探讨目前牙膏生产工艺过程中液料输送系统所存在的问题及对策

摘要：文章阐述了目前牙膏生产工艺过程中液料输送系统所存在的技术问题及缺陷，根据作者多年工作经验总结了牙膏生产工艺中液料输送系统从硬件装备到数据管理软件进行全方位改造的经验，希望能为牙膏行业进行液料输送系统的技术改造作出点参考贡献。

关键词：牙膏生产；工艺过程；液料输送系统；问题分析

Abstract: This paper describes the current problems in the process of production of toothpaste liquid conveying system exists and defect, according to the author of many years of work experience in the production process of the toothpaste liquid conveying system for full transformation from the hardware equipment to the data management software experience summary, hope to make reference contribution technical transformation can conveying system solution the material for the toothpaste industry.

Keywords: toothpaste production; technological process; liquid conveying system; problems analysis

中图分类号： TQ658.4+1 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

前言：

牙膏生产工艺中，物料输送系统包含了粉料输送系统和液料输送系统两大系统，在生产过程中，液料输送系统按牙膏配方用量将各种液料准确称量，然后通过管道有效地输送到制膏机中，因此，改系统是牙膏生产工艺中的一个关键控制工序之一，系统性能的优劣直接影响到牙膏膏体的质量以及实现自动化生产的程度。

牙膏的各种液料按照配方用量来分通常分为大宗液料和小宗液料两大类。大宗液料是指山梨醇、丙二醇、甘油、木糖醇和去离子水等；小宗液料是指香精、液料色料、中草药提取物等。目前，国内大多数牙膏生产厂家的大宗液料输送工艺基本相同，都是采用液体流量计计量，液料泵输送进料；而小宗液料则是由人工称量、投料。近这十几年来，这种液体输送模式在国内牙膏行业一直没有太多的改变。但随着市场竞争的日益激烈，消费者对牙膏具备的功能和花色品种有了更高的 要求，牙膏生产厂家为了适应市场的发展需要，需频繁更换原材料来生产各种品种的牙膏，然而，由于目前普遍使用的液料输送系统中一些原材料尚需人工称量和人工投料，以及每更换一种品种需要清洗一次，按现在的系统设备状况已无法满足生产的需求，从而导致生产效率低下，因此，液料输送系统存在的问题成为目前很多牙膏生产企业提高生产效率、保证产品质量、实现全自动化的“瓶颈”。

一液料输送系统存在的问题和缺陷

1.1 管路。现用液料输送系统在设计时存在先天的不足，管路走向、坡度等细节设计很不合理，导致管道中有液料残留，产品无法准确按照配方的用量生产，严重影响了膏体的质量稳定性。

原料储存罐。现用液料输送系统，大宗液料储存罐都是存放于

室外，日晒雨淋会造成贮存液体的物理性质改变。同时，这些储存罐的罐顶也容易产生冷凝水，其后果是容易滋生微生物，影响了原材料的质量，另外，大宗液料进料时，阀门由人工扳动进料，工人劳动强度大，而且容易扳错阀门。而在寒冷冬天，甘油、PEG会变成固液相状态，而现用设备大多没有防寒保护措施，导致甘油、PEG输送非常困难以及计量的不准确。

1.3 计量装置。小宗液料全部是人工称量、投料，投料时间分散，投料记录不及时、不准确，随意性大；大宗液料流量计的精确度差，也同样导致膏体质量的不稳定。

1.4 生产控制。由于现用的液料输送系统中，一些小液料还需手工称量操作，存在人为因素造成的误差，也使生产数据无法及时准确地传送，无法实现生产自动化。产生灰尘较多，造成严重的环境污染。

清洗。现用液料输送系统存在的一大问题是，无法实现在线清

洗，从而无法满足目前因频繁更换牙膏生产品种的需要，降低了生产效率。

二 液料输送系统的技术改造

对牙膏生产的液料输送系统进行技术改造，主要是针对目前普遍采用的液料输送系统存在的问题，将所有的牙膏液料原材料的输送采用全自动计量和输送，输送管路设计更为合理，尽量把人为因素造成的误差和失误降到最低。改造后的液料输送系统，实现了全自动化生产和管理，最大程度地减少了原材料称量的误差，减少了液料在输送过程中的损失，并能实现在线清洗，能满足频繁更换生产品种的需要，大大地提高了生产效率。

管路。所有的液料输送管路都采用316卫生级不锈钢管，钢

管表面粗糙度Ra

2.2 原料储存罐。为了避免储存罐的罐顶产生冷凝水所导致微生物的滋生，我们在液料储存罐上安装超精细过滤器，并对储存罐顶部的空气进行电微加热。而去离子水储存罐则采用无菌过滤器，并安装浸入式紫外线杀菌装置：对于香精、液体色料、中草药提取物等小宗液料储存罐的存放区，我们则采用强制送风换气与臭氧消毒处理。另外，所有阀门采用自动控制开启，避免了人为因素所造成差错。

对小储存罐改造过程中，为了解决一些香精因天气寒冷导致冻结的问题，我们曾以电热毯包覆香精储存罐作实验，试验结果表明，在环境温度为2℃～5℃时，薄荷类香精储存罐在40℃恒温状态下，即可保证其良好的流动性。为了保证这些需加热保温储存罐的温度和使用的安全，建造了配备保温监控系统的保温房，安装了温度调节器和控制开关，使储存罐的温度始终保持在温度调节器所设定的温度范围内。

2.3 计量装置。按配方用量精准计量各种原材料是保证牙膏质量的关键。我们对计量装置的改造，是采用了德国合资不锈钢椭圆齿轮流量计。这些流量计具有双重计量功能，保证了计量的准确性，同时，还具有自动补偿功能，解决了因环境温度的变化所造成的液料比重变化而引起的计量误差，减少了进料误差，大大地提高了计量的精度。

2.4控制系统。经过技术改造，液料输送控制系统采用日前国际最先进的可编程自动控制技术，该系统主要从彻底机构、电器控制、系统管理三方面保证了液体原料输送实现全自动化，使各种液体原材料能准确称量并彻底输送。（1）执行机构。执行机构是实现全自动控制的前提条件。老系统的电动球阀体笨重，执行机构复杂，球阀开关不到位，以致大于大宗液料进料时，都要由操作人员人工扳动进料阀门，改造后的进料阀门，选用了带阀位检测开关的电磁气动球阀，同时以经过超精细过滤的无水、无油、无尘、压力稳定的压缩空气作为执行动力，球阀反应灵敏，动作有力到位。（2）电器控制。老系统采用的继电器控制技术，方式落后，操作困难，稳定性差，已经被现代全自动控制技术所淘汰。改造后，整个控制系统由西门子S7-417-4主控制器以及输入输出单元ET200M组成，所有的工艺过程控制可在中央控制室监控、完成。由西子WinCC及相应的数据服务提供所需功能。控制系统包含二个主要的控制网络层：工业以太网及数据总线（PROFIBUS）。（3）系统管理。系统具有帐目服务器管理功能，实行对整个系统的原材料储存、消耗流水帐的管理，包括原材料储存区的选择、原材料组分选择、原材料批号等内容的管理。用于生产服务器控制批次生产和罐体的进料，同时对生产车间的中央控制及鉴视。

系统兼备了自动和手动两面三刀项功能，操作十分方便。在自动模式下，操作员完成定义，选择等工作并启动系统年，系统自动按照预定步骤执行各项指令：手动模式下，所有单个组件，如阀门、驱动电机等都可以独立地开启。自动模式与手动模式可根据生产实际需要进行切换。无论自动模式还是手动模式，都即时有信号传送到生产服务器上，以避免原材料混淆和搞错批次并保证所有的原材料被系统做记录和存档，即时生成生产批次报告。

2.5清洗。经过技术改造后的牙膏液料输送系统，在设计时已充分考虑清洗的问题。通过中央控制系统实现在线清洗功能。合理设计管路坡度，清洗完毕后管道内不存在液体残留的现象。向管道内吹入干燥、洁净的压缩空气，保证管道清洗后的干爽卫生。这些措施，解决了因频繁更换品种所造成的清洗困难及有可能因原材料互串影响膏体质量的问题。

三 结束语:

牙膏生产液料输送系统的技术改造，以先进的设计备为依托，以国际最先进的可编程自动控制数据管理系统为保证，为优化牙膏生产制造过程提供了可视性、可控性以及报告生成功能，增加了生产的一致性，将人为错误的风险降到最小，并能实现在线清洗，提高了整个工厂的效率，提高牙膏生产产量，减少浪费，降低成本，并有郊的减少环境污染。经过技术改造的牙膏生产液料输送系统已经正常、安全地运行了一年。改造后液料输送系统的运行成功，为牙膏行业的进行液料输送系统技术改造积累了宝贵的经验，同时对其他行业进行类似的技术改造提供有益的借鉴作用。

参考文献:

关存钢，牙膏生产工艺[M]。轻工业出版社，1989，9，

陈宏勋。管道物料输送与工程应用[M]。化学工业出版社，2003。8。

天津大学化工原理教研室编。化工原理。天津科学技术出版社，1987

宋伯生。可编程控制器配置。编程。联网。中国劳动出版社，1998。