Vaka Çalışması: Yüksek Hızlı Karıştırmalı Emülsiyonlaştırıcı, Kişisel Bakım Üretiminde Emülsifikasyon Süreçlerini Dönüştürüyor
Kişisel bakım ve kozmetik endüstrisinde, emülsifikasyon süreci, ürün kalitesini, dokusunu, stabilitesini ve kullanıcı deneyimini doğrudan belirleyen kritik bir bağlantıdır. Yüz temizleyicileri, nemlendirici kremler ve 卸妆 balmları gibi kremsi ürünler üreten üreticiler için, yağ-su fazlarının homojen dağılımını sağlamak, parçacık boyutunu mikro düzeyde kontrol etmek ve uzun süreli ürün stabilitesini sağlamak, seri üretimdeki temel zorluklardır. Bu vaka çalışması, bir üreticinin, bir yüksek hızlı karıştırmalı emülsiyonlaştırıcıyı tanıtarak, şirketin adını açıklamadan, uzun süredir devam eden süreç darboğazlarının nasıl üstesinden geldiğini, ürün kalitesinde ve üretim verimliliğinde kapsamlı bir yükseltme gerçekleştirdiğini ayrıntılı olarak anlatmaktadır.
1. Arka Plan ve Zorluklar
Üretici, yüksek kaliteli kişisel bakım ürünlerinin araştırma, geliştirme ve üretimine odaklanmaktadır ve amino asit yüz temizleyicileri, nemlendirici emülsiyonlar ve besleyici balmları kapsayan bir ürün yelpazesine sahiptir. Yüksek hızlı karıştırmalı emülsiyonlaştırıcıyı kullanıma sunmadan önce, şirket emülsifikasyon süreci için geleneksel kürek tipi karıştırıcılar kullanmaktaydı. Ürün dokusu ve stabilitesine yönelik pazar talebi artmaya devam ettikçe, geleneksel ekipmanın sınırlamaları giderek daha belirgin hale geldi ve üretim operasyonlarında çok sayıda zorluk ortaya çıkardı:
1.1 Zayıf Emülsifikasyon Homojenliği ve Kaba Ürün Dokusu
Geleneksel kürek karıştırıcılar, maksimum 1.000 rpm dönme hızına sahip yetersiz kesme kuvvetine sahipti. Amino asit yüz temizleyicilerinin üretimi sırasında, yağ fazı hammaddeleri (mineral yağ, setil alkol gibi) ve su fazı malzemeleri (amino asit yüzey aktif maddeleri, deiyonize su) mikro düzeyde homojen dağılım sağlayamadı. Sonuç olarak, ürün 8-15 μm'lik bir parçacık boyutu dağılımına sahipti ve bu da kaba bir dokuya yol açtı. "Uygulama sırasında granül hissi" ve "pürüzsüz olmayan yayılma" ile ilgili tüketici geri bildirimleri, olumsuz incelemelerin %20'sinden fazlasını oluşturarak, doğrudan pazar rekabet gücünü etkiledi.
1.2 Zayıf Ürün Stabilitesi ve Kısa Raf Ömrü
Yetersiz emülsifikasyon nedeniyle, ürünlerin yağ ve su fazları depolama sırasında ayrılmaya eğilimliydi. Oda sıcaklığında 1-2 aylık depolamadan sonra, bazı emülsiyon ürünlerinde yağ ayrışması ve su çökmesi gibi olaylar meydana geldi ve raf ömrü, yüksek kaliteli ürünler için sektör ortalaması olan 3 yıldan önemli ölçüde daha düşük olan sadece 1,5-2 yıldı. Ayrıca, düşük sıcaklık (-5℃) depolama testleri sırasında, bazı kremsi ürünler donma ve sertleşme gösterirken, yüksek sıcaklık (45℃) depolama, yağ ayrışmasında artışa yol açarak, yüksek kaliteli kişisel bakım ürünlerinin stabilite gereksinimlerini karşılayamadı.
1.3 Uzun Üretim Döngüsü ve Yüksek Hammadde Kaybı
Geleneksel emülsifikasyon süreci, birden fazla karıştırma ve karıştırma adımı gerektiriyordu ve 200L'lik tek bir ham madde partisi emülsifikasyonu tamamlamak 60 dakikaya kadar sürebiliyordu. Dahası, düzensiz karıştırma nedeniyle, ürün uygunluk oranı sadece %92 idi ve uygun olmayan ürünler, parti başına 5-8 kg'lık hammadde kayıplarına neden olarak, önemli maliyet baskısı yarattı. Aynı zamanda, laboratuvar ölçekli testler ile endüstriyel seri üretim parametreleri arasındaki bağlantı kopukluğu, küçük testlerden seri üretime ölçeklendirilirken 3-5 tekrarlı ayarlama yapmayı gerekli kıldı ve bu da 2-3 aylık uzun bir ürün Ar-Ge döngüsüne yol açtı.
1.4 Yüksek Enerji Tüketimi ve Düşük Operasyonel Verimlilik
Geleneksel karıştırıcılar, emülsifikasyon etkilerini iyileştirmek için uzun süreli karıştırmaya güveniyordu ve bu da yüksek enerji tüketimiyle sonuçlandı. Ürün başına enerji tüketimi 120 kWh'ye ulaştı ve bu, sektörün gelişmiş seviyesinden %30 daha yüksekti. Ayrıca, ekipmanda otomatik bir temizleme sistemi bulunmuyordu ve her partiden sonra manuel temizleme 40 dakika sürüyordu, bu da üretim kapasitesinin iyileştirilmesini ciddi şekilde kısıtlıyordu.
2. Çözüm: Yüksek Hızlı Karıştırmalı Emülsiyonlaştırıcı'nin Tanıtımı
Yukarıdaki zorlukları ele almak için, üretici emülsifikasyon ekipmanları üzerinde derinlemesine araştırmalar yaptı ve sonunda çok aşamalı rotor-stator yapısına, hassas sıcaklık kontrolüne ve vakumlu gaz giderme fonksiyonlarına sahip bir yüksek hızlı karıştırmalı emülsiyonlaştırıcı seçti. Ekipmanın temel teknik parametreleri aşağıdaki gibidir:
- Dönme hızı aralığı: 1.000-15.000 rpm, kademesiz frekans dönüşümü ayarı
- Emülsifikasyon tankı hacmi: 250L (küçük partili deneme üretimi ve büyük ölçekli seri üretime uyarlanabilir)
- Sıcaklık kontrol aralığı: oda sıcaklığı - 100℃, hassasiyet ±1℃
- Vakum derecesi: -0.093 MPa, anaerobik emülsifikasyon gerçekleştirme
- Rotor tipi: değiştirilebilir tırtıklı rotor, emülsifiye edici rotor ve kürek rotor
- Kontrol sistemi: PLC akıllı kontrol, parametre depolama ve otomatik çalışmayı destekleme
- Temizleme sistemi: CIP çevrimiçi temizleme, tank gövdesinin ve rotorun otomatik temizlenmesini destekleme
Ekipmanın yanı sıra, üretici, yüksek hızlı karıştırmalı emülsiyonlaştırıcıya uygun standart bir çalışma süreci oluşturarak, hammadde ön işleme, besleme sırası, kesme hızı gradyanı ayarı ve emülsifikasyon sonrası soğutma süreci dahil olmak üzere, teknik ekiplerin desteğiyle tüm emülsifikasyon sürecini de optimize etti.
3. Uygulama Etkileri ve Veri Doğrulaması
Üç aylık ekipman devreye alma, süreç optimizasyonu ve seri üretim doğrulamasından sonra, yüksek hızlı karıştırmalı emülsiyonlaştırıcı, ürün kalitesini iyileştirme, maliyetleri düşürme ve verimliliği artırma konusunda dikkate değer sonuçlar elde etti. Belirli etkiler, aşağıdaki gibi verilerle doğrulanmaktadır:
3.1 Önemli Ölçüde İyileştirilmiş Ürün Dokusu ve İnceleme
Rotor-stator yapısının 15.000 rpm'lik yüksek hızlı dönüşü tarafından üretilen yüksek kesme kuvveti sayesinde, ekipman yağ-su fazlarının birikmiş parçacıklarını tamamen parçalayabilir ve ürün parçacık boyutunu 3-5 μm'ye düşürebilir. Bir lazer parçacık boyutu analizörü tarafından yapılan tespit, parçacık boyutu dağılım aralığının (D90-D10) ≤2 μm olduğunu göstermektedir, bu da geleneksel ekipmanın 8-15 μm'sinden çok daha düşüktür. 10 kişilik profesyonel bir inceleme ekibi tarafından yapılan duyusal değerlendirme, ürünün pürüzsüzlüğünün, granülsüzlüğünün ve yayılma hissinin önemli ölçüde iyileştiğini, duyusal puanın 75 puandan 92 puana yükseldiğini göstermektedir. "Kaba doku" ile ilgili tüketici olumsuz incelemeleri %90 azalmış ve ürünün pazar itibarı önemli ölçüde artmıştır.
3.2 Geliştirilmiş Ürün Stabilitesi ve Uzatılmış Raf Ömrü
Yüksek hızlı karıştırmalı emülsiyonlaştırıcı'nin vakumlu gaz giderme fonksiyonu, emülsifikasyon süreci sırasında malzemedeki hava kabarcıklarını etkili bir şekilde ortadan kaldırarak, aktif bileşenlerin oksidasyonunu önler ve emülsiyon sisteminin stabilitesini sağlar. 3 aylık oda sıcaklığında depolama testi, 6 aylık düşük sıcaklık (-5℃) depolama testi ve 3 aylık yüksek sıcaklık (45℃) depolama testi ile, ürünler yağ ayrışması, su çökmesi, donma sertleşmesi veya diğer olaylar göstermedi ve stabilite uygunluk oranı %100'e ulaştı. Ürün raf ömrü, uluslararası yüksek kaliteli kişisel bakım ürünleri seviyesiyle tutarlı olan 1,5-2 yıldan 3 yıla uzatılmıştır.
3.3 Kısaltılmış Üretim Döngüsü ve Azaltılmış Hammadde Kaybı
Ekipmanın yüksek kesme verimliliği, emülsifikasyon süresini önemli ölçüde kısaltmıştır. 200L'lik tek bir ham madde partisinin emülsifikasyon süresi 60 dakikadan 25 dakikaya düşürülmüş ve üretim verimliliği %58 artırılmıştır. Aynı zamanda, homojen emülsifikasyon etkisi, ürün uygunluk oranını %92'den %99,5'e yükseltmiş ve parti başına hammadde kaybı 5-8 kg'dan 1 kg'dan azına düşürülerek, yıllık olarak yaklaşık %15 oranında hammadde maliyetinden tasarruf sağlanmıştır. Ayrıca, ekipman parametre depolamayı ve hassas kopyalamayı destekleyerek, laboratuvar ölçekli test parametreleri ile endüstriyel seri üretim parametreleri arasında kesintisiz bir bağlantı sağlamaktadır. Ürün Ar-Ge döngüsü 2-3 aydan 1 aya kısaltılarak, yeni ürün lansman hızı hızlandırılmıştır.
3.4 Azaltılmış Enerji Tüketimi ve İyileştirilmiş Operasyonel Verimlilik
Yüksek hızlı karıştırmalı emülsiyonlaştırıcı'nin frekans dönüşümlü hız düzenleme fonksiyonu, hammadde ve süreç gereksinimlerinin özelliklerine göre dönme hızını ayarlayabilir, uzun süreli yüksek hızlı çalışmanın neden olduğu enerji israfını önler. Ürün başına enerji tüketimi 120 kWh'den 85 kWh'ye düşürülerek, %29'luk bir azalma sağlanmıştır. CIP çevrimiçi temizleme sistemi, parti başına temizleme süresini 40 dakikadan 15 dakikaya kısaltarak, manuel işçilik yoğunluğunu azaltmış ve ekipmanın sürekli üretim kapasitesini iyileştirmiştir. Günlük üretim kapasitesi 8 partiden 12 partiye çıkarılmış ve üretim alanını genişletmeden yıllık üretim kapasitesi %50 artırılmıştır.
4. Süreç Optimizasyon Deneyimi
Yüksek hızlı karıştırmalı emülsiyonlaştırıcı'nin kullanımı sürecinde, üretici, ürün özellikleri ile birlikte, sonraki üretim ve sektördeki akranları için bir referans sağlayan, hedeflenmiş bir dizi süreç optimizasyon deneyimini özetledi:
- Hammadde ön işleme: Yağ fazı hammaddeleri, viskoziteyi eritmek ve azaltmak için 50-60℃'ye önceden ısıtılır ve safsızlıkları gidermek için 100 mesh'lik bir filtreden geçirilir; su fazı hammaddeleri, yüzey aktif maddelerin çözünmesini teşvik etmek için 40-50℃'ye önceden ısıtılır, bu da emülsifikasyon direncini azaltır.
- Besleme sırası: "Yağ-içinde-su" besleme yöntemini benimseyin, önceden ısıtılmış yağ fazını 5-10mL/dak hızla su fazına ekleyin ve aynı anda düşük hızlı karıştırmaya (3.000 rpm) başlayın, yağ fazının yerel birikmesini önlemek için.
- Kesme hızı gradyanı: "Düşük hız (3.000 rpm) - orta hız (5.000 rpm) - yüksek hız (8.000 rpm)" şeklinde kademeli bir hız artırma modu benimseyin, her aşama 2-3 dakika boyunca korunur, bu da anlık yüksek kesmenin neden olduğu malzeme sıçramalarını önler ve homojen emülsifikasyonu sağlar.
- Sıcaklık kontrolü: Emülsifikasyon sırasında, sıcaklık 50-65℃'de kontrol edilir. Emülsifikasyondan sonra, sıcaklık, yüksek sıcaklığın aktif bileşenlerin tahrip olmasını önlemek için, düşük hızlı karıştırma ile 2-3℃/dak hızla 40℃'nin altına düşürülür ve daha sonra esans ve koruyucular gibi katkı maddeleri eklenir.
5. Sonuç
Yüksek hızlı karıştırmalı emülsiyonlaştırıcı'nin tanıtımı, üreticinin emülsifikasyon bağlantısında karşılaştığı süreç darboğazlarını temelden çözerek, ürün kalitesinde, üretim verimliliğinde ve maliyet kontrolünde kapsamlı bir iyileşme sağlamıştır. Ürün kalitesi açısından, doku inceliği ve stabilitesi uluslararası yüksek kaliteli seviyeye ulaşmış, pazar rekabet gücünü artırmıştır; üretim verimliliği açısından, üretim döngüsü kısaltılmış, üretim kapasitesi artırılmış ve enerji tüketimi ve hammadde kaybı azaltılmış, önemli ekonomik faydalar yaratılmıştır; Ar-Ge ve inovasyon açısından, küçük ölçekli testler ile seri üretim arasındaki kesintisiz bağlantı, yeni ürünlerin lansmanını hızlandırmış ve şirketin uzun vadeli gelişimi için sağlam bir temel oluşturmuştur.
Bu vaka, yüksek hızlı karıştırmalı emülsiyonlaştırıcıların, verimli kesme performansları, hassas parametre kontrolü ve esnek süreç adaptasyonları ile, kişisel bakım ve kozmetik endüstrisinde emülsifikasyon süreçlerinin yükseltilmesini teşvik etmek için önemli ekipmanlar haline geldiğini tam olarak göstermektedir. Benzer süreç zorluklarıyla karşı karşıya olan üreticiler için, yüksek hızlı karıştırmalı emülsiyonlaştırıcıların rasyonel seçimi ve eşleşen süreç optimizasyonu, "kaliteli ürünler"den "yüksek kaliteli ürünler"e dönüşümü etkili bir şekilde gerçekleştirebilir ve sektörün daha verimli, yüksek kaliteli ve sürdürülebilir bir gelişim yoluna doğru ilerlemesine yardımcı olabilir.
Mesajınız 20-3.000 karakter arasında olmalıdır!