摘 要

本次设计的对象是一款含有芦荟提取物的护肤霜（又称雪花膏），它质地细腻、富有光泽、拥有美白和保湿特性。护肤霜可以有效地阻止皮肤表层水分的流失，避免皮肤产生皱纹或者受到损伤。本课题是年产5000吨护肤霜的生产线设计。通过查阅相关行业手册和文献，了解国内外生产实际，本设计采用多种表面活性剂复配制得乳化剂的工艺，生产含有芦荟提取物的新型护肤霜。本设计的主要内容有：项目背景、设计思路、生产配方和工艺、相关物料衡算和热量衡算、乳化反应釜的尺寸及相关配件的设计、生产车间的布置、各工艺岗位要求及废水和废渣的后续处理以及乳化反应釜的CAD装配图、生产工艺流程图（手绘）、车间平面布置图。

关键词：护肤霜生产；生产工艺；设计

Abstract

The object of this design is a skin cream (also known as cream) containing aloe vera extract, which is delicate, shiny, whitening and moisturizing. The skin cream can effectively prevent the loss of moisture on the surface of the skin and prevent wrinkles or damage to the skin.

This project is designed for the production line of 5,000 tons of skin cream per year. By consulting relevant industry manuals and literatures to understand the actual production at home and abroad, this design uses a variety of surfactants to reconstitute the emulsifier process to produce a new skin cream containing aloe extract.

The main contents of this design are: project background, design ideas, production formula and process, related material balance and heat balance, selection of main production equipment, layout of production workshop, requirements of various process positions and treatment of three wastes and main production equipment Assembly drawing, process flow chart, workshop floor plan.

Key Words：Skin cream production; production process; design

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 产品名称 1

1.2 物理化学性质 1

1.3 项目背景 1

1.4 设计内容及思路 2

1.4.1 设计主要内容 2

1.4.2 设计主要思路 2

1.5 设计依据 3

第二章 生产方法及工艺流程 4

2.1 生产工艺方案的选择 4

2.2 实验阶段 4

2.2.1 操作过程 4

2.2.2 实验数据及结果 4

2.3 实验配方 6

2.4 工艺流程设计 6

第三章 物料衡算 7

3.1 物料衡算依据 7

3.2 物料衡算过程 7

第四章 热量衡算 9

4.1 热量衡算依据 9

4.2 加热阶段 10

4.3 恒温乳化阶段 10

4.4 冷却阶段 11

第五章 主要设备选型和计算 13

5.1 设计任务 13

5.2 设备选型原则 13

5.3 设计依据 13

5.4 反应釜釜体和夹套的设计与计算 13

5.4.1 反应釜筒体和封头的尺寸 13

5.4.2 确定反应釜高径比 15

5.4.3 确定夹套高度 15

5.4.4 确定反应釜筒体壁厚 15

5.4.5 确定反应釜封头壁厚 16

5.4.6 确定夹套的材料和厚度 16

5.4.7 水圧试验及强度校核 17

5.5 釜体和封头法兰的选择 18

5.6 接管及法兰的选择 18

5.7 搅拌设备的选择 18

5.7.1搅拌器，轴联轴器 18

5.7.2选择电机及相关配件 19

5.8 支座的选择 19

第六章 车间概况 21

6.1 车间布局设计 21

6.1.1 车间布局设计原则 21

6.1.2 车间布局设计内容 21

6.2 生产操作及安全保障 22

6.2.1 巡回检查 22

6.2.2 正常操作要点 22

6.2.3 检修安全技术规程 23

6.2.4 生产安全相关规章制度 23

第七章 生产控制及三废处理 24

7.1 各岗位生产控制 24

7.2 三废处理 24

第八章 结论 26

参考文献 27

致谢 28

附录 29

第一章 绪论

1.1 产品名称

中文名称：护肤霜

中文别名：雪花膏

英文名称：cream

1.2 物理化学性质

护肤霜的物化性质如表1.1所示。

表1.1 护肤霜的物化性质

1.3 项目背景

近年来，随着经济发展，人们对生活质量要求越来越高，化妆品行业随之迅猛发展。天然草本植物中含有大量活性成分，不仅可以改善人体皮肤而且低毒低害，深受广大群众的喜爱。添加了草本植物活性成分的化妆品将会在未来的市场中占有巨大优势^[1]。

本研究拟设计生产一种添加芦荟原汁的护肤霜，在保证保湿能力的基础上，使它具有额外的美白功能。研究表明，芦荟作为天然草本植物，其提取物中有大量的活性成分，使得芦荟具有保湿和美白的性能。其中芦荟提取物中的有效成分可以在相当程度上吸收特定波长的紫外线，同时还可以抑制黑色素的生成，在美白性能上表现突出^[2]。而且芦荟中含有大量的多糖，在保湿能力上面同样表现优异。因此在化妆品中加入芦荟的成分可以使化妆品具有显著的美白和保湿的效果，因此研制含有芦荟提取物的护肤霜具有重要意义。

1.4 设计内容及思路

1.4.1 设计主要内容

通过对现有的生产护肤霜的生产工艺分析，选择使用复配表面活性剂的非反应式乳化的生产工艺，主要包括以下内容。

1. 护肤霜的生产配方及其生产工艺条件。
2. 护肤霜的生产工艺流程的设计。
3. 护肤霜的主要生产设备的设计。
4. 护肤霜的生产车间的平面布置的设计。

1.4.2 设计主要思路

本设计拟生产一种具有一定美白和保湿功效的护肤霜。

人体皮肤显黑是因为黑色素在皮肤表面累积，所以要想达到美白的效果，可以从阻止黑色素生成、消除已生成黑色素两方面入手。传统的皮肤美白剂是通过破坏已生成的黑色素达到美白的效果，虽然效果明显，但是过程比较激烈，而且易引发不良反应，所以已经基本被禁止使用。所有本设计准备从抑制黑色素合成入手。黑色素的合成中有一种关键的酶——酪氨酸酶，络氨酸酶对黑色素生成的中间体有着十分重要的催化作用，只要能够抑制它的活性，黑色素的生成反应速率将大幅降低，浓度随之降低，借此达到美白的效果^[3]。而且已有研究表明芦荟提取物中所含有的活性成分能够在一定程度上抑制酪氨酸酶的活性，而且芦荟提取物在美白类化妆品中已有较多应用^[2]。

在保湿方面，传统的皮肤保湿剂，主要包括甘油、丙二醇、丁二醇等，虽然保湿效果较好，但是质感差。而生物活性多糖具有非常好的保湿效果^[4]，随着化妆品行业的发展，生物活性多糖被应用于化妆品中，表现出优良的保湿性能 ^[5]。而芦荟提取物含有丰富的生物活性多糖，所以可以考虑应用至本设计的护肤霜中。

本设计在基于一定文献和手册的数据基础上，进行13组实验探究以最佳工艺条件后，开始进行对本设计着手书写。本设计主要设计合适的生产工艺流程，然后对其进行每年生产5000吨含芦荟提取物的护肤霜的工艺设计。其中包括相关物料及能量的计算。通过计算出物料及能量的数据后主要设备的尺寸材料进行选则，然后对容器设备进行相应的强度校核，最后绘制相应的图纸。

1.5 设计依据

（1）《化工工艺设计手册》（上下册，第四版，2009）；

（2）《化工机械基础》（第二版，陈国恒主编）；

（3）《化妆品配方工艺手册》（董银卯 等主编）；

（4）《化工设备设计手册》等。

第二章 生产方法及工艺流程

2.1 生产工艺方案的选择

目前生产护肤霜的生产中亦可以完全不使用碱，所以本设计采取各种表面活性剂复配的非反应式乳化，以此工艺生产的护肤霜不仅成品稳定性好、不易滋生细菌、对皮肤的刺激性小，有较高的安全系数，同时也达到了预计的保湿和美白的两大功效。

本生产工艺采取分别加热水相原料和油相原料，预混合均匀后加入反应釜恒温乳化。

2.2 实验阶段

实验阶段主要工作为探究本护肤霜的配方，确定油相组分和水相组分的比例以及乳化温度和乳化时间，并对所得产品的性能进行测试，确定其是否符合行业标准。在保证最终护肤霜的质量的情况下，根据实际的生产情况来选择较合适的配比及工艺条件。

2.2.1 操作过程

将油相中组分按比例加入到容器中，加热至预定温度，使其熔化并将其搅拌均匀。将水相中组分加入到另一个容器中，加热至预定温度并将其搅拌均匀，保温10min，在搅拌下将水相慢慢加入到油相中，继续搅拌，当温度降到50℃时，加入防腐剂和香精，搅拌均匀。静置、冷却到室温。分别取3份样品各3g编号A、B、C，A样品置于40℃环境24h，B样品置于-15℃~-5℃环境下24h，C样品在3000r/min下离心30min，观察A、B、C三个样品是否出现油水分离的现象。对比不同条件下的实验结果，选择最优的原料配比和工艺条件，将其放大至工业生产。

2.2.2 实验数据及结果

本实验主要采用单因素实验，探究原料中所加入芦荟得配比、乳化温度、乳化时长对产品的影响，从而确定最佳的原料配比及工艺条件。

第一组实验：

表2.1 第一组实验数据

第二组实验：

表2.2 第二组实验

第三组实验：

表2.3 第三组实验

通过分析实验结果可知，配方中芦荟的质量分在1-5之间、乳化温度高于60℃、乳化时间大于0.5h的样品，经测试后未出现油水分离的情况，均符合行业标准。

根据实验结果和实际生产情况，芦荟加入的比例在实验所测试的范围内对乳化的影响不大，所以芦荟添加量适当即可，乳化的温度在60℃~90℃之间均可，考虑实际工厂生产时温度的波动和误差，工艺温度定在70℃较好，乳化时间定为1h。通过此工艺生产得到的产品，在保证其经济效益的情况下，对反应环境波动的包容性较好，同时可以保证所得产品质量符合化妆品行业保准。

2.3 实验配方

表2.4 实验配方

2.4 工艺流程设计

图2.1 工艺流程简图

将单硬脂酸甘油酯、羊毛脂、白油、十六醇、十八醇、尼泊金乙酯按比例加入到搅拌釜中，加热至预定温度，使其熔化并将其搅拌均匀。将蒸馏水、三乙醇胺、甘油、吐温-80按比例加入到另一个搅拌釜中，加热至预定温度并将其搅拌均匀，保温20min灭菌。将水相和油相缓慢加入反应釜中，70℃恒温1h，继续搅拌，当温度降到50℃时，加入芦荟和香精，搅拌均匀。静置、冷却送至包装。

第三章 物料衡算

3.1 物料衡算依据

本配方所使用的原料及其物化性质如下表3.1所示。