배경 소개
산업 생산 및 과학 연구 분야에서 고속 분산 유화기는 필수적인 도구로 부상했습니다. 그 중요성은 다양한 물질을 고정밀하고 효율적으로 혼합, 분산 및 유화할 수 있는 능력에 있습니다. 산업 현장에서는 크림과 로션의 부드럽고 일관된 질감이 중요한 화장품 생산부터 색상 일관성과 품질 마감을 위해 균일한 안료 분산이 필요한 페인트 및 코팅 제조까지, 고속 분산 유화기는 중추적인 역할을 합니다. 식품 산업에서는 마요네즈, 샐러드 드레싱, 유제품 기반 음료와 같은 제품에서 안정적인 유화를 생성하여 이러한 제품의 맛과 유통 기한을 향상시키는 데 사용됩니다.
과학 연구, 특히 재료 과학 및 제약 분야에서 고속 분산 유화기는 새로운 재료 및 약물 전달 시스템 개발에 필수적입니다. 예를 들어, 약물 전달을 위한 나노 입자 합성에서 이러한 기계는 입자의 크기와 분포를 정밀하게 제어하는 데 사용되며, 이는 약물의 효과와 안전성에 직접적인 영향을 미칩니다.
광범위한 응용 분야와 중요성을 감안하여, 다음 사례 연구에서는 고속 분산 유화기가 특정 프로젝트에 성공적으로 적용된 방법을 자세히 살펴보고 작동 세부 사항, 성능 및 결과 결과를 강조합니다.
장비 사용 전의 과제
고속 분산 유화기를 생산 공정에 통합하기 전에, 고객은 재료 혼합 및 분산 분야에서 일련의 어려운 과제에 직면했습니다.
1. 불충분한 혼합 균일성
고객이 사용하던 기존 혼합 장비는 높은 수준의 혼합 균일성을 달성할 수 없었습니다. 예를 들어, 점도가 다른 액체 기반 재료를 혼합할 때, 결과 혼합물은 종종 눈에 띄는 줄무늬와 불균일한 분포를 보였습니다. 특정 제품 배치 생산에서 최종 혼합물의 다른 부분에서 채취한 샘플은 주요 구성 요소의 농도에서 상당한 차이를 보였습니다. 혼합물 전체에 10%로 균일하게 분포되어야 하는 구성 요소 A의 농도는 다른 샘플에서 7%에서 13%까지 다양했습니다. 이러한 균일성 부족은 제품의 성능에 직접적인 영향을 미쳤습니다. 그들이 제조하고 있던 페인트와 유사한 제품의 경우, 불균일한 안료 분산으로 인해 코팅된 표면에 예상보다 어둡거나 밝게 보이는 부분이 생겨 색상 외관이 일관되지 않았습니다.
2. 낮은 효율성 운영
혼합 과정은 매우 시간이 오래 걸렸습니다. 생산 계획에 따르면 2시간 이내에 완료되어야 하는 일반적인 재료 혼합 배치가 종종 5~6시간으로 늘어났습니다. 이는 주로 구식 믹서의 느린 속도 작동과 재료 내 응집체를 신속하게 분해하고 분산시킬 수 없는 능력 때문이었습니다. 느린 혼합 속도는 생산 주기를 늘렸을 뿐만 아니라 이 연장된 기간 동안 많은 양의 생산 장비와 노동 자원을 묶어 공장의 전반적인 생산 능력을 감소시켰습니다. 예를 들어, 500리터의 원료를 혼합해야 하는 생산 실행에서, 오래 걸리는 혼합 과정은 생산 라인이 그 시간 동안 다른 작업에 사용될 수 없음을 의미하여 공장의 전반적인 생산 능력을 감소시켰습니다.
3. 불안정한 제품 품질
불균일한 혼합과 비효율성의 조합은 매우 불안정한 제품 품질로 이어졌습니다. 품질 문제로 인한 고객의 완제품 불량률은 15%나 되었습니다. 불량 제품은 일관성 없는 질감, 시간이 지남에 따른 구성 요소 분리, 필요한 사양 충족 불량 등의 문제를 보였습니다. 그들이 생산한 식품 관련 제품의 경우, 일관성 없는 품질로 인해 고객 불만이 이상한 맛과 일관성 없는 맛 경험으로 이어졌습니다. 이는 시장에서 회사의 브랜드 이미지를 손상시켰을 뿐만 아니라 생산 비용을 상당히 증가시켰습니다. 불량 제품 재작업, 부적합 품목 폐기, 고객 불만 처리 비용은 상당한 재정적 부담으로 이어졌으며, 이러한 품질 관련 문제로 인해 월 5만 달러의 손실이 발생한 것으로 추정됩니다.
고속 분산 유화기 도입
고객에게 도입된 고속 분산 유화기는 첨단 기술과 고유한 기능을 갖춘 최첨단 장비입니다.
주요 기술 및 작동 원리
- 고속 분산 유화기의 핵심은 고속 로터-스테이터 메커니즘입니다. 고출력 모터에 의해 구동되는 로터는 매우 빠른 속도로 회전하며, 종종 분당 수천 회전에 이릅니다. 예를 들어, 고객이 사용한 모델에서 로터는 최대 10,000rpm의 속도로 회전할 수 있습니다. 로터가 회전하면 강력한 원심력이 생성됩니다.
- 로터의 고속 회전에 의해 생성된 원심력은 재료가 로터 중심에서 바깥쪽 가장자리로 빠르게 이동하도록 합니다. 이 과정에서 재료는 로터와 스테이터 사이의 좁은 틈을 통과합니다. 이러한 틈은 특정 응용 분야와 처리되는 재료의 특성에 따라 일반적으로 0.5~2밀리미터 범위로 매우 작도록 정밀하게 설계되었습니다.
- 재료가 로터와 스테이터 사이의 좁은 틈을 통과할 때, 강한 전단력을 받습니다. 전단 작용은 날카로운 가위가 재료를 자르는 효과와 유사하지만 훨씬 작고 강력한 규모로 이루어집니다. 이 전단력은 큰 입자를 훨씬 작은 입자로 효과적으로 분해합니다. 예를 들어, 액체에 분산된 고체 입자의 경우, 큰 응집체는 개별 입자 또는 훨씬 작은 클러스터로 분해됩니다.
- 전단 외에도 재료는 파쇄력도 경험합니다. 좁은 틈 내에서 스테이터 벽에 대한 재료의 고속 충격과 흐름 방향의 급격한 변화는 입자가 파쇄되어 크기가 더욱 감소하고 더 나은 분산을 촉진합니다.
- 로터의 고속 회전은 또한 혼합 챔버 내에 강력한 난류 흐름을 생성합니다. 난류는 불규칙하고 혼돈스러운 유체 운동으로 특징지어집니다. 유화기의 맥락에서 이러한 난류 흐름은 재료가 지속적으로 철저하게 혼합되도록 보장합니다. 혼합물 내에 정체된 영역이 형성되는 것을 방지하고 구성 요소가 전체 부피에 균일하게 분포되도록 돕습니다. 난류 혼합은 서로 다른 점도, 밀도 및 화학적 특성을 가진 재료를 빠르게 혼합할 수 있을 정도로 효율적입니다.
주요 특징
- 고속 분산 유화기는 뛰어난 혼합 정밀도를 제공합니다. 혼합물에서 높은 수준의 균일성을 달성할 수 있으며, 구성 요소 농도의 변동 계수(CV)는 일반적으로 2% 미만입니다. 이는 최종 혼합물에서 각 구성 요소의 농도가 혼합물에서 채취한 다른 샘플에서 매우 일관적임을 의미합니다. 예를 들어, 여러 액체 구성 요소를 혼합하여 균질한 용액을 만들 때, 고속 분산 유화기는 각 구성 요소의 농도가 목표 값에서 2% 이상 변동하지 않도록 하여 매우 일관된 품질의 제품을 얻을 수 있습니다.
- 이 장비는 고효율 작동을 위해 설계되었습니다. 기존 혼합 방식에 비해 혼합 시간을 상당히 단축할 수 있습니다. 고객의 생산 배치의 경우, 구식 믹서로 5~6시간이 걸리던 작업이 고속 분산 유화기를 사용하면 1~2시간 내에 완료될 수 있습니다. 이는 주로 고속 회전, 강력한 전단력 및 효율적인 난류 혼합으로 인해 재료가 빠르게 분해되고 분산되어 혼합 과정을 가속화하기 때문입니다.
- 고속 분산 유화기에는 로터 속도, 혼합 시간 및 전단 강도와 같은 조절 가능한 매개변수가 있습니다. 이러한 조절 가능한 기능은 다양한 유형의 재료를 처리하는 데 큰 유연성을 제공합니다. 예를 들어, 점도가 높은 재료를 처리할 때, 작업자는 로터 속도를 높여 재료를 효과적으로 분해하기 위해 더 강력한 전단력을 생성할 수 있습니다. 반대로, 고속 전단에 민감한 더 섬세한 재료의 경우, 원하는 혼합 및 분산 결과를 얻으면서 재료 손상을 방지하기 위해 로터 속도를 줄일 수 있습니다.
프로젝트의 적용 과정
설치 및 시운전
- 설치 장소는 장비의 요구 사항을 충족하도록 신중하게 선택되었습니다. 생산 시설 내의 통풍이 잘 되고 온도 조절이 되는 방이었습니다. 바닥은 약 500kg의 무게가 나가는 고속 분산 유화기의 무게를 지탱하도록 보강되었습니다. 실내 온도는 25 ± 2°C로 유지되었고, 상대 습도는 40% - 60% 사이로 유지되었습니다. 이러한 안정적인 환경 조건은 장비의 정상적인 작동을 보장하고 극심한 온도 또는 높은 습도로 인한 구성 요소 손상을 방지하는 데 중요했습니다.
- 설치 과정은 고속 분산 유화기의 신중한 포장 해체로 시작되었습니다. 그런 다음 1톤의 리프팅 용량을 가진 지게차를 사용하여 장비를 제자리에 들어 올렸습니다. 유화기의 네 개의 지지 다리는 고정밀 수평기를 사용하여 정확하게 정렬하고 수평을 맞췄습니다. 지지 다리 바닥의 조정 나사를 사용하여 편차가 ± 0.5mm 이내가 될 때까지 수평을 미세 조정했습니다. 수평을 확인한 후, 장비는 작동 중 움직임을 방지하기 위해 바닥에 단단히 볼트로 고정되었습니다.
- 입구 및 출구 파이프라인은 재료의 고압 및 고속 흐름을 견딜 수 있도록 3mm 두께의 고품질 스테인리스 스틸로 제작되었습니다. 파이프라인은 고온 및 고압 저항성 개스킷이 있는 플랜지형 커넥터를 사용하여 유화기에 연결되었습니다. 전기 배선은 전문 전기 기술자가 수행했습니다. 380V 전압 및 50Hz 주파수의 전원은 장비의 제어 캐비닛에 연결되었습니다. 제어 캐비닛에는 안전한 작동을 보장하기 위해 과부하 보호, 단락 보호 및 누전 보호 장치가 장착되었습니다.
- 처음 작동하기 전에 포괄적인 검사가 수행되었습니다. 로터-스테이터 시스템에 이물질이나 느슨한 부품이 있는지 확인했습니다. 윤활 시스템은 고품질 윤활유로 채워졌고, 오일 레벨이 정상 범위 내에 있는지 확인했습니다.
- 시운전 과정은 저속 테스트 실행으로 시작되었습니다. 로터는 1000rpm으로 설정되었고, 장비는 15분 동안 모니터링되었습니다. 이 기간 동안 진동 수준, 온도 상승 및 소음 수준이 측정되었습니다. 진동 수준은 진동 측정기를 사용하여 측정되었으며, 허용 범위인 0.5 - 1.0 mm/s 이내인 것으로 나타났습니다. 모터 및 주요 구성 요소의 온도는 적외선 온도계를 사용하여 모니터링되었으며, 비정상적인 온도 상승은 관찰되지 않았습니다. 소음 수준은 소음 측정기를 사용하여 측정되었으며, 80dB(A) 미만으로 환경 요구 사항을 충족했습니다. 저속 테스트 실행 후, 로터 속도는 8000rpm의 정격 속도로 점차 증가되었고, 장비는 추가 검사를 위해 30분 동안 계속 작동되었습니다.
작동 단계
귀하의 메시지는 20-3,000 자 사이 여야합니다!