Тематическое исследование: Применение эмульгаторов средней скорости и высокой скорости в производстве эмульсионных продуктов
В данном тематическом исследовании описывается процесс применения эмульгаторов средней скорости с высокой скоростью стрижки на производственном предприятии, специализирующемся на продуктах на основе эмульсии, с упором на предварительные проблемы,соображения по выбору оборудования, ввод в эксплуатацию и оптимизация параметров, долгосрочные эффекты эксплуатации и методы обслуживания.целью которого является предоставление практической справки для других специалистов в той же отрасли, которые сталкиваются с аналогичными потребностями в производстве..
1. Сценарий производства
Производственное предприятие, в котором ведется дело, в основном производит три категории эмульсионных продуктов: гидратирующие гели с низкой вязкостью (вязкость: 6000-12000 мПа·с),лосьоны для лица средней вязкости (вязкостьПеред введением среднескоростных высокощипающих эмульгаторов необходимо использовать:на объекте использовались традиционные низкоскоростные смесители (крутящая скорость: 200-300 оборотов в минуту) и одноступенчатых высокощипывающих гомогенизаторов для производства.Оригинальное оборудование постепенно обнаружило ряд проблем, которые повлияли на эффективность производства и стабильность продукта..
С точки зрения качества продукции, эмульсионные продукты, произведенные на оригинальном оборудовании, имели явные недостатки:размер частиц низковязкого гидратирующего геля был неравномерным (средний размер частиц): 8-12 мкм), что приводит к низкой прозрачности и небольшой зернистости при нанесении; лосьон для лица средней вязкости был склонен к стратификации после 2-3 месяцев хранения,с капельками масла, плавающими на поверхности; высоковязкий антивозрастный крем имел неравномерную текстуру, с локальной агломерацией функциональных ингредиентов (таких как растительные экстракты и витамины),которые снижали эффективность продукта и пользовательский опыт.
С точки зрения эффективности производства, первоначальный процесс производства требовал нескольких этапов смешивания и гомогенизации: во-первых,для предварительного смешивания сырья использовался низкоскоростной смеситель (продолжительность 40-60 минут), затем для вторичной обработки использовался одноступенчатый гомогенизатор с высокой скоростью стрижки (занимает 20-30 минут), и, наконец, для регулирования текстуры требовалось ручное перемешивание (занимает 10-15 минут).Общее время обработки для одной партии (100 л) составило 70-105 минутКроме того, первоначальное оборудование не имело функции автоматического скребления стен,и большое количество материала, прикрепленного к стенке резервуара после каждой партии производства, что приводит к отходам материалов (уровень отходов: 3-5%) и увеличению рабочей нагрузки на ручную очистку (время очистки на партию: 20-30 минут).
С точки зрения технического обслуживания и эксплуатации оборудования одноступенчатый гомогенизатор с высокой скоростью стрижки был подвержен блокировке при обработке материалов с высокой вязкостью или материалов, содержащих твердые частицы.требует частого демонтажа и очистки (2-3 раза в неделю), что не только увеличило интенсивность труда операторов, но и повлияло на непрерывность производства.низкоскоростной смеситель имел плохую точность управления температурой ( колебания температуры: ±2-3°C), что привело к инактивации теплочувствительных ингредиентов (таких как витамины) в процессе производства, что еще больше снизило качество продукта.
2. Учитывание выбора оборудования
Чтобы решить вышеуказанные проблемы, производственный завод решил заменить оригинальное оборудование профессиональным оборудованием для эмульгирования.После глубокого изучения рынка и технического общения с техниками оборудованияВ конце концов предприятие выбрало два среднескоростных эмульгатора высокой скорости (модели: 100L и 200L) в качестве основного производственного оборудования.Все они были тесно связаны с фактическими потребностями в производстве и характеристиками продукции объекта.:
Во-первых, адаптируемость к требованиям в отношении вязкости продукта и размера частиц.и гидратирующий гель с низкой вязкостью имеет высокие требования к прозрачности (средний размер частиц ≤ 1 мкм)Выбранные эмульгаторы средней скорости с высоким сдвигом имеют регулируемую скорость гомогенизации (3000-15000 оборотов в минуту) и разрыв сдвига (0,02-0,06 мм),которые могут соответствовать требованиям размера частиц различных продуктов: высокая скорость (12000-15000 оборотов в минуту) и небольшой разрыв в срезке (0,02-0,04 мм) для продуктов с низкой вязкостью, средняя скорость (9000-12000 оборотов в минуту) и умеренный разрыв в срезке (0,04-0,05 мм) для продуктов со средней вязкостью,и средней низкой скорости (8000-10000 оборотов в минуту) и немного большего разрыва сдвига (0.05-0.06 мм) для продуктов с высокой вязкостью. Одновременно оборудование оборудовано смешивающей веслой рамового типа (скорость: 10-80 оборотов в минуту) и стеновой гребной веслой (скорость: 5-40 оборотов в минуту),который может обеспечить равномерное смешивание материалов различной вязкости и избежать локальной агломерации и адгезии материалов.
Во-вторых, эффективность производства и уровень автоматизации.,и автоматическое стеновое скребление, которое может завершить весь производственный процесс (от подачи сырья до сброса готового продукта) в одном баке,исключение необходимости многократных передач и вторичной обработкиОборудование оснащено системой управления PLC, которая может хранить несколько наборов параметров формулы и реализовать запуск с одним ключом.сокращение этапов ручной работы и повышение эффективности производстваКроме того, система очистки CIP на месте оборудования может автоматически очищать корпус резервуара и компоненты, значительно сокращая время ручной очистки и интенсивность труда.
В-третьих, точность контроля температуры и защита функциональных ингредиентов.которые требуют строгого контроля температуры эмульгирования и скорости охлаждения, чтобы избежать инактивацииВыбранные эмульгаторы средней скорости с высоким срезом используют структуру контроля температуры с жакетом, с диапазоном контроля температуры 20-90 °C и точностью контроля температуры ± 0,5 °C,который может точно контролировать температуру эмульгирования (65-75°C для продуктов средней и высокой вязкости)В то же время система охлаждения оборудования имеет регулируемую скорость охлаждения (3-12°C/ч),который может быстро охлаждать теплочувствительные ингредиенты после эмульгирования, обеспечивая активность функциональных ингредиентов и стабильность качества продукта.
В-четвертых, устойчивость оборудования и удобство обслуживания.изготовлены из нержавеющей стали 316L, который обладает хорошей коррозионной и износостойкостью и может адаптироваться к производству продуктов, содержащих кислотные или щелочные ингредиенты.Система уплотнения оборудования использует импортированные перфлуороэластомерные уплотнительные кольца, которые обладают хорошей герметичностью и длительным сроком службы, уменьшая частоту замены герметика.конструкция оборудования спроектирована таким образом, чтобы ее было легко демонтировать и собирать., что удобно для ежедневного обслуживания и замены деталей, сокращая время простоя, вызванное обслуживанием оборудования.
В-пятых, соответствие отраслевым стандартам.Поэтому производственное оборудование должно соответствовать соответствующим стандартам соответствия (например, GMP)Выбранные эмульгаторы средней скорости с высокой скоростью стрижки прошли сертификацию GMP, сертификацию FDA по материалам для контакта с пищевыми продуктами и сертификацию CE.Материалы деталей, контактирующих с материалами, отвечают требованиям безопасности и гигиены косметической и фармацевтической промышленности, обеспечивая соответствие продукции стандартам доступа на рынок различных регионов.
3. Ввод в эксплуатацию оборудования и оптимизация параметров
После того, как эмульгаторы средней скорости с высоким срезом были доставлены на производственный завод,профессиональные технические работники изготовителя оборудования и производственный и технический персонал объекта совместно выполняют работы по вводу в эксплуатацию и оптимизации параметровВесь процесс длился 3 дня, охватывая испытание на холодном ходу, испытание на вакууме, испытание на температуру, испытание на гомогенизацию и смешивание, испытание на очистку CIP и испытание на моделирование продукта.Ключевые шаги и результаты оптимизации параметров следующие::
Первый этап - испытание оборудования на холостом ходу (1 день).двигатель вакуумного насоса) отдельно и запустил его в течение 30 минутВо время испытания наблюдался состояние работы оборудования, включая шум (≤ 75 дБ), вибрацию (≤ 0,1 мм/с), направление вращения и стабильность скорости (вспышки скорости ≤ 5 оборотов в минуту).После испытания, было подтверждено, что все компоненты оборудования работали нормально, и что не было обнаружено ненормального шума или вибрации.
Второй этап состоял из функционального испытания (1 день), включая испытание вакуума, испытание контроля температуры и испытание очистки CIP.и вакуумный насос был запущенРезультаты испытаний показали, что степень вакуума оборудования может достигать -0,098 МПа в течение 5 минут, а падение давления в течение 10 минут составляет ≤ 0,002 МПа,с указанием того, что оборудование обладает хорошей герметичностью и отсутствует утечка воздухаВ испытании контроля температуры в резервуар было введено 50% эффективного объема чистой воды, и температура нагрева была установлена на 80°C. После 30 минут сохранения теплаколебания температуры ≤ ± 0Затем скорость охлаждения была установлена на 8°C/h, а температура воды охлаждалась с 80°C до 25°C.Фактическая скорость охлаждения соответствовала установленному значению (ошибка ≤ ±1°C/h)В испытании очистки CIP была проведена полная очистка (предварительная промывка в течение 5 минут, очистка с помощью моющих средств в течение 15 минут, промывка в течение 10 минут, сушка на горячем воздухе в течение 10 минут).После очистки, проводимость внутренней стенки резервуара составляла ≤ 10 μS/cm, и не было обнаружено мертвого уголка очистки или остатков материала, что указывает на то, что система CIP работала нормально.
Третий этап - испытание моделирования продукта и оптимизация параметров (1 день).Технический персонал использовал фактические сырьевые материалы и формулы завода для проведения моделирования производства малых партий (объем партии).: 50L для модели 100L, 100L для модели 200L) для трех категорий продуктов, и оптимизировали параметры оборудования в соответствии с результатами испытаний качества продукции.Процесс оптимизации конкретных параметров и окончательные параметры следующие::
Для гидратирующего геля с низкой вязкостью (основные ингредиенты: экстракт алоэ вера, гиалуроновая кислота, глицерин и т. д.) исходные параметры были: скорость гомогенизации 10000 оборотов в минуту, разрыв сдвига 0,03 мм,скорость гребца рамы 30 оборотов в минуту, температура 50°C, степень вакуума -0,095 MPa, скорость охлаждения 8°C/h. После моделирования производства был проверен размер частиц продукта (средний размер частиц: 2,5 мкм),и прозрачность не соответствовала стандартамТехнический персонал скорректировал параметры: увеличил скорость гомогенизации до 14000 оборотов в минуту, уменьшил разрыв в разрезе до 0,02 мм и увеличил скорость охлаждения до 10°C/ч. После воспроизведения,размер частиц продукта был уменьшен до 0Окончательные параметры были определены как: скорость гомогенизации 14000 оборотов в минуту, разрыв сдвига 0,02 мм,скорость гребца рамы 30 оборотов в минуту, температура 50°C, степень вакуума -0,097 MPa, скорость охлаждения 10°C/h.
Для средней вязкости лосьона для лица (основные ингредиенты: сквалан, витамин Е, глицерин, эмульгатор и т. д.) начальные параметры были: скорость гомогенизации 9000 оборотов в минуту, разрыв в сдвиге 0,04 мм,скорость гребца рамы 40 оборотов в минуту, температура 70°C, степень вакуума -0,09 МПа, скорость охлаждения 6°C/ч. После моделирования производства продукт имел небольшую стратификацию после 1 месяца хранения, и текстура была слегка неравномерной.Технический персонал скорректировал параметры: увеличил скорость гомогенизации до 11000 оборотов в минуту, скорректировал скорость гребца рамы до 50 оборотов в минуту и увеличил степень вакуума до -0,093 МПа.был испытан размер частиц продукта (средний размер частиц)Окончательные параметры были определены как: скорость гомогенизации 11000 оборотов в минуту, разрыв сдвига 0,04 мм, скорость рулевого колеса 50 оборотов в минуту,температура 70°C, степень вакуума -0,093 МПа, скорость охлаждения 6°C/ч.
Для высоковязкого антивозрастного крема (основные ингредиенты: коллаген, ретинол, масло чиа, эмульгатор и т. д.) первоначальные параметры были: скорость гомогенизации 8000 оборотов в минуту, разрыв сдвига 0,05 мм,скорость гребца рамы 50 оборотов в минуту, температура 75°C, степень вакуума -0,09 МПа, скорость охлаждения 4°C/ч. После моделирования производства продукт имел локальную агломерацию, а содержание функциональных ингредиентов было неравномерным.Технический персонал скорректировал параметры: увеличил скорость гомогенизации до 9500 оборотов в минуту, скорректировал скорость гребня рамы до 60 оборотов в минуту и установил гребню для скребления стены на самостоятельную работу (скорость 35 оборотов в минуту).текстура продукта была равномерной, агломерации не произошло, и содержание функционального ингредиента было равномерно распределено.скорость гребца рамы 60 оборотов в минуту, скорость гребца 35 оборотов в минуту, температура 75°С, степень вакуума -0,092 МПа, скорость охлаждения 4°С/ч.
После завершения оптимизации параметров технический персонал провел непрерывное моделирование производства для трех партий каждого продукта.Результаты испытаний показали, что качество продукта было стабильным, и все показатели (размер частиц, прозрачность, текстура, стабильность, активность функциональных ингредиентов) соответствовали стандартам качества объекта.Оборудование было официально введено в производство после сдачи в эксплуатацию.
4. Долгосрочные эффекты и выгоды
Среднескоростные эмульгаторы высокой скорости были в стабильной работе на производственном объекте в течение 18 месяцев.объект установил полную систему эксплуатации и технического обслуживания оборудованияДолгосрочные эффекты эксплуатации и преимущества оборудования отражаются в следующих аспектах:
Что касается улучшения качества продукции, то применение эмульгаторов средней скорости с высокой скоростью стрижки значительно решило проблемы качества, существовавшие в первоначальном производственном процессе.Для гидратационного геля с низкой вязкостью, средний размер частиц стабильно контролируется при 0,6-1,0 мкм, прозрачность значительно улучшается, а продукт имеет гладкую и тонкую текстуру при нанесении,который был высоко признан пользователямиДля средней вязкости лосьона для лица размер частиц контролируется на уровне 1,2-1,8 мкм, и после 12 месяцев хранения (при нормальных условиях хранения) не происходит никакой стратификации.что значительно улучшает срок годности продуктаДля высоковязкого антивозрастного крема текстура однородна и гладка, не происходит локальной агломерации, а функциональные ингредиенты (такие как ретинол и коллаген) равномерно распределены.который эффективно обеспечивает эффективность продуктаСогласно данным инспекции качества на заводе, уровень квалификации продукции увеличился с 92% (до замены оборудования) до 99,5% (после замены оборудования),и процент жалоб клиентов, связанных с качеством продукции, снизился с 5% до 0%.0,3%.
С точки зрения повышения эффективности производства, интеграция нескольких функций средней скорости высокощипывающих эмульгаторов значительно сократила производственный цикл.Для одной партии из 100 л продукции, общее время производства (от подачи сырья до сброса готового продукта) сократилось с 70-105 минут (оригинальное оборудование) до 35-45 минут (новое оборудование),и эффективность производства увеличилась примерно на 60%В то же время автоматическая работа оборудования и система очистки CIP сократили время ручной работы и время очистки.Ежедневная производительность установки увеличилась с 300-400 кг (до замены оборудования) до 800-1000 кг (после замены оборудования)Кроме того, функция стенового скребления оборудования эффективно снижает сцепление материала,и уровень отходов материалов снизился с 3-5% (оригинальное оборудование) до 00,8-1,2% (новое оборудование), что позволило сэкономить на сырьевых материалах.
С точки зрения эксплуатации и контроля затрат на обслуживание, эмульгаторы средней скорости с высоким срезом имеют хорошую стабильность и надежность, а уровень отказов оборудования очень низок при длительной эксплуатации.Согласно записям по техническому обслуживанию, оборудование испытывало только 2 незначительных неисправности (утечка вакуумных труб и нестабильность потока охлаждающей воды) за 18 месяцев, а время обработки неисправностей составляет 2 часа,мало влияет на производствоЕжедневное обслуживание оборудования просто и удобно, а стоимость обслуживания (включая смазочное масло, уплотнительные кольца и другие расходные материалы) составляет около 800-1000 юаней в месяц,которая ниже стоимости обслуживания оригинального оборудования (1500-2000 юаней в месяц)Кроме того, потребление энергии оборудования более разумно. Для одной и той же партии продукции потребление энергии нового оборудования на 20-30% ниже, чем у исходного оборудования.что еще больше снизило затраты на производство объекта.
Что касается снижения интенсивности работы оператора, то среднесрочные эмульгаторы с высокой скоростью стрижки оснащены системой управления ПЛК, которая может осуществлять автоматическое управление производственным процессом.Операторам нужно только установить параметры формулы, запускать оборудование и контролировать состояние работы оборудования во время производства, что значительно снижает интенсивность ручного труда.Система очистки оборудования на месте CIP исключает необходимость в ручной очистке корпуса резервуара и компонентов, и время очистки за партию сокращается с 20-30 минут (оригинальное оборудование) до 10-15 минут (новое оборудование), что значительно снизило рабочую нагрузку операторов.Согласно опросу операторов объектаПосле замены нового оборудования интенсивность работы снизилась примерно на 40% и значительно улучшилась эффективность работы и удовлетворенность операторов работой.
С точки зрения соответствия отраслевым стандартам, эмульгаторы средней скорости с высокой скоростью стрижки прошли соответствующие международные и отечественные сертификации,и производственный процесс соответствует требованиям GMPОбъект успешно прошел проверку местных и зарубежных регулирующих органов много раз после использования нового оборудования.и продукция без проблем вышла на европейский и американский рынки.Стабильная работа оборудования и надежное качество продукции заложили прочную основу для расширения рынка.
5. Поддерживающие практики и обзор опыта
За 18 месяцев работы среднескоростных высокощипывающих эмульгаторов на производственном предприятии накоплен богатый опыт обслуживания оборудования,и создал комплекс научно-стандартизированных систем технического обслуживанияОсновные методы технического обслуживания и краткое описание опыта:
Во-первых, строго выполнять ежедневные работы по техническому обслуживанию.После каждой партии производства операторы завода будут выполнять ежедневные работы по техническому обслуживанию в соответствии с руководством по техническому обслуживанию:Провести полную очистку процесса CIP, чтобы убедиться, что на внутренней стенке резервуара нет остатков материала., гомогенизирующая головка, лопатки, питательный и разрядный порты; проверяйте уровень масла каждого двигателя (между верхней и нижней шкалой стекла для очистки масла),и добавлять смазочное масло вовремя, если уровень масла недостаточен; проверяйте уплотнительные кольца крышки резервуара, порта питания и порта разгрузки на предмет износа, деформации или утечки, и вовремя заменяйте уплотнительные кольца, если будет обнаружена какая-либо аномалия;Проверьте водопровод для охлаждения, трубопровод сжатого воздуха и трубопровод с выбросами для утечки, и затянуть соединитель трубопровода или вовремя заменить поврежденный трубопровод.Ежедневное обслуживание является основой для обеспечения стабильной работы оборудования, и может эффективно предотвратить возникновение неисправностей оборудования.
Во-вторых, хорошо выполняйте регулярные работы по техническому обслуживанию.и организовал профессиональное обслуживание персонала для проведения регулярного обслуживания: каждую неделю очищать фильтрующие экраны питательного порта, вакуумного трубопровода и холодильного водопровода для удаления примесей и предотвращения засорения;Проверьте изношенность смесителя рамового типа и скребковой панели, и затягивать крепительный болт или вовремя заменять изношенные детали; добавлять смазочное масло в вакуумный насос и калибровывать сенсорный экран ПЛК.калибровка датчика температуры PT100 и цифрового вакууммера для обеспечения точности измерения параметров; разобрать гомогенизирующую головку для проверки разрыва между статором и ротором и заменить статор или ротор, если разрыв превышает норму;добавить жир на основе лития в подшипники двигателя и очистить кузов резервуара с охлаждающей водой, чтобы удалить чешую.Каждый квартал полностью демонтируйте и очищайте гомогенизирующую головку, заменяйте уплотнительные кольца всех деталей, проверяйте проводку системы управления и поддерживайте систему CIP.полностью демонтировать и осматривать все компоненты оборудования;, заменить изношенные или устаревшие компоненты (такие как двигатели, преобразователи частот и трубопроводы), провести полное испытание производительности оборудования и отсортировать записи технического обслуживания за весь год.
В-третьих, обратите внимание на обслуживание уязвимых частей. уязвимые части средней скорости высокощипывающих эмульгаторов в основном включают уплотнительные кольца, PTFE скребцы, статор-ротор,и фильтрующие экраныЗавод заранее подготовил достаточное количество уязвимых деталей и заменил их в соответствии с циклом замены (запечатывающие кольца заменяются каждые три месяца).Скребцы из ПТФЕ заменяются каждые 6 месяцев, статор-ротор заменяются каждые 2 года, а фильтрующие экраны заменяются каждый месяц).который фиксирует время замены, модель и количество каждой уязвимой части, что удобно для отслеживания и управления.
В-четвертых, усилить обучение операторов и обслуживающего персонала.Объект приглашает профессиональных техников от производителя оборудования для обучения операторов и обслуживающего персонала., включая структуру оборудования, принцип работы, процесс работы, регулирование параметров, обработку неисправностей и методы технического обслуживания.Операторы и персонал технического обслуживания должны пройти оценку, прежде чем они смогут занять свои должности.Во время эксплуатации объекта регулярно проводятся встречи по техническому обмену для обмена опытом работы и обслуживания оборудования.и постоянно повышает профессиональный уровень операторов и обслуживающего персоналаПрофессиональное качество операторов и обслуживающего персонала является важной гарантией стабильной работы оборудования и повышения эффективности обслуживания.
В-пятых, записывать и анализировать данные работы оборудования.который может записывать параметры работы (например, скорость гомогенизации), температуры, степени вакуума и времени производства) каждой партии продукции.обобщить правила работы оборудования, и оптимизировать производственные параметры и планы технического обслуживания. В то же время, если оборудование имеет неисправность, технический персонал будет анализировать причину неисправности в соответствии с данными эксплуатации,и принимать целенаправленные меры по борьбе с неисправностью, что может эффективно сократить время обработки неисправностей и предотвратить повторение аналогичных неисправностей.
6Заключение.
Применение среднескоростных высокосколочных эмульгаторов на производственном объекте эффективно решило проблемы низкого качества продукции, низкой эффективности производства, высокой стоимости обслуживания,и высокая интенсивность работы оператора, существующая в оригинальном производственном процессеБлагодаря научному выбору оборудования, строгому вводу в эксплуатацию и оптимизации параметров, а также стандартизированным работам по техническому обслуживанию, оборудование долгое время находилось в стабильной эксплуатации.и принесли значительные экономические и социальные выгоды для объекта: качество продукции значительно улучшилось, эффективность производства значительно повысилась, затраты на производство и техническое обслуживание были эффективно контролированы,интенсивность работы операторов снижена;, и соответствие производственного процесса было улучшено.
Этот случай показывает, что для производственных предприятий, специализирующихся на продуктах на основе эмульсий, выбор подходящего оборудования для эмульсификации имеет решающее значение для повышения качества продукции и эффективности производства.Эмульгаторы средней скорости с высоким срезом имеют преимущества сильной адаптивности, высокий уровень автоматизации, высокая точность контроля температуры, хорошая стабильность и удобное обслуживание,и очень подходят для производства эмульсионных продуктов с различной вязкостью и требованиями качестваВ то же время,Научное техническое обслуживание оборудования и стандартизированное управление эксплуатацией являются важными гарантиями полной реализации производительности оборудования и продления срока службы оборудования..
Для других производственных предприятий в той же отрасли, которые сталкиваются с аналогичными производственными проблемами, они могут извлечь уроки из этого случая,сочетают свои собственные потребности в производстве и характеристики продукта, выбирать подходящее эмульгирующее оборудование, устанавливать научные системы технического обслуживания и управления эксплуатацией и постоянно улучшать качество продукции и эффективность производства,с целью достижения устойчивого развития предприятия.
Ваше сообщение должно содержать от 20 до 3000 символов!