خلاطات عالية القص لتصنيع معجون الأسنان

تصنيع معجون الأسنان عملية تتطلب معدات خلط قادرة على التعامل مع المعاجين اللزجة والتركيزات العالية للمواد الصلبة والجسيمات الكاشطة. توفر الخلاطات عالية القص بالموجات فوق الصوتية قوى قص شديدة تضمن ترطيب المساحيق ترطيبًا تامًا، وتجانس المعلقات الغروية بصورة منتظمة، وتوزيعًا منتظمًا لأحجام الجسيمات. تتوافر الخلاطات عالية القص بالموجات فوق الصوتية على النطاق الصناعي، وهي قادرة على معالجة تيارات كبيرة الحجم، مما يجعلها معدات عمل موثوقة في تصنيع معجون الأسنان!

تصنيع معجون الأسنان

تتكون معاجين الأسنان ومستحضرات تنظيف الأسنان والمواد الهلامية من أربعة مكونات رئيسية هي الماء والمواد الكاشطة والفلوريدات والمنظفات. وبينما يتراوح محتوى الماء غالبًا بين 20 و45%، تُعد المواد الكاشطة المكونات الرئيسية، إذ تشكل ما لا يقل عن 50% من تركيبة معجون الأسنان. وتشمل المواد الكاشطة واسعة الاستخدام جسيمات هيدروكسيد الألومنيوم (Al(OH)₃)، وكربونات الكالسيوم (CaCO₃)، وكربونات الصوديوم، ومختلف فوسفات هيدروجين الكالسيوم، والسيليكا المميهة، والزيوليتات، والميكا، وهيدروكسي أباتيت (Ca₅(PO₄)3OH).
تُصنَّع التركيبات الشائعة لمعاجين الأسنان ومستحضرات تنظيف الأسنان عمومًا باتباع الخطوات التالية:
أولًا، يُخلط الماء والمادة الحافظة للرطوبة (مثل السوربيتول والغليسرين والبروبيلين غليكول) والمكونات السائلة الأخرى معًا للحصول على قاعدة سائلة.
لإكساب معجون الأسنان النهائي خصائص انسيابية وقوامًا محددين، تُضاف معدِّلات الخصائص الانسيابية والمواد الرابطة إلى القاعدة السائلة. وتمنح معدِّلات الخصائص الانسيابية والمواد الرابطة معجون الأسنان كثافته وقوامه. وتشمل المواد الرابطة شائعة الاستخدام صمغ الكارايا والبنتونيت وألجينات الصوديوم وميثيل السليلوز والكاراجينان وسيليكات المغنيسيوم والألومنيوم. وتتطلب بعض معدِّلات الخصائص الانسيابية خلطًا مسبقًا مع مكوّن سائل غير مائي، مثل الغليسرين أو الزيوت العطرية المستخدمة لإضفاء النكهة. وبدلًا من ذلك، يمكن خلط معدِّل الخصائص الانسيابية مع مكونات مسحوقة أخرى لتسهيل التشتيت الغروي.
في الخطوة التالية، تُخلط المكونات الفعالة (مثل فلوريد الكالسيوم وكلوريد الزنك وهيدروكسي أباتيت) وإضافات النكهة المُحلِّية والمواد الحافظة في المزيج.
بعد ذلك، يُدمج معلق يحتوي على جسيمات كاشطة و / أو مواد مالئة في مزيج معجون الأسنان. ونظرًا إلى أن المواد الكاشطة هي المكوّن الرئيسي، وتُضاف بتحميل مرتفع من المواد الصلبة، فإن إنجاز هذه المهمة الصعبة يتطلب خلطًا قويًا وموثوقًا عالي القص.
ثم تُضاف إضافات النكهة والتلوين.
في خطوة الخلط النهائية، يُضاف إلى التركيبة منظف أو عامل مولِّد للرغوة يعمل كمثبِّت ويحسِّن التوزيع المنتظم لمعجون الأسنان أثناء تنظيف الأسنان بالفرشاة. ويُخلط المنظف والعامل المولِّد للرغوة في مزيج معجون الأسنان بشدة لطيفة لتقليل تكوّن الرغوة إلى أدنى حد. ومن العوامل الشائعة المولِّدة للرغوة كبريتات لوريل الصوديوم، وسلفوأسيتات لوريل الصوديوم، وسلفوسكسينات ثنائي الأوكتيل والصوديوم، وسلفولورات، وساركوسينات لوريل الصوديوم، وفومارات ستياريل الصوديوم، ولاكتات ستياريل الصوديوم.

تتكون التركيبة الأساسية النموذجية لمعجون الأسنان من:

• الماء
• جسيمات كاشطة
• مواد حافظة للرطوبة (مثل السوربيتول والغليسرين)
• مواد خافضة للتوتر السطحي للتثبيت
• معدِّلات الخصائص الانسيابية (مواد مُثخِّنة)
• مواد ملوِّنة
• مواد منكِّهة
• مواد حافظة (مثل p-hydrozybenzoate)
• منظف

بحسب نوع منتج معجون الأسنان، تُضاف مكونات فعالة أخرى مثل مبيدات البكتيريا ومواد التبييض والفلوريد وغيرها.

معاجين أسنان طبيعية بمكونات معلنة بوضوح

يصوغ مصنعو معاجين الأسنان العضوية والطبيعية منتجاتهم باستخدام مكونات معتمدة عضويًا و / أو طبيعية فقط. وتلبي العلامات التجارية لمعاجين الأسنان الطبيعية طلب المستهلكين المهتمين بالصحة، الذين يرغبون في تجنب المكونات الاصطناعية الموجودة عادةً في معاجين الأسنان العادية. ومع تزايد طلب المستهلكين على المنتجات ذات المكونات المعلنة بوضوح، تقدم أعداد متزايدة من العلامات التجارية الصغيرة وكذلك العلامات الكبيرة المعروفة معاجين أسنان من هذا النوع. كما تُعد الخلاطات بالموجات فوق الصوتية مثالية للتصنيع على النطاقين الصغير والمتوسط. وبوصف المعالجة بالموجات فوق الصوتية طريقة خلط غير حرارية وميكانيكية بحتة، فإنها لا تغيِّر التركيبات الطبيعية والعضوية. ويتوافق الخلط بالموجات فوق الصوتية مع المكونات الطبيعية مثل بيكربونات الصوديوم والألوفيرا وزيت الأوكالبتوس والمُرّ والمستخلصات النباتية (مثل مستخلص المريمية والنعناع والفراولة) والزيوت العطرية (مثل النعناع والنعناع السنبلي والقرفة).
اقرأ المزيد عن خلاطات القص بالموجات فوق الصوتية لإنتاج مستحضرات تجميل ذات مكونات معلنة بوضوح!

كيف يعمل الخلط عالي القص بالمعالجة بالموجات فوق الصوتية؟

تستخدم الخلاطات عالية القص بالموجات فوق الصوتية المبدأ الميكانيكي نفسه الذي تستخدمه أنظمة الخلط الصناعية الأخرى الشائعة، مثل الخلاطات ذات الشفرات عالية القص، والخلاطات متعددة الأعمدة، والمطاحن الغروية، والمجانسات عالية الضغط، وأجهزة التقليب ذات الشفرات. وتُستخدم الخلاطات عالية القص بالموجات فوق الصوتية كثيرًا لتشتيت الجسيمات وطحنها، واستحلاب الطورين الزيتي والمائي، وترطيب المواد الصلبة وإذابتها، وكذلك لإنتاج مخاليط متجانسة من جميع أنواع السوائل والمعلقات. وتنقل الخلاطات بالموجات فوق الصوتية قوى القص العالية عبر مسبار للموجات فوق الصوتية إلى وعاء الخلط، مثل خزان الدفعات أو خلية التدفق. ويهتز مسبار الخلاط بالموجات فوق الصوتية في السائل بتردد مرتفع جدًا وسعات اهتزاز عالية، مما يولِّد فقاعات تجويف شديدة بالموجات فوق الصوتية في الوسط. ويؤدي انهيار فقاعات التجويف إلى توليد قوى قص قوية تُفكِّك القطرات والتكتلات والتجمعات وحتى الجسيمات الأولية وتكسرها. ولأن التجويف بالموجات فوق الصوتية يولِّد تدفقات تجويفية عالية السرعة تصل إلى 1000km/h، فإن نفاثات السائل الناتجة عن التجويف تُسرِّع الجسيمات. وعندما تتصادم الجسيمات المُسرَّعة مع بعضها، تعمل كوسائط طحن. ونتيجة لذلك، تتفتت الجسيمات المتصادمة وتُختزل إلى أحجام ميكرونية أو نانوية. وفي مجال التجويف بالموجات فوق الصوتية، تتناوب الضغوط بسرعة وبصورة متكررة بين الفراغ وضغوط تصل إلى 1000bar. ويحتاج الخلاط الدوار ذو 4 شفرات خلط إلى العمل بسرعة هائلة تبلغ 300,000 RPM لتحقيق التردد نفسه لدورات الضغط المتناوبة. ولا تولِّد الخلاطات الدوارة التقليدية وخلاطات الدوار والعضو الثابت قدرًا كبيرًا من التجويف بسبب محدودية سرعتها.

قبل المعالجة بالموجات فوق الصوتية وبعدها: يُظهر المنحنى الأخضر حجم الجسيمات قبل المعالجة بالموجات فوق الصوتية، ويمثل المنحنى الأحمر توزيع أحجام جسيمات السيليكا المشتتة بالموجات فوق الصوتية.

خلط معجون الأسنان بالموجات فوق الصوتية

يمكن استخدام الخلاطات عالية القص بالموجات فوق الصوتية للمعالجة على دفعات وللمعالجة المستمرة ضمن خط الإنتاج. وبالنسبة إلى المواد عالية اللزوجة والمعالجة بأحجام كبيرة، يُفضَّل استخدام مفاعل بخلية تدفق قابل للضغط، إذ يتيح التشغيل في ظروف معالجة مُعزَّزة بالموجات فوق الصوتية (أي إن الضغط يعزِّز التجويف). علاوةً على ذلك، عند استخدام ترتيبات تدفق متقدمة، مثل ترتيب المعالجة بالمرور أو ترتيب المعالجة المنفصلة، يُجبر مزيج معجون الأسنان بأكمله على المرور عبر منطقة التجويف بالموجات فوق الصوتية في خلية التدفق. ويضمن ذلك حصول كل جسيم على المعالجة نفسها، مما يحقق تشتيتًا ومزجًا على درجة عالية من الانتظام.

المعالجة بالمرور عبر الموجات فوق الصوتية

في كل خطوة من خطوات العملية، أي عند إضافة مزيج جديد من المكونات إلى القاعدة السائلة، يمر مزيج المعجون من خزان عبر مفاعل الموجات فوق الصوتية إلى خزان ثانٍ. وتضمن عملية المرور هذه نتيجة خلط موثوقة ومتجانسة للغاية. وبينما يتطلب الخلط التقليدي عالي القص على دفعات خلطًا زائدًا لضمان تشتيت جميع الجسيمات، فإن ترتيب خلية التدفق بالموجات فوق الصوتية يوفر الوقت والطاقة، إذ يُخفَّض زمن المعالجة إلى الحد الأدنى اللازم لمعالجة كل جسيم.
في الخلط التقليدي عالي القص على دفعات، تتعرض بعض الجسيمات لمعالجة مفرطة، بينما لا تدخل بعض الجسيمات مطلقًا إلى منطقة الخلط الفعالة. ويضمن استخدام مفاعل بخلية تدفق بالموجات فوق الصوتية خضوع كل جسيم للمعالجة عالية القص نفسها. وبفضل عملية المرور، يُعالَج كل جسيم بالتردد والشدة نفسيهما.

نصيحة للمعالجة: الخلط بالموجات فوق الصوتية تحت الضغط

يؤدي تطبيق الضغط على مفاعل الموجات فوق الصوتية أو خلية التدفق إلى تعزيز التجويف الصوتي. وتوفر Hielscher Ultrasonics أنواعًا مختلفة من خلايا التدفق والمفاعلات التي يمكن ضغطها بسهولة حتى 5 barg. ويمكن للمفاعلات المخصصة بالموجات فوق الصوتية التعامل مع ضغوط أعلى تصل إلى 300barg.

تأثيرات إزالة الهواء بالموجات فوق الصوتية

تُدخل أجهزة التقليب ذات الشفرات والخلاطات التقليدية عالية القص كميات كبيرة من فقاعات الغاز إلى المزيج، وهو عيب رئيسي. وتتطلب إزالة الهواء من مزيج معجون الأسنان النهائي خطوة معالجة إضافية تستهلك الوقت والطاقة. وأثناء الخلط بالموجات فوق الصوتية، يكون احتباس فقاعات الهواء منخفضًا جدًا عمومًا مقارنةً بأجهزة تقليب الخزانات التقليدية والخلاطات عالية القص. ويمنع استخدام مفاعل بخلية تدفق بالموجات فوق الصوتية الإدخال غير الضروري لفقاعات الغاز غير المرغوبة، إذ يُغذَّى المزيج من خزان الاحتفاظ بتدفق ثابت في نظام مغلق. وفي ترتيب خلية التدفق بالموجات فوق الصوتية، يُغذَّى مزيج المعجون بضغط مستمر إلى منطقة التجويف بالموجات فوق الصوتية. ويمنع ترتيب المعالجة بالتدفق عبر الموجات فوق الصوتية احتباس الغاز غير المرغوب أثناء عملية الخلط. علاوةً على ذلك، تُعد المعالجة بالموجات فوق الصوتية تقنية راسخة لإزالة الهواء والغازات، وتعزز اندماج فقاعات الهواء بحيث يمكنها الصعود إلى السطح والتحرر في صورة غاز.
اقرأ المزيد عن إزالة الهواء والغازات بالموجات فوق الصوتية!

مزايا الخلاطات عالية الأداء بالموجات فوق الصوتية

تولِّد الخلاطات عالية القص بالموجات فوق الصوتية قوى قص شديدة تُحدِث التأثير المطلوب في الجسيمات، مثل المواد الصلبة والقطرات والبلورات والألياف، لتفتيتها إلى حجم مستهدف يمكن أن يكون ضمن النطاق الميكروني أو النانوي. وتتعامل الخلاطات عالية القص بالموجات فوق الصوتية ضمن خط الإنتاج بسهولة مع اللزوجة العالية والأحمال المرتفعة من المواد الصلبة، مما يجعلها مثالية لمعالجة المنتجات المعجونية، مثل معاجين الأسنان ومستحضرات تنظيف الأسنان والمواد الهلامية. وتحقق قوى القص الصوتية ترطيبًا تامًا للمكونات المسحوقة وتمزجها بانتظام لتكوين معجون متجانس.
بحسب صلابة الجسيمات وهشاشتها، يمكن ضبط معلمات عملية المعالجة بالموجات فوق الصوتية بدقة لتحقيق نتيجة الخلط المنشودة. وبالمقارنة مع طرق الخلط البديلة، مثل أجهزة التقليب ذات الشفرات عالية القص، والمجانسات عالية الضغط، والمطاحن الغروية / مطاحن الخرز، والخلاطات ذات الأعمدة وغيرها، توفر الخلاطات عالية القص بالموجات فوق الصوتية مزايا كبيرة، مثل التعامل دون مشكلات مع المواد الكاشطة والأحمال المرتفعة من المواد الصلبة، وسهولة التشغيل وأمانه، وانخفاض متطلبات الصيانة، والمتانة.

المعالجة على دفعات وضمن خط الإنتاج

يمكن استخدام خلاطات Hielscher Ultrasonics عالية الأداء للمعالجة على دفعات وضمن خط الإنتاج. وقد يُوصى بالمعالجة ضمن خط الإنتاج بحسب حجم العملية ومعدل المعالجة في الساعة. وبينما تتطلب المعالجة على دفعات وقتًا وعمالة أكثر، فإن عملية الخلط المستمرة ضمن خط الإنتاج أكثر كفاءة وأسرع وتتطلب عمالة أقل بكثير.

خلاطات بالموجات فوق الصوتية لجميع القدرات الإنتاجية

تغطي مجموعة منتجات Hielscher Ultrasonics كامل نطاق أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية، بدءًا من الأجهزة المخبرية المدمجة، مرورًا بالأنظمة المنضدية والتجريبية، وصولًا إلى أجهزة المعالجة الصناعية بالكامل القادرة على معالجة حمولات شاحنات في الساعة. وتتيح لنا مجموعة المنتجات الكاملة تقديم خلاط القص بالموجات فوق الصوتية الأنسب لقدرة عمليتك وأهدافها.
تُعد زيادة النطاق من خلاط أصغر بالموجات فوق الصوتية إلى قدرات معالجة أعلى أمرًا بسيطًا للغاية، إذ يمكن زيادة نطاق عملية الخلط بالموجات فوق الصوتية بصورة خطية بالكامل انطلاقًا من معلمات العملية المعتمدة لديك. ويمكن زيادة النطاق إما بتركيب وحدة خلط أقوى بالموجات فوق الصوتية أو بتجميع عدة أجهزة معالجة بالموجات فوق الصوتية تعمل بالتوازي.

سعات اهتزاز عالية لكفاءة خلط عالية

يمكن لأجهزة المعالجة الصناعية بالموجات فوق الصوتية من Hielscher Ultrasonics توفير سعات اهتزاز عالية جدًا. ويمكن بسهولة التشغيل المستمر بسعات اهتزاز تصل إلى 200µm على مدار 24/7. ولتحقيق سعات اهتزاز أعلى، تتوافر سونوترودات مخصصة للموجات فوق الصوتية. وتتيح متانة معدات Hielscher بالموجات فوق الصوتية التشغيل على مدار 24/7 في ظروف العمل الشاقة والبيئات الصعبة.

اختبارات سهلة وخالية من المخاطر

يمكن زيادة نطاق عمليات المعالجة بالموجات فوق الصوتية بصورة خطية بالكامل. وهذا يعني أن كل نتيجة حققتها باستخدام جهاز معالجة بالموجات فوق الصوتية مخبري أو منضدي يمكن زيادة نطاقها للحصول على الناتج نفسه تمامًا باستخدام معلمات العملية نفسها تمامًا. وهذا يجعل المعالجة بالموجات فوق الصوتية مثالية لتطوير المنتجات وتنفيذها لاحقًا في التصنيع التجاري.

أعلى جودة – تصميم وتصنيع في ألمانيا

بوصف Hielscher شركة مملوكة لعائلة وتديرها العائلة، فإنها تعطي الأولوية لأعلى معايير الجودة في أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية. وتُصمَّم جميع أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية وتُصنَّع وتُختبَر اختبارًا شاملًا في مقرنا الرئيسي في Teltow قرب برلين في ألمانيا. وتجعل متانة معدات Hielscher بالموجات فوق الصوتية وموثوقيتها منها معدات عمل يعتمد عليها في إنتاجك. ويُعد التشغيل على مدار 24/7 تحت الحمل الكامل وفي البيئات الصعبة سمة أصيلة لخلاطات Hielscher عالية الأداء.

يمكنك شراء خلاطات Hielscher عالية القص بالموجات فوق الصوتية بمختلف الأحجام وبتهيئة مطابقة تمامًا لمتطلبات عمليتك. ومن معالجة السوائل في كأس مخبري صغير إلى الخلط المستمر للمعلقات والمعاجين بالتدفق على النطاق الصناعي، توفر لك Hielscher Ultrasonics خلاطًا مناسبًا عالي القص! يُرجى التواصل معنا – يسعدنا أن نوصي بترتيب الخلاط بالموجات فوق الصوتية المثالي لك!

يمنحك الجدول أدناه مؤشرًا إلى القدرة التقريبية لمعالجة المواد باستخدام أجهزتنا للمعالجة بالموجات فوق الصوتية: