Yüksek Hızlı Dağıtıcı ve Yüksek Kesme Emülsifikatörünün Uygulama Örneği
Çok bileşenli ve yüksek viskoziteli sıvı ve yarı katı ürünlerin üretim sürecinde, yüksek hızlı dağıtıcılar ve yüksek kesme emülsifikatörlerinin kombinasyonu, malzeme homojenliğini, inceliğini ve ürün stabilitesini sağlamada çok önemli bir rol oynar. Karmaşık karışım malzemeleri işleyen bir üretim tesisi, bir zamanlar malzeme dağıtımı ve emülsifikasyonunda kalıcı darboğazlarla karşılaşmış, bu da dengesiz ürün kalitesine ve düşük üretim verimliliğine yol açmıştır. Yüksek hızlı dağıtıcılar ve yüksek kesme emülsifikatörlerinden oluşan birleşik bir sistemin tanıtılmasından sonra, tesis bu sorunları başarıyla çözmüş, üretim performansında ve ürün tutarlılığında önemli iyileştirmeler elde etmiştir.
Arka Plan ve Mevcut Zorluklar
Tesis, esas olarak katı tozlar, yağ fazları ve su fazları içeren karışım malzemelerini işler ve günlük 180 ila 250 ton üretim kapasitesi gereksinimine sahiptir. Üretim hattı üç vardiya halinde çalışır ve her vardiya 8 saat boyunca kesintisiz çalışır. Ekipman yükseltmesinden önce, tesis hem dağıtım hem de emülsifikasyon işlemlerini tamamlamak için tek bir geleneksel karıştırma cihazına güveniyordu ve bu da aşağıdaki belirgin sorunlara yol açtı:
- Yetersiz katı-sıvı dağılım etkisi: Geleneksel karıştırma ekipmanı, malzeme sistemindeki topaklanmış katı toz parçacıklarını (ilk parçacık boyutu 50-100 μm) etkili bir şekilde parçalayamadı. Karışımdan sonra, çok sayıda ince topak kalmış ve bu da düzensiz malzeme bileşimine yol açmıştır. Sonraki işlem sırasında, bu topaklar boru hatlarında ve nozullarda tıkanmalara neden olacak ve bu da haftada ortalama 2-3 kez planlanmamış üretim durmalarına neden olmuştur.
- Zayıf emülsifikasyon kararlılığı: Ekipman, yağ ve su fazları arasında tam bir füzyon gerçekleştirmek için yeterli kesme kuvvetinden yoksundu. Bitmiş ürün, 15-20 günlük depolamadan sonra genellikle katmanlaşma veya ayrışma fenomenleri gösterdi ve yağ-su ayrışma oranı %12-15'e ulaştı. Bu sadece ürün kullanılabilirliğini etkilemekle kalmadı, aynı zamanda yeniden işleme ve atık bertaraf maliyetini de artırdı ve ürün uygunluk oranı sadece %82-85'te tutuldu.
- Düşük üretim verimliliği ve yüksek enerji tüketimi: Tek ekipmanın zayıf işleme etkisi nedeniyle, her bir malzeme partisi, temel kalite gereksinimlerini zar zor karşılamak için 40-50 dakika boyunca tekrarlanan karıştırma ve emülsifikasyon gerektiriyordu. Ekipman, uzun süre sabit yüksek güçte çalıştı ve bu da yüksek birim enerji tüketimiyle sonuçlandı. Ortalama günlük elektrik tüketimi 320 kWh'ye ulaştı ve ekipman bakım sıklığı yüksekti, ortalama kullanılabilirlik oranı sadece %80'di.
- Büyük partiden partiye kalite dalgalanması: Geleneksel ekipman, dağıtım hızı, emülsifikasyon süresi ve kesme kuvveti üzerinde hassas bir kontrolden yoksundu. Farklı partilerden elde edilen ürünlerin duyusal kalitesi (doku, homojenlik) ve fiziksel ve kimyasal göstergeleri (viskozite, parçacık boyutu dağılımı) belirgin farklılıklar gösterdi. Bu, tesisin istikrarlı üretim süreçleri oluşturmasını ve aşağı akış uygulamalarının tutarlı kalite gereksinimlerini karşılamasını zorlaştırdı.
Ekipman Konfigürasyonu ve Süreç Optimizasyon Planı
Yukarıdaki sorunları gidermek için, tesis üretim sürecini optimize etti ve yüksek hızlı dağıtıcılar ve yüksek kesme emülsifikatörlerinden oluşan birleşik bir işleme sistemi uygulayarak "ön dağıtım - derin emülsifikasyon - kararlı karıştırma" entegre bir işleme modu oluşturdu. Ekipmanın temel konfigürasyonu ve süreç optimizasyon önlemleri aşağıdaki gibidir:
1. Yüksek Hızlı Dağıtıcının Temel Konfigürasyonu
Seçilen yüksek hızlı dağıtıcı, 316L paslanmaz çelikten yapılmış, çapı 200 mm olan bir türbin tipi dağıtım diski ile donatılmıştır. Dağıtım hızı, frekans dönüşüm kontrolü ile 800-3000 rpm aralığında kademesiz olarak ayarlanabilir ve maksimum 28 m/s doğrusal hız üretir. Ekipman, karıştırma tankındaki (hacim 5000 L) farklı malzeme seviyelerine uyum sağlayarak, dağıtım diskini 300-800 mm aralığında ayarlayabilen bir kaldırma mekanizması ile donatılmıştır. Ek olarak, dağıtıcı, dağıtım işlemi sırasında malzemelerin direnç değişimine göre çalışma hızını otomatik olarak ayarlayabilen, aşırı yüklenmeyi önleyen ve istikrarlı çalışmayı sağlayan bir tork izleme cihazı ile donatılmıştır.
2. Yüksek Kesme Emülsifikatörünün Temel Konfigürasyonu
Eşleştirilen yüksek kesme emülsifikatörü, 0,08-0,2 mm'lik bir kesme boşluğuna sahip dört aşamalı bir stator-rotor yapısı benimser. Rotor hızı, 3000-12000 rpm arasında sürekli olarak ayarlanabilir ve 75000 s⁻¹'e kadar bir kesme hızı üretir. Ekipman, malzemelerin inline sürekli emülsifikasyonunu gerçekleştirerek, karıştırma tankının tabanına monte edilmiştir. Emülsifikasyon sırasında malzeme sıcaklığını 25-80℃ aralığında kontrol edebilen, ±1℃ sıcaklık dalgalanma doğruluğuna sahip bir ceketli sıcaklık kontrol cihazı ile donatılmıştır ve yüksek hızlı kesme sırasında aşırı sıcaklık artışından kaynaklanan aktif bileşenlerin kaybını veya malzeme bozulmasını önler.
3. Süreç Optimizasyon Önlemleri
Orijinal tek adımlı işleme süreci, iki tür ekipman arasında iş bölümünün rasyonel bir şekilde bölünmesini sağlayarak, üç adımlı birleşik bir sürece ayarlandı:
- Ön dağıtım aşaması: İlk olarak, su fazı malzemelerini karıştırma tankına ekleyin, yüksek hızlı dağıtıcıyı çalıştırın ve hızı 2000-2500 rpm'ye ayarlayın. Ardından, katı toz malzemelerini karıştırırken yavaşça tanka ekleyin ve 10-15 dakika ön dağıtım yapın. Bu işlem, katı parçacıkların büyük topaklarını hızla parçalayabilir ve bunları su fazında eşit olarak dağıtabilir, sonraki emülsifikasyon işleminin yükünü azaltır.
- Derin emülsifikasyon aşaması: Ön dağıtımı tamamladıktan sonra, yağ fazı malzemelerini karıştırma tankına ekleyin, yüksek hızlı dağıtıcıyı çalışır durumda tutarken yüksek kesme emülsifikatörünü çalıştırın. Dağıtıcı hızını 1200-1500 rpm'ye ve emülsifikatör hızını 8000-10000 rpm'ye ayarlayın ve 15-20 dakika birleşik işlem yapın. Yüksek hızlı dağıtıcı, malzemelerin genel homojenliğini sağlarken, yüksek kesme emülsifikatörü, yağ ve su fazlarının tam füzyonunu gerçekleştirmek ve ince parçacıkları gerekli boyuta parçalamak için güçlü kesme kuvveti üretir.
- Kararlı karıştırma aşaması: Emülsifikasyondan sonra, yüksek kesme emülsifikatörünün hızını 3000-4000 rpm'ye ve yüksek hızlı dağıtıcının hızını 800-1000 rpm'ye düşürün ve 5-8 dakika düşük hızlı kararlı karıştırma yapın. Bu işlem, malzeme sisteminin iç gerilimini ortadan kaldırır, emülsiyon yapısını stabilize eder ve bitmiş ürünün uzun süreli depolama kararlılığını sağlar.
Uygulama Etkisi ve Veri Analizi
6 aylık deneme çalışması ve parametre optimizasyonundan sonra, yüksek hızlı dağıtıcı ve yüksek kesme emülsifikatöründen oluşan birleşik sistem, ürün kalitesini iyileştirmede, üretim verimliliğini artırmada ve işletme maliyetlerini azaltmada dikkate değer sonuçlar elde etti. Ekipman yükseltmesinden önceki ve sonraki özel veri karşılaştırması aşağıdaki gibidir:
1. Ürün Kalitesinde Önemli İyileşme
Bitmiş ürünün parçacık boyutu dağılımı önemli ölçüde optimize edildi. Yüksek hızlı dağıtıcı tarafından ön dağıtımdan sonra, katı parçacıkların ortalama parçacık boyutu 50-100 μm'den 8-12 μm'ye düşürüldü. Yüksek kesme emülsifikatörü tarafından daha fazla emülsifikasyondan sonra, ürünün nihai ortalama parçacık boyutu 1-3 μm'de kontrol edildi ve polidispersite indeksi (PDI) 0,2'nin altında tutuldu. Ürünün depolama sırasındaki yağ-su ayrışma oranı, 60 günlük depolamadan sonra %12-15'ten %2'nin altına düşürüldü ve ürün kararlılığı büyük ölçüde iyileştirildi. Ürün uygunluk oranı %82-85'ten %99,2'ye yükseldi ve temel olarak yeniden işleme ve atık bertaraf maliyeti ortadan kaldırıldı.
2. Üretim Verimliliğinde Dikkat Çekici İyileşme
Birleşik işleme modu, tek partili işleme süresini 40-50 dakikadan 30-35 dakikaya düşürdü ve işleme verimliliği yaklaşık %25 arttı. Boru hattı tıkanmalarından kaynaklanan planlanmamış duruş sayısı haftada 2-3 defadan ayda 0-1 defaya düşürüldü ve ekipman kullanılabilirlik oranı %80'den %95'e çıkarıldı. Aynı günlük üretim kapasitesi (180-250 ton) ile tesis, her vardiyanın çalışma süresini 1 saat azalttı, üretim görevlerinin zamanında tamamlanmasını sağlarken işçilik maliyetlerini düşürdü.
3. Enerji Tüketimi ve Bakım Maliyetlerinde Etkili Azalma
İki tür ekipmanın frekans dönüşüm kontrol fonksiyonu, işleme aşamasına göre gücün uyarlanabilir ayarını gerçekleştirdi. Üretim hattının ortalama günlük elektrik tüketimi 320 kWh'den 240 kWh'ye düşürüldü, bu da %25'lik bir azalma, yılda 29.200 kWh elektrik tasarrufu sağladı. Yüksek hızlı dağıtıcı ve yüksek kesme emülsifikatörü, aşınmaya dayanıklı malzemeler ve optimize edilmiş yapısal tasarım benimser, hassas parça değiştirme sıklığını azaltır. Aylık bakım maliyeti 8.000 yuan'dan 3.500 yuan'a düşürüldü ve yıllık bakım maliyetinden yaklaşık 54.000 yuan tasarruf edildi.
4. Partiden Partiye Kalitenin İstikrarı
Ekipmanın hassas kontrol sistemi, dağıtım hızı, emülsifikasyon süresi, kesme kuvveti ve sıcaklığın doğru kontrolünü gerçekleştirir. Farklı ürün partileri arasındaki temel kalite göstergelerinin (viskozite, parçacık boyutu dağılımı) varyasyon katsayısı (CV) %18-22'den %3-5'e düşürülerek, ürün kalitesinin istikrarlı tutarlılığı elde edildi. Bu sadece aşağı akış uygulamalarının kalite gereksinimlerini karşılamakla kalmaz, aynı zamanda tesisin üretim süreçlerini optimize etmesi ve ürün rekabet gücünü artırması için güvenilir bir temel sağlar.
Temel Deneyim ve İşletme Notları
Uygulama süreci boyunca, tesis, birleşik ekipman sisteminin istikrarlı çalışmasını sağlamak ve performansını tam olarak sergilemek için aşağıdaki temel deneyimleri ve işletme notlarını özetledi:
- Malzeme ekleme sırası ve yüksek hızlı dağıtıcı ile yüksek kesme emülsifikatörü arasındaki hız eşleşmesi, işleme etkisi için çok önemlidir. Ön dağıtım sırasında katı toz malzemelerin çok hızlı eklenmesinden kaçınmak ve parçacıkların ikincil topaklanmasını önlemek için dağıtıcının yeterli hızı korumasını sağlamak gerekir.
- Yüksek hızlı dağıtıcının dağıtım diskinin ve yüksek kesme emülsifikatörünün stator-rotorunun aşınma durumunu düzenli olarak kontrol edin. Aşınma miktarı 0,5 mm'yi aştığında, dağıtım ve emülsifikasyon etkisini azaltmaktan kaçınmak için zamanında değiştirme gereklidir.
- Emülsifikasyon işlemi sırasında, malzeme sıcaklığını sıkı bir şekilde kontrol edin. Isıya duyarlı malzemeler için, emülsifikatör hızı uygun şekilde azaltılmalı veya aşırı sıcaklık artışından kaynaklanan malzeme bozulmasını önlemek için soğutma sistemi çalıştırılmalıdır.
- Ekipmanın uzun süreli istikrarlı çalışmasını sağlamak için, ekipman yüzeylerinin ve malzeme temas parçalarının günlük temizliği, frekans konvertörlerinin ve kontrol sistemlerinin aylık denetimi ve yağlama yağı ve contaların üç aylık değişimi dahil olmak üzere standart bir ekipman bakım sistemi oluşturun.
Özet
Yüksek hızlı dağıtıcı ve yüksek kesme emülsifikatöründen oluşan birleşik sistemin uygulanması, tesisin üretim sürecinde uzun süredir devam eden zayıf dağıtım etkisi, dengesiz emülsifikasyon, düşük üretim verimliliği ve büyük kalite dalgalanması sorunlarını temelden çözmüştür. Süreç optimizasyonu ve makul ekipman eşleşmesi yoluyla, sistem dağıtım ve emülsifikasyon fonksiyonlarının verimli entegrasyonunu gerçekleştirmiş, ürün kalitesini ve üretim verimliliğini önemli ölçüde iyileştirmiş ve işletme maliyetlerini düşürmüştür.
Çok bileşenli karışım malzemelerini içeren üretim senaryoları için, yüksek hızlı dağıtıcıların ve yüksek kesme emülsifikatörlerinin birlikte kullanılması, her birinin avantajlarını tam olarak ortaya çıkarabilir, tek ekipmanın sınırlamalarını telafi edebilir ve daha verimli ve istikrarlı bir işleme modu oluşturabilir. Süreç parametrelerinin sürekli optimizasyonu ve standartlaştırılmış ekipman işletimi ve bakımı yoluyla, birleşik ekipman sistemi, tesisin sürdürülebilir gelişimi için güvenilir teknik destek sağlayabilir, tesisin üretim rekabet gücünü artırmasına yardımcı olabilir ve pazarın giderek katılaşan kalite gereksinimlerine uyum sağlayabilir.
Mesajınız 20-3.000 karakter arasında olmalıdır!