CN106244360B - 一种液体洗涤剂连续化柔性生产工艺及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液体洗涤剂连续化柔性生产工艺及设备。该工艺包括：1)将洗涤剂用膏状原料与工艺水稀释至规定浓度；将参与化学反应的组分预先在反应调配系统内进行反应；将所用固体原料预先在搅拌罐中投加溶剂、工艺水等搅拌均匀；2)将其他前配原料计量，按照配方设定比例连续加入到一级混合器进行在线混合均质；3)经过均质后的物料进行再次均质后打入中间缓冲罐，并输送至后端二级混合器，与后配功能性小料进行二次调配混合；4)从二级混合器出口端连续产出的液体洗涤剂打入半成品缓冲罐，输送至灌装线进行包装。本发明具有工艺简单、操作方便、多品种同时连续化生产，设备易清洗消毒等特点，在稳定产品品质的同时，可显著提升生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种液体洗涤剂生产技术，属于液体洗涤剂的工业化生产及设备技术领域，特别是涉及一种液体洗涤剂连续化柔性生产工艺及设备。
背景技术
液体洗涤剂产品已经成为人们生活中的必备清洁用品，且发展势头迅速。为满足不同消费者的个性化需求，生产商通常会提供不同品种的洗涤剂产品。目前，行业内的液体洗涤剂通常采用间歇式工艺生产，即：将多种原料按照工艺配比批量性的投加到搅拌罐中，并保持一定的搅拌时间，配制出一个批量液体洗涤剂半成品。半成品通过质量指标检测合格后输送至半成品暂存罐，并由暂存罐分配至不同的灌装线进行灌包装。整个生产配制过程是不连续的，每个反应釜的生产量为一个批量。
为满足多品种生产和提高产能，生产厂家通常会选择增加生产线条数，增大配制罐的容积等规模效应来提高生产能力、满足多品种同时交付。但是，受制于生产设备投资和场地投入的边际效应，生产厂必须考虑在同一生产线上切换生产不同系列的产品，间歇式生产工艺在进行品种切换时必须停止生产配料，并对配制罐、暂存储罐、灌装机及管道进行排料和清洗等操作，造成物料的浪费和清洗水的消耗，且每次转换品种占用2小时以上的有效生产时间。
发明内容
针对上述生产工艺中存在的不足，本发明的目的在于提供一种液体洗涤剂的连续化柔性生产工艺及设备，具有工艺简单、占地面积小、操作方便、切换灵活、多品种同时连续化生产，设备易清洗消毒等特点，在稳定产品品质的同时，可显著提升生产效率。
为了实现上述液体洗涤剂的连续化柔性生产模式，本发明包括以下工艺步骤：
1)将洗涤剂用膏状原料与工艺水在剪切稀释系统内稀释至既定浓度，满足连续混合使用条件；
2)将洗涤剂中参与化学反应的组分预先在反应调配系统内进行反应并搅拌均匀，满足连续混合使用条件；
3)将洗涤剂中所用固体原料预先在搅拌罐中投加溶剂、工艺水等搅拌溶解均匀，满足连续混合使用条件；
4)将配方中其他前配原料采用对应流量计计量，并在电脑自控系统编程、按照配方设定比例连续式加入到一级混合器进行在线混合均质；
5)经过一级混合器均质后的物料，根据在线监测指标设置一定的回流比进行再次均质后打入中间缓冲罐，输送至后端二级混合器，与后配功能性小料进行二次调配混合。
6)从二级混合器出口端连续产出的液体洗涤剂打入半成品缓冲罐，经在线脱泡装置消泡、冷却和过滤后，输送至灌装线进行包装，完成整个产品生产流程。
步骤1)中，膏状原料与工艺水、液碱一并加入均质剪切泵，并设置循环回流比，剪切稀释至一定比例，再打入中间缓冲罐，加入液碱目的是确保原料稀释后的卫生安全。
所述一级混合器为高速混合剪切泵；所述二级混合器为静态混合器；所述后配功能性小料包含香精、色素、功能助剂等。
还包括步骤7)，生产切换不同品种时，采取顶料清线操作，用当前品种前配料推挤出上一品种料液进行置换，在缓冲罐中盛接并排出，做掺兑处理。
另外，本发明还涉及到一种液体洗涤剂连续化柔性生产设备，其包括：
原料预处理单元，包括原料高位暂存罐、搅拌罐、中间缓冲罐、高速剪切混合泵和及其对应的输送泵和计量装置。将大宗液体原料输送至高位暂存罐；其中膏状原料与工艺水、液碱在高速剪切混合泵作用下进行剪切稀释至规定浓度，再进入中间缓冲罐进行进一步老化，满足在线混合使用条件；参与化学反应的组分预先在反应罐中进行反应并搅拌稀释均匀，并设置回流比进行老化后，输送至中间缓冲罐备用；固体粉料在搅拌罐中投加工艺水搅拌溶解均匀，经蓝式过滤器过滤杂质后，打入高位缓冲罐，满足在线使用条件；
在线混合均质单元，经过预处理后的原料采用动力输送或重力方式按照配方特定比例，通过流量计连续且定量地加入一级混合器内，各原料组分在混合器内由进口端向出口端流动过程完成混合均质；经一级混合器均质后的基料，设置回流出料比进行再次均质老化后打入中间缓冲罐，输送至后端二级混合器，与二级加入的功能性原料(香精、色素、功能助剂等)进行二次调配混合。
灌包装单元，经由二级混合器均质后的料液(配方所有组分)称之为半成品；半成品在动力输送下进入半成品缓冲罐，待半成品指标稳定后输送至真空脱泡系统进行消泡，并通过后端的冷却器把料液冷却到合适的灌装温度。经布袋过滤器除去细微杂质后，输送至灌装线进行灌包装，完成洗涤剂成品的生产。
本发明的液体洗涤剂连续化柔性生产设备，所述一级混合器和二级混合器后均配置缓冲罐，通过液位传感器、带变频循环泵以及控制阀门调节循环出料比。
本发明的液体洗涤剂连续化柔性生产设备，中间缓冲罐配置液位传感器，循环管道上安装在线pH计及在线粘度计，用于监控物料均质效果并控制回流量与出料量之比。
本发明的液体洗涤剂连续化柔性生产设备，各原料进入一级混合器各接入口前安装80～200目的金属过滤器；半成品物料在输送至灌装机前的管路上安装200～600目的布袋过滤器。
另外，配方所用原料依据加入量均采用对应口径的高精度质量流量计计量，并与中控系统联锁自动化控制，采用积分比例形式控制配比精度，提高了控制系统的稳定性，确保产品质量稳定。
本发明的液体洗涤剂连续化柔性生产工艺及设备，具有如下优点和有益效果：
1、本连续式生产工艺及其设备布局按照产品制造流程设计，与间歇式工艺相比：相同设计产能，节省占地面积50％，硬件设施及设备投资节约30％以上。
2、本连续式生产工艺根据洗涤剂中原料性质，大宗原料先在一级混合器内调配成基料后，再与其他差异性物料在二级混合器内进行混合均质，可同时满足多种产品生产；并可以通过中间缓冲罐进行快速过渡和切换，达到柔性切换生产的目的，有效提升了综合生产效率。
3、本连续式生产工艺实现了质量在线监控，通过安装在循环管道上的pH计和粘度检测仪进行连续监测，并与设定数据对比后，输出不同信号用以调节在线混合器的循环出料比，保证料液品质稳定；与间歇式生产工艺相比，节省了约20min的单批次检测时间。
4、本连续式生产工艺配备了在线连续脱泡系统及冷却器，经脱泡和冷却后的半成品料液直接去包装系统，省去了间歇式工艺的储罐暂存及静置消泡和物料降温时间，灌装精度高、稳定性好。
附图说明
图1a是本发明的特殊原料预处理工艺单元及设备简图；
图1b是桶装原料及固体原料的预处理工艺单元及设备简图；
图2是本发明的相同基体配方产品连续生产工艺流程及设备简图；
图3是本发明多配方连续生产工艺流程及设备简图。
10：原料罐区 11：输送泵 12：高速混合泵 13：缓冲罐 14：搅拌罐
15：循环输送泵 16：暂存罐 20：在线pH计 21：液位计
30、30’：溶解罐 31、31’：篮式过滤器 32：桶装液体料 33：桶装香精
34：桶装防腐剂 51：流量计 52：原料高位罐 53：金属过滤器
54：一级混合器 55：二级混合器 56：在线粘度计 57：中间缓冲罐
58：半成品缓冲罐 71：在线脱泡装置 72：冷却器 73：输送泵
74：布袋过滤器 75：灌包装线
具体实施方式
本发明提供了一种液体洗涤剂连续化柔性生产工艺及设备。该工艺首先将洗涤剂中原料按功能分类和预处理后，按照配方设定比例分级连续式加入到在线混合器中进行混合均质。
具体来讲，是先将洗涤剂用膏状原料进行稀释后均质，将需要进行化学反应的原料提前处理。固体原料加入搅拌罐溶解，达到进入一级混合器在线混合的条件。同时将配方中其他大宗液态原料连续且定量地输送到一级混合器，各原料组分在一级混合器中完成混合均质后，再次与后端加入的功能性小料(香精、色素、功能助剂等)在二级混合器内进行二次调配混合，并在整个混合过程设置一定的循环出料比，确保完全均质老化。当所有原料组分全部加入后，从二级混合器出口端连续产出液体洗涤剂产品，经在线脱泡装置消泡、换热器冷却后，供后端灌包装，完成整个产品生产流程。
本发明具有工艺简单、占地面积少、操作方便、切换灵活、多品种同时连续化生产，设备易清洗消毒等特点，在稳定产品品质的同时，可显著提升生产效率。
下面通过具体实施例结合图示对本发明的液体洗涤剂连续化柔性生产工艺及设备作进一步详细说明，但本发明并不仅限于以下的实施例。
实施例1-1a(特殊原料预处理工艺单元及设备)
请参阅图1所示，本发明的液体洗涤剂原料预处理工艺及设备简图。配方用膏状原料70％浓度AES由原料储罐区10经输送泵(凸轮泵)11输送至高速混合泵12进口端与工艺水进行在线调配、剪切均质成25％浓度。为保证均质效果，通过在线pH计20和液位计21控制高速混合泵12的循环出料比在2～5:1，保证AES均质稀释合格后打入缓冲罐13。为确保稀释后25％AES的卫生安全，均质过程同时加入液碱调整pH达到11.5。
参与中和反应的96％磺酸和32％NaOH分别由原料储罐区10按照2.5:1的配比输送至搅拌罐14进行反应，为了降低反应物磺酸钠的粘稠度，反应过程加入工艺水调节反应物至30％浓度，调整完毕后打入暂存罐16备用。
图1-1b是桶装原料及固体原料的预处理工艺单元及设备
桶装液体料32(AOS、AEO9、NS-16等)采用泵输送方式供料给一级混合器54，参与产品配制；洗涤剂中所用固体原料工业盐、EDTA分别投加到溶解罐30、30’中，用工艺水溶解至20％和7％浓度，经篮式过滤器31、31’过滤后打入对应原料高位罐52，满足连续混合配制条件。
实施例1-2(相同基体配方洗涤剂连续生产工艺及设备)
请参阅图2所示，来自原料预处理系统中原料及罐区大宗原料(SDS、OA-12、MES中的一种或多种)按照配方比例，经各自流量计51单独计量并依据原料性质汇合后分为七个接口同步输送至一级混合器54中进行混合均质，各原料在进一级混合器54前的汇集管上安装金属过滤器53。
经一级混合后的前配基料进入中间缓冲罐57，并根据在线pH计20和在线粘度计56的监测数据，通过(变频)循环输送泵15和液位计21调整循环出料比进一步均质，确保基料pH值和粘度稳定后输送至二级混合器55。
前配基料依据配方特性经分流三路后分别与对应后配功能性原料(香精、色素、功能改善助剂等)在二级混合器55内进行再次混合均质，调配成不同品种的洗涤剂品种。
所有原料经二级混合器55均质后，根据在线监测指标稳定性，调整循环出料比，保持半成品各项指标稳定后打入半成品缓冲罐58。半成品缓冲罐至灌包装线75的管路上依次安装有在线脱泡装置71和冷却器72以及布袋过滤器74，半成品料液经脱除泡沫并冷却至30℃以下，经过滤去结晶物及杂质后输送至灌装线75进行灌包装，以保障产品质量和灌装克重的稳定。
需要说明的是，本工艺设计了二级混合均质，并设置缓冲罐，目的是保证生产的连续性，尤其在系统开车阶段料液均质不完全，需要打入缓冲罐进一步调整，这样可以避免频繁开停车的现象，系统的运行更加稳定。
表1相同基体的三种洗涤剂品种配方表
实施例1-3(多种配方洗涤剂连续生产工艺及设备)
请参阅图1～3所示，经预处理后的原料以及其他大宗原料(LAB、SDS、OA-12、MES中的一种或多种)按照三种基础配方比例，经流量计51单独计量后分为至少七个接口同步输送至对应的一级混合器54中进行不同基料的混合均质，各原料在进入混合器前的汇集管上安装金属过滤器53，过滤掉原料中的固态杂质；经一级混合器54均质的前配基料进入各自中间缓冲罐57，并通过循环输送泵15和液位计21调整循环出料比进一步均质，确保基料pH值及粘度稳定后输送至二级混合器55。
上述三种前配基料与对应后配功能性原料(香精、色素、功能改善助剂等)在二级混合器55内进行再次混合均质后，根据在线pH和粘度监测指标，调整循环出料比，保持半成品各项指标合格后打入半成品缓冲罐58。半成品缓冲罐至灌装线75的管路上依次安装有连续脱泡装置71和冷却器72以及布袋过滤器74，半成品料液经脱除泡沫并冷却至30℃以下，经过滤去结晶物及杂质后输送至灌装线75，以保障产品质量和灌装克重的稳定。半成品料液经灌包装后完成整个液洗洗涤剂产品的生产流程。
表2三类不同基体配方的的六种洗涤剂品种配方表
综上，本发明的液体洗涤剂连续化柔性生产工艺及设备可满足多配方体系、多品种的同时连续化生产，具有实用性强、生产切换灵活快速等优点。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种液体洗涤剂连续化柔性生产工艺，其特征在于包括以下步骤：
1)将洗涤剂用膏状原料与工艺水在剪切稀释系统内稀释至规定浓度，满足连续混合使用条件；
2)将洗涤剂中参与化学反应的组分预先在反应调配系统内进行反应并搅拌均匀，满足连续混合使用条件；
3)将洗涤剂中所用固体原料预先在搅拌罐中投加溶剂、工艺水搅拌溶解均匀，满足连续混合使用条件；
4)将配方中其他前配原料采用对应流量计计量，并在电脑自控系统编程、按照配方设定比例连续式加入到一级混合器进行在线混合均质；
5)经过一级混合器均质后的物料，设置回流比进行再次均质后打入中间缓冲罐，并输送至后端二级混合器，与后配功能性小料进行二次调配混合；所述一级混合器为高速混合剪切泵；所述二级混合器为静态混合器；所述后配功能性小料包含香精、色素、功能助剂；
6)从二级混合器出口端连续产出的液体洗涤剂打入半成品缓冲罐，经在线脱泡装置消泡和冷却器冷却后，输送至灌装线进行包装。
2.根据权利要求1所述的液体洗涤剂连续化柔性生产工艺，其特征在于：步骤1)中，膏状原料与工艺水、液碱一并加入均质剪切泵，并设置循环回流比，剪切稀释至一定比例，再打入中间缓冲罐。
3.根据权利要求1所述的液体洗涤剂连续化柔性生产工艺，其特征在于：还包括步骤7)，生产切换不同品种时，采取顶料清线操作，用当前品种的前配料顶出上一品种料液进行置换，在缓冲罐中盛接并排出。
4.一种液体洗涤剂连续化柔性生产设备，其特征在于其包括：
原料预处理单元，包括原料高位罐、搅拌罐、中间缓冲罐、高速剪切泵及其对应的输送泵和计量装置；将包含磺酸钠、AOS、LAB的大宗液体原料输送至高位罐，其中膏状原料与工艺水、液碱在高速剪切混合泵作用下进行剪切稀释至规定浓度，再进入中间缓冲罐进行进一步老化；参与化学反应的组分预先在反应罐中进行反应并搅拌稀释均匀，并设置一定的回流比进行老化后，输送至中间缓冲罐备用；固体粉料在搅拌罐中投加工艺水搅拌溶解均匀后，打入高位缓冲罐；
在线混合均质单元，经过预处理后的原料采用动力输送或重力方式按照配方特定比例，通过流量计连续且定量地加入一级混合器内，各原料组分在一级混合器内由进口端向出口端流动过程完成混合均质；经一级混合器均质后的基料设置回流出料比进行再次均质老化后打入中间缓冲罐，并输送至后端二级混合器，与二级加入的包含香精、色素、功能助剂的功能性原料进行二次调配混合；
灌包装单元，经由二级混合器均质后的含有配方所有组分料液称之为半成品；半成品在动力输送下进入半成品缓冲罐，待半成品指标稳定后输送至真空脱泡系统进行消泡，并通过后端的冷却器把料液冷却到合适的灌装温度；经布袋过滤器除去细微杂质后，输送至灌装线进行灌包装。
5.根据权利要求4所述的液体洗涤剂连续化柔性生产设备，其特征在于：所述一级混合器和二级混合器后均配置缓冲罐，通过液位传感器、带变频循环泵以及控制阀门调节循环出料比。
6.根据权利要求4所述的液体洗涤剂连续化柔性生产设备，其特征在于：中间缓冲罐配置液位传感器，循环管道上安装在线pH计及在线粘度计。
7.根据权利要求4所述的液体洗涤剂连续化柔性生产设备，其特征在于：各原料进入一级混合器各接入口前安装80～200目的金属过滤器；半成品物料在输送至灌装机前的管路上安装200～600目的布袋过滤器。
8.根据权利要求4所述的液体洗涤剂连续化柔性生产设备，其特征在于：所有原料依据配方加入量均采用对应口径的高精度质量流量计计量，并与中控系统联锁自动化控制。
9.根据权利要求4所述的液体洗涤剂连续化柔性生产设备，其特征在于：所述真空脱泡系统的真空度设置为0.07～0.09MPa。
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