Dilución de tensioactivos de alta actividad
Los tensioactivos como el lauril sulfato de sodio (SLES) se usan ampliamente en champús, baños de burbujas, detergentes líquidos y otros productos de limpieza, y tradicionalmente se suministran y usan en una concentración del 25 - 28%.
También se encuentran disponibles tensioactivos “altamente activos” con una concentración del 65 - 70%, lo que ofrece ahorro de costos de transporte y almacenamiento.
También son más resistentes al ataque microbiológico y contienen menos impurezas.
El Proceso
La dilución de tensioactivos al 70% se puede realizar en lotes o de forma continua, siempre que se observen dos reglas:
- El concentrado se agrega al agua, NUNCA al revés.
- La concentración en la dilución nunca supera el 27%.
Los tensioactivos de alta actividad tienen una elevada viscosidad, aunque con la aplicación del cizallamiento adecuado pueden bombearse con relativa facilidad. La concentración (como se ilustra en el gráfico siguiente), la temperatura y la aireación también afectan a la viscosidad. Los requisitos de proceso adicionales incluyen:
- Los tensioactivos de alta actividad deben diluirse antes de agregar otros ingredientes, particularmente aquéllos que aumentan la viscosidad, como el cloruro de sodio (sal).
- Longitud mínima de la tubería.
- Se requiere acero inoxidable 316 para las partes del equipo en contacto con la mezcla.
- El rango de temperatura del proceso debe ser de 25 a 35ºC (75 a 95ºF).
El gráfico siguiente ilustra cómo los tensioactivos de alta actividad son propensos a cambios drásticos de viscosidad. Las fases “M” y “V” no son procesables y la concentración al 70% puede presentar ciertas dificultades de dilución.
El Problema
- Los tensioactivos de alta actividad y el agua tienen viscosidades muy diferentes. Si se bombean tensioactivos sobre el agua del recipiente de mezclado, no se mezclan fácilmente con los agitadores convencionales. Esto puede provocar que los glóbulos de tensioactivo queden sin diluir o que se diluyan parcialmente.
- Se requieren prolongados tiempos de proceso para asegurar la uniformidad del producto.
- Algunas formulaciones son demasiado viscosas para mezcladores convencionales y bombas centrífugas.
- Si la concentración en la dilución excede el 27%, SLES forma un gel muy viscoso.
- La introducción de aire aumenta enormemente la viscosidad, por lo que se debe evitar la aireación.
La Solución
Sistemas por lotes
La dilución se realiza mejor con un mezclador en línea de alto cizallamiento. Se puede utilizar un mezclador en línea Silverson como se ilustra en la figura 1 a continuación. El agua se carga en el recipiente y se recircula mediante el mezclador en línea Silverson de bombeo automático. El surfactante de alta actividad se bombea a la corriente de agua inmediatamente antes del mezclador en línea. El cabezal de trabajo del rotor/estator del mezclador asegura una mezcla uniforme que luego se recircula de nuevo al recipiente.
Sistemas continuos
Todos los ingredientes se dosifican en un mezclador en línea multietapa Silverson para una dilución en continuo de una sola pasada.
Las Ventajas
- Un mezclador en línea Silverson tiene la capacidad de mezclar rápidamente el agua y el surfactante, a pesar de las muy diferentes viscosidades.
- El tiempo de proceso se reduce drásticamente.
- La acción de autobombeo del mezclador en línea puede manejar formulaciones de mayor viscosidad y recircular el producto de regreso al tanque sin necesidad de equipo de bombeo adicional.
- La operación se realiza en un sistema cerrado, eliminando la aireación.
- Con lotes grandes, el ciclo de dilución puede iniciarse durante la carga de agua, lo que reduce aún más el tiempo del proceso.
- Los sistemas se pueden configurar para mezclar materiales en más de un tanque de mezclado.
- Modelos para alta viscosidad disponibles.