Durum Çalışması: Optimize Edilmiş Üretim Performansı için Kesme Karıştırma Emülsiyonlaştırma Ekipmanının Uygulanması
Giriş
Kozmetik, ilaç ve özel kimyasallar gibi emülsifiye ürünlerin formülasyonuna dayalı imalat endüstrilerinde, kapsamlı bileşen dağılımı, tutarlı ürün dokusu ve verimli üretim döngüleri, pazar taleplerini karşılamak için esastır. Çoklu ham madde bileşenleriyle karmaşık emülsifiye formülasyonlar oluşturmaya odaklanan bir üretim tesisi için, geleneksel karıştırma sistemlerinin sınırlamaları büyüme için önemli bir engel haline gelmişti. Bu sistemler, kararlı emülsifikasyon için gereken yüksek kesme kuvvetlerini sağlamakta zorlanıyor, bu da kalite tutarsızlıklarına ve üretim gecikmelerine yol açıyordu. Bu zorlukları ele almak için tesis, kesme karıştırma emülsiyonlaştırma ekipmanına yatırım yaptı. Bu durum çalışması, tesisin sorunları belirlemeden yeni ekipmanı uygulamaya koymasına ve 24 aylık bir süre içinde gözlemlenen somut iyileştirmelere kadar olan yolculuğunu belgelemektedir.
Arka Plan: Geleneksel Karıştırma Sistemlerinin Sınırlamaları
Kesme karıştırma emülsiyonlaştırma ekipmanının benimsenmesinden önce, tesis emülsifiye ürünlerini hazırlamak için geleneksel karıştırıcılar ve düşük kesme karıştırıcıları kullanıyordu. Bu sistemler temel karıştırma görevleri için yeterli olsa da, tesisin gelişen ihtiyaçlarını karşılayamadı ve sonuç olarak dört temel zorluk ortaya çıktı:
- Yetersiz Emülsifikasyon Kararlılığı: Geleneksel karıştırıcılar tarafından üretilen düşük kesme kuvvetleri, yağ ve su fazlarının tam olarak dağılmasını engelledi ve kararsız emülsiyonlara yol açtı. Birçok parti, istenen kararlılığı elde etmek için ek işlem veya katkı maddeleri gerektiriyordu ve bazı ürünler depolama sırasında bile ayrışıyordu—bu da müşteri şikayetlerine ve %7-9'luk bir parti reddetme oranına yol açıyordu.
- Uzayan İşlem Süreleri: Düşük kesme karıştırmanın verimsizliği nedeniyle, tesis bir partiyi ortalama 6 saatte 勉强 kabul edilebilir bir emülsifikasyon seviyesine ulaştırmak için harcıyordu. Bu uzun işlem süresi, tesisin günlük üretimini 5-7 parti ile sınırladı ve büyük siparişleri yerine getirmeyi veya ani talep artışlarına hızlı bir şekilde yanıt vermeyi zorlaştırdı.
- Yüksek Malzeme İsrafı: Geleneksel sistemlerin tutarsız karıştırma performansı, özellikle emülsifiye edici maddelerin yetersiz dağılımı telafi etmek için aşırı kullanımına yol açtı. Ek olarak, eksik karıştırma, karıştırıcılardan geri kazanılamayan ürün kalıntılarına neden oldu ve bu da %12'lik bir ham madde israf oranına yol açarak üretim maliyetlerini önemli ölçüde artırdı.
- Karmaşık Temizlik ve Çapraz Kontaminasyon Riskleri: Geleneksel karıştırıcılar, temizliği parti başına 1 saate kadar süren zaman alıcı bir işlem haline getiren, ulaşılması zor alanlara sahip karmaşık iç yapılara sahipti. Daha da kötüsü, önceki partilerden kalan ürün kalıntıları bazen bu gizli alanlarda kalıyor ve özellikle hijyen standartlarına sıkı sıkıya bağlı kalmayı gerektiren tesisin ilaç ve kozmetik ürün hatları için çapraz kontaminasyon riski oluşturuyordu.
Ekipman Seçimi ve Uygulama Planlaması
Üretim gereksinimlerinin derinlemesine bir analizini yaptıktan sonra, tesis, operasyonel esnekliği korurken yüksek kesme kuvvetleri sağlayabilen karıştırma teknolojilerini değerlendirmeye başladı. Ekipman seçimi için temel kriterler şunları içeriyordu:
- Parçacık kümelerini parçalamak ve kararlı emülsiyon oluşumunu sağlamak için yeterli kesme enerjisi (kW/m³ cinsinden ölçülür) üretme yeteneği
- Tesisin ürün portföyünde kullanılan çok çeşitli ham madde viskoziteleriyle (500 ila 10.000 cP arası) uyumluluk
- Mevcut üretim hatları ve kontrol sistemleriyle kolay entegrasyon
- Hızlı temizlemeyi kolaylaştıran ve çapraz kontaminasyon risklerini en aza indiren tasarım özellikleri
- Uzun vadeli işletme maliyetlerini azaltmak için enerji verimliliği
Çoklu ekipman seçeneklerinin titiz bir değerlendirmesini takiben, tesis aşağıdaki özelliklere sahip bir kesme karıştırma emülsiyonlaştırma sistemi seçti:
- Verimli faz dağılımı için 10.000 s⁻¹'e kadar kesme hızları üretebilen yüksek hızlı bir rotor-stator tertibatı
- Farklı ürün formülasyonlarına uyum sağlamak için değişken hız kontrolü (500-5.000 RPM)
- Pürüzsüz iç yüzeyler, sökülebilir bileşenler ve CIP (Yerinde Temizleme) uyumluluğu ile hijyenik bir tasarım
- Gerçek zamanlı proses izleme ve parametre ayarlaması için tesisin mevcut PLC (Programlanabilir Mantık Kontrolörü) sistemiyle entegrasyon
- İşlem sırasında bileşen buharlaşmasını ve kontaminasyonu önlemek için kapalı bir karıştırma odası
Kesme karıştırma emülsiyonlaştırma ekipmanının uygulanması, üretim aksamalarını en aza indirmek için yapılandırılmış, dört aşamalı bir planı izledi:
Aşama 1: Saha Hazırlığı ve Altyapı Yükseltmeleri
Tesis öncelikle yeni ekipman için en uygun konumu belirlemek için ayrıntılı bir saha değerlendirmesi yaptı. Bu şunları içeriyordu:
- Ekipmanın ağırlığını (yaklaşık 1.200 kg) desteklemek için zemin yük kapasitesini değerlendirmek
- Gerekli güç kaynağını (480V, 3 faz) sağlamak için elektrik sistemlerini yükseltmek
- CIP sistemi ve ham madde beslemesi için ek tesisat hatları kurmak
- Ekipmanın motoru tarafından üretilen ısıyı karşılamak için tesisin havalandırma sistemini değiştirmek
Aşama 2: Operatör Eğitimi ve Beceri Geliştirme
Ekipmanın başarılı bir şekilde benimsenmesinin operatör yeterliliğine bağlı olduğunu kabul eden tesis, üretim ekibi için kapsamlı bir eğitime yatırım yaptı. Ekipman tedarikçisi ile işbirliği içinde geliştirilen eğitim programı şunları içeriyordu:
- Kesme karıştırma, emülsiyon bilimi ve ekipman işlevselliği ilkeleri üzerine sınıf oturumları
- Başlangıç prosedürleri, parametre ayarlaması ve kapatma protokollerini kapsayan ekipmanla uygulamalı eğitim
- Motor aşırı ısınması, basınç dalgalanmaları ve CIP sistemi arızaları gibi yaygın sorunları ele almak için sorun giderme atölyeleri
- Doğru kilitleme/etiketleme (LOTO) prosedürleri, kişisel koruyucu ekipman (KKD) kullanımı ve acil durum müdahalesine odaklanan güvenlik eğitimi
Aşama 3: Pilot Test ve Proses Optimizasyonu
Ekipmanın performansını doğrulamak ve proses parametrelerini iyileştirmek için tesis, üç aylık bir pilot test gerçekleştirdi. Bu aşamada:
- Ekip, tesisin en sık üretilen beş formülasyonu ile kesme karıştırma emülsiyonlaştırıcısını test etti
- Emülsiyon kararlılığını ve ürün kalitesini optimize etmek için rotor hızı, karıştırma süresi ve bileşen besleme sırası gibi parametreler ayarlandı
- Her pilot partiden alınan numuneler, parçacık boyutu dağılımı (dinamik ışık saçılması kullanılarak), viskozite (döner bir viskozimetre ile) ve depolama kararlılığı (hızlandırılmış yaşlanma testleri yoluyla) için tesisin kalite kontrol laboratuvarında analiz edildi
- Sonuçlar, yeni ekipmanın sürekli olarak üstün performans sergilediğini doğrulayan, geleneksel karıştırma sistemleriyle üretilen partilerin sonuçlarıyla karşılaştırıldı
Aşama 4: Tam Ölçekli Entegrasyon ve Geçiş
Başarılı pilot testten sonra, tesis, kesme karıştırma emülsiyonlaştırıcısının üretim hattına tam ölçekli entegrasyonuna devam etti. Aşamalı bir geçiş yaklaşımı benimsendi:
- İlk ay boyunca, tedarik sürekliliğini sağlamak için yeni ekipman, geleneksel karıştırıcılarla paralel olarak çalıştırıldı
Mesajınız 20-3.000 karakter arasında olmalıdır!