Água para Cosméticos

Fontes usuais de águas
Vários tipos de água
Processos de tratamento de água
Processos complementares
Água para a indústria de cosméticos
Processos de tratamento
Projeto e manutenção exigen muitos cuidados
Sanitização
Cuidados diários
Biofilmes

 

 

 

 

 

 

Com toda certeza, pode-se dizer que a água é a principal matéria-prima utilizada na fabricação de cosméticos, produtos de higiene e de perfumaria. A água tem participação importante nas emulsões, como solubilizante de certos princípios ativos e, mesmos em deo-colônias e outros produtos perfumados, podendo chegar a 80% da composição de muitos produtos. Além disso, água é insumo importante na limpeza de equipamentos e instalações.

Entretanto, tem um agravante, a água como riqueza natural está se tornando escassa – devido a aumento da demanda em escala geométrica para atender ao crescimento da população mundial. Tudo isso somado ao comprometimento das reservas hídricas causado pelos desequilíbrios ambientais.

Por essa razão, cada vez mais o uso da água deve ser estudado e planejado para que possa atender a sua demanda na qualidade e na quantidade necessárias.

 

Fontes Usuais de Águas

A água ocupa aproximadamente 75% da superfície da Terra. Nos organismos vivos é o constituinte inorgânico presente em maior quantidade, sendo que participa em dois terços do corpo humano, chegando a 98% em certos animais aquáticos e espécies vegetais.

Água bruta é captada em rios, poços e outros mananciais. Não freqüente é captada do mar, em seguida dessalinizada após processo dispendioso, e utilizada em variados fins.

Toda água natural contém impurezas em concentrações variadas, dependendo de seu histórico prévio, e do contato com atmosfera e solo.

Como resultado, as águas naturais podem conter impurezas tais como matérias em suspensão, cor, bactérias, sais minerais e gases dissolvidos.

 

Vários Tipos de Água

Quanto à destinação de uso, as águas podem ser classificadas nas seguintes categorias:

Água potável
Água destinada ao consumo humano é normalmente fornecida por sistemas públicos de tratamento.

A água potável deve atender a padrões microbiológicos, físicos, químicos e radioativos e não oferecer riscos para a saúde.

Água de processo
É água potável submetida a tratamento adicional para se adequar às especificações de determinado processo industrial.

Pode conter aditivos para o controle microbiano, compatíveis com o processo a que se destina, não necessita se enquadrar em requisitos oficiais, sendo, portanto, classificada como “não-farmacopéia”. As especificações das águas de processo devem são estabelecidas pelo usuário (veja Água para a Indústria de Cosméticos).

Água purificada
Água destinada a aplicações especiais, notadamente nas áreas industriais e da saúde, cujas características são estabelecidas pela farmacopéia americana (USP XXV).

São preparadas a partir de água potável, não contêm aditivos, são obtidas por processo adequado. Têm condutividade inferior a 1,3 m Siemens/cm (dependendo do método de medição) e concentração de carbono orgânico total (TOC) menor que 500 ppb. Quanto à contagem microbiológica, podem conter até 100 UFC/ml.

 

Características da Água Bruta Para se avaliar a qualidade de água bruta não é necessário conhecer todos os constituintes. As análises de água que se destina ao uso tanto para consumo humano como para a indústria, servem para identificar as características gerais, a partir das quais são definidos os sistemas de tratamento para adequação ao uso final. - Dureza total – soma das concentrações de sais como bicarbonatos, sulfatos, cloretos e nitratos de cálcio e magnésio. A concentração pode variar de 10 a 200 ppm, às vezes alcançando valores maiores. Em águas salgadas chegam a 2.500 ppm. Para fins potáveis deve ser inferior a 85 ppm. - Alcalinidade total – geralmente devido a bicarbonatos de Ca, Mg e Na, cujas concentrações variam de 10 a 30 ppm. O dióxido de carbono dissolvido na água se torna altamente corrosivo. A alcalinidade pode ser reduzida ou convenientemente controlada por processos de dealcalinização ou totalmente removida pela desmineralização ou pela evaporação. Para fins potáveis não pode exceder a 250 ppm. - Sulfatos – geralmente estão presentes como sulfatos de cálcio, sódio e magnésio. As concentrações variam grandemente podendo apresentar valores de 5 a 200 ppm, dependendo da origem da água. Geram os mesmos inconvenientes que a dureza da água. Podem ser removidos por abrandamento, desmineralização ou evaporação. Para fins potáveis não deve exceder a 250 ppm. - Sílica solúvel – também chamada de reativa, geralmente está presente na forma de ácido silícico e silicatos solúveis, cuja concentração pode variar de 2 a 100 ppm. Para fins potáveis não apresenta inconvenientes nas concentrações em que é normalmente encontrada. - Cloretos – geralmente estão presentes na forma de cloreto de sódio, cálcio e magnésio. A concentração pode variar de 3 até algumas centenas de ppm. Na água do mar alcança concentrações de até 26.000 ppm. A remoção pode ser feita por desmineralização ou evaporação. Para fins potáveis não exceder 250 ppm. - Ferro – está presente em águas brutas na forma de bicarbonatos. As concentrações podem variar dependendo da região. Varia desde poucos até 100 ppm. Pode contribuir para formar pilhas corrosivas quando depositado sobre as superfícies metálicas. Pode ser removido por aeração ou cloração em tanques de armazenamento, por desmineralização ou evaporação. Para fins potáveis não deve exceder 0,3 ppm.

 

 

Processos de Tratamento de Água

Os processos de tratamento de água utilizam diferentes métodos ou combinações necessárias para obter água com determinadas características físico-químicas e microbiológicas dependendo da qualidade da água bruta utilizada.

Osmose reversa
Utiliza membrana semipermeável na qual a água atravessa sob pressão para reduzir a concentração de íons, moléculas orgânicas, microrganismos, endotoxinas e particulados.

Tem a desvantagem de consumir quantidade de água significativamente maior que troca iônica (efluente contínuo: 30% da vazão de alimentação). Além disso, a demanda de energia elétrica também é maior que na troca iônica.

Deionização ou desmineralização
Utiliza resinas para a troca iônica e reduzir a condutividade. As águas de alimentação devem ser isentas de partículas, de cloro e com teor de TOC reduzido. A tecnologia é bastante conhecida, opera em diferentes vazões, tem relativamente baixo custo de investimento e atinge facilmente a condutividade requerida. Tem a desvantagem de necessitar do manuseio de substâncias químicas e de gerar efluentes químicos na regeneração das resinas, além de não remover contaminantes não-iônicos.

Eletrodeionização
Utiliza meio eletricamente ativo (membranas de troca iônica) e campo elétrico para efetivar a remoção de íons.
Atinge baixas condutividades. Processo não muito intensamente aplicado na indústria.

 

Processos Complementares

 

Após o tratamento principal, dependendo da aplicação, água necessita de tratamentos complementares para atingir os parâmetros da especificação requerida pelo uso, trata-se do “polimento”.

Ultrafiltração: após troca iônica para redução de componentes orgânicos, sílica coloidal, carga microbiológica e endotoxinas.

tilizada para produção de águas “não-farmacopéia”: requisitos adicionais de baixas endotoxinas a partir de água purificada, e alimentação a destiladores e geradores de vapor, associada com troca iônica.

Microfiltração: com o uso de cartuchos de microfiltros para reter microrganismos onde possa haver crescimento. São usados como passo de tratamento final após processos de deionização.

Tratamento com ultravioleta: para redução da carga microbiana, utiliza um gerador de radiação UV, com radiação em torno de 255 nm.

Destilação: obtida pela condensação de vapor de água, é um dos processos mais antigos de purificação. Em escala industrial, necessita água com baixa dureza, baixo teor de sólidos dissolvidos e de sílica, e isenta de cloro.

 

Água para a Indústria de Cosméticos

As categorias de água utilizadas pela indústria cosmética no Brasil seguem, em sua maioria, os padrões definidos pela Farmacopéia dos Estados Unidos (USP) e em alguns casos, também a Farmacopéia Européia (EP). Basicamente utiliza água de baixa concentração de sólidos, sais e minerais dissolvidos, e livre de contaminantes microbiológicos.

Para algumas aplicações, por necessidades específicas ou por conveniência, podem ser utilizadas águas com características que não necessariamente se enquadrem nas especificadas pelas farmacopeias e, nesses casos, atendam aos requisitos mínimos da água potável. Essas águas são adicionalmente tratadas para atender a demandas específicas do processo.

É o caso de indústrias que fabricam shampoos, que não necessariamente precisam utilizar água desmineralizada, devido à alta concentração de sais característica desse tipo de produto. Entretanto, tem que atender aos requisitos microbiológicos.

Especificações mínimas de qualidade para as águas utilizadas na indústria cosmética devem ser definidas em função de cada tipo de aplicação, processo de fabricação e características do produto. Por essa razão, essas especificações devem ser.levadas em conta na elaboração no projeto do sistema de tratamento de água, face aos investimentos iniciais de projeto e instalação e, aos custos de operação/manutenção durante sua vida útil.

No mercado estão disponíveis vários sistemas para atender às variadas demandas de vazão e características finais das.águas de processo.

Processos de Tratamento

No caso da indústria de cosméticos, o.suprimento de água em geral é de água tratada fornecida por sistema publico de tratamento.ou água bruta de poços. Nos dois casos, é de fundamental importância conhecer.as características da água antes de encomendar um sistema de tratamento.

Basicamente, o processo é composto por três estágios.

- Filtração: através de elementos filtrantes descartáveis ou de unidades permanentes que utilizam areia como meio filtrante. É um processo mecânico para reter partículas de sólidos e até microrganismos.

- Adsorção por carvão ativado: utiliza unidades permanentes ou descartáveis para a remoção de cloro e materiais orgânicos que presentes. Se não monitorado adequadamente, o filtro de carvão pode se tornar uma fonte de contaminação microbiológica para o sistema.

- Deionização ou desmineralização: por meio de colunas trocadoras de íons (catiônicas, aniônicas ou mistas) ou cartuchos compactos regeneráveis.

 

Projeto e Manutenção Exigem Muitos Cuidados

Cuidados com o projeto da instalação e com a manutenção durante a operação garantem a produção de água de boa qualidade, e evitam dores de cabeça no dia-a-dia.

Na instalação do sistema há necessidade de utilizar tubos,válvulas, registros etc fabricados em materiais inertes, livres de pontos mortos, sem superfícies ásperas e vazamentos, e que possam ser facilmente limpos, drenados e sanitizados. Que seja minimizado o uso de cotovelos e interconexões para diminuir o potencial de contaminação microbiana.

É recomendado o uso de material adequado para os tanques de estocagem e para as bombas sanitárias de distribuição da água aos diversos pontos de consumo que deverão ser de fácil desmontagem. É recomendada também a instalação de um sistema de retroalimentação (looping) para recircular a água deionizada.

Uma cópia do diagrama atualizado da tubulação e da instrumentação do sistema de água deverá estar disponível para as áreas de Qualidade, Produção, Engenharia e Manutenção. Nesse diagrama, os pontos de amostragem deverão estar claramente determinados e identificados.

Fluxo de circulação contínua de água é o método de distribuição recomendado: a água é tratada e em enviada para o consumo. Entretanto, isso não possível quando se trata de indústrias com pequenas vazões ou com demanda não constante, neste caso é mais econômico produzir a água em lotes e ir consumindo ao longo do período. Trata-se de uma alternativa aceitável, entretanto, há necessidade de controle redobrado.

E finalmente, outro atributo importante, o projeto deverá apresentar custo aceitável de instalação e operação.

Sanitização

A sanitização de equipamentos e de linhas de água e de processo com agentes sanitizantes, é um procedimento a ser seguido periodicamente para evitar surpresas.desagradáveis com contaminações microbianas.

Esse procedimento pode e deve ser seguido atendendo as necessidades particulares de cada empresa.

Para a seleção dos sanitizantes, recomenda-se verificar experimentalmente a eficácia da concentração e o tempo de contato.

É recomendado que os procedimentos de limpeza, sanitização e manutenção estejam descritos, documentados, com freqüência definida e devidamente validados.

O sistema deve possibilitar a amostragem nos pontos de entrada e saída dos principais unidades/sistemas de tratamento, armazenamento e circulação, bem como nos pontos de uso. O monitoramento microbiológico sistemático dos pontos críticos deve ser feito para que não haja surpresas de contaminação.

 

Cuidados Diários

A questão prioritária é controlar a qualidade da água de processo, sob o aspecto físico-quimico e, principalmente, microbiológico.

É necessária avaliação diária do pH, condutividade e concentração do agente antimicrobiano.

O pH não é medida de pureza de água, entretanto, juntamente com o valor da condutividade, é uma indicação do estado de saturação das resinas e da necessidade de regeneração. Valores fora do especificado podem indicar fuga de íons, portanto, comprometimento da qualidade do produto final.

A presença de íons inorgânicos em grande concentração tais como magnésio e zinco, pode provocar a separação de fases em emulsões. A presença de pequena concentração de cálcio, magnésio, ferro ou alumínio pode causar a precipitação lenta de resíduo em produtos hidroalcoólicos (loções e loções pós-barba), causando a turvação do produto quando este já estiver no ponto-de-venda.

A presença de metais (principalmente, ferro) pode causar a alteração de cor em certos produtos, principalmente aqueles que contenham compostos fenólicos – como extratos vegetais que contém polifenóis.

 

Bofilmes

Não podemos deixar de mencionar que a formação dos biofilmes é da natureza da água: bactérias aderidas em superfícies, como em tubulações, registros, cotovelo e, mesmo nos tanques.

Na natureza os biofilmes são conhecidos.como filtros biológicos, encontrados na forma de limo aderidos às pedras das cachoeiras, ou de lodo nos leitos dos rios.

Os microrganismos que crescem aderidos.às superfícies são chamados sésseis e diferem dos outros microrganismos quanto à velocidade de crescimento, composição e estrutura da parede. A atividade

enzimática é de grande importância para a sensibilidade dos antimicrobianos como biocidas. Essa aderência pode ocorrer por força física, atração e repulsão entre a bactéria, e a superfície. Ambas estão eletricamente carregadas, por movimento browniano.

A adesão de microrganismos a superfícies inertes é facilitada pela presença de materiais orgânicos, muitas vezes formados pelos próprios microrganismos, ou por contaminação por partículas.

Em ambientes com baixo teor de nutrientes, é a superfície que fornece maior disponibilidade, sendo essa a vantagem, como por exemplo, em tubulações com pontos mortos ou com água parada.

A corrosão de metais ocorre com a presença de bactérias anaeróbias no biofilme, as redutoras de sulfato e metanogênicas, por efeitos deteriogênicos sobre o substrato. Devido às essas características, esses microrganismos aderidos são eliminados por remoção química auxiliada de remoção mecânica e manutenção preventiva, para evitar novas formações.

 

 

Consultor: Sebastião D. Gonçalves (Proserv Química Ltda.)

 

Matéria publicada na revista Cosmetics & Toiletries Brasil, Jan/Fev de 2007, Vol. 19 Nº1 - pág 40 a 46.