Procesy

Odgazowanie w inżynierii procesowej

Podczas odgazowania z cieczy usuwa się pęcherzyki gazu, najczęściej powietrza, np. z żelu. Odgazowanie jest też konieczne, aby usunąć rozpuszczone gazy z płynnych surowców. W przeciwnym razie uwalniałyby się one później w gotowym produkcie i tworzyły w nim pęcherzyki.

PróżniaPęcherzyki gazu rosną i szybciej wypływają na powierzchnię.
Mieszadła o zoptymalizowanym tłoczeniuProdukt dociera do powierzchni, pęcherzyki pękają.
Dłuższa trwałośćOdpowietrzone produkty są chemicznie stabilniejsze.

Dlaczego powietrze szkodzi produktowi

Procesy mieszania często wymagają późniejszego odgazowania, ponieważ podczas przetwarzania substancji od ciekłych po wysokolepkie często powstają wtrącenia powietrza i gazów. Mogą one:

  • Powodować jełczenie tłuszczów i olejów
  • Wywoływać utlenianie i przebarwienia
  • Zmieniać zapach i smak
  • Sprawiać, że powlekane powierzchnie stają się porowate i dziurawe

Odpowietrzone produkty są natomiast chemicznie stabilniejsze i dłużej zachowują trwałość. W przemyśle np. odgazowanie wody jest ważne wszędzie tam, gdzie wymagana jest minimalna zawartość tlenu, m.in. w chemii, farmacji i przemyśle napojów. Przykładem z życia codziennego jest otwarcie butelki gazowanej wody mineralnej.

Jak uwalniają się gazy

Ciecze najsilniej odgazowują się, gdy są ogrzewane i jednocześnie spada ciśnienie. Zależy to od rozpuszczalności gazów, która zgodnie z prawem Henry’ego maleje wraz ze spadkiem ciśnienia cząstkowego i wzrostem temperatury. Gazy mogą się uwalniać także w sposób naturalny, np. podczas odgazowywania tworzyw piankowych.

Zastosowania

Odgazowanie jest ważne przede wszystkim w przypadku produktów wrażliwych na tlen oraz tam, gdzie pęcherzyki pogarszają właściwości. Oba warunki dotyczą kosmetyków: tlen skraca trwałość, a pęcherzyki gazu przyspieszają koalescencję fazy rozproszonej. Inne przykłady:

  • Masy do baterii: tlen uczyniłby gotowy produkt bezużytecznym
  • Oleje i smary: odgazowanie przed pompowaniem zmniejsza zużycie spowodowane kawitacją
  • Lakiery: odgazowanie przed utwardzeniem lub użyciem
  • Napoje i sosy: odgazowanie hamuje rozwój drobnoustrojów tlenowych i wydłuża trwałość
  • Szampon: zawarte w nim środki powierzchniowo czynne powodują pienienie, więc bez odgazowania napełnianie opakowań byłoby niemożliwe

Na co zwrócić uwagę przy odgazowaniu

Próżnia celowo powiększa pęcherzyki powietrza, aby unosiły się w produkcie. Przy tym mieszanie jest ściśle powiązane z wydajnością.

  • Zbiornik musi być wystarczająco duży na spienioną masę, tak aby nie zwilżała ona pokrywy ani nie dostawała się do pompy próżniowej
  • Mieszadło nie może rozdrabniać pęcherzyków powietrza
  • Musi jednak dobrze mieszać, aby pęcherzyki szybciej docierały do powierzchni i tam pękały
  • Bez mieszadła wszystko zależałoby od prędkości wznoszenia się pęcherzyków i trwałoby bardzo długo

Trudności pojawiają się, gdy substancje powierzchniowo czynne stabilizują pęcherzyki gazu. Te substancje pomocnicze mają w zasadzie stabilizować emulsję lub dyspersję, ale otaczają również pęcherzyki i czynią je bardzo trwałymi. Rozwiązaniem są mieszadła o zoptymalizowanym tłoczeniu: duże powierzchnie pierścieniowe transportują produkt ku powierzchni i pomagają tam doprowadzić do pękania pęcherzyków, także w pianie. Dzięki temu odgazowanie wyraźnie się skraca. Przeciwieństwem tego procesu jest napowietrzanie.

Inne procesy

Mają Państwo problemy z wtrąceniami powietrza lub piany w swoich produktach? Chętnie doradzimy – od projektu aż po gotową instalację.

Najczęstsze pytania dotyczące odgazowania

Dlaczego produkty trzeba odgazowywać?

Wtrącenia powietrza i gazów mogą prowadzić do utleniania, jełczenia tłuszczów i olejów, przebarwień oraz zmian zapachu i smaku. Odgazowane produkty są chemicznie stabilniejsze i dłużej zachowują trwałość.

Jak działa odgazowanie w próżni?

W próżni pęcherzyki powietrza celowo się powiększają i szybciej wypływają na powierzchnię. Zbiornik musi być wystarczająco duży na rozprężoną masę produktu, a mieszadło zapewnia wymieszanie bez rozdrabniania pęcherzyków.

Dlaczego odgazowanie szamponu i żelu pod prysznic jest trudne?

Środki powierzchniowo czynne stabilizują pęcherzyki gazu i mają skłonność do pienienia się. Mieszadła o zoptymalizowanym tłoczeniu z dużymi powierzchniami pierścieniowymi przenoszą produkt na powierzchnię i wyraźnie skracają odgazowanie.

Jakie efekty fizyczne wykorzystuje odgazowanie?

Rozpuszczalność gazów maleje wraz ze spadkiem ciśnienia cząstkowego i wzrostem temperatury (prawo Henry’ego). Dlatego zwykle pracuje się z obniżeniem ciśnienia i ewentualnie z ogrzewaniem.