Ūdens bāzes pārklājumu sterilizācija un dispersija bez biocīdiem

Ūdens bāzes pārklājumi tiek plaši izmantoti, jo to sastāvs nodrošina zemu GOS saturu, drošāku apstrādi un ilgtspējīgāku ražošanu. Tajā pašā laikā to ūdens saturs padara tos ļoti uzņēmīgus pret mikrobioloģisko piesārņojumu. Baktērijas, raugi un pelējumi var iekļūt produktā caur izejvielām, tvertnēm, cauruļvadiem, uzpildes sistēmām vai apkārtējās vides iedarbību ražošanas un uzglabāšanas laikā. Ja notiek piesārņojums, mikroorganismi var ātri savairoties un apdraudēt gan produkta kvalitāti, gan glabāšanas laiku.
Tāpēc mikrobioloģiskā stabilitāte ir būtisks kvalitātes faktors ūdens bāzes krāsās, pārklājumos, tintēs un pigmentu dispersijās.

Sonikācija apvieno pigmentu dispersiju un mikrobu kontroli vienā rūpnieciskā procesā

Lai kontrolētu bojāšanos, ražotāji tradicionāli izmanto konservantus un biocīdus, kas iebūvēti konservantu bundžās. Tomēr pieaugošais regulatīvais spiediens un pieaugošais pieprasījums pēc tīrākiem preparātiem veicina alternatīvu meklēšanu. Ļoti efektīvs risinājums ir augstas intensitātes sonikācija, kas nodrošina vienlaicīgu dispersiju un sterilizāciju vienā procesa posmā.
Pārklājumu ražotājiem tas nozīmē, ka ultraskaņas apstrāde nav tikai dispersijas tehnoloģija. Tas ir arī spēcīgs procesa rīks mikrobioloģiskās stabilitātes uzlabošanai, vienlaikus atbalstot formulēšanas stratēģijas ar zemu biocīdu vai bez biocīdu saturu.

Kāpēc mikrobioloģiskā stabilitāte ir rūpnieciski svarīga ūdens bāzes krāsām

Mikrobioloģiskais piesārņojums tieši ietekmē produktu kvalitāti un procesa uzticamību: Krāsu mikrobioloģiskā stabilitāte ir ļoti svarīga rūpniecībā, jo mikrobu augšana var izraisīt virkni produktu defektu un ražošanas problēmu. Ūdens bāzes preparāti bieži satur organiskas sastāvdaļas, piemēram, saistvielas, dispersantus, mitrinātājus, biezinātājus un atputzinātājus. Šīs sastāvdaļas var radīt labvēlīgu vidi mikrobu augšanai, ja apstrādes vai uzglabāšanas laikā rodas piesārņojums.

Rūpnieciskajā praksē nepietiekama mikrobu kontrole var izraisīt:

• viskozitātes dreifs un pH izmaiņas
• gāzes veidošanās un tvertnes uzbriešana
• nepatīkama smaka un krāsas maiņa
• samazināta uzglabāšanas stabilitāte
• plēves defekti un nekonsekventa uzvedība.
• biežāka tīrīšana un ar piesārņojumu saistītas dīkstāves.

Mikrobioloģiskā bojāšanās ne tikai bojā produktu. Tā var arī radīt atkārtotas higiēnas problēmas tvertnēs, caurulēs un recirkulācijas cilpās, izraisot ražošanas zudumus, pārstrādes darbus, klientu sūdzības un utilizācijas izmaksas. Šā iemesla dēļ mikrobioloģiskā stabilitāte nav sekundāra īpašība. Tā ir pamatprasība komerciāli veiksmīgiem pārklājumiem uz ūdens bāzes.

Kā darbojas sonikācija ūdens bāzes pārklājumos

Akustiskā kavitācija rada intensīvu nobīdi un mikrobu bojājumus: Lieljaudas ultraskaņa darbojas, izmantojot akustisko kavitāciju. Kad ultraskaņas viļņi šķērso šķidrumu, veidojas mikroskopiski burbuļi, kas aug un implodē. Šie kavitācijas notikumi rada ļoti lokalizētus bīdes spēkus, turbulenci, spiediena izmaiņas un mikrostrūklas.
Ūdens bāzes pārklājumos šie efekti ir vērtīgi, jo tie vienlaikus iedarbojas gan uz daļiņām, gan mikroorganismiem. Pigmentu aglomerāti tiek efektīvi sadalīti sīkākās daļiņās, bet mikrobu šūnas tiek mehāniski bojātas un inaktivētas. Tas padara sonikāciju īpaši pievilcīgu preparātiem, kuriem ir svarīga gan dispersijas kvalitāte, gan mikrobu stabilitāte.

Viens procesa posms nodrošina divas svarīgas funkcijas

Tā vietā, lai pigmenta dispersiju un mikrobu kontroli uzskatītu par atsevišķiem uzdevumiem, sonikācija apvieno tos vienā operācijā. Šis divkāršais efekts nodrošina nepārprotamas rūpnieciskās priekšrocības.

Tā pati ultraskaņas enerģija, kas deaglomerē pigmentu kopas un vienmērīgi izkliedē daļiņas, var arī samazināt dzīvotspējīgo mikrobu daudzumu pārklājumā. Rezultātā sonikācija atbalsta:

• smalkāka un vienmērīgāka pigmenta dispersija
• uzlabota krāsu izturība un optiskā konsistence
• samazināts mikrobioloģiskais piesārņojums apstrādes laikā.
• uzlabota produktu uz ūdens bāzes uzglabāšanas stabilitāte
• mazāka atkarība no konservantiem un biocīdiem tvertnēs.

Tāpēc sonikācija ir ļoti svarīga, lai izstrādātu ilgtspējīgākas un tīrākas pārklājumu sistēmas.
 

Ultrasoniski disperģēts silīcija dioksīds: sarkanā līkne – neapstrādāts; zaļā līkne: pēc ultraskaņas dispersijas

Krāsu pigmentu vienlaicīgas dispersijas un sterilizācijas priekšrocības

1. Labāka dispersijas kvalitāte uzlabo pārklājuma veiktspēju
   Pigmenti un pildvielas bieži veido aglomerātus, kurus ir grūti sadalīt ar nepietiekamu mehānisko enerģiju. Sonikācija nodrošina intensīvu un mērķtiecīgu bīdīšanu, padarot to ļoti efektīvu deaglomerācijas un daļiņu izmēru samazināšanas procesā. Smalkāka dispersija var uzlabot vairākas galīgā pārklājuma veiktspējas īpašības, tostarp krāsas izteiksmīgumu, necaurspīdīgumu, spīdumu un ilgtermiņa stabilitāti.
2. Vienlaicīga sterilizācija atbalsta biocīdu samazināšanu
   Tajā pašā laikā ultraskaņas kavitācija var bojāt šķidrajā fāzē esošās mikrobu šūnas. Tas samazina piesārņojumu produkta plūsmā un palīdz uzlabot mikrobioloģisko stabilitāti, nepaļaujoties tikai uz ķīmisko konservāciju. Ražotājiem, kas vēlas izmantot sistēmas ar zemu biocīdu vai bez biocīdu saturu, tā ir būtiska procesa priekšrocība.
3. Procesu intensifikācija samazina sarežģītību
   Divu galveno procesa mērķu apvienošana vienā līnijas posmā vienkāršo ražošanu. Tā vietā, lai pievienotu atsevišķus apstrādes posmus dispersijai un mikrobu kontrolei, pārklājumu ražotāji var integrēt abus vienā kontrolētā sonikācijas procesā. Tas samazina manipulāciju skaitu, veicina tīrāku ražošanu un uzlabo reproducējamību.

Kāpēc bezbioloģiskā apstrāde kļūst arvien nozīmīgāka

Normatīvās, vides un tirgus prasības maina formulēšanas stratēģijas.
Pāreju uz pārklājumiem ar zemu biocīdu un bezbiotiskajiem pārklājumiem nosaka vairāki rūpnieciski faktori. Normatīvie noteikumi kļūst stingrāki, pieaug vides aizsardzības prasības, un klienti pieprasa drošākus, ilgtspējīgākus produktus ar mazāku problemātisko vielu daudzumu.
Šajā kontekstā fizikālo procesu tehnoloģijas iegūst stratēģisku nozīmi. Sonikācija ir īpaši pievilcīga, jo tā ne tikai aizstāj vienu piedevu ar citu. Tā ievieš neķīmiskas apstrādes principu, kas ar mehāniskās enerģijas palīdzību uzlabo gan dispersiju, gan mikrobu stabilitāti.

Formulatoriem un ražošanas vadītājiem tas sniedz vairākas priekšrocības:

• atbalsts ilgtspējīgāku produktu koncepcijām.
• mazāka atkarība no parastajiem konservantiem.
• uzlabota procesa higiēna
• spēcīgāka pozīcija nākamās paaudzes pārklājumiem uz ūdens bāzes.

Kāpēc Hielscher sonikatori ir labākais risinājums rūpniecisko pārklājumu ražošanai

Precīza kontrole reproducējamiem apstrādes apstākļiem

Hielscher sonikatori ir paredzēti rūpniecisko procesu kontrolei. Pārklājumu ražošanā precīza sonikācijas parametru kontrole ir būtiska, jo formulas uzvedība ir atkarīga no pigmenta veida, cietvielu satura, viskozitātes, temperatūras, plūsmas ātruma un apstrādes intensitātes.

Hielscher sistēmas ļauj precīzi regulēt svarīgus procesa parametrus, piemēram,:

• Amplitūdas
• spiediens
• plūsmas ātrums / uzturēšanās laiks
• temperatūra
• Enerģijas ievade

Šī precizitāte ļauj ražotājiem optimizēt pigmenta dispersiju, uzlabojot preparāta kvalitāti un panākot reproducējamu mikrobu samazināšanos.

B. subtilis veģetatīvo šūnu SEM attēli pirms (a) un pēc 30 min ilgas ultraskaņas apstarošanas (b), (c).
Pētījums un attēls: © Hashimoto et al., 2020

Spiediena plūsmas kameras pastiprinātai sonikācijai

Paaugstināts spiediens palielina kavitācijas intensitāti
Hielscher tehnoloģijas galvenā priekšrocība ir spiediena plūsmas šūnu reaktoru izmantošana. Spiedienam ir spēcīga ietekme uz kavitācijas uzvedību. Paaugstināta spiediena apstākļos kavitācija kļūst intensīvāka un efektīvāka, kas ir īpaši vērtīgi prasīgām dispersijām un nepārtrauktai mikrobu inaktivācijai.

Spiediena plūsmas šūnu atbalsts:

• pastiprināta ultraskaņas apstrāde
• efektīvāka deaglomerācija
• uzlabota procesu efektivitāte.
• augstāka veiktspēja nepārtrauktā režīmā

Rūpniecisko pārklājumu rūpnīcām tas nozīmē, ka ultraskaņas apstrādi var pielāgot ne tikai laboratorijas mērogā, bet arī reālajai ražošanas jaudai un produktu prasībām.

Inline apstrāde nepārtrauktai ražošanai

Sonikāciju var integrēt tieši ražošanas līnijā
Hielscher sonikatori ir ļoti piemēroti inline apstrādei. Tas ļauj ūdens bāzes pārklājumus apstrādāt nepārtraukti, kamēr tie iet cauri ražošanas sistēmai. Inline sonikācija labi iekļaujas rūpnieciskajā ražošanā, jo tā ļauj izvairīties no nevajadzīgas sērijveida apstrādes un to var integrēt pārneses cilpās, recirkulācijas sistēmās vai speciālās tehnoloģiskajās līnijās.

Inline apstrādei ir nepārprotamas ekspluatācijas priekšrocības:

• nepārtraukta apstrāde noteiktos apstākļos
• vieglāka integrācija esošajās ražotnēs.
• samazināta roku darbu veikšana.
• uzlabota procesu efektivitāte un konsekvence.

Pārklājumu ražotājiem tas padara sonikāciju par praktisku ražošanas tehnoloģiju, nevis tikai laboratorijas metodi.

Izsmidzināmi žāvēts TiO2 pirms un pēc ultraskaņas frēzēšanas

Lineāra mērogojamība no laboratorijas līdz rūpnieciskai ražošanai

Procesa parametrus var droši pārnest dažādos mērogos.
Procesu izstrādē izšķiroša nozīme ir paplašināšanai. Hielscher ultraskaņas sistēmas ir paredzētas lineārai mērogojamībai, kas nozīmē, ka laboratorijas vai izmēģinājuma mērogā noteiktos procesa nosacījumus var sistemātiski pārnest uz rūpniecisko ražošanu.
Tas ir īpaši svarīgi uzņēmumiem, kas izstrādā inovatīvus pārklājumus ar zemu biocīdu saturu, jo tas samazina risku ieviešanas laikā un palīdz paātrināt komercializāciju.

Lineārās mērogojamības priekšrocības ir šādas:

• vienkāršāka procesu izstrāde.
• uzticama pārnese no R&D uz ražošanu
• prognozējama veiktspēja pie lielākas caurlaidspējas
• mazāka mēroga palielināšanas nenoteiktība.

Viegla tīrīšana un higiēnisks procesa dizains

Ja mērķis ir mikrobioloģiskā stabilitāte, ir svarīga tīrība
Ja galvenais procesa mērķis ir mikrobu kontrole, iekārtu higiēna kļūst vēl svarīgāka. Hielscher sonikatori ir paredzēti praktiskai rūpnieciskai tīrīšanai un vienkāršai integrācijai higiēniskajā procesa vidē.

Viegla tīrīšana palīdz ražotājiem:

• samazināt piesārņojuma risku iekārtās.
• atbalsta konsekventu mikrobu kontroli.
• saīsināt tīrīšanas un apkopes darbus.
• uzlabot procesa uzticamību atkārtotos ražošanas ciklos.

Ūdens bāzes pārklājumos, kur piesārņojums var saglabāties tvertnēs, mirušajās zonās un pārneses sistēmās, viegli tīrāmas ultraskaņas iekārtas tieši veicina produkta stabilitāti un darbības stabilitāti.

Ultraskaņas krīta krāsa uz slīpmetra demonstrē perfekti vienmērīgu pigmentu deagglomerāciju un daļiņu izmēru sadalījumu

Reproducējami rezultāti rūpnieciskās kvalitātes nodrošināšanai

Konsekvence ir būtiska pārklājumu ražotājiem
Rūpnieciskajai krāsu ražošanai ir nepieciešami ļoti reproducējami procesa rezultāti. Optiskajām īpašībām, reoloģijai, derīguma termiņam un mikrobioloģiskajai stabilitātei jābūt nemainīgām no partijas uz partiju un ilgā ražošanas periodā.

Hielscher sonikatori nodrošina reproducējamus ultraskaņas apstākļus, kas atbalsta:

• vienmērīga pigmenta dispersija
• stabila daļiņu izmēra samazināšana
• konsekventa mikrobioloģiskā apstrāde
• uzticama produktu kvalitāte visās ražošanas sērijās.

Šī reproducējamība ir būtiska procesa validācijai, kvalitātes nodrošināšanai un ultraskaņas tehnoloģiju ieviešanai rūpniecībā.

Sonikācija kā stratēģiska tehnoloģija mūsdienīgiem pārklājumiem uz ūdens bāzes

Pārklājumu nozare virzās uz formulām, kas ir ilgtspējīgākas, kurās ir mazāk bīstamu piedevu un kuras ir izturīgākas. Sonikācija ārkārtīgi labi atbilst šim virzienam, jo tā vienlaikus risina divus galvenos ražošanas uzdevumus: efektīvu pigmentu dispersiju un mikrobioloģisko stabilitāti.
Apvienojot šīs funkcijas vienā procesa posmā, sonikācija palīdz ražotājiem vienkāršot ražošanu, uzlabot pārklājuma kvalitāti un samazināt atkarību no tradicionālajām konservēšanas sistēmām. Tas padara ultraskaņas apstrādi ļoti pievilcīgu arhitektūras krāsām, rūpnieciskiem pārklājumiem, funkcionālām dispersijām, tintēm un līdzīgām ūdens bāzes sistēmām.
Hielscher sonikatori nodrošina rūpniecisko platformu, kas nepieciešama šīs stratēģijas īstenošanai praksē. To precīzā kontrole, spiediena plūsmas kameras, inline iespējas, lineārā mērogojamība, vienkārša tīrīšana un reproducējami rezultāti padara tos īpaši piemērotus sarežģītiem pārklājumu uzklāšanas lietojumiem.

Ultraskaņas pārklājumu dispersijas un sterilizācijas priekšrocības

Sterilizācija bez biocīdiem un ūdens bāzes pārklājumu dispersija, izmantojot sonikāciju, ir ļoti daudzsološa pieeja mūsdienīgai krāsu ražošanai. Sonikācija uzlabo pigmentu dispersiju, samazina mikrobu slodzi un nodrošina lielāku produkta stabilitāti vienā integrētā procesā. Šī kombinācija ir īpaši vērtīga nozarē, kurā pieaug spiediens samazināt konservantu daudzumu, vienlaikus saglabājot augstu produktu kvalitāti un procesa efektivitāti.
Ūdens bāzes krāsu un pārklājumu ražotājiem Hielscher sonikatori piedāvā praktisku un rūpnieciski pārbaudītu risinājumu. To procesa kontrolējamība, integrācija līnijā, pastiprināta plūsmas kameras konstrukcija, mērogojamība, higiēniska tīrība un reproducējama veiktspēja padara tos par lielisku izvēli vienlaicīgai krāsu pigmentu dispersijai un sterilizācijai.

Zemāk redzamajā tabulā ir sniegta norāde par mūsu ultrasonikatoru aptuveno apstrādes jaudu:

Projektēšana, ražošana un konsultācijas – Kvalitāte ražots Vācijā

Hielscher ultrasonikatori ir labi pazīstami ar saviem augstākajiem kvalitātes un dizaina standartiem. Robustums un viegla darbība ļauj vienmērīgi integrēt mūsu ultrasonikatorus rūpnieciskajās iekārtās. Hielscher ultrasonikatori viegli apstrādā neapstrādātus apstākļus un prasīgu vidi.

Hielscher Ultrasonics ir ISO sertificēts uzņēmums un īpašu uzsvaru liek uz augstas veiktspējas ultrasonikatoriem, kas piedāvā vismodernākās tehnoloģijas un lietotājdraudzīgumu. Protams, Hielscher ultrasonikatori atbilst CE prasībām un atbilst UL, CSA un RoHs prasībām.

Literatūra / Atsauces