Les équipements de mélange sont utilisés dans une grande variété d’applications en laboratoire. Dans l’industrie de la cosmétique, leur polyvalence est un atout pour répondre aux besoins multiples des fabricants. Les mélangeurs de laboratoire permettent d’effectuer des travaux de Recherche & Développement, de tester les innovations, d’optimiser des process ou encore de réaliser des tests qualité tout en répondant à des critères de temps, de volume, et de performance. La formulation, étape clé dans le développement de nouveaux produits, s’opère à l’échelle laboratoire. Elle va conditionner les caractéristiques du produit final (texture, efficacité, odeur, aspect) mais aussi sa conformité avec des exigences réglementaires. Choisir le bon équipement est donc indispensable pour réussir toutes vos opérations.
Qu’est ce qu’un mélangeur de laboratoire ?
Un mélangeur de laboratoire est un équipement permettant de mélanger différents ingrédients entrant dans la composition du produit final à l’échelle de paillasse. Il s’agit le plus souvent de mélanger des liquides avec des poudres pour obtenir un mélange uniforme et homogène à une échelle souhaitée.
Quels types de mélangeurs de paillasse privilégier pour des applications cosmétiques?
Il existe plusieurs types de mélangeurs de laboratoire. Certains de ces mélangeurs répondent plus spécifiquement aux besoins de l’industrie pharmaceutique qui requière des opérations de mélange particulières, notamment en biologie moléculaire. Parmi les plus courants, on peut citer :
- Les mélangeurs à bascule proposant une agitation très faible et contrôlée.
- Les agitateurs vortex utilisés pour mélanger de petits flacons de liquides, principalement en laboratoire analytique ou biochimique.
D’autres, comme les mélangeurs magnétiques peuvent convenir aussi bien à l’industrie pharmaceutique, chimique qu’à certaines applications cosmétiques. Ils utilisent un barreau magnétique placé dans le mélange et entraîné par un disque magnétique pour agiter la solution. En revanche, ce type d’équipements de mélange convient plutôt aux petits volumes et aux liquides peu visqueux et peu épais.
Enfin, les mélangeurs mécaniques s’adaptent aux différents volumes et niveaux de viscosité. Ils conviennent donc parfaitement à une utilisation dans l’industrie cosmétique. Ils sont équipés d’un outil qui pénètre dans le mélange et l’agite mécaniquement. Ces agitateurs conviennent pour toutes sortes d’opérations de mélange : dissolution, dilution, homogénéisation, dispersion, maintien en suspension…
Les avantages des mélangeurs de laboratoire
L’utilisation d’un mélangeur de laboratoire a plusieurs avantages :
- Praticité : Les mélangeurs de laboratoire sont souvent bien moins encombrants qu’un mélangeur industriel. La gestion de toutes les opérations annexes au mélange (dosage des ingrédients, chauffage ou refroidissement, nettoyage) est également beaucoup plus facile.
- Polyvalence : La possibilité d’utiliser différents outils et de fabriquer une large gamme de produits avec un seul équipement font des mélangeurs de paillasse des équipements particulièrement polyvalents.
- Gestion des ressources : Pigments, parfums, substances actives…les matières premières peuvent être coûteuses. La réalisation de tests à petite échelle permet de réduire la quantité de matières utilisée, les déchets émis et donc les coûts associés au développement du produit.
- Gain de temps : Les paramètres process peuvent être ajustés rapidement au cours d’un essai. L’échelle laboratoire permet aussi de tester et valider le choix des matières premières. Il est aussi possible de tester plusieurs outils sur la même formule ce qui apporte une grande flexibilité lors des formulations et représente un gain de temps important.
- Répétabilité et mise à l’échelle : Les résultats des essais en laboratoire sont obtenus plus rapidement et peuvent être analysés pour valider les propriétés finales du produit. Le mélange à l’échelle laboratoire est une méthode efficace pour valider les composantes qui seront mises en œuvre au niveau industriel. La transposition industrielle est également plus facile lorsque les gammes laboratoire prennent en compte les paramètres process importants pour le changement d’échelle.
Mélangeur de laboratoire : ce qu’il faut prendre en compte lors de votre achat
Facteur n°1 : Conception et volume produit
Le faible encombrement est souvent l’un des points forts des mélangeurs de laboratoire. Leur conception doit s’adapter à l’environnement laboratoire. Vous devez donc prendre en compte l’espace disponible mais également le nombre de mélangeurs que vous souhaitez utiliser. Leur positionnement sur paillasse permet notamment d’avoir un banc d’agitateurs pour réaliser plusieurs essais simultanés.
Lors de votre choix, le volume des mélanges que vous allez réaliser est aussi important. Les volumes peuvent varier d’une application à l’autre et certains mélangeurs répondent à ce besoin en couvrant une large plage de capacité allant de quelques ml à plusieurs litres. À noter cependant : la capacité affectera le type d’outil dont vous aurez besoin pour vos applications mais aussi la vitesse de rotation.
Enfin, le type de bécher et les accessoires avec lequel vous travaillez influera également sur la conception du mélangeur : table élévatrice, bain marie, plaque chauffante… Vous devez veillez à ce que ces accessoires puissent se glisser facilement au niveau de la zone de mélange
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Facteur n°2 : Outils de mélange
Pour faire votre choix, vous devez prendre en compte les procédés de mélange mis en œuvre, selon le produit réalisé :
- Émulsions : crèmes, laits hydratants, baumes corps, démaquillants, mascara…
- Suspensions : vernis, fond de teint, rouge à lèvre, exfoliants, mascara…
- Gels : shampoings, gels douches, savons liquides, gel nettoyants…
- Solutions : Eau de toilette, parfum, lotions, huiles corps / solaire
Le choix de l’outil de mélange adéquat va conditionner la réussite du produit. Il est effectué en fonction de différents paramètres :
- Le type de flux est un compromis entre le type d’écoulement (axial, radial, turbulent …) et les effets mécaniques à générer (circulation, cisaillement…)
- Des résultats des essais laboratoire, conduisant à modifier l’outil choisi pour obtenir le résultat visé
- De critères financiers, qui représentent par exemple un compromis entre le rendement outil et la puissance installée
- De critères fonctionnels, comme la nettoyabilité de l’outil.
Il est donc primordial de choisir l’outil adéquat afin de garantir la qualité du mélange. Un mélangeur de laboratoire présentant une gamme d’outils variés, performants et faciles à installer sera un solide allié lors de vos essais.
Facteur n°3 : Process & Vitesse de mélange
La maitrise de process de mélange permet d’améliorer et d’optimiser les formulations à l’échelle laboratoire et d’anticiper la transposition industrielle. Le temps et la vitesse mélange sont deux paramètres importants à contrôler, selon le type d’outil et le produit fabriqué. Les vitesses sont généralement mesurées en tours par minute (rpm). De nombreuses unités offrent un fonctionnement à vitesse variable. La vitesse va jouer un rôle clé notamment dans les opérations de cisaillement. Elle va impacter l’efficacité et la performance du mélange. Le choix de la vitesse dépend du type d’outil utilisé et du diamètre de l’outil. En général, les outils à flux radial peuvent être utilisés avec des vitesses élevées.
Facteur n°4 : Ergonomie et sécurité
L’ergonomie est un point à ne pas négliger lors du choix de votre matériel.
Les techniciens de laboratoire peuvent être amenés à utiliser ce type d’équipement de façon intensive lors de la réalisation d’essais. Une bonne ergonomie est essentielle pour faciliter leur travail quotidien et éviter les troubles musculosquelettiques. De même, à une conception ergonomique doit s’ajouter l’aspect sécurité. Une conception intelligente permet de limiter les gestes pouvant mettre en danger le personnel en sécurisant notamment l’accès à la zone de mélange.
Parmi les points d’ergonomie on note :
- Le serrage des béchers : Adaptabilité et simplicité doivent être les maîtres mots du dispositif de serrage. L’installation des contenants doit être facile et sécurisée quels que soient leurs caractéristiques.
- Le relevage de la tête du mélangeur : Il s’agit d’une opération susceptible d’être répétée de nombreuses fois au cours d’un essai. Le relevage doit donc se faire sans effort. Certains mélangeurs disposent d’un système de relevage électrique. Le relevage peut se faire via un bouton situé sur l’équipement ou au niveau de l’écran s’il en possède un. Le bouton doit être accessible et positionné dans un endroit sécurisé.
- La programmation des essais : Certains mélangeurs équipés d’écran offrent la possibilité de programmer des cycles ou même des formulations complètes : nombre de phases, vitesse, durée, appel opérateur. Il s’agit d’une solution optimale pour répéter des tests en faisant varier des paramètres sans avoir à manipuler le mélangeur.
- Systèmes de sécurité : La connaissance des mesures de sécurité relatives à l’usage de ce type d’appareils est primordiale pour tous les utilisateurs. L’ajout de systèmes de sécurité, tel que l’arrêt automatique de la rotation de l’outil lors de l’absence d’un contenant, permet d’éviter les accidents.
Pour compléter ces éléments, il est également conseillé de vérifier que le fabricant de l’équipement vous indique les EPI à utiliser et qu’il met à votre disposition des bonnes pratiques d’utilisation, ainsi qu’une notice d’instruction complète.
Facteur n°5 : Traçabilité et suivi
Si vous réalisez des essais en laboratoire, il est probable que vous souhaitiez pouvoir suivre, comparer et analyser vos résultats. Cette opération peut être grandement facilitée. Les mélangeurs de laboratoire les plus récents permettent de suivre sur l’écran les essais en cours. Ils affichent également les données sous forme de courbes. L’analyse peut se poursuivre sur PC si le mélangeur est équipé d’un système d’export de données.
Les essais en laboratoire requièrent de pouvoir multiplier les tests, ajuster les paramètres et contrôler les résultats afin de garantir la qualité du produit visé ainsi que sa reproductibilité à l’échelle industrielle. Le choix de votre mélangeur de paillasse va permettre de créer les conditions propices à l’obtention d’un produit final stable, possédant les propriétés visées et répondant au cahier des charges. Le choix du mélangeur est déterminant et il est primordial de définir vos besoins en amont de votre processus d’achat.