Kõrgnihkesegistid hambapasta tootmiseks

Hambapasta tootmine on nõudlik protsess, mis eeldab segamisseadmeid, mis suudavad töödelda viskoosseid pastasid, suuri tahkete osakeste kontsentratsioone ja abrasiivseid osakesi. Ultraheli kõrgnihkesegistid tekitavad suure intensiivsusega nihkejõude, mis tagavad pulbrite põhjaliku märgumise, kolloidsete suspensioonide ühtlase homogeniseerimise ja ühtlase osakeste suurusjaotuse. Tööstuslikus mastaabis saadaolevad ja suuri mahuvoogusid töödelda suutvad ultraheli kõrgnihkesegistid on teie töökindel tööhobune hambapasta tootmises!

Hambapasta tootmine

Hambapastad, hambapulbrid ja geelid koosnevad neljast põhikomponendist: veest, abrasiividest, fluoriididest ja detergentidest. Kui veesisaldus varieerub enamasti vahemikus 20 kuni 45%, siis abrasiivid on peamised komponendid, mis moodustavad hambapasta koostisest vähemalt 50%. Laialdaselt kasutatavate abrasiivide hulka kuuluvad osakesed, mis koosnevad alumiiniumhüdroksiidist (Al(OH)₃), kaltsiumkarbonaadist (CaCO₃), naatriumkarbonaadist, erinevatest kaltsiumvesinikfosfaatidest, hüdreeritud ränidioksiididest, zeoliitidest, vilgust ja hüdroksüapatiidist (Ca₅(PO₄)3OH).
Tavapäraseid hambapasta ja hambapulbri retsepte valmistatakse üldjuhul allpool toodud etappide kohaselt:
Esmalt segatakse omavahel vesi, niisutaja (nt sorbitool, glütseriin, propüleenglükool) ja muud vedelad koostisosad, et saada vedel alus.
Lõpliku hambapasta kindla reoloogia ja tekstuuri saavutamiseks lisatakse vedelale alusele reoloogiamuundajaid ja sideaineid. Reoloogiamuundajad ja sideained annavad hambapastale selle paksuse ja tekstuuri. Tavaliselt kasutatavate sideainete hulka kuuluvad karaja kummi, bentoniit, naatriumalginaat, metüültselluloos, karrageen ja magneesiumalumiiniumsilikaat. Mõnda reoloogiamuundajat tuleb eelnevalt segada mittevesilise vedela koostisosaga, näiteks glütseriini või maitsestavate eeterlike õlidega. Teise võimalusena võib reoloogiamuundaja segada teiste pulbriliste koostisosade hulka, et hõlbustada kolloidset dispergeerimist.
Järgmises etapis segatakse segusse toimeained (nt kaltsiumfluoriid, tsinkkloriid, hüdroksüapatiit), magusa maitsega lisandid ja säilitusained.
Seejärel lisatakse hambapasta segusse abrasiivseid osakesi ja / või täiteaineid sisaldav suspensioon. Kuna abrasiivid on põhikoostisosa, mida lisatakse suure tahkete osakeste sisaldusega, on selle nõudliku ülesande täitmiseks vaja võimsat ja töökindlat kõrgnihkesegamist.
Pärast seda lisatakse maitse- ja värvilisandid.
Viimases segamisetapis lisatakse koostisele detergent ehk vahustaja (vahutamisaine), mis toimib stabilisaatorina ja parandab hambapasta ühtlast jaotumist hammaste pesemisel. Detergent ja vahustaja segatakse hambapasta segusse õrna intensiivsusega, et vähendada vahutamist. Tavalised vahustajad on naatriumlauriülsulfaat, naatriumlauriülsulfoatsetaat, naatriumdioktüülsulfosuktsinaat, sulfolauraat, naatriumlauroüülsarkosinaat, naatriumstearüülfumaraat ja naatriumstearüüllaktaat.

Tüüpiline hambapasta põhiretsept koosneb järgmistest komponentidest:

• Vesi
• Abrasiivsed osakesed
• Niisutajad (nt sorbitool, glütseriin)
• Stabiliseerivad pindaktiivsed ained
• Reoloogiamuundajad (paksendajad)
• Värvained
• Maitseained
• Säilitusained (nt p-hydrozybenzoate)
• Detergent

Sõltuvalt hambapasta tootetüübist lisatakse ka muid toimeaineid, näiteks bakteritsiide, valgendajaid, fluoriidi jne.

Looduslikud puhta koostisega hambapastad

Mahe- ja looduslike hambapastade tootjad koostavad tooteid, kasutades ainult mahesertifitseeritud ja / või looduslikke koostisosi. Looduslikud hambapastabrändid vastavad terviseteadlike tarbijate nõudlusele, kes soovivad vältida tavalistes hambapastades sageli leiduvaid kunstlikke koostisosi. Tarbijate kasvava nõudluse tõttu puhta koostisega (clean label) toodete järele pakuvad üha rohkem nii väiksemaid kui ka suuremaid tuntud brände puhta koostisega hambapastasid. Ultraheli segistid sobivad ideaalselt ka väikese ja keskmise tootmismahu jaoks. Mittetermilise, puhtmehaanilise segamismeetodina ei muuda ultraheli töötlus looduslikke ega mahedaid koostisi. Ultraheli segamine sobib kokku selliste looduslike koostisosadega nagu küpsetussooda, aloe vera, eukalüptiõli, mürr, taimeekstraktid (nt salvei-, piparmündi- ja maasikaekstrakt) ning eeterlikud õlid (nt piparmündi-, rohelise mündi- ja kaneeliõli).
Loe lähemalt ultraheli nihkesegistitest puhta koostisega kosmeetikatoodete tootmiseks!

Kuidas toimib suure nihkejõuga segamine ultraheli töötlusega?

Ultraheli suure nihkejõuga segistid kasutavad sama mehaanilist põhimõtet nagu muud laialdaselt kasutatavad tööstuslikud segamissüsteemid, nt suure nihkejõuga labasegistid, mitmevõllilised segistid, kolloidveskid, kõrgsurvehomogenisaatorid ja labasegurid. Ultraheli suure nihkejõuga segisteid kasutatakse sageli osakeste dispergeerimiseks ja jahvatamiseks, õli- ja veefaaside emulgeerimiseks, tahke aine niisutamiseks ja lahustamiseks ning igasuguste vedelike ja suspensioonide homogeensete segude valmistamiseks. Ultraheli segistid kannavad suure nihkejõu ultraheli sondi kaudu segamisanumasse, näiteks partiimahutisse või läbivoolukambrisse. Ultraheli segisti sond vibreerib vedelikus väga kõrgel sagedusel ja amplituudidel, tekitades seeläbi keskkonnas intensiivseid ultraheli kavitatsioonimulle. Kavitatsioonimullide kollapsi tulemusel tekivad võimsad nihkejõud, mis lõhuvad ja purustavad piisku, aglomeraate, agregaate ja isegi primaarseid osakesi. Kuna ultraheli kavitatsioon tekitab suure kiirusega kavitatsioonivoolu kiirusega kuni 1000km/h, kiirendavad kavitatsioonilised vedelikujoad osakesi. Kui kiirendatud osakesed põrkuvad omavahel, toimivad nad jahvatuskeskkonnana. Selle tulemusena osakesed purunevad ja peenenevad mikro- või nanosuuruseni. Ultraheli kavitatsiooniväljas vahelduvad rõhud kiiresti ja korduvalt vaakumi ja kuni 1000bar vahel. 4 segulabaga pöörlev segisti peaks sama rõhutsüklite vaheldumissageduse saavutamiseks töötama hämmastava 300 000 RPM juures. Tavalised pöörlevad segistid ja rootor-stator-segistid ei tekita märkimisväärset kavitatsiooni, kuna nende kiirus on piiratud.

Enne ja pärast ultraheli töötlust: roheline kõver näitab osakeste suurust enne ultraheli töötlust, punane kõver on ultrahelitöötlusega dispergeeritud ränidioksiidi osakeste suurusjaotus.

Ultraheli hambapasta segamine

Ultraheli suure nihkejõuga segisteid saab kasutada partii- ja pidevate vooluprotsessorina (inline). Väga viskoossete materjalide ja suure mahuga töötlemise puhul eelistatakse survestatavat läbivoolukambriga reaktorit, kuna see võimaldab töötada intensiivistatud ultraheli töötluse tingimustes (st rõhk tugevdab kavitatsiooni). Lisaks sellele, kasutades keerukaid vooluskeeme, näiteks läbivoolu- ehk diskreetset protsessiskeemi, sunnitakse kogu hambapastasegu läbima läbivoolukambris asuva ultraheli kavitatsioonitsooni. See tagab, et iga osake saab sama töötluse, mille tulemusena saavutatakse väga ühtlane dispergeerimine ja segunemine.

Ultraheli läbivoolutöötlus

Iga töötlusetapi puhul, st kui vedelale alusele lisatakse uus koostisainete segu, liigub pastasegu ühest mahutist läbi ultraheli reaktori teise mahutisse. See läbivooluprotsess tagab väga usaldusväärse ja ühtlase segamistulemuse. Kui tavapärase suure nihkejõuga perioodilise segamise korral tuleb kõigi osakeste dispergeerimise tagamiseks segada üleliia, siis ultraheli läbivoolukambri lahendus säästab aega ja energiat, sest töötlusaeg väheneb osakese kohta minimaalse vajaliku töötluseni.
Tavapärase suure nihkejõuga perioodilise segamise korral töödeldakse mõnda osakest üle, samas kui mõni osake ei jõua kunagi aktiivsesse segamistsooni. Ultraheli läbivoolukamberreaktori kasutamine tagab, et iga osake saab sama suure nihkejõuga töötluse. Tänu läbivooluprotsessile töödeldakse iga osakest samal sagedusel ja sama intensiivsusega.

Töötlusnõuanne: ultraheli segamine rõhu all

Rõhu rakendamine ultraheli reaktorile või läbivoolukambrile tugevdab akustilist kavitatsiooni. Hielscher Ultrasonics pakub erinevaid läbivoolukambri- ja reaktoritüüpe, mida saab hõlpsasti survestada kuni 5 barg-ini. Kohandatud ultraheli reaktorid taluvad veelgi kõrgemat rõhku – kuni 300barg.

Ultraheli õhueemaldusefektid

Labaga segurid ja tavapärased suure nihkejõuga segistid viivad segusse suure hulga gaasimulle, mis on oluline puudus. Valmis hambapasta segu õhueemaldus nõuab täiendavat töötlusetappi, mis on aja- ja energiamahukas. Ultraheli segamisel on õhumullide sattumine segusse üldiselt väga väike võrreldes tavapäraste mahutisegurite ja suure nihkejõuga segistitega. Ultraheli läbivoolukamberreaktori kasutamine hoiab ära soovimatute gaasimullide tarbetu sattumise segusse, kuna segu juhitakse hoidemahutist ühtlase vooluna suletud süsteemis. Ultraheli läbivoolukambri lahenduses suunatakse pastasegu pideva rõhuga ultraheli kavitatsioonitsooni. Ultraheli läbivoolulahendus hoiab segamisprotsessi ajal ära gaasi soovimatu lõksustumise. Lisaks on sonikeerimine väljakujunenud õhueemalduse ja gaasieemalduse meetod ning soodustab õhumullide koalestsentsi, nii et need saavad tõusta pinnale ja aurustuda.
Loe lähemalt ultraheli õhueemalduse ja gaasieemalduse kohta!

Suure jõudlusega ultraheli segistite eelised

Ultraheli suure nihkejõuga segistid tekitavad intensiivseid nihkejõude, mis avaldavad osakestele – näiteks tahketele osakestele, tilkadele, kristallidele ja kiududele – vajalikku mõju, et need soovitud suuruseni purustada, milleks võib olla mikromeetri- või nanomeetrivahemik. Kuna ultraheli suure nihkejõuga läbivoolusegistid tulevad hõlpsasti toime suure viskoossuse ja suure tahkete osakeste sisaldusega, sobivad need ideaalselt pastatoodete, nagu hambapastade, hambapulbrite ja geelide töötlemiseks. Akustilised nihkejõud tagavad pulbriliste koostisainete põhjaliku märgumise ning segavad need ühtlaselt homogeenseks pastaks.
Olenevalt osakeste kõvadusest ja haprusest saab ultraheli protsessiparameetreid täpselt kohandada, et saavutada soovitud segamistulemus. Võrreldes alternatiivsete segamismeetoditega, nagu suure nihkejõuga labaga segurid, kõrgrõhuhomogenisaatorid, kolloid- ja helmesveskid, võllsegistid jms, pakuvad ultraheli suure nihkejõuga segistid olulisi eeliseid, näiteks abrasiivsete ainete ja suure tahkete osakeste sisalduse probleemivaba töötlemine, lihtne ja ohutu kasutus, väike hooldusvajadus ja töökindlus.

Perioodiline töötlus ja läbivoolutöötlus

Hielscheri Ultrasonicsi suure jõudlusega segisteid saab kasutada partii- ja otseliinitöötluseks. Sõltuvalt teie protsessi mahust ja tunnisest läbilaskevõimest võib soovitatav olla otseliinitöötlus. Kui partiitöötlus on aja- ja tööjõumahukam, siis pidev otseliinisegamine on tõhusam, kiirem ja nõuab märkimisväärselt vähem tööjõudu.

Ultraheli segistid igale tootmismahule

Hielscher Ultrasonicsi tootevalik hõlmab ultraheliprotsessorite kogu spektrit alates kompaktsetest laboratoorsetest sonikaatoritest, laua- ja pilootsüsteemide kaudu kuni täielikult tööstuslike ultraheliprotsessoriteni, mis suudavad töödelda veoautokoormaid tunnis. Kogu tootevalik võimaldab meil pakkuda teile teie protsessi mahule ja eesmärkidele kõige sobivamat ultraheli nihkesegistit.
Skaleerimine väiksemalt ultraheli segistilt suuremale töötlusmahule on väga lihtne, sest ultraheli segamisprotsessi saab teie väljakujunenud protsessiparameetritest lähtudes täielikult lineaarselt skaleerida. Mastaabi suurendamist saab teha kas võimsama ultraheli segisti paigaldamisega või mitme sonikaatori paralleelse klastrisse ühendamisega.

Suured amplituudid kõrge segamistõhususe jaoks

Hielscher Ultrasonicsi tööstuslikud ultraheliprotsessorid suudavad tagada väga suuri amplituude. Kuni 200µm amplituude saab hõlpsasti pidevalt kasutada ööpäevaringses 24/7 töös. Veelgi suuremate amplituudide jaoks on saadaval kohandatud ultraheli sonotroodid. Hielscheri ultraheliseadmete töökindlus võimaldab 24/7 tööd suure koormuse all ja nõudlikes keskkondades.

Lihtne ja riskivaba katsetamine

Ultraheliprotsesse saab täielikult lineaarselt skaleerida. See tähendab, et iga tulemuse, mille olete saavutanud laboratoorse või lauaülese sonikaatoriga, saab täpselt samade protsessiparameetritega skaleerida täpselt samale väljundile. See muudab ultraheli töötluse ideaalseks tootearenduseks ja sellele järgnevaks rakendamiseks kommertstootmises.

Kõrgeim kvaliteet – projekteeritud ja toodetud Saksamaal

Perefirmana, mida juhib perekond, seab Hielscher oma ultraheliprotsessorite puhul esikohale kõrgeimad kvaliteedistandardid. Kõik sonikaatorid projekteeritakse, toodetakse ja testitakse põhjalikult meie peakorteris Teltowis Berliini lähedal Saksamaal. Hielscheri ultraheliseadmete töökindlus ja usaldusväärsus teevad neist teie tootmise tööhobuse. 24/7 töö täiskoormusel ja nõudlikes keskkondades on Hielscheri suure jõudlusega segistite loomulik omadus.

Hielscheri ultraheli kõrgnihkesegisteid saate osta mis tahes erinevas suuruses ja täpselt teie protsessinõuetele konfigureerituna. Alates vedelike töötlemisest väikeses laboriklaasis kuni lietiste ja pastade pideva läbivoolusegamiseni tööstuslikul tasemel – Hielscher Ultrasonics pakub teile sobiva kõrgnihkesegisti! Palun võtke meiega ühendust – soovitame hea meelega teile ideaalset ultraheli segisti seadistust!

Alljärgnev tabel annab ülevaate meie sonikaatorite ligikaudsest töötlusvõimsusest: