pięć codziennych produktów i inżynieria chemiczna, która w nie wchodzi (dzień 148)

inżynieria chemiczna jest często opisywana jako Inżynieria Procesowa. Ale wielu inżynierów chemicznych pracuje jako inżynierowie produktu w szybko zmieniającym się rynku dóbr konsumpcyjnych.

produkty, które kupujemy i używamy na co dzień, a często uważamy za oczywiste, zostały zaprojektowane chemicznie tak, aby spełniały swoją wymaganą funkcję.

i jak wiesz, najlepszym sposobem na wyjaśnienie czegoś jest przykład. Dlatego opracowałem listę produktów wyjaśniających naukę i inżynierię, która się w nich znajduje.

produkty są również świetnym sposobem na wprowadzenie młodych ludzi w potencjalną karierę w inżynierii chemicznej .

1. Lakier do włosów

Ten produkt do pielęgnacji włosów jest włączony do porannej rutyny wielu ludzi. Zarówno mężczyźni, jak i kobiety chcą osiągnąć pożądaną fryzurę. Dlatego ważne jest, aby lakier do włosów był zaprojektowany tak, aby zapewnić silne trzymanie, które trwa przez cały dzień.

Lakier do włosów składa się ze złożonych polimerów, które mają zdolność tworzenia niewidocznych wiązań na przecięciu włókien naszych włosów.

wybór tych złożonych polimerów w lakierze do włosów bezpośrednio odnosi się do potrzeb konsumentów, więc octan winylu jest stosowany w celu zapewnienia silnego trzymania, a ponadto jest odporny na wilgoć.

Lakier do włosów jest zwykle pakowany w puszkę aerozolową zasilaną ciśnieniowym eterem gazowo – dimetylowym. Gaz ten działa jako propelent w aerozolu i jest przegotowywany, gdy dysza jest zepchnięta w dół. Pozostałe składniki są następnie wypędzane z puszki w postaci drobnej mgiełki.

Lakier do włosów jest produkowany w procesie wsadowym w dużych zbiornikach o pojemności około 9000 L, gdzie składniki są mieszane przez duże łopatki turbiny – główną podstawą tego produktu jest woda i denaturowany alkohol.

inne składniki, które są dodawane do wykonywania określonych funkcji, to olej perfumeryjny (dość oczywiste), amino metylo propanol, który kontroluje kwasowość produktu, cyklopentasiloksan, który działa jako zagęszczacz, środek smarny i wodoodporny, aby nadać lakierowi do włosów jego „jedwabisty wygląd” i estry boranowe, które zapobiegają rdzewieniu puszki aerozolu.

2. Papier toaletowy

każde gospodarstwo domowe będzie potrzebowało swoich dostaw papieru toaletowego, dlatego produkt ten jest obowiązkowym produktem konsumenckim.

papier toaletowy może być wykonany z „pierwotnego” lub nowego papieru (utworzonego z rozdrobnionego drewna) lub z papieru z recyklingu. Inne materiały użyte do jego produkcji to woda, chemikalia do rozbicia surowców na włókna użytkowe i wybielacze.

gdy surowce obejmują papier z recyklingu, proces wsadowy rozpoczyna się od mieszania wszystkich różnych rodzajów papieru, a następnie usuwania atramentu poprzez wstrzyknięcie miazgi powietrzem – cząstki atramentu mogą być odtłuszczone, gdy wznoszą się na górę mieszanki miazgi.

Jeśli wsadem do procesu jest „dziewiczy” lub nowy papier, rozdrobnione drewno jest gotowane w szybkowarze w celu odparowania części nadmiaru wody i zmniejszenia drewna do masy celulozowej.

masa celulozowa, czy to z „pierwszego tłoczenia”, czy z makulatury, która została już wyczyszczona, jest przepuszczana przez niektóre podgrzewane rolki w celu zmniejszenia zawartości wilgoci do około pięciu procent, tak aby była gotowa do bielenia. Przed wybieleniem mieszaninę ponownie kroi się na miąższ.

po wybieleniu mokra pulpa przechodzi przez suszarkę wysokotemperaturową i jest zwijana w papier o grubości jednej warstwy. Od tego momentu papier można wytłoczyć wzorem, który faktycznie zwiększa jego grubość.

zautomatyzowane maszyny następnie wykonują ostateczną pracę odwijania, cięcia, a następnie przewijania papieru na tekturowe rury. Rolki papieru toaletowego są następnie cięte i pakowane w produkt końcowy, który widzimy na półkach supermarketów.

3. Dezodorant

prawie każdy używa dezodorantu w różnych porach dnia i zwykle są one dostarczane konsumentowi w postaci dezodorantów w rolce, patyczków lub aerozoli, które zwykle stosuje się na obszar pod pachami.

Dezodorant został zaprojektowany, aby zapobiec zapachowi ciała, a Dezodoranty antyperspirant zostały zaprojektowane, aby zapobiec poceniu się – subtelna różnica, ale pożądanym efektem jest utrzymanie świeżego zapachu.

dezodoranty są zwykle wytwarzane w procesie wsadowym w mieszalnikach o wysokiej wydajności, które mają pojemność zbliżoną do 2000 L – Skład i kombinacja składników naprawdę zależy od tego, w jakiej formie produkt zostanie dostarczony konsumentowi.

rozpuszczalniki lub silikony miesza się ze składnikami proszku, takimi jak alkohol cetylowy, w fazie olejowej w mieszalniku. Substancja czynna jest przygotowywana oddzielnie w wodnej, rozproszonej fazie.

zarówno Faza olejowa, jak i faza rozproszona są połączone i tworzą emulsję. Jeśli produkt końcowy jest dostarczany jako kij lub roll-on, dodaje się środki żelujące lub polimery. W przeciwnym razie perfumy / zapachy są kolejnym składnikiem, zanim produkt zostanie schłodzony, a następnie wlany do pojemników, które mają być zapakowane.

składniki aktywne w dezodorancie różnią się od antyperspirantów ze względu na różne sposoby hamowania zapachu. Związki na bazie glinu są zwykle aktywnymi składnikami antyperspirantów, przy czym najczęściej stosuje się glicynę z tetrachlorohydrex glinu.

testowanie produktów pod kątem bezpieczeństwa i skuteczności jest ważną częścią procesu, ponieważ produkty często lądują na naszych półkach z etykietami, które zawierają takie rzeczy, jak „ochrona 48 godzin” lub „zawiera aloes”. Producenci muszą upewnić się, że ich produkty są bezpieczne, funkcjonalne i zawierają dokładnie to, co jest napisane na pojemniku.

4. Detergent / proszek do prania

Detergent lub proszek do prania to podstawowy produkt, który znajduje się w większości gospodarstw domowych w celu czyszczenia odzieży, bielizny i innych tekstyliów. Gdy proszek rozpuszcza się w wodzie tj. w pralce wspomaga usuwanie zabrudzeń z powierzchni tekstylnej.

proszek detergentowy może być wytwarzany w procesie wsadowym lub ciągłym, a więksi producenci preferują proces ciągły, znany również jako proces aglomeracji.

detergenty są oparte na składniku powierzchniowo czynnym lub surfaktancie. Surfaktanty składają się z łańcucha węglowodorowego i hydrofilowej grupy jonowej lub niekolizyjnej, z których oba pełnią określoną funkcję.

część łańcucha węglowodorowego cząsteczki środka powierzchniowo czynnego przyłącza się do brudu, a koniec hydrofilowy przyłącza się do wody. Oznacza to, że brud jest chemicznie usuwany przez łańcuch węglowodorowy do wody. Najczęstsze środki powierzchniowo czynne stosowane w przemyśle są anionowe i zwykle występują w postaci rozpuszczalnych w wodzie soli sodowych.

enzymy i perfumy są innymi składnikami detergentu. Enzymy są obecne, aby rozbić plamy, a perfumy są dodawane, aby zapewnić, że pranie pachnie ładnie i pokrywa chemiczny zapach detergentu.

proces aglomeracji rozpoczyna się od podania suchych składników do aglomeratora, gdzie ostrza mieszają materiał w drobną konsystencję. Płynne składniki są następnie dodawane do mieszanki za pomocą dysz rozpylających bezpośrednio do aglomeratora. Reakcja ta wytwarza ciepło, które prowadzi do powstania gorącej, lepkiej cieczy.

gdy ciecz wyjdzie z aglomeratora, stosuje się dmuchawy gorącego powietrza, a detergent zbiera się na taśmach suszących. Jest to następnie sproszkowane i przepchnięte przez ekrany do zaklejania (aby uniknąć dużych grudek proszku), aby utworzyć detergent/proszek do prania, który następnie zostanie zapakowany.

Jeśli detergent jest produktem płynnym, proszek jest po prostu mieszany z roztworem wody i solubilizatorów – solubilizatory wspomagają mieszanie detergentu z wodą.

5. Pasta do zębów

dentyści i higienistki stomatologiczne zalecają mycie zębów dwa razy dziennie przez dwie minuty przy użyciu pasty do zębów z fluorem, aby zapobiec chorobom dziąseł, próchnicy i gromadzeniu się płytki nazębnej.

Pasta do zębów stała się niezbędnym produktem, często uzupełnianym płynem do płukania jamy ustnej i nicią dentystyczną.

ważnym składnikiem pasty do zębów jest fluor. Fluor działa jako składnik aktywny-zapobiega próchnicy i tworzeniu się ubytków, zwiększając wytrzymałość zębów. Fluorek sodu jest najczęstszym Związkiem fluoru stosowanym w produkcji pasty do zębów.

Inne ważne składniki pasty do zębów to: spoiwa, które działają jako zagęszczacz; materiały ścierne, które rozluźniają płytkę nazębną; środki pianotwórcze( środki powierzchniowo czynne); które zatrzymują wodę; aromaty; barwniki i substancje słodzące.

produkcja pasty do zębów to proces wsadowy, w którym składniki są ważone przed zmieszaniem. Każda partia może wyprodukować równowartość 10 000 tubek pasty do zębów.

ważną cechą niektórych past do zębów są różne kolorowe paski. Sztuczne barwniki są dodawane do partii, aby zmienić jej kolor. Olejki eteryczne są następnie używane do dodawania tych kolorów (które często przypisują inny smak) do produktu na etapie pakowania.

produkt końcowy jest napełniany rurami za pomocą zautomatyzowanego sprzętu i pomp i to na tym etapie produkt jest testowany pod kątem bezpieczeństwa i skuteczności.

++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

Ten blog jest być może dłuższy niż moje inne posty, ale pokazuje, jak wiele inżynierii i nauki wkłada się w wytwarzanie produktów, których używamy na co dzień – i to z pewnością jest coś, z czego inżynierowie chemiczni powinni być dumni.