Cinque every day products and the chemical engineering that goes into them (Day 148)

L’ingegneria chimica è spesso descritta come ingegneria di processo. Ma molti ingegneri chimici lavorano come ingegneri di prodotto all’interno del mercato dei beni di consumo in rapido movimento.

I prodotti che acquistiamo e usiamo ogni giorno, e spesso diamo per scontati, sono stati progettati chimicamente in modo che soddisfino la loro funzione richiesta.

E come sai, il modo migliore per spiegare qualcosa è a titolo di esempio. Ecco perché ho compilato una lista di prodotti che spiegano la scienza e l’ingegneria che va in loro.

I prodotti sono anche un ottimo modo per introdurre i giovani a una potenziale carriera nell’ingegneria chimica .

1. Lacca per capelli

Questo prodotto per la cura dei capelli è incorporato nelle routine mattutine di molte persone. Sia gli uomini che le donne vogliono ottenere un’acconciatura desiderata. Quindi è importante che la lacca per capelli sia progettata per fornire una presa forte che dura per tutto il giorno.

La lacca per capelli è costituita da polimeri complessi che hanno la capacità di formare legami invisibili attraverso l’intersezione delle fibre dei nostri capelli.

La scelta di questi polimeri complessi nella lacca per capelli si riferisce direttamente alle esigenze del consumatore, quindi l’acetato di vinile viene utilizzato per garantire una tenuta forte e, inoltre, è resistente all’umidità.

La lacca per capelli è solitamente confezionata in una bomboletta spray alimentata da un gas – dimetiletere pressurizzato. Questo gas funge da propellente all’interno dell’aerosol e viene bollito via quando l’ugello viene spinto verso il basso. Il resto degli ingredienti viene quindi spinto fuori dalla lattina sotto forma di nebbia sottile.

Hairspray è prodotto in un processo batch in grandi serbatoi di circa 9.000 L dove gli ingredienti sono mescolati da grandi pale di turbina – la base principale di questo prodotto è costituito da acqua e un alcool denaturato.

Gli altri ingredienti che vengono aggiunti per svolgere funzioni specifiche includono olio di profumo (abbastanza auto-esplicativo), aminoacidi metil propanolo che controlla l’acidità del prodotto, cyclopentasiloxane, che agisce come addensante, lubrificante e idrorepellente per dare la lacca per i capelli la sua ‘setosa’, e borato esteri, che impediscono l’aerosol può dalla ruggine.

2. Carta igienica

Ogni famiglia avrà bisogno della sua fornitura di carta igienica e quindi questo rende il prodotto un prodotto di consumo must-buy.

La carta igienica può essere fatta sia da carta vergine o nuova (formata da legno scheggiato) o da carta riciclata. Gli altri materiali utilizzati nella sua fabbricazione includono acqua, prodotti chimici per la scomposizione delle materie prime in fibre utilizzabili e candeggianti.

Quando le materie prime includono carta riciclata, il processo batch inizia mescolando tutti i diversi tipi di carta e quindi rimuovendo l’inchiostro iniettando la polpa con aria – le particelle di inchiostro possono quindi essere scremate via mentre salgono verso l’alto della miscela di pasta.

Se l’alimentazione nel processo è “vergine” o carta nuova, il legno scheggiato viene cotto all’interno di una pentola a pressione per far evaporare parte dell’acqua in eccesso e ridurre il legno in pasta.

La miscela di pasta, proveniente da carta “vergine” o riciclata, viene fatta passare attraverso alcuni rulli riscaldati per ridurre il contenuto di umidità a circa il cinque per cento in modo che sia pronta per lo sbiancamento. Prima di sbiancare, la miscela viene tritata in polpa.

Una volta sbiancato, la polpa bagnata passa attraverso un essiccatore ad alta temperatura e viene arrotolata in carta spessa uno strato. Da questo punto, la carta può essere goffrata con un motivo che aumenta effettivamente il suo spessore.

Le macchine automatiche svolgono quindi il lavoro finale di svolgimento, taglio e riavvolgimento della carta su tubi di cartone. Rotoli di carta igienica vengono poi tagliati e avvolti nel prodotto finale che vediamo rivestire gli scaffali dei supermercati.

3. Deodorante

Quasi tutti usano il deodorante in momenti diversi durante il giorno e di solito vengono consegnati al consumatore come deodoranti roll-on, bastoncini o spray aerosol, da applicare solitamente alla zona delle ascelle.

Il deodorante è progettato per prevenire l’odore del corpo e i deodoranti antitraspiranti sono progettati per prevenire la sudorazione – una sottile differenza, ma il risultato desiderato è mantenere fresco l’odore individuale.

I deodoranti sono tipicamente fabbricati in un processo batch all’interno di miscelatori ad alto taglio che hanno una capacità di volume che si avvicina a 2.000 L – la formulazione e la combinazione di ingredienti dipendono in realtà dalla forma in cui il prodotto verrà consegnato al consumatore.

Solventi o siliconi vengono miscelati con gli ingredienti in polvere come l’alcool cetilico nella fase oleosa all’interno del mixer. Il principio attivo viene preparato separatamente in una fase acquosa dispersa.

Sia la fase oleosa che la fase dispersa sono combinate e questo forma un’emulsione. Se il prodotto finale viene consegnato come stick o roll-on, vengono aggiunti agenti gelificanti o polimeri. Altrimenti, il profumo / fragranza è l’ingrediente successivo prima che il prodotto venga raffreddato e poi versato in contenitori da confezionare.

I principi attivi del deodorante differiscono da quelli degli antitraspiranti per i diversi modi in cui inibiscono l’odore. Composti a base di alluminio sono di solito i principi attivi per antitraspiranti, con alluminio zirconio tetraclorohydrex glicina essendo il più comunemente usato.

Il test batch dei prodotti per la sicurezza e l’efficacia è una parte importante del processo, poiché i prodotti spesso sbarcano sui nostri scaffali con etichette che indicano cose come “protezione 48 ore” o “contiene aloe vera”. I produttori devono assicurarsi che i loro prodotti siano sicuri, funzionali e contengano esattamente ciò che dice sul contenitore.

4. Detersivo / detersivo in polvere

Il detersivo o il detersivo in polvere è un prodotto di base che si trova nella maggior parte delle famiglie per pulire vestiti, biancheria e altri tessuti. Quando la polvere è sciolta in acqua cioè all’interno di una lavatrice, aiuta la rimozione dello sporco da una superficie tessile.

La polvere detergente può essere prodotta in batch o in continuo, con i produttori più grandi che preferiscono il processo continuo, noto anche come processo di agglomerazione.

I detergenti sono a base di tensioattivo o tensioattivo. I tensioattivi sono costituiti da una catena idrocarburica e da un gruppo idrofilo ionico o non iconico, entrambi i quali svolgono una funzione specifica.

La parte della catena idrocarburica della molecola tensioattiva si attacca allo sporco e l’estremità idrofila si attacca all’acqua. Ciò significa che lo sporco viene rimosso chimicamente dalla catena idrocarburica nell’acqua. I tensioattivi più comuni utilizzati nell’industria sono anionici e di solito si presentano sotto forma di sali di sodio idrosolubili.

Enzimi e profumi sono altri ingredienti del detergente. Gli enzimi sono presenti per abbattere le macchie e i profumi vengono aggiunti per garantire che il bucato abbia un buon odore e copra l’odore chimico del detergente.

Il processo di agglomerazione inizia con gli ingredienti secchi immessi in un agglomeratore dove le lame mescolano il materiale in una consistenza fine. Gli ingredienti liquidi vengono quindi aggiunti alla miscela tramite ugelli spruzzatori direttamente nell’agglomeratore. Questa reazione produce calore che porta alla formazione di un liquido caldo e viscoso.

Una volta che il liquido esce dall’agglomeratore, vengono applicati ventilatori ad aria calda e il detergente si raccoglie su un nastro di asciugatura. Questo viene poi polverizzato e spinto attraverso schermi di dimensionamento (per evitare grandi grumi di polvere) per formare il prodotto detergente/detersivo in polvere che poi va a essere confezionato.

Se il detergente è un prodotto liquido, la polvere viene semplicemente miscelata con una soluzione di acqua e solubilizzanti – i solubilizzanti aiutano la miscelazione del detergente e dell’acqua.

5. Dentifricio

Dentisti e igienisti dentali raccomandano di lavarsi i denti due volte al giorno per due minuti usando un dentifricio al fluoro per prevenire malattie gengivali, decadimento e accumulo di placca.

Dentifricio è diventato un prodotto essenziale, spesso complimentato con l’uso collutorio e filo interdentale.

Un ingrediente importante del dentifricio è il fluoro. Il fluoro agisce come principio attivo-previene il decadimento e la formazione di cavità aumentando la forza dei denti. Il fluoruro di sodio è il composto di fluoruro più comune utilizzato nella produzione di dentifricio.

Altri ingredienti importanti del dentifricio includono: leganti, che agisce come addensante; abrasivi, che allentano la placca dai denti; agenti schiumogeni (tensioattivi); che, che trattengono l’acqua; aromi; coloranti ed edulcoranti.

La produzione di dentifricio è un processo batch, in cui gli ingredienti vengono pesati prima della miscelazione. Ogni lotto può produrre un equivalente di 10.000 tubetti di dentifricio.

Una caratteristica importante di alcuni dentifrici sono le diverse strisce colorate. Coloranti artificiali vengono aggiunti a un lotto di cambiare il suo colore. Gli oli essenziali vengono quindi utilizzati per aggiungere questi colori (che spesso attribuiscono un sapore diverso) al prodotto nella fase di confezionamento.

Il prodotto finale viene riempito in tubi, con l’uso di apparecchiature automatizzate e pompe ed è in questa fase che il prodotto viene testato per la sicurezza e l’efficacia.

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Questo blog è forse più di altri miei post, ma va solo a dimostrare quanto l’ingegneria e la scienza va a fare prodotti che usiamo ogni giorno e che è certamente qualcosa di ingegneri chimici dovrebbe essere orgogliosi.