BR112012028569B1

BR112012028569B1 - dispositivo de emulsificação para produção contínua de emulsões e/ou dispersões

Info

Publication number: BR112012028569B1
Application number: BR112012028569-6A
Authority: BR
Inventors: Gerd Dahms; Andreas Jung; Henrik Dörr
Original assignee: Otc Gmbh
Priority date: 2010-05-07
Filing date: 2011-05-06
Publication date: 2020-10-27
Also published as: EP2566609B1; DE102010028774A1; CA2798705A1; US10610835B2; BR112012028569A8; US9555380B2; ES2528118T3; KR20130113935A; KR101664402B1; JP5795794B2; JP2013532047A; CN102946983A; DK2566609T3; PL2566609T3; WO2011138438A1; CN102946983B; US20130201785A1; EP2566609A1; BR112012028569A2; CA2798705C

Abstract

DISPOSITIVO DE EMULSIFICAÇÃO PARA PRODUÇÃO CONTÍNUA DE EMULSÕES E/OU DISPERSÕES. A invenção refere-se a um dispositivo de emulsificação para a produção contínua de emulsões, nanoemulsões e/ou dispersões com estrutura líquido-cristalina com a) pelo menos um dispositivo de mistura, b) pelo menos um acionamento para o órgão de agitação e c) pelo menos um dispositivo de elevação para cada componente ou cada mistura de componentes.

Description

[001] A presente invenção refere-se a um dispositivo DCE emul- sificação para a produção contínua de emulsões e/ou dispersões. O dispositivo de emulsificação de acordo com a invenção pode ser usado tanto para a produção de emulsões bifásicas clássicas, convencionais,emulsões polifásicas, tais como, por exemplo, emulsões e dispersões múltiplas, como também de emulsões trifásicas (OW), que, além da fase oleosa dispersa, ainda contêm uma fase de rede de gel cristalina, líquida, mas também para a produção de agentes de brilho perolado líquidos-cristalinos, sistemas de auto-organização líquidos- cristalinos (fases de rede de gel em emulsões de OW), tais como, por exemplo, condicionadores para cabelo, bem como agentes de limpeza para pele e cabelo,tais como xampus,géis para chuveiro, emulsões de cera e silicone e emulsões de perfluoréter etc. O dispositivo de emulsificação pode ser usado na indústria de agentes de lavagem e limpeza, na indústria de cosméticos, farmácia, indústria de tintas e vernizes, mas também na indústria de alimentos.

[002] Do estado da técnica são conhecidos dispositivos para produção de emulsões e/ou dispersões, que, em geral, são usados para realização de processos em lotes descontínuos.

[003] O documento WO 2004/082817 descreve um dispositivo para a produção contínua de emulsões ou dispersões sob exclusão de ar, que compreende um dispositivo de mistura fechado por todos os lados, que apresenta tubos de alimentação e descarga para entrada e saída de materiais ou misturas de materiais fluidos, bem como um órgão de agitação, que permite uma introdução de agitação na emulsão ou dispersão,sem geração de forças de cavitação e em homogeneização de alta pressão.

[004] O documento EP 1 964 604 A2 descreve um dispositivo e um processo para a produção cotnínua de uma mistura de pelo menos duas fases fluidas com um recipiente de mistura fechado em todos os lados, rotativamente simétrico ou giratoriamente simétrico em torno de seu eixo longitudinal, pelo menos duas linhas de alimentação que levam ao recipiente de mistura, para introdução de, em cada caso, uma fase fluida de pelo menos uma linha de descarga, que sai do recipiente de mistura, para descarga de uma mistura misturada dessas fases e um agitador rotativo, com agitadores de pás para agitação das fases, cujo eixo de rotação situa-se no eixo de longitudinal do recipiente de mistura. Com o dispositivo de acordo com o documento EP 1 964 604 A2 não pode ser gerada uma corrente extensível controlada e não são tomadas medidas para impedir turbulências e forças de cavitação.

[005] É tarefa da presente invenção um dispositivo de emulsifica- ção, com cuja ajuda é possibilitada uma produção contínua de emulsões, nanoemulsões e/ou dispersões com estrutura líquido-cristalina.

[006] De acordo com a invenção, a tarefa é solucionada por um dispositivo de emulsificação para a produção contínua de emulsões e/ou dispersões, com a) pelo menos um dispositivo de mistura, que compreende - uma câmara rotativamente simétrica, fechada em todos os lados à prova de ar - pelo menos uma linha de alimentação, para introdução de componentes fluidos, - pelo menos uma linha de descarga, para descarga dos componentes fluidos misturados, - um órgão de agitação, que garante um fluxo laminar, com elementos de agitação fixados sobre um eixo de agitador, cujo eixo de rotação estende-se ao longo do eixo de simetria da câmara e cujo eixo de agitador está guiado pelo menos unilateralmente,

[007] sendo que a pelo menos uma linha de alimentação está disposta à frente ou abaixo da pelo menos uma linha de descarga,

[008] sendo que a relação entre a distância entre linha de alimentação e linha de descarga e o diâmetro da câmara perfaz >2:1,

[009] sendo que a relação entre a distância entre linha de alimentação e linha de descarga e o comprimento de um braço de agitação dos elementos de agitação perfaz 3:1 a 50:1,

[0010] e sendo que a relação do diâmetro do eixo de agitador com relação ao diâmetro interno da câmara perfaz 0,25 a 0,75 vezes o diâmetro da câmara,

[0011] de modo que no dispositivo de mistura os componentes in-troduzidos através da pelo menos uma linha de alimentação e misturados continuamente através de uma região de mistura turbulenta no lado da alimentação, na qual os componentes são misturados de modo turbulento pelas forças de cisalhamento exercidas pelos órgãos de agitação,

[0012] uma região de mistura de percolação adjacente à mesma, na qual os componentes são misturados adicionalmente e a corrente turbulenta diminui,

[0013] uma região de mistura laminar no lado da descarga, na qual se forma uma fase líquido-cristalina liotrópica na mistura dos componentes,

[0014] são transportados na direção da linha de descarga, b) pelo menos um acionamento para o órgão de agitação e c) pelo menos um dispositivo de transporte para cada com ponente ou cada mistura de componentes.

[0015] A região de mistura de percolação é a região de transição da mistura, na qual a mesma passada corrente turbulenta para a corrente laminar, na qual a região de percolação adjacente à mistura turbulenta aumenta a viscosidade, provocada por trituração constante das gotículas ou por formação de fases cristalinas líquidas e a corrente turbulenta diminui. Depois de atingir o índice de Reynold crítico, a mistura passa para uma região mista laminar. Na região mista laminar ocorre, então, sob condições de corrente extensível, a ruptura das gotas controlada e eficiente em energia, durante o processo de mistura ou da formação de fases líquido-cristalinas.

[0016] A câmara do pelo menos um dispositivo de mistura é sime-tricamente em rotação e apresenta, de preferência, a forma de um cilindro oco. Mas, a câmara também pode apresentar a forma de um cone truncado, um funil, um cúpula truncada ou uma forma composta por essas formas geométricas, sendo que o diâmetro da câmara da linha de alimentação para a linha de descarga permanece igual ou diminui. O órgão de agitação está adaptado de acordo com a forma da câmara de rotação simétrica.

[0017] O diâmetro do eixo de agitador dRw com relação ao diâmetro interno da câmara dK situa-se, de preferência, no âmbito de 0,25- 0,75*dK e a relação entre a distância entre linha de alimentação e linha de descarga e o comprimento dos braços dos elementos de agitação situa-se, de preferência, no âmbito de 3:1 - 50:1, de modo particularmente preferido, no âmbito de 5:1 - 10:1, especialmente, no âmbito de 6:1 - 8:1. O diâmetro extraordinariamente grande do eixo de agitador com relação ao diâmetro da câmara tem, ainda, como consequência o fato de que a distância entre eixo de agitador e parede de câmara - também designada pelo técnico como "diâmetro de fluência" - é sempre de tal modo pequena que não pode formar-se uma corrente à maneira de trombo e fica garantido um fluxo laminar.

[0018] A relação da distância entre linha de alimentação e linha de descarga para diâmetro da câmara no fundo do pelo menos um dispositivo de mistura perfaz >2:1. Em uma forma divergente de um cilindro oco da câmara de rotação simétrica a relação de distância entre linha de alimentação e linha de descarga para diâmetro da câmara na região da linha de alimentação do pelo menos um dispositivo de mistura também é >2:1.

[0019] O dispositivo de mistura é fechado por todos os lados e é operado sob exclusão de ar. Os componentes a ser misturados são introduzidos como correntes fluidas na câmara do dispositivo de mistura, misturados por meio do órgão de mistura, até os componentes misturados atingirem a linha de descarga e são descarregados de tal modo que nenhum ar penetra na câmara do dispositivo de mistura. O dispositivo de mistura, nesse caso, está configurado de tal modo que existe o menor espaço morto possível. Na entrada em operação do dispositivo de mistura, dentro de pouco tempo, o ar contido no mesmo é completamente deslocado pelos componentes introduzidos, com o que é vantajosamente dispensada a aplicação de um vácuo.

[0020] Como o sistema trabalho sob exclusão de ar e os componentes a ser emulsificados são introduzidos continuamente no dispositivo de mistura, os componentes que se encontram no dispositivo de mistura são transportados continuamente na direção da linha de descarga. Os componentes misturados passam gradualmente pelo dispositivo de mistura, começando pela alimentação em direção à descarga.

[0021] No dispositivo de mistura de acordo com a invenção os componentes alimentados através das linhas de alimentação, depois da entrada na câmara, atravessam uma região de mistura turbulenta, na qual elas são primeiramente misturados de modo turbulento pelas forças de cisalhamento exercidas pelos órgãos de agitação. Nesse caso, a viscosidade do produto de mistura já aumenta perceptivelmente. Mais na direção da linha de descarga, a mistura atravessa depois uma chamada região de percolação, na qual por outra mistura intensiva, a viscosidade da mistura aumenta adicionalmente e o sistema transfor- ma-se gradualmente em um sistema auto-organizador. As turbulências na corrente predominante na mistura diminuem gradualmente ao atingir a região de percolação e as condições de corrente ficam crescentemente laminares na direção das linhas de descarga. Desse modo, é formada na mistura em direção à linha de descarga uma fase líquido- cristalina, liotrópica.

[0022] Vantajosamente, o consumo de energia total do dispositivo de emulsificação de acordo com a invenção é extremamente baixo. Esse consumo de energia total baixo resulta do fato de que nos dispositivos de mistura, em comparação com processos de mistura convencionais, sempre só precisam ser misturados e regulados em temperatura volumes pequenos. Portanto, processos de aquecimento e refrigeração de altos custos e alto consumo de energia são minimizados e contribuem decisivamente para o consumo de energia total baixo. Também os tempos de permanência do material de mistura na câmara de mistura são muito curtos. A uma capacidade de produção de 1.000 kg/h, o tempo de permanência perfaz, em média, entre 0,5 e 10 segundos. Daí também resulta que também as linhas de alimentação e bombas estão dimensionadas de modo substancialmente menor e, portanto, também os acionamentos das bombas absorvem substancialmente menos energia.

[0023] Vantajosamente, a relação favorável entre a distância entre linha de alimentação e de descarga e o comprimento dos braços dos elementos de agitação, que se situa,vantajosamente, no âmbito de 3:1 -50:1, de modo particularmente preferido, 5:1-101, especialmente, no âmbito de 6:1-8:1, em conexão com os agitadores de arame especiais contribui para que seja garantido um aproveitamento particularmente eficiente do torque e, portanto, é obtida uma boa mistura, a, simultaneamente, um consumo de energia minimizado do motor.

[0024] Além disso, o diâmetro do eixo excepcionalmente grande em relação ao diâmetro da câmara, possibilita que o próprio eixo de agitador possa ser usado para regulação de temperatura do produto, o que, por sua vez, contribui para o consumo de energia total baixo do dispositivo de emulsificação de acordo com a invenção.

[0025] Pela relação favorável do diâmetro da câmara para sua altura e o órgão de agitação otimizado para a conservação de um fluxo laminar, a tomada de potência do motor do mecanismo de agitação é substancialmente menor e contribui decisivamente para a tomada de energia total baixa do dispositivo de acordo com a invenção. Pelos componentes, que, desse modo, podem ser dimensionados, no total, de modo menor, um modo de construção compacto e econômico em espaço é característico para o dispositivo de mistura de acordo com a invenção.

[0026] O uso de acoplamentos magnéticos também contribui para redução do consumo de energia total. Como aqui a transmissão de força do motor para o eixo de motor dá-se por ímãs permanentes, o motor só precisa produzir a energia que é necessária para rotação do rotor externo. O rotor interno, com eixo de agitador fixado é movido através da força magnética. Outra vantagem em conexão com um mancai deslizante é que pode ser construída uma câmara de mistura fechada hermeticamente.

[0027] Para um resultado de emulsificação ótimo e para evitar espaços mortos,são usados nos dispositivos de mistura de acordo com a invenção câmaras, que apresentam uma forma simétrica em rotação. Essas formas simétricas em rotação são, de preferência, cilindros ocos (figura 2a), mas também cone truncado (figura 2B), funis (figura 2D), cúpula truncada (figura 2F) ou formas compostas pelas mesmas (figura 2C,E), nas quais, por exemplo, uma região em forma de cone truncado fica adjacente a uma região em forma de cilindro oco. O diâmetro do dispositivo de misturas permanece constante, nesse caso, da extremidade no lado da alimentação até a extremidade no lado da des- carga (figura 2a) ou ele diminui (figura 2B-F);

[0028] De modo particularmente preferido, no dispositivo de mistura de acordo com a invenção é usada uma câmara com a forma de um cilindro oco ou de um cone trunca ou com uma forma composta de uma região em forma de cilindro oco e uma região em forma de cone truncado. O cone trunca distingue-se, vantajosamente, pelo fato de que o diâmetro a extremidade do lado de alimentação para o diâmetro na extremidade do lado da descarga diminui constantemente, enquanto o diâmetro do cilindro oco se mantém constante em relação ao eixo de rotação.

[0029] Vantajosamente, a câmara do dispositivo de mistura e/ou as linhas de alimentação e descarga podem ser ajustados em temperatura em conjunto ou individualmente.

[0030] A alimentação dos componentes ao dispositivo de mistura ocorre por pelo menos uma linha de alimentação, que no diâmetro está adaptada ao respectivo componente e à viscosidade do mesmo e garante um enchimento completo com a respectiva fase. De preferência, o dispositivo de mistura de acordo com a invenção apresenta pelo menos duas linhas de alimentação. No caso de precisar ser conduzida uma mistura prévia ao dispositivo de mistura, então o dispositivo de mistura também pode apresentar apenas uma linha de alimentação. Os componentes a ser emulsificados ou a ser dispersos também podem ser introduzidos, antes da entrada no dispositivo de mistura, por exemplo, através de uma conexão em forma de Y, em uma linha de alimentação em comum, antes de os mesmos chegarem ao dispositivo de mistura. Em uma linha em comum podem encontrar-se, opcionalmente, misturadores prévios estáticos ou dispositivos de mistura passivos, conhecidos do técnico. Componente no sentido da invenção pode ser uma substância pura, mas também uma mistura de diversas substâncias.

[0031] O ângulo de entrada das linhas de alimentação nodis de mistura pode situar-se, nesse caso, no âmbito de 0o a 180° com relação ao eixo de rotação do dispositivo de mistura. As linhas de alimentação podem chegar à câmara lateralmente pela superfície lateral ou debaixo, pela superfície do fundo.

[0032] As linhas de alimentação e descarga podem estar conectadas com a câmara em qualquer altura e em qualquer extensão da área lateral. Para garantir uma mistura ótima a, simultaneamente, um tempo de permanência máximo dos componentes alimentados, bem como para evitar espaços mortos, a altura da entrada da(s) linha(s) de alimentação encontra-se, de preferência,, no terço inferior, de preferência, no quarto inferior, da câmara, com relação à altura da câmara. A altura de saída da linha de descarga encontra-se, de preferência, no terço superior, de preferência, no quarto superior, da câmara, com relação à altura da câmara.

[0033] O diâmetro da linha de descarga está dimensionado de tal modo que a formação de pressão, com relação à alta viscosidade no pelo menos um ou primeiro dispositivo de mistura é minimizada, mas, ao mesmo tempo está garantido que as linhas de descarga, a qualquer tempo, estão completamente cheias com a mistura.

[0034] Alguns produtos, tais como, por exemplo, emulsões de OW trifásicas, agentes de brilho perolado, bem como fases líquido- cristalinas liotrópicas de sistemas auto-organizadores, podem exigir uma adição adicional, deslocada em tempo, de componentes na região de percolação do primeiro dispositivo de mistura, que se encontra acima da altura de entrada das linhas de alimentação e abaixo da altura das linhas de saída. Por esse motivo, linhas de entrada adicionais podem encontrar-se nessa região.

[0035] O dispositivo de mistura pode estar orientado de qualquer modo, de modo que o eixo de rotação do órgão de agitação pode as- sumir qualquer posição desejada, de horizontal até vertical. Mas, de preferência, o dispositivo de mistura não está disposto de tal modo que o eixo de simetria da câmara esteja disposto verticalmente e, nesse caso, as linhas de alimentação estão montadas acima das linhas de descarga. De modo particularmente preferido, o dispositivo de mistura está disposto de tal modo que o eixo de simetria da câmara está disposto verticalmente e, nesse caso, as linhas de alimentação estão montadas abaixo das linhas de descarga. O motor de acionamento aciona, nesse caso, o órgão de agitação, de preferência, de cima, mas, do mesmo modo, também é possível um acionamento debaixo.

[0036] Surpreendentemente, constatou-se que na geometria do dispositivo de mistura, o diâmetro do eixo de agitador dRw, com relação ao diâmetro interno da câmara dK e a relação entre a distância entre linha de alimentação e linha de descarga e o comprimento dos braços dos elementos de agitação é decisivo para garantir uma mistura ótima das fases alimentadas.Nesse caso, constatou-se que a relação do diâmetro do eixo de agitador dRw com relação ao diâmetro interno da câmara dK situa-se, de preferência,, no âmbito de 0,25 - 0,75 *dK, de modo particularmente preferido, no âmbito de 0,3 - 0,7 *dK, especialmente, no âmbito de 0,4 - 0,6 *dK e a relação entre a distância entre linha de alimentação e linha de descarga e o comprimento dos braços dos elementos de agitação situa-se, de preferência, no âmbito de 3:1 - 50:1, de modo particularmente preferido, no âmbito de 5:1 - 10:1, especialmente, no âmbito de 6:1 - 8:1.

[0037] Esse diâmetro excepcionalmente grande do eixo de agitador em relação ao diâmetro da câmara tem, ainda, como consequência o fato de que a distância entre eixo de agitador e parede de câmara -também designada pelo técnico também designado como "diâmetro de fluência - sempre é de tal modo pequeno que não pode formar- se uma corrente à maneira de trombo e está garantido um fluxo lami- nar.

[0038] Além disso, constatou-se que na geometria do dispositivo de mistura, a relação entre o diâmetro da câmara do dispositivo de mistura e o trajeto, que os componentes a ser misturados precisam percorrer da alimentação até a descarga, é decisiva para garantir uma mistura ótima das fases alimentadas. Nesse caso, constatou-se que a relação de diâmetro para a distância entre alimentação e descarga situa-se, de preferência, no âmbito de 1:50 a 1:2, de preferência, 1:30 a 1:3, especialmente, no âmbito de 1:15 a 1:5. O diâmetro da câmara no sentido da invenção é o diâmetro no fundo da câmara.

[0039] A relação de diâmetro para distância de alimentação e descarga desempenha um papel decisivo para controle da corrente dentro do dispositivo de mistura. Pois, só quando a corrente inicialmente turbulenta, que está presente na região inferior do dispositivo de mistura, portanto, na região da alimentação dos componentes, a mistura chega à fase laminar, através da chamada região de percolação, o sucesso da emulsificação está garantido. Nesse caso, não é possível a delimitação exata das regiões individuais, uma vez que a transição entre as respectivas regiões é fluente.

[0040] Como a quantidade de tempo necessária para formação da fase líquido-cristalina liotrópica é diferente, dependendo dos componentes, o comprimento do dispositivo de mistura pode ser adaptada de acordo com o produto. A formação dos sistemas auto-organizadores é influenciada pelos seguintes fatores: temperatura dentro do sistema, teor de água, composição da mistura, perfil da corrente, quantidade de cisalhamento e tempo de permanência.

[0041] Os dispositivos de mistura usados no dispositivo e instalação de emulsificação de acordo com a invenção estão equipados com órgãos de agitação, que garantem um fluxo laminar, que garante a divisão em gotículas sob condições de alongamento laminar. De acordo com uma configuração vantajosa da invenção, pelo menos um componente do elemento de agitação está disposto distanciado e paralelo à parede interna da câmara.

[0042] Órgãos de agitação preferidos são agitadores de pás inteiras ou parciais ou de arame inteiras ou parciais ou uma combinação dos mesmos.

[0043] A divisão em gotículas sob condições de alongamento laminar leva, vantajosamente, a uma distribuição de tamanho de partículas extremamente estreita em torno de um diâmetro de gotícula médio na emulsão produzida. Com muita frequência, o gráfico da distribuição de tamanhos de partículas mostra uma forma muito semelhante a uma curva de Gauss. Os tamanhos de partículas, que podem ser obtidos com o dispositivo de acordo com a invenção, situam-se no âmbito de 50 a 20.000 nm, dependendo da composição da emulsão e/ou dispersão.

[0044] O diâmetro do órgão de agitação dR, com relação ao diâmetro interno da câmara dK, situa-se, de preferência, no âmbito de 0,99 a 0,6*dK. Mas o órgão de agitação está distanciado pelo menos 0,5 mm da parede de câmara. De preferência, o diâmetro do órgão de agitação perfaz de 0,6 a 0,7*dK, de modo particularmente preferido, de 0,99 a 0,8*dK.

[0045] O diâmetro do eixo de agitador dRw, com relação ao diâmetro interno da câmara dK, situa-se, de preferência, no âmbito de o,25- 0,75*dK, de modo especialmente preferido, no âmbito de0,3 - 0,7*dK, especialmente, no âmbito de 0,4 -0,6*dK.

[0046] Esse diâmetro excepcionalmente grande do eixo de agitador em relação ao diâmetro da câmara tem, ainda, como consequência o fato de que a distância entre eixo de agitador e parede de câmara -também designada pelo técnico como "diâmetro de fluência - é sempre de tal modo pequeno que não se possa formar uma corrente à maneira de trombo e esteja garantido um fluxo laminar.

[0047] Os agitadores de arame, que podem ser usados no dispositivo de acordo com a invenção, distinguem-se pelo fato de que sobre o eixo de agitador estão montados arames. Constatou-se, surpreendentemente, que com os mesmos são obtidos bons resultados de mistura e uma tomada de energia mínima, quando os mesmos estão dobrados à maneira de uma ferradura ou de um retângulo com cantos arredondados e estão conectados com suas extremidades com o eixo de agitador.

[0048] Também a disposição sobre o eixo pode ser diferente de acordo com o produto a ser misturado. Um ou mais arames dobrados em forma de ferradura ou retangulares podem ser dispostos sobre o eixo de agitador. Nesse caso, pode ser usado um agitador de arame inteiro ou um agitador de arame parcial.

[0049] O agitador de arame inteiro (figura 3C) está caracterizado pelo fato de que ele consiste em pelo menos dois arames dobrados em forma de ferradura ou na forma de um retângulo arredondado, que, com relação ao eixo, estão montados opostos um ao outro no eixo e conectados com o mesmo na região superior e inferior do eixo. Os arames estão posicionados, nesse caso, de preferência, perpendicularmente ao eixo central e/ou estão virados e/ou girados em um ângulo de 0o a 90°,de preferência, de 0o a 45°, de modo particularmente preferido, de 0o a 25°, para a esquerda ou para a direita, com relação ao eixo de rotação. O comprimento superior e inferior dos arames pode apresentar comprimentos iguais ou diferentes. Sobre o perímetro do eixo pode estar disposta qualquer quantidade de arames. No espaço vazio formado entre eixo e arame podem encontrar-se outros arames ou quaisquer formas geométricas.

[0050] É preferido um diâmetro de arame, que se situa, no máximo, no âmbito do diâmetro do eixo e, no mínimo, não fica abaixo de 0,2 mm, é particularmente preferido um diâmetro de arame de, no má- ximo15% do diâmetro do eixo e, no mínimo, 0,5 mm, especialmente, o âmbito de 10% do diâmetro do eixo e, no mínimo, 1% do diâmetro do eixo.

[0051] O agitador de arame parcial (figura 3 D) está caracterizado pelo fato de que ele consiste em pelo menos dois arames dobrados em forma de U ou de ferradura cujas extremidades estão conectadas com o eixo em qualquer altura. Os arames estão posicionados, nesse caso, de preferência, perpendicularmente ao eixo central e/ou estão virados e/ou girados em um ângulo de 0o a 90°, de preferência, de 0o a 45°, de modo particularmente preferido, de 0o a 25°, para a esquerda ou para a direita, com relação ao eixo de rotação. O comprimento superior e inferior dos arames, estendido radialmente do eixo de agitador, pode apresentar comprimentos iguais ou diferentes. Sobre o perímetro do eixo pode estar disposta qualquer quantidade de arames. No espaço vazio formado entre eixo e arame podem encontrar-se outros arames ou quaisquer formas geométricas.

[0052] É preferido um diâmetro de arame, que se situa, no máximo, no âmbito do diâmetro do eixo e, no mínimo, não fica abaixo de 0,2 mm, é particularmente preferido um diâmetro de arame de, no máximo 15% do diâmetro do eixo e, no mínimo, 0,5 mm, especialmente, o âmbito de 10% do diâmetro do eixo e, no mínimo, 1% do diâmetro do eixo.

[0053] Pela relação favorável do diâmetro da câmara para o diâmetro do eixo de agitador, em associação com os agitadores de arame vantajosos, é garantido um aproveitamento particularmente eficiente do torque, que minimiza a força que o órgão de agitação exerce sobre os componentes a ser misturados, de modo que é obtida uma boa mistura, a, ao mesmo tempo, um consumo de energia minimizado do motor.

[0054] Além disso, o diâmetro de eixo excepcionalmente grande, em relação ao diâmetro da câmara, possibilita que o próprio eixo de agitador possa ser usado para regulação de temperatura do produto.

[0055] Além disso, mostraram-se particularmente apropriados agitadores de pás inteiras e pás parciais.

[0056] O agitador de pás inteiras (figura 3 A) está caracterizado pelo fato de que ele consiste em pelo menos duas chapas quadradas, retangulares, em forma de ferradura ou em forma de trapézio, sendo que os cantos das chapas estão arredondados, para impedir a formação de correntes turbulentas,sendo que um lado está conectado com o eixo e as chapas estendem-se continuamente da região superior do eixo até a região inferior do eixo. As chapas estão posicionadas, nesse caso, de preferência, perpendicularmente ao eixo central e/ou estão viradas e/ou giradas em um ângulo de 0o a 90°, de preferência, de 0o a 45°, de modo particularmente preferido, de 0o a 25°, para a esquerda ou para a direita, com relação ao eixo de rotação. As bordas superiores e inferiores das chapas podem apresentar comprimentos iguais ou diferentes. Sobre o perímetro do eixo pode estar disposta qualquer quantidade de chapas. As pás individuais podem estar dotadas de outras aberturas geométricas, tais como furos ou estampagens.

[0057] O agitador de pá parcial (figura 3 B) está caracterizado pelo fato de que ele consiste em pelo menos duas chapas quadradas, retangulares, em forma de ferradura ou em forma de trapézio, sendo que um lado está conectado com o eixo em qualquer altura. As chapas estão posicionadas, nesse caso, de preferência, perpendicularmente ao eixo central e/ou estão viradas e/ou giradas em um ângulo de 0o a 90°, de preferência, de 0o a 45°, de modo particularmente preferido, de 0o a 25°, para a esquerda ou para a direita, com relação ao eixo de rotação. As bordas superiores e inferiores das chapas podem apresentar comprimentos iguais ou diferentes. Sobre o perímetro do eixo pode estar disposta qualquer quantidade de chapas. As pás individuais podem estar dotadas de outras aberturas geométricas.

[0058] Outros órgãos de agitação conhecidos do técnico e suas formas de construção especiais podem ser instalados para mistura do produto no dispositivo de mistura, tais como, por exemplo, as formas de construção em agitador de âncora, disco de dissolvedor, itner-MIG etc. Também é possível combinar diversas formas de construção de agitador sobre um eixo de agitador.

[0059] Os órgãos de agitação usados no dispositivo de mistura de acordo com a invenção distinguem-se, ainda, pelo fato de que cada eixo de agitador está guiado de modo estável em rotação, para esse fim, de preferência, na região superior e inferior do dispositivo de mistura. Desse modo, devem ser excluídos ou substancialmente evitados desequilíbrios do órgão de agitação a números de rotação altos, de modo que não possam ser geradas turbulências, que influenciam ou até mesmo impedem a formação da corrente laminar necessária. Para condução do eixo podem ser usados, por exemplo, mancais de esferas, mancais de esferas lineares, mancais de deslizamento, mancais de deslizamento lineares ou similares. Para estabilidade de rotação adicional, o eixo está vantajosamente equilibrado.

[0060] Os materiais dos quais são produzidos tanto o próprio dispositivo de mistura como também as formas de construção dos agitadores descritas acima, particularmente, os agitadores de pás inteiras, agitadores de pás parciais, agitadores de arames inteiros e agitadores de arames parciais, citados acima, são adaptados às propriedades químicas dos componentes a ser emulsificados e às emulsões formadas. De preferência, os órgãos de agitação no dispositivo de mistura de acordo com a invenção compreendem, por exemplo, aços finos, mas também aços de construção, plásticos, tais como, por exemplo, PEEK, PTFE, PVC ou plexiglas ou materiais compostos ou combina- ções de aço e plástico.

[0061] Os dispositivos de mistura estão concebidos de tal modo que por si próprios eles só opõem uma contrapressão pequena aos componentes a ser emulsificados. Por essa razão, o dispositivo de mistura pode ser designado como sistema substancialmente sem pressão/ou de pressão reduzida.

[0062] Para obter isso, a secção transversal da linha de descarga precisa ser selecionada de tal modo que a quantidade de produto total dos componentes misturados pode escoar sem empecilhos. Nesse caso, deve ser observado, exatamente, o aumento de viscosidade extremo no dispositivo de mistura 1, que resulta na formação da fase de gel líquido-cristalina liotrópica, altamente viscosa. Também no dimensionamento de outros componentes de processo, tais como, por exemplo, tubulações, trocadores de calor etc., deve ser observado que os mesmos só oponham quedas de pressão mínimas ao sistema total, para garantir um sistema contínuo de pressão reduzida. Dependendo do produto e configuração dos aparelhos poderem ser realizados, nesse caso, quedas de pressão de abaixo de (0,5 bar) no sistema total.

[0063] No dispositivo de emulsificação de acordo com a invenção pode ser realizada uma regulação de temperatura do dispositivo de mistura, bem como das linhas de alimentação e descarga, de modo particularmente simples e eficiente. Devido aos pequenos volumes e à relação grande, determinada pela forma da câmara, de superfície para volume da câmara no dispositivo de mistura, no dispositivo de acordo com a invenção pode ser garantida uma condução de temperatura mais bem controlada em comparação com dispositivos de emulsificação convencionais.

[0064] Para aquecimento dos dispositivos de mistura, é particularmente apropriada uma camisa dupla. A mesma pode ser aquecida com gases, tais como, por exemplo, vapor, ou com líquidos, tais como, por exemplo, água ou óleo térmico. Outras possibilidades são, por exemplo, aquecimentos elétricos, tais como arames de aquecimento, cabos de aquecimento ou cartuchos de aquecimento.

[0065] Para regulação dos componentes a ser emulsificados, por dentro e por fora, o dispositivo de mistura é equipado, de preferência, com uma camisa dupla, serpentinas de refrigeração de tubos inteiros ou parciais, que estão montados por fora e/ou por dentro do dispositivo de mistura e são alimentados com um meio de refrigeração- aquecimento, por exemplo, através de um termostato.

[0066] De preferência, a condução de temperatura é aperfeiçoada por placas de guia adicionais no interior da camisa dupla. Por otimização da relação de diâmetro para distância entre linha de alimentação e de descarga, é adicionalmente possível adaptar a passagem do produto de mistura de tal modo que é dada uma troca de temperatura ótima.

[0067] O dispositivo de acordo com a invenção, contrariamente a processos descontínuos convencionais, distingue-se pelo fato de que nem todos os componentes da receita precisam ser aquecidos, mas que apenas aqueles componentes que não são suficientemente fluidos à temperatura ambiente são aquecidos, até ficarem fluidos. A configuração de acordo com a invenção dos dispositivos de mistura, particularmente a relação de comprimento-diâmetro é de tal modo vantajosa para a condução de calor que a energia dissipada pela agitação pode ser aproveitada para alimentação de calor controlada.

[0068] Em uma outra modalidade, o dispositivo de mistura de acordo com a invenção está equipado com interruptores de corrente, que favorecem um fluxo laminar dos componentes.

[0069] De acordo com uma configuração vantajosa, os interruptores de corrente e/ou o órgão de agitação podem ser regulados em temperatura e, com isso, possibilitam uma regulação de temperatura da mistura.

[0070] De preferência, o pelo menos um dispositivo de mistura compreende uma câmara de rotação simétrica, na qual os componentes a ser emulsificados, através da passagem por uma região turbulenta e uma de percolação, são transformados em uma fase líquido- cristalina liotrópica.

[0071] Em uma outra modalidade da invenção, o pelo menos um dispositivo de mistura compreende várias camadas simétrica em rotação, ligadas uma atrás da outra.Com isso é possibilitado que, por razões de técnica de construção, a altura do pelo menos um dispositivo de mistura é limitada, o processo de mistura pode ser dividido em várias câmaras sucessivas. Nesse caso, os componentes passam pelas três regiões, região de turbulência, região de percolação e região laminar, não dentro de uma única câmara, mas dentro de várias câmaras.

[0072] No caso mais simples, o dispositivo de emulsificação compreende o pelo menos um dispositivo de mistura de acordo com a descrição acima.

[0073] Normalmente, porém, o dispositivo de emulsificação de acordo com a invenção compreende pelo menos dois dispositivos de mistura, que estão ligados em série, um atrás do outro, e nos quais diversos componentes são alimentados sucessivamente ou simultaneamente e misturados uns aos outros. Nesse caso, a viscosidade da mistura produzida no primeiro dispositivo de mistura é sempre maior ou igual à viscosidade no(s) dispositivo(s) de mistura subsequente(s). Pelo menos o primeiro dispositivo de mistura precisa corresponder em estrutura e função ao pelo menos um dispositivo de mistura, isto é, no primeiro dispositivo de mistura a condução de corrente especial precisa estar garantida, na qual os componentes primeiramente são misturados de modo turbulento e, depois, através da passagem por uma região de percolação, atingem um estado líquido-cristalino liotrópico.

[0074] Na produção de sistemas bifásicos clássicos, tais como emulsões de WO, mas também emulsões de OW, sem fase de rede de gel, no dispositivo de emulsificação de acordo com a invenção a relação defase (dispersa) interna e fase (contínua) externa no primeiro dispositivo de mistura é sempre maior do que no(s) dispositivo(s) de mistura subsequente(s).

[0075] No dispositivo de emulsificação de acordo com a invenção é possível, além disso, que vários dispositivos de mistura não só estão ligados em série um atrás do outro, mas também podem ser ligados em série um sobre o outro ou um embaixo do outro.Nesse caso, também os dispositivos de mistura individuais podem ser instalados juntos em uma carcaça, de modo que a separação dos dispositivo de mistura não é visível do exterior.

[0076] E no curso adicional da produção dos produtos citados no dispositivo de emulsificação de acordo com a invenção, o teor altamente viscoso do primeiro dispositivo de mistura é guiado ao(s) dispositivo^) de mistura subsequente(s). Nesse caso, a alimentação nos dispositivos de mistura subsequentes está configurada de tal modo que a altura das linhas de entrada dá se, de preferência, no terço inferior, de preferência, no quarto inferior, com relação à altura do dispositivo de mistura.

[0077] Nos dispositivos de mistura ligados a jusante do primeiro dispositivo de mistura, não é mais necessário que a fase interna predomine em relação à fase contínua. Em uma modalidade do dispositivo de emulsificação de acordo com a invenção, no primeiro dispositivo de mistura os componentes a ser emulsificados são transformados em uma fase líquido-cristalina laminar e em um segundo dispositivo de mistura são diluídos para a concentração desejada pela adição de fase externa.

[0078] O dispositivo de emulsificação de acordo com a invenção compreende também periféricos correspondentes,tais como

[0079] reservatórios para pelo menos 2 componentes,

[0080] linhas de conexão para a alimentação dos componentes às bombas e válvulas correspondentes do pelo menos um dispositivo de mistura,

[0081] linhas de conexão para a descarga dos componentes,

[0082] dispositivo de controle para monitoramento e regulação dos estágios de processo,

[0083] um dispositivo de indicação com uma parte de manobra para visualização e entrada de variáveis de processo,

[0084] os dispositivos de mistura e as linhas de conexão podem ter a temperatura regulada,

[0085] dispositivo de mistura e linhas de conexão podem apresentar sensores para controle de produto e de processo.

[0086] Além disso, as linhas de descarga dos dispositivos de mistura individuais podem apresentar outros sensores, que possibilitam uma medição de tamanhos de partículas contínua, diretamente ou por bypass [desvio], uma medição de temperatura, uma medição de pressão, uma medição de condutibilidade, uma medição de viscosidade ou similar.

[0087] A qualidade de produto do produto final no dispositivo de acordo com a invenção é determinada, predominantemente, no primeiro estágio de agitação.

[0088] Além disso, na linha de alimentação e descarga dos dispositivos de mistura ou em vários dispositivos de mistura, entre os dispositivos de mistura de uma instalação de acordo com a invenção, pode ser montado um trocador de calor. Mostrou-se que, aqui, a introdução de trocadores de calor de feixes de tubo, em conexão com chapas de guia helicoidais na corrente de produto e chapas de guia na circulação de aquecimento e refrigeração é muito eficiente. Pelas quantidades de produto relativamente pequenas, é possível, vantajosamente, um mo- do de construção muito compacto e eficiente dos trocadores de calor. Esses trocadores de calor podem ser usados tanto no modo de construção em série como também no modo de construção ligado em fila. A introdução de outras formas de construção de trocadores de calor, tais como, por exemplo, serpentinas de refrigeração, trocadores de calor de feixes de tubos, trocador de calor de tubo duplo, trocador de calor de tubo nervurado, trocador de calor de fita espiralada, trocador de calor de placas, trocador de calor acumulador, e outras formas de construção especiais, também é possível.

[0089] Como meios de refrigeração podem ser usados tanto gases, tal como, por exemplo, nitrogênio, como também líquidos, tal como, por exemplo, água ou óleo térmico.

[0090] Com os trocadores de calor citados acima, tanto pode ser feita a refrigeração como também o aquecimento. Também aqui pode ser selecionado pelo técnico um aquecimento/refrigeração apropriado para o produto desejado.

[0091] De acordo com o uso do dispositivo de emulsificação, opci-onalmente também é possível uma combinação de unidades de aque-cimento e refrigeração. Também isso pode ser solucionado de modo simples e eficiente, tal como descrito acima, pelo uso de uma camisa dupla, uma serpentina de aquecimento/refrigeração ou de um trocador de calor correspondente.

[0092] Em dispositivos de emulsificação menores, são particularmente apropriados para esse fim banhos de aquecimento/refrigeração (termostatos), que são monitorados e operados, de preferência, por um controle principal. Adicionalmente, com esses termostatos também pode ser possibilitada uma operação de stand-alone. Como os termostatos também possuem, em geral, a possibilidade de conectar um sensor de temperatura externo, o mesmo pode ser introduzido na corrente de produto. O termostato regula, então, a potência de aquecimento ou refrigeração necessária automaticamente e assegura, desse modo, uma temperatura de produto ótima. Uma outra vantagem desse método é uma descarga do controle, uma vez que o mesmo pode transferir para o termostato a regulação da temperatura dos dispositivos de mistura.

[0093] Por uma otimização da temperatura da alimentação dos componentes aos dispositivos de mistura, também pode ser obtida uma otimização da temperatura de produto. Desse modo, também o caminho de afluência dos componentes do reservatório até a entrada no dispositivo de mistura pode ser otimizado e utilizado a um tal ponto que as correntes de componentes chegam ao dispositivo de mistura com uma temperatura ótima para os componentes a ser emulsificados.

[0094] Um dispositivo de emulsificação de acordo com a invenção compreende - pelo menos um dispositivo de mistura de acordo com a in-venção, - pelo menos um motor para os órgãos de agitação do dis-positivo de mistura, - pelo menos dois reservatórios pra as fases a ser emulsifi- cadas, que estão conectados com o dispositivo de mistura através das linhas de alimentação e dos quais os componentes são guiados por meio de dispositivos de transporte, livres de ar, ao dispositivo de mistura, - pelo menos um dispositivo de transporte para cada com-ponente ou para cada mistura de componentes, - opcionalmente, sensores de monitoramento de corrente de entrada e/ou sensores de monitoramento de saída, com os quais, opcionalmente, pode ser realizado, simultaneamente, um controle de qualidade automático, - opcionalmente, pelo menos um dispositivo para regulação de temperatura para o dispositivo de emulsificação e o sistema de linhas para a alimentação e descarga dos componentes, misturas de componentes, - um dispositivo de controle para o monitoramento e controle dos dispositivos de mistura, da alimentação e descarga dos componentes, das misturas de componentes, - opcionalmente, um dispositivo de indicação, com um campo de operação para visualização e para entrada de dados.

[0095] Normalmente, porém, o dispositivo de emulsificação de acordo com a invenção compreende pelo menos dois dispositivos de mistura, que estão ligados um atrás do outro, e nos quais diversos componentes são misturados, sucessivamente, uns aos outros. Nesse caso, a viscosidade da mistura produzida no primeiro dispositivo de mistura é sempre maior ou igual à viscosidade no(s) dispositivo(s) de mistura subsequente(s). Pelo menos o primeiro dispositivo de mistura precisa corresponder em estrutura e função ao pelo menos um dispositivo de mistura, isto é, no primeiro dispositivo de mistura a condução de corrente especial precisa estar garantida, na qual os componentes primeiramente são misturados de modo turbulento e, depois, através da passagem por uma região de percolação, atingem um estado líquido-cristalino liotrópico.

[0096] Na produção de sistemas bifásicos clássicos, tais como emulsões de WO, mas também emulsões de OW, sem fase de rede de gel, no dispositivo de emulsificação de acordo com a invenção a relação de fase (dispersa) interna e fase (contínua) externa no primeiro dispositivo de mistura é sempre maior do que no(s) dispositivo(s) de mistura subsequente(s).

[0097] Toda a instalação de acordo com a invenção é controlada através de um controle programável na memória. O mesmo monitora, por exemplo, os números de rotações dos dispositivos de mistura, a afluência dos componentes individuais, os números de rotações das bombas, as temperaturas e pressões das fases individuais adicionadas e todos os outros parâmetros necessários para a operação. Em conexão com medidores de passagem de massa ou volume, ele pode monitorar e regular a afluência dos componentes individuais nos respectivos dispositivos de mistura. Ele pode retransmitir avisos e defeitos definidos previamente através de um aparelho de emissão óptico ou acústico. Emissão óptica e acústica podem, nesse caso, encontrar-se separadas do dispositivo de acordo com a invenção, tal como, por exemplo, em um centro de controle.

[0098] Possibilidades de controle alternativas, tais como, por exemplo, SPS de software ou controle de PC também são possíveis, assim como uma combinação de várias possibilidades de controle.

[0099] Através de um módulo de manutenção remoto integrado com o dispositivo de controle ou conectado com o mesmo, para ligação de uma linha telefônica ou de uma linha de ISDN, o acesso a uma rede de rádio móvel ou de uma rede de LAN ou WLAN, é possível realizar uma manutenção remota do dispositivo de acordo com a invenção ou então enviar comunicações de aviso e defeitos ou controlar toda a instalação de acordo com a invenção.

[00100] Além disso, o controle pode apresentar um módulo de receita, no qual estão depositadas uma ou mais receitas para diversos produtos. Cada receita pode consistir, nesse caso, em vários conjuntos de dados. Nos conjuntos de dados estão registrados os parâmetros necessários para a operação, tais como, por exemplo, o número de rotações, a relação da corrente de volume etc. Depois da consulta da receita os conjuntos de dados são executados controlados em tempo, ou depois do início de um determinado acontecimento, por exemplo, ao ser atingida uma determinada temperatura. Isso possibilita a garantia de que podem ser produzidos produtos sempre com a mesma qualidade.

[00101] Por meio das figuras e exemplos de modalidade subsequentes, a invenção é explicada mais detalhadamente, sem limitar a mesma. Nesse caso, mostram

[00102] figura 1 um dispositivo de emulsfiicação com um dispositivo de mistura,

[00103] figura 2 diversas geometrias de dispositivos de mistura

[00104] figura 3 diversos órgãos de agitação

[00105] figura 4 dispositivo de emulsificação com um dispositivo de mistura, com uma outra linha de alimentação na região de percolação

[00106] figura 5 dispositivo de emulsificação com dois dispositivos de mistura

[00107] figura 6 dispositivo de emulsificação com dois dispositivos de mistura e trocador de calor

[00108] figura 7 esquema da instalação

[00109] figura 8 diagrama de energia

[00110] A figura 1 mostra em representação em corte um dispositivo de emulsificação com um dispositivo de mistura 1, com uma câmara 2 de rotação simétrica,fechada em todos os lados, na forma de um cilindro oco. Na câmara salienta-se um eixo de agitador 10, sobre o qual estão dispostos arames de agitação 11, tal como representado na figura 3D. O eixo de agitador 10 é acionado pelo motoro 12 e guiado pelos mancais e vedações 8. Além disso, o eixo de agitador 10 na parte de fundo da câmara 2 está guiado adicionalmente no mancai 9. A câmara 2 apresenta na parte inferior linhas de alimentação 5 ou 6 para a alimentação livre de ar os componentes A e B e a ser emulsificados. Na parte superior da câmara 2, está disposta a linha de descarga 7, Linhas de alimentação e de descarga também são submetidas à regulação de temperatura e apresentam bombas de elevação correspondentes (não representadas na figura 1).

[00111] A relação entre a distância entre as linhas de alimentação 5 ou 6 e a linha de descarga 7 e o diâmetro da câmara 2 perfaz aproximadamente 3,5.

[00112] A relação entre a distância entre linhas de alimentação 5 ou 6 e a linha de descarga 7 e o comprimento dos braços de agitação dos agitadores de arame perfaz aproximadamente 15:1.

[00113] A câmara 1 está circundada pela camisa de termostato 3, que em conexão com o termostato 4 permite uma regulação de temperatura do material de mistura. Devido à distância maior em relação ao diâmetro da câmara entre alimentação e descarga, o material de mistura pode ter sua temperatura regulada de modo controlado, de tal modo que a introdução de energia causada pelo agitador não deses- tabiliza o material de mistura.

[00114] O dispositivo de emulsificação de acordo com a figura 1 pode ser usado, por exemplo, para a diluição de 100 kg por hora de lauril éter sulfato de sódio (SLES) do seguinte modo:

[00115] Através da bomba da fase A, através da linha de alimentação 5 são guiados continuamente 41,4 kg por hora de SLES de70% e através da linha de alimentação 6, por meio da bomba da fase B, continuamente, 58,6 kg por hora de água ao dispositivo de mistura 1 e misturados com 3000 revoluções por minuto.

[00116] O dispositivo de mistura 1 está fechado por todos os lados e é operado sob exclusão de ar. Os componentes A e B a ser misturados são introduzidos como correntes fluidas na câmara 2 do dispositivo de mistura 1, misturados por meio do órgão de agitação 10 com os arames de agitadro11, até os componentes misturados atingirem alinha de descarga 7 e, assim, serem descarregados, de tal modo que nenhum ar penetra na câmara 2 do dispositivo de mistura 1.

[00117] Na entrada em operação do dispositivo de mistura, o ar contido no mesmo é deslocado completamente, dentro de pouco tem- po, pelos componentes A e B introduzidos,com o que é vantajosamente dispensada a aplicação de um vácuo.

[00118] Os componentes A e B misturados passam pela câmara 2 do dispositivo de mistura 1 gradualmente, começando da alimentação 5,6 para a descarga 7.Os componentes A e B introduzidos através das linhas de alimentação 5, 6 na câmara 2 percorrem, inicialmente, uma região de mistura turbulenta no lado da alimentação, no qual eles são misturados de modo turbulento pelas forças de cisalhamento exercidas pelos arames de agitador 11. Em uma região de mistura de percolação que fica adjacente acima, os componentes são misturados adicionalmente, sendo que a corrente turbulenta diminui e a viscosidade aumenta, até que em uma região de mistura laminar, no lado da descarga, ajusta-se uma fase lamelar líquido-cristalina, liotrópica. Através da camisa de termostato 3, a temperatura da mistura é mantida constante.

[00119] Na saída do estágio de agitação é obtido SLES de 28%.

[00120] A figura 4 mostra em representação em corte um dispositivo de emulsificação de um estágio, que está formado e dimensionado analogamente à figura 1, mas apresenta uma outra linha de alimentação 13 para um componente C. Linhas de alimentação e descarga são reguladas em temperatura e estão em interação com bombas (não representado na figura 4).

[00121] O dispositivo de emulsificação de acordo com a Fig. 4 pode ser usado para a produção de um spray de O/W simples, do seguinte modo: Componente A: fase de emulsificador aquosa Componente B: fase oleosa Componente C: fase aquosa

[00122] O componente A é introduzido com 8,1 kg pro hora conti-nuamente através da linha de alimentação 5 e o componente B, com 22,5 kg por hora, através da linha de alimentação 6, livres de ar, na câmara 2 do dispositivo de mistura 1 e misturados com aproximadamente 3000 revoluções por minuto. Por meio do órgão de agitação 10 com os arames de agitador 11, os componentes A e B são misturados. Depois de a mistura ter percorrido aproximadamente 60% do comprimento de câmara, o componente C é adicionado através da linha de alimentação 13 à câmara de mistura, com 69,4 kg por hora e misturado, até que componentes misturados atingem a linha de descarga. Na entrada em funcionamento do dispositivo de mistura 1, o ar contido no mesmo é completamente deslocado, dentro de pouco tempo, pelos componentes introduzidos, com o que é dispensada, vantajosamente, a aplicação de um vácuo.

[00123] Os componentes A e B misturados percorrem o dispositivo de mistura 1 gradualmente, começando da alimentação 5, 6 para a descarga 7.Os componentes A e B introduzidos através das linhas de alimentação 5, 6 na câmara 2, atravessam primeiramente uma região de mistura turbulenta, no lado da alimentação,pelo fato de que são misturados de modo turbulento, pelas forças de cisalhamento exercidas pelos arames de agitador 11. Em uma região de percolação que fica adjacente acima, os componentes A e B são misturados adicionalmente, sendo que a corrente turbulenta diminui e a viscosidade aumenta, até estabelecer-se em uma região de mistura laminar, no lado da descarga, uma fase líquido-cristalina, liotrópica, e na qual o componente C é alimentado através da linha de alimentação 13. Através da camisa de termostato 3, a temperatura da mistura é mantida constante.

[00124] A figura 5 mostra em representação em corte um dispositivo de emulsificação com dois dispositivos de mistura 1 e 1’.

[00125] O dispositivo de emulsificação de acordo com a figura 5 distingue-se pelo fato de que ele consiste em dois dispositivos de mis- tura 1 e 1 ligados em fila, sendo que a linha de descarga 7 do primeiro dispositivo de misturas 1 está conectada com a linha de alimentação do dispositivo de mistura 1’ subsequente. Camada dispositivo de mistura 1 e 1’ possui uma camisa de termostato 3 ou 3’ e, quando desejado, pode ser regulado em temperatura individualmente através dos termostatos 4 ou 4’. Elementos de agitação são agitadores de arame fixados sobre o eixo de agitador de acordo com a representação da figura 3D.

[00126] A relação entre a distância entre as linhas de alimentação 5 ou 6 e linha de descarga 7 e o diâmetro da câmara 2 do dispositivo de mistura 1 perfaz aproximadamente 2,0.

[00127] A relação entre a distância entre as linhas de alimentação 5 ou 6 e a linha de descarga 7e o comprimento dos braços de agitador dos agitadores de arame perfaz 8:1.

[00128] A câmara 2’ do dispositivo de mistura 1 corresponde em estrutura e dimensionamento à câmara 2 do dispositivo de mistura 1.

[00129] Os dispositivos de mistura 1 ou 1’ estão equipados com sensores para viscosidade, pressão, temperatura (não representados aqui). Os dispositivos de mistura 1 e 1’ estão fechados por todos os lados.

[00130] O dispositivo de emulsificação de acordo com a figura 5 pode ser usado para a produção de uma emulsão de OW simples (120 kg por hora)do seguinte modo: Componente A: emulsificante com base adicional para neu-tralização do espessante Componente B : fase oleosa Componente C: fase aquosa com espessante

[00131] O componente A é introduzido com 5,65 kg por hora conti-nuamente, através da linha de alimentação 5 e o componente B, com 21,93 kg por hora, através da linha de alimentação 6 na câmara 2 do dispositivo de mistura 1 e misturado com aproximadamente 3000 revoluções por minuto. Por meio do órgão de agitação 10 com arames de agitador 11, os componentes A e B são misturados até que os componentes misturados atinjam a linha de descarga 7 e são desviados para a câmara 2’ do dispositivo de mistura 1’, de tal modo que nenhum ar penetra na câmara 2 do dispositivo de mistura 1. Na entrada em funcionamento do dispositivo de mistura 1 e 1’, o ar contido no mesmo é deslocado completamente, dentro de pouco tempo, pelos componentes introduzidos, com o que pode ser dispensada, vantajosamente, a aplicação de um vácuo.

[00132] Os componentes A e B misturados percorrem o dispositivo de mistura 1 gradualmente, começando da alimentação 5, 6 para a descarga 7. Os componentes A e B introduzidos na câmara 2 através das linhas de alimentação 5, 6, atravessam, primeiramente, uma região de mistura turbulenta no lado da alimentação, no qual são misturados de modo turbulento pelas forças de cisalhamento exercidas pelos arames de agitador 11. Em uma região de mistura de percolação, que fica adjacente acima, os componentes A e B são misturados adicionalmente, sendo que a corrente turbulenta diminui e a viscosidade aumenta, até estabelecer-se em uma região de mistura laminar, no lado da descarga, uma fase lamelar líquido-cristalina, liotrópica. Através da camisa do termostato 3, a temperatura da mistura é mantida constante.

[00133] A fase C é introduzida através da linha de alimentação 13 na câmara 2’ com 72,42 kg por hora, junto com a mistura altamente viscosa dos componentes A e B. Por meio do órgão de agitação 10 e arames de agitador 11, os componentes são misturados até atingirem a linha de descarga 7’ e serem descarregados de tal modo que nenhum ar penetra na câmara 2.

[00134] Na câmara 2’, a mistura altamente viscosa dos componen- tes A e B é diluída com a fase aquosa do componente C para uma emulsão fluente, com um tamanho de partícula de 400 nm e uma viscosidade de 15.000 m Pas. O espessante serve, nesse caso, para estabilização da emulsão e influencia positivamente a sensação sobre a pele.

[00135] A figura 6 mostra em representação em corte um dispositivo de emulsificação com dois dispositivos de mistura 1 e 1’ e um trocador de calor de placa 15. O dispositivo de emulsificação de acordo com a figura 6 está formado e dimensionado analogamente ao dispositivo de emulsificação de acordo com a figura 5. A diferença é a linha de alimentação 13 adicional para o componente C, bem como o trocador de calor de placa 15 na linha de descarga 7 para a alimentação à câmara 2.

[00136] Os dispositivos de mistura 1 e 1’ estão equipados, em cada caso, com uma camisa de termostato 3, que pode ser aqueci- da/refrigerada e estão ligados em fila. Entre os dois dispositivos de mistura 1 e 1’ o produto pode ser adicionalmente aquecido e refrigerado por um trocador de calor de placa.

[00137] O dispositivo de emulsificação de acordo com a figura 6 pode ser usado para a produção de um agente de brilho perolado (100 kg por hora) do seguinte modo:

[00138] O componente A é introduzido com 22 kg por hora e com temperatura ambiente, continuamente, através da linha de alimentação 5 e o componente B, com 24 kg por hora, com uma temperatura de 80°C, através da linha de alimentação 6, na,câmara 2 do dispositivo de mistura 1 e misturados com aproximadamente 3000 revoluções por minuto. A linha de alimentação 6 está com a temperatura regulada, de modo que o componente B é guiado aquecido e com uma temperatura de 80°C à câmara 2.

[00139] Quando os componentes A e B misturados por meio do órgão de agitação 10 com os arames de agitador 11 atingem a região da linha de alimentação 13, o componente C é guiado com 21 kg por hora e uma temperatura de 65°C à mistura. A camisa de termostato 3 da câmara 2’ está regulada em temperatura para 65°C através do termostato, de modo que os componentes A, B e C são misturados a 65°C.

[00140] Após a alimentação do componente C, a mistura passa para uma região de percolação, até atingir na região da linha de descarga 7 um estado líquido-cristalino, liotrópico.

[00141] Antes de a mistura líquido-cristalina, liotrópica, descarregada através da linha e descarga 7, ser alimentada à câmara 2’, essa mistura é esfriada para 40°C pro meio do trocador de calor de placa 15 ligado na linha 7’. Isso é necessário, uma vez que o precursor líquido- cristalino, que é produzido no dispositivo de mistura 1, é sensível à temperatura. Depois, o precursor líquido-cristalino é diluído com a fase D no segundo dispositivo de mistura 1’, sob contrarrefrigeração pela camisa de aquecimento/refrigeração, a uma temperatura de 5°C.A qualidade do produto só pode ser obtida por observação desse perfil de temperatura. Se a diluição com a fase D fria fosse feita acima de 40°C, então exigências de qualidade ao produto não poderiam ser satisfeitas. Esfriando-se o produto a uma temperatura baixa demais, antes da diluição, também é obtido um produto que não satisfaz as reivindicações de qualidade. Isso se deve ao fato de que o precursor líquido-cristalino assume estruturas líquido-cristalinas diferentes, na dependência da temperatura, das quais são obtidos estados finais diferentes na diluição.

[00142] Na figura 7 está representado um esquema de uma instalação de emulsificação completa para produção de um xampu. A instalação de emulsificação compreende 3 dispositivos de mistura 1, j1’ e 1", reservatórios A a D para os componentes A a D a ser misturados, linhas de conexão para a alimentação dos componentes A a D aos dispositivos de mistura correspondentes, com as bombas E, E’, E", E"’ correspondentes, e válvulas, linhas de ligação para a descarga de componentes, termostatos 4, 4’, 4" para regulação de temperatura dos dispositivo de mistura 1, 1’ e 1", um dispositivo de controle (não representado na figura 7), que monitora e regula todos os estágios de processo, um dispositivo de indicação (não representado na figura 7), com uma parte de manobra para visualização e introdução de variáveis de processo.

[00143] As linhas de conexão entre os dispositivos de mistura 1 e 1 ’, bem como 1’ e 1", estão equipadas com sensores de temperatura para condução da temperatura das câmaras de mistura. Os dispositivos de mistura, bem como linhas de conexão apresentam sensores para controle do produto e do processo (não representados na figura 7). Além disso, as linhas de descarga dos dispositivos de mistura individuais podem apresentar outros sensores, que possibilitam, por exemplo, uma medição de tamanhos de partículas contínua, diretamente ou em bypass (desvio), uma medição de temperatura, uma me- dição de pressão ou similares.

[00144] Por meio de um exemplo de emulsificação para produção de um xampu é explicada a instalação de acordo com a figura 7.

[00145] Os seguintes componentes são armazenados nos tanques de reserva: Componente A: Sodium Lauret Sulfato (SLES) 70% Componente B: água, conservante, cotensoativo Componente C: agente de brilho perolado Componente D: água, sal, corantes

[00146] Os componentes essenciais formam os três dispositivos de mistura 1, 1’, 1", que estão equipados, em cada caso, com uma camisa de termostato e dispõem de uma circulação de aquecimen- to/refrigeração própria. No dispositivo de mistura 1 é gerada uma fase de gel altamente viscosa dos componentes individuais (componente A, componente B, componente C). O dispositivo de mistura 1’ serve para agitação adicional da fase de gel, que depois é guiada ao dispositivo de mistura 1", para ali ser diluída com o componente D.

[00147] O componente A, componente B e componente C são aspirados com bomba, mas de rosca sem-fim excêntricas E, E’ e E" e alimentados ao primeiro dispositivo de mistura 1’ na relação de 1:3, 71:0,36. O componente D é alimentado ao dispositivo de mistura 1" com a bomba E"’ na relação de 2,21 com relação ao componente A. As bombas foram selecionadas de tal modo que elas fornecem uma corrente de componente uniforme, não pulsante. Nesse caso, cada bomba precisa fornecer uma corrente de elevação estável, mínima, que é suficiente para uma quantidade de produção total de 100 kg até 300 kg por hora. Bombas de rosca sem fim excêntricas são muito bem apropriadas no esquema mostrado, uma vez que elas não são críticas em relação a variações de viscosidade.

[00148] Devido ao fato de que na instalação representada esque- maticamente na figura 7 não existem medidores de passagem para as correntes de produto individuais, é vantajoso selecionar uma bomba que apresenta uma linha característica de elevação linear. Desse modo, podem ser calculadas quantidades de elevação alternadas. Em sistemas com medidores de passagem (volume ou massa), também podem ser usadas, sem problemas, bombas não lineares, tais como, por exemplo, bombas de rodas dentadas.

[00149] As bombas E estão projetadas para uma contrapressão de até (5 bar). Através das sadias do componente A a componente D pode ser simplesmente determinada a quantidade de elevação da respectiva bomba, a um número de revoluções ajustado. Aqui, apresenta- se a determinação da quantidade de elevação em 100 U/min. A corrente de elevação correspondente é coletada pela duração de um minuto em um recipiente, previamente tarado, e pesada. Esse processo é repetido três vezes e de todas as três correntes de elevação é formado o valor médio. A corrente de elevação da média pode depois ser calculada através da regra de três para a corrente de elevação necessária para a receita.

[00150] Com os números de rotações determinados desse modo, são postos em funcionamento, agora, as bombas e os motores dos órgãos de agitação. As bombas elevam agora as quantidades necessárias dos componentes individuais para os dispositivos de mistura, para obter o produto final. Através dos sensores de pressão P embutidos, a pressão formada pode ser controlada e, no caso de sobrepres- são na tubulação ou nos dispositivos de mistura, o controle pode reagir de modo correspondente e emitir um aviso para parar a instalação ou tomar contramedidas similares. Pelo sensor de temperatura integrado nas linhas de descarga dos dispositivos de mistura individuais, a temperatura do produto pode ser detectada e usada para controle dos aparelhos de regulação de temperatura da camisa dupla ou ser pro- cessada em outro ponto no controle ou em um aparelho periférico.

[00151] Na produção do xampu, foi medida a potência total da instalação completa, na dependência da passagem total.

[00152] Foi medida a tomada de potência total, a uma produção de 100 kg/h, 150kg/h, 200 kg/h, 250 kg/h, 300 kg/h e 400 kg/h. Os valores de medição determinados foram inscritos em um diagrama de XY (figura 8). Condições: Instalação de emulsificação com 3 câmaras de mistura Diâmetro da câmara : 50mm Ferramenta de agitação: agitador de arame parcial Valores medidos:

[00153] Quando os valores são extrapolados com ajuda de um programa de estatística, mesmo a uma produção de 10000 kg/h uma necessidade de energia de 2 kW não é excedida.

Claims

1. Dispositivo de emulsificação para a produção contínua de emulsões e/ou dispersões, que compreende: (a) pelo menos um dispositivo de mistura (1), que compreende: - uma câmara rotativamente simétrica (2), fechada em todos os lados à prova de ar, - pelo menos uma linha de alimentação (5, 6), para introdução de componentes fluidos, - pelo menos uma linha de descarga (7), para descarga dos componentes fluidos misturados, - um órgão de agitação (11), que garante um fluxo laminar e compreende elementos de agitação fixados sobre um eixo de agitador (10), cujo eixo de rotação estende-se ao longo do eixo de simetria da câmara e cujo eixo de agitador (10) está guiado pelo menos unilateralmente, em que a pelo menos uma linha de alimentação (5, 6) está disposta à frente ou abaixo da pelo menos uma linha de descarga (7), (b) pelo menos um acionamento (12) para um órgão de agi-tação, e (c) pelo menos um dispositivo de transporte por componente ou por mistura de componentes, caracterizado pelo fato de que a relação entre a distância entre as linhas de alimentação (5, 6) e de descarga (7) e o diâmetro da câmara (2) é > 2:1, em que a relação entre a distância entre linha de alimentação (5, 6) e linha de descarga (7) e o comprimento de um braço de agitação dos elementos de agitação perfaz 3:1 a 50:1, e em que a relação do diâmetro do eixo de agitador (10) com relação ao diâmetro interno da câmara (2) é 0,25 a 0,75 vezes o diâmetro da câmara (2), de modo que os componentes introduzidos no dispositivo de mistura (1) através da pelo menos uma linha de alimentação (5, 6) podem ser misturados e transportados continuamente através de uma região de mistura turbulenta no lado da alimentação, na qual os componentes podem ser misturados de modo turbulento pelas forças de cisalhamento exercidas pelos órgãos de agitação (11), uma região de mistura de percolação adjacente à mesma, na qual os componentes podem ser misturados adicionalmente e a corrente turbulenta diminui, uma região de mistura laminar no lado da descarga, na qual uma fase líquido-cristalina liotrópica pode ser estabelecida na mistura dos componentes, na direção da linha de descarga (7).

2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a câmara (2) apresenta a forma de um cilindro oco, de um cone truncado, de um funil, de um acoplamento truncado ou uma forma composta por essas formas geométricas, o diâmetro da câmara permanecendo constante ou diminuindo a partir da linha de alimentação (5, 6) para a linha de descarga (7) e o órgão de agitação (11) sendo adaptado de modo correspondente à forma de câmara (2).

3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a relação entre o diâmetro da câmara (2) e a distância entre linha de alimentação (5, 6) e linha de descarga (7) está na faixa de 1:50 a 1:2.

4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a relação do diâmetro do eixo de agitador (10) com relação ao diâmetro interno da câmara (2) dK está, de preferência, na faixa de 0,3 - 0,7*dK.

5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um componente dos elementos de agitação está disposto paralelamente e distanciado à parede interna da câmara (2).

6. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o órgão de agitação (11) é um agitador de pá inteira ou de pá parcial ou um agitador de arame inteiro ou um agitador de arame parcial ou uma combinação dos mesmos.

7. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a câmara (2) apresenta pelo menos um interruptor de corrente (16) que favorece um fluxo laminar.

8. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um dispositivo de mistura (1) apresenta várias câmaras rotacionalmente simétricas (2, 2’) conectadas em série.

9. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ao dispositivo de mistura (1) como primeiro dispositivo de mistura apresenta pelo menos um dispositivo de mistura adicional (1’) conectado a jusante, uma fase líquido-cristalina e liotró- pica estando presente na mistura dos componentes a jusante do primeiro dispositivo de mistura (1), e a viscosidade da mistura no pelo menos um dispositivo de mistura adicional (1’) a jusante sendo igual ou menor do que a viscosidade a jusante do primeiro dispositivo de mistura (1).

10. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um sensor de corrente está disposto em pelo menos uma das linhas.

11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dispositivo para controle de temperatura está acoplado a pelo menos uma das linhas, de modo que os componentes, misturas de componentes e/ou emulsões ou dispersões estão refrigerados ou aquecidos.

12. Dispositivo, de acordo com qualquer uma das reivindi- cações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o acionamento (12), o dispositivo de elevação e o sensor, e o dispositivo para controle de temperatura estão conectados a um dispositivo de controle para o monitoramento e controle dos dispositivos de mistura (1, 1’), a linha de alimentação e a linha de descarga dos componentes (5, 6, 7, 7’, 13), misturas de componentes, ou emulsões ou dispersões, o dispositivo de controle controlando o sistema de tal modo que a viscosidade da mistura gerada no primeiro dispositivo de mistura (1) é sempre maior do que ou igual à viscosidade no(s) dispositivo(s) de mistura a jusan- te(s) (1’) e uma corrente laminar dos componentes misturados está garantida.

13. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 12, caracte-rizado pelo fato de que o dispositivo de controle está conectado ou pode ser conectado com um módulo de manutenção remoto e/ou módulo de administração de receitas.