一种乳化类护肤用化妆品教学培训装置及其控制方法与流程

本发明涉及一种乳化类护肤用化妆品教学培训装置，具体是一种乳化类护肤用化妆品教学培训装置及其控制方法。

背景技术：

在化妆品中，乳化类化妆品产量大、品种多，常见的有乳液、膏霜、凝胶等。化妆品乳化是指互不相溶的两相物质在高速剪切和搅拌的作用下，使其中的一相被破碎成极微小的液滴，均匀地分散在另一相中，并在乳化剂的作用下形成具有相当稳定性的多相分散体系。该体系被称为乳状液。其中，以液滴或其他形式被分散的一相称为分散相，另一相是连成一片的，称为分散介质。常见的乳状液的一相是水或水溶液(水相)，另一相是与水不相互溶的有机相(油相)。

目前，国内外有工业生产型乳化装置(包括水相锅、油相锅及乳化锅等)和实验室型乳化机(在烧杯中进行搅拌及乳化的设备)。生产中非水溶性粉相固体是由研磨机(如胶体磨)研磨至规定的粒径后与非水溶性液相组分一并加入到带有夹套加热和搅拌的溶解锅(即油相锅)中加热搅拌溶解；水溶性物质和去离子水混合加入到带有夹套加热和搅拌的溶解锅(即水相锅)中加热搅拌溶解；乳化是将调制好的油相和水相分别从油相锅及水相锅底部吸入到乳化锅中进行高速剪切分散的过程。油相锅、水相锅及乳化锅的加热是在夹套中通入水蒸汽加热；油相锅、水相锅及乳化锅的冷却是在夹套中通入冷却水冷却降温。而实验室型乳化机仅有均质机，其配料及乳化均在烧杯中进行，加热在水浴中进行，而冷却是自然冷却降温。

高职教育是以就业为导向的教育，最显著的办学特色在于技能性、实践性和职业性，目标是培养掌握相应岗位要求的应用型高技能人才和高素质劳动者，这就决定了高职教育必须强化实践教学。

工业装置因其生产需要一般不会提供教学，而实验室用乳化均质机又因与工业装置相差较大(如均质器)，很难达到所期望的教学效果。唐果发明的“一体式化妆品生产系统(CN205731113U)”，该发明是将原料搅拌罐、存储罐、乳化锅及控制柜安装在一操作平台上，以减少劳动者生产强度及缩短生产时间。而张盛雄、高振伟发明的“一种实验室型真空均质乳化机(CN 106040029A)”，该发明是将水相锅、油相锅及乳化锅集成到一机架中，通过液晶屏操控。虽是实验室型的装置，但该发明并没有说明水相锅、油相锅及乳化锅的容积，即处理量；也未说明其控制方法，更没说明是生产前实验用、还是教学实验用。教学培训重在真实和实际效果，并非中试，更非生产，如处理量大除去浪费外，还存在安全因素增多。前者是小批量生产装置，作为学生生产实习还是不错的，但作教学培训显然不适合；后者虽是实验室型的装置，作为生产前中试实验应该不错，但作教学培训必须处理量要小。

技术实现要素：

本发明是提供一种乳化类护肤用化妆品教学培训装置及其控制方法，该装置采用国产组态软件进行组态，其测量控制仪表均为国产，除运转稳定性好及能够进行精准控制外，还能通过视镜观察乳化锅内物料变化情况，以弥补目前化妆品专业学生实习、实训难的不足。

为实现上述目的，本发明所述的乳化类护肤用化妆品教学培训装置采用以下技术方案：包括装置主体框架、水相锅、油相锅、乳化锅、真空泵、温度传感器、真空压力变送器、仪表柜、上位机及控制软件。

所述的装置主体框架为不锈钢制作，用于安装固定水相锅、油相锅、乳化锅、真空泵等设备，底部装有可移动的万向轮及可调节的地脚螺栓。装置主体框架分上下、左右及前后。除右侧下方外，均为封闭式或部分封闭式(如水相锅和油相锅)，前后用金属板分隔。前上方固定水相锅锅体和油相锅锅体，水相锅和油相锅上方有带搅拌及驱动电机的锅盖；前下方为水相锅和油相锅的出料管路，以及水相锅、油相锅和乳化锅的冷却水进出管路；后上方右侧固定均质电机和刮板搅拌电机，后中部左为仪表控制箱，仪表控制箱与上位机相连，左侧后下方安装乳化锅锅体升降电机、真空泵及真空压力变送器；右侧均质电机下方固定乳化锅锅盖，乳化锅锅盖上安装有均质器和刮板搅拌器，乳化锅锅盖下方是可升降和水平翻转的乳化锅锅体。

进一步，所述的乳化锅的最大处理能力为2L。

进一步，所述的水相锅、油相锅、乳化锅的加热均采用电加热加热夹套中的水而间接加热水相锅、油相锅、乳化锅中的物料，由调节器调节控制温度。

进一步，所述的水间接加热系统在其出口管路上设有排汽阀。

进一步，所述的水相锅、油相锅、乳化锅的冷却均为水冷却，由电磁阀的开关实现水的流动来冷却。

进一步，所述的水相锅、油相锅出料是采用真空从锅底部经过滤器过滤吸入乳化锅，由真空泵提供真空实现。

进一步，所述的水相锅、油相锅的搅拌为恒速搅拌，由相应的搅拌电机实现。

进一步，所述的乳化锅的均质搅拌和刮板搅拌均为变速搅拌，由相应的变频器实现。

进一步，所述的乳化锅的升降电机为丝杆电动升降，设有行程限位开关，其信号直接送入开关量输入模块。

进一步，所述的乳化锅的出料为手动水平翻转出料。

进一步，所述的仪表箱中包括温度调节器、开关量输入输出模块、变频器等。

优选的，所有冷却水进出口、水相锅、油相锅底部出口均设有电磁阀，而非手动的球阀。

优选的，所有管路上连接设备通过快卡连接，以方便检修或更换。

优选的，所述的乳化锅锅盖上还设有带LED灯的视镜，方便观察乳化锅锅内物料变化情况。

优选的，所述的真空压力变送器，是为真空操作时能实时监控真空度，以防系统真空度不足。

优选的，所述的：锅(水相锅、油相锅、乳化锅)的加热、锅(水相锅、油相锅、乳化锅)的冷却、锅(水相锅、油相锅、乳化锅)的搅拌、锅(水相锅、油相锅)的出料、变频器的频率调节、乳化锅的升降及视镜的开关等均通过上位机中控制软件操作实现。

优选的，所述的控制软件，是采用国产组态软件进行组态，除具有工业装置DCS系统常规的控制界面流程图、液体流动动画、趋势曲线(实时曲线入历史曲线)、历史报表及3D趋势图等，还增加了均质器工作的动画视频。

本发明所述的乳化类护肤用化妆品教学培训装置及其控制方法用于教学培训具有以下优势：采用工业装置中常用的设备组成(如水相锅、油相锅、乳化锅、真空泵等)，以接近真实的工业装置，营造工业生产环境，较原在烧杯进行能提高受训者的学习兴趣。水相锅、油相锅、乳化锅的处理能力较小，减少教学培训中的浪费。仪表及电机等电气设备在一独立的相对干燥区域，能有效保护电器设备，延长其使用寿命。除装置移动及乳化锅翻转外，其余操控均在上位机的控制界面实现。上位机组态软件为自行组态，可方便日常教学及日后需要而改变组态。水相锅、油相锅、乳化锅安装在带万向轮及可调节的地脚螺栓的装置主体框架上，上位机可以是台式电脑、也可以是笔记本电脑，能便于教学培训装置改变教学场所。

附图说明

图1为装置的前正视图，

图2为装置的左侧视图，

图3为装置的俯视图，

图4为装置的后正视图，

图5为装置的内部前正视图，

图6为装置的去机罩(均质电机和刮板电机机罩)的俯视图，

图7为装置的内部下部后正视图，

图8为装置的内部底部俯视图，

图9为装置的工艺流程图，

其中：1为均质电机和刮板电机机罩，2为水相锅，3为油相锅，4为水相锅搅拌电机，5为油相锅搅拌电机，6为乳化锅，7为均质电机，8为刮板电机，9为电加热棒，10为传感器，11为视镜，12为水平翻转手柄，13为可调节的地脚螺栓，14为升降电机的丝杆，15为升降电机，16为真空缓冲罐，17为真空泵，18为真空压力变送器，19为水相锅出料电磁阀，20为油相锅出料电磁阀，21为过滤器，22为水相锅冷却水进水电磁阀，23为油相锅冷却水进水电磁阀，24为水相锅冷却水出水电磁阀，25为油相锅冷却水出水电磁阀，26为装置移动万向轮，27为装置冷却水出水接口，28为装置冷却水进水接口，29为乳化锅冷却水进水电磁阀，30为乳化锅冷却水出水电磁阀，31为真空缓冲罐出口电磁阀。

具体实施方式：

为进一步了解本发明的内容，结合附图结合实例对本发明作进一步描述，但范围并非局限于此。

具体的，一种乳化类护肤用化妆品教学培训装置，由装置主体框架、水相锅2、油相锅3、乳化锅6、真空泵17、温度传感器10、真空压力变送器18、仪表柜、上位机(含控制软件)组成。

装置主体框架为不锈钢制作，用于安装固定水相锅2、油相锅3、乳化锅6、真空泵17等设备，底部装有可移动的万向轮26及可调节的地脚螺栓13。装置主体框架分上下、左右及前后，除右侧下方外，均为封闭式或部分封闭式(如水相锅和油相锅)，前后用金属板分隔。前上方固定水相锅锅体和油相锅锅体，水相锅和油相锅上方有带搅拌及驱动电机的锅盖；前下方为水相锅和油相锅的出料管路，以及水相锅、油相锅和乳化锅的冷却水进出管路；后上方右侧固定均质电机和刮板搅拌电机，后中部左侧为仪表控制箱，仪表控制箱与上位机相连，左侧后下方安装乳化锅锅体升降电机、真空泵及真空压力变送器；右侧均质电机下方固定乳化锅锅盖，乳化锅锅盖上安装有均质器和刮板搅拌器，乳化锅锅盖下方是可升降和水平翻转的乳化锅锅体。

乳化锅6的最大处理能力为2L。水相锅2、油相锅3、乳化锅6的加热均采用电加热，加热夹套中的水间接加热水相锅2、油相锅3、乳化锅6中的物料，由调节器调节控制温度，水间接加热系统在其出口管路上设有排汽阀。水相锅2、油相锅3、乳化锅6的冷却均为水冷却，由电磁阀的开关实现水的流动来冷却。水相锅2、油相锅3出料是用真空从锅底部经过滤器过滤吸入乳化锅6，由真空泵17提供真空实现。水相锅、油相锅的搅拌为恒速搅拌，由相应的搅拌电机实现，乳化锅6的均质搅拌和刮板搅拌均为变速搅拌，由相应的变频器实现。乳化锅6的升降电机为丝杆电动升降，设有行程限位开关，其信号直接送入开关量输入模块，乳化锅6的出料为手动水平翻转出料。仪表箱中包括温度调节器、开关量输入输出模块、变频器等。所有冷却水进出口、水相锅、油相锅底部出口均设有电磁阀，而非手动的球阀。所有管路上连接设备通过快卡连接，以方便检修或更换。乳化锅6锅盖上还设有带LED灯的视镜，方便观察乳化锅锅内物料变化情况。真空压力变送器18是为真空操作时能实时监控真空度，以防系统真空度不足。锅(水相锅、油相锅、乳化锅)的加热、锅(水相锅、油相锅、乳化锅)的冷却、锅(水相锅、油相锅、乳化锅)的搅拌、锅(水相锅、油相锅)的出料、变频器的频率调节、乳化锅的升降及视镜的开关等均通过上位机中控制软件操作实现。控制软件是采用国产组态软件进行组态，除具有工业装置DCS系统常规的控制界面流程图、液体流动动画、趋势曲线(实时曲线入历史曲线)、历史报表及3D趋势图等，还增加了均质器工作的动画视频。

乳化锅冷却水进出与水相锅、油相锅相同，均设有进出口电磁阀，进水和出水各共用一总管；水相锅、油相锅的电热棒功率数量及安装方式均与乳化锅相同；水相锅、油相锅的传感器安装在锅底部出料口旁边。

图9的工艺流程图已说明了设备的连接情况，水相锅2连接出料电磁阀19，出料电磁阀19连接过滤器21，过滤器21连接乳化锅6进料接口；油相锅3连接出料电磁阀20，出料电磁阀20连接过滤器21，过滤器21连接乳化锅6进料接口；真空泵17连接真空缓冲罐16，真空缓冲罐16连接乳化锅6真空接口。电机、电磁阀、视镜等与仪表箱中二次仪表连接，仪表箱中二次仪表与上位机连接，由上位机中控制软件进行操控。

实例1制备雪花膏

原料配方表

操作方法：

按配方称量A、B相各物质，给装置送电，启动上位机电脑，进入操控界面。用去离子水清洗水相锅2后将组分B(水相)各物质依次加入到水相锅2中，在上位机控制界面，开启水相锅2的电加热按钮，设定水相锅温度为90℃，开启水相锅搅拌电机4。

清洗油相锅3后将组分A(油相)各物质依次加入到油相锅3中，在上位机控制界面，开启油相锅3的电加热按钮，设定油相锅温度为85℃，开启油相锅搅拌电机5。

清洗乳化锅6后在上位机控制界面，开启真空泵17，当真空度接近-1MPa且水相恒温结束后，开启水相锅出料电磁阀19，将水相物质吸入乳化锅6。吸完料后，关闭水相锅出料电磁阀19。同时开启乳化锅6的电加热按钮，设定乳化锅温度为85℃，开启乳化锅刮板搅拌电机8，设定刮板搅拌速度为50rpm。

待乳化锅温度达到85℃，且油相锅恒温时间结束后，开启均质电机7，设定均质搅拌时间为5min，均质搅拌速度为3000rpm，开启油相锅出料电磁阀20，吸入油相物料。吸完料后，关闭油相锅出料电磁阀20。

待均质搅拌时间结束后，在上位机控制界面，停均质电机7，打开乳化锅冷却水进水电磁阀29，乳化锅冷却水出水电磁阀30，当乳化锅温度降至45℃，在辅助加料漏斗中加入香精，打开辅助加料漏斗下部球阀，真空吸入香精后关闭辅助加料漏斗下部球阀，混合均匀后即可泄压出料。

在上位机控制界面，开启乳化锅6的升降电机的降按钮，至乳化锅6自动停止。由水平翻转手柄12，手动将乳化锅6水平翻转出料。

分别清洗水相锅2、油相锅3、乳化锅6。

实例2制备晚霜

原料配方表

操作方法：

按配方称量A、B相各物质，给装置送电，启动上位机电脑，进入操控界面。

用去离子水清洗水相锅2后将组分B(水相)各物质依次加入到水相锅2中，在上位机控制界面，开启水相锅2的电加热按钮，设定水相锅温度为90℃，开启水相锅搅拌电机4。

清洗油相锅3后将组分A(油相)各物质依次加入到油相锅3中，在上位机控制界面，开启油相锅3的电加热按钮，设定油相锅温度为85℃，开启油相锅搅拌电机5。

清洗乳化锅6后在上位机控制界面，开启真空泵17，当真空度接近-1MPa，油相锅温度达到设定温度，且通过视镜观察油相物料完全熔化，防腐剂完全溶解后，开启油相锅出料电磁阀20，吸入油相物料。吸完料后，关闭油相锅出料电磁阀20。同时开启乳化锅6的电加热按钮，设定乳化锅温度为85℃，开启乳化锅刮板搅拌电机8，设定刮板搅拌速度为50rpm。

待乳化锅温度恒定为85℃，且水相锅恒温时间结束后，开启均质电机7，设定均质搅拌速度为3000rpm，开启水相锅出料电磁阀19，将水相物质吸入乳化锅6。吸完料后，关闭水相锅出料电磁阀19。

待均质搅拌结束后，在上位机控制界面，停均质电机7，打开乳化锅冷却水进水电磁阀29，乳化锅冷却水出水电磁阀30，当乳化锅温度降至45℃，在辅助加料漏斗中加入香精，打开辅助加料漏斗下部球阀，真空吸入香精后关闭辅助加料漏斗下部球阀，混合均匀后即可泄压出料。

在上位机控制界面，开启乳化锅6的升降电机的降按钮，至乳化锅6自动停止。由水平翻转手柄12，手动将乳化锅6水平翻转出料。

分别清洗水相锅2、油相锅3、乳化锅6。

实例3制备护肤啫喱

原料配方表

操作方法：

按配方分别称量A、B、C、D、E相各物质，给装置送电，启动上位机电脑，进入操控界面。用去离子水清洗水相锅2后将组分A(水相)各物质依次加入到水相锅2中，在上位机控制界面，开启水相锅2的电加热按钮，设定水相锅温度为30℃，开启水相锅搅拌电机4。

清洗乳化锅6，在上位机控制界面，开启真空泵17，当真空度接近-1MPa后开启水相锅出料电磁阀19，将水相物质吸入乳化锅6。吸完料后，关闭水相锅出料电磁阀19。同时开启乳化锅6的电加热按钮，设定乳化锅温度为30℃，开启乳化锅刮板搅拌电机8，设定刮板搅拌速度为50rpm。

将组分D(醇相)各物质依次加入到水相锅2中，在上位机控制界面，开启水相锅搅拌电机4。

待乳化锅温度达到30℃，开启均质电机7，设定均质搅拌速度为3000rpm。在辅助加料漏斗中分批加入组分B，缓慢打开辅助加料漏斗下部球阀，分批真空吸入组分B后关闭辅助加料漏斗下部球阀。

通过视镜观察组分B分散均匀后，在上位机控制界面，停均质电机7，设定刮板搅拌速度为80rpm。在辅助加料漏斗中加入组分C，打开辅助加料漏斗下部球阀，真空吸入组分C后关闭辅助加料漏斗下部球阀。

3min后，开启水相锅出料电磁阀19，将醇相物质吸入乳化锅6。吸完料后，关闭水相锅出料电磁阀19。

在辅助加料漏斗中加入香精，打开辅助加料漏斗下部球阀，真空吸入香精后关闭辅助加料漏斗下部球阀，混合均匀后即可泄压出料。

在上位机控制界面，开启乳化锅6的升降电机的降按钮，至乳化锅6自动停止。由水平翻转手柄12，手动将乳化锅6水平翻转出料。

分别清洗水相锅2、油相锅3、乳化锅6。