Blandere med høj forskydning til fremstilling af tandpasta

Fremstilling af tandpasta er en krævende proces, der kræver blandeudstyr, som kan håndtere viskøse pastaer, høje koncentrationer af faste stoffer og slibende partikler. Ultralydsblandere med høj forskydning leverer forskydningskræfter med høj intensitet, som sikrer grundig befugtning af pulvere, ensartet homogenisering af kolloide suspensioner og en jævn partikelstørrelsesfordeling. Ultralydsblandere med høj forskydning fås i industriel skala og kan behandle store volumenstrømme, hvilket gør dem til din pålidelige arbejdshest i tandpastafremstillingen!

Fremstilling af tandpasta

Tandpastaer, tandrensemidler og geler består af de fire hovedkomponenter vand, slibemidler, fluorider og detergenter. Mens vandindholdet for det meste varierer mellem 20 og 45%, er slibemidler de hovedkomponenter, der udgør mindst 50% af tandpastaformuleringen. Udbredte slibemidler omfatter partikler af aluminiumhydroxid (Al(OH)₃), calciumcarbonat (CaCO₃), natriumcarbonat, forskellige calciumhydrogenfosfater, hydratiserede silicaer, zeolitter, glimmer og hydroxyapatit (Ca₅(PO₄)3OH).
Almindelige formuleringer af tandpasta og tandrensemidler fremstilles generelt efter nedenstående trin:
Først blandes vand, fugtighedsbevarende middel (f.eks. sorbitol, glycerin, propylenglycol) og andre flydende ingredienser, så der dannes en flydende basis.
For at opnå en bestemt reologi og konsistens i den færdige tandpasta tilsættes reologimodifikatorer og bindemidler til den flydende basis. Reologimodifikatorer og bindemidler giver tandpastaen dens tykkelse og konsistens. Almindeligt anvendte bindemidler omfatter karayagummi, bentonit, natriumalginat, methylcellulose, carrageenan og magnesiumaluminiumsilikat. Nogle reologimodifikatorer skal forblandes med en ikke-vandig flydende ingrediens såsom glycerin eller smagsgivende æteriske olier. Alternativt kan reologimodifikatoren blandes med andre pulverformige ingredienser for at lette den kolloide dispergering.
I næste trin blandes aktive ingredienser (f.eks. calciumfluorid, zinkchlorid, hydroxyapatit), sødende smagstilsætningsstoffer og konserveringsmidler i blandingen.
Derefter indarbejdes en suspension med slibende partikler og / eller fyldstoffer i tandpastablandingen. Da slibemidler er hovedingrediensen og tilsættes i en mængde, der giver et højt indhold af faste stoffer, kræves kraftig, pålidelig blanding med høj forskydning for at løse denne krævende opgave.
Efterfølgende tilsættes smags- og farvestoffer.
I det sidste blandetrin tilsættes et detergent eller skummiddel (skumdannende middel), der fungerer som stabilisator og forbedrer den ensartede fordeling af tandpasta under tandbørstning. Detergentet og skummidlet blandes i tandpastablandingen ved lav intensitet for at minimere skumdannelse. Almindelige skummidler er natriumlaurylsulfat, natriumlaurylsulfoacetat, dioctylnatriumsulfosuccinat, sulfolaurat, natriumlaurylsarcosinat, natriumstearylfumarat og natriumstearyllactat.

En typisk grundformulering til tandpasta består af:

• Vand
• Slibende partikler
• Fugtighedsbevarende midler (f.eks. sorbitol, glycerin)
• Stabiliserende overfladeaktive stoffer
• Reologimodifikatorer (fortykningsmidler)
• Farvestoffer
• Smagsstoffer
• Konserveringsmidler (f.eks. p-hydrozybenzoate)
• Detergent

Afhængigt af typen af tandpastaprodukt tilsættes andre aktive ingredienser såsom bakteriedræbende midler, blegemidler, fluorid osv.

Naturlige tandpastaer med clean label

Producenter af økologiske, naturlige tandpastaer formulerer produkter udelukkende med økologisk certificerede og / eller naturlige ingredienser. Mærker med naturlig tandpasta imødekommer efterspørgslen fra sundhedsbevidste forbrugere, som ønsker at undgå de kunstige ingredienser, der almindeligvis findes i almindelige tandpastaer. På grund af forbrugernes stigende efterspørgsel efter produkter med clean label tilbyder stadig flere mindre såvel som større, kendte mærker tandpastaer med clean label. Ultralydsblandere er også ideelle til fremstilling i lille og mellemstor skala. Som en ikke-termisk, rent mekanisk blandemetode ændrer sonikering ikke naturlige, økologiske formuleringer. Ultralydsblanding er kompatibel med naturlige ingredienser såsom natron, aloe vera, eukalyptusolie, myrra, planteekstrakt (f.eks. salvie, mynte, jordbærekstrakt) og æteriske olier (f.eks. mynte, grøn mynte, kanel).
Læs mere om ultralydsblandere med forskydning til fremstilling af skønhedsprodukter med clean label!

Hvordan fungerer blanding med høj forskydning ved sonikering?

Ultralydsblandere med høj forskydning anvender det samme mekaniske princip som andre almindeligt anvendte industrielle blandesystemer, f.eks. bladblandere med høj forskydning, flerakslede blandere, kolloidmøller, højtrykshomogenisatorer og bladomrørere. Ultralydsblandere med høj forskydning bruges ofte til at dispergere og formale partikler, emulgere olie- og vandfaser, befugte og solubilisere faste stoffer samt fremstille homogene blandinger af alle typer væsker og suspensioner. Ultralydsblandere overfører de høje forskydningskræfter via en ultralydssonde til en blandebeholder, såsom en batchtank eller en gennemstrømningscelle. Ultralydsblanderens sonde vibrerer i væsken ved en meget høj frekvens og med meget høje amplituder og skaber derved intense ultralydskavitationsbobler i mediet. Kavitationsboblernes kollaps medfører kraftige forskydningskræfter, der splitter og bryder dråber, agglomerater, aggregater og endda primærpartikler. Da ultralydskavitation genererer hurtige kavitationsstrømme med op til 1000km/h, accelererer de kavitationsdannede væskestråler partiklerne. Når de accelererede partikler kolliderer med hinanden, fungerer de som formalingsmedier. Som følge heraf knuses de kolliderende partikler og reduceres til mikro- eller nanostørrelse. I ultralydskavitationsfeltet veksler trykket hurtigt og gentagne gange mellem vakuum og op til 1000bar. En roterende blander med 4 blandeblade skulle køre med hele 300.000 omdrejninger pr. minut for at opnå samme frekvens af skiftende trykcyklusser. Konventionelle roterende blandere og rotor-stator-blandere skaber ingen væsentlig mængde kavitation på grund af deres begrænsede hastighed.

Før og efter sonikering: Den grønne kurve viser partikelstørrelsen før sonikering, og den røde kurve er partikelstørrelsesfordelingen for ultralydsdispergeret silica.

Ultralydsblanding af tandpasta

Ultralydsblandere med høj forskydning kan bruges til batchbehandling og kontinuerlig inline-behandling. Til meget viskøse materialer og behandling af store volumener foretrækkes en gennemstrømningscellereaktor, der kan tryksættes, da den gør det muligt at arbejde under intensiverede sonikeringsbetingelser (dvs. tryk intensiverer kavitation). Ved desuden at anvende avancerede strømningsopsætninger såsom en passageopsætning eller en diskret procesopsætning tvinges hele tandpastablandingen gennem ultralydskavitationszonen i gennemstrømningscellen. Dette sikrer, at hver partikel får den samme behandling, så der opnås meget ensartet dispergering og blanding.

Ultralydsbehandling ved passage

Ved hvert procestrin, dvs. når en ny ingrediensblanding tilsættes den flydende basis, passerer pastablandingen fra én tank gennem ultralydsreaktoren til en anden tank. Denne passageproces sikrer et meget pålideligt og ensartet blanderesultat. Mens der ved konventionel batchblanding med høj forskydning skal anvendes ekstra blanding for at sikre, at alle partikler dispergeres, sparer opsætningen med ultralydsgennemstrømningscelle tid og energi, da behandlingstiden reduceres til den minimale behandling pr. partikel.
Ved konventionel batchblanding med høj forskydning bliver nogle partikler overbehandlet, mens andre partikler aldrig kommer ind i den aktive blandezone. Brugen af en ultralydsgennemstrømningscellereaktor sikrer, at hver partikel udsættes for den samme behandling med høj forskydning. Takket være passageprocessen behandles hver partikel ved samme frekvens og intensitet.

Procestip: Ultralydsblanding under tryk

Tryksætning af ultralydsreaktoren eller gennemstrømningscellen intensiverer den akustiske kavitation. Hielscher Ultrasonics leverer forskellige typer gennemstrømningsceller og reaktorer, som nemt kan tryksættes op til 5 barg. Specialtilpassede ultralydsreaktorer kan håndtere endnu højere tryk på op til 300barg.

Ultralydens afluftende virkninger

Bladomrørere og konventionelle blandere med høj forskydning tilfører store mængder gasbobler til blandingen, hvilket er en stor ulempe. Afluftning af den færdige tandpastablanding kræver et ekstra procestrin, som er tids- og energikrævende. Ved ultralydsblanding er indeslutningen af luftbobler generelt meget lav sammenlignet med konventionelle tankomrørere og blandere med høj forskydning. Brugen af en ultralydsgennemstrømningscellereaktor forhindrer unødvendig indblanding af uønskede gasbobler, da blandingen tilføres fra opbevaringstanken i en jævn strøm i et lukket system. I en opsætning med ultralydsgennemstrømningscelle føres pastablandingen under konstant tryk ind i ultralydskavitationszonen. Ultralydsgennemstrømningsopsætningen forhindrer uønsket indeslutning af gas under blandeprocessen. Desuden er sonikering en veletableret teknik til afluftning og afgasning og fremmer luftboblernes koalescens, så de kan stige til overfladen og frigives som gas.
Læs mere om afluftning og afgasning med ultralyd!

Fordelene ved højtydende ultralydsblandere

Ultralydsblandere med høj forskydning skaber intense forskydningskræfter, som har den nødvendige virkning på partikler såsom faste stoffer, dråber, krystaller og fibre til at nedbryde dem til en ønsket størrelse, der kan ligge i mikro- eller nanoområdet. Da inline-ultralydsblandere med høj forskydning nemt håndterer høj viskositet og højt indhold af faste stoffer, er de ideelle til behandling af pastaprodukter såsom tandpastaer, tandrensemidler og geler. De akustiske forskydningskræfter sikrer grundig befugtning af pulveringredienserne og blander dem ensartet til en homogen pasta.
Afhængigt af partiklernes hårdhed og sprødhed kan ultralydsprocesparametrene justeres præcist for at opnå det ønskede blanderesultat. Sammenlignet med alternative blandemetoder såsom bladomrørere med høj forskydning, højtrykshomogenisatorer, kolloid- / perlemøller, akselblandere osv. tilbyder ultralydsblandere med høj forskydning store fordele såsom problemfri håndtering af slibemidler og højt indhold af faste stoffer, nem og sikker betjening, lavt vedligeholdelsesbehov og robusthed.

Batch og inline

Hielscher Ultrasonics’ højtydende blandere kan bruges til batch- og inline-behandling. Afhængigt af dit procesvolumen og din kapacitet pr. time kan inline-behandling være anbefalet. Mens batchbehandling er mere tids- og arbejdskrævende, er en kontinuerlig inline-blandeproces mere effektiv, hurtigere og kræver væsentligt mindre arbejdskraft.

Ultralydsblandere til enhver produktionskapacitet

Hielscher Ultrasonics’ produktsortiment dækker hele spektret af ultralydsprocessorer fra kompakte laboratorieultralydsapparater over bord- og pilotsystemer til fuldt industrielle ultralydsprocessorer med kapacitet til at behandle hele lastbillæs pr. time. Det komplette produktsortiment gør det muligt for os at tilbyde dig den bedst egnede ultralydsblander med forskydning til din proceskapacitet og dine mål.
Opskalering fra en mindre ultralydsblander til højere behandlingskapacitet er meget enkel, da ultralydsblandeprocessen kan skaleres fuldstændigt lineært ud fra dine etablerede procesparametre. Opskalering kan udføres enten ved at installere en kraftigere ultralydsblandeenhed eller ved at samle flere ultralydsapparater i en parallel klynge.

Høje amplituder for høj blandeeffektivitet

Hielscher Ultrasonics’ industrielle ultralydsprocessorer kan levere meget høje amplituder. Amplituder på op til 200µm kan nemt anvendes kontinuerligt i 24/7-drift. Til endnu højere amplituder fås specialtilpassede ultralydssonotroder. Robustheden af Hielscher’s ultralydsudstyr muliggør 24/7-drift under hård belastning og i krævende miljøer.

Nem, risikofri afprøvning

Ultralydsprocesser kan skaleres fuldstændigt lineært. Det betyder, at ethvert resultat, du har opnået med et laboratorie- eller bordultralydsapparat, kan skaleres til præcis samme resultat med præcis de samme procesparametre. Dette gør sonikering ideel til produktudvikling og efterfølgende implementering i kommerciel fremstilling.

Højeste kvalitet – designet og fremstillet i Tyskland

Som en familieejet og familiedrevet virksomhed prioriterer Hielscher de højeste kvalitetsstandarder for sine ultralydsprocessorer. Alle ultralydsapparater designes, fremstilles og testes grundigt på vores hovedsæde i Teltow nær Berlin i Tyskland. Robustheden og pålideligheden af Hielscher’s ultralydsudstyr gør det til en arbejdshest i din produktion. 24/7-drift under fuld belastning og i krævende miljøer er en naturlig egenskab ved Hielscher’s højtydende blandere.

Du kan købe Hielscher ultralydsblandere med høj forskydning i alle størrelser og konfigureret præcist til dine proceskrav. Fra behandling af væsker i et lille laboratoriebæger til kontinuerlig gennemstrømningsblanding af suspensioner og pastaer på industrielt niveau tilbyder Hielscher Ultrasonics en passende blander med høj forskydning til dig! Kontakt os – vi anbefaler dig gerne den ideelle ultralydsblanderopsætning!

Tabellen nedenfor giver dig en indikation af vores ultralydsapparaters omtrentlige behandlingskapacitet: