Смесители с високо срязване за производство на паста за зъби

Производството на паста за зъби е взискателен процес, който изисква смесително оборудване, способно да обработва вискозни пасти, високи концентрации на твърди вещества и абразивни частици. Ултразвуковите смесители с високо срязване осигуряват интензивни сили на срязване, които гарантират пълно омокряне на праховете, равномерно хомогенизиране на колоидните суспензии и равномерно разпределение на размера на частиците. Предлагани за промишлен мащаб и способни да обработват потоци с голям обем, ултразвуковите смесители с високо срязване са вашият надежден работен помощник при производството на паста за зъби!

Производство на паста за зъби

Пастите за зъби, другите средства за почистване на зъби и геловете се състоят от четири основни компонента: вода, абразиви, флуориди и детергенти. Докато съдържанието на вода обикновено варира между 20 и 45%, абразивите са основните компоненти, които съставляват поне 50% от състава на пастата за зъби. Широко използваните абразиви включват частици от алуминиев хидроксид (Al(OH)₃), калциев карбонат (CaCO₃), натриев карбонат, различни калциеви хидрогенфосфати, хидратирани силициеви диоксиди, зеолити, слюда и хидроксиапатит (Ca₅(PO₄)3OH).
Обичайните състави на пасти за зъби и други средства за почистване на зъби обикновено се произвеждат чрез следните стъпки:
Първо се смесват вода, овлажнител (напр. сорбитол, глицерин, пропиленгликол) и други течни съставки, за да се получи течна основа.
За постигане на определена реология и текстура на готовата паста за зъби към течната основа се добавят реологични модификатори и свързващи вещества. Реологичните модификатори и свързващите вещества придават на пастата за зъби нейната гъстота и текстура. Често използваните свързващи вещества включват гума карая, бентонит, натриев алгинат, метилцелулоза, карагенан и магнезиево-алуминиев силикат. Някои реологични модификатори изискват предварително смесване с неводна течна съставка, като глицерин или ароматизиращи етерични масла. Като алтернатива реологичният модификатор може да се смеси с други прахообразни съставки, за да се улесни колоидното диспергиране.
В следващата стъпка в сместа се въвеждат активни съставки (напр. калциев флуорид, цинков хлорид, хидроксиапатит), подслаждащи вкусови добавки и консерванти.
След това в сместа за паста за зъби се въвежда суспензия, съдържаща абразивни частици и / или пълнители. Тъй като абразивите са основната съставка и се добавят при високо съдържание на твърди вещества, за изпълнението на тази взискателна задача е необходимо мощно и надеждно смесване с високо срязване.
След това се добавят вкусови добавки и оцветители.
В последната стъпка на смесване към състава се добавя детергент или пенообразувател, който действа като стабилизатор и подобрява равномерното разпределение на пастата за зъби при миене на зъбите. Детергентът и пенообразувателят се смесват с пастата за зъби при ниска интензивност, за да се сведе до минимум образуването на пяна. Често използвани пенообразуватели са натриев лаурилсулфат, натриев лаурилсулфоацетат, диоктилнатриев сулфосукцинат, сулфолаурат, натриев лаурилсаркозинат, натриев стеарилфумарат и натриев стеариллактат.

Типичният основен състав на пастата за зъби включва:

• Вода
• Абразивни частици
• Овлажнители (напр. сорбитол, глицерин)
• Стабилизиращи повърхностноактивни вещества
• Реологични модификатори (сгъстители)
• Оцветители
• Ароматизатори
• Консерванти (напр. p-hydrozybenzoate)
• Детергент

В зависимост от вида на пастата за зъби се добавят други активни съставки, като бактерициди, избелващи вещества, флуорид и др.

Натурални пасти за зъби с чист етикет

Производителите на органични, натурални пасти за зъби разработват продукти, използвайки само сертифицирани органични и / или натурални съставки. Марките натурални пасти за зъби отговарят на търсенето на потребителите, които се грижат за здравето си и искат да избягват изкуствените съставки, често срещани в обикновените пасти за зъби. Поради нарастващото потребителско търсене на продукти с чист етикет все повече малки, както и големи известни марки предлагат пасти за зъби с чист етикет. Ултразвуковите смесители са идеални и за малък и среден производствен мащаб. Като нетермичен, чисто механичен метод за смесване, ултразвуковата обработка не променя натуралните, органични състави. Ултразвуковото смесване е съвместимо с натурални съставки, като сода бикарбонат, алое вера, евкалиптово масло, смирна, растителни екстракти (напр. екстракт от градински чай, мента, ягода) и етерични масла (напр. мента, джоджен, канела).
Прочетете повече за ултразвуковите смесители със срязване за производство на козметични продукти с чист етикет!

Как работи смесването с високо срязване чрез ултразвукова обработка?

Ултразвуковите смесители с високо срязване използват същия механичен принцип като други широко използвани промишлени смесителни системи, напр. лопаткови смесители с високо срязване, многовалови смесители, колоидни мелници, хомогенизатори под високо налягане и лопаткови бъркалки. Ултразвуковите смесители с високо срязване често се използват за диспергиране и смилане на частици, за емулгиране на маслени и водни фази, за омокряне и солюбилизиране на твърди вещества, както и за получаване на хомогенни смеси от всякакви течности и суспензии. Ултразвуковите смесители предават силите на високо срязване чрез ултразвукова сонда в смесителен съд, например в резервоар за партидна обработка или в проточна клетка. Сондата на ултразвуковия смесител вибрира в течността с много висока честота и амплитуди, като по този начин създава интензивни ултразвукови кавитационни мехурчета в средата. Колапсът на кавитационните мехурчета води до мощни сили на срязване, които разрушават и раздробяват капки, агломерати, агрегати и дори първични частици. Тъй като ултразвуковата кавитация генерира високоскоростни кавитационни потоци със скорост до 1000km/h, кавитационните течни струи ускоряват частиците. Когато ускорените частици се сблъскват помежду си, те действат като смилаща среда. В резултат на това сблъскващите се частици се раздробяват и размерът им се намалява до микронен или нанометричен. В ултразвуковото кавитационно поле налягането се изменя бързо и многократно между вакуум и до 1000bar. Ротационен смесител с 4 смесителни лопатки би трябвало да работи при зашеметяващите 300 000 RPM, за да постигне същата честота на редуващите се цикли на налягане. Конвенционалните ротационни смесители и ротор-статорните смесители не създават значително количество кавитация поради ограниченията в скоростта си.

Преди и след ултразвукова обработка: Зелената крива показва размера на частиците преди ултразвуковата обработка, а червената крива показва разпределението на размера на частиците на ултразвуково диспергирания силициев диоксид.

Ултразвуково смесване на паста за зъби

Ултразвуковите смесители с високо срязване могат да се използват като устройства за партидна обработка и за непрекъсната обработка в поточна линия. За материали с висок вискозитет и обработка на големи обеми се предпочита използването на реактор с проточна клетка, който може да работи под налягане, тъй като това позволява работа при усилени условия на ултразвукова обработка (т.е. налягането усилва кавитацията). Освен това, чрез използване на усъвършенствани проточни конфигурации, като конфигурация за преминаване или за дискретен процес, цялата смес за паста за зъби се принуждава да премине през ултразвуковата кавитационна зона в проточната клетка. Това гарантира, че всяка частица получава еднаква обработка, така че се постига изключително равномерно диспергиране и смесване.

Ултразвукова обработка чрез преминаване

При всяка стъпка от процеса, когато към течната основа се добавя нова смес от съставки, пастообразната смес преминава от един резервоар през ултразвуковия реактор в друг резервоар. Този процес на преминаване осигурява изключително надежден и равномерен резултат от смесването. Докато при конвенционален процес на партидно смесване с високо срязване е необходимо допълнително смесване, за да се гарантира диспергирането на всички частици, конфигурацията с ултразвукова проточна клетка спестява време и енергия, тъй като времето за обработка се намалява до минималната обработка за всяка частица.
При конвенционално партидно смесване с високо срязване някои частици се обработват прекомерно, докато други изобщо не попадат в активната зона на смесване. Използването на ултразвуков реактор с проточна клетка гарантира, че всяка частица получава еднаква обработка с високо срязване. Благодарение на процеса на преминаване всяка частица се обработва при еднаква честота и интензивност.

Съвет за обработката: Ултразвуково смесване под налягане

Прилагането на налягане към ултразвуковия реактор или проточната клетка усилва акустичната кавитация. Hielscher Ultrasonics предлага различни видове проточни клетки и реактори, които лесно могат да се поставят под налягане до 5 barg. Ултразвуковите реактори, изработени по поръчка, могат да работят при още по-високи налягания до 300barg.

Ултразвукови обезвъздушаващи ефекти

Лопатковите бъркалки и конвенционалните смесители с високо срязване въвеждат големи обеми газови мехурчета в сместа, което е съществен недостатък. Обезвъздушаването на готовата смес за паста за зъби изисква допълнителна стъпка на обработка, която отнема време и енергия. При ултразвуково смесване задържането на въздушни мехурчета обикновено е много ниско в сравнение с конвенционалните бъркалки в резервоари и смесителите с високо срязване. Използването на ултразвуков реактор с проточна клетка предотвратява ненужното въвеждане на нежелани газови мехурчета, тъй като сместа се подава от резервоара за съхранение с постоянен поток в затворена система. При конфигурация с ултразвукова проточна клетка пастообразната смес се подава при постоянно налягане в ултразвуковата кавитационна зона. Ултразвуковата проточна конфигурация предотвратява нежеланото задържане на газ по време на смесването. Освен това ултразвуковата обработка е утвърдена техника за обезвъздушаване и дегазиране и подпомага сливането на въздушните мехурчета, така че те да могат да се издигнат до повърхността и да се изпарят.
Прочетете повече за ултразвуковото обезвъздушаване и дегазиране!

Предимствата на високоефективните ултразвукови смесители

Ултразвуковите смесители с високо срязване създават интензивни сили на срязване, които оказват необходимото въздействие върху частици, като твърди вещества, капки, кристали и влакна, за да ги раздробят до целеви размер, който може да бъде в микронния или нанометричния диапазон. С лесната си обработка на материали с висок вискозитет и високо съдържание на твърди вещества ултразвуковите смесители с високо срязване за поточни линии са идеални за обработка на пастообразни продукти, като пасти за зъби, други средства за почистване на зъби и гелове. Акустичните сили на срязване постигат пълно омокряне на прахообразните съставки и ги смесват равномерно в хомогенна паста.
В зависимост от твърдостта и крехкостта на частиците параметрите на ултразвуковия процес могат да бъдат прецизно настроени за постигане на желания резултат от смесването. В сравнение с алтернативни методи на смесване, като лопаткови бъркалки с високо срязване, хомогенизатори под високо налягане, колоидни мелници / мелници с микросфери, валови смесители и др., ултразвуковите смесители с високо срязване предлагат значителни предимства, като безпроблемна обработка на абразиви и високо съдържание на твърди вещества, лесна и безопасна работа, малка необходимост от поддръжка и устойчивост.

Партидна обработка и обработка в поточна линия

Високоефективните смесители на Hielscher Ultrasonics могат да се използват за партидна обработка и обработка в поточна линия. В зависимост от обема на вашия процес и часовия производствен капацитет може да се препоръча обработка в поточна линия. Докато партидната обработка изисква повече време и труд, непрекъснатият процес на смесване в поточна линия е по-ефективен, по-бърз и изисква значително по-малко труд.

Ултразвукови смесители за всеки производствен капацитет

Продуктовата гама на Hielscher Ultrasonics обхваща целия спектър от ултразвукови процесори – от компактни лабораторни ултразвукови устройства през настолни и пилотни системи до изцяло промишлени ултразвукови процесори с капацитет за обработка на товари от камиони за час. Пълната продуктова гама ни позволява да ви предложим най-подходящия ултразвуков смесител със срязване за капацитета и целите на вашия процес.
Преминаването от по-малък ултразвуков смесител към по-висок капацитет на обработка е много лесно, тъй като процесът на ултразвуково смесване може да бъде мащабиран напълно линейно въз основа на вече установените параметри на процеса. Увеличаването на мащаба може да се извърши чрез инсталиране на по-мощен ултразвуков смесител или чрез паралелно обединяване на няколко ултразвукови устройства.

Високи амплитуди за висока ефективност на смесване

Промишлените ултразвукови процесори на Hielscher Ultrasonics могат да осигуряват много високи амплитуди. Амплитуди до 200µm могат лесно да се поддържат непрекъснато при работа в режим 24/7. За още по-високи амплитуди се предлагат ултразвукови сонотроди, изработени по поръчка. Устойчивостта на ултразвуковото оборудване на Hielscher позволява работа в режим 24/7 при тежко натоварване и в трудни условия.

Лесно изпитване без риск

Ултразвуковите процеси могат да бъдат мащабирани напълно линейно. Това означава, че всеки резултат, който сте постигнали с лабораторно или настолно ултразвуково устройство, може да бъде възпроизведен при увеличен мащаб с точно същия резултат при използване на точно същите параметри на процеса. Това прави ултразвуковата обработка идеална за разработване на продукти и последващо внедряване в търговско производство.

Най-високо качество – проектирани и произведени в Германия

Като семейно предприятие, притежавано и управлявано от семейството, Hielscher поставя на първо място най-високите стандарти за качество на своите ултразвукови процесори. Всички ултразвукови устройства се проектират, произвеждат и щателно изпитват в нашата централа в Телтов близо до Берлин, Германия. Устойчивостта и надеждността на ултразвуковото оборудване на Hielscher го превръщат в работен помощник във вашето производство. Работата в режим 24/7 при пълно натоварване и в трудни условия е присъща характеристика на високоефективните смесители на Hielscher.

Можете да закупите ултразвукови смесители с високо срязване на Hielscher във всякакви размери и с конфигурация, точно съобразена с изискванията на вашия процес. От обработката на течности в малка лабораторна чаша до непрекъснатото проточно смесване на суспензии и пасти в промишлен мащаб, Hielscher Ultrasonics предлага подходящ смесител с високо срязване за вас! Свържете се с нас – с удоволствие ще ви препоръчаме идеалната конфигурация на ултразвуков смесител!

Таблицата по-долу дава ориентир за приблизителния капацитет на обработка на нашите ултразвукови устройства: