Cinco productos diarios y la ingeniería química que los incorpora (Día 148)

La ingeniería química a menudo se describe como ingeniería de procesos. Pero muchos ingenieros químicos trabajan como ingenieros de productos dentro del mercado de bienes de consumo en rápido movimiento.

Los productos que compramos y usamos todos los días, y que a menudo damos por sentado, han sido diseñados químicamente para que cumplan con su función requerida.

Y como sabes, la mejor manera de explicar algo es a modo de ejemplo. Es por eso que he compilado una lista de productos que explican la ciencia y la ingeniería que contienen.

Los productos también son una excelente manera de introducir a los jóvenes en una carrera potencial en ingeniería química .

1. Laca para el cabello

Este producto para el cuidado del cabello se incorpora en las rutinas matinales de muchas personas. Tanto hombres como mujeres quieren lograr un peinado deseado. Por lo tanto, es importante que la laca para el cabello esté diseñada para proporcionar una sujeción fuerte que dure todo el día.

La laca para el cabello consiste en polímeros complejos que tienen la capacidad de formar enlaces invisibles a través de la intersección de fibras de nuestro cabello.

La elección de estos polímeros complejos en laca para el cabello se relaciona directamente con las necesidades del consumidor, por lo que el acetato de vinilo se utiliza para garantizar una fijación fuerte y, además, es resistente a la humedad.

La laca para el cabello generalmente se envasa en una lata de aerosol alimentada por un gas a presión – éter dimetílico. Este gas actúa como propulsor dentro del aerosol y se hierve cuando se empuja la boquilla hacia abajo. El resto de los ingredientes se sacan de la lata en forma de niebla fina.

La laca para el cabello se produce en un proceso por lotes en tanques grandes de alrededor de 9,000 L donde los ingredientes se mezclan con grandes palas de turbina; la base principal de este producto consiste en agua y alcohol desnaturalizado.

Los otros ingredientes que se agregan para realizar funciones específicas incluyen aceite de perfume (bastante autoexplicativo), amino metil propanol que controla la acidez del producto, ciclopentasiloxano que actúa como espesante, lubricante y repelente al agua para darle a la laca para el cabello su «sensación sedosa», y ésteres de borato que evitan que el aerosol se oxide.

2. Papel higiénico

Cada hogar necesitará su suministro de papel higiénico y, por lo tanto, esto hace que el producto sea un producto de consumo obligatorio.

El papel higiénico puede estar hecho de papel virgen o nuevo (formado de madera astillada) o de papel reciclado. Los demás materiales utilizados en su fabricación incluyen agua, productos químicos para descomponer las materias primas en fibras utilizables y blanqueadores.

Cuando las materias primas incluyen papel reciclado, el proceso por lotes comienza mezclando todos los diferentes tipos de papel y luego eliminando la tinta inyectando la pulpa con aire: las partículas de tinta se pueden eliminar a medida que suben a la parte superior de la mezcla de pulpa.

Si el alimento para el proceso es papel «virgen» o nuevo, la madera astillada se cocina en una olla a presión para evaporar parte del exceso de agua y reducir la madera a pulpa.

La mezcla de pasta de papel, ya sea de papel «virgen» o reciclado, que ya se ha limpiado, se pasa a través de unos rodillos calentados para reducir el contenido de humedad a aproximadamente un cinco por ciento, de modo que esté lista para el blanqueo. Antes de blanquear, la mezcla se vuelve a cortar en pulpa.

Una vez blanqueada, la pulpa húmeda pasa a través de un secador de alta temperatura y se enrolla en papel de una capa de grosor. A partir de este punto, el papel se puede grabar con un patrón que realmente aumenta su grosor.

Las máquinas automatizadas realizan el trabajo final de desenrollar, cortar y rebobinar el papel en tubos de cartón. Luego se cortan rollos de papel higiénico y se envuelven en el producto final que vemos en los estantes de los supermercados.

3. Desodorante

Casi todo el mundo usa desodorante en diferentes momentos del día y, por lo general, se entregan al consumidor como desodorantes enrollables, barras o aerosoles, que se aplican generalmente en el área de las axilas.

El desodorante está diseñado para prevenir el olor corporal, y los desodorantes antitranspirantes están diseñados para evitar la sudoración, una diferencia sutil, pero el resultado deseado es mantener fresco el olor individual.

Los desodorantes generalmente se fabrican en un proceso por lotes dentro de mezcladores de alto cizallamiento que tienen una capacidad de volumen cercana a los 2,000 L: la formulación y la combinación de ingredientes realmente dependen de la forma en que el producto se va a entregar al consumidor.

Los disolventes o siliconas se mezclan con los ingredientes en polvo, como el alcohol cetílico, en la fase de aceite dentro del mezclador. El principio activo se prepara por separado en una fase acuosa dispersa.

Tanto la fase de aceite como la fase dispersa se combinan y forman una emulsión. Si el producto final se entrega en barra o en rollo, se añaden agentes gelificantes o polímeros. De lo contrario, el perfume/fragancia es el siguiente ingrediente antes de enfriar el producto y luego verterlo en recipientes para envasarlo.

Los ingredientes activos de los desodorantes difieren de los de los antitranspirantes debido a las diferentes formas en que inhiben el olor. Los compuestos a base de aluminio suelen ser los ingredientes activos de los antitranspirantes, siendo la glicina tetraclorohidrex de aluminio y circonio la más utilizada.

Las pruebas por lotes de seguridad y eficacia de los productos son una parte importante del proceso, ya que los productos a menudo llegan a nuestros estantes con etiquetas que dicen cosas como «protección de 48 horas» o «contiene aloe vera». Los fabricantes deben asegurarse de que sus productos son seguros, funcionales y contienen exactamente lo que dice en el contenedor.

4. Detergente / detergente en polvo

El detergente o detergente en polvo es un producto básico que se encuentra en la mayoría de los hogares para limpiar ropa, ropa de cama y otros textiles. Cuando el polvo se disuelve en agua, es decir, dentro de una lavadora, ayuda a eliminar la suciedad de una superficie textil.

El detergente en polvo se puede producir en un proceso por lotes o continuo, y los fabricantes más grandes prefieren el proceso continuo, también conocido como proceso de aglomeración.

Los detergentes se basan en el principio activo de superficie o surfactante. Los surfactantes consisten en una cadena de hidrocarburos y un grupo hidrofílico iónico o no icónico, los cuales realizan una función específica.

La parte de la cadena de hidrocarburos de la molécula surfactante se adhiere a la suciedad y el extremo hidrófilo se adhiere al agua. Esto significa que la suciedad es eliminada químicamente por la cadena de hidrocarburos en el agua. Los surfactantes más comunes utilizados en la industria son aniónicos y generalmente vienen en forma de sales sódicas solubles en agua.

Las enzimas y los perfumes son otros ingredientes del detergente. Las enzimas están presentes para descomponer las manchas y los perfumes se agregan para garantizar que la ropa huela bien y cubra el olor químico del detergente.

El proceso de aglomeración comienza con los ingredientes secos que se introducen en un aglomerador donde las cuchillas mezclan el material para obtener una consistencia fina. Los ingredientes líquidos se añaden a la mezcla a través de boquillas de pulverización directamente en el aglomerador. Esta reacción produce calor que conduce a la formación de un líquido caliente y viscoso.

Una vez que el líquido sale del aglomerador, se aplican sopladores de aire caliente y el detergente se acumula en una cinta de secado. Esto se pulveriza y se empuja a través de pantallas de dimensionamiento (para evitar grandes grumos de polvo) para formar el producto detergente/detergente en polvo que luego se envasa.

Si el detergente es un producto líquido, el polvo se mezcla simplemente con una solución de agua y solubilizantes, los solubilizantes ayudan a mezclar el detergente y el agua.

5. Dentífrico

Los dentistas e higienistas dentales recomiendan que nos cepillemos los dientes dos veces al día durante dos minutos con una pasta dental con flúor para prevenir enfermedades de las encías, caries y acumulación de placa.

La pasta de dientes se ha convertido en un producto esencial, a menudo complementado con el uso de enjuague bucal y hilo dental.

Un ingrediente importante de la pasta de dientes es el fluoruro. El fluoruro actúa como ingrediente activo: previene la caries y la formación de caries al aumentar la fuerza de los dientes. El fluoruro de sodio es el compuesto de fluoruro más común utilizado en la fabricación de pasta de dientes.

Otros ingredientes importantes de la pasta de dientes incluyen: aglutinantes, que actúan como espesante; abrasivos, que aflojan la placa de los dientes; agentes espumantes( surfactantes); que retienen el agua; aromas, colorantes y edulcorantes.

La fabricación de pasta de dientes es un proceso por lotes, en el que los ingredientes se pesan antes de mezclarse. Cada lote puede producir el equivalente a 10.000 tubos de pasta de dientes.

Una característica importante de algunas pastas dentales son las rayas de diferentes colores. Se añaden tintes artificiales a un lote para cambiar su color. Los aceites esenciales se utilizan para añadir estos colores (que a menudo se atribuyen a un sabor diferente) al producto en la etapa de envasado.

El producto final se llena en tubos, con el uso de equipos automatizados y bombas, y es en esta etapa que el producto se prueba para verificar su seguridad y eficacia.

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Este blog es tal vez más de mis otros posts, pero eso sólo demuestra cuánto la ingeniería y la ciencia entra en la fabricación de los productos que usamos todos los días – y que sin duda es algo que los ingenieros químicos deben estar orgullosos de.