1Temat: Problemy produkcyjne i wyzwania operacyjne
Przed zastosowaniem przemysłowego emulgatora o wysokim cięciu producent polegał na konwencjonalnych mieszarkach wiosłowych i urządzeniach do emulgacji o niskim cięciu do produkcji emulsji polimerowych.Wraz ze wzrostem popytu na wysokiej wydajności emulsje (z mniejszą wielkością cząstek i lepszą stabilnością), ograniczenia tradycyjnego wyposażenia stawały się coraz bardziej widoczne, co doprowadziło do wielu wąskich gardeł operacyjnych, które ograniczały rozwój produkcji:
1.1 Niewystarczająca jednolitość emulgacji i duże rozmiary cząstek
Konwencjonalne urządzenia o niskim obróbce cięcia polegały na mechanicznym mieszaniu w celu osiągnięcia mieszania faz, które nie posiadały wystarczającej siły obróbki cięcia do rozbicia dużych cząstek olejowych lub stałych w systemie emulsji.W rezultacie, produkty końcowe miały średnią wielkość cząstek 300-500 μm, z oczywistymi zjawiskami aglomeracji. This not only affected the product’s viscosity stability and application effect but also led to frequent complaints from downstream customers due to uneven performance of the emulsions in subsequent processingPonadto słaba dyspersja cząstek spowodowała, że emulsja po długotrwałym przechowywaniu ulegała warstwowieniu, co zmniejszyło okres trwałości produktu i jego akceptowalność na rynku.
1.2 Długie cykle produkcji i niska zdolność produkcyjna
Aby zrekompensować niewystarczającą siłę cięcia, producent musiał wydłużyć czas mieszania i zwiększyć liczbę cykli mieszania.w tym 2-3 godziny emulgacji i 1-2 godziny wtórnego mieszania w celu homogenizacjiProces ten opierał się w dużej mierze na obsłudze ręcznej, a operatorzy musieli stale regulować prędkość mieszania, sekwencję karmienia i temperaturę.Co nie tylko zwiększyło intensywność pracy, ale również ograniczyło dzienną produkcję fabryki.Maksymalna dzienna zdolność produkcyjna wynosiła tylko 8-10 partii, co nie mogło nadążyć za rosnącym popytem na rynku, co spowodowało utratę zamówień.
1.3 Słaba konsystencja od partii do partii i wysoki wskaźnik wad
Wydajność tradycyjnego sprzętu była silnie wpływana przez działanie człowieka i czynniki środowiskowe.Zmiany te są często związane ze zmianami temperatury i temperatury w różnych zmianach.Poziom wad produktu wynosił średnio 7%, głównie z powodu nadmiernego rozmiaru cząstek, warstwowania lub niewystarczającej lepkości.Wysoki wskaźnik wad spowodował nie tylko dużą ilość odpadów surowców, ale również zwiększył koszty ponownej obróbki i wydłużone cykle dostawy.
1.4 Wysokie zużycie energii i koszty eksploatacji
Konwencjonalne urządzenia o niskim obróbce cięcia miały niską efektywność wykorzystania energii. Większość energii została zużyta w trakcie tarcia mechanicznego, a nie skutecznej emulgacji cięcia.Moc silnika urządzenia wynosiła 45 kW.Ponadto długi cykl produkcyjny prowadził do większego zużycia energii (elektryczności i pary) i kosztów pracy.Producent obliczył, że koszty energii i pracy stanowiły 40% całkowitych kosztów produkcji, co znacząco zmniejszyło marżę zysku produktu.
1.5 Kwestie higieny i uszczelniania w produkcji
W przypadku produktów zawierających dodatki do żywności i farmaceutyczne środki pośrednie, higiena i wydajność uszczelniająca urządzeń produkcyjnych mają kluczowe znaczenie.Tradycyjny sprzęt do emulgacji przyjął otwartą strukturę mieszania, co łatwo prowadziło do zanieczyszczenia pyłem i lotności lotnych składników podczas produkcji.który był podatny na starzenie się i wycieki po długotrwałym stosowaniuW związku z trudnościami w oczyszczaniu martwych zakątków sprzętu zwiększało się również ryzyko kontaminacji krzyżowej między różnymi partiami.
2Rozwiązanie: Przyjęcie emulgatorów o wysokiej prędkości cięcia w klasie przemysłowej
Po dogłębnych badaniach technicznych i wielokrotnych testach na miejscu producent wybrał przemysłowy emulgator o wysokiej prędkości cięcia (55 kW) w celu rozwiązania swoich wyzwań produkcyjnych.Sprzęt został dostosowany zgodnie z cechami wysokiej lepkości emulsji polimerowych, z kluczowymi konfiguracjami technicznymi zaprojektowanymi w celu poprawy wydajności cięcia, zapewnienia spójności produktu i spełnienia wymagań higienicznych.
- silnik o dużej mocy (55 kW) z napędem zmiennej częstotliwości (VFD) do regulacji prędkości bezstopniowej (0-14400 obrotów na minutę), zapewniający regulowaną siłę cięcia dla różnych systemów materiałowych;
- zestaw wirnika-statora ze stopu tytanu z precyzyjną obróbką, o przepaści odcięcia 0,1-0,3 mm w celu osiągnięcia efektywnego rozpadu i dyspersji cząstek;
- Materiał ze stali nierdzewnej (SUS316L) dla wszystkich części kontaktowych, z polerowaniem lustrzanym (Ra ≤ 0,8 μm) w celu zapewnienia higieny, odporności na korozję i łatwego czyszczenia;
- zamknięta konstrukcja zbiornika z uszczelnieniem mechanicznym (podwójnie zamknięta uszczelnienie mechaniczne z systemem chłodzenia) w celu zapobiegania wyciekom i zanieczyszczeniu materiału;
- Zintegrowany system regulacji temperatury (zbiornik z podwójnym osłoną) dla precyzyjnej regulacji temperatury (0-120°C) podczas emulgacji, zapobiegając degradacji materiału z powodu przegrzania;
- System sterowania PLC z obsługą dotykową, obsługą przechowywania przepisów (do 50 przepisów), automatycznym sterowaniem podawaniem i monitorowaniem w czasie rzeczywistym kluczowych parametrów (prędkość, temperatura, ciśnienie).
W celu rozwiązania głównych problemów producenta, kluczowymi czynnikami zostały zidentyfikowane wysoka wydajność cięcia, zamknięta struktura i możliwości automatycznego sterowania sprzętem.W celu zapewnienia zgodności produktu z normami przemysłu spożywczego i farmaceutycznego.
3. Proces wdrożenia i integracja sprzętu
Integracja przemysłowego emulgatora o wysokiej prędkości cięcia do istniejącej linii produkcyjnej została przeprowadzona stopniowo w celu zminimalizowania przestojów w produkcji i zapewnienia płynnego przejścia.Cały proces obejmował przygotowania przed instalacją, instalacja na miejscu, uruchomienie i optymalizacja procesu, przy czym dostawca sprzętu zapewnia pełne wsparcie techniczne procesu:
3.1 Ocena przedinstalacyjna i dostosowanie
Miesiąc przed dostarczeniem sprzętu zespół techniczny dostawcy przeprowadził na miejscu ocenę układu produkcji producenta, warunków zasilania i procesów obsługi materiałów.Na podstawie wyników oceny, objętość zbiornika emulgatorów (1000 l) i położenie portu rozładowania zostały dostosowane do istniejących linii podawania i pakowania.System PLC został zaprogramowany z 10 wspólnymi recepturami produktów producenta., a interfejs sterowania został zoptymalizowany w zależności od nawyków operacyjnych operatorów w celu zmniejszenia krzywej uczenia się.
3.2 Instalacja i uruchomienie
Po dostarczeniu sprzętu zespół instalacyjny dostawcy zakończył instalację i uruchomienie w miejscu w ciągu 4 dni.podłączenie zasilania, układu chłodzenia i jednostki regulacji temperatury oraz przeprowadzania badań przecieków i weryfikacji wydajności.Zespół przeprowadził również 72-godzinną próbę ciągłego działania w celu zapewnienia stabilności urządzenia w warunkach pełnego obciążenia.Podczas uruchomienia prędkość obcięcia, sekwencja podawania i parametry temperatury zostały początkowo dostosowane do podstawowych wymagań emulgacyjnych.
3.3 Szkolenie operatorów i optymalizacja procesów
Zorganizowano jednotygodniowe szkolenie dla operatorów i personelu konserwacyjnego producenta, obejmujące obsługę sprzętu, regulację parametrów, rutynową konserwację i obsługę usterek.W centrum uwagi były zautomatyzowane funkcje systemu PLC, takie jak zapamiętywanie przepisów, automatyczne sterowanie temperaturą i awaryjne wyłączenie.W celu optymalizacji procesu emulgacji dla różnych rodzajów produktów przeprowadzono dwutygodniową próbę produkcjiNa przykład w przypadku emulsji polimerowej o wysokiej lepkości prędkość cięcia ustawiono na 12000 obrotów na minutę, a czas emulgacji został dostosowany do 45 minut; w przypadku emulsji o niskiej lepkościprędkość została zmniejszona do 8000 obrotów na minutę w celu uniknięcia nadmiernego cięcia i degradacji materiałuW fazie próbnej weryfikowano również spójność partii i wskaźniki produktu, przy czym w celu osiągnięcia optymalnych parametrów procesu dokonywano ciągłych dostosowań.
4Wyniki i ilościowe ulepszenia
Trzy miesiące po uruchomieniu na pełną skalę przemysłowego emulgatora o wysokiej prędkości cięcia producent przeprowadził kompleksową ocenę jego wydajności produkcyjnej.Wyniki wykazały znaczącą poprawę jakości produktu, efektywności produkcji i kosztów operacyjnych, przy skutecznym rozwiązaniu wszystkich głównych problemów:
4.1 Poprawa jakości i wyrafinowania produktów
Zespół rotora-statora o wysokiej prędkości cięcia z wąską luką prędkości cięcia skutecznie rozbija duże cząstki w układzie emulsji,zmniejszenie średniej wielkości cząstek z 300-500 μm do 20-50 μm· zmniejszenie o ponad 85%Emulsje wykazywały jednorodny rozkład wielkości cząstek, brak zjawisk aglomeracji i znacząco poprawioną stabilność.Badania długoterminowego przechowywania wykazały, że emulsje po 6 miesiącach przechowywania nie ulegały warstwowieniu ani opadowi., przedłużając okres trwania produktu z 3 miesięcy do 6-8 miesięcy.i akceptacja produktu na rynku znacząco wzrosła.
4.2 60% zmniejszenie czasu cyklu produkcji
Wysoka wydajność cięcia urządzenia skróciła czas emulgacji pojedynczej partii z 4-5 godzin do 1,5-2 godzin, zmniejszając ten czas o 60%.Zautomatyzowany system sterowania PLC wyeliminował konieczność ręcznej regulacji parametrów, umożliwiając sprzętowi zakończenie procesu emulgacji z minimalnym nadzorem. Każda zmiana wymagała tylko 2-3 operatorów do zarządzania podawaniem, monitorowaniem i wyładowaniem,W porównaniu z 5-6 operatorami wcześniejW rezultacie dzienna zdolność produkcyjna fabryki zwiększyła się z 8-10 partii do 20-22 partii, skutecznie zaspokajając rosnące zapotrzebowanie na rynku i zmniejszając straty zamówień.
4.3 Znacząco poprawiona spójność partii i zmniejszony wskaźnik wad
Zautomatyzowany system sterowania i precyzyjna regulacja siły cięcia zapewniły spójne parametry produkcji w różnych zmianach i partiach.Zakres zmienności lepkości produktu i wielkości cząstek między partiami został zmniejszony z ±15% do ±3%Wskaźnik wad produktu spadł z 7% do 0,3%, minimalizując marnotrawstwo surowców i koszty przetwarzania.Producent obliczył, że samo zmniejszenie liczby wad oszczędza ponad 15 ton surowców rocznie.
4.4 Obniżenie kosztów energii i kosztów eksploatacji
Chociaż moc silnika emulgatora (55 kW) była wyższa niż w przypadku tradycyjnego sprzętu (45 kW),znacząco poprawiono efektywność wykorzystania energii. Ponad 70% energii zostało wykorzystanych do skutecznego emulgowania w formie cięcia.Zmniejszenie cyklu produkcji zmniejszyło również zużycie energii: zużycie energii elektrycznej na partię zmniejszyło się o 40%, a zużycie pary o 35%.Koszty pracy zmniejszyły się o 60% ze względu na zmniejszoną liczbę operatorówOgólnie rzecz biorąc, całkowite koszty produkcji producenta spadły o 28%, a marża zysku produktu wzrosła o 12 punktów procentowych.
4.5 Zwiększona zgodność z przepisami dotyczącymi higieny i bezpieczeństwa
Zamknięta struktura zbiornika i mechaniczna uszczelka z dwustronnym końcem skutecznie zapobiegały wyciekom materiału i zanieczyszczeniu zewnętrznemu, eliminując ryzyko zatrzymywania się pyłu i utraty lotnych komponentów.Powierzchnia polerowania materiału SUS316L i lusterka dopuszczalna do dokładnego czyszczenia, a interfejs sprzętu CIP (Clean-in-Place) umożliwił automatyczne czyszczenie, skracając czas czyszczenia o 50% i unikając skażenia krzyżowego między partiami.Sprzęt w pełni spełniał wymagania higieniczne dotyczące produkcji dodatków do żywności i produktów farmaceutycznych pośrednich, bezproblemowo przechodzący inspekcję jakości przez stronę trzecią i przegląd regulacyjny.
4.6 Większa zdolność dostosowania do wielu systemów materiałowych
Bezstopniowa regulacja prędkości i wymienna konstrukcja wirnika-statora pozwoliły emulgatorom dostosować się do różnych wymagań w zakresie lepkości i wielkości cząstek różnych systemów emulsji. The manufacturer successfully expanded its product range to include low-viscosity coating emulsions and high-concentration adhesive emulsions—products that were difficult to produce with traditional equipmentMożliwość przechowywania wielu receptur w systemie PLC umożliwiła szybkie przełączanie partii, zmniejszając czas przerwy między różnymi produkcjami produktu z 1 godziny do 15 minut.
5Długoterminowy wpływ i wnioski
Wprowadzenie emulgatora wysokiej prędkości cięcia klasy przemysłowej przyniosło zmiany w procesie produkcji producenta.efektywność produkcji, i kontroli kosztów, sprzęt nie tylko rozwiązał bezpośrednie wąskie gardła operacyjne, ale również położył solidny fundament dla długoterminowego rozwoju firmy.
W dłuższej perspektywie producent osiągnął zwiększoną konkurencyjność na rynku dzięki poprawie jakości produktu i zwiększeniu mocy produkcyjnych,z podwyższeniem udziału w rynku o 15% w ciągu sześciu miesięcy od uruchomienia urządzeniaZmniejszone zużycie energii i odpady surowców są również zgodne z wymaganiami produkcji ekologicznej i niskoemisyjnej, co zwiększa wizerunek odpowiedzialności środowiskowej firmy.automatyczna operacja zmniejszyła intensywność pracy i błędy operacyjne, zwiększając zadowolenie pracowników i zmniejszając współczynnik rotacji.
Dla producentów z branży spożywczej, farmaceutycznej, chemicznej i innych, którzy borykają się z wyzwaniami takimi jak niewystarczająca wydajność emulgacji, słaba konsystencja partii i wysokie koszty produkcji,Emulgator o wysokiej prędkości cięcia w klasie przemysłowej zapewnia praktyczne i niezawodne rozwiązanieBadanie tego przypadku pokazuje, że inwestowanie w zaawansowaną technologię emulgacji o wysokiej prędkości cięcia może skutecznie poprawić wydajność produkcji, zmniejszyć koszty operacyjne,i realizacji zrównoważonego rozwoju, który jest cennym źródłem informacji dla podobnych przedsiębiorstw w zakresie modernizacji przemysłu.
Twoja wiadomość musi mieć od 20 do 3000 znaków!