Αναμικτήρες υψηλής διάτμησης για την παραγωγή οδοντόκρεμας

Η παραγωγή οδοντόκρεμας είναι μια απαιτητική διεργασία που απαιτεί εξοπλισμό ανάμιξης ικανό να διαχειρίζεται παχύρρευστες πάστες, υψηλές συγκεντρώσεις στερεών και λειαντικά σωματίδια. Οι αναμικτήρες υπερήχων υψηλής διάτμησης παρέχουν δυνάμεις διάτμησης υψηλής έντασης που εξασφαλίζουν πλήρη διαβροχή των σκονών, ομοιόμορφη ομογενοποίηση των κολλοειδών αιωρημάτων και ομοιόμορφη κατανομή μεγέθους σωματιδίων. Διαθέσιμοι σε βιομηχανική κλίμακα και ικανοί να επεξεργάζονται ρεύματα μεγάλου όγκου, οι αναμικτήρες υπερήχων υψηλής διάτμησης αποτελούν τον αξιόπιστο στυλοβάτη σας στην παραγωγή οδοντόκρεμας!

Παραγωγή οδοντόκρεμας

Οι οδοντόκρεμες, τα οδοντοκαθαριστικά και οι γέλες αποτελούνται από τέσσερα κύρια συστατικά: νερό, λειαντικά, φθοριούχες ενώσεις και απορρυπαντικά. Ενώ η περιεκτικότητα σε νερό κυμαίνεται συνήθως μεταξύ 20 και 45%, τα λειαντικά είναι τα κύρια συστατικά, αποτελώντας τουλάχιστον το 50% της σύνθεσης της οδοντόκρεμας. Στα ευρέως χρησιμοποιούμενα λειαντικά περιλαμβάνονται σωματίδια υδροξειδίου του αργιλίου (Al(OH)₃), ανθρακικού ασβεστίου (CaCO₃), ανθρακικού νατρίου, διάφορων όξινων φωσφορικών αλάτων του ασβεστίου, ένυδρων μορφών διοξειδίου του πυριτίου, ζεόλιθων, μαρμαρυγίας και υδροξυαπατίτη (Ca₅(PO₄)3OH).
Οι συνήθεις συνθέσεις οδοντόκρεμας και οδοντοκαθαριστικών παρασκευάζονται γενικά ακολουθώντας τα παρακάτω βήματα:
Αρχικά, το νερό, ο υγραντικός παράγοντας (π.χ. σορβιτόλη, γλυκερίνη, προπυλενογλυκόλη) και άλλα υγρά συστατικά αναμιγνύονται ώστε να προκύψει μια υγρή βάση.
Για να αποκτήσει η τελική οδοντόκρεμα συγκεκριμένη ρεολογία και υφή, προστίθενται στην υγρή βάση τροποποιητές ρεολογίας και συνδετικά μέσα. Οι τροποποιητές ρεολογίας και τα συνδετικά μέσα προσδίδουν στην οδοντόκρεμα την πυκνότητα και την υφή της. Στα συνήθως χρησιμοποιούμενα συνδετικά μέσα περιλαμβάνονται το κόμμι καράγια, ο μπεντονίτης, το αλγινικό νάτριο, η μεθυλοκυτταρίνη, η καραγενάνη και το πυριτικό μαγνήσιο-αργίλιο. Ορισμένοι τροποποιητές ρεολογίας απαιτούν προανάμιξη με ένα μη υδατικό υγρό συστατικό, όπως η γλυκερίνη ή τα αιθέρια έλαια που προσδίδουν άρωμα. Εναλλακτικά, ο τροποποιητής ρεολογίας μπορεί να αναμιχθεί με άλλα συστατικά σε σκόνη, προκειμένου να διευκολυνθεί η κολλοειδής διασπορά.
Στο επόμενο βήμα, δραστικά συστατικά (π.χ. φθοριούχο ασβέστιο, χλωριούχος ψευδάργυρος, υδροξυαπατίτης), γλυκαντικά πρόσθετα γεύσης και συντηρητικά αναμιγνύονται στο μίγμα.
Στη συνέχεια, ένα αιώρημα που περιέχει λειαντικά σωματίδια και / ή πληρωτικά ενσωματώνεται στο μίγμα της οδοντόκρεμας. Δεδομένου ότι τα λειαντικά είναι το κύριο συστατικό και προστίθενται σε υψηλή περιεκτικότητα στερεών, απαιτείται ισχυρή, αξιόπιστη ανάμιξη υψηλής διάτμησης για την εκτέλεση αυτής της απαιτητικής εργασίας.
Έπειτα προστίθενται πρόσθετα γεύσης και χρώματος.
Στο τελικό βήμα ανάμιξης, προστίθεται στη σύνθεση ένα απορρυπαντικό ή αφριστικό (παράγοντας αφρισμού), το οποίο δρα ως σταθεροποιητής και βελτιώνει την ομοιόμορφη κατανομή της οδοντόκρεμας κατά το βούρτσισμα των δοντιών. Το απορρυπαντικό και το αφριστικό αναμιγνύονται στο μίγμα της οδοντόκρεμας με ήπια ένταση, ώστε να ελαχιστοποιείται ο αφρισμός. Συνήθη αφριστικά είναι το λαυρυλοθειικό νάτριο, το λαυρυλοσουλφοξικό νάτριο, το διοκτυλοσουλφοηλεκτρικό νάτριο, το σουλφολαυρικό άλας, το λαυρυλοσαρκοσινικό νάτριο, το στεαρυλοφουμαρικό νάτριο και το στεαρυλογαλακτικό νάτριο.

Μια τυπική βασική σύνθεση οδοντόκρεμας αποτελείται από:

• Νερό
• Λειαντικά σωματίδια
• Υγραντικούς παράγοντες (π.χ. σορβιτόλη, γλυκερίνη)
• Σταθεροποιητικές επιφανειοδραστικές ουσίες
• Τροποποιητές ρεολογίας (παχυντικά)
• Χρωστικές ουσίες
• Αρωματικές ουσίες
• Συντηρητικά (π.χ. p-hydrozybenzoate)
• Απορρυπαντικό

Ανάλογα με τον τύπο του προϊόντος οδοντόκρεμας, προστίθενται και άλλα δραστικά συστατικά, όπως βακτηριοκτόνα, λευκαντικά, φθοριούχες ενώσεις κ.λπ.

Φυσικές οδοντόκρεμες καθαρής ετικέτας

Οι παρασκευαστές βιολογικών, φυσικών οδοντοκρεμών διαμορφώνουν τις συνθέσεις των προϊόντων τους χρησιμοποιώντας μόνο συστατικά πιστοποιημένα ως βιολογικά και / ή φυσικά συστατικά. Οι μάρκες φυσικών οδοντοκρεμών ανταποκρίνονται στη ζήτηση των καταναλωτών που προσέχουν την υγεία τους και θέλουν να αποφεύγουν τα τεχνητά συστατικά που απαντώνται συνήθως στις συμβατικές οδοντόκρεμες. Λόγω της αυξανόμενης ζήτησης των καταναλωτών για προϊόντα καθαρής ετικέτας, όλο και περισσότερες μικρότερες αλλά και μεγαλύτερες γνωστές μάρκες προσφέρουν οδοντόκρεμες καθαρής ετικέτας. Οι αναμικτήρες υπερήχων είναι ιδανικοί και για παραγωγή μικρής και μεσαίας κλίμακας. Ως μη θερμική, αμιγώς μηχανική μέθοδος ανάμιξης, η κατεργασία με υπερήχους δεν αλλοιώνει τις φυσικές, βιολογικές συνθέσεις. Η ανάμιξη με υπερήχους είναι συμβατή με φυσικά συστατικά όπως μαγειρική σόδα, αλόη βέρα, έλαιο ευκαλύπτου, μύρο, φυτικά εκχυλίσματα (π.χ. εκχύλισμα φασκόμηλου, μέντας, φράουλας) και αιθέρια έλαια (π.χ. μέντας, δυόσμου, κανέλας).
Διαβάστε περισσότερα για τους αναμικτήρες διάτμησης με υπερήχους για την παραγωγή προϊόντων ομορφιάς καθαρής ετικέτας!

Πώς λειτουργεί η ανάμιξη υψηλής διάτμησης μέσω κατεργασίας με υπερήχους;

Οι αναμικτήρες υπερήχων υψηλής διάτμησης χρησιμοποιούν την ίδια μηχανική αρχή με άλλα ευρέως χρησιμοποιούμενα βιομηχανικά συστήματα ανάμιξης, π.χ. αναμικτήρες υψηλής διάτμησης με πτερύγια, αναμικτήρες πολλαπλών αξόνων, κολλοειδείς μύλους, ομογενοποιητές υψηλής πίεσης και αναδευτήρες με πτερύγια. Οι αναμικτήρες υπερήχων υψηλής διάτμησης χρησιμοποιούνται συχνά για τη διασπορά και την άλεση σωματιδίων, τη γαλακτωματοποίηση ελαιωδών και υδατικών φάσεων, τη διαβροχή και τη διαλυτοποίηση στερεών υλικών, καθώς και για την παραγωγή ομοιογενών μιγμάτων κάθε είδους υγρών και πολφών. Οι αναμικτήρες υπερήχων μεταδίδουν τις ισχυρές δυνάμεις διάτμησης μέσω ενός καθετήρα υπερήχων σε ένα δοχείο ανάμιξης, όπως μια δεξαμενή παρτίδας ή μια κυψελίδα ροής. Ο καθετήρας του αναμικτήρα υπερήχων ταλαντώνεται μέσα στο υγρό με πολύ υψηλή συχνότητα και πολύ μεγάλα πλάτη ταλάντωσης, δημιουργώντας έτσι έντονες φυσαλίδες σπηλαίωσης λόγω υπερήχων στο μέσο. Η κατάρρευση των φυσαλίδων σπηλαίωσης δημιουργεί ισχυρές δυνάμεις διάτμησης, οι οποίες διασπούν και κατακερματίζουν σταγονίδια, συσσωματώματα, συσσωματώσεις, ακόμη και πρωτογενή σωματίδια. Καθώς η σπηλαίωση λόγω υπερήχων δημιουργεί ροές σπηλαίωσης υψηλής ταχύτητας έως και 1000km/h, οι πίδακες υγρού που δημιουργούνται από τη σπηλαίωση επιταχύνουν τα σωματίδια. Όταν τα επιταχυνόμενα σωματίδια συγκρούονται μεταξύ τους, λειτουργούν ως μέσα άλεσης. Ως αποτέλεσμα, τα συγκρουόμενα σωματίδια θρυμματίζονται και το μέγεθός τους μειώνεται στη μικρομετρική ή νανομετρική κλίμακα. Στο πεδίο σπηλαίωσης λόγω υπερήχων, οι πιέσεις εναλλάσσονται γρήγορα και επανειλημμένα μεταξύ κενού και τιμών έως και 1000bar. Ένας περιστροφικός αναμικτήρας με 4 πτερύγια ανάμιξης θα έπρεπε να λειτουργεί με την ιλιγγιώδη ταχύτητα των 300.000 RPM για να επιτύχει την ίδια συχνότητα εναλλασσόμενων κύκλων πίεσης. Οι συμβατικοί περιστροφικοί αναμικτήρες και οι αναμικτήρες ρότορα–στάτορα δεν δημιουργούν σημαντική σπηλαίωση λόγω του περιορισμού της ταχύτητάς τους.

Πριν και μετά την κατεργασία με υπερήχους: Η πράσινη καμπύλη δείχνει το μέγεθος των σωματιδίων πριν από την κατεργασία με υπερήχους, ενώ η κόκκινη καμπύλη είναι η κατανομή μεγέθους των σωματιδίων του διοξειδίου του πυριτίου που έχει διασπαρεί με υπερήχους.

Ανάμιξη οδοντόκρεμας με υπερήχους

Οι αναμικτήρες υπερήχων υψηλής διάτμησης μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως μονάδες κατεργασίας κατά παρτίδες και συνεχούς κατεργασίας εντός γραμμής. Για υλικά υψηλού ιξώδους και κατεργασία μεγάλων όγκων, προτιμάται η χρήση αντιδραστήρα κυψελίδας ροής που μπορεί να λειτουργεί υπό πίεση, καθώς αυτό επιτρέπει τη λειτουργία υπό ενισχυμένες συνθήκες κατεργασίας με υπερήχους (δηλ. η πίεση ενισχύει τη σπηλαίωση). Επιπλέον, με τη χρήση εξελιγμένων διατάξεων ροής, όπως μια διάταξη διεργασίας διέλευσης ή διακριτής διεργασίας, ολόκληρο το μίγμα οδοντόκρεμας εξαναγκάζεται να διέλθει από τη ζώνη σπηλαίωσης λόγω υπερήχων στην κυψελίδα ροής. Έτσι διασφαλίζεται ότι κάθε σωματίδιο υφίσταται την ίδια κατεργασία, ώστε να επιτυγχάνεται εξαιρετικά ομοιόμορφη διασπορά και ανάμιξη.

Κατεργασία με υπερήχους μέσω διέλευσης

Σε κάθε στάδιο της διεργασίας, δηλαδή όταν προστίθεται ένα νέο μείγμα συστατικών στην υγρή βάση, το μείγμα πάστας περνά από μία δεξαμενή μέσω του αντιδραστήρα υπερήχων σε μια δεύτερη δεξαμενή. Αυτή η διεργασία διέλευσης εξασφαλίζει ένα εξαιρετικά αξιόπιστο και ομοιόμορφο αποτέλεσμα ανάμειξης. Ενώ κατά τη συμβατική ανάμειξη υψηλής διάτμησης κατά παρτίδες απαιτείται επιπλέον ανάμειξη για να διασφαλιστεί η διασπορά όλων των σωματιδίων, η διάταξη κυψελίδας ροής υπερήχων εξοικονομεί χρόνο και ενέργεια, καθώς ο χρόνος επεξεργασίας μειώνεται στον ελάχιστο χρόνο κατεργασίας ανά σωματίδιο.
Στη συμβατική ανάμειξη υψηλής διάτμησης κατά παρτίδες, ορισμένα σωματίδια υφίστανται υπερβολική επεξεργασία, ενώ άλλα δεν εισέρχονται ποτέ στην ενεργή ζώνη ανάμειξης. Η χρήση αντιδραστήρα κυψελίδας ροής υπερήχων διασφαλίζει ότι κάθε σωματίδιο υποβάλλεται στην ίδια κατεργασία υψηλής διάτμησης. Χάρη στη διεργασία διέλευσης, κάθε σωματίδιο υποβάλλεται σε κατεργασία με την ίδια συχνότητα και ένταση.

Συμβουλή επεξεργασίας: Ανάμειξη με υπερήχους υπό πίεση

Η εφαρμογή πίεσης στον αντιδραστήρα υπερήχων ή στην κυψελίδα ροής εντείνει την ακουστική σπηλαίωση. Η Hielscher Ultrasonics παρέχει διάφορους τύπους κυψελίδων ροής και αντιδραστήρων, στους οποίους μπορεί εύκολα να εφαρμοστεί πίεση έως και 5 barg. Οι ειδικά προσαρμοσμένοι αντιδραστήρες υπερήχων μπορούν να αντέξουν ακόμη υψηλότερες πιέσεις, έως και 300barg.

Επιδράσεις απαέρωσης με υπερήχους

Οι αναδευτήρες με πτερύγια και οι συμβατικοί αναμείκτες υψηλής διάτμησης εισάγουν μεγάλους όγκους φυσαλίδων αερίου στο μείγμα, γεγονός που αποτελεί σημαντικό μειονέκτημα. Η απομάκρυνση του αέρα από το τελικό μείγμα οδοντόκρεμας απαιτεί ένα επιπλέον στάδιο επεξεργασίας, το οποίο καταναλώνει χρόνο και ενέργεια. Κατά την ανάμειξη με υπερήχους, η παγίδευση φυσαλίδων αέρα είναι γενικά πολύ μικρή σε σύγκριση με τους συμβατικούς αναδευτήρες δεξαμενών και τους αναμείκτες υψηλής διάτμησης. Η χρήση αντιδραστήρα κυψελίδας ροής υπερήχων αποτρέπει την περιττή ενσωμάτωση ανεπιθύμητων φυσαλίδων αερίου, καθώς το μείγμα τροφοδοτείται από τη δεξαμενή συγκράτησης με σταθερή ροή σε ένα κλειστό σύστημα. Σε μια διάταξη κυψελίδας ροής υπερήχων, το μείγμα πάστας τροφοδοτείται υπό συνεχή πίεση στη ζώνη σπηλαίωσης υπερήχων. Η διάταξη συνεχούς ροής υπερήχων αποτρέπει την ανεπιθύμητη παγίδευση αερίου κατά τη διεργασία ανάμειξης. Επιπλέον, η κατεργασία με υπερήχους αποτελεί καθιερωμένη τεχνική απομάκρυνσης αέρα και αερίων και προάγει τη συνένωση των φυσαλίδων αέρα, ώστε να μπορούν να ανέλθουν στην επιφάνεια και να εξαερωθούν.
Διαβάστε περισσότερα για την απομάκρυνση αέρα και αερίων με υπερήχους!

Τα πλεονεκτήματα των αναμεικτών υπερήχων υψηλής απόδοσης

Οι αναμείκτες υπερήχων υψηλής διάτμησης δημιουργούν έντονες δυνάμεις διάτμησης, οι οποίες ασκούν την απαιτούμενη επίδραση σε σωματίδια όπως στερεά, σταγονίδια, κρύσταλλοι και ίνες, ώστε να τα διασπάσουν σε ένα στοχευμένο μέγεθος, το οποίο μπορεί να βρίσκεται στην περιοχή των μικρομέτρων ή των νανομέτρων. Καθώς χειρίζονται εύκολα υλικά υψηλού ιξώδους και υψηλά φορτία στερεών, οι αναμείκτες υπερήχων υψηλής διάτμησης σε σειρά είναι ιδανικοί για την επεξεργασία προϊόντων σε μορφή πάστας, όπως οδοντόκρεμες, οδοντοκαθαριστικά και γέλες. Οι ακουστικές δυνάμεις διάτμησης επιτυγχάνουν πλήρη διαβροχή των συστατικών σε μορφή σκόνης και τα αναμειγνύουν ομοιόμορφα, σχηματίζοντας μια ομοιογενή πάστα.
Ανάλογα με τη σκληρότητα και την ευθραυστότητα των σωματιδίων, οι παράμετροι της διεργασίας υπερήχων μπορούν να ρυθμιστούν με ακρίβεια για την επίτευξη του επιθυμητού αποτελέσματος ανάμειξης. Σε σύγκριση με εναλλακτικές μεθόδους ανάμειξης, όπως αναδευτήρες με πτερύγια υψηλής διάτμησης, ομογενοποιητές υψηλής πίεσης, κολλοειδείς μύλοι / μύλοι σφαιριδίων, αναμείκτες με άξονες κ.λπ., οι αναμείκτες υπερήχων υψηλής διάτμησης προσφέρουν σημαντικά πλεονεκτήματα, όπως ο απρόσκοπτος χειρισμός λειαντικών υλικών και υψηλών φορτίων στερεών, η εύκολη και ασφαλής λειτουργία, οι χαμηλές απαιτήσεις συντήρησης και η στιβαρότητα.

Επεξεργασία κατά παρτίδες και σε σειρά

Οι αναμικτήρες υψηλών επιδόσεων της Hielscher Ultrasonics μπορούν να χρησιμοποιηθούν για επεξεργασία κατά παρτίδες και εντός γραμμής παραγωγής. Ανάλογα με τον όγκο της διεργασίας σας και την ωριαία δυναμικότητα επεξεργασίας, ενδέχεται να συνιστάται η επεξεργασία εντός γραμμής παραγωγής. Ενώ η επεξεργασία κατά παρτίδες απαιτεί περισσότερο χρόνο και εργασία, μια συνεχής διεργασία ανάμιξης εντός γραμμής παραγωγής είναι πιο αποδοτική, ταχύτερη και απαιτεί σημαντικά λιγότερη εργασία.

Αναμικτήρες υπερήχων για κάθε παραγωγική δυναμικότητα

Η γκάμα προϊόντων της Hielscher Ultrasonics καλύπτει όλο το φάσμα επεξεργαστών υπερήχων, από συμπαγείς εργαστηριακές συσκευές υπερήχων και επιτραπέζια και πιλοτικά συστήματα έως πλήρως βιομηχανικούς επεξεργαστές υπερήχων με δυνατότητα επεξεργασίας φορτίων ολόκληρων φορτηγών ανά ώρα. Η πλήρης γκάμα προϊόντων μάς επιτρέπει να σας προσφέρουμε τον καταλληλότερο αναμικτήρα διάτμησης με υπερήχους για τη δυναμικότητα και τους στόχους της διεργασίας σας.
Η αύξηση της κλίμακας από έναν μικρότερο αναμικτήρα υπερήχων σε υψηλότερες δυναμικότητες επεξεργασίας είναι πολύ απλή, καθώς η διεργασία ανάμιξης με υπερήχους μπορεί να κλιμακωθεί πλήρως γραμμικά με βάση τις καθιερωμένες παραμέτρους της διεργασίας σας. Η αύξηση της κλίμακας μπορεί να πραγματοποιηθεί είτε με την εγκατάσταση μιας ισχυρότερης μονάδας ανάμιξης με υπερήχους είτε με την ομαδοποίηση πολλών συσκευών υπερήχων σε παράλληλη διάταξη.

Υψηλά πλάτη ταλάντωσης για υψηλή απόδοση ανάμιξης

Οι βιομηχανικοί επεξεργαστές υπερήχων της Hielscher Ultrasonics μπορούν να παρέχουν πολύ υψηλά πλάτη ταλάντωσης. Πλάτη ταλάντωσης έως 200µm μπορούν εύκολα να διατηρούνται συνεχώς σε λειτουργία 24/7. Για ακόμη υψηλότερα πλάτη ταλάντωσης, διατίθενται ειδικά προσαρμοσμένα ηχοτρόδια υπερήχων. Η στιβαρότητα του εξοπλισμού υπερήχων της Hielscher επιτρέπει τη λειτουργία 24/7 υπό συνθήκες βαριάς χρήσης και σε απαιτητικά περιβάλλοντα.

Εύκολες δοκιμές χωρίς κίνδυνο

Οι διεργασίες υπερήχων μπορούν να κλιμακωθούν πλήρως γραμμικά. Αυτό σημαίνει ότι κάθε αποτέλεσμα που έχετε επιτύχει με μια εργαστηριακή ή επιτραπέζια συσκευή υπερήχων μπορεί να μεταφερθεί σε μεγαλύτερη κλίμακα με ακριβώς το ίδιο αποτέλεσμα, χρησιμοποιώντας ακριβώς τις ίδιες παραμέτρους διεργασίας. Αυτό καθιστά την κατεργασία με υπερήχους ιδανική για την ανάπτυξη προϊόντων και τη μετέπειτα εφαρμογή της στην εμπορική παραγωγή.

Ύψιστη ποιότητα – Σχεδιασμός και κατασκευή στη Γερμανία

Ως οικογενειακή επιχείρηση που ανήκει και διοικείται από την ίδια οικογένεια, η Hielscher δίνει προτεραιότητα στα υψηλότερα πρότυπα ποιότητας για τους επεξεργαστές υπερήχων της. Όλες οι συσκευές υπερήχων σχεδιάζονται, κατασκευάζονται και ελέγχονται διεξοδικά στην έδρα μας στο Teltow, κοντά στο Βερολίνο της Γερμανίας. Η στιβαρότητα και η αξιοπιστία του εξοπλισμού υπερήχων της Hielscher τον καθιστούν ακούραστο εργάτη στην παραγωγή σας. Η λειτουργία 24/7 υπό πλήρες φορτίο και σε απαιτητικά περιβάλλοντα αποτελεί εγγενές χαρακτηριστικό των αναμικτήρων υψηλών επιδόσεων της Hielscher.

Μπορείτε να αγοράσετε αναμικτήρες υπερήχων υψηλής διάτμησης της Hielscher σε οποιοδήποτε μέγεθος και με διαμόρφωση που ανταποκρίνεται ακριβώς στις απαιτήσεις της διεργασίας σας. Από την κατεργασία ρευστών σε ένα μικρό εργαστηριακό ποτήρι ζέσεως έως τη συνεχή ανάμιξη αιωρημάτων και παστών σε διάταξη διέλευσης σε βιομηχανική κλίμακα, η Hielscher Ultrasonics προσφέρει τον κατάλληλο αναμικτήρα υψηλής διάτμησης για εσάς! Επικοινωνήστε μαζί μας – θα χαρούμε να σας προτείνουμε την ιδανική διάταξη ανάμιξης με υπερήχους!

Ο παρακάτω πίνακας παρέχει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση δυναμικότητας επεξεργασίας των συσκευών υπερήχων μας: