Преодоление барьеров смешивания твердых и жидких веществ: тематическое исследование внедрения промышленного эмульгатора для смешивания твердых и жидких веществ
Введение
В отраслях, зависящих от однородных составов твердых и жидких веществ — от кремов для ухода за кожей до фармацевтических мазей — достижение стабильного диспергирования твердых частиц в жидких основах является критическим, но часто сложным этапом. Для одного производителя, ориентированного на разработку высокоэффективных продуктов для потребителей, традиционные методы смешивания твердых и жидких веществ стали серьезным препятствием для роста. Такие проблемы, как неполное диспергирование частиц, длительные производственные циклы и большие отходы материалов, не только ставили под угрозу качество продукции, но и ограничивали способность компании масштабировать производство. Чтобы решить эти проблемы, организация инвестировала в специализированную промышленную систему эмульгирования твердых и жидких веществ, отдавая приоритет технологиям, которые могли бы обеспечить надежное диспергирование, операционную эффективность и гибкость. В этом тематическом исследовании документируется путь производителя — от выявления ключевых проблем до внедрения решения по эмульгированию и оценки долгосрочного воздействия в течение 18-месячного периода.
Предпосылки: ограничения традиционного смешивания твердых и жидких веществ
До внедрения эмульгатора для смешивания твердых и жидких веществ производитель полагался на сочетание лопастных смесителей и высокоскоростных смесителей для смешивания твердых ингредиентов (включая порошки, воски и активные соединения) в жидких основах (таких как масла, вода и эмульгаторы). Хотя эта установка использовалась более десяти лет, она с трудом справлялась с меняющимися потребностями компании, особенно по мере того, как составы продуктов становились сложнее, а объемы производства увеличивались. Ключевые проблемы включали:
1. Неполное и непоследовательное диспергирование
Традиционные смесители часто не могли полностью разрушить агломерированные твердые частицы, что приводило к неравномерному диспергированию по всей жидкой основе. Это привело к двум критическим проблемам:
- Видимые частицы: Примерно 12-15% готовых партий содержали мелкие, недиспергированные твердые частицы, что делало их несоответствующими стандартам качества компании и требовало переработки или утилизации.
- Переменная концентрация активного ингредиента: Неравномерное диспергирование означало, что активные соединения (критически важные для эффективности продукта) не распределялись равномерно. Лабораторные испытания выявили отклонения до 18% в концентрации активного ингредиента в разных частях одной и той же партии, что создает риски для производительности продукта и доверия потребителей.
2. Длительные производственные циклы
Двухэтапный процесс смешивания (смешивание лопастями с последующим высокоскоростным смешиванием) был трудоемким. Для стандартной партии объемом 2000 литров процесс требовал:
- 60-75 минут смешивания лопастями для предварительного смешивания твердых и жидких веществ (часто с ручным соскабливанием, чтобы предотвратить прилипание твердых веществ к стенкам смесителя).
- 45-60 минут высокоскоростного смешивания для улучшения диспергирования.
- Дополнительные 30 минут охлаждения и проверок качества.
Общее время цикла на партию превышало 3 часа, создавая узкое место в производственной линии. В периоды пикового спроса производитель был вынужден работать сверхурочно, что увеличивало затраты на оплату труда и повышало риск ошибок, связанных с усталостью операторов.
3. Высокие отходы материалов и затраты на переработку
Неполное диспергирование и изменчивость партий приводили к значительным отходам материалов. В среднем 10-12% каждой производственной партии либо перерабатывались (добавляя 2-3 часа дополнительного труда на партию), либо полностью утилизировались. Для дорогостоящих ингредиентов (таких как специальные активные соединения) эти отходы приводили к годовым убыткам в размере более 65 000 долларов США. Кроме того, переработка напрягала команду контроля качества компании, отвлекая ресурсы от упреждающего тестирования к решению проблем в реактивном режиме.
4. Ограниченная гибкость для сложных составов
По мере того, как производитель расширял свою линейку продуктов, включив в нее составы с более высоким содержанием твердых веществ (до 35% твердых веществ) и термочувствительными ингредиентами, традиционные смесители становились еще менее эффективными. Высокоскоростное смешивание на повышенных скоростях генерировало избыточное тепло, разрушая термочувствительные вещества и изменяя вязкость жидкой основы. Это вынудило компанию ограничить свой портфель продуктов, отказываясь от возможностей разработки сложных составов с высокой маржой.
Решение: выбор и внедрение эмульгатора для смешивания твердых и жидких веществ
После шестимесячной оценки технологий смешивания, включая лабораторные испытания различных моделей оборудования, производитель выбрал промышленную систему эмульгирования твердых и жидких веществ, предназначенную для составов с высокой вязкостью и высоким содержанием твердых веществ. Основные характеристики системы были адаптированы для решения конкретных задач компании:
1. Усовершенствованный механизм диспергирования
Эмульгатор имел конструкцию с двумя роторами-статорами со специализированной «камерой разрушения частиц», которая сочетала в себе высокий сдвиг с контролируемой турбулентностью. Эта конструкция была способна:
- Разрушать агломерированные твердые вещества на частицы размером до 5 микрон (намного меньше целевого показателя производителя в 10 микрон).
- Обеспечивать равномерное диспергирование, создавая стабильную схему потока, которая предотвращала оседание твердых веществ или прилипание к стенкам оборудования.
2. Интегрированный контроль температуры и вязкости
Для защиты термочувствительных ингредиентов система включала:
- Рубашку смешивающей камеры с точным регулированием температуры (±1°C) для поддержания оптимальной температуры смешивания без перегрева.
- Датчики вязкости в реальном времени, которые автоматически регулировали скорость смешивания — уменьшая сдвиг при увеличении вязкости (предотвращая накопление тепла) и увеличивая сдвиг при необходимости для поддержания диспергирования.
3. Автоматизированное управление процессом
Эмульгатор был оснащен системой ПЛК (программируемый логический контроллер), которая позволяла производителю:
- Хранить и вызывать пользовательские профили смешивания для различных составов (исключая ручные настройки и обеспечивая согласованность между партиями).
- Контролировать ключевые параметры (температуру, давление, скорость смешивания и качество диспергирования) в режиме реального времени с оповещениями об отклонениях от заданных значений.
- Регистрировать данные процесса для целей соответствия (критически важно для соответствия нормативным требованиям в отрасли производителя).
4. Масштабируемая и легко очищаемая конструкция
Система была рассчитана на обработку объемов партий от 500 до 3000 литров, поддерживая как мелкосерийные исследования и разработки, так и крупномасштабное производство. Она также оснащена системой CIP (Clean-in-Place), которая сократила время очистки с 90 минут (для традиционных смесителей) до 30 минут, сводя к минимуму время простоя между партиями.
Процесс внедрения
Внедрение эмульгатора для смешивания твердых и жидких веществ осуществлялось в соответствии со структурированным поэтапным подходом, чтобы свести к минимуму сбои в производстве:
Этап 1: оценка перед установкой (2 месяца)
Инженеры поставщика эмульгатора сотрудничали с производственными и ремонтными бригадами производителя для:
- Оценки существующей компоновки производственной линии и ее модификации для размещения нового оборудования (включая корректировку трубопроводов, электрических систем и обработки материалов).
- Определения критических требований к составу (таких как содержание твердых веществ, целевые размеры частиц и температурные пределы) для создания начальных профилей смешивания.
- Обучения обслуживающего персонала сборке, разборке оборудования и процедурам текущего технического обслуживания.
Этап 2: пилотное тестирование (3 месяца)
Производитель провел серию пилотных испытаний, используя три своих самых сложных состава (продукты с высоким содержанием твердых веществ, термочувствительные и с высоким содержанием активных веществ). Основные цели включали:
- Подтверждение того, что эмульгатор может достичь целевого размера частиц и однородности диспергирования.
Политика уединения |
Карта сайта
| Качество Китая хорошее вакуумный гомогенизатор Поставщик. © авторского права 2025 Yangzhou Aipuweier Automation Equipment Limited Company . Все права защищены.
Ваше сообщение должно содержать от 20 до 3000 символов!