1. Wprowadzenie
We współczesnej produkcji przemysłowej jakość produktów płynnych często zależy od wydajności i jednorodności emulgowania. Urządzenia do emulgowania cieczy, jako kluczowe urządzenie do osiągnięcia stabilnego mieszania oleju z wodą i innych niemieszalnych substancji, odgrywają niezastąpioną rolę w takich dziedzinach jak kosmetyki, farmaceutyka, przetwórstwo żywności i inżynieria chemiczna. Niniejszy przypadek koncentruje się na tym, jak klient w [konkretna branża, np. produkcja wysokiej klasy kosmetyków do pielęgnacji skóry] z powodzeniem rozwiązał długotrwałe problemy produkcyjne, wprowadzając zaawansowane urządzenia do emulgowania cieczy, i ostatecznie osiągnął poprawę jakości produktu, wydajności produkcji i kontroli kosztów.
2. Tło projektu
2.1 Wymagania projektu
Klient produkuje głównie [rodzaj produktu, np. produkty do pielęgnacji skóry w postaci emulsji typu woda w oleju], które wymagają ścisłej kontroli wielkości cząstek emulsji, stabilności podczas przechowywania i spójności tekstury produktu. Przed wprowadzeniem nowego urządzenia do emulgowania cieczy, linia produkcyjna klienta miała następujące specyficzne wymagania:
- Jednorodność emulgowania: Wielkość cząstek emulsji musi być kontrolowana w zakresie 1-5 mikronów, aby zapewnić produktowi gładką teksturę i brak wyraźnego uczucia ziarnistości podczas użytkowania.
- Wydajność produkcji: Aby sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu rynku, dzienna wydajność produkcyjna jednej linii produkcyjnej musi wynosić co najmniej 5000 litrów, a urządzenie powinno obsługiwać produkcję ciągłą, aby uniknąć częstych zmian partii.
- Stabilność produktu: Emulsja po emulgowaniu musi zachować stabilne działanie przez 12 miesięcy w normalnych warunkach przechowywania, bez rozwarstwiania, wytrącania osadu lub zmiany koloru.
- Bezpieczeństwo i zgodność: Urządzenie musi być wykonane z materiałów przeznaczonych do kontaktu z żywnością lub farmaceutycznych (takich jak stal nierdzewna 316L), aby uniknąć zanieczyszczenia materiału i spełniać branżowe standardy bezpieczeństwa w zakresie ciśnienia, temperatury i sterowania elektrycznego.
2.2 Wyzwania
Przed użyciem nowego urządzenia do emulgowania cieczy, klient polegał na tradycyjnym sprzęcie mieszającym do emulgowania, co prowadziło do szeregu problemów, które ograniczały rozwój przedsiębiorstwa:
- Słaba jednorodność emulgowania: Tradycyjne urządzenie wykorzystywało pojedyncze mieszadło, które nie mogło w pełni rozbić fazy olejowej na małe kropelki. Wielkość cząstek wytworzonej emulsji wynosiła często od 8 do 15 mikronów, a niektóre partie przekraczały nawet 20 mikronów. To nie tylko sprawiało, że tekstura produktu była szorstka, ale także powodowało, że niektórzy klienci skarżyli się na "nierównomierne nakładanie."
- Niska wydajność produkcji: Tradycyjne urządzenie stosowało tryb produkcji wsadowej. Każda partia emulgowania wymagała 4-5 godzin (w tym ogrzewanie, mieszanie, chłodzenie i kontrola próbek), a dzienna wydajność produkcji wynosiła tylko około 2000 litrów, co było dalekie od zaspokojenia zapotrzebowania rynku. Ponadto, po każdej partii, urządzenie wymagało dokładnego czyszczenia, co zajmowało dodatkowe 1-2 godziny, co jeszcze bardziej skracało efektywny czas produkcji.
- Niestabilna jakość produktu: Ze względu na niespójną prędkość mieszania i kontrolę temperatury tradycyjnego urządzenia, stabilność emulsji między różnymi partiami była znacznie różna. Około 5-8% produktów wykazywało rozwarstwienie po 6-8 miesiącach przechowywania, co skutkowało złomowaniem produktu i zwiększonymi stratami kosztów.
- Wysokie zużycie energii i marnotrawstwo materiału: Tradycyjne urządzenie wymagało dużej mocy do utrzymania prędkości mieszania, a zużycie energii na tonę produktu sięgało 120 kWh. Jednocześnie, ze względu na słaby efekt emulgowania, niektóre surowce nie mogły być w pełni zmieszane i zareagować, co prowadziło do wskaźnika marnotrawstwa materiału na poziomie około 3-5%.
3. Wybór urządzenia do emulgowania cieczy
3.1 Cechy i zalety wybranego urządzenia
Po dogłębnych badaniach rynku oraz wielu inspekcjach i testach na miejscu, klient ostatecznie wybrał dwuwałowe urządzenie do emulgowania cieczy ze ścinaniem. To urządzenie miało następujące kluczowe cechy i zalety:
- Struktura ścinania dwuwałowego: Urządzenie było wyposażone w szybkoobrotowy wirnik ścinający i wolnoobrotowe mieszadło. Szybkoobrotowy wirnik ścinający mógł generować siłę ścinającą do 10 000 obr./min, skutecznie rozbijając fazę olejową na małe kropelki; wolnoobrotowe mieszadło mogło zapewnić równomierną cyrkulację materiałów w zbiorniku, unikając miejscowego przegrzania lub niewystarczającego emulgowania.
- Precyzyjna kontrola temperatury i ciśnienia: Urządzenie było wyposażone w wielopunktowy czujnik temperatury i automatyczny system kontroli ciśnienia. Zakres kontroli temperatury wynosił 0-150°C, z błędem ±0,5°C, a ciśnienie można było utrzymać na poziomie 0,1-0,3 MPa, zapewniając, że reakcja emulgowania była przeprowadzana w stabilnych warunkach procesowych.
- Materiał przeznaczony do kontaktu z żywnością i łatwe czyszczenie: Zbiornik wewnętrzny i wszystkie części stykające się z materiałami były wykonane ze stali nierdzewnej 316L, która miała dobrą odporność na korozję i mogła być sterylizowana w wysokich temperaturach. Ponadto, urządzenie zostało zaprojektowane z systemem czyszczenia CIP (Clean-in-Place), który mógł zakończyć proces czyszczenia w 30 minut bez demontażu, zmniejszając intensywność pracy i czas czyszczenia.
- Inteligentne sterowanie i rejestracja danych: Urządzenie było wyposażone w system sterowania z ekranem dotykowym, który umożliwiał ustawianie i regulację parametrów, takich jak prędkość mieszania, temperatura i czas. Jednocześnie, mógł automatycznie rejestrować dane produkcyjne (takie jak temperatura, ciśnienie, czas i wydajność) i generować raporty, co było wygodne dla klienta w śledzeniu procesu produkcji i spełnianiu wymagań branżowych w zakresie zarządzania jakością.
3.2 Jak spełniło wymagania
Wybrane urządzenie do emulgowania cieczy w pełni spełniło wymagania produkcyjne klienta i rozwiązało wcześniejsze wyzwania:
- Spełnienie wymagań dotyczących jednorodności emulgowania: Dzięki szybkoobrotowemu wirnikowi ścinającemu, urządzenie mogło stabilnie kontrolować wielkość cząstek emulsji w zakresie 1-3 mikronów, co było lepsze niż wymagane przez klienta 1-5 mikronów. Po testach, tekstura produktu była znacznie gładsza, a wskaźnik reklamacji klienta związanych z "uczucie ziarnistości" spadł do mniej niż 0,5%.
- Spełnienie wymagań dotyczących wydajności produkcji: Urządzenie obsługiwało produkcję ciągłą. Po optymalizacji procesu, czas emulgowania na tonę produktu został skrócony do 1,5 godziny, a dzienna wydajność produkcji jednej linii produkcyjnej osiągnęła 6000 litrów, przekraczając cel klienta wynoszący 5000 litrów. Ponadto, system czyszczenia CIP skrócił czas czyszczenia o 70%, co dodatkowo poprawiło efektywny czas produkcji.
- Spełnienie wymagań dotyczących stabilności produktu: Precyzyjny system kontroli temperatury i ciśnienia zapewnił spójność procesu emulgowania między różnymi partiami. Po 12 miesiącach testów przechowywania, wskaźnik rozwarstwiania produktu został zredukowany do mniej niż 0,3%, co w pełni spełniło wymagania klienta dotyczące stabilności.
- Spełnienie wymagań dotyczących bezpieczeństwa i zgodności: Materiał ze stali nierdzewnej 316L i ścisła kontrola jakości zapewniły, że urządzenie spełnia branżowe standardy bezpieczeństwa i higieny. Funkcja rejestracji danych pomogła również klientowi pomyślnie przejść coroczny audyt jakości odpowiednich organów regulacyjnych.
4. Proces wdrażania
4.1 Instalacja i konfiguracja
Instalacja i konfiguracja urządzenia do emulgowania cieczy zostały wykonane przez profesjonalny zespół techniczny wysłany przez dostawcę urządzenia, a cały proces zajął 10 dni roboczych:
- Przygotowanie przed instalacją: Przed przybyciem urządzenia, zespół techniczny skontaktował się z klientem z wyprzedzeniem, aby potwierdzić warunki na miejscu (takie jak wielkość przestrzeni, zasilanie, zaopatrzenie w wodę i drenaż) i sporządził szczegółowy plan instalacji. Jednocześnie, klient wyznaczył 2 pełnoetatowych techników do współpracy przy pracach instalacyjnych.
- Instalacja urządzenia: W dniu przybycia urządzenia, zespół techniczny najpierw sprawdził integralność urządzenia i akcesoriów, a następnie przeprowadził podnoszenie, pozycjonowanie i podłączenie rurociągów. Podczas procesu instalacji, zespół zwrócił szczególną uwagę na szczelność korpusu zbiornika i wyrównanie obracających się części, aby uniknąć wycieków oleju lub nienormalnego hałasu podczas pracy.
- Uruchomienie i testowanie: Po zakończeniu instalacji, zespół techniczny przeprowadził 3-dniowe prace uruchomieniowe. Najpierw przetestowali system elektryczny, system grzewczy i system chłodzenia, aby upewnić się, że każdy komponent działa normalnie. Następnie, użyli rzeczywistych surowców klienta do produkcji próbnej. Podczas produkcji próbnej, parametry takie jak prędkość mieszania, temperatura i czas emulgowania były wielokrotnie regulowane, aż wielkość cząstek emulsji, tekstura i stabilność spełniły wymagania klienta.
4.2 Szkolenie i zapoznanie
Aby zapewnić, że operatorzy klienta mogą prawidłowo używać i konserwować urządzenie, dostawca zapewnił 5-dniowy kurs szkoleniowy, który obejmował następującą treść:
- Szkolenie teoretyczne: Nauczyciel szkoleniowy wyjaśnił zasadę działania urządzenia do emulgowania cieczy, funkcję każdego komponentu, typowe przyczyny usterek i rozwiązania oraz procedury bezpiecznej eksploatacji. Od operatorów wymagano opanowania podstawowej wiedzy na temat procesu emulgowania i sterowania urządzeniem.
- Szkolenie z praktycznej obsługi: Pod kierunkiem nauczyciela szkoleniowego, każdy operator przeprowadzał praktyczne operacje, takie jak ustawianie parametrów, podawanie surowców, monitorowanie procesu emulgowania i czyszczenie urządzenia. Nauczyciel korygował nieprawidłowe metody obsługi na czas i zapewniał, że każdy operator może obsługiwać urządzenie niezależnie.
- Szkolenie z konserwacji: Szkolenie obejmowało również codzienne prace konserwacyjne, takie jak sprawdzanie smarowania obracających się części, czyszczenie filtra i kalibracja czujnika temperatury. Operatorzy zostali przeszkoleni, jak oceniać stan nienormalny urządzenia za pomocą dźwięku, temperatury i innych sygnałów oraz jak podejmować działania awaryjne w przypadku wystąpienia usterek.
Po szkoleniu, dostawca przeprowadził ocenę operatorów. Wszyscy 8 operatorów przeszło ocenę i uzyskało certyfikat kwalifikacji do obsługi urządzenia.
Twoja wiadomość musi mieć od 20 do 3000 znaków!