Ce module s'intéresse à la fabrication des détergents. Je m'y intéresse plus particulièrement aux poudres, liquide spéciaux et savon solide. Nombreux sont les détergents obtenus par mélange simple de composants liquides. Dans ce cas, les contraintes principales restent la compatibilité des éléments (déphasage, échauffement...). Ces difficultés sont anticipées lors du développement de la formule. 

Fabrication des Poudres Détergentes

Poudres Conventionnelles

La fabrication des poudres détergentes classiques suit un processus traditionnel en trois étapes principales :

Préparation du "Slurry" et Atomisation ("Spray Drying")

Le processus commence par la préparation d'un mélange de matières premières liquides et solides capables de supporter des températures élevées. Ce mélange, souvent composé de phosphates, zéolites, carbonates, tensioactifs, polymères et azurants optiques, est d'abord agité pour une homogénéisation parfaite. Une fois cela fait, l'eau est ajoutée pour réaliser un "slurry". Un soin particulier est nécessaire, comme la neutralisation des acides gras/sulfoniques dans un mélangeur séparé avant d'introduire le mélange dans le slurry.

Ensuite, ce mélange est atomisé, c'est-à-dire pulvérisé en fines gouttelettes à haute pression, via des buses calibrées situées au sommet d'une tour de séchage par atomisation. Les gouttelettes tombent dans un flux d'air chaud (environ 400°C), ce qui permet de réduire leur taille à 500-700 µm. Le "base powder" obtenu est ensuite laissé refroidir.

Une fois la poudre de base refroidie, on ajoute les ingrédients plus sensibles à la chaleur, qui ne peuvent pas être mélangés dans le slurry ou atomisés. Ces ingrédients sont ajoutés après la phase de séchage (appelée "postdosing") pour ne pas altérer la qualité de la poudre. Les ingrédients postdosés peuvent inclure des enzymes en poudre, du TAED (tetraacetylethylenediamine) ou des granules anti-mousse.

Emballage

La dernière étape est l'emballage de la poudre détergente. Selon la formule, elle est conditionnée dans des sachets, des boîtes ou des fûts, parfois dotés de systèmes de dosage pour faciliter l'utilisation du produit final.

Poudres Concentrées

La fabrication de poudres détergentes concentrées repose principalement sur deux méthodes :

Densification d'une Poudre Atomisée

Ce processus se déroule en deux étapes. D'abord, la poudre est broyée rapidement dans un mélangeur/granulateur pour réduire la porosité des particules. Des composants liquides, comme des tensioactifs non ioniques, peuvent être ajoutés pour augmenter la concentration en tensioactifs. Dans la seconde étape, la poudre est transférée dans un autre mélangeur/granulateur où elle est traitée à des vitesses plus lentes, encore une fois pour réduire la porosité. Des particules solides, comme la zéolite, le carbonate ou le silicate de calcium, sont ajoutées à ce stade. Enfin, on procède au postdosing des ingrédients sensibles.

Densification et Granulation sans Atomisation ("Nontower Route", NTR)

Cette méthode ne passe pas par une tour de séchage. Dans ce processus, les tensioactifs anioniques sont préparés par neutralisation dans un mélangeur à grande vitesse avec un sel inorganique alcalin soluble. Des ingrédients supplémentaires, tels que des non-ioniques ou des acides gras, sont également inclus dans le mélange. Après une phase de granulation à faible teneur en eau, la porosité élevée est réduite, et la poudre est prête pour une granulation secondaire.

Fabrication des Liquides Détergents

Liquides Isotropes

La fabrication des liquides détergents isotropes est relativement simple et implique trois étapes essentielles :

Dans un premier temps, les acides gras et sulfoniques sont neutralisés dans un mélangeur à température contrôlée.

Après la neutralisation, le mélange est refroidi, et les autres ingrédients de la formulation (alcool, enzymes, parfum, colorants, etc.) sont ajoutés dans un second mélangeur. L'ordre d'ajout des matières premières est crucial pour garantir la stabilité du produit final.

La production de liquides détergents isotropes se fait généralement sur des lignes continues, avec des cuves de prémélange et des mélangeurs. Pour les produits plus simples, une ligne continue permet un ajout direct des hydrotopes à l'eau avant l'introduction des autres ingrédients pour ajuster la viscosité.

Liquides Structurés

La fabrication de liquides structurés est plus complexe, car elle nécessite la création de phases solides stables dans un liquide, souvent sous forme de vésicules ou de membranes cellulaires. Voici les étapes clés :

Principes de Formulation

Les liquides structurés sont basés sur un modèle lamellaire où les tensioactifs amphiphiles forment des membranes autour des particules solides. Ce processus implique la création d’une dispersion de vésicules dans une phase aqueuse pour maintenir les particules solides en suspension.

Processus de Fabrication

L'eau est pompée dans un mélangeur principal, chauffée à environ 60-70°C, avant l'ajout de divers ingrédients comme le silicate de sodium, les tensioactifs, et les azurants optiques. Après homogénéisation, des agents défloculants comme les polymères sont ajoutés pour augmenter la stabilité du produit.

Problèmes et Solutions

La principale difficulté dans la fabrication des liquides structurés est de maintenir la stabilité et la viscosité. La floculation des vésicules peut altérer la viscosité ou causer l’instabilité du produit. L’ajout de polymères défloculants, en faible quantité, permet de résoudre ces problèmes et de stabiliser le produit tout en conservant une viscosité acceptable.

Fabrication des Savons

La production de savon implique plusieurs étapes détaillées :

Préparation des Matières Premières

Avant la saponification, les huiles brutes doivent être traitées pour éliminer les impuretés. Ce processus inclut un blanchiment sous vide à haute température, suivi de l’ajout d’argile décolorante pour absorber les impuretés.

Saponification

Il existe deux principales méthodes de saponification :

• Saponification Directe des Graisses : Les graisses réagissent directement avec une solution de soude caustique, produisant du savon, de l'eau et de la glycérine.
• Neutralisation des Acides Gras : Les acides gras sont neutralisés avec une solution alcaline pour obtenir un savon de meilleure qualité.

Dilution et "Fitting"

La solution de saumure et de glycérine est envoyée pour évaporation afin de récupérer ces composants pour une réutilisation future. L'étape de "fitting" consiste à ajuster la teneur en sel et à éliminer les impuretés colorées avant de concentrer la solution de savon.

Séchage et Finition

Après séchage, la pâte de savon est transformée en flocons ou granulés. Ces produits sont ensuite mélangés avec des additifs comme des parfums ou des pigments avant d'être extrudés et coupés en barres de savon prêtes à l’emploi.

Conclusions

Nous avons parcouru ici quelques cas particuliers de la fabrication des détergents. Si vous avez des difficultés dans la fabrication de vos produits, n'hésitez pas à me contacter.