Transcript GEA Niro-Soavi Polska - Świat Przemysłu Kosmetycznego

Homogenizatory Wysokociśnieniowe
w zastosowaniach do produktów
kosmetycznych
GEA Mechanical Equipment
5 Kongres Św. Przemysłu
Kosmetycznego
18-20.11.2014r
Niro-Soavi PL Polska
GEA Niro-Soavi Polska
GEA Mechanical Equipment
GEA Mechanical Equipment.
GEA Tuchenhagen
Polska Sp. zo.o.
Koszalin
Olsztyn
GEA Niro-Soavi
Polska
GEA Westfalia Separator
Polska Sp. zo.o.
GEA Mechanical Equipment
GEA Niro-Soavi Polska
Homogenizator lab.
– NL 2000L PANDA+
Ciśnienie pracy do 2000bar, dwa stopnie homogenizacji, moc 1.85kW
GEA Mechanical Equipment
GEA Niro-Soavi Polska
Technologia
– homogenizacji wysokich ciśnień
Celem wielu podstawowych procesów technologicznych jest dokładne
wymieszanie dwóch substancji, z których jedna najczęściej jest w postaci
płynnej. Drugą substancją może być również ciecz, ewentualnie ciało stałe,
lub jak wykazują ostatnie badania, nawet gaz.
Główną zasadą Homogenizacji Wysokociśnieniowej (co jest też jej zaletą) jest
mieszanie różnych substancji, połączone z redukcją rozmiarów cząstek fazy
rozproszonej.
GEA Mechanical Equipment
GEA Niro-Soavi Polska
Homogenizator wysokociśnieniowy
HOMOGENIZATOR
Zawór homogenizujący + Pompa wysokociśnieniowa …
GEA Mechanical Equipment
GEA Niro-Soavi Polska
1.1 Zawór homogenizujący - zasada
Siła
„F”
GEA Mechanical Equipment
GEA Niro-Soavi Polska
1.2 Zawór homogenizujący - zasada
Strefa
homogenizacji
Produkt po
homogenizacji
Produkt przed
homogenizacją
Głowica homogenizująca
(impact head)
Pierścień
przelotowy
(valve seat)
Pierścień przeciwuderzeniowy
(impact ring)
GEA Mechanical Equipment
GEA Niro-Soavi Polska
2.1 Technologia
– zawór homogenizujący
Podstawą technologii i procesu homogenizacji jest zawór
homogenizujący. Z uwagi na to iż dzięki układowi głowic
zawór jest w stanie wytworzyć wysokie ciśnienie,
produkt jest transformowany w chwili przepływu przez
szczelinę, na co składają się dynamiczne procesy z
użyciem wysokiej energii:
 Turbulencji
 Lokalnej Kawitacji
 Efektu ścinania
 Wysokiej energii uderzeń
Podczas wysoko-dynamicznego procesu przepływu, generowany jest efekt
zjawiska „homogenizacji” i „mikronizacji” cząstek, aż do finalnego oczekiwanego rozmiaru w procesie technologicznej obróbki.
GEA Mechanical Equipment
GEA Niro-Soavi Polska
2.2 Zasada pracy – 1 stopień homogenizacji
Do wytworzenia ciśnienia homogenizacji, niezbędne jest przyłożenie
odpowiedniej siły „F” aby domknąć elementy głowicy i spowodować
„przeciskanie się” produktu przez powstałą szczelinę – zawór
homogenizujący.
Przyłożenie siły “F”
Zawór (głowice dolna i
górna) nigdy nie są
całkowicie zamknięte,
zawsze pozostaje
szczelina, która umożliwia
przepływ produktu: na
zasadzie im wyższe ma
być ciśnienie
homogenizacji tym
mniejsza szczelina na
głowicy.
Wylot produktu
Szczelina
mikronizująca
Wlot produktu
GEA Mechanical Equipment
GEA Niro-Soavi Polska
2.3 Zasada pracy - 2 stopnie homogenizacji
Wylot produktu
IIst
Szczelina
mikronizująca I i
II stopnia
Ist
Wlot produktu
GEA Mechanical Equipment
GEA Niro-Soavi Polska
3.1 Skuteczność homogenizacji
Zależy od :

Dobranego ciśnienia pracy

Konstrukcji elementów głowicy

Liczby stopni homogenizacji

Ustawień pomiędzy I i II stopniem

Wielkości przepływu produktu

Temperatury homogenizacji

Założeń jakości (głównie dla emulsji), składu produktu
i wstępnego przygotowania do procesu homogenizacji

Liczby powtórzeń homogenizacji
GEA Mechanical Equipment
GEA Niro-Soavi Polska
4.1 Użyteczność homogenizacji
Żeby dać obraz szerokiego zastosowania homogenizacji wysokociśnieniowej
w produkcji i obróbce kosmetyków, należy wymienić najważniejsze efekty
towarzyszce temu procesowi:
1. Mikronizacja zawieszonych cząstek (0,1 do 2 mikrometrów w zależności od
produktu i użytego ciśnienia) przy bardzo równomiernym rozkładzie wielkości
cząsteczek.
2. Równomierne rozproszenie cząstek, a w rezultacie jednorodny produkt.
3. Wysoka stabilność otrzymanych emulsji i dyspersji.
4. Zwiększenie lepkości, która pociąga za sobą żądaną stabilność. (Jeśli wzrost
Iepkości nie jest pożądany, można zmodyfikować konstrukcję urządzenia i
dołączyć dodatkowo drugi stopnień homogenizacji, lub zastosować zawór
homogenizujący specjalnie dobranej
konstrukcji, który pozwala na
utrzymanie płynności produktu).
5. Szybkie żelowanie bez konieczności zmian temperatury produktu.
GEA Mechanical Equipment
GEA Niro-Soavi Polska
4.2 Użyteczność homogenizacji
Najważniejsze cechy wymagane dla produktów kosmetycznych, które mogą być
osiągnięte przez odpowiednie zastosowanie homogenizacji wysokociśnieniowej:
• Stabilność emulsji zawierających różnego rodzaju oleje - podstawowa
cecha produktu wysokiej jakości.
• Mikronizacja i równomiernie rozprowadzenie cząstek - powstrzymują one
koalescencję, która praktycznie dyskwalifikuje dowolny kosmetyk wpływając
znacząco na jego zdolności absorpcyjne.
• Wygląd produktu, jego konsystencja i przede wszystkim efektywność znaną rzeczą jest, że czynnikiem limitującym działanie niektórych produktów
kosmetycznych jest ich zdolność do wchłaniania przez skórę. Znaczna
redukcja rozmiarów cząsteczek silnie wspomaga ten proces. Jednoczenie
zjawisko wzrostu powierzchni zmikronizowanych cząstek substancji czynnej
przyspiesza znacząco jej działanie. Suspensje lipozomowe ostatnio bardzo
popularne wśród wiodących producentów kosmetyków jako nośniki
odżywczych i farmakologicznych substancji mogą być z powodzeniem
produkowane przy użyciu homogenizatorów wysokociśnieniowych.
GEA Mechanical Equipment
GEA Niro-Soavi Polska
5.1 Przykłady zastosowań
- homogenizacji
Emulgacja
jednym z podstawowych zastosowań homogenizacji jest produkcja stabilnych
emulsji (jest to również pierwsze zastosowanie homogenizacji z historycznego
punktu widzenia).
Reakcje chemiczne
pomiędzy dwiema substancjami mogą być przyspieszone na wiele sposobów,
najczęściej są to:
* Termiczny - przez utrzymywanie odpowiedniej dla danej reakcji temperatury.
* Chemiczny - przez wprowadzenie katalizatorów i powiększenie stężeń
reagujących substancji.
* Fizyczny - przez powiększenie powierzchni międzyfazowej (na przykład
homogenizacja wysokociśnieniowa).
Zawiesiny
bardzo często wymaganą formą w wielu procesach przemysłowych jest zawiesina,
czyli dyspersja, w której cząstki rozdrobnione występują w fazie stałej.
Homogenizacja wysokociśnieniowa prowadzi do otrzymania cząstek o mniejszych
rozmiarach, a ponadto daje o wiele lepsze wymieszanie komponentów.
GEA Mechanical Equipment
GEA Niro-Soavi Polska
5.2 Przykłady zastosowań
- homogenizacji
Obróbka wstępna - Surowców poddawanych suszeniu
w przypadku suszenia jednorodność surowca ma znaczenie nie tylko dla jakości
produktu, ale również ma znaczenie dla samego procesu suszenia. Istotne jest to
przede wszystkim w przypadku stosowania dyszowych urządzeń rozpyłowych
gdzie homogenizacja jest praktycznie jedynym sposobem na zabezpieczenie
przed blokowaniem mechanizmu suszarni.
Przyspieszenie niektórych procesów
niektóre istotne procesy, takie jak żelatynizacja czy zmydlanie zostają
przyspieszone bardzo silnie, podczas gdy inne, na przykład estryfikacja, zachodzą
praktycznie natychmiast.
Wytwarzanie roztworów do iniekcji
substancje używane do iniekcji muszą charakteryzować się wymiarami cząstek
nie przekraczającymi rozmiarów naczyń, przez które muszą być transportowane
lub błon, przez które są absorbowane. W tym przypadku powyższy wymóg jest
istotny raczej z punktu widzenia jakości produktu niż ze względów ekonomicznych,
chociaż homogenizacja wysokociśnieniowa poprawia oba aspekty jednoczenie.
GEA Mechanical Equipment
Dziękuję za uwagę
Przygotowano w oparciu o materiały własne
GEA Mechanical Equipment
NSPL Polska