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        化妝品生產(chǎn)線建設(shè)要求及關(guān)鍵設(shè)備介紹

        2019-09-04 08:42:46張佳陽
        山東化工 2019年15期
        關(guān)鍵詞:化妝品生產(chǎn)線產(chǎn)品

        舒 航,張佳陽,趙 揚(yáng)

        (河南應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院 化學(xué)工程學(xué)院,河南 鄭州 450042)

        化妝品產(chǎn)業(yè)是美麗經(jīng)濟(jì)和時(shí)尚事業(yè),近年來在我國發(fā)展迅猛,取得了巨大的成就,同時(shí),隨著市場(chǎng)的發(fā)展,越來越多的國內(nèi)外化妝品品牌不斷涌現(xiàn),市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈,為了能在市場(chǎng)中生存下去,除了需要不斷原料及工藝的創(chuàng)新,合理的布局、先進(jìn)的管理、配套的設(shè)備更是新產(chǎn)品研發(fā)的重中之重。

        化妝品是由多種原料按照配方及工藝經(jīng)混合、分散及物態(tài)變化等過程復(fù)配而制得的混合物,化妝品的制備由于原料種類、配方比例、工藝參數(shù)和設(shè)備類型等因素不同,成品種類繁多,千差萬別。本文以中部省份某高校最新建設(shè)的化妝品生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)室為基礎(chǔ),對(duì)生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)原則、空間布局、配套設(shè)備等進(jìn)行了介紹和分析,并以沐浴露為例對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行說明。

        1 建設(shè)要求

        1.1 宏觀原則

        化妝品生產(chǎn)線的車間廠房建設(shè)及產(chǎn)品的生產(chǎn)需要滿足化妝品生產(chǎn)良好操作規(guī)范(GMPC)的實(shí)施和6S管理[1],即整理(SEIRI)、整頓(SEITON)、清掃(SEISO)、清潔(SEIKETSU)、素養(yǎng)(SHITSUKE)、安全(SAFETY),以及我國2015年版《化妝品安全技術(shù)規(guī)范》和最新版《化妝品衛(wèi)生監(jiān)督管理?xiàng)l例》的要求。

        為例保證產(chǎn)品的衛(wèi)生及安全,可通過路線的組織形式,進(jìn)行立體化設(shè)計(jì),在滿足標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的前提下,盡可能做到人流、物流分離,生產(chǎn)人員與非生產(chǎn)人員不交叉,保證時(shí)間或空間上的相對(duì)獨(dú)立,最大程度降低不同的潔凈區(qū)、物料、人員、污染物等之間相互交叉污染的風(fēng)險(xiǎn)[2]。

        操作千萬條,安全第一條。逃生門、救生窗、安全標(biāo)示、逃生通道指示牌、滅火器、安全說明、安全檢查、持證上崗、專人專管、操作規(guī)范等等都是化妝品生產(chǎn)線設(shè)計(jì)建設(shè)之前必須考慮其中的因素,日常管理與維護(hù)要以預(yù)防為主,重點(diǎn)關(guān)注用水電、高溫、中毒、機(jī)械方面的安全。

        生產(chǎn)安全事故中90%以上是人為因素導(dǎo)致的,這其中由于不規(guī)范的操作又占了絕大多數(shù)。我國在食品、藥品行業(yè)早已實(shí)施生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范(GMP)[3],同時(shí)有質(zhì)量管理體系(ISO)、衛(wèi)生操作標(biāo)準(zhǔn)程序(SSOP)等保證人員安全和產(chǎn)品的質(zhì)量,但是在化妝品行業(yè),暫時(shí)并沒有強(qiáng)制的GMPC認(rèn)證制度與法律法規(guī),人工的操作雖然隨著設(shè)備的自動(dòng)化程度越來越高,但是,專業(yè)的人員培訓(xùn)和持證上崗較難落實(shí),一但發(fā)生事故只能補(bǔ)救,無法挽回,因此,強(qiáng)化車間人員的安全意識(shí),認(rèn)真執(zhí)行操作規(guī)程尤為重要。

        1.2 空間布局

        圖1 化妝品生產(chǎn)線人流圖

        圖2 化妝品生產(chǎn)線物流圖

        圖3 化妝品生產(chǎn)線車間平面圖

        以實(shí)際情況為依據(jù),具體平面及人流圖、物流如圖1~3所示。

        1.3 配套設(shè)施

        化妝品生產(chǎn)線車間的用水主要是常規(guī)自來水和純凈水兩種,兩者均需要滿足不斷流動(dòng)及定期清洗、消毒或滅菌的需求;水分配系統(tǒng)中應(yīng)維持持續(xù)的“湍流式”循環(huán),符合流體力學(xué)設(shè)計(jì)原則;管路設(shè)計(jì)應(yīng)使管道的總長(zhǎng)度為最短。工業(yè)級(jí)用電通常為380 V,總功率需達(dá)到生產(chǎn)設(shè)備同時(shí)開啟時(shí)的負(fù)荷,為設(shè)備、照明、空調(diào)、紫外等提供動(dòng)力。氣體方面包括溫度、濕度調(diào)節(jié)、壓差、凈化等級(jí)、新風(fēng)系統(tǒng)等。清潔工具、消防工具、防護(hù)服、消毒面具等也是必不可少的配套物資。

        2 關(guān)鍵設(shè)備

        2.1 材料

        化妝品生產(chǎn)設(shè)備對(duì)材料的要求較高,通常使用最多的材質(zhì)為304#不銹鋼,可滿足力學(xué)性能及衛(wèi)生等標(biāo)準(zhǔn),聚四氟乙烯主要用于攪拌槳的刮板及設(shè)備摩擦的連接處,保溫棉用于包裹蒸汽及加熱設(shè)備出口管道,塑料和橡膠在氣路管道和傳輸帶等使用。

        2.2 稱量計(jì)量設(shè)備

        秤、天平、量筒等常規(guī)稱量計(jì)量工具即可滿足使用的要求。

        2.3 配制設(shè)備

        2.3.1 真空乳化機(jī)

        真空乳化機(jī)是生產(chǎn)化妝品的主要設(shè)備[4],可制備膏、霜、乳、液各類黏度產(chǎn)品,功能齊全,能較好滿足產(chǎn)品流變性的需求。其主要包括水相鍋、油相鍋、主乳化鍋、真空泵、油壓系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、電控系統(tǒng)等組成,水相鍋與油相鍋的物料先充分溶解,經(jīng)負(fù)壓被吸入主乳化鍋進(jìn)行混合、均質(zhì)乳化。其原理為物料在真空的狀態(tài)下,利用高速轉(zhuǎn)動(dòng)的均質(zhì)頭,將一相物料均勻的分布至另一個(gè)連續(xù)相中,物料在2~3 mm定、轉(zhuǎn)子間的狹隙中,承受剪切、離心、沖撞、亂流等綜合力學(xué)作用,短時(shí)間內(nèi)均勻分散乳化,迅速破碎成200 nm~2 μm的微粒,在攪拌過程中產(chǎn)生的氣泡被及時(shí)抽走,再經(jīng)過高頻循環(huán)過程,即可得到穩(wěn)定的O/W或W/O體系產(chǎn)品。

        2.3.2 均質(zhì)攪拌鍋

        均質(zhì)攪拌鍋適用于不同物料的混合攪拌,如生產(chǎn)洗發(fā)水、沐浴露、洗衣液、洗潔精、洗手液等中低黏度流體的互混、溶解,具有加熱、攪拌、均質(zhì)、溫控、冷卻等功能,是日化和化妝品生產(chǎn)企業(yè)中必不可少的設(shè)備。

        2.3.3 皂化釜

        皂化釜是在傳統(tǒng)反應(yīng)釜的基礎(chǔ)上增加了回流冷凝系統(tǒng),保證生產(chǎn)中的高溫反應(yīng)、急冷、皂化、加壓、均勻等幾個(gè)主要的工藝過程,主要用來完成脂類及有特殊溫度、壓力需要產(chǎn)品的制備。

        2.4 儲(chǔ)存設(shè)備

        2.4.1 移動(dòng)儲(chǔ)罐

        移動(dòng)儲(chǔ)罐是可將成品與半成品轉(zhuǎn)移至異地的潔凈貯存設(shè)備。在化妝品生產(chǎn)過程中,儲(chǔ)罐配備呼吸閥,能消除物料由于溫度、工藝等原因產(chǎn)生的體積膨脹與收縮效應(yīng)。

        2.4.2 配料桶

        配料桶又名攪拌罐、配料罐,具有可加熱自動(dòng)控溫、保溫、攪拌功能。其具有傳熱快、適應(yīng)溫差大、清洗方便、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于食品、制藥、日化等行業(yè),可做為中間緩沖、儲(chǔ)液、攪拌、稱量載體和調(diào)配設(shè)備。

        2.5 灌裝設(shè)備

        2.5.1 半自動(dòng)氣動(dòng)灌裝機(jī)

        本機(jī)采用活塞式推拉桿結(jié)構(gòu),工作時(shí)由氣缸產(chǎn)生強(qiáng)大的推拉力來帶動(dòng)活塞頭。當(dāng)主氣缸往回拉活塞頭時(shí)進(jìn)料口閥門打開,出料口閥門關(guān)閉,由于料缸內(nèi)存在壓差,物料會(huì)被吸進(jìn)到料缸內(nèi),此為吸料行程。吸料行程完成后,主氣缸就會(huì)往外推動(dòng)活塞頭,此時(shí)進(jìn)料口閥門關(guān)閉,出料口閥門打開,物料被活塞頭推出料缸,通過出料口灌裝至容器,此為灌裝行程。設(shè)備采用氣缸和活塞式推拉桿結(jié)構(gòu),由于工作時(shí)料缸內(nèi)能夠形成真空腔,負(fù)壓吸取物料,所以能夠有效灌裝粘稠的、流動(dòng)性差的物料。

        2.6 傳輸設(shè)備

        2.6.1 不銹鋼傳送帶

        本設(shè)備采用全不銹鋼制造,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、整潔美觀、操作方便、輸送平穩(wěn)、工作噪音??;輸送帶使用高級(jí)進(jìn)口高強(qiáng)度復(fù)合尼龍帶,具有經(jīng)久耐用、耐腐蝕、承載力度大等特點(diǎn);電機(jī)使用RV型立式電機(jī)和JWB型臥式電機(jī),美觀大方、規(guī)格可選、調(diào)速便捷。

        2.6.2 傳遞窗

        傳遞窗主要用于潔凈區(qū)與潔凈區(qū)之間、潔凈區(qū)與非潔凈區(qū)之間小件物品的傳遞,以減少潔凈室的開門次數(shù),最大限度的降低潔凈區(qū)的污染。

        2.7 包裝設(shè)備

        2.7.1 超聲波封尾機(jī)

        早期軟管的接合是使用膠黏劑或電加熱熔接,這些方法效率低、外觀差,接合面容易老化,產(chǎn)品的殘差率高,有損人體健康,一定程度污染環(huán)境,超聲波技術(shù)的應(yīng)用,解決了這些難題。超走波封尾焊接機(jī)采用電子程序控制,自動(dòng)化程度高,操作容易,內(nèi)置電子保護(hù)電路。其工作原理是:機(jī)器將高頻電能通過換能器轉(zhuǎn)變成為機(jī)械能,該能量通過工具頭傳導(dǎo)到軟管工件上,以每秒兩萬次的超聲頻率及一定的振幅,使軟管工件的接合面產(chǎn)生劇烈摩擦后熔化,瞬間完成膠粘過程,這個(gè)過程稱為超聲波軟管焊接。常用于牙膏、化妝品、藥品、食品、工業(yè)用品等各類軟管封尾。

        2.7.2 膜包機(jī)

        膜包機(jī)是可將被包裝物形成三維六面體折疊封包的設(shè)備[5]。其工作流程是利用汽缸推動(dòng)堆垛被包裝物,經(jīng)折疊-一次熱封-成型-二次熱封-展平一系列動(dòng)作完成包裝過程。

        2.8 清洗消毒設(shè)備

        2.8.1 CIP清洗機(jī)

        CIP清洗的工作原理為化學(xué)作用與機(jī)械作用,化學(xué)作用是決定洗滌效果最主要因素,其主要由加入的化學(xué)洗滌劑所產(chǎn)生,常用1%~2%的硝酸溶液,1%~3%的氫氧化鈉溶液,使用溫度為65~80℃。溫度的上升可以改變污物的物理狀態(tài),加快化學(xué)反應(yīng)速度,同時(shí)增大污物的溶解度,便于清洗時(shí)雜質(zhì)脫落,從而增強(qiáng)清洗效果、縮短清洗時(shí)間;機(jī)械作用由運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生,如攪拌、噴射清洗液產(chǎn)生的撞擊、壓力和摩擦力等。清洗效果的影響因素有設(shè)備清潔程度、殘留物性質(zhì)及產(chǎn)品生產(chǎn)工藝等,提高清洗劑濃度可適當(dāng)縮短清洗時(shí)間或彌補(bǔ)清洗溫度的不足。其主要工藝循環(huán)流程為水洗-堿液洗-水洗-酸液洗-水洗。

        2.8.2 蒸汽發(fā)生器

        生產(chǎn)線所用蒸汽發(fā)生器由密閉蒸汽容器、全自動(dòng)電控系統(tǒng)、高壓進(jìn)水泵、法蘭式不銹鋼電熱管組件、內(nèi)置式水位觀測(cè)液位計(jì)、安全閥等部分組成,通過電加熱原件加熱密閉容器里的軟化水來產(chǎn)生高壓蒸汽。

        2.8.3 紫外燈

        紫外燈可以產(chǎn)生紫外線,紫外線分為UVA、UVB、UVC、UVD四個(gè)波段,UVC波段具有殺菌作用,采用紫外燈發(fā)出254 nm波長(zhǎng)的光線,與微生物細(xì)胞中DNA或RNA的吸收光譜吻合,從而破壞分子結(jié)構(gòu),造成細(xì)胞死亡,最終達(dá)到殺菌消毒的效果。

        2.9 其他

        2.9.1 水處理系統(tǒng)

        本生產(chǎn)線與純水生產(chǎn)線相鄰,符合飲用標(biāo)準(zhǔn)的水源可直接由純水生產(chǎn)線引入。

        2.9.2 噴碼機(jī)

        噴碼機(jī)是一種通過軟件控制,使用非接觸方式在產(chǎn)品上進(jìn)行標(biāo)識(shí)的設(shè)備。本生產(chǎn)線采用小字符噴碼機(jī),可進(jìn)行34點(diǎn)陣噴印,墨水系統(tǒng)和噴嘴經(jīng)過改良,可適應(yīng)多種不同的墨水需求。

        2.9.3 貼標(biāo)機(jī)

        貼標(biāo)機(jī)的工作原理:產(chǎn)品流經(jīng)貼標(biāo)裝置,傳感器檢測(cè)到產(chǎn)品經(jīng)過,傳回信號(hào)到貼標(biāo)控制系統(tǒng),在適當(dāng)位置控制系統(tǒng)控制送出標(biāo)簽,標(biāo)簽貼附在產(chǎn)品待貼標(biāo)位置上,一張標(biāo)簽的貼附動(dòng)作完成。操作過程為產(chǎn)品放置-產(chǎn)品輸送-產(chǎn)品分距-產(chǎn)品貼標(biāo)-產(chǎn)品收集。

        3 生產(chǎn)工藝實(shí)例

        以沐浴露為例,其配方如表1所示。

        表1 配方組成

        沐浴露的制備工藝如下:

        ①將月桂酸加熱熔化并升溫至80℃;

        ②將去離子水加入攪拌鍋,再將KOH溶解,升溫至80℃,邊攪拌邊緩慢加入已熔化好的月桂酸,保持80℃皂化30 min,調(diào)節(jié)pH值為9~9.5,繼續(xù)攪拌,冷卻至40℃待用;

        ③依次將AES、6501、CAB加入攪拌鍋,升溫至50℃并攪拌均勻,再將配方量50%的水加入,繼續(xù)加入EDTA、珠光片、檸檬酸并攪拌均勻;

        ④將皂基、剩余的水緩慢加入,升溫至75℃恒溫30 min,使全部物料分散均勻;

        ⑤開啟冷卻水,攪拌冷卻至45℃,保持降溫速率0.5~1℃/min,加入香精、防腐劑、色素等輔料,攪拌均勻并繼續(xù)冷卻至30℃;

        ⑥靜置消泡,出料,檢測(cè)合格后至下一步工序。

        4 結(jié)語

        化妝品生產(chǎn)線是一個(gè)系統(tǒng)工程,設(shè)備的發(fā)展更趨于自動(dòng)化,同時(shí),對(duì)安全與衛(wèi)生的要求也越來越高,其中每一個(gè)環(huán)節(jié)與設(shè)備都會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量,以上介紹的設(shè)備及流程能基本滿足小規(guī)模化妝品的生產(chǎn)需求,作為高校的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目,亦能完全滿足師生的教學(xué)與科研工作?,F(xiàn)在全國具有同等級(jí)規(guī)模的化妝品生產(chǎn)線在高校并不多見,因此,本生產(chǎn)線可給其他高校乃至化妝品生產(chǎn)企業(yè)的建設(shè)提供有價(jià)值的參考。

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