Unidad de mezclado de fluidos y método para mezclar una composición líquida.

Una unidad (10) de mezclado de fluidos que comprende:

un tubo (12) de alimentación principal;

un tubo (38) que lleva la mezcla aguas abajo del tubo (12) de alimentación principal;

un orificio (30) proporcionado en una pared que separa el tubo (12) de alimentación principal del tubo (38) que lleva la mezcla; y

una pluralidad de tubos inyectores (14, 15, 16, 17, 18, 20, 22, 24) dispuestos alrededor del tubo (12) de alimentación principal y sobresaliendo a través de una pared lateral del tubo (12) de alimentación principal, teniendo cada uno de los tubos inyectores (14, 15, 16, 17, 18, 20, 22, 24) una salida (40) en comunicación de fluidos con un interior del tubo (12) de alimentación principal y dirigiéndose hacia el orificio (30), caracterizada por que cada uno de la pluralidad de tubos inyectores (14, 15, 16, 17, 18, 20, 22, 24) se dispone en un ángulo de aproximadamente 30° con respecto a un eje del tubo (12) de alimentación principal, en donde al menos uno de los tubos inyectores (16, 20) tiene un diámetro interno más pequeño que el otro de los tubos inyectores y en donde la salida (40) del tubo inyector que tiene el diámetro interno más pequeño se dispone aproximadamente equidistante a cada uno de un primer extremo (42) y un segundo extremo (44) de un eje principal (x) del orificio (30), teniendo el orificio una forma rectangular o una forma elíptica.

Unidad de mezclado de fluidos y método para mezclar una composición líquida Campo de la invención

Esta descripción se refiere, en general, a la producción de composiciones líquidas para la higiene personal, y más específicamente, a un aparato para facilitar la producción continua de dichas composiciones líquidas para la higiene personal.

Antecedentes de la invención

Las composiciones líquidas para la higiene personal, como champús, geles de ducha, limpiadores líquidos para las manos, composiciones dentales líquidas, lociones y cremas para la piel, colorantes para el cabello, limpiadores faciales, fluidos previstos para su Impregnación en artículos limpiadores (p. ej., toallitas para bebés), detergentes para lavado de ropa, lavavajillas y otras composiciones líquidas a base de tensioactivos se producen, de forma típica, en masa utilizando operaciones de procesamiento por lotes. Aunque la viscosidad de las composiciones se puede medir y ajustar en grandes tanques de mezclado de tamaño fijo utilizados en estos sistemas de procesamiento por lotes, esta técnica no proporciona los requisitos de producción óptimos para satisfacer las necesidades de las instalaciones dedicadas a la producción de numerosas composiciones líquidas que comparten el mismo equipo para realizar las operaciones de mezclado.

Otro inconveniente de los sistemas de procesamiento por lotes usados en la producción de composiciones líquidas para la higiene personal es la dificultad de limpiar las tuberías y tanques para adaptarlos al cambio para la producción de composiciones de higiene personal diferentes. Para reducir las pérdidas y evitar la contaminación del siguiente lote que hay que fabricar, lo común es "raspar" los conductos de alimentación o tuberías que conducen hacia y/o desde el tanque de cargas y lavar el tanque de cargas. Como este periodo de lavado puede tardar hasta el 5% del tiempo del ciclo del lote, un sistema que pudiera reducir significativamente el tiempo de cambio proporcionaría oportunidades para aumentar la capacidad y eficiencia de producción.

Además del tiempo para el cambio, se considera que se desecha y gasta cantidades importantes de componentes no utilizados raspados a través de los conductos durante el proceso de cambio cuando ocurre el cambio. Por lo tanto, un sistema que reduzca este desperdicio sería beneficioso para el medio ambiente y reduciría el coste del producto terminado.

En WO 9/5583 A1 se describe una unidad para mezclar fluidos según el preámbulo de la reivindicación 1, que se trata de un dispositivo para mezclar líquidos y gases para producir una espuma fina, por ejemplo para aplicaciones de aireación o lavado de gases, que comprende un paso tubular a lo largo del cual se alimenta un líquido bajo presión y en el que hay formadas unas aberturas por las que se emite gas.

Sumario de la invención

Al emplear un proceso semicontinuo en lugar de un proceso por lotes, una Instalación de producción puede producir cantidades que se ajustan de forma más precisa a la demanda de los consumidores y a los objetivos de producción para un "ciclo" de una composición líquida para la higiene personal particular. También se puede reducir el tiempo de cambio y la cantidad de desechos. Un proceso semicontinuo de la presente descripción para la producción de composiciones líquidas para la higiene personal, como champús, geles de ducha, limpiadores líquidos para las manos, composiciones dentales líquidas, lociones y cremas para la piel, colorantes para el cabello, limpiadores faciales, fluidos previstos para su impregnación en artículos limpiadores (p. ej., toallitas para bebés), detergentes para lavado de ropa, lavavajillas, y otras composiciones líquidas a base de tensioactivos, emplea un tubo de alimentación principal que lleva una base de varias composiciones que hay que producir, una pluralidad de tubos inyectores en comunicación de fluidos selectiva con el tubo de alimentación principal, y al menos un orificio proporcionado en un extremo del tubo de alimentación principal aguas abajo de la pluralidad de tubos Inyectores. Cada tubo inyector puede disponerse de forma concéntrica con respecto a otro tubo Inyector, y puede sobresalir a través de la pared lateral del tubo de alimentación principal y o nivelarse con un diámetro Interno del tubo de alimentación principal o dentro del tubo de alimentación principal hacia el Interior de un diámetro Interno del tubo de alimentación principal. Según se usa en la presente memoria, "dispuesto de forma concéntrica con respecto a otro tubo inyector" se refiere a que todos los tubos Inyectores cortan el tubo de alimentación principal en un lugar común a lo largo de la longitud axial del tubo de alimentación principal, con los tubos Inyectores dispuestos en Incrementos angulares unos con respecto a otros alrededor de la circunferencia del tubo de alimentación principal. En algunas realizaciones de la presente descripción, mientras que cada uno de una primera pluralidad de tubos Inyectores se dispone de forma concéntrica con respecto a otro de la primera pluralidad de tubos Inyectores, cada uno de una segunda pluralidad de tubos Inyectores puede disponerse de forma concéntrica con respecto al otro de la segunda pluralidad de tubos Inyectores, pero axialmente separados de la posición axial de Intersección de la primera pluralidad de tubos Inyectores con el tubo de alimentación principal. En algunas otras realizaciones, aunque la posición axial de Intersección de todos los tubos Inyectores con un tubo de alimentación principal puede ser la

misma, de manera que todos los tubos inyectores se dispongan de forma concéntrica, las salidas de uno o más de los tubos Inyectores pueden tener longitudes diferentes desde un diámetro Interno del tubo de alimentación principal que las de otros de los tubos inyectores, de manera que uno o más de los tubos inyectores terminan nivelados con el diámetro interno, y otros de los tubos inyectores terminan radlalmente hacia el Interior del diámetro interno del tubo de alimentación principal.

La combinación de los tubos inyectores y la geometría del orificio se utilizan para dosificar la base de la composición y mezclar con la base una serie de módulos prefabricados de líquido Isótropo, de emulsión de líquido/líquido o de sólldo/suspenslón acuosa, en un solo punto para generar una mezcla homogénea. En la aplicación de una unidad de mezclado que puede utilizarse para un proceso semlcontlnuo en una Instalación de producción a gran escala, hay varios aspectos Importantes en cuanto al diseño. Por ejemplo, aunque se desea minimizar los requerimientos energéticos, se reconoce que si se utiliza demasiada poca energía los ingredientes no se combinarán adecuadamente entre sí para conseguir una mezcla homogénea. Por otro lado, si se utiliza demasiada energía, se podría destruir la distribución crítica de los tamaños de las partículas de una emulsión, afectando negativamente las características deseables de las composiciones líquidas para la higiene personal que se estén produciendo, como la capacidad de suavizar el cabello de los champús.

Para minimizar la cantidad de desechos durante el cambio para producir composiciones para la higiene personal diferentes, se desea dosificar la base que lleva el tubo de alimentación principal en un solo punto a lo largo de la longitud del tubo de alimentación principal. Como hay que detener las líneas periódicamente durante la producción, la unidad de mezclado de la presente descripción tiene la capacidad de ponerse en marcha y detenerse al instante sin generar desechos indeseados, adaptándose de este modo a la operación transitoria. La unidad de mezclado de la presente descripción también es completamente drenable y resistente al crecimiento microbiano.

Se reconoce que el diseño del orificio del sistema de mezclado puede variar en función de la naturaleza de la composición líquida para la higiene personal en particular que hay que mezclar. Las composiciones líquidas para la higiene personal diferentes pueden tener viscosidades muy variadas y pueden componerse de ingredientes, y en algunos casos, premezclas, que abarquen un intervalo de viscosidades. Los sistemas líquidos de baja viscosidad, especialmente los sistemas de baja viscosidad hechos de al menos ingredientes con una viscosidad predominantemente baja y/o premezclas de baja viscosidad, tienden a necesitar menos energía para mezclarse que los sistemas líquidos con una viscosidad más alta. Las formulaciones líquidas con una viscosidad más baja pueden beneficiarse del mezclado de al menos algunos componentes aguas arriba del orificio, mientras que las formulaciones líquidas con una viscosidad más alta pueden quedar perjudicialmente afectadas por dicho... [Seguir leyendo]

1. Una unidad (1) de mezclado de fluidos que comprende: un tubo (12) de alimentación principal;

un tubo (38) que lleva la mezcla aguas abajo del tubo (12) de alimentación principal;

un orificio (3) proporcionado en una pared que separa el tubo (12) de alimentación principal del tubo (38) que lleva la mezcla; y

una pluralidad de tubos inyectores (14, 15, 16, 17, 18, 2, 22, 24) dispuestos alrededor del tubo (12) de alimentación principal y sobresaliendo a través de una pared lateral del tubo (12) de alimentación principal, teniendo cada uno de los tubos inyectores (14, 15, 16, 17, 18, 2, 22, 24) una salida (4) en comunicación de fluidos con un interior del tubo (12) de alimentación principal y dirigiéndose hacia el orificio (3), caracterizada por que cada uno de la pluralidad de tubos inyectores (14, 15, 16, 17, 18, 2, 22, 24) se dispone en un ángulo de aproximadamente 3° con respecto a un eje del tubo (12) de alimentación principal, en donde al menos uno de los tubos inyectores (16, 2) tiene un diámetro interno más pequeño que el otro de los tubos inyectores y en donde la salida (4) del tubo inyector que tiene el diámetro interno más pequeño se dispone aproximadamente equidistante a cada uno de un primer extremo (42) y un segundo extremo (44) de un eje principal (x) del orificio (3), teniendo el orificio una forma rectangular o una forma elíptica.

2. La unidad (1) de mezclado de fluidos de la reivindicación 1, en donde la pared en la que se proporciona el orificio (3) incluye una superficie (28) de entrada curvada, preferiblemente en la que la superficie (28) de entrada curvada es semiesférica, en una cara aguas arriba del orificio (3), y una superficie (32) de salida curvada, preferiblemente en la que la superficie (32) de salida curvada es semielíptica, en una cara aguas abajo del orificio (3).

3. La unidad (1) de mezclado de fluidos de la reivindicación 1, en donde la forma del orificio es una forma de canal que tiene una anchura constante desde la superficie (28) de entrada en la cara aguas arriba de este hasta la superficie (32) de salida en la cara aguas abajo de este.

4. La unidad (1) de mezclado de fluidos de la reivindicación 1, en donde cada uno de la pluralidad de tubos inyectores (14, 15, 16, 17, 18, 2, 22, 24) está dotado con un mecanismo (36) de sujeción para la fijación selectiva del tubo inyector (14, 15, 16, 17, 18, 2, 22, 24) con una fuente de material para ser introducida en el tubo (12) de alimentación principal a través del tubo inyector (14, 15, 16, 17, 18, 2, 22, 24).

5. La unidad (1) de mezclado de fluidos de la reivindicación 1, en donde el orificio (3) está incluido en una pieza de inserción (26) en el orificio, fijándose de forma extraíble la pieza de inserción (26) en el orificio entre el tubo (12) de alimentación principal y el tubo (38) que lleva la mezcla.

6. La unidad (1) de mezclado de fluidos de la reivindicación 1, que incluye además una segunda pluralidad de tubos inyectores (5, 52, 54, 56, 58, 6) dispuestos alrededor del tubo (12) de alimentación principal y que tiene salidas inyectoras que coinciden con un diámetro interno del tubo (12) de alimentación principal y están en comunicación de fluidos con el tubo (12) de alimentación principal, preferiblemente en donde la segunda pluralidad de tubos inyectores (5, 52, 54, 56, 58, 6) intersecciona el tubo (12) de alimentación principal a una distancia axial desde el orificio (3) igual a una distancia axial a la que la pluralidad de tubos inyectores (14, 15, 16, 17, 18, 2, 22, 24) que sobresale a través de la pared lateral del tubo (12) de alimentación principal intersecciona el tubo (12) de alimentación principal.

7. La unidad (1) de mezclado de fluidos de la reivindicación 1, en donde la pluralidad de tubos inyectores incluye una primera pluralidad de tubos inyectores (14, 15, 16, 17, 18, 2, 22, 24) y una segunda pluralidad de tubos inyectores (5, 52, 54, 56, 58, 6), incluyendo la segunda pluralidad de tubos inyectores (5, 52, 54, 56, 58, 6) salidas inyectoras dispuestas a una distancia axial diferente desde el orificio (3) que las salidas inyectoras de la primera pluralidad de tubos inyectores (14, 15, 16, 17, 18, 2, 22, 24).

8. La unidad (1) de mezclado de fluidos de la reivindicación 6, en donde cada una de las salidas inyectoras de la primera pluralidad de tubos inyectores (14, 15, 16, 17, 18, 2, 22, 24) y de la segunda pluralidad de tubos inyectores (5, 52, 54, 56, 58, 6) forma un mismo ángulo distinto de cero con respecto a un eje del tubo (12) de alimentación principal.

9. La unidad (1) de mezclado de fluidos de la reivindicación 6, en donde cada una de las salidas inyectoras de la primera pluralidad de tubos inyectores (14, 15, 16, 17, 18, 2, 22, 24) forma un primer ángulo distinto de cero con respecto a un eje del tubo (12) de alimentación principal y cada una de las salidas inyectoras de la segunda pluralidad de tubos inyectores (5, 52, 54, 56, 58, 6) forma un segundo ángulo con respecto al eje del tubo (12) de alimentación principal, siendo el segundo ángulo diferente del primer ángulo.

1. La unidad (1) de mezclado de fluidos de la reivindicación 6, en donde una región de cada una de la primera pluralidad de tubos inyectores (14, 15, 16, 17, 18, 2, 22, 24) radialmente hacia el interior del diámetro interno del tubo (12) de alimentación principal se extiende paralela al eje del tubo (12) de alimentación principal.

11. Un método para mezclar una composición líquida que comprende proporcionar la unidad de mezclado de fluidos de cualquiera de las reivindicaciones 1-1;

suministrar una base de una composición líquida en el tubo (12) de alimentación principal;

dosificar la base con una pluralidad de ingredientes suministrados en la pluralidad de tubos inyectores (14, 15, 16, 17, 18, 2, 22, 24), disponiéndose las salidas de los tubos inyectores (14, 15, 16, 17, 18, 2, 22, 24) de tal manera que los ingredientes introducidos en el tubo (12) de alimentación principal a través de cada uno de los respectivos tubos inyectores (14, 15, 16, 17, 18, 2, 22, 24) pasan a través del orificio (3) al mismo tiempo que los ingredientes introducidos a través de los otros tubos inyectores, en donde al dosificar la base, las salidas de los tubos inyectores (14, 15, 16, 17, 18, 2, 22, 24) se disponen, además, de manera que los ingredientes que modifican la viscosidad proporcionados en los tubos inyectores (14, 15, 16, 17, 18, 2, 22, 24) e introducidos en la base dentro del tubo (12) de alimentación principal pasan a través del orificio (3) antes de que aumente la viscosidad de la base.

12. El método de la reivindicación 11, en donde un período de tiempo desde la introducción de los ingredientes que modifican la viscosidad a la base y el paso a través del orificio (3) es menor de aproximadamente ,25 segundos.