Technologia postaci kosmetyku

Operacje jednostkowe możemy podzielić na:

1. Operacje dynamiczne:
- rozdrabnianie
- mieszanie
- filtracja
2. Operacje cieplne:
- wymiana ciepła
- zatrzymanie roztworów w aparatach wyparnych
3. Operacje dyfuzyjne:
- ekstrakcja
- suszenie
- destylacja
- rektyfikacja

Rozdrabnianie - stopień rozdrobnienia surowca wpływa na szybkość operacji fizycznych takich jak: ekstrakcja, suszenie, rozpuszczanie oraz reakcji chemicznych w układach niejednorodnych.

Dostępność biologiczna substancji czynnych jest także funkcją stopnia jej rozdrobnienia.

Stopień rozdrobnienia /n/ - stosunek wymiarów liniowych (krawędzi, średnicy) najgrubszych brył przed rozdrobnieniem /dg/ do wymiarów liniowych najgrubszych brył po rozdrobnieniu /dk/.
Do oceny rozdrobnienia może być również użyta zmiana powierzchni właściwej zakładając, że cząstka materiału ma kształt kulisty przed i po rozdrobnieniu.

Metody prowadzenia pomiarów, granulometryczne:
- przesiewanie - analiza sitowa.
- sedymentacja - prawo Stokesa (masa opadających cząstek w jednostce czasu, wyniki przedstawia si graficznie, wykres nazywa się histogramem częstotliwości.

Im większy jest stopień rozdrobnienia ciała stałego, tym większe jest dążenie do łączenia się cząstek siłami kohezji (Van der Waalsa) w aglomeraty. Ciało stałe po rozdrobnieniu zwiększa swoją powierzchnię oraz energię powierzchniową i wówczas tworzą się aglomeraty.

Sposoby rozdrabniania:
- zgniatanie (bryły)
- ścieranie (materiały włókniste, miękkie)
- uderzanie (twarde)
- rozrywanie
- rozłupywanie
- łamanie
- ścinanie

W urządzeniach przemysłowych rozdrabnianie przeprowadza się stopniowo:
- rozdrabnianie wstępne
- rozdrabnianie średnie
- rozdrabnianie drobne
- rozdrabnianie koloidalne

Farmakopea Polska IV ustala, że:
- rozdrabnianie - wymiary cząstek 1-5mm
- proszkowanie - 0,08-0,05mm
- mikronizacja poniżej 0,08mm

Urządzenia do rozdrabniania
- do rozdrabniania wstępnego (bryły, o średnicy 6-200cm na mniejsze): łamacze szczękowe, stożkowe, walcowe
- do rozdrabniania średniego (3-6 cm na ziarna o wielkości 0,5-10mm); młyny walcowe, dezintegratory, gniotowniki
- do rozdrabniania drobnego (mielenie): młyny tarczowe, pierścienieowe, wahadłowe, kulowe, wibracyjne

Działanie młyna kulowego opiera się na rozbijaniu, zgniataniu i ścieraniu. Czynności te powstają w wyniku podnoszenia się i opadania kul wraz z materiałem podczas obrotów bębna.

Młyny mieszadłowo-kulowe - pracujące w sposób ciągły słuszą do mielenia na mokro (zawiesiny).

Do rozdrabniania koloidalnego ( cząsteczki o wymiarach poniżej0,1 - młyny koloidalne, działanie ich opiera się na uderzaniu bądź tarciu (mikronizacja substancji do maści, emulsji).

Do rozdrabniania ręcznego - moździerz i pistel.

Inne metody mikronizacji proszków - suszenie rozpyłowe (fluidyzacyjne).

Mieszanie
Cel:
- otrzymywanie jednorodnej (homogenicznej) emulsji lub zawiesiny
- intensyfikacja wymiany ciepła lub masy
- intensyfikacja przebiegu reakcji chemicznych w reaktorze

Mieszaniu mogą podlegać układy: gazu w cieczy, cieczy w cieczy, ciała stałego w cieczy, ciała stałego w ciele stałym.

Mieszanie cieczy z cieczami lub ciałami stałymi. Operację mieszania prowadzimy za pomocą mieszadeł mechanicznych.
Mieszanie wibracyjne lub za pomocą ultradźwięków.

Do najczęściej używanych typów mieszadeł zaliczamy:
- propellerowe (śmigłowe)
- turbinowe
- łapowe

Zapotrzebowanie mocy mieszadła:
N = K x d⁵ x n³

stała K - jest funkcją typu mieszadła i jego geometrii, sposobu jego umieszczania oraz typu mieszalnika.
d - średnica mieszadła [m]
n - liczba obrotów mieszadła

Moc mieszania nie zależy od lepkości.

Jednorodność układów mieszanych (np. otrzymanie jednorodnej zawiesiny lub emulsji) - gdy stężenie obu faz rozpraszającej i rozpraszanej będzie jednakowe w dowolnej próbce pobranej z mieszanego układu.

Mieszalniki
- mieszalnik z mieszadłem kotwicowym z listwami
- mieszalnik z mieszadłem łopatkowatym wąskim
- mieszalnik z mieszadłem wstęgowym

Mieszanie ciał stałych
Najczęściej stosowanymi urządzeniami do mieszania ciał stałych w stanie sypkim są mieszalniki typu bębnowego, spiralnego i talerzowego. Wyniki zależą od właściwości ciał stałych: stopnia rozdrobnienia i kształtu cząstek, od ciężaru właściwego, od wilgotności oraz higroskopijności materiału.

Mieszanie ciał plastycznych
Do mieszania ciał plastycznych otrzymywanych przez dodatek niewielkich ilości cieczy do ciał stałych służą zgniatarki. Mieszanie w nich polega na wygniataniu i rozrywaniu zgniecionej masy.

Filtracja
W celu oddzielenia ciała stałego od cieczy wykorzystuje się najczęściej sączenie. Inne metody to: dekantowanie, wirowanie, wyciskanie. Wybór odpowiedniej metody zależy od właściwości chemicznych i fizycznych zawiesiny poddanej rozdziałowi oraz od celu stosowani tej operacji.

Operacja technologiczna polegająca na rozdzielaniu składników mieszaniny cieczy lub gazu z zawieszonymi cząstkami ciał stałych za pomocą urządzeń z przegrodą, przepuszczalną dla cieczy (filtrat, przesącz) lub gazu z nierozpuszczalną dla ciała stałego. Przegroda filtracyjna może mieć strukturę ziarnistą lub włóknistą, np. warstwa piasku lub ziaren, tkaniny z materiałów włóknistych, roślinnych, zwierzęcych lub syntetycznych, azbestu idt.

Różne typy filtrów:
- grawitacyjne
- próżniowe
- ciśnieniowe

Operację filtracji przeprowadza się sposobem okresowym i ciągłym.

Ultrafiltracja
Dla oddzielenia zawiesiny koloidalnej stosuje się filtry o porach mniejszych niż cząstki koloidowe. Operację taką nazywamy ultrafiltracją. Membrany do ultrafiltracji mają różne stopnie porowatości. 3 rodzaje ultrafiltracji przy użyciu różnego rodzaju membran:
1. rozdzielanie grupowe polega na podziale filtrowanej zawiesiny na wie części, różniące się znacznie wielkością cząsteczek, np. odsalanie białka
2. frakcjonowanie stosuje się do rozdziału mieszaniny substancji o cząsteczkach nieznacznie różniących się wielkością np. oczyszczanie enzymu w mieszaninie różnych białek. W przypadku frakcjonowania makrocząsteczek o określonej masie cząsteczek można prowadzić kaskadowo. Łączy się szeregowo kilka aparatów zaopatrzonych w membrany o różnej selektywności.
3. odwrócona osmoza - wykorzystuje się do oddzielenia frakcji roztworów zawierających małe cząsteczki (o masie poniżej 500)

W przemyśle farmaceutycznym, kosmetycznym - ultrafiltracja służy do zagęszczania wyciągów roślinnych, do zagęszczania i oczyszczania antybiotyków, surowic, wirusów, bakterii.

Aparaty filtracyjne
Filtry:
- grawitacyjne
- próżniowe: bębnowy, obrotowy
- ciśnieniowy: prasa filtracyjna
- próżniowy (nucza?)
- ciśnieniowy: świecowy

Aparaty do ultrafiltracji odwróconej osmozy mają różny kształt i wielkość. Podstawowym elementem każdego urządzenia do ultrafiltracji jest membrana, która stanowi cienki filtr o niewielkiej wytrzymałości mechanicznej. Aby mogła pracować pod zwiększonym ciśnieniem musi być osadzona na porowatym podłożu. Podłoże oraz membrana mogą być ukształtowane w formie płyty, rury, zwoju, komory itp.

Zasadniczo rozróżnia się systemy konstrukcyjne:
Płytowo-ramowy, rurowy, rurowo-zwojowy, system rurek kapilarnych o średnicy 5-100 um i system cienkich kanałów. Wiązka takich rurek umieszczona jest w osłonie rurkowej, a końce kapilar są zatopione. Przy filtracji wtłacza się do wnętrza tych kapilar. Filtrat zbiera się między kapilarami w osłonie rurowej, skąd odprowadzany jest na zewnątrz.