化妆品毕业设计 年产480吨润肤霜工艺设计

化妆品毕业设计 年产480吨润肤霜工艺设计 目 录 第一章 前言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 第二章 中国润肤霜产业发展„„„„„„„„„„„„„„5 第一节 中国化妆品行业发展状况„„„„„„„„„„„6 第二节 中国润肤霜产业发展分析„„„„„„„„„„„7 第三章 乳化工段概述„„„„„„„„„„„„„„„„„15 第一节 乳化体的制备技术„„„„„„„„„„„„„„18 第二节 制备乳化体的设备„„„„„„„„„„„„„„21 第四章 生产的确定及特点„„„„„„„„„„„„„23 第五章 产量计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„18 第六章 物料衡算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„20 第七章 能量衡算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„22 第八章 乳化设备的选型„„„„„„„„„„„„„„„„25 第九章 总结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„28 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„29 1 第一章 前言 随着生活水平的普遍的提高，人们对化妆品的需求越来越大，质量方面也是要求越来越高。中国的化妆品市场也变成一个很有潜力的市场。。因此，大力发展适合广大人民群众需要的、安全的、高效的化妆用品，对于美化人们的仪表，提高人民物质文 明和精神文明生活水平有着十分重要的意义。 化妆品是中国近几十年来新兴的一个精细化学品产业。我国化妆品工业在新品种、新原料、新工艺和新设备以及与化妆品相关的新技术方面都有较大的发展。化妆品是流行产品，更新换代特别快，一个产品从问世到被新产品替代，一般都经历萌芽期、成长期、饱和期和衰退期。因此，只有不断创新，开发新品种、新剂型、新配方，提高产品的竞争力，才能迎合消费者的心理，满足市场的需求。 化妆品是以涂擦、喷洒或者其他类似的方法，散布于人体表面任何部位(皮肤、毛发、指甲、口唇等)，以达到清洁、消除不良气味、护肤、美容和修饰目的的日用化学工业产品。化妆品品种繁多，但以乳化类化妆品和液洗类化妆品量最大，乳化类化妆品主要用于皮肤的保护和营养。常见品种有各种膏霜，如护肤霜、防皱霜、营养霜、奶液、润肤乳液和洗面奶等。液洗类化妆品主要包括香波、沐浴液和洁面产品等,对液洗类化妆品基本要求是必须具有去污的能力和起泡能力并具有一定护理(护发和护肤)能力。 因此本工厂设计设计的工厂主要生产乳化类化妆品和液洗类化妆品为目标。 本次设计的主要产品是润肤霜,主要原料还是采用传统的油脂和蜡类，保湿剂，乳化剂等，成本较低，颇受消费者欢迎，在当今我国护肤品市场占有相当的份额。此次设计的编写,是继在学习了《工厂设计》《化工原理》、《化工设备》、《机械制图》、《化妆品与洗涤技术》和《精细化工工厂设计相概论》等其它相关专业课程之后进行一次的综合性设计。由于本次工厂设计者水平有限，难免有错误之处，欢迎读者对本书提出宝贵意见和建议。 2 第二章 中国润肤霜产业发展 化妆品公司设计 摘要: 本文主要讲述了生产乳化类化妆品和液洗类化妆品的工厂设计，根据化妆品行业发展、市场调查，确定产品年产量，并按年均产量对化妆品反应设备进行选择，并举例说明某乳化类化妆品和液洗类化妆的的生产方案的确定、生产、检测指标、工艺计算(包括产量计量、物料计算、能量计算)等等。根据化妆品的生产流程对化妆品厂进行布局和设计，使厂房的布局尽量方便工作。最后描述了在做工厂设计过程中的体会与心得。 关键词:关键词: 工厂设计、乳化类化妆品、液洗类化妆品、行业发展、反应设备、生产流程、检测指标等。 第一节 中国化妆品行业发展 当今，化妆品中的各种护理、保养、彩妆等新型产品层出不穷，以此紧随国际化妆品市场的新方向。“绿色、自然与环保”已成为全球日化、食品等非耐用消费品业的主流呼声。因此，安全、无毒副作用的叶醇及其酯类香料将成为我国化妆品界的新宠;另外，人们越来越认可果蔬美容作用，从日常食用的瓜果蔬菜中摄取人体所需要的天然微量元素，抗衰老、润肌肤、美容美体、经济又实惠成为了时尚。 然而，尽管各种流行趋势异彩纷呈，对于大大小小的化妆品企业来说，对化妆品市场的消费结构有一个宏观准确的了解和把握，无疑是重要而必须的。 《中国品牌评价报告》显示，洗发护发用品普及率最高(97.4%)，其次数润肤护肤品和洁肤沐浴用品普及程度高。至于婴儿洗浴润肤品，在其主力消费群— 3 —婴幼儿和年轻女性中的普及率还较低，说明这类日用品还远没有广泛地走进人们的生活。 中国纯化妆类用品的市场远未饱和，虽然城市中越来越多的中青年女性追逐着浓妆淡抹的时尚，但国内大部分人口还是素面朝天。27.2%(来自《2002CCB中国品牌评价报告》数据)的渗透率意味着我国纯化妆类用品市场的发展空间还是很广阔的。随着回归自然在全球范围内的兴起，国内对加有中草药成分的化妆品研究日趋活跃，上海“家化”已经建成了国内最先进的中草药化妆品研究机构。目前，国内已有数百种中草药化妆品应市，消费者对祛斑、消痣、去皮肤色素等方面的需求，基本是由中草药添加剂或天然原料制成的化妆用品来满足的。 事务往往是双刃剑。国外企业大举进攻国内日化品市场的同时，也为我国民族产业的发展带来了大量宝贵经验。例如，外企强劲的广告宣传攻势、公关应用、品牌塑造;成功的营销策略;品种多、花色全能适应不同层次需要的个性化生产;精致美观、高雅华贵的包装设计;对目标消费者心理特点的把握从而引领潮流的能力;对化妆品消费趋势精确到位的预测;对市场信息的收集、反馈和研究;注重科技的投入和营销网络终端的建设等等。这些，使我国日用品行业的产品结构发生了巨大变化。 总之，对我国民族化妆品业来说，未来是挑战和希望并存的。《2002CCB中国品牌评价报告》的数据表明，我国城市化妆品市场处在成长期向成熟期走近的阶段，目前这个行业仍保持着较快的发展速度。业内人士预测，今后几年化妆品市场的销售额将以年均15%左右的速度增长，这种增长幅度显然大于经济增长速度;可见，我国化妆品市场潜力巨大、空间广阔。 第二节 中国润肤霜产业发展分析 润肤护肤品是中国化妆品市场中发展最快的一类。中国广大的地理区域和多层次的人口构成，使得国内外高、中、低不同档次的护肤品都能找到自己的市场，即各自相应的规模化消费群;近年来，中档产品的市场份额有较大幅度上升，表现出较佳的市场前景。 全国有几千个化妆品品牌，其中，外资合资企业的名牌产品占据该市场的主要地位，它们总共的市场份额约70%。而国有中小型化妆品企业在数量上占据了中国化妆品市场企业的绝大多数，其加总的市场份额却很少，只有羽西、大宝、丁家宜、奇士美这几个国内品牌在市场占有率上小有成就。 4 用于清洁、营养、保护人体皮肤的化妆品称为清洁类化妆品。清洁类化妆品主要有清洁蜜(洗面奶、洁面乳、洗颜霜)、清洁霜、磨面膏、清洁喱、清洁面膜、沐浴化妆品等。在清洁类化妆品中，目前销量最大的是洗面奶。洗面奶色泽纯正、香气淡雅、质地细腻，具有较好的流动性、延展性和渗透性。用它洗脸能去除面部的汗渍、油垢、粉底、皮屑等，用其卸妆能彻底洗去油彩、脂粉、唇膏、眉笔迹等，它最适合洗去难以去除的眼影膏。有一些特殊性质的洗面奶还可以在无水条件下使用，不仅能清洁面部皮肤，同时还兼有护肤、保湿、营养皮肤等功能，用后能使面部肌肤柔嫩光洁。由于用洗面奶洗脸卸妆具有极好的洁肤保健功效，具有用香皂洁肤无可比拟之优点，因此深受消费者的青睐。一般来说，洗面奶是由油相物、水相物、表面活性剂、保湿剂、营养剂等成分构成的液状产品。其中奶油状洗面奶含有油相成分，适用于干性皮肤使用;水晶状透明产品不含油相成分，如配方调理适当，可满足绝大多数消费者使用。洗面奶中表面活性剂具有润湿、分散、发泡、去污、乳化五大作用，是洁面品的主要活性物。此外，根据相似相溶原理，在洗面过程中，可借油相物溶解面部油溶性的脂垢;借其水相物溶解脸面上水溶性的汗渍污垢。起到协同去除污垢、油彩、脂粉、美容化妆品残迹等作用。若在洗面过程中辅以按摩，令皮肤更好地吸收其营养或疗效成分，则洁肤营养保健效果更佳。 2008年的金融危机虽然给化妆品市场带来了一定影响，但波及面有限，东北重工业城市、沿海工业区的护肤品市场已然在下半年逐渐复苏。2009年国内的护肤品市场仍然呈现出快速上扬的良好态势，然而，竞争与机遇并存，品牌战进一步加剧，各品牌修炼内功，升级整合，集团化多品牌阵营抱团发展，并不断寻求自身品牌独特的发展道路，拓展渠道，延伸市场，实现品牌可持续发展。2009，品牌进一步集中化，成为2010护肤品市场大战之前的整合年。近几年，护肤品市场出现了崭新的亮点，其引领了护肤品的全新时尚趋势，特别是抗老化的护肤品有了新的发展速度，并且持续走俏，这是最值得关注的事件。未来中国护肤品、润肤品市场将有更大的发展空间，竞争也将更加激烈，而且主要集中在消费者细分、产品功能诉求和渠道建设上。随着跨国公司利用中国基地进一步占领市场以实现全球扩张战略目标以及欧莱雅、联合利华、宝洁、雅芳等的进入，已经大大冲击了国内护肤品产业，特别是随着中国直销法的出台，未来将会有更多的国外护肤品企业进入中国市场。护肤品市场的重要特征是进入企业多，竞争白热化，资金投入高，市场更新快。各品牌无所不用其极。护肤品是化妆品市场中发展最快的一个分类市场。由于产品的新概念不断涌现，产品细分化进程加快，目前，市场处于多品牌竞争状态，品牌起伏较大;中档产品的市场份额有较大幅度上升，表现出较佳的市场前景。外资品牌要更大地赢得市场，除了保持销售高档产品外，要实现更大的利润，就必须在销售规模上取得突破。国内品牌如果丧失价格优势，中国化妆品业界将重新进行一次洗牌过程。事实上面对激烈的市场竞争，业内知名企业都更加注重企业的管理、品牌塑造、渠道建设、人力资源、企业文化等各 5 个方面，以获得更卓越的赢利能力、更迅猛的增长速度与更持续的竞争力。 第三章 乳化工段概述 第一节 乳化体的制备技术 化妆品品种类繁多，但以乳化类化妆品产量最大，主要用于皮肤的保护和营养。常见的品种有各种膏霜，如护肤霜、防皱霜、营养霜、奶液、润肤乳液和洗面奶等。 一、 乳化机理 乳化体是由两种完全不相溶的液体所组成的两相体系，一种液体以非常小的粒子形式分散在另一相中，组成为“均匀”体系。 当油和水混合时，可能形成一种暂时的乳化体，但由于表面张力很大，两相会很快地分离，除非采用乳化剂或偶合剂来稳定这种体系。即使如此，最稳定的乳化体，由于热力学的不稳定体系，最终也将分离。 油/水界面有表面活性剂存在时，界面张力下降，若再加入一定量极性有机物，可将界面张力降至不可测量的程度，这样即形成稳定的微乳状液。 二、 乳化体的稳定性与不稳定性 实质上，一般化妆品乳化体要求稳定性达2~3年的寿命，永恒的稳定是不可 能的。 乳化体的稳定性一般决定于以下几个因素: (1) 降低界面张力 (2) 界面上保护膜的形成 (3) 界面电荷 6 (4) 分散相的浓度和粘度 (5) 液滴粒子的大小和均匀度 乳化体的不稳定性的表现形式: (1) 分层(2)变型(3)破乳 三、 乳化类化妆品常用原料 乳化类化妆品主要是由水和水溶性物质、油脂和蜡、乳化剂三类物质组成。 油脂、蜡类及其衍生物是化妆品主要的基质原料，包括油脂、蜡类、高级脂肪酸和脂肪醇、酯类、有机硅和矿物油等，常用的油脂和蜡主要有硬脂酸和单硬脂酸甘油脂、棕榈酸及其异丙酯、十六十八醇、矿油和凡士林、硅油、羊毛脂等;水和水溶性物质常用的有甘油、丙二醇等;乳化剂常用的有K12、A25、A6、SS-20、SSE-20等。 四、 乳化类化妆品的生产 生产方法: 将油相和水相分别加热到一定的温度后，把油相加入水相中进行均质乳化，搅拌冷却到一定的温度加入香精，继续搅拌冷却到一定温度出料 生产流程图: 油相组分(加热) 水相组分(加热) 搅拌预乳化(70~75?) 均质乳化(70?) 搅拌、脱气、冷却 加香精、活性物、药物和不耐高温的防腐剂 7 搅拌冷却至35~45? 放置陈化24小时以上 灌装 产品 五、乳化体的制备技术 在实际生产过程中，有时虽然采用了同样的配方，但是由于操作时的温度、乳化时间、加料方法和搅拌条件等不同，制得的产品的稳定度及其他物理性能也会不同，有时相差悬殊。因此，根据不同的配方和不同的要求，采用合适的配制方法，才能得到较高质量的产品。 (一) 生产相序 1、油相的调制 将油、脂、蜡、乳化剂和其他油溶性成分加入夹套溶解锅内，开启蒸汽加热，在不断搅拌条件下加热至80?,使其充分熔化或溶解均匀待用。要避免过度加热和长时间加热以防止原料成分氧化变质。容易氧化的油分、防腐剂和乳化剂等可在乳化之前才能加入油相，溶解均匀，即可进行乳化。 2、水相的调制 先将去离子水加入夹套溶解锅中，将水溶性成分如甘油、丙二醇、山梨醇、碱类、水溶性乳化剂等加入其中，搅拌下加热至90-100?,维持30分钟灭菌，然后冷却至70-80?待用。如配方中含有水溶性聚合物，应单独配制，将其溶解在水中，在室温下充分搅拌使其均匀溶胀，防止结团，如有必要可进行均质，在乳化前加入水相。要避免长时间加热，以免引起粘度的变化。为补充加热和乳化时挥发掉的水分，可按配方多加3%,5%的水，精确数量可在第一批制成后分析成品水分而求得 3、乳化和冷却 8 上述油相和水相原料通过过滤器，按照一定的顺序加入乳化锅内，在一定的温度(如70?,80?)条件下，进行一定时间的搅拌和乳化。乳化过程中，油相和水相的添加方法(油相加入水相或水相加入油相)、添加的速度、搅拌条件、乳化温度和时间、乳化器的结构和种类等对乳化体粒子的形状及其分布状态都有很大影响。均质的速度和时间因不同的乳化体系而异。含有水溶性聚合物的体系，均质的速度和时间应加以严格控制，以免过度剪切，破坏聚合物的结构，造成不可逆的变化，改变体系的流变性质。如配方中含有维生素或热敏的添加剂，则在乳化后较低温下加入，以确保其活性，但应注意其溶解性能， 乳化后，乳化体系要冷却到接近室温。卸料温度取决于乳化体系的软化温度，一般应使其借助自身的重力，能从乳化锅内流出为宜。当然，也可以用泵抽出或用加压空气压出。冷却方式一般是将冷却水通入乳化锅的夹套内，边搅拌，过冷却。冷却的速度、冷却时的剪切力、终点温度等对乳化体系的粒子大小和分布都有影响，必须根据不同乳化体系，选择最优的条件。特别是从实验室小试转入大规模工业化生产时尤为重要。 4、陈化和灌装 一般是储存陈化一天或几天后再用灌装机灌装。灌装前需对产品进行质量评定，质量合格后方可进行灌装。 (二)搅拌条件: 乳化时搅拌愈强烈，乳化剂用量可以愈低。但乳化体颗粒大小与搅拌强度和乳化剂用量均有关系，过分的强烈搅拌对降低颗粒大小并不一定有效。而容易将空气混入。一般情况是，在开始乳化进采用较高速搅拌对乳化有利。在乳化结束而进入冷却阶段后，则以中等速度或搅拌有利，这样可减少混入气泡。如果是膏状产品，则搅拌到固化温度为止。 搅拌强度与颗粒大小及乳化剂用量之关系: 搅拌强度 颗粒大小 乳化剂用量 差(手工或桨式搅拌) 极大(乳化差) 少量 差 中等 中量 强(胶体磨) 中等 少至中量 强(均质器) 小 少至中量 中等(手工功旋桨式) 小 中至高量 9 差 极细(清晰) 极高量 (三) 混合速度: 分散相加入的速度相机械搅拌的快慢对乳化效果十分重要，可以形成内相完全分散的良好乳化体系(也可形成乳化不好的混合乳化体系，后者主要是内相加得太快和搅拌效力所造成。乳化操作的条件影响乳化体的稠度、粘度和乳化稳定性。研究表明:在制备 O/W 型乳化体时，最好的方法最在激烈的持续搅拌下将水相加入油相中，且高温混合较低温混合好。在制备 W ,O型乳化体时(建议在不断搅拌下(将水相慢慢地加到油相中去，可制得内相粒子均匀、稳定性和光泽性好的乳化体。 (四) 温度控制: 制备乳化体时，除了控制搅拌条件外(还要控制温度，包括乳比时与乳化后的温度。 由于温度对乳化剂溶解性和固态油、脂、蜡的熔化等的影响，乳化时温度控制对乳化效果的影响很大。如果温度太低，乳化剂溶解度低，且固态油、脂、蜡未熔化，乳化效果差;温度太高，加热时间长，冷却时间也长，浪费能源(加长生产周期。一般常使温度控制高于其熔点 10 , 15 ? ，而水相温度则稍高于油相温度。通常膏霜类在 75 , 95 ? 条件下进行乳化。 最好水相加热至 90 , 100 ? ，维持 20min 灭菌，然后再冷却到 70 , 80 ? 进行乳比化。在制 W/O 型乳化体时，水相温度高一些，此时水相体积较大，水相分散形成乳化体后，随着温度的降低，水珠体积变小，有利于形成均匀、细小的颗粒。如果水相温度低于油相温度。两相混合后可能使油相固化 ( 油相熔点较高时 ) ，影响乳化效果。 冷却速度的影响也很大、通常较快的冷却能够获得较细的颗粒。当温度较高时。由于布朗运动比较强烈，小的颗粒会发生相互碰撞而合并成较大的颗粒;反之。当乳化操作结束后，对膏体立刻进行快速冷却，从而使小的颗粒“冻结”住，这样小颗粒的碰撞、合并作用可减少到最低的程度。但冷却速度太快，高熔点的蜡就会产生结晶，导致乳化剂所生成的保护胶体的破坏，因此冷却的速度最好通过试验来决定。 (五) 香精和防腐剂加入: 对乳液类化妆品，一般待乳化已经完成并冷却至 50 , 60 ? 时加入香精。 10 如在真空乳化锅中加香，这时不应开启真空泵，而只维持原来的真空度即可，吸入香精后搅拌均匀。对敞口的乳化锅而言，由于温度高，香精易挥发损失，因此加香温度要控制低些，但温度过低使香精不易分布均匀。 第二节 制备乳化体的设备 化妆品乳化体是由油、脂、蜡等许多种原料混合而成的一种物系，因此混合机是重要的设备。为要制得高质量的乳化体，必须选用符合生产要求的乳化设备。 一般常用的乳化设备如下: (一)胶体磨: 胶体磨是一种剪切力很大的乳化设备，其主要部件是转子和定子，转子转速可达 1000 , 20000r , min 。它可以迅速地将液体、固体或胶体粉碎成微粒，并且混合均匀。 (二)均质器: 均质器的操作原理是将欲乳化的混合物在很高的压力下白一小 7L 挤出，均质器的主要部件是一个泵，用它可产生3000000,20000000 Pa 的压力，还有一个用弹簧控制的阀门，也就是小孔。目前市售的各种均质器的不同之处，主要在阀门的设计上。均质器可以是单极的阀门，也可以是双极串联的阀门。另一种均质器是装于搅拌锅底部，各种形式叶桨装于套筒中间，转速 500 , 2880r , min ，最高速度可达 10000r , min 。 (三) 真空乳化搅拌机: 其空乳化搅拌机有效容积 200 , 1000L 为宜，中间有均质器，转速 500 , 10000r/min. 可无级调速;另外还有带刮板的框式搅拌桨(转速为 10 , 100r , min ，为慢速搅拌，以及桨式(—般为旋奖式)搅拌器，为快速搅拌。转速为 150r , min 。 真空乳化搅拌机由于同时具有上述二种搅拌器，而且是在真空条件下操作，因此具有许多优点: 它吸取了上述二种设备的优点，避免了它们的缺点，是较为完善的一种乳化设备，适用于膏霜和奶液等的生产; 真空乳化搅伴机可使膏霜和奶液的气泡减少到最低程度，增加膏霜表面光洁度; 由于搅拌在真状态下进行，育霜和奶液避免和空气接触，因此减少了氧化过程; 真空乳化搅拌机出料时用灭菌空气加 11 压，目的在于避免杂菌的污染。真空乳化搅拌机是在真空状态下间歇进行的，其操作步骤是:水和水溶性原料在一只原料溶解锅内加热至90 ? ，维持 20min 灭菌。油在另一只原料溶解锅内加热(经灭菌的原料冷却至所需的反应温度，在制造油,水型乳化体时，—般先将油经过滤后放入真空乳化搅拌锅内，先开动均质器高速搅伴(再将水经过滤后放人搅拌锅内，开动均质器的时间 3 , 15min ，维持真空度 , ，同时用冷却水夹套回流冷却。停止均质器搅拌后，开动框式搅拌器同时夹套冷却水回流，冷却到预定温度时加香精，—直搅到 35 , 45 ?为止。化验合格后即可经灭菌的压缩空气送到包装工序。 根据本工段的产品特点，所选用到的乳化设备为真空乳化搅拌机。 12 第四章 生产方案的确定及特点 1、生产方案种类的介绍 (一)间歇式乳化 这是最简单的一种乳化方式，将油相和水相原料分别加热到一定的温度后，按一定的次序投入到一只搅拌釜中，开启搅拌通入夹套冷却水，冷却到60?以下时加入香精，冷却到45?左右时停止搅拌，然后放料送去包装。国内大多数厂家均采用此法，其优点是适应性强，缺点是辅助时间长，操作繁琐，设备效率低等。 (二)半连续式乳化 油相和水相原料分别计量，在原料溶解锅内加热到所需温度之后，先加入到预乳化锅内进行预乳化，再经搅拌冷却筒进行冷却。此搅拌冷却筒称为骚动式热交换器，按产品的粘度的不同，中间的转轴及刮板有各种形式，经快速冷却和管内绞龙的刮壁推进输送，冷却器的出口就是产品，即可送去包装。 预乳化锅的有效容积为1000,5000L，夹套有热水保温，搅拌器可安装均质器或桨叶搅拌器，转速为500,2880r/min，可无级调速。 定量泵将膏霜送至搅拌冷却筒，香精由定量泵输入冷却筒和串联的管道里，由搅拌筒搅拌均匀，其外套有冷却水冷却搅拌筒。搅拌冷却筒的转速60,100 r/min，视产品不同而异，接触膏霜部的材料由不锈钢制成。 半连续式乳化搅拌机有较高的产量，适用于大批量生产，目前在日本采用此法较多。 (三)连续式乳化 连续式乳化的工艺流程首先将预热好的各种原料分别由计量泵打到乳化锅中，经过一段时间的乳化之后溢流到刮板冷却器中，快速冷却到60?以下，然后再流入香精混合锅中，与此同时，香精由计量泵加入，最终产品由混合锅上部溢出。 这种连续式乳化适用于大规模连续化的生产，其优点是节约动力，提高了设备的利用率，产量高且质量稳定，但目前国内还没有采用这种方式进行生产的厂家。 2、生产方案的确定 13 一般乳化方式为间歇式乳化、半连续式乳化、连续式乳化。本工段所选用的生产工艺为间歇式乳化，因为这是最简单的—种乳化方式，将油相和水相原料分别加热到一定温度后，按一定的次序投入到一只搅拌釜中，开启搅拌通入夹套冷却水，冷却到45? 左右时加入香精，冷却到室温时停止搅拌，然后放料送去陈化24H以上再进行包装。国内外大多数厂家均采用此法，优点是适应性强，可以按市场的需要，调整生产的产品种类，提高经济效益。但它也有辅助时间长，操作繁琐，设备效率低的缺点。 3、产品配方的确定及检验要求 (1)润肤霜的配方 油相 质量分数% 水相 质量分数% DC-200 5.00 BHA(适量) 0.05 白油 15.00 CPK 2.00 凡士林 5.00 丙二醇 5.00 硬脂酸 5.00 尼泊金甲酯 0.20 尼泊金丙酯 十六十八醇 2.00 0.10 羊毛脂 2.00 59.55 去离子水 单甘酯 1.00 其他 IPP 4.00 香精 0.01 表1,1润肤霜卫生指标 指标 指标名称 优级品 一级品 合格品 膏体 细腻 色泽 符合色泽 感官指标 香气 符合规定香型 PH值(25? 4.0-8.5 耐热 40?1?,24小时,膏体无油水分离现象 理化指标 -5,-15?，24小时，恢复室温膏体无油水分离现 耐寒 象 14 成人 ?500 ?800 ?1000 细菌总数 儿童 ?500 粪大肠菌群 不得检出 卫 金黄色葡萄球菌 不得检出 生 指 绿浓杆菌 不得检出 标 铅，mg/kg ?30 ?30 ?40 汞，mg/kg ?1 砷,mg/kg ?10 15 第五章 产量计算 本工段的润肤霜产量为 40t/ 月，若每月的工作天数为 30 天时， 则每天的产量 G=40000/30=1333Kg 根椐本工段的特点选用的为间歇式乳化设备，每天工作时数为 8 小时，并分两批进行生产，因而: 每批产量 G=1333/2=667 Kg ，每批生产所需要的时间为t=8/2=4h 但是在乳化过程和生产中，由于设备的问，如加热、冷却、过滤、包装和输送都会造成原料和成品的不同程度的损失。因而须把损失量算入到总的生产量中， (本工段中取润肤霜生产中的收率为 97% ，损失率为 3% ) 因而，每月实际原料用量 G=40000/0.97=41237.11 Kg 每天实际原料用量G‵= 41237.11/30=1374.57 Kg， 则每批原料量G批=1374.57/2=687.30 Kg 若选项用的乳化锅的装料系数为?=0.7时，(已知润肤霜密度接近于水，取其密度为p=1g/ml)则该乳化锅所需容积为V=G批/(0.7*1)=981.84L 每月所用的原料量及每批所用的原料量如下 组分 质量分数% 输入的量(kg) 每批的输入量(kg) DC-200 5.00 2061.85 34.36 白油 15.00 6185.56 103.09 凡士林 5.00 2061.85 34.36 硬脂酸 5.00 2061.85 34.36 十六十八醇 2.00 824.74 13.75 羊毛脂 2.00 824.74 13.75 单甘酯 1.00 412.37 6.87 IPP 4.00 1649.48 27.50 BHA(适量) 0.05 20.60 0.34 CPK 2.00 824.74 13.75 16 丙二醇 5.00 2061.85 34.36 尼泊金甲酯 0.20 82.47 1.37 尼泊金丙酯 0.10 41.23 0.68 香精 0.01 4.12 0.06 59.55 24556.70 409.28 去离子水 17 第六章 物料衡算 根据物料衡算式可知，Q1=Q2+Q损，式中的Q1表示输入原料的总量，Q2表示为输出后的总量，Q损表示生产过程中损失总量。 现以每批的原料为计算基准，得 已知Q1=687.30KGg,Q2=Q1×97?=687.30×97?=667kg,Q损= Q1- Q2=20.30Kg. 输入部分原料的用量，输出部分各成份的含量(由于乳化过程中，虽然有部分原料为损失掉，但总的成份含量基本不变的)如下: 输入部分原料的用量，输出部分各成份的含量(由于乳化过程中，虽然有部分原料为损失掉，但总的成份含量基本不变的)如下: 组分 质量分数% 输入的量(kg) 每批的输入量(kg) DC-200 5.00 2061.85 34.36 白油 15.00 6185.56 103.09 凡士林 5.00 2061.85 34.36 硬脂酸 5.00 2061.85 34.36 十六十八醇 2.00 824.74 13.75 羊毛脂 2.00 824.74 13.75 单甘酯 1.00 412.37 6.87 IPP 4.00 1649.48 27.50 BHA(适量) 0.05 20.60 0.34 CPK 2.00 824.74 13.75 丙二醇 5.00 2061.85 34.36 尼泊金甲酯 0.20 82.47 1.37 尼泊金丙酯 0.10 41.23 0.68 香精 0.01 4.12 0.06 59.55 24556.70 409.28 去离子水 润肤霜生产的物料衡算表如下 18 每批的输入量每批的输出量每批损耗 组分 质量分数% (kg) (kg) (kg) 油DC-200 5.00 34.36 相 白油 15.00 109.09 凡士林 5.00 34.36 硬脂酸 5.00 34.36 十六十八醇 2.00 13.75 羊毛脂 2.00 13.75 单甘酯 1.00 6.87 711.86 22.02 IPP 4.00 27.50 水BHA(适量) 0.05 0.34 相 CPK 2.00 13.75 丙二醇 5.00 34.36 尼泊金甲酯 0.20 1.37 去离子水 59.55 409.28 其香精 0.01 0.06 他 尼泊金丙酯 0.10 0.68 总 733.88 100 711.86 22.02 量 19 第七章 能量衡算 已知能量衡算式如下:?Q=?Q+?Q式中?Q表示物料进入时带入出设备入入乳化锅的热量，?Q表示物料带出时热量，?Q表示设备带出的热量。(根出设备 ,据 Missenard 法基团计算法，求得各种物料比热容，公式为C=?PL。) P 配方中物质比热容(忽略钛白粉、 EDTA 、香精)因为它们的用量很少 组分 比热kj/kg •K DC-200 2.5 白油 2.52 凡士林 2.5 硬脂酸 4.89 十六十八醇 5.3 羊毛脂 2.5 单甘酯 4.71 IPP 2 BHA(适量) 2.5 CPK 2.5 丙二醇 2.5 尼泊金甲酯 2.5 尼泊金丙酯 2.5 香精 2.5 去离子水 4.2 注:上面计算出是 0 ? 时热容数值，在其他高温下，化合物的热容值有差异 ，设计上是将算出的 C p 加大 20~25% 1. 输入部分的热量计算 ?Q=?Q+?Q ，式中?Q示物料带到设备中总热量，?Q表示油相带入油水入油 20 入的热量，?Q表示水相带入热量。 水 对于水相，已知进料温度为85?则: Q=M×C×t=409.28×4.2×85=146112.96kj 水水P Q=M×C×t=0.34×2.5×85=72.25 kj BHABHAP Q=M×C×t=13.75×2.5×85=2921.88 kj CPKCPKP Q=M×C×t=34.36×2.5×85=7301.5 kj 丙二醇丙二醇P Q=M×C×t=1.37×2.5×85=291.13kj 尼泊金甲酯尼泊金甲酯P 对于油相，已知进料温度为80?则: Q=M×C×t=109.09×2.52×80=21992.5 kj 白油白油P Q=M×C×t=34.36×2.5×80=7301.5kj DC-200DC-200P Q=M×C×t=27.5×2×80=4400 kj IPPIPPP Q=M×C×t=34.36×2.5×80=6872 kj 凡士林 凡士林P Q=M×C×t=17.35×5.3×80=7356.4 kj 1618醇1618醇P Q=M×C×t=34.36×4.89×80=13441.6 kj 硬脂酸硬脂酸P Q=M×C×t=13.75×2.5×80=2750kj 羊毛脂羊毛脂P Q=M×C×t=6.87×4.71×80=2588.62 kj 单甘脂 单甘脂P 则?Q=?Q+?Q 入油水 =146112.96+72.25+2921.88+7301.5+291.13+21992.5+7301.5 +4400+6872+7356.4+13441.6+2750+2588.62 =223402.34 kj 2. 输出部分的热量计算 已知?Q包括了产品带出的热量和物料损失造成的热量损失，而?Q则出设备 指乳化锅冷却时冷却水带走的热量。(已知本工段的洁面乳的收率为 97% )。 则?Q =?Q×(1-97%)=47702.62×3%=1431.08 kj，所以产品带出的热量损入 21 问?Q 。 产品 又因为已知出料的温度在40?时， 所以:Q′=M′×C×t=409.28×4.2×40=68759.04 kj 水水P Q′= M′×C×t=13.75×2.5×40=1375kj 水溶性羊毛脂水溶性羊毛脂P Q′= M′×C×t=6.87×4.71×40=1294.31 kj 单甘脂 单甘脂P Q′= M′×C×t=1.37×2.5×40=137 kj 尼泊金甲酯尼泊金甲酯P Q′= M′×C×t=109.09×2.52×40=10996.27kj 白油白油P Q′= M′×C×t=34.36×2.5×40=3436 kj DC-200DC-200P Q′= M′×C×t=27.5×2.0×40=2200 kj IPPIPPP Q′= M′×C×t=0.34×2.5×40=34 kj BHABHAP Q′= M′×C×t=13.75×2.5×40=1375 kj CPKCPKP Q′= M′×C×t=13.75×5.3×40=2915 kj 1618醇1618醇P Q′= M′×C×t=43.36×4.89×40=8481.22 kj 硬脂酸硬脂酸P Q′= M′×C×t=34.36×2.5×40=3436 kj 丙二醇丙二醇P Q′= M′×C×t=0.68×2.5×40=68 kj 尼泊金丙酯尼泊金丙酯P 则:?Q产品 =65759.04+1375+1294.31+137+10996.27+3436+2200+34+1375+2915 +8481.22+3436+68=101496.84 kj ?Q=?Q+?Q+?Q=223402.34-101496.84-1431.08=120474.42kj 设备入成品损 本设计中用来冷却洁面乳的物质是冷却水，已知冷却水进入乳化锅的夹套前的温度为 25 ? ，进入夹套后出来的温度为40 ? 。由此可求得，水在25，40=32.5?时的比热容为:C=4.2 kj?(kg?k),1。则 MP水2 Q120474.42,设备===882.6 kg 。因而每批产品冷却时，所需要的冷却水为4.2，32.5C(t,t)P12 882.6kg 。所经由此得，每天冷却水的用量为:882.6×2=1765.19 kg。 22 第八章 乳化设备的选型 1. 筒体的选择 ,首先对于乳化设备的装料系数定为:=0.7时，则乳化锅的工作体积为: G670.105V===957.29 L (已知洁面乳的ρ接近于水，则可看作ρ=1 kg,L) ,0.7 根据乳化罐的需求大于950L ，本设计选用的乳化罐的容积为 1000L 。 2. 封头的选择 根据筒体的内径和封头 (JB1154-73) ，材料为 :16MnR ，选择封头的参数如下 : 公称直径 曲面高度 直边高度 厚 度 内表面积 容 积 质 量 材 料 Dg,mm H,mm H,mm S,mm F,m V,m G,kg 1000 250 40 10 1.21 0.162 16MnR 97.2 3. 筒体法兰的选择 根据筒体的内径、压力和法兰标准 (JB4701-92) ，选择的是平型平焊法兰;垫片是根据垫片标准 (JB4704-92) ，材料为橡胶石棉板。法兰参数如下: 质 量 公称 法 兰 mm 螺 柱 kg 直径 DN mm D D 1 D 2 D 3 D 4 d 规格 数量 65.13 1000 1130 1090 1055 1045 1042 40 23 M20 32 4. 接管及其法兰的选择 根据筒体的大小和管子的规格标准 (YB231-70) ，其材料为:10号钢，选用的筒体出料管和夹套的物料进出管的参数如下 : 4.1 筒体进出料管，取 Dg40(?45 × 3.5mm ) 4.2 夹套进出管，取 Dg25(?32 × 3.5mm ) 说明:按规定?25 × 3.5、?32 × 3.5、?38 × 3.5、?45 × 3.5、?57 × 5、 ?76 × 6、?89 × 6(mm)的接管不需要补强。 接管法兰根据标准 (GB9119.2-88) 选取。材料为 Q215-A ，其参数如下 : 23 螺 栓 公称 管子 法兰 螺栓孔中 螺栓 法兰 法兰 法兰理直径 外径 外径 心圆直径 孔径 厚度 内径 论重量 螺纹 数量 n DN A D K L C B Kg Th 25 33.7 100 75 11 4 M10 14 34.5 0.72 40 48.3 130 100 14 4 M12 16 49.5 1.35 5. 人孔的选择 根据筒体的大小和人孔的标准 (JB577-79) ，选用的人孔为 DN400(426 × 6mm ) 。其参数如下: 公称 螺 栓 螺栓螺母 直径 dw × s D D 1 B b b 1 b 2 H 1 H 2 直径 ×长 数量 DN 度 426× 400 515 480 250 14 10 12 150 90 16 M16×50 6 6.搅拌器的选择 搅拌器的形式是多种多样的，因此设计搅拌器时，选用合适的搅拌器是十分重要的。由于影响搅拌过程的因素及其复杂，选型时一般要从工艺上考虑搅拌的目的、物料黏度和搅拌器容积的大小，同时选型时还要考虑功耗、操作费用，以及制造、维护和检修等要素，所以一个理想的选型方案必须同时满足工艺、安全与经济等方面的要求。 因此结合于这次的设计，该乳化锅决定采用框式搅拌器，因为这种搅拌的搅拌转速不是很快，这样就有助于驱除乳液或膏体中气泡，同时功耗也较低，又符合工艺的操作。此种搅拌器还有就是搅动的范围很大，不会形成死区。 7. 支座的选择 本设计选择的是 A 型悬挂式支座。 根据支座标准 (Q/TJ 7-75) ，选取支座的参数如下: 支座 支座支承支承面上 重量 负荷 面积 单位压力 a c d e H L S K Kg 22t cm kg/cm 10 720 13.9 240 300 270 30 460 270 14 8 31.2 支座垫板尺寸: 垫板尺寸 mm 支座允许负荷 t 高×宽 厚度 10 250 × 180 14 24 8.乳化装置的规格 根据以上的计算结果可知，选用的乳化锅应配需要有相应的夹套和保温层，同时还应用配套的水相锅和油相锅，以方便水相和油相原料的处理和配制。以下为本工段选用乳化设备规格表: 规格 主锅 主锅搅拌功率 水相锅 油相锅 容积 刮板 均质 容积 搅拌功率 容积 搅拌功率 L KW KW L KW L KW Zl-1001000 5.5 7.5 800 4 600 3 0 25 参考文献 《化工原理》、《化妆品与洗涤用品生产技术》、《精细化工工厂设计概论》、 《化工设备》、《容器零部件标准》、《化工设计概论》 26