Qual a melhor hélice para preparar cosméticos?

Para quem trabalha com desenvolvimento de produto, a hélice do agitador é um assunto de extrema importância. Há diversas opções disponíveis além daquela padrão que vem com o equipamento. Mas qual utilizar? Qual a melhor?

Para ajudar no assunto, buscamos informação com a Gehaka e quem nos tirou as dúvidas foi o Coordenador de Vendas Miguel Silva.

Equipamentos Gehaka para laboratório cosmético

A importância da hélice do agitador

Quando o assunto é agitação, a hélice é o principal item a ser considerado. Só que geralmente toda a atenção é dada à potência do motor e a velocidade de agitação. Poucos dão atenção à hélice do agitador quando ela será a principal responsável pelo resultado final.

A escolha da hélice do agitador depende do objetivo da agitação, que pode ser dispersão, dissolução, emulsão e/ou homogeneização.

A VMI, empresa francesa especialista em máquinas de misturas industriais, recomenda alguns tipos de hélices e suas aplicações. Ela utiliza o misturador de bancada Turbotest, mas a lógica das hélices vale para qualquer misturador/agitador de bancada.

Os tipos de hélice

Há três tipos principais de hélice, de acordo com fluxo gerado. Pode ser uma hélice de cisalhamento, hélice de fluxo radial ou hélice de fluxo axial.

As hélices de fluxo radial, geram fluxo essencialmente essencialmente centrífugo, ou seja, radial em relação ao eixo (trocando em miúdos, o fluxo é horizontal). Já as hélices de fluxo axial geram fluxo paralelo ao eixo (vertical).

Hélices de cisalhamento

Quanto a intenção é o cisalhamento, a hélice do agitador deve ser do tipo defloculador. Essas que têm dentes para cima e para baixo. Algumas são vazadas no interior e outras não. Esse tipo de hélice é indicada para produtos e baixa viscosidade (abaixo de 1000 mPa.s) como pós finos ou quando não há necessidade de uma taxa de recirculação muito alta.

Hélice do agitador tipo defloculador.

Defloculador.

Esse tipo de hélice não é indicada para produtos muito espessos, devido à pouca capacidade de recirculação. Mas se for a única que você dispõe, deve-se compensar essa característica com uma velocidade bastante elevada, o que requer grande potência do motor e ainda pode deixar o produto aerado. O diâmetro da hélice do agitador e a velocidade são diretamente proporcionais para produzir a taxa de recirculação adequada e isso também será igualmente impactado pelo diâmetro do béquer. Por isso o resultado obtido em um béquer de 400 mL, pode ser bem diferente do produto preparado em um béquer de 1000 mL.

Principais aplicações cosméticas: géis; emulsões a base de emulsificantes em pó; loções e cremes fluidos; esmalte para unhas; xampus; géis para banho; e suas derivações.

Dentro dessa categoria também encontra-se um tipo de hélice quase exclusiva dos agitadores Turbotest da VMI, o rotor-estator, que é uma turbina com efeito de alto cisalhamento. Indicada para cremes corporais; cremes faciais; protetores solares; produtos de maquiagem; e fluidos que necessitem de alto cisalhamento para dispersar pós e obter um produto homogêneo.

Há diferentes formas de rotor-estator e seu uso depende a fineza final pretendida.

Hélice do agitador tipo rotor-estator da VMI Turbotest.

Rotor-estator.

O cisalhamento mecânico acontece devido à alta velocidade de rotação do rotor dentro do estator. O espaço entre o diâmetro exterior do rotor e o diâmetro interior do estator são de 0,25 mm e 0,30 mm, e a velocidade periférica é de ± 25 até 30 m/s.

Hélice de fluxo axial

Quando o produto é muito fluido, a hélice do agitador deve ser de fluxo axial. Esse tipo de hélice promove um fluxo no mesmo sentido do eixo (por isso axial), ou seja, vertical. A mais conhecida nessa categoria é a hélice quadripá, mas também há equipamentos que vêm com a hélice naval. A diferença de uma para a outra é que uma tem 4 pás e a outra apenas 3. Mudam-se as pás, mas o fluxo continua sendo axial.

Hélice do agitador tipo quadripá.

Quadripá.

O fluxo axial favorece a circulação do produto no béquer, forçando a troca entre a porção superior e inferior. Elas podem formar fluxo de cima para baixo (PSVB) ou de baixo para cima (PSVH); ou ainda podem limitar a aeração do produto, permitindo retirar bolhas de ar em fórmulas muito fluidas (PA).

A relação do diâmetro da hélice com o diâmetro do béquer é de 0,4 a 0,5.

Esse tipo de hélice é indicada para o preparo de loções fluidas; leites corporais; líquidos removedores de maquiagem; águas micelares; dentre outros produtos.

Hélice de fluxo axial e radial

Esse tipo de hélice é indicada para produtos de alta viscosidade (entre 30.000 e 100.000 mPa.s), altamente tixotrópicos, bem como para pós em média quantidade cujo objetivo seja um produto final com fineza maior que 100 µm.

No caso da VMI é a hélice do agitador conhecida como hélice tripá bidirecional.

hélice do agitador tipo tripá

Tripá.

Esse tipo de hélice promove uma boa taxa de recirculação. Porque as pás centrais da hélice formam um fluxo axial que favorece a circulação vertical do produto no béquer. Ao mesmo tempo, as pás laterais da hélice do agitador também formam um fluxo radial. Estas funcionam como um raspador, trazendo o produto da periferia para o centro do béquer. Dessa forma, força-se a homogeneização do produto.

Para favorecer a circulação do produto no béquer, a relação do diâmetro da hélice do agitador com o diâmetro do béquer deve ser de 0,5 a 0,8. Para encontrar esse valor, deve-se dividir o diâmetro da hélice (numerador) pelo diâmetro do béquer (denominador). Se o resultado estiver nessa faixa, ótimo. Se não estiver, avalie quem deve ser mudado a hélice ou o béquer.

Esse tipo de hélice é indicada para homogeneizar emulsões preparadas com aquecimento (durante a fase de resfriamento do produto quando a viscosidade tende a aumentar); preparação de gloss labial e batons.

Não se esqueça da velocidade

A partir da relação de diâmetro da turbina pelo diâmetro do béquer, há uma velocidade mais indicada. Pode-se utilizar essa relação para compensar o uma hélice de diâmetro menor em um béquer de diâmetro maior (pois é o que se tem no momento no laboratório). No entanto, deve-se ter em mente que essas compensações podem não ser eficazes para se obter um produto homogêneo ou o produto final pode ficar aerado (densidade baixa).

Na tabela abaixo indicamos a velocidade ideal de acordo com a razão entre o diâmetro da hélice e o diâmetro do béquer.

 

Tipo de Ferramenta

 

Velocidade

(em RPM)

 

Relação Diâmetro da Hélice /
Diâmetro do Béquer

Produtos de baixa viscosidadeProdutos viscosos
Rotor-Estatorde 3.0000,10,15
de 1.5000,150,17
Helice ou turbinade 1.500 a 7500,20,25
de 500 a 2500,250,3
de 170 a 900,30,5
de 60 a 300,50,65
Âncora

(agitador periférico)

de 10 a 200de 0,9 a 1