Sterilizimi pa biocide dhe dispergimi i veshjeve me bazë uji

Veshjet me bazë uji përdoren gjerësisht sepse mundësojnë formulime me përmbajtje të ulët të përbërjeve organike të avullueshme (VOC), manipulim më të sigurt dhe prodhim më të qëndrueshëm. Në të njëjtën kohë, përmbajtja e ujit i bën ato shumë të ndjeshme ndaj ndotjes mikrobike. Bakteret, majatë dhe myqet mund të hyjnë në produkt përmes lëndëve të para, rezervuarëve, tubacioneve, sistemeve të mbushjes ose ekspozimit ndaj mjedisit gjatë prodhimit dhe ruajtjes. Pasi ndodh ndotja, mikroorganizmat mund të shumohen shpejt dhe të cenojnë si cilësinë e produktit, ashtu edhe afatin e ruajtjes.
Prandaj, qëndrueshmëria mikrobike është një faktor kritik i cilësisë në bojërat, veshjet, bojërat e shtypit dhe dispersionet e pigmenteve me bazë uji.

Trajtimi me ultratinguj kombinon dispergimin e pigmenteve dhe kontrollin mikrobik në një proces industrial

Tradicionalisht, prodhuesit mbështeten te konservuesit dhe biocidet për ruajtjen e produktit në ambalazh për të kontrolluar prishjen. Megjithatë, presioni rregullator në rritje dhe kërkesa gjithnjë më e madhe për formulime më të pastra po nxisin kërkimin e alternativave. Trajtimi me ultratinguj me intensitet të lartë ofron një zgjidhje shumë efikase, duke mundësuar dispergimin dhe sterilizimin e njëkohshëm në një hap të procesit.
Për prodhuesit e veshjeve, kjo do të thotë se përpunimi me ultratinguj nuk është vetëm një teknologji dispergimi. Ai është gjithashtu një mjet i fuqishëm procesi për përmirësimin e qëndrueshmërisë mikrobiologjike, duke mbështetur njëkohësisht strategjitë e formulimit me përmbajtje të ulët biocidesh ose pa biocide.

Pse qëndrueshmëria mikrobike është kritike në prodhimin industrial të bojërave me bazë uji

Ndotja mikrobike ndikon drejtpërdrejt në cilësinë e produktit dhe besueshmërinë e procesit: qëndrueshmëria mikrobike e bojërave ka rëndësi të madhe industriale, sepse rritja mikrobike mund të shkaktojë një sërë defektesh të produktit dhe problemesh në prodhim. Formulimet me bazë uji shpesh përmbajnë përbërës organikë si lidhës, dispergues, agjentë lagështues, trashës dhe agjentë kundër shkumës. Këta përbërës mund të krijojnë një mjedis të favorshëm për rritjen mikrobike nëse ndotja futet gjatë përpunimit ose ruajtjes.

Në praktikën industriale, kontrolli i pamjaftueshëm mikrobik mund të shkaktojë:

• devijim të viskozitetit dhe ndryshime të pH-së
• formim gazi dhe fryrje të ambalazhit
• erë të keqe dhe ndryshim të ngjyrës
• qëndrueshmëri të reduktuar gjatë ruajtjes
• defekte të filmit dhe sjellje jo të njëtrajtshme gjatë aplikimit
• për banjat e zhytjes – rritje të shpeshtësisë së pastrimit dhe ndërprerje të punës për shkak të ndotjes

Prishja mikrobike nuk dëmton vetëm produktin. Ajo mund të krijojë gjithashtu probleme të përsëritura higjienike në rezervuarë, tuba dhe qarqe riqarkullimi, duke shkaktuar humbje në prodhim, ripërpunim, ankesa nga klientët dhe kosto asgjësimi. Për këtë arsye, qëndrueshmëria mikrobike nuk është një veti dytësore. Ajo është një kërkesë themelore për veshjet me bazë uji që kanë sukses tregtar.

Si funksionon trajtimi me ultratinguj në veshjet me bazë uji

Kavitacioni akustik krijon forca të forta prerëse dhe, si rrjedhojë, shkatërrim të qelizave mikrobike: ultratingulli me fuqi të lartë vepron përmes kavitacionit akustik. Kur valët ultrasonike kalojnë nëpër një lëng, formohen flluska mikroskopike, të cilat rriten dhe shemben drejt brendësisë. Këto ngjarje kavitacioni gjenerojnë forca prerëse shumë të lokalizuara, turbulencë, ndryshime presioni dhe mikrorryma goditëse.
Në veshjet me bazë uji, këto efekte të kavitacionit janë të vlefshme sepse veprojnë njëkohësisht si mbi grimcat, ashtu edhe mbi mikroorganizmat. Aglomeratet e pigmenteve zbërthehen me efikasitet në grimca më të imëta, ndërsa qelizat mikrobike dëmtohen mekanikisht dhe çaktivizohen. Kjo e bën trajtimin me ultratinguj veçanërisht tërheqës për formulimet ku si cilësia e dispergimit, ashtu edhe qëndrueshmëria mikrobike janë thelbësore.

Një hap i procesit përmbush dy funksione kritike

Në vend që dispergimi i pigmenteve dhe kontrolli mikrobik të trajtohen si detyra të veçanta, trajtimi me ultratinguj i kombinon ato në një operacion të vetëm. Ky efekt i dyfishtë ofron një avantazh të qartë industrial.

E njëjta energji ultrasonike që shpërbën aglomeratet e pigmenteve dhe dispergon grimcat në mënyrë të njëtrajtshme mund të zvogëlojë gjithashtu ngarkesën e mikroorganizmave të gjallë në veshje. Si rrjedhojë, trajtimi me ultratinguj mundëson:

• dispergim më i imët dhe më uniform i pigmenteve
• fuqi ngjyruese dhe njëtrajtshmëri optike të përmirësuara
• kontaminim mikrobik i reduktuar gjatë përpunimit
• qëndrueshmëri e përmirësuar gjatë ruajtjes së produkteve me bazë uji
• varësi më e ulët nga konservuesit dhe biocidet për ruajtjen në ambalazh

Kjo e bën sonikimin shumë të rëndësishëm për zhvillimin e sistemeve të veshjeve më të qëndrueshme nga ana mjedisore dhe me etiketim më të pastër.
 

Dioksid silici i disperguar me ultratinguj: kurba e kuqe – i patrajtuar; kurba e gjelbër: pas dispergimit me ultratinguj

Përparësitë e dispergimit dhe sterilizimit të njëkohshëm të pigmenteve të bojërave

1. Cilësia më e mirë e dispergimit përmirëson performancën e veshjes
   Pigmentet dhe mbushësit shpesh formojnë aglomerate që janë të vështira për t’u shpërbërë kur energjia mekanike është e pamjaftueshme. Sonikimi siguron veprim prerës intensiv dhe të synuar, duke e bërë atë shumë efektiv për deaglomerimin dhe zvogëlimin e madhësisë së grimcave. Një dispergim më i imët mund të përmirësojë disa karakteristika të performancës së veshjes përfundimtare, përfshirë zhvillimin e ngjyrës, opacitetin, shkëlqimin dhe qëndrueshmërinë afatgjatë.
2. Sterilizimi i njëkohshëm ndihmon në reduktimin e biocideve
   Në të njëjtën kohë, kavitacioni ultrasonik mund të dëmtojë qelizat mikrobike të pranishme në fazën e lëngshme. Kjo redukton kontaminimin në rrjedhën e produktit dhe ndihmon në përmirësimin e qëndrueshmërisë mikrobike pa u mbështetur ekskluzivisht në konservimin kimik. Për prodhuesit që synojnë sisteme me përmbajtje të ulët biocidesh ose pa biocide, kjo përbën një përparësi të rëndësishme të procesit.
3. Intensifikimi i procesit redukton kompleksitetin
   Kombinimi i dy objektivave kryesorë të procesit në një hap të vetëm në linjë thjeshton prodhimin. Në vend që të shtojnë faza të veçanta trajtimi për dispergimin dhe kontrollin mikrobik, prodhuesit e veshjeve mund t’i integrojnë të dyja në një proces të vetëm të kontrolluar sonikimi. Kjo redukton manipulimet, mbështet prodhimin më të pastër dhe përmirëson riprodhueshmërinë.

Pse përpunimi pa biocide po merr rëndësi gjithnjë e më të madhe

Kërkesat rregullatore, mjedisore dhe të tregut po riformësojnë strategjitë e formulimit
Kalimi drejt veshjeve me përmbajtje të ulët biocidesh dhe pa biocide nxitet nga disa faktorë industrialë. Kuadrot rregullatore po bëhen më të rrepta, pritshmëritë mjedisore po rriten dhe klientët kërkojnë produkte më të sigurta, më të qëndrueshme nga ana mjedisore dhe me më pak substanca shqetësuese.
Në këtë kontekst, teknologjitë fizike të përpunimit fitojnë rëndësi strategjike. Sonikimi është veçanërisht tërheqës sepse nuk zëvendëson thjesht një aditiv me një tjetër. Ai sjell një parim trajtimi jokimik që përmirëson si dispergimin, ashtu edhe qëndrueshmërinë mikrobike përmes energjisë mekanike.

Për specialistët e formulimit dhe drejtuesit e prodhimit, kjo ofron disa përfitime:

• mbështetje për koncepte produktesh më të qëndrueshme nga ana mjedisore
• varësi e reduktuar nga konservuesit konvencionalë
• higjienë e përmirësuar e procesit
• pozicionim më i fortë për veshjet me bazë uji të brezit të ardhshëm

Pse sonikatorët Hielscher janë zgjidhja më e mirë për prodhimin industrial të veshjeve

Kontroll i saktë për kushte përpunimi të riprodhueshme

Sonikatorët Hielscher janë projektuar për kontrollin e proceseve industriale. Në prodhimin e veshjeve, kontrolli i saktë i parametrave të sonikimit është thelbësor sepse sjellja e formulimit varet nga lloji i pigmentit, përmbajtja e lëndëve të ngurta, viskoziteti, temperatura, prurja dhe intensiteti i trajtimit.

Sistemet Hielscher mundësojnë rregullimin e saktë të parametrave të rëndësishëm të procesit, si:

• amplituda
• presioni
• prurja / koha e qëndrimit
• temperatura
• energjia e furnizuar

Kjo saktësi u mundëson prodhuesve të optimizojnë dispergimin e pigmenteve, duke përmirësuar cilësinë e formulimit dhe duke arritur reduktim mikrobik të riprodhueshëm.

Imazhe SEM të qelizave vegjetative të B. subtilis përpara (a) dhe pas ekspozimit ndaj ultratingujve për 30 min (b), (c).
Studimi dhe imazhi: © Hashimoto et al., 2020

Qeliza rrjedhjeje që mund të vihen nën presion për sonikim të intensifikuar

Presioni i rritur shton intensitetin e kavitacionit
Një avantazh kryesor i teknologjisë Hielscher është përdorimi i reaktorëve me qeliza rrjedhjeje që mund të vihen nën presion. Presioni ka një ndikim të fortë në sjelljen e kavitacionit. Nën presion të rritur, kavitacioni bëhet më intensiv dhe më efektiv, gjë që është veçanërisht e vlefshme për dispersione me kërkesa të larta dhe për inaktivizimin e vazhdueshëm mikrobik.

Qelizat e rrjedhjes që mund të vihen nën presion mundësojnë:

• trajtim të intensifikuar me ultratinguj
• deaglomerim më efektiv
• efikasitet të përmirësuar të procesit

Për impiantet industriale të prodhimit të veshjeve, kjo do të thotë se trajtimi me ultratinguj mund të përshtatet jo vetëm për realizueshmërinë në shkallë laboratorike, por edhe për kapacitetin real të përpunimit në prodhim dhe kërkesat e produktit.

Përpunim në linjë për prodhim të vazhdueshëm

Sonikimi mund të integrohet drejtpërdrejt në linjën e prodhimit
Sonikatorët Hielscher janë shumë të përshtatshëm për përpunim në linjë. Kjo mundëson trajtimin e vazhdueshëm të veshjeve me bazë uji teksa kalojnë përmes sistemit të prodhimit. Sonikimi në linjë përshtatet mirë me prodhimin industrial, sepse shmang manipulimin e panevojshëm të loteve dhe mund të integrohet në qarqe transferimi, sisteme riqarkullimi ose linja të dedikuara procesi.

Përpunimi në linjë ofron avantazhe të qarta operative:

• trajtim të vazhdueshëm në kushte të përcaktuara
• integrim të lehtë në impiantet ekzistuese
• manipulim manual të reduktuar
• efikasitet dhe qëndrueshmëri të përmirësuar të procesit

Për prodhuesit e veshjeve, kjo e bën sonikimin një teknologji praktike prodhimi.

TiO2 i tharë me spërkatje para dhe pas bluarjes me ultratinguj

Shkallëzim linear nga laboratori në prodhimin industrial

Parametrat e procesit mund të transferohen me besueshmëri ndërmjet shkallëve të ndryshme
Kalimi në shkallë më të madhe është një çështje kritike në zhvillimin e procesit. Sistemet ultrasonike Hielscher janë projektuar për shkallëzim linear, që do të thotë se kushtet e procesit të përcaktuara në shkallë laboratorike ose pilot mund të zbatohen në mënyrë sistematike në prodhimin industrial.
Kjo është veçanërisht e rëndësishme për kompanitë që zhvillojnë veshje novatore me përmbajtje të ulët biocidesh, sepse zvogëlon rrezikun gjatë zbatimit dhe ndihmon në përshpejtimin e komercializimit.

Avantazhet e shkallëzimit linear përfshijnë:

• zhvillim më të lehtë të procesit
• transferim të besueshëm nga kërkimi dhe zhvillimi në prodhim
• performancë të parashikueshme në kapacitete më të mëdha përpunimi
• pasiguri më të ulët gjatë kalimit në shkallë më të madhe

Pastrim i lehtë dhe projektim higjienik i procesit

Mundësia e pastrimit ka rëndësi kur synohet qëndrueshmëria mikrobike
Nëse kontrolli mikrobik është një objektiv kryesor i procesit, higjiena e pajisjeve bëhet edhe më e rëndësishme. Sonikatorët Hielscher janë projektuar për pastrim praktik industrial dhe integrim të thjeshtë në mjedise higjienike të procesit.

Pastrimi i lehtë i ndihmon prodhuesit të:

• zvogëlojnë rreziqet e kontaminimit në pajisje
• ndalojnë rritjen mikrobike
• shkurtojnë punën e pastrimit dhe mirëmbajtjes
• përmirësojnë besueshmërinë e procesit gjatë cikleve të përsëritura të prodhimit

Në veshjet me bazë uji, ku kontaminimi mund të vazhdojë të jetë i pranishëm në depozita, zona të vdekura dhe sisteme transferimi, pajisjet ultrasonike që pastrohen lehtë kontribuojnë drejtpërdrejt në qëndrueshmërinë e produktit dhe sigurinë e funksionimit.

Boja me shkumës e trajtuar me sonikim në grindometër demonstron deaglomerimin dhe shpërndarjen sipas madhësisë së grimcave të pigmenteve, të dyja krejtësisht uniforme

Rezultate të riprodhueshme për sigurimin industrial të cilësisë

Qëndrueshmëria është thelbësore për prodhuesit e veshjeve
Prodhimi industrial i bojërave kërkon rezultate procesi me riprodhueshmëri të lartë. Vetitë optike, reologjia, jetëgjatësia në ruajtje dhe qëndrueshmëria mikrobiologjike duhet të mbeten të njëjta nga një lot në tjetrin dhe gjatë periudhave të gjata të prodhimit.

Sonikatorët Hielscher sigurojnë kushte ultrasonike të riprodhueshme që mundësojnë:

• dispersion uniform të pigmenteve
• zvogëlim të qëndrueshëm të madhësisë së grimcave
• trajtim mikrobik të njëtrajtshëm
• cilësi të besueshme të produktit gjatë serive të prodhimit

Kjo riprodhueshmëri është thelbësore për validimin e procesit, sigurimin e cilësisë dhe adoptimin industrial të teknologjisë ultrasonike.

Sonikimi si teknologji strategjike për veshjet moderne me bazë uji

Industria e veshjeve po orientohen drejt formulimeve që janë më të qëndrueshme nga ana mjedisore, përmbajnë më pak aditivë të rrezikshëm dhe kanë performancë më të qëndrueshme. Trajtimi me ultratinguj përputhet jashtëzakonisht mirë me këtë drejtim, sepse trajton njëkohësisht dy sfida kryesore të prodhimit: nevojën për shpërndarje efikase të pigmenteve dhe nevojën për qëndrueshmëri mikrobike.
Duke i kombinuar këto funksione në një hap të vetëm të procesit, trajtimi me ultratinguj i ndihmon prodhuesit të thjeshtojnë prodhimin, të përmirësojnë cilësinë e veshjeve dhe të zvogëlojnë varësinë nga sistemet konvencionale të konservimit. Kjo e bën trajtimin me ultratinguj shumë tërheqës për bojërat arkitektonike, veshjet industriale, dispersionet funksionale, bojërat e shtypit dhe sistemet e ngjashme me bazë uji.
Pajisjet e trajtimit me ultratinguj të Hielscher ofrojnë platformën industriale të nevojshme për ta zbatuar këtë strategji në praktikë. Kontrolli i tyre i saktë, qelizat e rrjedhjes që mund të punojnë nën presion, aftësia për përpunim në linjë, shkallëzueshmëria lineare, pastrimi i lehtë dhe rezultatet e riprodhueshme i bëjnë veçanërisht të përshtatshme për prodhimin e bojërave dhe veshjeve.

Përfitoni nga shpërndarja dhe sterilizimi i veshjeve me ultratinguj

Sterilizimi pa biocide dhe shpërndarja e veshjeve me bazë uji nëpërmjet trajtimit me ultratinguj është një qasje shumë premtuese për prodhimin modern të bojërave. Trajtimi me ultratinguj përmirëson shpërndarjen e pigmenteve, zvogëlon ngarkesën mikrobike dhe ndihmon në arritjen e një qëndrueshmërie më të lartë të produktit në një proces të vetëm të integruar. Ky kombinim është veçanërisht i vlefshëm në një industri që përballet me presion në rritje për të zvogëluar përdorimin e konservuesve, duke ruajtur njëkohësisht cilësinë e lartë të produktit dhe efikasitetin e procesit.
Për prodhuesit e bojërave dhe veshjeve me bazë uji, pajisjet e trajtimit me ultratinguj të Hielscher ofrojnë një zgjidhje praktike dhe të provuar në industri. Mundësia e kontrollit të procesit, integrimi në linjë, projektimi i qelizave të rrjedhjes për intensifikimin e trajtimit, shkallëzueshmëria, mundësia e pastrimit higjienik dhe performanca e riprodhueshme i bëjnë një zgjedhje të shkëlqyer për shpërndarjen dhe sterilizimin e njëkohshëm të pigmenteve të bojërave.

Tabela më poshtë ju jep një ide për kapacitetin e përafërt të përpunimit të pajisjeve tona me ultratinguj:

Projektim, prodhim dhe këshillim – Cilësi e prodhuar në Gjermani

Pajisjet me ultratinguj të Hielscher janë të mirënjohura për standardet më të larta të cilësisë dhe projektimit. Qëndrueshmëria dhe përdorimi i lehtë mundësojnë integrimin pa vështirësi të pajisjeve tona me ultratinguj në impiantet industriale. Pajisjet me ultratinguj të Hielscher i përballojnë me lehtësi kushtet e vështira dhe mjediset kërkuese.

Hielscher Ultrasonics është një kompani e certifikuar sipas ISO dhe i kushton rëndësi të veçantë pajisjeve me ultratinguj me performancë të lartë, që përfshijnë teknologjinë më të përparuar dhe janë të lehta për t’u përdorur. Sigurisht, pajisjet me ultratinguj të Hielscher janë në përputhje me CE dhe plotësojnë kërkesat e UL, CSA dhe RoHs.

Literaturë / Referenca

• Spiteri, D., Chot-Plassot, C., Sclear, J., Karatzas, K. A., Scerri, C., Valdramidis, V. (2017): Ultrasound processing of liquid system(s) and its antimicrobial mechanism of action. Letters in
  Applied Microbiology, 65 (4), 2017.. 313-318.
• N.P. Badgujar Y.E. Bhoge T.D. Deshpande B.A. Bhanvase P.R. Gogate S.H. Sonawane R.D. Kulkarni (2015): Ultrasound assisted organic pigment dispersion: advantages of ultrasound method over conventional method. Pigment & Resin Technology, Vol. 44, Iss. 4. 214 – 223.
• Karekar, Sammit; Bhanvase, Bharat; Sonawane, Shirish; Deosarkar, Manik; Pinjari, Dipak; Pandit, Aniruddha (2014): Synthesis of zinc molybdate and zinc phosphomolybdate nanopigments by an ultrasound assisted route: Advantage over conventional method. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification 87, 2014.
• Aydin, Z., Turgut, S. & Akbas, H.Z. (2018): Structural Differences of BaTiO3 Ceramics Modified by Ultrasonic and Mechanochemical Methods. Powder Metallurgy and Metal Ceramics, Vol. 57, No. 7-8, November, 2018.