Fabricación de champús
Los champús son una mezcla de tensioactivos, agentes acondicionadores y muchos otros ingredientes en una base acuosa. Además de los champús básicos que simplemente limpian el cabello, existen productos diseñados para tipos específicos de cabello; champús y acondicionadores “2 en 1”; productos que ofrecen propiedades como el tratamiento de la caspa; protección UV; cierto grado de coloración (aunque la mayoría de los colorantes para el cabello se basan en acondicionadores en lugar de champús); y productos “medicinales”.
El siguiente video muestra cómo diluir los surfactantes de alta actividad, un ingrediente clave en los champús:
El Proceso
Un proceso de fabricación típico sería el siguiente:
- Se dosifica agua en el recipiente de proceso. Ésta a menudo se calienta a alrededor de 55 - 60°C (130 - 140°F) para ayudar a la disolución/hidratación de otros ingredientes.
- El primer ingrediente añadido es normalmente el tensioactivo, ya que otros aditivos, en particular los que afectan la viscosidad, pueden dificultar la disolución del tensioactivo.
- Se agregan los acondicionadores y otros ingredientes.
- El pH se ajusta al nivel requerido.
- El cloruro de sodio u otros modificadores de la viscosidad se agregan al final, junto con el color y la fragancia.
Las formulaciones varían ampliamente, aunque la gama de ingredientes utilizados se puede resumir en la siguiente tabla:
Tipo de ingrediente |
% Típico |
Función |
|---|---|---|
| Agua | 50 - 60 | Se utiliza agua desionizada para garantizar que se minimice la degradación bacteriana. |
| Surfactantes | Dependiendo de la concentración | El principal agente de limpieza, los tensioactivos, también produce la espuma, actúan como emulsionantes y agentes humectantes y pueden contribuir a la viscosidad. Algunos tienen propiedades acondicionadoras. Muchos tensioactivos están disponibles en varias formas: en una concentración de alrededor del 25-30%, o en forma "de alta actividad" (alrededor del 70% de concentración). Normalmente se utiliza una mezcla de productos para obtener el equilibrio de propiedades deseado. |
| Acondicionadores | 5 - 12 | Tradicionalmente se agregaban a los champús aceites grasos, alcoholes y ceras, p. ej. derivados de lanolina. Cada vez se utilizan más proteínas o siliconas. Estos aportan una variedad de efectos, por ejemplo: las proteínas pueden hidratar el cabello seco y aumentar la fuerza y el volumen del cabello; las silicons pueden reducir la irritación del surfactante, aumentar la densidad y la estabilidad de la espuma y mejorar la "peinabilidad". |
| Modificadores de viscosidad | 1 - 3 | El agente espesante tradicional, el cloruro de sodio (sal común), todavía se usa ampliamente, aunque es menos efectivo con algunos aditivos y sistemas tensioactivos. Esto ha llevado a un uso cada vez mayor de diversos carbómeros, polímeros de celulosa, compuestos de gomas (por ejemplo, guar) y espesantes a base de polietilenglicol (PEG). |
| Ajustador de pH Conservante Colorante Fragancia |
1- 3 <1 <1 <1 |
El pH se ajusta entre 5 y 6 mediante la adición de ácido cítrico. A veces se utilizan aditivos para dar un efecto perlado al producto. Esto a menudo se usa simplemente para mejorar la apariencia de productos que no se pueden aclarar debido a algunos ingredientes. El colorante, la fragancia y el conservante se agregan para completar la formulación. |
El Problema
Al usar agitadores convencionales se pueden encontrar varios problemas:
- Debe evitarse la aireación, ya que esto puede ocasionar la opacidad de los champús claros y problemas cuando el envasado se efectúa por volumen en lugar de peso.
- Los productos de alta actividad requieren un manejo especial, consulte el informe de aplicación “Dilución de tensioactivos de alta actividad”.
- Las siliconas son inmiscibles con agua y pueden ser químicamente incompatibles con algunos tensioactivos, lo que hace que sean muy difíciles de emulsionar o suspender.
- Los agitadores no producen suficiente cizallamiento para reducir las siliconas al tamaño de gota más fino posible y obtener una emulsión/suspensión estable. Tienden a generar un vortex, aumentando la aireación.
- Muchos ingredientes tienen una viscosidad mucho más alta que el agua. Al mezclarlos con un agitador, el material de mayor viscosidad puede formar glóbulos que simplemente se remueven sin diluirse/dispersarse.
- Los agentes espesantes como los carbómeros y los productos a base de celulosa o goma pueden requerir una mezcla de alto cizallamiento para ser “activados”.
- La adición de cloruro de sodio se vuelve cada vez más difícil a medida que aumenta la viscosidad.
- Se requiere una agitación vigorosa para superar estos problemas, sin embargo, con los agitadores convencionales esto puede conducir a la aireación.
La Solución
Estos problemas pueden superarse mediante el uso de un mezclador de alto cizallamiento Silverson, generalmente un mezclador en línea agregado al proceso existente. También se pueden utilizar mezcladores de inmersión y el sistema de mezcla de polvo/líquido Silverson Flashmix. El funcionamiento es el siguiente:
Etapa 1
El recipiente se carga con agua. Se ponen en marcha el agitador en el tanque y el mezclador en línea, y el surfactante y otros ingredientes se agregan en el orden especificado. La potente succión creada por el mezclador en línea arrastra los materiales a través de la tubería hacia el cabezal de trabajo del rotor/estator.
Etapa 2
La fuerza centrífuga impulsa el material hacia la periferia del cabezal de trabajo, donde se somete a un intenso cizallamiento en el espacio entre el rotor y el estator.
Etapa 3
El producto se expulsa a través del estator y se recircula de nuevo al recipiente de proceso a medida que se introduce nuevo material en el cabezal de trabajo.
-
Etapa 1
Etapa 1
El recipiente se carga con agua. Se ponen en marcha el agitador en el tanque y el mezclador en línea, y el surfactante y otros ingredientes se agregan en el orden especificado. La potente succión creada por el mezclador en línea arrastra los materiales a través de la tubería hacia el cabezal de trabajo del rotor/estator.
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Etapa 2
Etapa 2
La fuerza centrífuga impulsa el material hacia la periferia del cabezal de trabajo, donde se somete a un intenso cizallamiento en el espacio entre el rotor y el estator.
-
Etapa 3
Etapa 3
El producto se expulsa a través del estator y se recircula de nuevo al recipiente de proceso a medida que se introduce nuevo material en el cabezal de trabajo.
Las Ventajas
- La acción de mezcla de alto cizallamiento de un Silverson puede mezclar rápidamente líquidos de viscosidades muy diferentes.
- El mezclador en línea, las tuberías y el recipiente forman un sistema cerrado que elimina la aireación.
- Reducción drástica de los tiempos de mezcla.
- Rendimiento de agentes espesantes significativamente mejor que el que se puede lograr con los métodos tradicionales.
- Repetibilidad y calidad consistente del producto.
Los siguientes equipos Silverson se utilizan para esta aplicación, cuya idoneidad está determinada por factores que incluyen el tamaño del lote, la formulación y la viscosidad del producto final.
Mezcladores en línea de alto cizallamiento
- Puede usarse para recirculación o mezcla continua
- Ideal para lotes mas grandes
- Se adapta facilmente al proceso existente
- Libre de aireacion
- Auto Bombeo
- Los ingredientes se pueden agregar a través de un colector para procesos automatizados
- Puede usarse para descargar el tanque
- Unidades multietapa disponibles
- Modelo ultrahigienicos disponibles
Mezcladores batch de alto cizallamiento
- Adecuados para tamaños de lotes de hasta 1000 litros
- Se pueden usar con soportes de piso móviles
- Unidades selladas disponibles para operar bajo presión/vacío
- Unidades pequeñas disponibles para I&D y producción piloto
Silverson Flashmix
- Ideal para lotes mas grandes
- Los líquidos y geles viscosos pueden introducirse en el sistema a través de la tolva
- También se pueden bombear directamente a la corriente de fluido a través de un colector
- Aereacion minimizada
- Requerimientos de limpieza minimos
- Se requiere una participación mínima del operador
- Adecuados para mezclas de altas viscosidades
- Adecuados para operar a temperaturas mas altas