Тематическое исследование: Вакуумный эмульгатор внешнего циркуляции в производстве косметических кремов
В косметической промышленности высококачественные кремы и эмульгированные продукты требуют строгого контроля над однородностью текстуры, распределением размеров частиц, стабильностью эмульгирования и внешностью без пузырей.Традиционное оборудование для эмульгирования с внутренним циркуляцией часто испытывает проблемы с недостаточным циркуляцией материала, неравномерное распределение силового сдвига и остаточные пузырьки воздуха при производстве больших партий, что приводит к непоследовательному качеству продукции и ограниченной эффективности производства.В данном тематическом исследовании подробно описывается, как вакуумный эмульгатор внешнего циркуляции решал эти основные проблемы в производстве косметических кремов в больших масштабах, оптимизированные производственные процессы и улучшенная консистенция продукции, объективно представленные без рекламного языка, соблюдающие отраслевые стандарты и нормативные требования.
1. События прошлого и проблемы производства
Производственное предприятие сосредоточено на крупномасштабном производстве косметических кремов премиум-класса, включая увлажняющие кремы, кремы против старения и солнцезащитные кремы.установка использовала обычные вакуумные эмульгаторы внутреннего циркуляции, что привело к постоянным проблемам после долгосрочного массового производства, препятствующим стабильности качества продукции и масштабируемости производства.
Во-первых, однородность эмульгирования и контроль размера частиц были недостаточными.в результате неравномерного распределения силовых усилий в смесительной камереЭто привело к несоответствующим размерам частиц (в среднем 10-15 мкм) и видимым агломератам в некоторых партиях, что привело к зернистой текстуре и плохому ощущению кожи готовых кремов.Вариации в распределении размеров частиц от партии к партии (значение Span > 1.2) также влияет на эффективность продукта и потребительский опыт.
Во-вторых, остаточные пузыри воздуха и окислительная деградация были повторяющимися проблемами.что приводит к пористости поверхности и образованию пузырей в готовой продукцииКроме того, недостаточное удержание вакуума во время эмульгирования подвергало чувствительные ингредиенты (например, растительные экстракты, витамин Е) воздействию кислорода.ускоряет окислительную деградацию и сокращает срок годности продукта.
В-третьих, эффективность и масштабируемость производства были ограничены, система внутреннего циркуляции требовала длительного времени эмульгирования (40-50 минут на партию), чтобы достичь базовой однородности.и конструкция камеры ограничивала эффективное использование мощности (только 60-70% номинального объема)Частое ручное вмешательство для корректировки циркуляции материала еще больше увеличило интенсивность труда и вариацию партий.Трудность оборудования в очистке труднодоступных зон внутреннего циркуляционного пути повышала риск перекрестного загрязнения между различными препаратами..
Для решения этих проблем предприятие искало решение для эмульгирования, способное достичь точного контроля размера частиц (≤5 мкм), полного удаления пузырей воздуха, эффективной обработки больших партий,и соблюдение стандартов гигиены косметической промышленности (GMP)После тщательных пилотных испытаний и технической оценки различных типов эмульгаторов,для интеграции в производственную линию был выбран вакуумный эмульгатор внешнего циркуляции с индивидуальными параметрами.
2Выбор оборудования и техническая адаптация
Учитывая требования к производству косметических кремов с высокой вязкостью (8000-80000 мПа), большой емкостью партии (1000 л на партию), строгими стандартами текстуры,и чувствительность к кислороду выбранный вакуумный эмульгатор внешнего циркуляции был разработан с учетом ограничений традиционного оборудованияОсновные технические характеристики и адаптации:
Основная система наружного кровообращения
Оборудование имеет специальную конструкцию трубопровода внешней циркуляции.соединение нижней части смесительной камеры с высокоэффективным однородным агрегатом и возвращение материалов в верхнюю часть камерыЭта конструкция позволяет принудительно циркулировать материалы через гомогенизатор со скоростью потока 8-10 м3/ч, обеспечивая, что все материалы проходят через зону стрижки неоднократно (6-8 циклов на партию)..В отличие от систем внутренней циркуляции, внешняя конструкция исключает мертвый объем и обеспечивает однородное применение силовых усилий по всему объему материала.решение проблемы неравномерной эмульгификации.
Однородность и производительность стрижки
Устройство гомогенизации имеет двухступенчатую структуру ротор-статор с максимальной скоростью вращения 12 000 оборотов в минуту и линейной скоростью 45 м/с. Регулируемый разрыв ротор-статор (0,1-0.3 мм) создает интенсивную стрижку, кавитация и турбулентные силы, эффективно расщепляющие капли масла и твердые частицы на микродисперсии (2-4 мкм).Двигатель с переменной частотой (VFD) мощностью 45 кВт позволяет регулировать скорость без шагов (1,500-12000 оборотов в минуту), что позволяет технической команде адаптировать интенсивность стрижки к различным формулам крема без повреждения теплочувствительных ингредиентов.
Проектирование вакуума и уплотнения
Интегрированная высокоэффективная вакуумная система поддерживает стабильную степень вакуума от -0,096 до -0,098 МПа на протяжении всего производственного процесса, включая внешнюю циркуляционную петлю.Весь циркуляционный путь от камеры до гомогенизатора и обратно полностью запечатан двойными механическими уплотнениями и продовольственными пломбами из фтора.Эта конструкция обеспечивает тщательную деаерацию во время циркуляции, устраняет остаточные пузыри и минимизирует окислительную деградацию активных ингредиентов.
Соответствие материалам и гигиене
Все компоненты, контактирующие с продуктом, включая смесительную камеру, трубопроводы внешней циркуляции и головку гомогенизатора, изготовлены из нержавеющей стали 316L.Поверхности подвергаются обработке электролитической полировкой для достижения шероховатости Ra ≤ 0.4 мкм, предотвращая сцепление материала и образование биопленки. Оборудование поддерживает операции CIP (Clean-in-Place), с высокодавлевыми очистными соплами, установленными в камере, циркуляционными трубопроводами,и однородного устройства, позволяющего тщательно очищать все контактные поверхности и отвечающего требованиям гигиены GMP.
Контроль температуры и автоматизация
Смесительная камера с защитой и системой управления температурой PID регулирует температуру обработки от 20 до 80 °C с точностью до ± 1 °C, обеспечивая как функции нагрева, так и охлаждения.Это предотвращает термическую денатурацию чувствительных ингредиентов и обеспечивает стабильное образование матрицы эмульгификацииОборудование оснащено системой управления с помощью сенсорного экрана PLC, позволяющей в режиме реального времени отслеживать и регулировать ключевые параметры (скорость гомогенизации, скорость циркуляции, степень вакуума,температура)Система хранит до 50 профилей формулировок, что позволяет переключать партии одним щелчком мыши и автоматически записывать данные для отслеживания.
3. Реализация и оптимизация процессов
Перед полномасштабным производством техническая группа провела пилотные испытания в нескольких партиях для оптимизации параметров процесса для трех основных кремовых препаратов: увлажняющий крем с маслом в воде (O/W),Крем против старения с водой в масле (W/O)Основная цель заключалась в определении оптимального сочетания скорости потока наружного циркуляции, скорости гомогенизации, уровня вакуума,и время обработки для достижения целевого размера частиц, стабильность эмульгирования и текстура.
Результаты пилотных испытаний показали оптимальные параметры, специфические для формулы: для крема для увлажнения O/W, скорость наружного циркуляционного потока 9 м3/ч, скорость гомогенизации 10 000 оборотов в минуту,температура обработки 40°C, и 30-минутное время эмульгирования (под вакуумом -0,097 МПа) достигло равномерного распределения размеров частиц (2-3 мкм, значение Span ≤ 0,8) и гладкой текстуры.с уменьшенным потоком циркуляции 7 м3/ч,, более высокая скорость гомогенизации 11 000 оборотов в минуту и увеличенное время поддержания вакуума (10 минут после эмульгирования) устранили остаточные пузыри и обеспечили постоянную эффективность SPF.Для крема W/O против старения, содержащего растительные экстракты, более низкая температура (35°C) и периодическая гомогенизация (5 минут включения, 2 минуты отключения) сохраняют активность ингредиента при сохранении стабильности эмульгирования.
Исходя из этих результатов, производственная линия была реконфигурирована для интеграции вакуумного эмульгатора внешнего циркуляции в рабочий процесс закрытого цикла.
- Предварительная обработка сырья (плавление компонентов нефтефазы, растворение водорастворимых вспомогательных веществ, фильтрационные экстракты) и предварительное нагревание до указанной температуры.
- Передача предварительно обработанных материалов в 1000-литровую камеру через закрытые трубопроводы, следуя оптимизированной последовательности добавления фаз (сначала масляная фаза, затем водная фаза), чтобы свести к минимуму задержку воздуха.
- Активировать вакуумную систему для достижения целевой степени (-0,096 - -0,098 МПа) и запустить насос внешней циркуляции для запуска циркуляции материала.
- Активировать гомогенизатор при заданной скорости, позволяя материалам циркулировать через зону сдвига неоднократно в течение указанного времени эмульгификации.
- Поддерживать устойчивую температуру с помощью защищенной системы, затем охлаждать крем до 25°C, продолжая циркулировать для обеспечения равномерного охлаждения.
- Продолжить время вакуумного задержания на 5-10 минут для удаления остаточных пузырей, затем остановить циркуляцию и гомогенизацию.
- Оконченный сливочный крем сбрасывается в оборудование для заполнения по нижнему течению через закрытые трубопроводы, завершая производственный цикл.
Этот оптимизированный процесс устранил необходимость в ручном перемешивании материалов и послеэмульгификации этапов деаэрации, интегрируя все ключевые операции в один автоматизированный рабочий процесс.Проверка чистоты подтвердила, что конструкция трубопровода внешней циркуляции, в сочетании с системами CIP, эффективно удаляют остаточные материалы без обнаруживаемых загрязнителей (границы обнаружения: 0,1 мкг/см2) между партиями.
4Результаты применения и улучшение производительности
После того, как вакуумный эмульгатор внешнего циркуляции был введен в официальное производство, на заводе было достигнуто значительное улучшение качества продукции, эффективности производства,и операционных расходов с последовательными результатами для всех кремовых препаратов:
Улучшение качества продукции
Контроль размера частиц был резко улучшен: средний размер ча
Ваше сообщение должно содержать от 20 до 3000 символов!