BR112015018329B1

BR112015018329B1 - Dispensador de espuma

Info

Publication number: BR112015018329B1
Application number: BR112015018329-8A
Authority: BR
Inventors: Mark Nicmanis
Original assignee: Koninklijke Douwe Egberts B.V.
Priority date: 2013-02-01
Filing date: 2014-02-03
Publication date: 2021-06-29
Also published as: ZA201506154B; GB201515101D0; PT2950935T; AU2014210903B2; AU2014210903A1; DK2950935T3; CA2898877A1; GB2525801A; MX2015009835A; EP3222362B1; WO2014118573A1; EP2950935A1; CA2898877C; ES2633273T3; RU2015137091A; DK3222362T3; CN105102134B; RU2643045C2; EP3222362A1; US9938072B2

Abstract

dispensador de espuma. a presente invenção se refere um dispensador para produzir uma espuma sem necessitar do uso de gás liquefeito, a partir de uma saída. o dispensador (20) compreende um receptáculo (37) para reter uma solução de surfactante (21), meios para fornecer um gás (23), meios para convergir a dita solução de surfactante no dito receptáculo e o dito gás ao longo de um caminho de escoamento para a dita saída, em que o dito meio de transporte compreende um conduto tendo uma seção de formação de espuma (25) para gerar a dita espuma a partir da dita solução de surfactante (21) e o dito gás (23); e em que a dita seção de formação de espuma (25) possui dimensões internas adaptadas para prover uma espuma tendo uma qualidade caracterizada por limites predefinidos.

Description

[0001] A presente invenção se refere a dispensadores, em particular dispensadores de espuma capazes de produção de uma espuma usando um gás comprimido.

[0002] Dispensadores de espuma e aerossol comuns produzem uma espuma ou uma pulverização de aerossol usando VOCs, onde os VOCs são providos como um gás liquefeito que atua como um propelente. Por exemplo, muitos dispensadores de aerossol usam gás liquefeito de petróleo (LPG) ou semelhantes. No entanto, agências ambientais em muitos diferentes países atualmente estão tentando eliminar de maneira progressiva o uso de VOCs em tais dispensadores devido aos riscos de saúde associados com eles, tais como problemas respiratórios e de irritação sensorial. VOCs também são inflamáveis e mais caros do que propelentes de gás comprimido.

[0003] Alguns dispensadores de espuma existentes produzem espuma passando líquido e gás através de pequenos orifícios, o que resulta na formação de bolhas através de instabilidades de Rayleigh-Taylor em um orifício discreto. Devido a este mecanismo, o menor tamanho de bolha que pode ser produzido por estes dispositivos de formação de espuma de orifício pequeno é de aproximadamente igual ao diâmetro do orifício. Assim, para produzir pequenas bolhas, por exemplo, em torno de 60 mícron em diâmetro, pode ser necessário que tais dispositivos de formação de espuma de orifício pequeno incluam orifícios tendo diâmetros de aproximadamente 60 mícron.

[0004] No entanto, tais pequenos orifícios podem ser difíceis e caros de fabricar. Em particular, de maneira a produzir orifícios tendo diâmetro de menos do que um milímetro em um material é tipicamente necessário de usar técnicas especializadas tais como perfuração de laser, que é caro e não adequado à fabricação de alto volume/baixo custo. Ainda, a perfuração de laser sofre de limites inerentes nas razões de aspecto de orifícios que podem ser fabricados, onde as razões de comprimento para largura de orifício são tipicamente limitados de 10 a 1. Portanto, de maneira a produzir um orifício muito pequeno através da perfuração de laser (por exemplo, de aproximadamente 60 mícron no diâmetro) então tais orifícios podem precisar ser perfurados para um material fino (de aproximadamente 0,6 mm de espessura para um diâmetro de orifício de 60 mícron). Isto por sua vez posiciona limitações nos materiais que podem ser usados.

[0005] Estes dispositivos de formação de espuma de orifício pequeno tipicamente incluem uma multiplicidade de pequenos orifícios, já que o uso de apenas um único orifício pequeno limita a taxa em que o gás pode ser incorporado para a espuma. Nos dispositivos de formação de espuma que usam múltiplos pequenos orifícios, é necessário posicionar estes orifícios em distâncias de separação equivalente aos vários diâmetros de orifício de maneira a evitar que as bolhas surjam nos orifícios a partir da reaglomeração em bolhas maiores. Este requisito quer dizer que os pequenos orifícios não podem ser providos usando materiais de baixo custo tais como malhas finas, materiais sinterizados ou materiais porosos já que os orifícios nestes materiais não são suficientemente separados. Portanto, fabricantes devem confiar em técnicas tais como perfuração de laser como explicado acima.

[0006] Ainda, retirando bolhas de gás através de um pequeno orifício em uma taxa significativa requer uma queda de pressão significativa através do orifício. Isto pode ser criado passando um líquido além do orifício, mas no caso de pequenos orifícios uma alta taxa de escoamento é necessária para criar uma queda de pressão suficiente através do orifício. Por sua vez, uma pressão significativa é necessária de acionar o líquido em uma taxa de escoamento suficientemente alta. Adicionalmente, a taxa de arrastamento de gás para o escoamento de líquido é bastante dependente da taxa de escoamento de líquido e a pressão em cada lado do orifício, que pode resultar em grandes variações nos tamanhos de bolha e volumes de fase gasosa. Por exemplo, onde pequenos orifícios são usados em sistemas do tipo aerossol que empregam um gás comprimido propelente a pressão do espaço aéreo pode variar entre 0,5 bar e 8 bar, resultando em resultados em grandes variações nos tamanhos de bolha e volumes de fase gasosa.

[0007] Finalmente, pequenos orifícios são bastante propensos aos bloqueios. Por exemplo, orifícios tendo diâmetros de 60 mícron podem se tornar facilmente bloqueados por poeira, recortes de materiais a partir da fabricação, ou componentes de uma formulação de líquido que pode secar e curar no orifício.

[0008] Até agora, não foi possível produzir de maneira satisfatória espumas de alta qualidade sem o uso de VOCs, enquanto garante que dispositivos de dispensação são de custo-benefício adequado para a fabricação.

[0009] A presente invenção deseja se endereçar a estes problemas, provendo um dispositivo que permite a geração de espumas de alta qualidade de maneira suficiente (por exemplo, tendo um volume de fase gasosa relativamente alto e um tamanho de bolha relativamente pequeno e uniforme) preferivelmente sem necessitar do uso de VOCs.

[00010] De acordo com um primeiro aspecto, a presente invenção provê um dispensador para produzir uma micro-espuma sem necessitar do uso de gás liquefeito, a partir de uma saída, o dito dispensador compreendendo: um receptáculo para reter uma solução de surfactante; meios para fornecer um gás; meios para convergir a dita solução de surfactante no dito receptáculo e o dito gás ao longo de um caminho de escoamento para a dita saída; em que o dito meio de transporte compreende um conduto tendo uma seção de formação de espuma para gerar a dita espuma a partir da dita solução de surfactante e o dito gás; em que a dita seção de formação de espuma possui dimensões internas compreendendo uma área de superfície úmida interna ‘AWs’, um comprimento de escoamento de duas fases P, um volume total V e uma porosidade ‘P’; e em que as ditas dimensões internas são caracterizadas por uma relação entre um parâmetro Y igual à área de superfície úmida ‘AWs’ multiplicada pelo comprimento de escoamento de duas fases LTP e dividida pelo volume V, a porosidade ‘P’, e

[00011] constantes K1 e K2, em que Y é positivo e não menos do que K1 multiplicado por P e menos K2 e constantes K1 e K2 possuem valores 1994 e 821 respectivamente dentro de uma tolerância de 10%.

[00012] O gás pode ser mantido em uma pressão entre 0,1 bar e 25 bar. O gás pode ser mantido em uma pressão entre 0,3 bar e 8 bar.

[00013] A presente invenção provê um dispensador para produzir uma espuma sem necessitar do uso de gás liquefeito, a partir de uma saída, o dito dispensador compreendendo: um receptáculo para reter uma solução de surfactante; meios para fornecer um gás; meios para convergir a dita solução de surfactante no dito receptáculo e o dito gás ao longo de um caminho de escoamento para a dita saída; em que o dito meio de transporte compreende um conduto tendo uma seção de formação de espuma para gerar a dita espuma a partir da dita solução de surfactante e o dito gás; e em que a dita seção de formação de espuma possui dimensões internas adaptadas para prover uma espuma tendo uma qualidade caracterizada por limites predefinidos.

[00014] A seção de formação de espuma pode compreender pelo menos um elemento de aprimoramento de espuma disposto no dito caminho de escoamento e as dimensões internas da seção de formação de espuma podem ser providas, pelo menos em parte, por pelo menos um elemento de aprimoramento de espuma.

[00015] O pelo menos um elemento de aprimoramento de espuma pode compreender pelo menos um de: um elemento em geral esférico; um elemento em geral cubóide; um elemento em geral cilíndrico; um elemento em geral cônico; um elemento poroso; e um elemento se estendendo a partir de uma superfície interna da seção de formação de espuma para o dito caminho de escoamento.

[00016] A seção de formação de espuma pode retenção para reter o pelo menos um elemento de aprimoramento de espuma dentro da seção de formação de espuma.

[00017] Os limites predefinidos podem compreender um diâmetro de bolha médio de menos do que 70 mícron.

[00018] Os limites predefinidos podem compreender um diâmetro de bolha médio de menos do que 60 mícron.

[00019] Os limites predefinidos podem compreender um diâmetro de bolha médio entre 30 e 70 mícron.

[00020] Os limites predefinidos podem compreender uma uniformidade caracterizada por um desvio padrão de menos do que 35 mícron.

[00021] Os limites predefinidos podem compreender uma uniformidade caracterizada por um desvio padrão de menos do que 25 mícron.

[00022] Os limites predefinidos podem compreender uma uniformidade caracterizada por um desvio padrão entre 10 e 35 mícron.

[00023] As dimensões internas podem compreender uma área de superfície úmida de mais do que 1800 milímetros quadrados.

[00024] As dimensões internas podem compreender uma área de superfície úmida de mais do que 3000 milímetros quadrados.

[00025] As dimensões internas podem compreender uma área de superfície úmida entre 4500 e 6000 milímetros quadrados.

[00026] As dimensões internas podem compreender uma razão de área de superfície úmida para volume de espaço vazio de mais do que 4 milímetros quadrados por milímetro cúbico.

[00027] As dimensões internas podem compreender uma razão de área de superfície úmida para volume de espaço vazio de mais do que 16 milímetros quadrados por milímetro cúbico.

[00028] As dimensões internas podem compreender uma razão de área de superfície úmida para volume de espaço vazio entre 20 e 25 milímetros quadrados por milímetro cúbico.

[00029] As dimensões internas podem compreender uma razão de área de superfície úmida para comprimento de escoamento de duas fases de mais do que 3 milímetros quadrados por milímetro.

[00030] As dimensões internas podem compreender uma razão de área de superfície úmida para comprimento de escoamento de duas fases de mais do que n milímetros quadrados por milímetro.

[00031] As dimensões internas podem compreender uma razão de área de superfície úmida para comprimento de escoamento de duas fases de mais do que 8 milímetros quadrados por milímetro.

[00032] As dimensões internas podem compreender um comprimento de escoamento de duas fases de mais do que 40 milímetros.

[00033] As dimensões internas podem compreender um comprimento de escoamento de duas fases de mais do que 60 milímetros.

[00034] As dimensões internas podem compreender um comprimento de escoamento de duas fases de mais do que 1200 milímetros.

[00035] As dimensões internas podem compreender um diâmetro de seção de formação de espuma de menos do que 10 milímetros.

[00036] As dimensões internas podem compreender um diâmetro de seção de formação de espuma de menos do que 4 milímetros.

[00037] As dimensões internas podem compreender um diâmetro de seção de formação de espuma entre 0,1 e 10 milímetros.

[00038] Os limites predefinidos podem compreender uma uniformidade caracterizada por um desvio padrão de menos do que 60% do diâmetro de bolha médio.

[00039] Os limites predefinidos podem compreender uma uniformidade caracterizada por um desvio padrão de menos do que 50% do diâmetro de bolha médio.

[00040] O receptáculo pode reter uma solução de surfactante tendo uma tensão de superfície de menos do que 50 dina/cm. O receptáculo pode reter uma solução de surfactante tendo uma viscosidade de menos do que 200 cP. O receptáculo pode reter uma solução de surfactante tendo uma viscosidade de menos do que 50 cP.

[00041] O dispensador pode compreender adicionalmente: meios para aplicar pressão para a solução de surfactante no dito receptáculo para direcionar a dita solução de surfactante ao longo do dito conduto e para a dita seção de formação de espuma e para acionar espuma gerada pela dita seção de formação de espuma para a dita saída.

[00042] O meio de aplicação de pressão pode ser provido pelo dito gás que é mantido sob pressão dentro do dito receptáculo.

[00043] O gás pode ser mantido em uma pressão entre 2 bar e 25 bar.

[00044] O gás pode ser mantido em uma pressão entre 2 bar e 8 bar.

[00045] A concentração do dito gás na dita solução de surfactante pode ser menor do que 350 miligramas por quilograma da dita solução de surfactante.

[00046] O gás pode compreender um gás não liquefeito. O gás não liquefeito pode compreender pelo menos um de: ar, nitrogênio, dióxido de carbono, um ou mais gases nobres, óxido nitroso, oxigênio.

[00047] O meio de transporte pode compreender um tubo bifurcado tendo uma entrada de gás e uma entrada de solução de surfactante que se encontram em um ponto de bifurcação em que o dito gás e a dita mistura de solução de surfactante, em operação, antes de entrar na seção de formação de espuma.

[00048] A entrada de gás e a dita entrada de solução de surfactante podem ser separados verticalmente entre si.

[00049] O ponto de bifurcação pode ser configurado para permanecer em geral abaixo do nível de líquido da solução de surfactante.

[00050] O dispensador pode ser configurado para produzir uma espuma sem usar compostos orgânicos voláteis, VOCs.

[00051] O meio de fornecimento de gás e o meio de transporte são operáveis para prover o dito gás e a dita solução de surfactante para a seção de formação de espuma com características fluidas compreendendo uma velocidade superficial de gás ‘VG’ e uma velocidade superficial de líquido ‘VL’; em que as ditas características fluidas são caracterizadas por uma relação entre velocidade superficial de gás ‘VG’, a velocidade superficial de líquido ‘VL’ e constantes C1 e C2, em que VG não é mais do que C1 multiplicado por VL e adicionado a C2, e constantes C1 e C2 possuem valores 18,4 e 507,4 respectivamente dentro de uma tolerância de 10%.

[00052] De acordo com outro aspecto da presente invenção é provido um dispensador para produzir uma micro- espuma sem necessitar do uso de gás liquefeito, a partir de uma saída, o dito dispensador compreendendo: um receptáculo para reter uma solução de surfactante; meios para fornecer um gás; meios para convergir a dita solução de surfactante no dito receptáculo e o dito gás ao longo de um caminho de escoamento para a dita saída; em que o dito meio de transporte compreende um conduto tendo uma seção de formação de espuma para gerar a dita espuma a partir da dita solução de surfactante e o dito gás; em que o dito meio de fornecimento de gás e o dito meio de transporte são operáveis para prover o dito gás e a dita solução de surfactante para a seção de formação de espuma com características de escoamento de fluido compreendendo uma velocidade superficial de gás ‘VG’ e uma velocidade superficial de líquido ‘VL’; e em que as ditas características de escoamento de fluido são caracterizadas por uma relação entre velocidade superficial de gás ‘VG’, a velocidade superficial de líquido ‘VL’ e constantes e C2, em que VG não é mais do que C1 vezes V|_ mais C2 e constantes C1 e C2 possuem valores 18,4 e 507,4 respectivamente dentro de uma tolerância de 10%.

[00053] O dito meio de fornecimento de gás e o dito meio de transporte podem ser operáveis para prover o dito gás e a dita solução de surfactante para a seção de formação de espuma com características de escoamento de fluido caracterizadas pela dita relação entre velocidade superficial de gás VG’, a velocidade superficial de líquido ‘VL’ e constantes e C2 por meio do ajuste de pelo menos um de: uma pressão aplicada a pelo menos um do gás e da solução de surfactante; um diâmetro de um caminho de escoamento de fluido.

[00054] De acordo com outro aspecto da presente invenção é provido um componente de formação de espuma, para um dispensador de espuma, para produzir uma espuma sem necessitar do uso de gás liquefeito, o dito elemento de formação de espuma compreendendo: meios para convergir uma solução de surfactante a partir de um receptáculo e um gás ao longo de um caminho de escoamento; em que o dito meio de transporte compreende um conduto tendo uma seção de formação de espuma para gerar a dita espuma a partir da dita solução de surfactante e o dito gás; em que a dita seção de formação de espuma possui dimensões internas compreendendo uma área de superfície úmida interna ‘AWs’, um comprimento de escoamento de duas fases LTP, um volume total V e uma porosidade ‘P’; e em que as ditas dimensões internas são caracterizadas por uma relação entre um parâmetro Y igual à área de superfície úmida ‘AWs’ multiplicada pelo comprimento de escoamento de duas fases LTP e dividida pelo volume V, a porosidade ‘P’, e constantes K1 e K2, em que Y é positivo e não menos do que K1 multiplicado por P e menos K2 e constantes K1 e K2 possuem valores 1994 e 821 respectivamente dentro de uma tolerância de 10%.

[00055] De acordo com outro aspecto da presente invenção é provido um componente de formação de espuma, para um dispensador de espuma, para produzir uma espuma sem necessitar do uso de gás liquefeito, o dito elemento de formação de espuma compreendendo: meios para convergir uma solução de surfactante a partir de um receptáculo e um gás ao longo de um caminho de escoamento; em que o dito meio de transporte compreende um conduto tendo uma seção de formação de espuma para gerar a dita espuma a partir da dita solução de surfactante e o dito gás; e em que a dita seção de formação de espuma possui dimensões internas adaptadas para prover uma espuma tendo uma qualidade caracterizada por limites predefinidos.

[00056] De acordo com outro aspecto da presente invenção é provido um dispensador para produzir uma espuma sem necessitar do uso de gás liquefeito, a partir de uma saída, o dito dispensador compreendendo: um receptáculo para reter uma solução de surfactante; meios para fornecer um gás; meios para convergir a dita solução de surfactante no dito receptáculo e o dito gás ao longo de um caminho de escoamento para a dita saída; em que o dito meio de transporte compreende um conduto tendo uma seção de formação de espuma para gerar a dita espuma a partir da dita solução de surfactante e o dito gás; e em que a dita seção de formação de espuma possui dimensões internas se conformando para pelo menos um dos seguintes parâmetros: uma área de superfície úmida de mais do que 1800 milímetros quadrados; uma razão de área de superfície úmida para volume de espaço vazio de mais do que 4 milímetros quadrados por milímetro cúbico; um diâmetro de seção de formação de espuma de menos do que 10 milímetros; e um comprimento de escoamento de duas fases de mais do que 40 milímetros. O gás pode ser mantido em uma pressão entre 2 bar e 8 bar.

[00057] De acordo com outro aspecto da presente invenção é provido um método de produção de uma espuma sem necessitar do uso de gás liquefeito, usando um dispensador de espuma como descrito acima, ou usando um componente de formação de espuma como descrito acima.

[00058] De acordo com outro aspecto da presente invenção é provida uma espuma produzida sem necessitar do uso de gás liquefeito, usando um dispensador de espuma como descrito acima, ou usando um componente de formação de espuma como descrito acima.

[00059] A espuma pode compreender pelo menos um de um dos seguintes limites: um diâmetro de bolha médio de menos do que 70 mícron; um diâmetro de bolha médio de menos do que 60 mícron; um diâmetro de bolha médio entre 30 e 70 mícron; um desvio padrão de menos do que 35 mícron; um desvio padrão de menos do que 25 mícron; um desvio padrão entre 10 e 35 mícron.

[00060] De acordo com outro aspecto da presente invenção é provido um método de produção de uma espuma sem necessitar do uso de gás liquefeito, o dito método compreendendo: holding, em um receptáculo, uma solução de surfactante; transportar a dita solução de surfactante no dito receptáculo e um gás a partir de um fornecimento de gás ao longo de um caminho de escoamento para uma saída; em que a dita etapa de transporte compreende transportar a dita solução de surfactante e o dito gás em um conduto tendo uma seção de formação de espuma para gerar a dita espuma a partir da dita solução de surfactante e o dito gás; em que a dita seção de formação de espuma possui dimensões internas compreendendo uma área de superfície úmida interna ‘AWs’, um comprimento de escoamento de duas fases LTP, um volume total V e uma porosidade ‘P’; e em que as ditas dimensões internas são caracterizadas por uma relação entre um parâmetro Y igual à área de superfície úmida ‘AWs’ multiplicada pelo comprimento de escoamento de duas fases LTP e dividida pelo volume V, a porosidade ‘P’, e constantes K1 e K2, em que Y é positivo e não menos do que K1 multiplicado por P e menos K2 e constantes K1 e K2 possuem valores 1994 e 821 respectivamente dentro de uma tolerância de 10%.

[00061] De acordo com outro aspecto da presente invenção é provido um método de produção de uma espuma sem necessitar do uso de gás liquefeito, o dito método compreendendo: holding, em um receptáculo, uma solução de surfactante; transportar a dita solução de surfactante no dito receptáculo e um gás a partir de um fornecimento de gás ao longo de um caminho de escoamento para uma saída; em que a dita etapa de transporte compreende transportar a dita solução de surfactante e o dito gás em um conduto tendo uma seção de formação de espuma para gerar a dita espuma a partir da dita solução de surfactante e o dito gás; em que o dito gás e a dita solução de surfactante são providos para a seção de formação de espuma com características de escoamento de fluido compreendendo uma velocidade superficial de gás ‘VG’ e uma velocidade superficial de líquido ‘VL’; e em que as ditas características de escoamento de fluido são caracterizadas por uma relação entre velocidade superficial de gás ‘VG’, a velocidade superficial de líquido ‘VL’ e constantes e C2, em que VG não é mais do que C1 vezes VL mais C2 e constantes C1 e C2 possuem valores 18,4 e 507,4 respectivamente dentro de uma tolerância de 10%.

[00062] O dito gás e a dita solução de surfactante podem ser providos para a seção de formação de espuma com características de escoamento de fluido caracterizadas pela dita relação entre velocidade superficial de gás ‘VG’, a velocidade superficial de líquido ‘VL’ e constantes e C2 ajustando pelo menos um de: uma pressão aplicada a pelo menos um do gás e da solução de surfactante; um diâmetro de um caminho de escoamento de fluido.

[00063] De acordo com outro aspecto da presente invenção é provido um dispensador para produzir uma micro- espuma sem necessitar do uso de gás liquefeito, a partir de uma saída, o dito dispensador compreendendo: um receptáculo para reter uma solução de surfactante; um fornecimento de gás para fornecer um gás; um canal para transportar a dita solução de surfactante no dito receptáculo e o dito gás ao longo de um caminho de escoamento para a dita saída; em que o dito canal compreende um conduto tendo uma seção de formação de espuma para gerar a dita espuma a partir da dita solução de surfactante e o dito gás; em que a dita seção de formação de espuma possui dimensões internas compreendendo uma área de superfície úmida interna ‘AWs’, um comprimento de escoamento de duas fases LTP, um volume total V e uma porosidade ‘P’; e em que as ditas dimensões internas são caracterizadas por uma relação entre um parâmetro Y igual à área de superfície úmida ‘AWs’ multiplicada pelo comprimento de escoamento de duas fases LTP e dividida pelo volume V, a porosidade ‘P’, e constantes K1 e K2, em que Y é positivo e não menos do que K1 multiplicado por P e menos K2 e constantes K1 e K2 possuem valores 1994 e 821 respectivamente dentro de uma tolerância de 10%.

[00064] De acordo com outro aspecto da presente invenção é provido um dispensador para produzir uma micro- espuma sem necessitar do uso de gás liquefeito, a partir de uma saída, o dito dispensador compreendendo: um receptáculo para reter uma solução de surfactante; um fornecimento de gás para fornecer um gás; um canal a dita solução de surfactante no dito receptáculo e o dito gás ao longo de um caminho de escoamento para a dita saída; em que o dito canal compreende um conduto tendo uma seção de formação de espuma para gerar a dita espuma a partir da dita solução de surfactante e o dito gás; em que o dito fornecimento de gás e o dito canal são operáveis para prover o dito gás e a dita solução de surfactante para a seção de formação de espuma com características de escoamento de fluido compreendendo uma velocidade superficial de gás ‘VG’ e uma velocidade superficial de líquido ‘VL’; e em que as ditas características de escoamento de fluido são caracterizadas por uma relação entre velocidade superficial de gás ‘VG’, a velocidade superficial de líquido ‘VL’ e constantes C1 e C2, em que VG não é mais do que C1 vezes VL mais C2 e constantes C1 e C2 possuem valores 18,4 e 507,4 respectivamente dentro de uma tolerância de 10%.

[00065] De acordo com outro aspecto da presente invenção é provido um método de produção de uma espuma sem necessitar do uso de gás liquefeito, o dito método compreendendo: holding, em um receptáculo, uma solução de surfactante; transportar a dita solução de surfactante no dito receptáculo e um gás a partir de um fornecimento de gás ao longo de um caminho de escoamento para uma saída; em que a dita etapa de transporte compreende transportar a dita solução de surfactante e o dito gás em um conduto tendo uma seção de formação de espuma para gerar a dita espuma a partir da dita solução de surfactante e o dito gás; e em que a dita seção de formação de espuma possui dimensões internas adaptadas para prover uma espuma tendo uma qualidade caracterizada por limites predefinidos.

[00066] De acordo com outro aspecto da presente invenção é provido um dispensador para produzir uma espuma, a partir de uma saída, o dito dispensador compreendendo: um receptáculo para reter uma solução de surfactante; meios para fornecer um gás; meios para convergir a dita solução de surfactante no dito receptáculo e o dito gás ao longo de um caminho de escoamento para a dita saída; em que o dito meio de transporte compreende um conduto tendo uma seção de formação de espuma para gerar a dita espuma a partir da dita solução de surfactante e o dito gás; e em que a dita seção de formação de espuma possui dimensões internas adaptadas para prover uma espuma tendo uma qualidade caracterizada por limites predefinidos.

[00067] Modalidades da presente invenção serão descritas agora, por meio de exemplo apenas, com referência às seguintes figuras, em que:

[00068] A Figura 1 ilustra de maneira esquemática, em visão geral simplificada, um sistema de dispensador para dispensar a espuma;

[00069] A Figura 2 ilustra, na forma simplificada, uma modalidade específica de um dispositivo de dispensação para dispensar uma espuma;

[00070] A Figura 3 ilustra, na forma simplificada, outra modalidade de um dispositivo de dispensação para dispensar uma espuma;

[00071] A Figura 4 ilustra, na forma simplificada, parte de uma seção de formação de espuma de um dispositivo de dispensação;

[00072] A Figura 5 ilustra, de uma maneira simplificada, uma amostra de espuma criada usando um dispensador de espuma conhecido;

[00073] A Figura 6 ilustra, de uma maneira simplificada, uma amostra de espuma criada usando um dispositivo de dispensação substancialmente correspondendo ao dispositivo de dispensação ilustrado na Figura 2;

[00074] A Figura 7 é um gráfico que mostra uma distribuição de densidade numérica para uma faixa de diâmetros de bolha, para as amostras de espuma ilustradas nas Figuras 5 e 6;

[00075] A Figura 8 é uma ilustração simplificada de uma seção através de um dispositivo de dispensação de acordo com outra modalidade;

[00076] A Figura 9 é uma ilustração de aparelho usado em trabalho experimental que se refere ao dispositivo de dispensação;

[00077] A Figura 10 é uma ilustração de elementos de aprimoramento de espuma de exemplo para o uso no dispositivo de dispensação;

[00078] A Figura 11 é um gráfico que ilustra características dimensionais do dispositivo de formação de espuma necessário para prover uma espuma; e

[00079] A Figura 12 é um gráfico que ilustra características fluidas necessárias para prover uma espuma de uma qualidade desejada.

[00080] A Figura 1 ilustra de maneira esquemática, em visão geral simplificada, um sistema de dispensador 8 de acordo com a presente invenção. O sistema de dispensador compreende um fornecimento de uma solução de surfactante 11 (ou uma solução compreendendo outro agente de formação de espuma apropriado) e um fornecimento de gás 13. A solução de surfactante 11 e fornecimento de gás 13 estão em comunicação fluida com uma seção de formação de espuma 15 que está configurado para misturar a solução de surfactante com o gás provido pelo fornecimento de gás 13 para formar uma espuma tendo as propriedades desejadas. A seção de formação de espuma 15 está em comunicação fluida com uma saída 19 através de uma válvula 17, para permitir que a mistura espumada de solução de surfactante e o gás sejam transportados a partir da seção de formação de espuma 15 para a saída 17 onde a espuma pode sair do sistema de dispensador 8. De maneira vantajosa, a seção de formação de espuma 15 está configurada para produzir uma espuma formada a partir de bolhas que são substancialmente menores do que o menor tamanho de orifício na seção de formação de espuma. Isto quer dizer que pequenas bolhas, por exemplo, tendo diâmetros de aproximadamente 60 mícron, podem ser criadas sem a necessidade de fabricar aberturas muito pequenas, por exemplo, de um diâmetro próximo de 60 mícron.

[00081] A pressão é aplicada à solução de surfactante 11, a partir de uma fonte adequada 10, de maneira a direcionar a solução de surfactante 11 para a seção de formação de espuma 15. Apesar de não ser ilustrado, será percebido que a mesma fonte de pressão 10, ou uma fonte separada de pressão, pode ser aplicada para direcionar o gás 13 para a seção de formação de espuma 15. A solução de surfactante 11 compreende um surfactante líquido, enquanto o gás mantido no fornecimento de gás compreende, nesta modalidade, um gás não liquefeito, provendo um gás comprimido propelente. De maneira vantajosa, o gás não precisa conter os compostos orgânicos voláteis (VOCs).

[00082] Como o gás 13 não é provido na forma liquefeita, em exemplos onde o gás 13 e a solução de surfactante 11 são armazenados no mesmo receptáculo apenas quantidade de gás comparativamente menor, ou nenhum, estará presente na solução de surfactante 11 (em geral na forma dissolvida), em contraste com os dispensadores de espuma que usam propelentes de gás liquefeito. Nos exemplos onde o gás 13 e solução de surfactante 11 são armazenados em diferentes receptáculos, os seus caminhos de escoamento podem ser combinados, por exemplo, em um conector em T ou um conector em Y antes de entrar na seção de formação de espuma 15.

[00083] Em uso, portanto, tanto a solução de surfactante quanto o gás entram na seção de formação de espuma 15, causando a solução de surfactante e o gás para se combinar para formar uma espuma compreendendo bolhas do gás dentro do surfactante líquido, tendo características desejadas predefinidas.

[00084] Em particular, o sistema de dispensador 8 está configurado para produzir uma "micro-espuma". Esta é definida como uma espuma em que as bolhas em si não podem ser percebidas pelo olho humano e portanto a espuma parece contínua.

[00085] Espumas em que as bolhas em si não podem ser percebidas pelo olho humano tipicamente possuem um diâmetro de bolha médio de menos do que 100 mícron, e um alto grau de uniformidade.

[00086] Tipicamente, micro-espumas terão a característica destacada abaixo.

[00087] As micro-espumas terão um volume de fase gasosa relativamente alto, tipicamente maior do que 90% para a soluções de surfactante. Para as micro-espumas formadas a partir de leites, o volume da fase gasosa será maior do que 75%, e para as micro-espumas formadas a partir de cremes de laticínios o volume da fase gasosa será maior do que 60%.

[00088] De maneira a ser invisível ao olho humano, um diâmetro de bolha médio menor do que 100 mícron será suficiente na maioria dos casos, apesar de para uma qualidade de micro-espuma de qualidade particularmente alta o diâmetro de bolha médio será preferivelmente menor do que 40 mícron.

[00089] As distribuições de tamanho de bolha terão um alto grau de uniformidade, tipicamente tendo um desvio padrão de menos do que 25 mícron.

[00090] Uma micro-espuma de boa qualidade produzida por um dispositivo de formação de espuma preferivelmente terá as características descritas acima, e será uma espuma suave e contínua, sem a presença de bolhas relativamente grandes (por exemplo, acima de um milímetro em diâmetro), ou bolsos de ar.

[00091] Para muitas aplicações, por exemplo, as seguintes características em geral são desejáveis: um (tipicamente, por exemplo, em excesso de 90% ou mais preferivelmente em excesso de 95%), um diâmetro de bolha médio relativamente pequeno (tipicamente, por exemplo, abaixo de 100 mícron, mais preferivelmente abaixo de 70 e ainda mais preferivelmente em torno de 60 mícron ou ainda menor, ou entre 30 e 70 mícron), uma baixo desvio padrão no diâmetro de bolha (tipicamente, por exemplo, abaixo de 35 mícron e mais preferivelmente na região de 25 mícron mais ou menos 2 mícron, ou um valor ainda menor, ou entre 10 e 35 mícron). Adicionalmente, o desvio padrão pode representar menos do que 60% do diâmetro de bolha médio, ou mais preferivelmente menos do que 50% do diâmetro de bolha médio.

[00092] A pressão exercida no surfactante pela fonte de pressão 10, bem como direcionando o surfactante mantido para entrar na seção de formação de espuma 15, também direciona a espuma mantida dentro da seção de formação de espuma 15 para passar para a válvula 17 e para sair do sistema de dispensação 8 na saída 19. Se uma fonte de pressão diferente do que a fonte de pressão 10 é usada para propelir o gás 13 para a seção de formação de espuma 15, então esta fonte de pressão separada também ajuda a direcionar a espuma mantida dentro da seção de formação de espuma 15.

[00093] A válvula 17 pode ocupar uma posição aberta ou fechada. Quando a válvula 17 está na posição aberta a espuma é deixada escoar a partir da seção de formação de espuma 15 para a saída 19, e quando a válvula 17 está na posição fechada o escoamento de espuma a partir da seção de formação de espuma 15 para a saída 19 é evitado ou restrito. Deste modo, a válvula 17 controla a dispensação de espuma a partir do sistema de dispensação 8.

[00094] Por meio de exemplo apenas, em uma espuma de exemplo, produzida na experimentação inicial, a espuma formada possui um diâmetro de bolha médio de aproximadamente 60 mícron, e um desvio padrão no diâmetro de bolha de aproximadamente 25 mícron em um momento aproximadamente 3 segundos após a espuma ter sido dispensada a partir do sistema de dispensação 8.

[00095] Adicionalmente, em experimentação adicional, foi descoberto que o sistema de dispensador 8 ilustrado na Figura 1 foi capaz de produção de uma “micro-espuma” quando a seção de formação de espuma 15 conformada para os parâmetros particulares. Especificamente, um número de parâmetros foram identificados em experimentação adicional como sendo um forte indicador de se uma seção de formação de espuma 15 pode produzir uma micro-espuma, e a qualidade de micro-espuma que pode ser produzida. Estes parâmetros agora serão brevemente introduzidos. O espaço paramétrico descoberto de produzir micro-espumas em geral e que afetam a qualidade das micro-espumas serão descritas em maior detalhe posteriormente com relação aos experimentos usados para derivar os mesmos.

[00096] Foi descoberto que a porosidade é um parâmetro importante para determinar se uma seção de formação de espuma 15 pode produzir uma micro-espuma de boa qualidade. A porosidade é definida como a proporção de espaço vazio dentro de uma seção de formação de espuma 15 com relação ao volume total da seção de formação de espuma. Por exemplo, a porosidade de um tubo oco é 1.

[00097] Foi descoberto que a área de superfície úmida AWs da seção de formação de espuma 15 é um parâmetro importante para determinar se uma seção de formação de espuma 15 pode produzir uma micro-espuma, em particular um parâmetro denotado Y que é igual uma área de superfície úmida AWs multiplicada pelo comprimento de escoamento de duas fases LTP e dividida pelo volume total V da seção de formação de espuma.

[00098] Na seguinte discussão, é assumido que a seção de formação de espuma possui uma área de seção transversal constante ACS e, portanto, o parâmetro Y é equivalente à razão RWS-CS da área de superfície úmida AWs para a área de seção transversal ACS da seção de formação de espuma 15.

[00099] A área de superfície úmida AWs é definida como a área de superfície total dentro da seção de formação de espuma, incluindo quaisquer elementos de aprimoramento de espuma (também referido como material de embalagem). No caso de uma seção de formação de espuma formada a partir de um tubo empacotado com elementos de aprimoramento de espuma a área de superfície úmida AWs é a área da superfície interna do tubo mais a área de superfície total dos elementos de aprimoramento de espuma. No caso de uma seção de formação de espuma formada a partir de um material poroso a área de superfície úmida AWs é a área de superfície de todos os poros através dos quais o líquido e o gás podem escoar. A área de seção transversal ACS é a área total de uma seção através da seção de formação de espuma, tomada perpendicular à direção global do escoamento de fluido.

[000100] Foi descoberto que a velocidade superficial do gás 13 e a solução de surfactante 11 são importantes parâmetros para determinar se uma seção de formação de espuma 15 pode produzir uma micro-espuma de boa qualidade. A velocidade superficial é definida como a velocidade do gás ou líquido através do espaço vazio na seção de formação de espuma isto é, Velocidade superficial = Q/(ε ACS) onde: Q é a taxa de escoamento volumétrico do gás ou líquido; ε é a porosidade da seção de formação de espuma; ACS é a área de seção transversal da seção de formação de espuma. É notado que quando se calcula a velocidade superficial do líquido ou gás, a presença da outra fase é ignorada, por exemplo, a velocidade superficial de gás é calculada assumindo que nenhum líquido está presente no sistema e vice versa. Ainda, nos exemplos onde a seção de formação de espuma não possui uma área de seção transversal constante, o parâmetro ACS é substituído com V / LTP.

[000101] De maneira vantajosa, o sistema 8 da Figura 1 está configurado tal que a razão RWS-CS da área de superfície úmida AWs para a área de seção transversal ACS da seção de formação de espuma 15, a porosidade da seção de formação de espuma 15, e as velocidades superficiais do gás 13 e solução de surfactante 11 estão em um espaço paramétrico, como descrito em maior detalhe posteriormente, o que garante que uma micro-espuma de boa qualidade pode ser produzida a partir do sistema de dispensação 8.

[000102] A Figura 2 ilustra uma modalidade de um dispositivo de dispensação 20. O dispositivo de dispensação 20 compreende um recipiente na forma de um receptáculo englobado 37 para reter uma solução de surfactante 21 e um gás comprimido propelente 23 sob pressão, que são misturados, em operação, pelo dispositivo de dispensação para formar uma espuma 41. O receptáculo 37 possui uma abertura 3 9 que é vedada por uma válvula 27. A válvula 2 7 forma uma vedação hermética com o receptáculo 37 de maneira que, quando a válvula está fechada, nem o propelente de gás comprimido 23 nem a solução de surfactante 21 podem sair do receptáculo 37. Isto é particularmente importante como nesta modalidade o uso de um gás comprimido propelente quer dizer que a pressão dentro do receptáculo 37 estará maior do que a pressão atmosférica que cerca o receptáculo.

[000103] Como ilustrado, nesta modalidade o receptáculo 37 atua tanto como um fornecimento de gás quanto como um fornecimento de solução de surfactante (por exemplo, realizando as funções tanto do fornecimento da solução de surfactante 11 quanto do fornecimento de gás 13 da Figura 1).

[000104] A válvula 27 compreende uma entrada de válvula 45 e uma haste de válvula 47 que é conectada de maneira móvel com a válvula 27 de uma maneira deslizante. A haste de válvula 47 compreende uma entrada de haste de válvula 49 disposta próxima de uma extremidade inferior da haste de válvula 47 e uma válvula saída 57 disposta próximo de uma extremidade superior da haste de válvula 47, a entrada de haste de válvula 49 e a válvula saída 57 que está em comunicação fluida através de um canal 51. A haste de válvula 47 pode ser movida entre uma posição aberta e uma posição fechada. Na posição aberta, a comunicação fluida é permitida entre a entrada de válvula 45 e a válvula saída 57, através da entrada de haste de válvula 49 e do canal 51. Quando a haste de válvula 47 está na sua posição fechada, tal comunicação fluida é evitada devido à vedação da entrada de haste de válvula 49 causada pelo engate da entrada de haste de válvula 49 com uma superfície da válvula 27. A haste de válvula 47 é polarizada para a posição fechada por uma mola 43.

[000105] O dispositivo de dispensação compreende adicionalmente um atuador 55 montado na haste de válvula 47 para atuar a válvula sob pressão a partir de um usuário. O atuador 55 compreende um bocal 29 para direcionar espuma que sai da válvula saída 57 para descarregar a espuma a partir do dispositivo de dispensação 20.

[000106] Como mostrado na Figura 2, um conduto de fluido 60 é provido, no receptáculo 37, para comunicar a solução de surfactante 21 e o gás 23 com uma seção de formação de espuma 25 do conduto 6 0 e para comunicar a espuma a partir da seção de formação de espuma 25 com a válvula 27. O conduto de fluido 60, nesta modalidade, compreende um tubo bifurcado tendo uma seção de entrada de gás 35 arranjada para receber o gás e uma seção de entrada de líquido 33 arranjada para receber a solução de surfactante. As seções de entrada de gás e de líquido 33, 35 convergem em um coletor 31 na junção do tubo bifurcado para conduzir o gás 23 e solução de surfactante 21 respectivamente para uma seção comum do conduto de fluido 60, seção comum em que a seção de formação de espuma 25 é provida. Assim, neste exemplo, a seção de formação de espuma 25 está a jusante das seções de entrada de líquido e gás 33, 35. Nesta modalidade, a seção de formação de espuma 25 do conduto de fluido 60 se estende a partir da bifurcação do conduto de fluido 60 para uma extremidade do conduto de fluido distal a partir da bifurcação, a dita extremidade em que o conduto de fluido 60 se conecta com a válvula 27.

[000107] Preferivelmente, o comprimento da seção de formação de espuma 25 é maior do que 10 mm e mais preferivelmente está na faixa de 50 a 70 mm.

[000108] Como ilustrado, a seção de entrada de líquido 33 se estende próxima da base do receptáculo 37, enquanto a seção de entrada de gás 35 se estende próxima do topo do receptáculo 37. Este arranjo garante que, quando o dispositivo de dispensação 20 está orientado na sua posição ereta (como ilustrado na Figura 2), a solução de surfactante 21, que possui uma densidade maior do que o propelente de gás comprimido 23, vai ocupar uma parte inferior do receptáculo 37, enquanto o propelente de gás comprimido 23 vai ocupar a parte remanescente no topo do receptáculo 37 não ocupado pela solução de surfactante, referido como o espaço aéreo. No entanto, é notado que quando o dispositivo de dispensação 20 é mantido em uma orientação diferente, em particular uma orientação "de cabeça para baixo", a seção de entrada de gás 35 pode servir como uma seção de entrada de líquido e a seção de entrada de líquido 33 pode servir como uma seção de entrada de gás.

[000109] Como mencionado anteriormente, o propelente de gás comprimido 23, devido à sua natureza comprimida, cria uma pressão dentro do receptáculo 3 7 que é maior do que a pressão atmosférica que existe fora do receptáculo. O propelente de gás comprimido 23 portanto exerce uma força na solução de surfactante 21. Preferivelmente, a pressão do gás propelente no espaço aéreo está acima de 0,1 bar, e mais preferivelmente está acima de 2 bar, e preferivelmente abaixo 25 bar. Como a entrada de líquido 33 está localizada abaixo do nível de líquido da solução de surfactante (como ilustrado na Figura 2), a força exercida na solução de surfactante 21 pelo propelente de gás comprimido 23 direciona a solução de surfactante 21 para entrar a seção de formação de espuma 25 através da seção de entrada de líquido 33. Como a seção de entrada de gás 35 está localizada acima do nível de líquido da solução de surfactante, o propelente de gás comprimido é capaz de entrar a seção de formação de espuma 25 através da entrada de gás 35.

[000110] Quando a válvula 27 é fechada, isto é, quando a haste de válvula 47 ocupa a sua posição fechada, o dispositivo de dispensação 20 é vedado e no solução de surfactante nem o propelente gasoso é permitido de sair o dispositivo de dispensação 20. No entanto, quando a válvula 27 está aberta, isto é, quando a haste de válvula 47 ocupa a sua posição aberta, a solução de surfactante 21 e o gás propelente 23 são capazes de sair do dispositivo de dispensação 20 através da válvula saída 57 e do bocal 29. Nesta situação, devido à força exercida na solução de surfactante 21 pelo propelente de gás comprimido 23, a solução de surfactante 21 é retirada para a seção de formação de espuma 25 através da entrada de líquido 33 e o coletor 31. A ação da solução de surfactante 21 que passa a entrada de gás do coletor 31 faz com que o gás propelente 23 seja retirado para a corrente de escoamento da solução de surfactante e assim para o coletor 31 e a seção de formação de espuma 25. Ainda, o gás é acionado para entrar na corrente de escoamento pela pressão do espaço aéreo no receptáculo 37.

[000111] Nesta modalidade, a seção de formação de espuma 25 compreende um número de elementos de aprimoramento de espuma 53 disposta dentro da seção de formação de espuma 25 e ao longo do caminho de escoamento da solução de surfactante e o gás propelente. A presença de elementos de aprimoramento de espuma 53 dentro da seção de formação de espuma 25 resulta na seção de formação de espuma 25 tendo parâmetros que garantem que a seção de formação de espuma seja capaz de produção de uma micro- espuma. Em particular, a razão RWS-CS da área de superfície úmida AWs para a área de seção transversal ACS, a porosidade da seção de formação de espuma 25, e as velocidades superficiais do gás 23 e a solução de surfactante 21 através da seção de formação de espuma 25 estão configuradas para produzir uma micro-espuma.

[000112] Experimentação inicial indica que a presença dos elementos de aprimoramento de espuma 53 dentro da seção de formação de espuma 25 permite que a seção de formação de espuma 25 se conforme para pelo menos parâmetros chave 1 e 2 da Tabela 1, enquanto se usa uma seção de formação de espuma de dimensões apropriadas (por exemplo, um comprimento de menos do que 7 0 mm) de forma que pode caber facilmente dentro digamos de um aerossol tipicamente dimensionado (por exemplo, 100 a 200 mm de altura). Experimentação adicional ajuda a definir adicionalmente os parâmetros necessários para produzir uma micro-espuma aceitável e os parâmetros que afetam a qualidade da micro- espuma (por exemplo, como indicado nas Figuras 11 e 12).

[000113] Experimentação inicial indica que a razão de área de superfície úmida para comprimento de escoamento de duas fases é maior do que 3 milímetros quadrados por milímetro, ou mais preferivelmente maior do que n milímetros quadrados por milímetro. Uma maior razão de área de superfície úmida para comprimento de escoamento de duas fases pode ser preferível para produzir uma espuma desejada, por exemplo, maior do que 8 milímetros quadrados por milímetro.

[000114] Neste exemplo, elementos de aprimoramento de espuma 53 compreendem uma pluralidade de contas de vidro em geral esféricas (ou outro material adequado tal como um material plástico).

[000115] A seção de formação de espuma 25 também inclui retentores 65 e 67 que são dispostos em extremidades opostas da seção de formação de espuma 25. Os retentores 65, 67 estão localizados dentro do caminho de escoamento da seção de formação de espuma 25, e são formados a partir de um material semelhante à malha, de maneira a permitir que a solução de surfactante 21 e gás 23 (junto com uma espuma compreendendo a solução de surfactante e o gás) para passar através e assim viajar ao longo do conduto de fluido 60. No entanto, os retentores 65, 67 inibem o movimento dos elementos de aprimoramento de espuma 53 ao longo do conduto de fluido 60, mantendo assim a posição dos elementos de aprimoramento de espuma 53 e evitando a sua descarga a partir do dispositivo de dispensação 20.

[000116] Enquanto a válvula 27 permanece aberta, a espuma 41 formada a partir da solução de surfactante 21 e propelente gasoso 23 é transportado através da seção de formação de espuma 25 e para a válvula 27 através da entrada de válvula 45. A configuração aberta do valor 27 permite que a espuma passe através da válvula, e a espuma 41 então é descarregada a partir do dispositivo de dispensação 20 na saída de atuador 29.

[000117] A presença dos elementos de aprimoramento de espuma 53 causa a mistura aprimorada do gás 23 com a solução de surfactante 21 e aprimora a formação da espuma 41 (para uma dada forma de tubo de seção de formação de espuma e/ou dimensões) fazendo com que os parâmetros da seção de formação de espuma 25 fiquem dentro do espaço paramétrico identificado na experimentação adicional. Ainda, os elementos de aprimoramento de espuma 53 podem aumentar a razão de área de superfície úmida para volume de espaço vazio dentro da seção de formação de espuma 25.

[000118] Foi descoberto na experimentação inicial que variando a geometria da seção de formação de espuma 25 incluindo os elementos de aprimoramento de espuma 53, a área de superfície úmida AWs pode ser adaptada para prover uma espuma tendo particulares características necessárias. Em particular, foi descoberto na experimentação inicial que a razão da área de superfície úmida AWs da seção de formação de espuma 25 para o volume do espaço vazio da seção de formação de espuma 25, através do qual a solução de surfactante e gás passa, afeta a qualidade da espuma produzida. De maneira apropriada, esta razão pode ser adaptada para prover uma espuma tendo particulares características necessárias. Outros parâmetros descobertos na experimentação inicial para ter um efeito potencial na qualidade da espuma incluem: o diâmetro interno da seção de formação de espuma 25; razão de área de superfície para comprimento de escoamento de duas fases; o diâmetro interno da entrada de líquido; o diâmetro interno da entrada de gás; a tensão de superfície do surfactante; a viscosidade do surfactante; a pressão (por exemplo, pressão de espaço aéreo) aplicada ao gás e/ou surfactante (ou a razão de tais pressões); e o comprimento do conduto de fluido a partir do coletor para a saída (provido que a razão de área de superfície úmida para volume de espaço vazio no conduto permanece acima de um limite apropriado para o tipo de espuma que está sendo produzida).

[000119] Foi descoberto na experimentação inicial que tendo uma área de superfície de seção interna de formação de espuma 25 de pelo menos 1.800 milímetros quadrados provê uma espuma de qualidade suficientemente alta para muitas aplicações. Uma maior área de superfície úmida AWs pode ser preferível para produzir uma espuma desejada, por exemplo, maior do que 3000 milímetros quadrados ou maior do que 3700 milímetros quadrados. Independentemente disto, espumas de qualidade particularmente alta podem ser produzidas usando uma área de superfície muito mais alta, por exemplo, entre 4500 e 6000 milímetros quadrados. Uma razão de área de superfície úmida para volume de espaço vazio de pelo menos 4 milímetros quadrados por milímetro cúbico foi descoberto de prover uma espuma de qualidade suficientemente alta para muitas aplicações. Uma maior razão de área de superfície úmida para volume de espaço vazio pode ser preferível para produzir uma espuma desejada, por exemplo, maior do que 16 milímetros quadrados por milímetro cúbico. Independentemente disto, espumas de qualidade particularmente alta podem ser produzidas usando uma razão muito maior, por exemplo, entre 20 e 25 milímetros quadrados por milímetro cúbico.

[000120] A Figura 3 é uma ilustração simplificada de uma seção através de um dispositivo de dispensação 120 de acordo com uma modalidade adicional. Um recipiente compreendendo um receptáculo 137 é provido que é adaptado para reter um fornecimento de solução de surfactante 121 e um fornecimento de gás 123. Nesta modalidade, o gás 123 não é um gás comprimido propelente e em vez disso é provido em uma pressão similar a aquela do ar ambiente que cerca o dispositivo de dispensação 120. O dispositivo de dispensação 120 inclui uma entrada de líquido 133 localizada próxima do fundo do receptáculo 137, e inclui adicionalmente uma entrada de gás 135 localizada próxima ao topo do receptáculo 137. Este arranjo garante que quando o dispositivo de dispensação 120 seja orientado na sua posição ereta, como ilustrado na Figura 3, a entrada de líquido 133 estará localizada abaixo do nível de líquido da solução de surfactante, enquanto a entrada de gás estará localizado acima do nível de líquido da solução de surfactante permitindo desta forma que o gás entre a entrada de gás 135. Preferivelmente, a entrada de líquido 133 está localizada no ponto mais baixo do receptáculo 137 de maneira a garantir que toda a solução de surfactante 121 mantida dentro do receptáculo 137 é capaz de entrar na entrada de líquido 133.

[000121] O dispositivo de dispensação 120 inclui uma válvula de um sentido 170 que está configurado para permitir ar ambiente para entrar para o receptáculo 137 e para restringir ou evitar que gás 123 e solução de surfactante 121 saiam do receptáculo 137. Nesta modalidade, a válvula de um sentido 170 está disposta próximo ou no topo do receptáculo 137 de maneira que ar que entra no receptáculo 137 através da válvula de um sentido 170 faz tanto acima do nível da solução de surfactante, inibindo assim a criação de bolhas de ar dentro da solução de surfactante 121.

[000122] O dispositivo de dispensação 120 compreende adicionalmente uma seção de formação de espuma 125 que está em comunicação fluida com a entrada de líquido 133 e conectado com a entrada de gás 135 através de um tubo 160 que permite a comunicação fluida entre a seção de formação de espuma 125 e a entrada de gás 135.

[000123] Em comum com a seção de formação de espuma 25 descrita acima em relação à Figura 2, a seção de formação de espuma 125 compreende um número de elementos de aprimoramento de espuma 135 que permite a geração de uma espuma de alta qualidade formada a partir da solução de surfactante 121 e o gás 123, benéfico dentro de um comprimento relativamente curto da seção de formação de espuma. Nesta modalidade, o gás 123 é preferivelmente ar. Será percebido que, em outras modalidades, uma espuma de alta qualidade similar, tendo as características desejadas descritas, pode ser produzida sem o uso de elementos de aprimoramento de espuma 153.

[000124] A seção de formação de espuma 125 está conectada com e em comunicação fluida com uma saída 129 a partir da qual a espuma gerada na seção de formação de espuma pode ser dispensada. Uma válvula 127 controla o escoamento de espuma a partir da seção de formação de espuma 125 para a saída 129 e é preferivelmente configurada para permitir que apenas espuma escoe a partir da seção de formação de espuma 125 para a saída 129 quando a espuma exerce uma pressão acima de uma pressão limite na válvula 127.

[000125] De maneira a direcionar tanto o gás 123 quanto a solução de surfactante 121 para entrar na seção de formação de espuma 125, uma pressão deve ser aplicada ao gás 123 e a solução de surfactante 121. Nesta modalidade de exemplo, o receptáculo 137 é flexível e preferivelmente em algum grau colapsável, como indicado pelos lados curvados do receptáculo 137. A pressão portanto pode ser aplicada ao gás 123 e ao surfactante 121 através da compressão do receptáculo 137 e assim diminuindo o volume do receptáculo 137. Esta ação pode ser realizada à mão ou alternativamente aparelho pode ser provido para comprimir o receptáculo 137; tal aparelho não está ilustrado na Figura 3, mas tal aparelho pode compreender uma bomba operada à mão configurada para engatar com a saída 129 e usar sucção para retirar os conteúdos do receptáculo 137.

[000126] A Figura 4 ilustra, na forma simplificada, parte de uma seção de formação de espuma 425 que, por exemplo, pode ser provida como parte do dispositivo de dispensação ilustrado em qualquer uma das Figuras, fornecida de maneira separada. A seção de formação de espuma 425 é mostrada apenas em parte, como indicado pelas linhas de recorte no topo e no fundo da seção de formação de espuma. Como mostrado, a seção de formação de espuma 425 compreende um número de elementos de aprimoramento de espuma 453 que são mantidos dentro do conduto de fluido 460 e no caminho de escoamento do surfactante e o gás que são transportados através da seção de formação de espuma. Nesta modalidade, os elementos de aprimoramento de espuma 453 compreendem uma pluralidade de contas de vidro em geral esféricas.

[000127] A seção de formação de espuma 425 também inclui retentores 465, 467 que são equivalentes aos retentores 65, 67 mostrados na Figura 2.

[000128] Como mostrado, cada um dos elementos de aprimoramento de espuma 453 possui um diâmetro, denotado d, onde d é preferivelmente na faixa de 0,5 a 2 mm e mais preferivelmente na faixa de 1 a 1,3 mm. Preferivelmente, o valor médio de d para a pluralidade de elementos de aprimoramento de espuma 453 está na faixa de 1 a 1,5 mm e mais preferivelmente na vizinhança de 1,23 mm, mais ou menos 0,10 mm. O diâmetro de cada um dos elementos de aprimoramento de espuma 453 de maneira vantajosa é menor do que 1/3 do diâmetro interno do tubo que forma a seção de formação de espuma do conduto de fluido. De maneira benéfica, isto ajuda a evitar vazios indesejavelmente grandes sendo deixados em torno da superfície do tubo circunferencial interna que pode evitar que a razão de área de superfície úmida para volume de espaço vazio obtenha uma valor suficientemente alto.

[000129] Como ilustrado na Figura 4, a seção de formação de espuma 425 possui um diâmetro interno, denotado D. Preferivelmente, D em um diâmetro da seção de formação de espuma 425 está entre 0,1 mm e 10 mm, e mais preferivelmente é menor do que 4 mm, por exemplo, entre 2 mm e 4 mm.

[000130] Figura 5 ilustra, de uma maneira simplificada, uma amostra da espuma 500 criada usando técnicas conhecidas, (ver as etapas 9 a 12 do método experimental inicial, abaixo) de maneira a determinar características típicas de espumas conhecidas para propósitos de comparação. Como mostrado na Figura 5, a espuma 500 compreende uma pluralidade de bolhas de ar 501 mantidas dentro de uma solução de surfactante 502. Cada bolha de ar 501 possui um diâmetro, denotado pela marcação "A" na Figura 5. Na amostra de espuma 500 da ilustração da Figura 5, o diâmetro de bolha médio é de 80 mícron, e o desvio padrão dos diâmetros de bolha é de 60 mícron. A maior bolha na amostra ilustrada possui um diâmetro de 278 mícron.

[000131] A Figura 6 ilustra, de uma maneira simplificada, uma amostra de espuma 600 criada na experimentação inicial usando um dispositivo de dispensação substancialmente correspondendo ao dispositivo de dispensação ilustrado na Figura 2. A espuma, 600, foi criada de acordo com um método descrito nas etapas 1 a 8 do método experimental inicial, abaixo. A espuma 600 compreende uma pluralidade de bolhas 601 de nitrogênio mantida dentro de uma solução de surfactante 602. Cada bolha 601 possui um diâmetro, denotado "B" na Figura 6. O diâmetro de bolha médio na amostra ilustrada de espuma 600 é de 60 mícron e o desvio padrão no diâmetro de bolha é de 25 mícron. A maior bolha na amostra de espuma 600 ilustrada na Figura 6 possui um diâmetro de 130 mícron.

[000132] A Figura 7 é um gráfico que mostra uma distribuição de densidade numérica para uma faixa de diâmetros de bolha para a amostra de espuma 500 ilustrada na Figura 5 e para a amostra de espuma 600 ilustrada na Figura 6.

[000133] No gráfico ilustrado na Figura 7, o eixo x representa o diâmetro de bolhas nas espumas 500, 600 medido em mícron e o eixo y representa a densidade numérica de bolhas com um diâmetro particular. Os pontos de dados que se referem à espuma 500 ilustrada na Figura 5, gerados pelo mecanismo de espuma da técnica anterior são denotados por pontos de dados da forma de diamante, enquanto os pontos de dados que correspondem à espuma 600, ilustrado na Figura 6, são denotados pelos pontos de dados conformados em quadrado. Um ajuste de curva foi adicionado a cada um dos dois conjuntos de amostras. Como pode ser observado a partir do gráfico, quando comparado com a espuma 500, a espuma 600 possui uma maior densidade numérica de bolhas na faixa de 40 mícron a 100 mícron, com pico em torno de 53 mícron.

[000134] Adicionalmente, pode ser observado que a maioria das bolhas na amostra de espuma 600 está na faixa de 40 a 100 mícron. Tendo um maior número de bolhas nesta faixa produz uma espuma de alta qualidade tendo uma textura “mais rica”. Adicionalmente, pode ser observado a partir do gráfico da Figura 7 que o desvio padrão da espuma 600 é menor do que aquele da espuma 500 gerada pelo mecanismo de dispensação da técnica anterior. Ter um menor desvio padrão em tamanhos de bolha aumenta a homogeneidade e assim a qualidade da espuma.

[000135] De maneira vantajosa, os dispositivos de dispensação, o sistema e a seção de formação de espuma descritos permitem a criação de espumas cremosas ricas (altos volumes de fase gasosa de >95%, bolhas de ar com um diâmetro médio preferível de 60 mícron e uma distribuição de tamanho estreita, desvio padrão preferível: < 25 mícron), sem o uso de compostos orgânicos voláteis (VOC).

[000136] O sistema, os dispositivos e as seções descritos provêem espumas de melhor qualidade do que aquelas produzidas usando outros mecanismos e gases possíveis dissolvidos nas soluções de surfactante. Isto ocorre pois um volume de fase gás máximo das espumas formadas usando gases dissolvidos em soluções de surfactante tipicamente é de apenas 4 vezes o volume do líquido já que este é o limite superior até a quantidade de gás que pode ser dissolvido na solução de surfactante.

[000137] O sistema, os dispositivos e as seções de formação de espuma descritos também são vantajosos sobre dispositivos de formação de espuma alternativos que, por exemplo, devem envolver a criação de bolhas usando pequenas aberturas.

[000138] A presente invenção não requer a usinagem de pequenas aberturas, que podem ser caras de fabricar e geralmente requerem técnicas especiais como perfuração de laser. Em vez disso, na presente invenção um gás e um surfactante líquido são todos forçados através de uma seção de formação de espuma tendo uma geometria com uma área de superfície interna muito grande. O líquido reveste as superfícies internas da seção de formação de espuma e assim cria uma área de superfície gás - líquido suficientemente grande. A alta razão de área de superfície interna para volume da presente invenção garante que existe uma área de superfície muito grande sobre a qual as fases de gás e líquido podem interagir e uma multiplicidade de oportunidades para os escoamentos a ser divididos e recombinados até uma micro-espuma suave ser formada. Diferentemente dispositivos de formação de espuma de orifício pequeno onde bolhas são formadas através de instabilidades de Rayleigh-Taylor em um orifício discreto e em geral tendo um diâmetro similar como o orifício diâmetro, na presente invenção bolhas produzidas são tipicamente de uma ordem de magnitude menor do que o menor orifício na seção de formação de espuma.

[000139] Nas modalidades preferidas, os menores orifícios no dispensador estão nos elementos de retenção (por exemplo, elementos de retenção 465, 467 mostrados na Figura 4). Estes orifícios precisam apenas ser pequenos o suficiente para evitar que os elementos de aprimoramento de espuma passem através. Em contraste com os dispositivos de formação de espuma de orifício pequeno conhecidos descritos na introdução, os elementos de aprimoramento de espuma da presente invenção podem ser da ordem de milímetros e assim orifícios nos elementos de retenção podem ser da ordem de milímetros, enquanto ainda permitem que micro-espumas sejam produzidas.

[000140] Como a presente invenção não confia na formação de bolha através de instabilidades de Rayleigh- Taylor em um orifício discreto, os orifícios nos elementos de retenção não precisam ser posicionados vários diâmetros entre si portanto os elementos de retenção podem ser fabricados a partir de materiais de baixo custo como malhas ou sinterizados ou material poroso.

[000141] Ainda, o dispositivo de dispensação de espuma descrito possui uma multiplicidade de grandes orifícios (comparados com o tamanho de bolha) e uma multiplicidade de caminhos de escoamento através da seção de formação de espuma, e portanto o dispositivo de dispensação não está propenso aos bloqueios.

[000142] Adicionalmente, no dispositivo de dispensação de espuma descrito o tamanho da entrada de ar não está relacionado com o tamanho de bolha desejado, então o diâmetro da entrada de ar pode ser grande se comparado com o diâmetro das bolhas produzidas. Portanto, é possível arrastar grandes quantidades de gás para o escoamento de líquido de surfactante mesmo quando se utiliza taxas de escoamento de líquido modestas e uma única entrada de ar. Isto é vantajoso para criar espumas com altos volumes de fase gasosa (em alguns casos 98% de gás).

[000143] O dispositivo de dispensação de espuma descrito permite que micro-espumas de boa qualidade sejam produzidas, mesmo quando sujeitadas às alterações no direcionamento da pressão. Por exemplo, qualidade da espuma consistente em termos de tamanho de bolha de gás, uniformidade de tamanho de bolha e volume de fase gasosa podem ser alcançados com a presente invenção sobre uma grande faixa de pressões, por exemplo, de 0,1 bar até 10 bar, ou a partir de 0,5 bar até 10 bar.

[000144] Como ilustrado na Figura 2, nas modalidades preferidas o dispensador de espuma inclui uma entrada de gás que permanece acima do nível de líquido da solução de surfactante, enquanto a bifurcação em que ponto o gás entra no conduto de fluido (coletor 31 na Figura 2) em geral permanece abaixo do nível de líquido. Isto é vantajoso já que uma porção do conduto de fluido vai permanecer abaixo do nível de líquido, que encoraja a solução de surfactante líquido a ser retirada do conduto de fluido através da ação capilar. Por sua vez, isto ajuda a manter algum solução de surfactante líquido dentro do conduto de fluido e seção de formação de espuma mesmo quando o dispensador de espuma não foi descarregado por algum tempo. Portanto, a secagem do conduto de fluido e a seção de formação de espuma é evitada, que de outra forma pode causar bloqueios. Em adição, a localização da bifurcação abaixo do nível de líquido permite que um comprimento de fluxo de duas fases mais longo seja provido dentro do conduto de fluido.

[000145] Os dispositivos de dispensação, o sistema e a seção de formação de espuma descritos podem ser usados para gerar, por exemplo, espumas de rebarba, espumas de limpeza, mousse de cabelo, mousse de laticínios e outras espumas de alimentos, espumas industriais, espumas para equipamento agrícola, espumas para o uso médico e espumas farmacêuticas. O dispositivo de dispensação 20 ilustrado na Figura 2 usa um gás comprimido as um propelente e portanto o dispositivo de dispensação 20 pode produzir um escoamento substancialmente contínuo de espuma quando a válvula é aberta. Isto faz o dispositivo de dispensação 20 particularmente bem adequado para produzir as espumas de rebarba, mousse de cabelo e mousse de laticínios, onde uma quantidade relativamente grande de espuma geralmente é desejada para o uso. O dispositivo de dispensação 120 ilustrado na Figura 3, por outro lado, não usa um gás comprimido como um propelente e portanto necessita que o receptáculo 137 seja comprimido de maneira a propelir a solução de surfactante e o gás para a seção de formação de espuma do dispositivo de dispensação 120. O dispositivo de dispensação 120 ilustrado na Figura 3 é particularmente bem adequado para produzir espumas de limpeza, por exemplo, espumas de sabão manual, onde uma quantidade em geral relativamente menor de espuma é necessária para cada uso.

[000146] Se esta tecnologia é usada em conjunto com tecnologia de congelamento (por exemplo, um ciclo de refrigeração, um dissipador de temperatura fria, ou um material de mudança de fase de baixa temperatura) então um equipamento de dispensação de sorvete pode ser feito.

[000147] Parâmetros chave: Valores Preferíveis como indicados por experimentação inicial

[000148] Método usado para obter os dados de tamanho de bolha na experimentação inicial

[000149] 1. Uma formulação de amostra foi preparada consistindo de 1 parte de Original Fairy liquid ® e 4 partes de água.

[000150] 2. 100 mL desta amostra foram colocados em uma garrafa de 210 mL que foi vedada com uma válvula de aerossol com 3 tamanhos de constrição mínimos de 1 mm de diâmetro.

[000151] 3. Um tubo de 60 mm com um diâmetro interno de 3,175 mm foi usado como a seção de formação de espuma. O tubo foi cheio com esferas de ballotini de vidro na faixa de tamanho de 1 a 1,3 mm com um tamanho de partícula médio de 1,23 mm. A razão de área interna total por área de superfície úmida do sistema foi de 5294 mm2 e a razão de área de superfície úmida para volume de espaço vazio para este misturador foi de 22,5 mm2/mm3. O misturador teve 2,5 mm de diâmetro circular de entradas de líquido e ar.

[000152] 4. O misturador foi incorporado no tubo de imersão de uma válvula de aerossol com constrições de 3 x 1 mm.

[000153] 5. A válvula de aerossol veda a garrafa e nitrogênio foi usado para pressurizar o espaço aéreo até 5 bar no medidor.

[000154] 6. Uma amostra da espuma foi dispensada para uma lâmina de microscópio de vidro e uma imagem foi tomada 3 segundos após dispense.

[000155] 7. A imagem é mostrada na Figura 6 abaixo.

[000156] 8. A distribuição de tamanho de bolha foi determinada a partir da imagem. A distribuição de densidade numérica é mostrada na Figura 7 e foi descoberta como tendo um diâmetro de bolha médio de 60 mícron e um desvio padrão de 25 mícron (representando um desvio padrão de 42% do diâmetro de bolha médio). A maior bolha nesta imagem teve um diâmetro de 130 mícron. Os diâmetros de bolha foram determinados como o comprimento máximo de uma linha que pode ser retirada dentro das curvas englobadas na imagem.

[000157] 9. 100 mL da amostra foram posicionados em uma garrafa ajustada com um mecanismo da técnica anterior.

[000158] 10. Uma amostra da espuma foi dispensada para uma lâmina de microscópio de vidro e uma imagem foi tomada 3 segundos após a dispensação.

[000159] 11. A imagem é mostrada na Figura 5 abaixo

[000160] 12. A distribuição de tamanho de bolha foi determinada a partir da imagem. A distribuição de densidade numérica foi descoberta como tendo um diâmetro de bolha médio de 80 mícron e um desvio padrão de 60 mícron (representando um desvio padrão de 75% do diâmetro de bolha médio). A maior bolha nesta imagem teve um diâmetro de 278 mícron. Os diâmetros de bolha foram determinados como o comprimento máximo de uma linha que pode ser retirada dentro das curvas englobadas na imagem. Trabalho Experimental Adicional

[000161] A Figura 9 ilustra, na forma simplificada, um aparelho 90 usado no trabalho experimental adicional. O aparelho 90 compreende um compressor de ar 910, um regulador de pressão 904, um medidor de escoamento de gás 921, uma válvula de retenção 905, um vaso de líquido 912 para reter surfactante líquido 911, um vaso de gás 913, válvulas de fechamento 917a e 917b, válvulas de agulha 918a e 918b, um dispositivo de formação de espuma 915 (equivalente à seção de formação de espuma descrita anteriormente) e uma saída 919. Será percebido que o aparelho 90 mostrado na Figura 9 é usado para a experimentação, e que um sistema comercial prático não pode incluir todos os elementos do aparelho 90.

[000162] O compressor de ar 910 é usado para fornecer ar pressurizado para o vaso de líquido 912 e o vaso de gás 913. Este fornecimento de ar pressurizado mantém um volume de ar pressurizado 914 no vaso de gás 913, e fornece ar para o vaso líquido 912 de maneira a manter o surfactante líquido sob pressão. Um regulador de pressão 904 controla a pressão do ar fornecido pelo compressor de ar 910.

[000163] A válvula de fechamento 917a e a válvula de agulha 918a estão localizadas em uma linha de saída a partir do vaso de líquido 912, enquanto a válvula de fechamento 917b e a válvula de agulha 918b estão localizadas em uma linha de saída a partir do vaso de gás 913. As válvulas de agulha 918a, 918b são usadas para fazer o ajuste fino para taxas de escoamento de surfactante líquido 911 e de ar 914 que saem dos vasos de líquido e gás e escoando para o dispositivo de formação de espuma 915.

[000164] As duas linhas de saída alimentam para um conector em T 923 (de uma maneira similar para o tubo bifurcado descrito anteriormente) que combina e alimenta o surfactante líquido 911 e ar 914 para o dispositivo de formação de espuma 915. O surfactante líquido 911 e ar 914 passam através do dispositivo de formação de espuma 915 e saem da saída 919 do dispositivo de formação de espuma 915.

[000165] A válvula de retenção 905 é posicionada a montante do vaso de líquido 912 para evitar que o surfactante líquido 911 ou a espuma que escoa através do medidor de escoamento de gás 921 ou para o vaso de gás 913 durante a despressurização do sistema.

[000166] Sob certas condições o líquido e o gás saem o dispositivo de formação de espuma 915 como uma micro- espuma. Como explicado acima, esta é uma espuma em que o diâmetro de bolha médio é de abaixo de 100 mícron.

[000167] Sob outras condições de operação o líquido e o gás saem da saída como uma espuma com bolhas grandes (1 a 3 mm) ou com crepitação intermitente de ar e espuma. Estes últimos dois estágios são indesejáveis para micro-espumas.

[000168] Apesar de na Figura 9 um único dispositivo de formação de espuma ser ilustrado, na experimentação adicional um número de diferentes dispositivos de formação de espuma 915 foram testados. Estes dispositivos de formação de espuma 915 compreendem seções de tubulação com comprimentos que variam a partir de 20 mm até 100 mm e diâmetros de 2,5 mm, 3,175 mm, 6 mm e 12 mm.

[000169] As seções de tubulação do dispositivo de formação de espumas 915 foram cheias com uma pluralidade de elementos de empacotamento que foram selecionados para variar a área de superfície úmida AWs e a porosidade do dispositivo de formação de espuma 915. A área de superfície úmida AWs foi variada entre 269 milímetros quadrados e 4163 milímetros quadrados. Porosidades foram variadas entre 0,38 e 0,78.

[000170] A Figura 10 ilustra alguns exemplos de materiais de embalagem, incluindo as suas dimensões chave tais como a altura 1001, raio 1002 e comprimento lateral 1003. Estas dimensões podem ser usadas pelos peritos na técnica na determinação da área de superfície úmida AWs de um dispositivo de formação de espuma 915, usando métodos conhecidos para calcular áreas de superfície.

[000171] Para o surfactante líquido 911, Fairy Liquid foi diluído para diferentes resistências que variam de 1 parte de fairy liquid : 1 parte de água a 1 parte de fairy liquid : 10 partes de água. Procedimento Experimental

[000172] 1. Cada dispositivo de formação de espuma 915 foi caracterizado em termos de: comprimento, diâmetro, porosidade e área de superfície úmida AWs.

[000173] 2. O vaso de líquido 912 foi cheio com um volume predefinido de surfactante líquido, compreendendo Fairy Liquid de diluição pré-determinada com água como descrito acima.

[000174] 3. Um regulador de pressão 904 foi definido para uma pressão predefinida.

[000175] 4. O compressor de ar 910 foi ligado e as válvulas de fechamento 917a, 917b foram ambos abertos, permitindo que ar 914 e o surfactante líquido 911 escoem através do aparelho.

[000176] 5. As válvulas de agulha 918a, 918b foram ajustadas e diferentes pressões de ar foram aplicados variando as configurações de um regulador de pressão 904, de maneira a identificar taxas de escoamento onde uma micro-espuma tanto foi formada quanto não formada. Em cada caso a leitura de taxa de escoamento de ar foi tomada a partir do medidor de escoamento de gás. A taxa de escoamento de líquido foi determinada enchendo o vaso de líquido 912 com um volume predefinido de surfactante líquido 911 e medindo o tempo necessário para esvaziar o vaso para a particular pressão do regulador e configurações das válvulas de agulha 918.

[000177] 6. A etapa 5 foi repetida com cada dispositivo de formação de espuma 915 usando o surfactante líquido 911 compreendendo diferentes diluições de Fairy Liquid (que varia tanto na viscosidade quanto na tensão de superfície).

[000178] 7. Adicionalmente, para cada dispositivo de formação de espuma 915 onde uma micro-espuma foi formada com sucesso na etapa 5, um regulador de pressão 904 foi usado para ajustar a pressão de ar, e as válvulas de agulha 918a, 918b foram ajustadas para variar o nível de restrição de escoamento para determinar quais taxas de escoamento de surfactante líquido 911 e ar 914 resultam em boas micro- espumas, e que resultam em uma micro-espuma de qualidade ruim. Como descrito acima, uma micro-espuma de boa qualidade produzida por um dispositivo de formação de espuma em geral é suave e contínua sem a presença de bolsos de ar, por exemplo, tendo um diâmetro de bolha médio de menos do que 100 mícron, um volume da fase gasosa maior do que 90% e um desvio padrão de menos do que 25 mícron. Exemplos de espumas de qualidade ruim produzidas por dispositivos de formação de espuma incluem crepitação intermitente de ar e espuma, líquido tendo grandes bolhas, espumas consistindo de grandes bolhas, e espumas com baixas razões de gás para líquido.

[000179] 8. A seguir, a etapa 7 foi repetida com cada dispositivo de formação de espuma 915 usando o surfactante líquido 911 compreendendo diferentes diluições de Fairy Liquid.

Resultados

[000180] A Figura 11 é um gráfico que ilustra o sucesso da produção de uma micro-espuma usando a particular dispositivo de formação de espuma 915 contra os parâmetros chave do dispositivo de formação de espuma 915. Porosidade, ou P, é representada no eixo x, enquanto o parâmetro Y é representado no eixo y (onde Y é igual à área de superfície úmida AWs multiplicada pelo comprimento de escoamento de duas fases LTP e dividida pelo volume total V, que neste caso foi simplificado para Área de superfície úmida/Área de seção transversal, ou a razão da razão ‘ RWS-CS’ da área de superfície úmida AWs para a área de seção transversal ACS)- Foi descoberto que para parte do dispositivo de formação de espuma 915 não foi possível criar uma micro-espuma sob qualquer conjunto de condições de operação. Dispositivos de formação de espuma sem sucesso 915 para os quais foi descoberto que nenhuma micro-espuma pode ser produzida são indicados no gráfico usando marcadores circulares, enquanto dispositivo de formação de espuma 915 de sucesso para o qual foi descoberto que uma micro-espuma pode ser produzida são indicados no gráfico usando marcadores quadrados.

[000181] Como mostrado, foi descoberto que dispositivos de formação de espuma 915 de sucesso e sem sucesso formam dois agrupamentos não sobrepostos distintos.

[000182] Incluída no gráfico da Figura 11 está uma linha que representa o limite entre estes dois agrupamentos. A equação da linha é y = 1994(x) - 821,58 (onde y é área de superfície úmida/área de seção transversal e x é a porosidade do dispositivo de formação de espuma 915).

[000183] Portanto, dispositivos de formação de espuma que possuem dimensões internas que se conformam para y > 1994, 5x + 821,58, e onde y é positivo, pode ser usado com sucesso para produzir uma micro-espuma (uma espuma em que o diâmetro de bolha médio é de abaixo de 100 mícron). Como os peritos na técnica vão perceber, com base no gráfico da Figura 12, as constantes 1994,5 e 821,58 podem variar em até 10%.

[000184] A Figura 12 é um gráfico que ilustra o sucesso de produção de uma micro-espuma boa contra as velocidades superficiais do surfactante líquido 911 e o ar 914. A velocidade superficial de líquido ‘VL’ é representada no eixo X enquanto a velocidade superficial de gás ‘VG’ é representado no eixo y.

[000185] Como mostrado, foi descoberto que boas micro-espumas e espumas ruins formam dois agrupamentos não sobrepostos distintos. A linha y = 18,397x + 507,420 representa o limite entre estes dois agrupamentos.

[000186] Portanto, quando y < 18,397x + 507,420 então uma micro-espuma boa foi formada. Como os peritos na técnica vão perceber, com base no gráfico da Figura 12, as constantes 18,397 e 507,420 podem variar em até 10%.

[000187] Adicionalmente, foi descoberto que se todos os parâmetros do aparelho foram tais que os pontos de dados resultam estão nas regiões de "boa espuma" da Figura 12 então o aparelho forma uma micro-espuma suave desde que a tensão de superfície do surfactante líquido 911 estava abaixo 50 dina/cm (mas preferivelmente na faixa de 20 a 30 dina/cm).

[000188] Adicionalmente, foi descoberto que se todos os parâmetros do aparelho foram tais que os pontos de dados resultantes estão nas regiões de "espuma boa" da Figura 12 então o aparelho forma uma micro-espuma suave desde que a viscosidade do surfactante líquido 911 esteja abaixo de 200 c.P ou mais preferivelmente abaixo 50 cP.

[000189] Provendo dispositivos de formação de espuma em que a seção de formação de espuma possui dimensões internas onde RWS-CS não é menor do que 1994 multiplicado por P e menos de 821 permite de maneira vantajosa que os peritos na técnica produzam uma seção de formação de espuma que vai produzir com sucesso uma micro-espuma, selecionando configurações apropriadas do dispositivo de formação de espuma que satisfazem esta condição.

[000190] Por exemplo, se um particular parâmetro da seção de formação de espuma é fixado - digamos se as contas 100a ilustradas na Figura 10 foram usadas como elementos de aprimoramento de espuma, selecionando então uma seção de formação de espuma com um diâmetro interno de 3,175 mm e com um comprimento de 80 mm vai garantir que RWS-CS não é menor do que 1994 multiplicado por P e menos 821 e assim a seção de formação de espuma vai permitir a produção com sucesso de uma micro-espuma, em contraste, selecionando uma seção de formação de espuma com um diâmetro interno de 3,175 mm e com um comprimento de 60 mm não vai satisfazer os critérios de que RWS-CS não é menos do que 1994 multiplicado por P e menos do que 821 e assim a seção de formação de espuma não vai permitir a produção de uma micro-espuma.

[000191] Similarmente, a provisão do dispensador de espuma em que VG não é mais do que 18,4 multiplicado por VL e adicionado a 507,4, de maneira vantajosa permite que os peritos na técnica produzam um dispensador de espuma que vai produzir uma micro-espuma de boa qualidade, selecionando valores apropriados de pressão ou restrições de gás e/ou líquido na linha de gás/líquido, ou densidade de líquido de surfactante ou viscosidade, para garantir que a condição acima é satisfeita.

[000192] Modificações e Alternativas

[000193] O gás usado em qualquer uma das modalidades descritas acima pode compreender qualquer gás adequado que não é liquefeito na pressão de operação do gás, que é preferivelmente entre 0,1 bar no medidor e 25 bar no medidor e mais preferivelmente entre 2 bar no medidor e 8 bar no medidor e preferivelmente adicionalmente entre 4 bar no medidor e 6 bar no medidor.

[000194] Preferivelmente, a concentração de gás 13 in a solução de surfactante 11 é de 350 miligramas por quilograma de solução de surfactante mais ou menos 50 miligramas por quilograma, ou a concentração pode ser menor do que 350 miligramas por quilograma, ou menos do que 100 miligramas por quilograma da solução de surfactante 11.

[000195] Características desejadas predefinidas podem incluir adicionalmente ou alternativamente possuem um volume de fase gasosa alvo, satisfazendo um tamanho de bolha médio alvo, satisfazendo um desvio padrão alvo, satisfazendo uma concentração de bolha alvo por unidade de volume, e/ou tendo uma distribuição de tamanho de bolha alvo.

[000196] A seção de formação de espuma tendo elementos de aprimoramento de espuma como descrito acima adicionalmente ou alternativamente pode ser configurada para produzir uma espuma com as características descritas desejáveis provendo um meio para aumentar a área de superfície úmida AWs da seção de formação de espuma 25, a razão de área de superfície úmida para volume de espaço vazio da seção de formação de espuma 25 e a razão de área de superfície úmida para comprimento de escoamento de duas fases (ver comentários nos parâmetros identificados na experimentação inicial na Tabela 1). Preferivelmente, a seção de formação de espuma 25 se conforma para pelo menos um de parâmetros chave 1 a 4 listado na Tabela 1, e mais preferivelmente se conforma para todos os parâmetros 1 a 4. Será percebido que, em outras modalidades, uma espuma de alta qualidade similar pode ser produzida sem o uso de elementos de aprimoramento de espuma 53. Também será percebido que para qualquer um dos parâmetros listados na Tabela 1 um valor pode ser escolhido (preferivelmente dentro da faixa preferida dada) de maneira a produzir uma espuma tendo uma qualidade desejada.

[000197] Se elementos de aprimoramento de espuma substancialmente esféricos são usados, tais como contas, então se os elementos de aprimoramento de espuma são todos o mesmo tamanho então a fração de empacotamento máximo teórica é de aproximadamente 0,66 e portanto a porosidade é de aproximadamente 0,33. Se as contas de tamanho menor que são todas do mesmo diâmetro são usadas, então o conjunto de menores contas vai ter uma maior área de superfície mas a fração de empacotamento vai permanecer a mesma. No entanto, é possível diminuir a porosidade da seção de formação de espuma aumentando a polidispersabilidade de elementos de aprimoramento de espuma, por exemplo, usando uma mistura de contas com tamanhos diferentes.

[000198] Será percebido que apesar de na ilustração simplificada da Figura 1 a válvula 17 estar localizada a jusante a partir da seção de formação de espuma, é possível que o valor seja provido em qualquer localização adequada, por exemplo, a montante da seção de formação de espuma entre a seção de formação de espuma e um conector/coletor em T ou Y, e adicionalmente ou alternativamente dois ou mais valores podem ser providos respectivamente no gás e linhas de líquido, por exemplo, como ilustrado na Figura 10.

[000199] Como descrito acima, um único receptáculo pode ser provido para conter tanto o gás quanto o surfactante líquido. Neste caso, o gás e o surfactante líquido preferivelmente são providos em uma razão que garante que o sistema está dentro do espaço paramétrico definido com referência à Figura 12 onde espumas de boa qualidade podem ser produzidas. O gás e o surfactante líquido podem ser convertidos para uma espuma grosseira (com bolhas de vários mm de tamanho ou ainda maiores) por agitação do receptáculo ou passando o gás e o surfactante líquido através de uma malha, ou orifícios (que podem ser grandes se comparados com as dimensões de bolhas da micro- espuma) . Se o receptáculo é pressurizado e alimentado para uma seção de formação de espuma (com parâmetros que ficam no espaço paramétrico definido com referência à Figura 11) então uma micro-espuma de boa qualidade pode ser produzida.

[000200] Apesar de os elementos de aprimoramento de espuma 53, 153, 453 terem sido descritos como contas de vidro em geral esféricas, os elementos de aprimoramento de espuma podem ser contas em geral esféricas de qualquer outro material adequado tal como um material plástico, e pode ser contas de uma diferente forma, por exemplo, em geral cubóide, em geral cilíndrico ou em geral cônico. Os elementos de aprimoramento de espuma alternativamente podem compreender quaisquer outras funcionalidades, por exemplo, cerdas ou projeções se estendendo a partir da superfície interna do conduto de fluido para o caminho de escoamento da solução de surfactante e gás. Será percebido que em uma modalidade alternativa os elementos de aprimoramento de espuma podem ser formados como parte do conduto de fluido em si, por exemplo, projeções se estendendo a partir da superfície interna do conduto de fluido para o caminho de escoamento da solução de surfactante e gás. Adicionalmente, os elementos de aprimoramento de espuma alternativamente podem compreender um único elemento de aprimoramento de espuma, por exemplo, um material poroso.

[000201] Adicionalmente, qualquer combinação de diferentes tipos de elementos de aprimoramento de espuma pode ser usada.

[000202] A seção de formação de espuma 25, 125, 425 não pode compreender quaisquer elementos de aprimoramento de espuma 52, 153, 453. A seção de formação de espuma pode ser adaptada para aprimorar a geração de espuma dentro da seção de formação de espuma.

[000203] A seção de formação de espuma pode seguir um caminho de serpentina, helicoidal ou outro caminho não linear de maneira a aumentar o comprimento da seção de formação de espuma e para aumentar a misturação e possivelmente induzir turbulência no escoamento de solução de surfactante e gás através do conduto de fluido, sem aumentar bastante o espaço que o conduto de fluido ocupa. Isto é especialmente benéfico em modalidades onde a seção de formação de espuma é provida como um tubo fino longo sem conter quaisquer elementos de aprimoramento de espuma.

[000204] A seção de formação de espuma pode ser provida como uma seção distinta, e pode ser conectável com a válvula e o coletor, ou para as partes de conduto de fluido localizadas em ambos os lados da seção de formação de espuma. A seção de formação de espuma pode ter um diâmetro mais estreito ou mais largo do que o resto do conduto de fluido.

[000205] Apesar de os retentores 65, 67, 465, 467 serem descritos como sendo formados a partir de um material semelhante à malha, o perito vai perceber que os retentores podem tomar qualquer forma adequada provido que eles permitem que a solução de surfactante e gás (junto com uma espuma compreendendo a solução de surfactante e o gás) passe através e ainda inibem o movimento dos elementos de aprimoramento de espuma. Por exemplo, cada retentor pode compreender pelo menos uma abertura dimensionada tal que os elementos de aprimoramento de espuma não podem passar através da abertura. Especificamente, retenção pode compreender um orifício que é maior do que os elementos de aprimoramento de espuma em si mas pequenos o suficiente para bloquear o movimento dos elementos de aprimoramento de espuma. Foi descoberto que onde os elementos de aprimoramento de espuma são contas de 1 mm de diâmetro, o retentor pode compreender um único orifício de 1,5 mm de diâmetro, onde o orifício é bloqueado por várias contas de 1 mm que ficam aprisionadas na sua entrada.

[000206] Em uma modalidade alternativa, nenhum retentor é provido, e em vez disso os elementos de aprimoramento de espuma são mantidos na posição na seção de formação de espuma em virtude da fricção que existe entre os elementos de aprimoramento de espuma e a superfície interna da seção de formação de espuma, e a fricção entre os elementos de aprimoramento de espuma em si. Nesta modalidade alternativa, os elementos de aprimoramento de espuma são dispostos dentro da seção de formação de espuma tal que a seção de formação de espuma passa por alguma deformação em torno dos elementos de aprimoramento de espuma, ajudando a reter os elementos de aprimoramento de espuma no lugar. Ainda, a seção de formação de espuma pode ser resiliente, e como um resultado exerce uma força compressiva nos elementos de aprimoramento de espuma, aumentando a fricção entre a seção de formação de espuma e os elementos de aprimoramento de espuma, bem como entre os elementos de aprimoramento de espuma em si.

[000207] Nas Figuras 2, 3 e 4 é mostrado que os elementos de aprimoramento de espuma 53, 153, 453 são dispostos ao longo de parte do comprimento da seção de formação de espuma. No entanto, será percebido pelos peritos na técnica que pode ser vantajoso prover elementos de aprimoramento de espuma ao longo de substancialmente todo o comprimento da seção de formação de espuma.

[000208] É descrito acima que a seção de formação de espuma 25, 125, 425 se estende a partir da bifurcação do conduto de fluido para a extremidade do conduto de fluido distal a partir da bifurcação, por exemplo, o ponto de conexão entre o conduto de fluido e a válvula. Alternativamente, a seção de formação de espuma pode se estender sobre substancialmente a totalidade do comprimento de escoamento de duas fases do dispositivo de dispensação, o comprimento de escoamento de duas fases sendo a distância que a mistura de gás/surfactante viaja a partir do ponto de bifurcação para o ponto de dispensação (por exemplo, o bocal do atuador) , desde que a razão de área de superfície úmida para volume de espaço vazio permaneça acima de 4 mm2/mm3.

[000209] As válvulas referidas na descrição acima podem compreender qualquer tipo de válvula adequada não limitada aos tipos de válvulas ilustradas nas figuras.

[000210] Apesar de nas modalidades acima o gás usado como um propelente foi descrito como gás comprimido, um gás liquefeito pode ser usado em vez de ou em adição a um gás comprimido como um propelente.

[000211] O propelente de gás comprimido pode compreender qualquer gás adequado, por exemplo, ar, nitrogênio, óxido nitroso, oxigênio ou gás nobre. Adicionalmente, gás dissolvido (por exemplo, dióxido de carbono ou óxido nitroso) pode ser usado em vez de ou em adição a gás comprimido, de maneira vantajosa aprimoram adicionalmente a qualidade da espuma produzida pelo dispositivo de dispensação.

[000212] Apesar de a Figura 3 ilustrar que a entrada de gás e o gás 123 são providos no recipiente 137, em uma modalidade alternativa a entrada de gás pode ser provida externamente a partir do recipiente 137 como ilustrado na Figura 8. A Figura 8 é uma ilustração simplificada de uma seção através de um dispositivo de dispensação 220 de acordo com esta modalidade alternativa. Nesta modalidade, o recipiente 137 não retém qualquer fornecimento de gás substancial. Em vez disso, o gás usado para criar uma espuma é retirado a partir do ar ambiente que cerca o dispositivo de dispensação 220, usando a entrada de gás externa 135. A entrada de gás 135 pode incluir uma válvula de um sentido de maneira a evitar que ar ou a solução de surfactante escapem a partir da entrada de gás. Esta modalidade de dispositivo de dispensação pode ser usada em conjunto com um mecanismo de bombeamento operado à mão de maneira a prover um formador de espuma de cabeça de disparo operado à mão.

[000213] Os dispositivos de dispensação, o sistema e a seção de formação de espuma descritos podem ser usados como parte de um módulo em um aparelho maior para criar espuma, por exemplo, um dispensador de sabão em espuma montado na parede ou um formador de espuma de leite.

[000214] Os dispositivos de dispensação, o sistema e a seção de formação de espuma descritos também podem ser usados em um equipamento acionado por vapor ou ar ou incorporado em um casulo descartável para gerar as espumas. Isto pode permitir a geração de espumas (por exemplo, mousse de laticínios) sem a necessidade de centelhas descartáveis. Por exemplo, a seção de formação de espuma pode formar parte de um casulo que contém leite ou flavorizante. O casulo pode ser inserido em um equipamento, para criar um milk-shake espumado ou leite espumado para cobrir um café.

[000215] O sistema de dispensação, dispositivos e a seção de formação de espuma podem ser usados para gerar emulsões, compreendendo uma suspensão de glóbulos de um primeiro líquido dentro de um segundo líquido, em que o primeiro líquido não é miscível. As entradas de gás e líquido podem ser usadas como entradas para o primeiro e o segundo líquidos respectivamente. Se for necessário, o receptáculo 37, 137 pode ser modificado para reter o primeiro e o segundo líquidos em seções separadas. Passando o primeiro e o segundo líquidos através de uma seção de formação de espuma 25, 125, 425 de maneira vantajosa aprimora a mistura do primeiro e do segundo líquidos, produzindo uma emulsão bem misturada e homogênea, com o primeiro líquido formando glóbulos pequenos. Deste modo, pode ser possível gerar emulsões por demanda, tais como emulsões para aplicações médicas. Isto pode permitir a geração de emulsões no ponto de uso e assim relaxar os requisitos de estabilidade em muitos produtos de emulsão.

[000216] Especificamente, emulsões podem ser criadas por demanda dentro de um aerossol, casulo reutilizável ou equipamento, para criar, por exemplo, molhos para salada, cremes de pele, micro-emulsões antimicrobianas, emulsões farmacêuticas, xampus, condicionadores e tintas.

[000217] O presente sistema de dispensação, e os dispositivos podem ser usados para produzir um aerossol, compreendendo uma suspensão de gotículas líquidas em um gás. A solução de surfactante pode ser substituída com um líquido para expelir como um aerossol, e um gás liquefeito propelente pode ser usado no lugar de ou em adição a um gás comprimido. Passando o líquido e o gás através da seção de formação de espuma pode aprimorar de maneira vantajosa a mistura do líquido - gás para produzir um aerossol fino de gotículas líquidas muito pequenas.

Claims

1. Dispensador para produzir uma micro-espuma sem necessitar do uso de gás liquefeito, a partir de uma saída, o dito dispensador compreendendo: um receptáculo (37,137,912) para reter uma solução de surfactante (11,21, 911); pelo menos um elemento de fornecimento de gás (13,23,123,913) para fornecer um gás, o gás fornecido em um estado gasoso; um canal para convergir a dita solução de surfactante (11,21,911) no dito receptáculo (37,137,912) e o dito gás ao longo de um caminho de escoamento para a dita saída; em que o canal compreende um conduto tendo uma seção de formação de espuma (15,125,425,915) para gerar a dita espuma a partir da dita solução de surfactante (11,21,911) e o dito gás; em que a dita seção de formação de espuma (15,125,425,915) possui dimensões internas compreendendo uma área de superfície úmida interna ‘AWs’, um comprimento de escoamento de duas fases LTP, um volume total V e uma porosidade ‘P’; e caracterizado pelo fato de que as ditas dimensões internas possuem uma relação entre um parâmetro Y, a porosidade ‘P’, e constantes K1 e K2, a relação sendo que Y é positivo e não menos do que K1 multiplicado por P e menos K2, em que as constantes K1 e K2 possuem valores 1994 dentro de uma tolerância de 10% e 821 dentro de uma tolerância de 10%, respectivamente, e em que Y é igual à área de superfície úmida ‘AWs’ multiplicada pelo comprimento de escoamento de duas fases LTP e dividida pelo volume V.

2. Dispensador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita seção de formação de espuma (15,125,425,915) compreende pelo menos um elemento de aprimoramento de espuma (53,100a-100d,153,453) disposto no dito caminho de escoamento; e em que as ditas dimensões internas da seção de formação de espuma (15,125,425,915) são providas, pelo menos em parte, por pelo menos um elemento de aprimoramento de espuma (53,100a-100d,153,453).

3. Dispensador, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o dito pelo menos um elemento de aprimoramento de espuma (53,100a-100d,153,453) compreende pelo menos um de: um elemento em geral esférico; um elemento em geral cubóide; um elemento em geral cilíndrico; um elemento em geral cônico; um elemento poroso; e um elemento se estendendo a partir de uma superfície interna da seção de formação de espuma (15,125,425,915) para o dito caminho de escoamento.

4. Dispensador, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a dita seção de formação de espuma (15,125,425,915) compreende adicionalmente pelo menos um elemento de retenção (65,67,465,467) para reter o pelo menos um elemento de aprimoramento de espuma (53,100a- 100d,153,453) dentro da seção de formação de espuma (15, 125, 425, 915) .

5. Dispensador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as ditas dimensões internas compreendem uma área de superfície úmida de mais do que 1800 milímetros quadrados.

6. Dispensador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as ditas dimensões internas compreendem uma área de superfície úmida de pelo menos uma dentre: mais do que 3000 milímetros quadrados; e uma entre 4500 e 6000 milímetros quadrados.

7. Dispensador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as ditas dimensões internas compreendem pelo menos uma dentre: uma razão de área de superfície úmida para volume de espaço vazio de mais do que 4 milímetros quadrados por milímetro cúbico; uma razão de área de superfície úmida para volume de espaço vazio de mais do que 16 milímetros quadrados por milímetro cúbico; uma razão de área de superfície úmida para volume de espaço vazio entre 20 e 25 milímetros quadrados por milímetro cúbico; uma razão de área de superfície úmida para comprimento de escoamento de duas fases de mais do que 3 milímetros quadrados por milímetro; uma razão de área de superfície úmida para comprimento de escoamento de duas fases de mais do que π milímetros quadrados por milímetro; uma razão de área de superfície úmida para comprimento de escoamento de duas fases de mais do que 8 milímetros quadrados por milímetro; um comprimento de escoamento de duas fases de mais do que 40 milímetros; um comprimento de escoamento de duas fases de mais do que 60 milímetros; e um comprimento de escoamento de duas fases de mais do que 1200 milímetros.

8. Dispensador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: uma fonte de pressão para aplicar pressão para a solução de surfactante (11,21,911) no dito receptáculo (37,137,912) para direcionar a dita solução de surfactante (11,21,911) ao longo do dito conduto e para a dita seção de formação de espuma (12,125,425,915) e para acionar espuma gerada pela dita seção de formação de espuma (15,125,425,915) para a dita saída.

9. Dispensador, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a dita fonte de pressão é provida pelo dito gás que é mantido sob pressão dentro do dito receptáculo (37,137,912).

10. Dispensador, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o dito gás é pelo menos um de: mantido em pelo menos uma pressão entre 0,1 bar e 25 bar; e mantido em uma pressão entre 0,3 bar e 8 bar.

11. Dispensador, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a concentração do dito gás na dita solução de surfactante (11,21,911) é menor do que 350 miligramas por quilograma da dita solução de surfactante (11,21,911).

12. Dispensador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito gás compreende um gás não liquefeito.

13. Dispensador, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o dito gás não liquefeito compreende pelo menos um de: ar, nitrogênio, dióxido de carbono, um ou mais gases nobres, óxido nitroso, oxigênio.

14. Dispensador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito canal compreende um tubo bifurcado tendo uma entrada de gás e uma entrada de solução de surfactante que se encontram em um ponto de bifurcação em que o dito gás e a dita mistura de solução de surfactante, em operação, antes de entrar na seção de formação de espuma (15,125,425,915).

15. Dispensador, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a dita entrada de gás e a dita entrada de solução de surfactante são separadas de maneira vertical entre si.

16. Dispensador, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o dito ponto de bifurcação está configurado para permanecer em geral abaixo do nível de líquido da solução de surfactante (11,21,911).

17. Dispensador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispensador está configurado para produzir uma espuma sem usar compostos orgânicos voláteis, VOCs.

18. Dispensador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as ditas dimensões internas estão configuradas para produzir uma micro-espuma tendo uma qualidade que tem como característica limites predefinidos.

19. Dispensador, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que os ditos limites predefinidos compreendem pelo menos um dentre: um diâmetro de bolha médio de menos do que 100 mícron; um diâmetro de bolha médio de menos do que 60 mícron; e um diâmetro de bolha médio entre 30 e 70 mícron.

20. Dispensador de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que os ditos limites predefinidos compreendem uma uniformidade que tem como característica pelo menos um dentre: um desvio padrão de menos do que 35 mícron; um desvio padrão de menos do que 25 mícron; um desvio padrão entre 10 e 35 mícron; um desvio padrão de menos do que 60% do diâmetro de bolha médio; e um desvio padrão de menos do que 50% do diâmetro de bolha médio.

21. Dispensador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o receptáculo (37,137,912) retém uma solução de surfactante (11,21,911) tendo pelo menos uma de: uma tensão de superfície de menos do que 50 dina/cm; uma viscosidade de menos do que 200 cP e/ou uma solução de surfactante tendo uma viscosidade de menos do que 50 cP.

22. Dispensador, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito fornecimento de gás (13,23,123,913) e o dito canal são operáveis para prover o dito gás e a dita solução de surfactante (11,21,911) para a seção de formação de espuma (15,125,425,915) com características fluidas compreendendo uma velocidade superficial de gás ‘VG’ e uma velocidade superficial de líquido ‘VL’; em que as ditas características fluidas tem como característica uma relação entre velocidade superficial de gás ‘VG’, a velocidade superficial de líquido ‘VL’ e constantes C1 e C2, em que VG não é mais do que C1 multiplicado por VL e adicionado a C2, e as constantes C1 e C2 possuem valores 18,4 dentro de uma tolerância de 10% e 507,4 dentro de uma tolerância de 10%, Respectivamente; e em que cada um de VG e VL tem unidades de mm/s.

23. Dispensador, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que o dito fornecimento de gás (13,23,123,913) e o dito canal são operáveis para prover o dito gás e a dita solução de surfactante (11,21,911) para a seção de formação de espuma (15,125,425,915) com características de escoamento de fluido que tem como característica a dita relação entre velocidade superficial de gás ‘VG’, a velocidade superficial de líquido ‘VL’ e constantes C1 e C2 por meio do ajuste de pelo menos um de: uma pressão aplicada a pelo menos um do gás e da solução de surfactante (11,21,911); um diâmetro de um caminho de escoamento de fluido.

24. Método de produção de uma espuma sem necessitar do uso de gás liquefeito, o dito método caracterizado pelo fato de que compreende: reter, em um receptáculo (37,137,912), uma solução de surfactante (11,21,911); transportar a dita solução de surfactante (11,21,911) no dito receptáculo (37,137,912) e um gás a partir de um fornecimento de gás (13,23,123,913) ao longo de um caminho de escoamento para uma saída; em que a dita etapa de transporte compreende transportar a dita solução de surfactante (11,21,911) e o dito gás em um conduto tendo uma seção de formação de espuma (15,125,425,915) para gerar a dita espuma a partir da dita solução de surfactante (11,21,911) e o dito gás; em que o dito receptáculo (37,137,912) que retém a solução de surfactante (11,21,911) é um elemento de um dispensador para produzir uma micro-espuma, o dispensador compreendendo: pelo menos um elemento de fornecimento de gás (13,23,123,913) para fornecer um gás, o gás fornecido em um estado gasoso; um canal para convergir a dita solução de surfactante (11,21,911) no dito receptáculo (37,137,912) e o dito gás ao longo de um caminho de escoamento para a dita saída; em que o canal compreende um conduto tendo uma seção de formação de espuma (15,125,425,915) para gerar a dita espuma a partir da dita solução de surfactante (11,21,911) e o dito gás; em que a dita seção de formação de espuma (15,125,425,915) possui dimensões internas compreendendo uma área de superfície úmida interna ‘AWs’, um comprimento de escoamento de duas fases LTP, um volume total V e uma porosidade ‘P’; e em que as ditas dimensões internas tem como característica uma relação entre um parâmetro Y, a porosidade ‘P’, e constantes K1 e K2, a relação sendo que Y é positivo e não menos do que K1 multiplicado por P e menos K2 e constantes K1 e K2 possuem valores 1994 dentro de uma tolerância de 10% e 821 dentro de uma tolerância de 10%, respectivamente; e em que Y igual à área de superfície úmida AWs multiplicada pelo comprimento de escoamento de duas fases LTP e dividida pelo volume V.

25. Método, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que o dito gás e a dita solução de surfactante (11,21,911) são providos para a seção de formação de espuma (15,125,425,915) com características de escoamento de fluido que tem como característica a dita relação entre velocidade superficial de gás ‘VG’, a velocidade superficial de líquido ‘VL’ e constantes C1 e C2 ajustando pelo menos um de: uma pressão aplicada a pelo menos um do gás e da solução de surfactante (11,21,911); um diâmetro de um caminho de escoamento de fluido.