Equipo de emulsión para la preparación continua de emulsiones y/o dispersiones.

Equipo de emulsión para la preparación continua de emulsiones y/o dispersiones con

a) al menos un dispositivo de mezcla (1) que comprende

una cámara (2) con simetría de rotación cerrada herméticamente al aire por todos los lados,

al menos una conducción de admisión (5, 6) para la entrada de componentes fluidos, al menos una conducción de desagüe (7) para la descarga de los componentes fluidos mezclados,

un órgano de agitación (11) que garantiza un flujo laminar con elementos de agitación fijados sobre un árbol de agitación (10), cuyo eje de giro tiene su recorrido a lo largo del eje de simetría de la cámara y cuyo árbol de agitación (10) está guiado al menos por un lado, estando dispuesta la al menos una conducción de admisión (5, 6) delante o debajo de la al menos una conducción de desagüe (7),

b) al menos un accionamiento (12) para el órgano de agitación y

c) al menos un equipo de transporte por componente o por mezcla de componentes, caracterizado por que la proporción entre la distancia entre la conducción de admisión (5, 6) y la de desagüe (7) y el diámetro de la cámara (2) asciende a >2:1,

ascendiendo la proporción entre la distancia entre la conducción de admisión (5, 6) y la de desagüe (7) y la longitud de los brazos de agitación de los elementos de agitación a 3:1 - 50:1, y ascendiendo la proporción del diámetro del árbol de agitación (10) con respecto al diámetro interno de la cámara (2) a de 0,25 a 0,75 veces el diámetro interno de la cámara (2), de modo que los componentes introducidos en el dispositivo de mezcla (1) a través de la al menos una conducción de admisión (5, 6), de manera agitable y continua son transportables a través de una zona de mezcla turbulenta en el lado de admisión en la que los componentes se pueden mezclar de manera turbulenta mediante las fuerzas de cizalla ejercidas por los órganos de agitación (11), en una zona de mezcla de percolación que sigue a la misma, en la que los componentes pueden seguir entremezclándose y la circulación turbulenta disminuye, y en una zona de mezcla laminar del lado de desagüe en la que se puede ajustar una fase líquido-cristalina liotrópica en la mezcla de los componentes, en sentido de la conducción de desagüe (7).

Equipo de emulsión para la preparación continua de emulsiones y/o dispersiones La presente invención se refiere a un equipo de emulsión para la preparación continua de emulsiones y/o dispersiones. El equipo de emulsión de acuerdo con la invención puede emplearse tanto para la preparación de emulsiones bifásicas clásicas convencionales, emulsiones polifásicas, tales como, por ejemplo, emulsiones y dispersiones múltiples, como de emulsiones trifásicas (OW) que, además de la fase oleosa dispersa, también contienen una fase de red de gel cristalina líquida, pero también para la preparación de agentes de perlado líquidocristalinos, sistemas autoorganizadores líquido-cristalinos (fases de red de gel en emulsiones OW) tales como, por ejemplo, agentes acondicionadores del cabello, así como agentes limpiadores de la piel y el cabello, tales como champús, geles de ducha, emulsiones de cera y silicona y emulsiones de éter perfluorado, etc. El equipo de emulsión de acuerdo con la invención puede emplearse en la industria de los agentes de limpieza y los detergentes, la industria cosmética, la farmacia, la industria de pinturas y de barnices, pero también en la industria alimentaria.

Por el estado de la técnica se conocen dispositivos para la preparación de emulsiones y/o dispersiones que, por norma general, se usan para realizar procedimientos por lotes discontinuos.

El documento WO 2004/082817 A1 desvela un dispositivo para la preparación continua de emulsiones o dispersiones con exclusión de aire que comprende un dispositivo de mezcla cerrado por todos los lados que presenta tubos de suministro y de evacuación para la entrada y la salida de sustancias fluidas o mezclas de sustancias, así como un órgano de agitación que permite una entrada de agitación en la emulsión o dispersión sin generar fuerzas de cavitación y sin homogeneización a alta presión.

El documento EP 1 964 604 A2 desvela un dispositivo y un procedimiento para la preparación continua de una mezcla de al menos dos fases fluidas con un recipiente de mezcla cerrado por todos los lados, con simetría de rotación o simetría de giro alrededor de su eje longitudinal, al menos dos conducciones de suministro que llevan al recipiente de mezcla para la entrada respectivamente de una fase fluida, al menos una conducción de descarga que sale del recipiente de mezcla para la descarga de una mezcla mezclada a partir de estas fases y un agitador rotatorio con agitadores de alas para agitar las fases, cuyo eje de rotación se encuentra en el eje longitudinal del recipiente de mezcla. Con el dispositivo de acuerdo con el documento EP 1 964 604 A2 no puede generarse una circulación de expansión controlada y no se toman medidas para evitar turbulencias y fuerzas de cavitación.

El objetivo de la presente invención es crear un equipo de emulsión con cuya ayuda se pueda efectuar una preparación continua de emulsiones, nanoemulsiones y/o dispersiones con estructura líquido-cristalina.

De acuerdo con la invención, el objetivo se alcanza mediante un equipo de emulsión para la preparación continua de emulsiones y/o dispersiones de acuerdo con la reivindicación 1.

La zona de mezcla de percolación es la zona de transición de la mezcla en la que la misma pasa de la circulación turbulenta a la circulación laminar. En la zona de percolación que sigue a la mezcla turbulenta, se incrementa la viscosidad causada por la descomposición constante de las gotitas o por la configuración de fases cristalinas líquidas y desciende la circulación turbulenta. Tras alcanzar el número crítico de Reynolds, la mezcla pasa a una zona de mezcla laminar. En condiciones de circulación de expansión, en la zona laminar de mezcla tiene lugar entonces una rotura de gotas controlada y eficiente energéticamente durante el proceso de mezcla o la configuración de fases cristalinas líquidas.

La cámara del al menos un dispositivo de mezcla tiene simetría de rotación y presenta preferentemente la forma de un cilindro hueco. Sin embargo, la cámara también puede presentar la forma de un cono truncado, un embudo, una cúpula truncada o una forma compuesta por estas formas geométricas, manteniéndose igual o descendiendo el diámetro de la cámara de la conducción de admisión a la conducción de desagüe. El órgano de agitación está adaptado correspondientemente a la forma de la cámara con simetría de rotación.

El diámetro del árbol de agitación dRW con respecto al diámetro interno de la cámara dK está situado preferentemente en el intervalo 0, 25 -0, 75 *dK y la proporción entre la distancia entre la conducción de admisión y la de desagüe y la longitud de los brazos de los elementos de agitación se encuentra preferentemente en el intervalo 3:1 -50:1, de manera particularmente preferente en el intervalo 5:1-10:1, en particular en el intervalo 6:1 -8:1. Además, el diámetro inusualmente grande del árbol de agitación en relación con el diámetro de la cámara tiene como consecuencia que la distancia entre el árbol de agitación y la pared de la cámara, también designada por el experto "diámetro de flujo", siempre es tan pequeña que no se puede configurar una circulación a modo de tromba y está garantizado un flujo laminar.

La proporción de la distancia entre la conducción de admisión y la de desagüe con respecto al diámetro de la cámara en el fondo del al menos un dispositivo de mezcla asciende a ⥠2:1. En una forma divergente de un cilindro hueco de la cámara con simetría de rotación, la proporción de distancia entre la conducción de admisión y la de desagüe con respecto al diámetro de la cámara en la zona de la conducción de admisión del al menos un dispositivo

de mezcla también es ⥠2:1.

El dispositivo de mezcla está cerrado por todos los lados y se acciona con exclusión de aire. Los componentes que deben mezclarse se introducen como corrientes fluidas en la cámara del dispositivo de mezcla, se entremezclan mediante el órgano de agitación hasta que los componentes entremezclados alcanzan la conducción de desagüe y se desvían de tal modo que no penetra aire en la cámara del dispositivo de mezcla. A este respecto, el dispositivo de mezcla está diseñado de tal modo que existe el menor espacio muerto posible. En la puesta en marcha del dispositivo de mezcla, el aire contenido en el mismo se desplaza completamente a través de los componentes de entrada en un breve periodo de tiempo, por lo cual, ventajosamente, la creación de un vacío resulta superflua.

Como el sistema trabaja con exclusión de aire y los componentes que deben emulsionarse se introducen continuamente en el dispositivo de mezcla, los componentes que se encuentran en el dispositivo de mezcla se transportan al exterior continuamente en dirección a la conducción de desagüe. Los componentes entremezclados recorren el dispositivo de mezcla paulatinamente empezando por la admisión hacia el desagüe.

En el dispositivo de mezcla de acuerdo con la invención, los componentes suministrados a través de las conducciones de admisión atraviesan, tras la entrada en la cámara, primero una zona de mezcla turbulenta en la que las fuerzas de cizalla ejercidas por los órganos de agitación los mezclan en primer lugar de manera turbulenta. En este caso, la viscosidad del producto de mezcla ya aumenta perceptiblemente. Siguiendo en dirección de la conducción de desagüe, la mezcla atraviesa entonces una llamada zona de percolación en la que, mediante una mezcla adicional intensa, sigue aumentando la viscosidad de la mezcla y el sistema se convierte paulatinamente en un sistema autoorganizador. Las turbulencias en la circulación existente en la mezcla descienden paulatinamente al alcanzar la zona de percolación y, en dirección de las conducciones de desagüe, las relaciones de circulación se hacen cada vez más laminares. De ese modo, se origina en la mezcla hacia la conducción de desagüe una fase líquido-cristalina liotrópica.

Ventajosamente, el consumo de energía total del equipo de emulsión de acuerdo con la invención es extremadamente bajo. Este consumo de energía total bajo resulta de que en los dispositivos de mezcla siempre deben mezclarse y atemperarse solo pequeños volúmenes en comparación con procedimientos de mezcla convencionales. Por lo tanto, precisamente los procedimientos de calentamiento y de refrigeración de costes extremadamente altos y con un gran coste energético están minimizados y contribuyen de manera decisiva al consumo de energía total bajo. Los tiempos de permanencia del material de mezcla en la cámara de mezcla también son muy cortos. Con una capacidad de producción de 1.000 kg/h, el tiempo de permanencia como media asciende a entre 0, 5 y 10 segundos. De esto resulta que... [Seguir leyendo]

1. Equipo de emulsión para la preparación continua de emulsiones y/o dispersiones con

a) al menos un dispositivo de mezcla (1) que comprende una cámara (2) con simetría de rotación cerrada herméticamente al aire por todos los lados, al menos una conducción de admisión (5, 6) para la entrada de componentes fluidos, al menos una conducción de desagüe (7) para la descarga de los componentes fluidos mezclados, un órgano de agitación (11) que garantiza un flujo laminar con elementos de agitación fijados sobre un árbol de agitación (10) , cuyo eje de giro tiene su recorrido a lo largo del eje de simetría de la cámara y cuyo árbol de agitación (10) está guiado al menos por un lado, estando dispuesta la al menos una conducción de admisión (5, 6) delante o debajo de la al menos una conducción de desagüe (7) , b) al menos un accionamiento (12) para el órgano de agitación y c) al menos un equipo de transporte por componente o por mezcla de componentes, caracterizado por que la proporción entre la distancia entre la conducción de admisión (5, 6) y la de desagüe (7) y el diámetro de la cámara (2) asciende a > 2:1, ascendiendo la proporción entre la distancia entre la conducción de admisión (5, 6) y la de desagüe (7) y la longitud de los brazos de agitación de los elementos de agitación a 3:1 -50:1, y ascendiendo la proporción del diámetro del árbol de agitación (10) con respecto al diámetro interno de la cámara (2) a de 0, 25 a 0, 75 veces el diámetro interno de la cámara (2) , de modo que los componentes introducidos en el dispositivo de mezcla (1) a través de la al menos una conducción de admisión (5, 6) , de manera agitable y continua son transportables a través de una zona de mezcla turbulenta en el lado de admisión en la que los componentes se pueden mezclar de manera turbulenta mediante las fuerzas de cizalla ejercidas por los órganos de agitación (11) , en una zona de mezcla de percolación que sigue a la misma, en la que los componentes pueden seguir entremezclándose y la circulación turbulenta disminuye, y en una zona de mezcla laminar del lado de desagüe en la que se puede ajustar una fase líquido-cristalina liotrópica en la mezcla de los componentes, en sentido de la conducción de desagüe (7) .

2. Equipo de emulsión de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la cámara (2) presenta la forma de un cilindro hueco, un cono truncado, un embudo, una cúpula truncada o una forma compuesta por estas formas geométricas, manteniéndose igual o disminuyendo el diámetro de la cámara de la conducción de admisión (5, 6) a la conducción de desagüe (7) y estando correspondientemente adaptado el órgano de agitación (11) a la forma de la cámara (2) .

3. Equipo de emulsión de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la proporción entre el diámetro de la cámara (2) y la distancia entre la conducción de admisión (5, 6) y la de desagüe (7) está en el intervalo de 1:50 a

1:2.

4. Equipo de emulsión de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la proporción del diámetro del árbol de agitación (10) con respecto al diámetro interno de la cámara (2) dK está preferentemente en el intervalo 0, 3 -0, 7 *dK.

5. Equipo de emulsión de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que al menos una parte integrante de los elementos de agitación están dispuestos paralelos y distanciados con respecto a la pared interior de la cámara (2) .

6. Equipo de emulsión de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el órgano de agitación (11) es un agitador de pala completa o de pala parcial o un agitador de alambre completo o un agitador de alambre parcial o una combinación de los mismos.

7. Equipo de emulsión de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que la cámara (2) presenta al menos un deflector de la circulación (16) que favorece un flujo laminar.

8. Equipo de emulsión de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que el al menos un dispositivo de mezcla (1) presenta varias cámaras (2, 2') con simetría de rotación conectadas una detrás de otra.

9. Equipo de emulsión de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que al dispositivo de mezcla (1) como primer dispositivo de mezcla está pospuesto al menos a otro dispositivo de mezcla (1') , existiendo tras el primer dispositivo de mezcla (1) una fase liotrópica y líquido-cristalina en la mezcla de los componentes y siendo la viscosidad de la mezcla del al menos otro dispositivo de mezcla posterior (1') igual o inferior a la viscosidad tras el primer dispositivo de mezcla (1) .

10. Equipo de emulsión de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que al menos un sensor de circulación está dispuesto en al menos una de las conducciones.

11. Equipo de emulsión de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que al menos un equipo para el

atemperado está acoplado a al menos una de las conducciones, de modo que los componentes, las mezclas de componentes y/o las emulsiones o dispersiones se pueden refrigerar o calentar.

12. Equipo de emulsión de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado por que el accionamiento (12) , el equipo de transporte y el sensor y el equipo para el atemperado están unidos a un equipo de mando para la supervisión y el control de los dispositivos de mezcla (1, 1') , las conducciones de alimentación y de evacuación (5, 6, 7, 7', 13) de los componentes, las mezclas de componentes o las emulsiones o dispersiones, controlando el equipo de mando la instalación de tal modo que la viscosidad de la mezcla generada en el primer dispositivo de mezcla (1) siempre es mayor o igual que la viscosidad en el (los) dispositivo (s) de mezcla posterior (es) (1') y está garantizada una circulación laminar de los componentes entremezclados.

13. Equipo de emulsión de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado por que el equipo de mando está unido o se puede unir a un módulo de telemantenimiento y/o a un módulo de gestión de formulaciones.