Production de détergent à lessive
Dans le monde en constante évolution des produits d’entretien ménager, le détergent à lessive se distingue comme un incontournable dans les foyers du monde entier. La science et la technologie derrière sa production ont parcouru un long chemin, avec diverses méthodes développées pour créer des produits plus efficaces, efficients et respectueux de l’environnement. Parmi ces méthodes, le séchage par pulvérisation est devenu la norme industrielle pour la production à grande échelle de détergents à lessive en poudre.
Cet article plonge dans les subtilités de la production de détergent à lessive, avec une emphase particulière sur la méthode de séchage par pulvérisation. Nous explorerons le processus étape par étape, de la préparation initiale des ingrédients à la phase finale de post-mélange, en soulignant les facteurs critiques qui influencent la qualité et la performance du produit. En comprenant ces techniques de fabrication, nous acquérons un aperçu de la complexité derrière un article ménager apparemment simple et apprécions la prouesse d’ingénierie nécessaire pour le produire de manière constante à grande échelle.
Commençons notre voyage à travers les quatre principales étapes de la production de détergent à lessive séché par pulvérisation : la préparation des ingrédients, le post-traitement de la bouillie, le séchage par pulvérisation et le post-mélange. Chacune de ces étapes joue un rôle crucial dans la détermination des caractéristiques du produit final, de son pouvoir nettoyant à sa stabilité sur les étagères et l’expérience utilisateur.
Il existe plusieurs méthodes de production de détergent à lessive, notamment le séchage par pulvérisation, l’agglomération, l’absorption simple et l’absorption par neutralisation. L’absorption simple et l’absorption par neutralisation sont des méthodes dépassées adaptées à la production à petite échelle, à domicile. L’agglomération est une méthode de production écoénergétique, tandis que le séchage par pulvérisation est actuellement la méthode la plus courante pour produire du détergent à lessive.
La méthode de séchage par pulvérisation pour produire du détergent à lessive implique quatre processus principaux : la préparation des ingrédients, le post-traitement de la bouillie, le séchage par pulvérisation et le post-mélange.
1. Préparation des ingrédients
Dans la production de détergent à lessive, diverses matières premières sont généralement mélangées avec de l’eau pour former une bouillie. Ce processus s’appelle la préparation des ingrédients. Il existe deux méthodes : la préparation par lots et la préparation continue. Le processus nécessite une teneur totale élevée en solides dans la bouillie tout en maintenant une bonne fluidité. Cependant, une teneur élevée en solides augmente la viscosité, ce qui affecte la fluidité, et vice versa. Il est donc crucial d’équilibrer ces facteurs, visant une teneur élevée en solides tout en maintenant une bonne fluidité. Les aspects suivants doivent être pris en compte :
(1) Concentration de la bouillie et ordre d’ajout des ingrédients : La concentration de la bouillie (teneur totale en solides) doit être déterminée en fonction du type de produit, de l’opération du processus, et de la source et de la nature des additifs, généralement comprise entre 50% et 60%. Dans les processus de préparation continue étrangers, les concentrations de bouillie sont plus élevées, généralement de 60% à 65%.
Pour la préparation par lots, l’ordre général d’ajout des ingrédients est : d’abord l’eau et les monomères, puis le chauffage lorsqu’une certaine quantité est atteinte, suivi des agents de blanchiment fluorescents, de la CMC et du carbonate de soude. Ensuite, ajoutez le tripolyphosphate de sodium, la poudre retravaillée et le sulfate de sodium. Le silicate de sodium et le p-toluènesulfonate de sodium peuvent être ajoutés à tout moment. Chaque ingrédient doit être soigneusement mélangé avant d’ajouter le suivant pour assurer l’uniformité de la bouillie.
La préparation continue n’a pas cet ordre spécifique d’ajout des ingrédients.
(2) Température de la bouillie : Contrôler la température de la bouillie pendant la préparation est crucial. Des températures basses entraînent une dissolution lente, une dissolution incomplète, une viscosité élevée et une mauvaise fluidité. Des températures excessivement élevées accélèrent l’hydrolyse du tripolyphosphate de sodium, rendant la bouillie bouffie. Selon l’expérience, la température de la bouillie est généralement contrôlée autour de 60°C.
(3) Vitesse de mélange et d’ajout des ingrédients : Pendant la préparation, le tripolyphosphate de sodium doit s’hydrater complètement en hexahydrate. Cela garantit qu’après le séchage par pulvérisation, l’humidité dans la poudre finie existe sous forme d’eau cristalline, rendant la poudre lâche et fluide sans former de grumeaux. Par conséquent, les vitesses de mélange et d’ajout des ingrédients sont importantes. Si les ingrédients sont ajoutés trop rapidement avec un mauvais mélange, le tripolyphosphate de sodium peut former des grumeaux, rendant les opérations ultérieures difficiles. Dans la préparation par lots, il faut veiller à ajouter les ingrédients uniformément, et le tripolyphosphate de sodium ne doit pas être ajouté trop rapidement. Le temps de mélange ne doit pas être trop long pour éviter l’absorption d’eau par la bouillie, l’expansion et une prise d’air excessive, ce qui peut rendre la bouillie bouffie et réduire la fluidité.
2. Post-traitement de la bouillie
La bouillie préparée doit subir un filtrage, une désaération et un broyage pour répondre aux exigences d’uniformité, de finesse et de bonne fluidité.
(1) Filtrage : Pendant la préparation de la bouillie, certains grumeaux peuvent se former, et certaines matières premières peuvent contenir des matériaux insolubles dans l’eau qui doivent être filtrés. La préparation par lots peut utiliser le filtrage par tamis ou le filtrage centrifuge, tandis que la préparation continue utilise généralement des filtres magnétiques.
(2) Désaération : La bouillie contient souvent une grande quantité d’air, rendant sa structure lâche et affectant les performances de la pompe haute pression et la qualité du produit séché par pulvérisation. Par conséquent, un traitement de désaération est nécessaire. La plupart des usines de détergent à lessive nationales utilisent des désaérateurs centrifuges sous vide. Certaines entreprises utilisant des formules composites avec des tensioactifs non ioniques peuvent sauter la désaération en raison de la structure compacte de la bouillie.
(3) Broyage : Pour rendre la bouillie désaérée plus uniforme et empêcher le colmatage des buses de pulvérisation pendant le séchage par pulvérisation, certaines entreprises broient la bouillie. Les broyeurs colloïdaux sont couramment utilisés pour le broyage.
3. Séchage par pulvérisation
Le séchage par pulvérisation implique d’abord la préparation d’une bouillie de 60% à 70% à partir de matières premières, puis sa conversion en produits en poudre ou granulaires par séchage par pulvérisation. Ce processus comprend la pulvérisation et le séchage. La pulvérisation atomise le liquide en gouttelettes semblables à de la brume ; le séchage mélange ces gouttelettes avec un flux d’air chaud, évaporant rapidement l’eau pour obtenir des produits en poudre ou en poudre fine. Le flux du processus est illustré à la Figure 5-1.
Il existe deux types d’équipements de séchage par pulvérisation. L’un est une tour de séchage par pulvérisation à co-courant où le gaz et le liquide s’écoulent ensemble vers le bas, comme illustré à la Figure 5-1. Lors de l’utilisation de cet équipement, les gouttelettes avec la teneur en eau la plus élevée entrent en contact avec l’air le plus chaud, entraînant une évaporation rapide de l’eau et une intensité de séchage élevée. Cela permet une tour de séchage plus courte et une capacité de production plus élevée. Cependant, l’évaporation rapide peut provoquer l’expansion et la rupture des particules, produisant plus de poudre fine, donc la plupart des usines de détergent à lessive n’utilisent pas cet équipement.
L’autre type est un équipement de séchage par pulvérisation à contre-courant où la phase gazeuse s’écoule vers le haut et la phase liquide s’écoule vers le bas. Dans ce processus, les gouttelettes liquides entrent initialement en contact avec de l’air chaud à basse température. L’évaporation de surface est plus lente, permettant à l’humidité interne de diffuser progressivement vers la surface pour s’évaporer. Au fur et à mesure que le flux liquide descend et s’évapore, le séchage commence à partir de la surface, et les particules s’épaississent continuellement. Lorsque les particules contenant de l’eau entrent en contact avec l’air à haute température à l’entrée d’air chaud, l’eau interne se vaporise et se dilate, brisant la surface séchée et créant une forme de poing. Les particules de détergent à lessive séchées par la méthode à contre-courant sont généralement plus dures et ont une densité apparente plus élevée. Avec des conditions de fonctionnement appropriées, cette méthode peut produire un détergent à lessive avec une humidité résiduelle et une taille de particules appropriées. Les particules plus petites peuvent également s’agglomérer en particules plus grandes pendant la descente, réduisant la quantité de poudre fine dans le produit. En raison de ces avantages, l’équipement à contre-courant est plus couramment utilisé dans la production de détergent à lessive.
Les produits en poudre produits par séchage par pulvérisation présentent les avantages suivants : ① Pas de limitations de formule, permettant une teneur plus élevée en tensioactifs. Le carbonate de soude n’est pas un composant nécessaire, permettant la production de détergents en poudre neutres et faiblement alcalins. ② Les poudres séchées par pulvérisation sont sans poussière, moins sujettes à la formation de grumeaux, fluides et ont une bonne apparence. La teneur en humidité et la densité apparente peuvent être ajustées dans une certaine plage. ③ La structure particulaire creuse offre une grande surface, permettant une dissolution rapide et une utilisation pratique.
L’inconvénient de la méthode de séchage par pulvérisation est le coût d’investissement élevé en équipement et la consommation d’énergie élevée pendant le fonctionnement.
4. Post-mélange
Les formules de détergent à lessive ménager contiennent souvent des substances sensibles à la chaleur telles que le perborate de sodium, les préparations enzymatiques, les parfums et les tensioactifs non ioniques, qui peuvent facilement se décomposer lorsqu’ils sont chauffés. Ces composants ne peuvent pas être ajoutés à la bouillie et doivent être ajoutés après le séchage par pulvérisation, un processus appelé post-mélange. Le flux du processus est illustré dans la figure.