Cinq produits par jour et le génie chimique qui y entre (Jour 148)

Le génie chimique est souvent décrit comme du génie des procédés. Mais de nombreux ingénieurs chimistes travaillent en tant qu’ingénieurs produits sur le marché des biens de consommation en évolution rapide.

Les produits que nous achetons et utilisons tous les jours, et que nous tenons souvent pour acquis, ont été conçus chimiquement pour qu’ils remplissent leur fonction requise.

Et comme vous le savez, la meilleure façon d’expliquer quelque chose est à titre d’exemple. C’est pourquoi j’ai compilé une liste de produits expliquant la science et l’ingénierie qui y sont liées.

Les produits sont également un excellent moyen d’initier les jeunes à une carrière potentielle dans le génie chimique.

1. Hairspray

Ce produit de soin des cheveux est incorporé dans les routines matinales de nombreuses personnes. Les hommes et les femmes veulent obtenir une coiffure désirée. Il est donc important que la laque soit conçue pour fournir une tenue solide qui dure toute la journée.

La laque se compose de polymères complexes qui ont la capacité de former des liaisons invisibles à travers l’intersection des fibres de nos cheveux.

Le choix de ces polymères complexes dans la laque est directement lié aux besoins des consommateurs, de sorte que l’acétate de vinyle est utilisé pour assurer une tenue solide et, en outre, résiste à l’humidité.

La laque pour cheveux est généralement conditionnée dans une bombe aérosol alimentée par un éther diméthylique gazeux sous pression. Ce gaz agit comme un propulseur dans l’aérosol et est bouilli lorsque la buse est enfoncée. Le reste des ingrédients est ensuite propulsé hors de la boîte sous la forme d’une fine brume.

La laque est produite par lots dans de grands réservoirs d’environ 9 000 L où les ingrédients sont mélangés par de grandes aubes de turbine – la base principale de ce produit est constituée d’eau et d’un alcool dénaturé.

Les autres ingrédients ajoutés pour remplir des fonctions spécifiques comprennent l’huile de parfum (assez explicite), l’amino-méthyl propanol qui contrôle l’acidité du produit, le cyclopentasiloxane qui agit comme épaississant, lubrifiant et hydrofuge pour donner à la laque son « toucher soyeux », et les esters de borate qui empêchent la boîte d’aérosol de rouiller.

2. Papier toilette

Chaque ménage aura besoin de son approvisionnement en papier toilette, ce qui en fait un produit de consommation incontournable.

Le papier toilette peut être fabriqué à partir de papier vierge ou neuf (formé de bois ébréché) ou à partir de papier recyclé. Les autres matériaux utilisés dans sa fabrication comprennent l’eau, les produits chimiques pour décomposer les matières premières en fibres utilisables et les agents de blanchiment.

Lorsque les matières premières comprennent du papier recyclé, le processus par lots commence par mélanger tous les différents types de papier, puis retirer l’encre en injectant de l’air dans la pâte – les particules d’encre peuvent ensuite être écumées lorsqu’elles atteignent le sommet du mélange de pâte.

Si l’alimentation dans le processus est du papier « vierge » ou neuf, le bois ébréché est cuit dans un autocuiseur afin d’évaporer une partie de l’excès d’eau et de réduire le bois en pâte.

Le mélange de pâte, qu’il s’agisse de papier « vierge » ou de papier recyclé maintenant nettoyé, est passé à travers des rouleaux chauffés pour réduire la teneur en humidité à environ cinq pour cent afin qu’il soit prêt pour le blanchiment. Avant de blanchir, le mélange est haché en pulpe.

Une fois blanchie, la pâte humide passe dans un séchoir à haute température et est roulée en papier d’une épaisseur d’un pli. À partir de ce moment, le papier peut être embossé avec un motif qui augmente réellement son épaisseur.

Les machines automatisées effectuent ensuite le travail final de déroulement, de découpe puis de rembobinage du papier sur des tubes en carton. Des rouleaux de papier toilette sont ensuite découpés et emballés dans le produit final que l’on voit tapisser les rayons des supermarchés.

3. Déodorant

Presque tout le monde utilise du déodorant à différents moments de la journée et généralement, ils sont livrés au consommateur sous forme de déodorants à bille, de bâtons ou de sprays aérosols, à appliquer généralement sur la zone des aisselles.

Le déodorant est conçu pour prévenir les odeurs corporelles, et les déodorants antisudorifiques sont conçus pour prévenir la transpiration – une différence subtile, mais le résultat souhaité est de garder l’odeur fraîche de l’individu.

Les déodorants sont généralement fabriqués par lots dans des mélangeurs à fort cisaillement dont la capacité volumique avoisine les 2 000 L – la formulation et la combinaison des ingrédients dépendent vraiment de la forme sous laquelle le produit sera livré au consommateur.

Des solvants ou des silicones sont mélangés avec les ingrédients en poudre tels que l’alcool cétylique dans la phase huileuse à l’intérieur du mélangeur. Le principe actif est préparé séparément dans une phase aqueuse dispersée.

La phase huileuse et la phase dispersée sont combinées et cela forme une émulsion. Si le produit final est livré sous forme de stick ou de roll-on, des agents gélifiants ou des polymères sont ajoutés. Sinon, le parfum / parfum est l’ingrédient suivant avant que le produit ne soit refroidi puis versé dans des récipients à emballer.

Les principes actifs du déodorant diffèrent de ceux des antisudorifiques en raison des différentes manières dont ils inhibent les odeurs. Les composés à base d’aluminium sont généralement les ingrédients actifs des antisudorifiques, la tétrachlorohydrex glycine d’aluminium-zirconium étant la plus couramment utilisée.

Les tests par lots de sécurité et d’efficacité des produits sont une partie importante du processus, car les produits atterrissent souvent sur nos étagères avec des étiquettes indiquant par exemple « protection 48 heures » ou « contient de l’aloe vera ». Les fabricants doivent s’assurer que leurs produits sont sûrs, fonctionnels et contiennent exactement ce qu’il est indiqué sur le conteneur.

4. Détergent / lessive

Le détergent ou la lessive en poudre est un produit de base que l’on trouve dans la plupart des ménages pour nettoyer les vêtements, le linge et d’autres textiles. Lorsque la poudre est dissoute dans l’eau, c’est-à-dire dans une machine à laver, il aide à éliminer la saleté d’une surface textile.

La poudre détergente peut être produite par lots ou en continu, les grands fabricants privilégiant le processus continu, également appelé processus d’agglomération.

Les détergents sont basés sur l’ingrédient tensio-actif ou le tensio-actif. Les tensioactifs sont constitués d’une chaîne hydrocarbonée et d’un groupe ionique hydrophile ou non emblématique, qui remplissent tous deux une fonction spécifique.

La partie chaîne hydrocarbonée de la molécule de tensioactif se fixe à la saleté et l’extrémité hydrophile se fixe à l’eau. Cela signifie que la saleté est éliminée chimiquement par la chaîne hydrocarbonée dans l’eau. Les tensioactifs les plus couramment utilisés dans l’industrie sont anioniques et se présentent généralement sous la forme de sels de sodium solubles dans l’eau.

Les enzymes et les parfums sont d’autres ingrédients du détergent. Les enzymes sont présentes pour décomposer les taches et les parfums sont ajoutés pour s’assurer que le linge sent bon et couvre l’odeur chimique du détergent.

Le processus d’agglomération commence par l’introduction des ingrédients secs dans un agglomérateur où les lames mélangent le matériau pour obtenir une consistance fine. Les ingrédients liquides sont ensuite ajoutés au mélange via des buses de pulvérisation directement dans l’agglomérateur. Cette réaction produit de la chaleur qui conduit à la formation d’un liquide chaud et visqueux.

Une fois que le liquide sort de l’agglomérateur, des soufflantes à air chaud sont appliquées et le détergent s’accumule sur une bande de séchage. Celui-ci est ensuite pulvérisé et poussé à travers des écrans de calibrage (pour éviter les gros morceaux de poudre) pour former le produit détergent / lessive qui est ensuite emballé.

Si le détergent est un produit liquide, la poudre est simplement mélangée à une solution d’eau et de solubilisants – les solubilisants facilitent le mélange du détergent et de l’eau.

5. Dentifrice

Les dentistes et les hygiénistes dentaires recommandent de se brosser les dents deux fois par jour pendant deux minutes à l’aide d’un dentifrice au fluor pour prévenir les maladies des gencives, la carie et l’accumulation de plaque dentaire.

Le dentifrice est devenu un produit essentiel, souvent complété par l’utilisation de rince-bouche et de fil dentaire.

Le fluorure est un ingrédient important du dentifrice. Le fluorure agit comme ingrédient actif – il empêche la carie et la formation de cavités en augmentant la résistance des dents. Le fluorure de sodium est le composé de fluorure le plus couramment utilisé dans la fabrication de dentifrices.

Les autres ingrédients importants du dentifrice comprennent: les liants, qui agissent comme un épaississant; les abrasifs, qui détachent la plaque des dents; les agents moussants (tensioactifs); qui, qui retiennent l’eau; arômes; colorants et édulcorants.

La fabrication du dentifrice est un procédé par lots, où les ingrédients sont pesés avant le mélange. Chaque lot peut produire l’équivalent de 10 000 tubes de dentifrice.

Une caractéristique importante de certains dentifrices sont les différentes bandes colorées. Des colorants artificiels sont ajoutés à un lot pour changer sa couleur. Les huiles essentielles sont ensuite utilisées pour ajouter ces couleurs (qui attribuent souvent une saveur différente) au produit au stade de l’emballage.

Le produit final est rempli dans des tubes, à l’aide d’équipements automatisés et de pompes et c’est à ce stade que le produit est testé pour sa sécurité et son efficacité.

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Ce blog est peut–être plus long que mes autres articles, mais il montre à quel point l’ingénierie et la science entrent dans la fabrication des produits que nous utilisons tous les jours – et c’est certainement quelque chose dont les ingénieurs chimistes devraient être fiers.