基于面膜生产的化妆品生产仿真实训建设与实践

余小光 殷洁 唐淑贞

（湖南化工职业技术学院化学工程学院，湖南株洲 412000）

被称为“美丽经济”的化妆品行业，既是一种文化也是一种产业[1-3]，随着我国经济的持续快速发展，综合国力、人民生活水平发生了翻天覆地的变化，人们对于“美”的追求日趋强烈，促使化妆品行业得到了飞速发展。我国已成为全球最大的化妆品新兴市场和第二大化妆品消费国[4]，伴随着美丽健康产业集群的不断涌现，化妆品产业的发展迫切的需要大量适应新经济、新产业发展，特别是能够解决实际工程问题的创新型、复合型的高素质的技术技能型人才[5-7]。

虚拟仿真技术，是推进现代信息技术融入实验教学项目、拓展实验教学内容广度和深度、延伸实验教学时间和空间、提升实验教学质量和水平的重要举措[8]。化妆品生产仿真实训资源是我校化妆品技术专业国家级教学资源库重点建设内容之一，建设“以学生为中心，以能力培养为导向[9]”，基于生产环境+工作过程的“典型工艺模块”仿真资源，是破解化妆品专业实训教学难以反复训练的棘手难题重要抓手。

1 虚拟仿真项目建设的必要性

目前，国内已有12 所本科院校和30 所高职院校开设化妆品技术专业或方向[10]，人才培养规模初步形成，在传统的实践教学环节，针对化妆品生产的实训课程的教学方法多采用理论授课、现场观摩等方式，实际教学现状并不理想。首先，化妆品的生产不同于传统意义上化工产品的生产，为防止化妆品微生物污染、防止异物的混入，必须遵循化妆品良好生产规范GMPC（Good Manufacturing Practice for Cosmetic）[11]，在化妆品生产实践中，生产企业无法提供现场实操的机会，学生实践教学多流于“走马观花式”的观望模式，实习效果难以评估；其次，“化妆品级”实训耗材的成本高，制备过程容错率低，实训设备价格昂贵，化妆品配方和技术更新快，实践教学过程存在诸多问题，教学目标难以实现；再次，新冠肺炎疫情的常态化发展，现场实习实践教学面临极大的挑战。因此迫切需要寻求一种新的实践教学模式，解决传统实践教学中的瓶颈，避免教学资源的浪费。

2 虚拟仿真项目总体设计

本实验项目采用“先理论讲解，再虚拟仿真，最后实践生产”的实验方法，按照学生学习认知规律，由简单到复杂、由理论到实践的过程，循序渐进的学习和掌握典型化妆品生产的全部生产工艺流程：首先专业教师理论讲解典型化妆品生产工艺流程，接着在化妆品虚拟中心在线仿真学习该过程，最后组织学生到工业园区校企共同建设的产业学院，进行企业现场实践操作工艺流程。

2.1 知识传授—生产工艺流程

本实验项目以补水保湿面膜的生产为主线，将化妆品生产过程中的GMPC 安全措施和卫生规范、生产各环节等实际操作再现，综合运用了化妆品安全生产规范、化工单元操作、化妆品制备工艺、化妆品设备及仪表等学科知识。要求学生：掌握化妆品GMPC 安全措施和卫生规范，强化良好操作规范；掌握化妆品乳化工艺及操作，理解温度、搅拌速度、加料顺序等操作条件对乳化过程的影响；掌握化妆品生产过程中票据交接的依据，理解多角色变换的生产流程。

2.2 能力培养—仿真训练

化妆品生产实训仿真项目涵盖了面膜生产工艺中全部流程，高度还原了面膜生产的真实过程，3D 仿真建模系统逼真的模拟工艺设备、乳化操作、半成品检测、灌装、产品后处理等，学生通过多角色交互式进入不同生产车间，选择相应的角色开始操作，完成：乳化、质检、灌装、静置等岗位操作，如图1 所示。学生在一人多岗、多人多岗的交互演练学习中，根据个性化需求，在3D 沉浸式教学情境中，练习工艺操作与参数控制、模拟企业真实生产。有效满足学生深度学习，切实提高了学生的能力。

图1 面膜生产工艺流程界面

2.3 价值塑造—实践操作

经过理论学习、仿真训练后，再进行工厂实践操作，如图2所示。校企合作共建的化妆品产业学院，是学校高职“双一流”建设的重要成果之一，在产业学院，学生以学徒的身份，开展为期2 周～4 周的实践操作训练，学习化妆品GMPC 安全措施和卫生规范，化妆品乳化操作和职业规范等，理解和遵守在工厂实践中的职业道德和规范，培养严谨细致，精益求精的职业素养。

图2 化妆品工厂实践操作训练

3 虚拟仿真项目内容

本项目以一款经典面膜产品的生产工艺为基础，其配方如表1 所示，以实际生产流程为主线，以岗位任务划分模块，真实还原岗位标准场景、工作流程，再现实际生产操作细节。按照生产准备、仿真实训操作、职业岗位训练的逻辑关系展开，如图3 所示。

表1 仿真实训面膜配方表

图3 典型化妆品工艺生产实习仿真系统总体设计

3.1 仿真生产实训具体操作

（1）配方称料

根据系统中下发的当日生产任务，核对称料任务的配料单号和《配方称料单》的工单号是否一致（如图4 所示）。按照原料名称取出相应的原料，使用扫码枪扫码，将原料信息录入系统，按照增量法，称取原料，完成原料的准确称量，保存打印原料标签，核对已打印的原料标签并粘贴至称量完成的原料桶上。所有原料重复以上步骤直至完成所有称料工作。

图4 配方称料操作界面导图

（2）乳化生产

①预混合

在预混合阶段，完成B 到F 相的原料的混合，搅拌分散均匀，技术关键点是目测均匀无团聚，各相原料完成预混合，保温密封备用。

②正式生产

将A 相中的丁二醇加入主锅，开启搅拌，加入黄原胶，丙烯酸羟乙酯，搅拌10 min，目测分散均匀，无团聚。将去离子水加入主锅（预留水3 kg～6 kg），主锅开启搅拌5 min，均质5 min，至溶液均匀无团聚。依次加入预混合好的B、C、D 相原料，每加一项原料，都要完成常规搅拌2 min，随后进行均质搅拌5 min，确保乳化锅内物料乳化完全。降温搅拌，抽真空，加入热敏性的E、F 相，取料报检。系统操作界面如图5 所示。

图5 乳化制造操作及控制界面

（3）半成品检验[12-13]

按照 GB/T 13531.1-2008《化妆品通用检验方法pH值的测定》完成 pH 值检测、按照GB/T 13531.4-2013《化妆品通用检验方法相对密度的测定》完成相对密度检测；按照GB/T 7918.2-1987《化妆品微生物标准检验方法细菌总数测定》，完成微生物指标理化检验。测试pH 值6.7～7.0 为最佳；黏度测试（25℃），选择2 号转子，20 rpm，800 mpa.a～2000 mpa.a；耐热，（40±1）℃保持24 h，耐寒（-5～-15）℃保持24 h，恢复室温后与试验前无明显性状差异。微生物指标检验，菌落总数≤10 cfu/g，霉菌酵母菌总数检测≤10 cfu/g，即为合格。

（4）静置储存

将乳化完成的半成品送至静置储罐中，静置5 天，通过点击控制屏，完成储罐与乳化锅之间的物料输送和完成管道的CIP 清洗。

（5）面膜灌装

在灌装车间，打开储罐观察料体颜色、气味、状态是否与标样一致。确认喷码信息，避免批号及限用日期错误。进行首件样品确认检查并填写收件样品确认标签。

（6）包装入库

将灌装完成的面膜进行包装，将重量不合格的剔除，合格产品装箱入库。查看动态秤的的质量控制（如图6 所示），重量不合格的产品将被推出传送带，合格的产品进行后续面膜装箱贴标完成包装。

图6 动态秤质量控制界面（合格产品）

4 项目特色

4.1 形成理论-仿真-实践 “三位一体”的实践教学体系

按照从简单到复杂，从理论到实践的事物认识规律，构建了理论-仿真-实践“三位一体”递进式的实践教学体系，在仿真操作系统中，高度真实还原的3D 渲染效果，增强了学生在实验过程中的代入感和体验感，调动学生主动学习的兴趣，激发探索求真的精神。

4.2 多模式融合化的教学方法

（1）虚实结合，相辅相成

在理论学习结束后，面膜典型工艺的模拟仿真是实验项目的主体内容，学生在虚拟仿真考核合格后，才能进行现场实践操作，这种先实后虚再实的教学思路和方法，既有理论的铺垫，又有现场实践的真实操作，使得学生能够深入学习和掌握化妆品生产工艺的流程。

（2）线上线下有机结合，课内课外混合教学

线下教学突出价值引领，注重工艺理论难点问题的研讨，学生小组讨论、实时互动，提高分析和解决问题的能力；线上教学借助易思在线，学生在线学习仿真软件，不再单一地通过课内学习，而是在课外根据自身学习需要自定步调，自主学习课程内容，通过在线分享学习成果，并与同伴和教师在线交流，以合作的方式探究深层次问题。

5 结束语

为满足高校化妆品专业人才培养的需求，通过复刻企业实际场景，提前体验工作环境，高度还原工作过程场景，建设了基于多角色交互的化妆品生产实训仿真项目。通过仿真模拟实际生产过程，以虚代实增进学生认知，培养学生岗位职业技能，提升职业素养，提高了学生的知识综合运用能力和实践动手能力，实现学生在校学习的知识技能和岗位需求“零距离”对接。