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Fallbeispiel: Projekt zur Unterstützung einer hochpräzisen, täglichen Produktionslinie für chemische Emulsionen – Anwendungsbericht eines kompakten Hochgeschwindigkeits-Scherrührbehälters
17.07.2026
Projekthintergrund
Ein aufstrebender Hersteller hochwertiger Hautpflegeprodukte in Ostchina begann Anfang 2026 mit dem Ausbau seiner flexiblen Produktionslinie. Geplant ist die Inbetriebnahme einer Pilot- und Serienproduktionslinie mit einer Jahreskapazität von 500 Tonnen. Diese Produktionslinie muss Seren, Make-up-Entferner und mikroemulgierte Feuchtigkeitscremes mit unterschiedlichen Viskositäten verarbeiten können. Zu den Kernanforderungen zählen die effiziente Homogenisierung und Emulgierung in einer Produktionshalle mit begrenzter Deckenhöhe sowie die Gewährleistung von Chargenstabilität und einfacher Reinigungskontrolle.
Nach mehreren Runden technischer Vergleiche entschied sich der Kunde schließlich für unser Produkt. Mischtank vom Typ JYMT-1000 als zentralen Haupttank für diese Produktionslinie, der den herkömmlichen Doppelschichtmischer des ursprünglichen Plans durch einen größeren Tank mit nicht einstellbarer Drehzahl ersetzt.
Herausforderungen und Lösungen bei der Implementierung
Platzbeschränkungen & Installationshöhe
Die erste Herausforderung waren die beengten Platzverhältnisse. Die erste Werkstatt des Kunden befand sich in einem renovierten alten Fabrikgebäude mit einer Nettogeschosshöhe von nur 2,8 Metern. Zudem waren im oberen Bereich bereits Brandschutzrohre und Kabelrinnen installiert. Ein herkömmlicher 1000-Liter-Tank hat üblicherweise eine Gesamthöhe von über 1800 mm und konnte daher nicht vertikal angehoben werden. Aus diesem Grund entschied sich unser Unternehmen für eine flache Abdeckung ohne Druckzylinder, entfernte das Bogendach und die Mannlochvorsprünge und positionierte Getriebe und Motor horizontal. Durch den Einsatz eines Riemenantriebs konnte die Höhe reduziert werden. Die Nettohöhe der Anlage betrug schließlich 1480 mm. Nach der Installation wurde oben eine Wartungsöffnung von 200 mm vorgesehen, sodass sich die Anlage nahtlos in die bestehende Produktionslinie integrieren ließ.
Hochgeschwindigkeitsscheren vs. volumetrische Effizienz
Das nächste Problem ist der Widerspruch zwischen hoher Schergeschwindigkeit und volumetrischer Effizienz. Die Kundenrezeptur enthält hochschmelzende Stearinsäure und nanoskaliges Titandioxidpulver. Die Öl-Wasser-Zweiphasenmischung muss innerhalb von 10 Minuten homogenisiert und die Partikelgröße auf D90 ≤ 10 μm kontrolliert werden. Herkömmliche Emulgierköpfe neigen in großen Behältern zu Wirbelbildung, wodurch das Pulver aufschwimmt. Daher verfügt der kundenspezifische Scheremulgierkopf über eine zweilagige Saugstruktur. Das obere Laufrad drückt das Material in die Arbeitskammer, während das untere Laufrad es am Behälterboden nach oben saugt. In Kombination mit einem 2,8 mm dicken Zylinder aus Edelstahl 304 unterdrückt diese hochsteife Konstruktion effektiv die Behälterresonanz bei der hohen Drehzahl von 2800 U/min. Die tatsächlichen Messergebnisse zeigen, dass die Homogenisierungszeit von 200 kg Emulsion in einem einzigen Arbeitsgang von den ursprünglich geplanten 25 Minuten auf 8 Minuten verkürzt wurde und die Partikelgröße D90 des Endprodukts bei 6,8 μm stabil bleibt.
Risiko der Restkontamination
Der dritte Aspekt ist das Risiko von Restkontaminationen. In diesem Werk werden gleichzeitig Lippenstiftbasismaterialien mit Pigmenten und Maskenflüssigkeit ohne Zusätze hergestellt. Während des Umstellungsprozesses ist eine gründliche Reinigung erforderlich, und der Flüssigkeitsstandmesser muss der Säure- und Laugeneinwirkung während der CIP-Reinigung standhalten. Daher ist die Innenfläche des Zylinders auf Hochglanz poliert (Ra ≤ 0,4 μm), während die Außenfläche mattiert ist, um Materialanhaftungen zu verhindern. Der installierte kapazitive Flüssigkeitsstandmesser verfügt über einen flächenbündig montierten Flansch ohne tote Winkel. Das Elektrodenmaterial ist dasselbe wie das des Zylinders (Edelstahl 304). Nach der Reinigung mit 80 °C heißem Wasser und 2%iger Natronlauge kehrt der Flüssigkeitsstand mit einer Abweichung von weniger als ±1,5 mm auf Null zurück, wodurch die Reproduzierbarkeit der Chargendosierung gewährleistet wird.
Operative Effektivität
Die drei Monate nach Produktionsbeginn erhobenen Tracking-Daten zeigten, dass die tatsächliche Homogenisierungszeit für eine einzelne Charge von 200 Litern Material betrug 8 MinutenDas Ergebnis war besser als die Kundenerwartung von 15 Minuten. Das Endprodukt zeigte unter Zentrifugationsbedingungen (3000 U/min, 30 Minuten) keine Schichtung oder Ausfällung und entsprach hinsichtlich seiner Stabilität den Normen. Die tatsächliche Reinigungszeit für den Gerätewechsel (einschließlich Aufheizen) betrug 25 Minuten, was besser war als der Zielwert von 40 Minuten. Der gemessene Temperaturanstieg der Tankwand nach 2 Stunden Dauerbetrieb betrug 3,2℃was besser war als der Kontrollstandard von 5℃.
Kundenfeedback
Der Produktionsleiter hob besonders hervor, dass der Überlastschutz des 11-kW-Motors und die Abstimmung mit dem Scherspalt des Emulgierkopfes die Erwartungen übertroffen haben. Beim Umgang mit hochviskosem (15.000 cP) Make-up-Entferner-Gel betrug die Stromschwankung lediglich ±0,8 A. Dank der reduzierten Gesamthöhe konnte der Bediener die Inspektion der Einfüllöffnung durchführen, ohne die Plattform betreten zu müssen, was die Sicherheit der täglichen Inspektion deutlich erhöhte.