소규모 배치 화장품 브랜드가 화장품 유화제로 에멀젼 안정성 문제를 해결한 방법
소개
화장품 산업에서 페이셜 로션, 바디 크림, 세럼과 같은 에멀젼의 품질은 제품 경험과 시장 평판에 직접적인 영향을 미칩니다. 자연스럽고 부드러운 제형에 초점을 맞춘 소량 배치 화장품 브랜드의 경우 안정적인 유수 유화, 균일한 질감, 긴 유통기한을 달성하는 것이 주요 운영 과제입니다. 이 사례는 북미 지역의 소규모 화장품 브랜드가 전용 화장품 유화제를 채택한 후 고질적인 유화 관련 문제를 어떻게 극복했는지 구체적인 생산 변화와 검증 가능한 결과에 초점을 맞춰 설명합니다.
클라이언트의 배경과 과제
클라이언트 정보
고객은 히알루론산 페이셜 로션, 시어버터 바디 크림, 비타민E 세럼 등 천연 스킨케어 제품을 전문으로 하는 5년차 소량 배치 화장품 브랜드입니다. 주로 공식 홈페이지와 현지 부티크 매장을 통해 제품을 판매하고 있으며, 월 생산량은 8,000~10,000병(각 50ml 또는 100ml)이다. 2023년 이전에는 초기 단계의 소량 생산에 적합하여 에멀젼 제조를 위해 범용 실험실용 교반기(500W, 최대 속도 2,000RPM)를 사용했습니다.
생산 과제
2022년 말까지 브랜드가 제품 라인을 확장하고 판매를 늘리면서 유제 생산에서 세 가지 중요한 문제가 나타났습니다.
- 열악한 에멀젼 안정성: 수중유형 에멀전인 히알루론산 페이셜 로션은 보관 2~3개월 후에 유분 분리 현상이 나타나는 경우가 많습니다. 소비자들은 로션 표면에 '기름이 떠있다'는 불만이 빈번해 반품률이 15%에 달하고 브랜드 평판에도 타격을 입혔다.
- 고르지 못한 질감: 쉐어버터 바디크림의 질감은 일관성이 없었습니다. 어떤 배치는 부드러웠지만 어떤 배치는 작은 알갱이 덩어리(녹지 않은 시어버터 입자)가 있었습니다. 배치당 교반 시간을 40분으로 연장한 후에도 문제가 지속되어 질감이 부적합하여 제품의 12%가 폐기되는 결과를 낳았습니다.
- 온도 조절의 어려움: 비타민E 세럼(장미 에센셜 오일 등 열에 민감한 성분 함유) 제조 시, 범용 교반기에서 고속 교반시 과도한 마찰열이 발생하여 세럼 온도가 45~50°C까지 상승하는 현상이 발생하였습니다. 이는 에센셜 오일의 안전 온도 범위(35°C 이하)를 초과하여 활성 성분을 파괴하고 제품의 효능을 감소시켰습니다.
내부 테스트에 따르면 범용 교반기에는 정밀한 전단력 제어 및 온도 조절 기능이 부족하여 특히 오일 함량이 높거나 열에 민감한 성분이 포함된 제형의 경우 화장품 에멀전 생산의 엄격한 요구 사항을 충족할 수 없는 것으로 나타났습니다.
해결책: 전용 화장품 유화제
기계 사양
고객사는 2023년 3월 소량생산용으로 설계된 화장품 전용 유화제(모델명: CE-300)를 구입했습니다. 주요 매개변수는 다음과 같습니다.
- 로터 속도: 1,500-4,000RPM(디지털 제어판을 통해 무단 조정 가능)
- 전단 유형: 미세한 메쉬를 갖춘 이중 스테이지 로터-스테이터(균일한 입자 크기 보장)
- 처리 용량: 배치당 10-30리터(고객의 소규모 배치 생산 요구 사항과 일치)
- 재질 접촉부: 316L 스테인리스 스틸(FDA 화장품 생산 표준 준수)
- 온도 제어: 수냉식 재킷 및 디지털 온도 센서 내장(실시간 모니터링, 온도 제어 범위: 20-60°C, 정확도 ±1°C)
- 안전 기능: 과부하 보호 및 저액위 자동 차단
작동 원리
화장품 유화제는 2단 로터-스테이터 구조를 사용합니다. 첫 번째 단계에서는 저속 로터(1,500~2,500RPM)가 오일과 수상을 미리 혼합하여 큰 오일 방울을 작은 오일 방울로 분해합니다. 2단계에서는 고속 로터(3,000~4,000RPM)가 고정자와의 좁은 간격(0.1~0.3mm)에서 강한 전단력을 발생시켜 오일 방울 크기를 0.5~2μm로 더욱 줄여 수상에 고르게 분산시킵니다. 내장된 냉각 재킷은 작동 중에 찬물을 순환시켜 마찰로 인해 발생하는 열을 흡수하고 에멀젼을 안정적인 온도로 유지하여 열에 민감한 성분을 보호합니다.
기존 운영과의 통합
유화제는 큰 수정 없이 고객의 기존 소규모 배치 생산 작업장에 통합되었습니다. 범용 교반기를 대체하고 재료 계량 테이블 옆에 배치되었습니다(60cm×40cm×80cm의 컴팩트한 크기로 제한된 작업장 공간에 적합). 디지털 제어판은 고객의 생산 기록 시스템에 연결되어 각 배치의 교반 속도, 온도 및 시간을 자동으로 기록할 수 있습니다(화장품 생산 추적 요구 사항 충족).
구현 프로세스
설치 전 준비
- 유화제 제조업체의 기술팀은 고객 작업장에 대한 온라인 평가(영상 통화를 통해)를 수행하여 전기 공급 장치(220V, 10A)와 수원(냉각용)이 장비 요구 사항을 충족하는지 확인했습니다.
- 5일간의 시험 기간이 마련되었습니다. 제조업체는 데모 기계를 보냈고 고객은 세 가지 핵심 제품(히알루론산 로션, 시어 버터 크림, 비타민 E 세럼)으로 이를 테스트했습니다. 실험을 통해 유화제가 유분 분리와 뭉침 현상을 없애고 혈청 온도를 35°C 이하로 유지할 수 있음을 확인했습니다.
- 클라이언트는 생산 일정을 조정하여 장비 배송 및 기본 교육을 위해 1일을 예약했습니다(진행 중인 생산에 방해가 되지 않도록).
설치 및 시운전
- 설치 소요시간은 3시간 정도 소요되었습니다. 기술팀이 장비의 포장을 풀고 지정된 위치에 배치한 후 전원 및 냉각수 배관을 연결하고 안전 기능(예: 과부하 보호, 비상 정지)을 테스트했습니다.
- 시운전은 하루 동안 지속되었습니다. 팀은 고객의 생산 직원과 협력하여 각 제품의 매개변수를 최적화했습니다.
- 히알루론산 로션: 2,000RPM(1단계, 5분) → 3,500RPM(2단계, 8분), 온도는 30°C로 조절됩니다.
- 시어 버터 크림: 2,500RPM(1단계, 10분) → 3,800RPM(2단계, 12분), 온도는 32°C로 조절됩니다.
- 비타민 E 세럼: 1,800RPM(1단계, 6분) → 3,200RPM(2단계, 7분), 온도는 33°C로 조절됩니다.
직원 교육
- 고객의 생산 직원 4명을 대상으로 다음 내용을 다루는 2시간짜리 교육 세션이 2회 개최되었습니다.
- 작동 단계: 디지털 패널을 통해 매개변수를 설정하고, 올바른 순서로 재료를 추가하고(오일 단계, 그 다음 수상 단계), 에멀젼 상태를 모니터링하는 방법.
- 세척과정 : 로터-스테이터를 분해하여 철저한 세척(다른 제품간 교차오염 방지)을 위한 방법과 화장품 등급의 세척제를 사용하는 방법입니다.
- 문제 해결: 균일하지 않은 유화(잘못된 성분 비율로 인해 발생) 및 온도 변동(냉각 파이프 막힘으로 인해 발생)과 같은 일반적인 문제를 처리하는 방법.
결과 및 이점
향상된 제품 품질
- 에멀젼 안정성 대폭 강화: 히알루론산 로션은 6개월(브랜드 의도 유통기한) 보관 후 더 이상 유분 분리가 나타나지 않았고, 반품률도 15%에서 2% 미만으로 떨어졌습니다.
- 질감 균일성 달성: 시어버터 크림은 모든 배치에서 부드럽고 덩어리 없는 질감을 나타내어 제품 폐기율을 12%에서 1%로 줄였습니다.
- 활성 성분 보유: 비타민 E 세럼의 로즈 에센셜 오일은 활성 성분을 95% 이상 보유했으며(제3자 실험실 테스트), "효능"에 대한 소비자 피드백은
귀하의 메시지는 20-3,000 자 사이 여야합니다!