Насосы для кремов и мазей

Три причины, по которым обычный насос не работает с кремами и мазями

Кремы, мази и гели — реологически сложные продукты. Они не ведут себя как вода или минеральное масло: у них нет постоянной вязкости, они чувствительны к механическому воздействию и температуре. Инженер, впервые подбирающий насос для косметической или фармацевтической линии, сталкивается с тремя проблемами, которых нет ни в нефтехимии, ни в водоснабжении.

Первая проблема — тиксотропность. Тиксотропность — это свойство продукта уменьшать вязкость под действием механического сдвига и восстанавливать её после прекращения воздействия. Крем для лица в банке при комнатной температуре имеет вязкость 50 000–200 000 сПз — он практически не течёт. При перемешивании или перекачке, когда к нему прикладывается сдвиговое напряжение, вязкость падает до 5 000–20 000 сПз — и он начинает двигаться. После остановки — снова восстанавливает структуру. Стандартный всасывающий патрубок насоса с разрежением не справляется с тиксотропным продуктом: он не вытекает из ёмкости самостоятельно. Решение — принудительная подача через бункер со шнеком-питателем или реверс насоса для «встряски» продукта перед запуском.

Вторая проблема — разрушение эмульсии при высоком сдвиговом напряжении. Большинство кремов — это эмульсии типа масло-в-воде (O/W) или вода-в-масле (W/O): мельчайшие капли одной фазы диспергированы в другой и стабилизированы эмульгатором. Центробежный насос создаёт высокое сдвиговое напряжение в зазоре между крыльчаткой и корпусом — достаточное, чтобы разрушить эмульсию: капли коалесцируют, фазы расслаиваются, крем теряет однородность и товарный вид. Это необратимый процесс — восстановить расслоившуюся эмульсию повторным перемешиванием не получится. Перистальтический насос перемещает продукт сжатием шланга без вращающихся деталей внутри потока — сдвиговое напряжение минимально. Одновинтовой насос создаёт равномерное давление через винтовую пару ротор-статор — также без разрушающего воздействия на структуру.

Третья проблема — термолабильность продукта. Большинство косметических кремов и фармацевтических мазей нельзя нагревать выше 40–45°C: при более высокой температуре плавятся воски, разрушаются активные ингредиенты, меняются реологические свойства эмульсии. Это означает, что рубашка обогрева насоса — стандартный инструмент для высоковязких продуктов в химии — здесь неприменима. Насос работает с продуктом при температуре производственного цеха (+18–25°C) или при температуре наполненного продукта (+35–45°C после варки эмульсии). Никакого нагрева трубопровода или насоса сверх этого диапазона.

Типы насосов для кремов и мазей: конструкция, применение, ограничения

Четыре типа насосов закрывают весь спектр задач в производстве косметики и фармацевтики — от перекачки жидких лосьонов и сывороток до подачи густых мазей с наполнителями и тиксотропных гелей из больших ёмкостей.

Перистальтический шланговый насос (нет контакта металл — продукт)

Продукт движется внутри гибкого шланга из силикона пищевого класса или ПТФЭ — рабочий механизм насоса не контактирует с кремом совсем. Нет торцевых уплотнений вала, нет клапанов. Минимальное сдвиговое напряжение — эмульсионная структура не нарушается. Шланг меняется без инструмента за 5 минут. CIP — прокачка моющего раствора через шланг. SIP — автоклавирование шланга отдельно. Точность дозирования ±1–2% по объёму. Применяется для кремов, гелей, лосьонов, сывороток, зубной пасты, глазных мазей в фармацевтике.

• Нет контакта металл — продукт
• Вязкость: 1–100 000 сПз
• GMP: шланг — расходный элемент, замена 5 мин

Запросить КП

Одновинтовой насос с бункерной загрузкой (тиксотропные и густые пасты)

Открытый бункер вместо стандартного всасывающего патрубка: боковой шнек-питатель принудительно подаёт тиксотропный крем к ротору. Равномерная подача без пульсаций — точное дозирование при фасовке. Статор из силикона пищевого класса или ПТФЭ. Корпус нержавейка AISI 316L, Ra ≤ 0,8 мкм, фланцы Tri-Clamp. CIP — прокачка без разборки. Применяется для густых кремов вязкостью более 100 000 сПз, мазей с наполнителями, зубной пасты, крем-сыра (пищевые применения), петролатумных мазей.

• Вязкость: до 1 500 000 сПз
• Тиксотропные продукты — принудит. подача
• 316L, Ra ≤ 0,8, Tri-Clamp, CIP

Запросить КП

Роторный лопастной насос (бережная перекачка жидких и полужидких эмульсий)

Две синхронизированные лопасти (ротора) вращаются навстречу друг другу без контакта между собой и с корпусом — минимальный зазор 0,05–0,15 мм. Низкое сдвиговое напряжение: структура эмульсии сохраняется. Поверхность ротора и корпуса — нержавейка 316L, Ra ≤ 0,4 мкм для фармацевтического исполнения. CIP и SIP без разборки. Полностью разбирается за 10–15 минут для инспекции. Применяется для жидких кремов, лосьонов, шампуней, кондиционеров, молочка, жидкого мыла, жидких лекарственных форм.

• Вязкость: 1–500 000 сПз
• CIP + SIP; Ra ≤ 0,4 мкм для фармацевтики
• Бережная перекачка эмульсий O/W и W/O

Запросить КП

Бочковый погружной шнековый насос (растарка из ёмкостей и хопперов)

Конструкция для опустошения нестандартных ёмкостей: бочки 200 л, тубы 50–200 кг, хопперы 500–1 000 кг с густым кремом или мазью. Следящая нажимная плита прижимается к поверхности продукта по мере его выкачки — остаток в ёмкости менее 0,5%. Шнековый насос без стандартного всасывающего патрубка справляется с тиксотропными продуктами вязкостью до 1 500 000 сПз. Корпус нержавейка 316L. Применяется в косметическом производстве для растарки сырья (масла, воска, эмульгаторы, готовые полуфабрикаты).

• Бочки 200 л, хопперы до 1 000 кг
• Остаток в ёмкости менее 0,5%
• Любая вязкость — принудительный прижим

Запросить КП

Пять параметров подбора насоса для крема или мази

Подбор насоса для кремов и мазей начинается не с паспортной вязкости продукта, а с ответа на вопрос о его реологическом поведении: тиксотропен ли продукт, есть ли в нём наполнители и насколько чувствительна его эмульсионная структура к механическому воздействию. Только после этого обсуждают подачу, давление и материалы.

1. Тиксотропность и вязкость при рабочих условиях: не все высоковязкие продукты тиксотропны. Вазелин и петролатум — не тиксотропны, их вязкость зависит от температуры, но не от сдвига: при нагреве до +40–50°C они переходят в жидкое состояние и перекачиваются даже центробежным насосом. Гели на карбомере, ксантановом камеди, гуаровой камеди — тиксотропны: при комнатной температуре они держат форму, при сдвиге текут. Для тиксотропных продуктов нужен насос с принудительной подачей или бункерной загрузкой. Сообщайте поставщику насоса вязкость при двух значениях скорости сдвига (например, при 1 с⁻¹ и при 100 с⁻¹) — это даёт реологическую картину продукта точнее, чем одно число в паспорте.
2. Чувствительность структуры к сдвиговому напряжению: эмульсии O/W (масло в воде) — крем для лица, лосьон, молочко — более устойчивы к сдвигу, чем W/O (вода в масле) — питательный крем, масло для тела. Суспензии с нерастворимыми частицами (скрабы, маски с глиной) — разрушаются при высоком сдвиге механически. Перистальтический насос создаёт наименьшее сдвиговое напряжение из всех рассмотренных типов. Роторный лопастной — чуть выше, но приемлем для большинства O/W и W/O эмульсий. Одновинтовой — подходит для густых продуктов с наполнителями, но имеет ограничения по размеру частиц: максимальный размер включений не должен превышать 40–60% зазора ротор-статор.
3. Гигиеническое исполнение — косметика или фармацевтика: для косметики по ТР ТС 009/2011: нержавейка AISI 316L, Ra ≤ 0,8 мкм на всех контактных поверхностях, фланцы Tri-Clamp (ISO 2852) или DIN 11851 без щелей под прокладку, конструкция без застойных зон, CIP без разборки. Для фармацевтики по GMP (ГОСТ Р 52249, ЕАЭС № 77/2016): дополнительно Ra ≤ 0,4 мкм для стерильных продуктов, SIP паром 121°C, документация квалификации DQ/IQ/OQ/PQ, материальный сертификат на каждую деталь проточной части (EN 10204 3.1 или 3.2), возможность визуальной инспекции после разборки. Для экспортных производств и транснациональных компаний — дополнительно EHEDG и 3-A Sanitary Standards.
4. Температурный режим и термолабильность: большинство косметических кремов нельзя нагревать выше +40–45°C. Исключение: продукты на основе вазелина, парафина, некоторые анестезирующие мази — перекачиваются в расплавленном состоянии при +50–70°C. Для холодных кремов и гелей (+18–25°C): насос без рубашки обогрева, трубопровод изолирован от тепла. Для горячих продуктов после варки (+35–45°C): насос выдерживает рабочую температуру продукта без специального обогрева, но трубопровод желательно изолировать для сохранения текучести до точки фасовки.
5. Схема CIP и совместимость с моющими средствами: гигиенический насос обязан переносить CIP-мойку без разборки. Стандартный цикл CIP для косметики: ополаскивание водой 40°C → щелочная мойка (NaOH 1–2%, 80°C, 15–20 мин) → ополаскивание → кислотная мойка (HNO₃ 0,5–1%, 70°C, 10 мин) → финальное ополаскивание водой очищенной. Для фармацевтики — добавляется SIP паром 121°C. Перистальтический насос: шланг меняется и автоклавируется отдельно от корпуса; корпус промывается по стандартному циклу. Одновинтовой и роторный: полная CIP без разборки при правильно сконструированной системе подачи. Проверяйте, что поставляемый насос имеет документально подтверждённый протокол CIP от производителя — не только декларацию «насос поддерживает CIP».

Корректный запрос на подбор насоса для крема или мази должен содержать: тип продукта и его реологическое поведение (тиксотропный или нет), вязкость при рабочей температуре в сПз или Па·с, тип эмульсии (O/W, W/O, гель, суспензия), размер наполнителей если есть, рабочую температуру, тип производства (косметика по ТР ТС 009/2011 или фармацевтика по GMP), требуемую подачу в кг/ч или л/мин и требования к CIP и SIP. Без этих данных поставщик не сможет дать обоснованную спецификацию насоса — неполный запрос приводит к поставке формально правильного, но функционально неподходящего оборудования.