Miješalice s visokim smičnim silama za proizvodnju zubnih pasta

Proizvodnja zubnih pasta zahtjevan je proces koji zahtijeva opremu za miješanje sposobnu obrađivati viskozne paste, visoke koncentracije krutih tvari i abrazivne čestice. Ultrazvučne miješalice s visokim smičnim silama stvaraju intenzivne smične sile koje omogućuju temeljito kvašenje prahova, jednoliku homogenizaciju koloidnih suspenzija i ujednačenu raspodjelu veličine čestica. Dostupne u industrijskom mjerilu i sposobne obrađivati tokove velikog volumena, ultrazvučne miješalice s visokim smičnim silama vaš su pouzdan radni stroj u proizvodnji zubnih pasta!

Proizvodnja zubnih pasta

Zubne paste, sredstva za čišćenje zuba i gelovi sastoje se od četiriju glavnih sastojaka: vode, abraziva, fluorida i deterdženata. Dok udio vode uglavnom varira između 20 i 45%, abrazivi su glavni sastojci i čine najmanje 50% formulacije zubne paste. Među široko korištenim abrazivima nalaze se čestice aluminijeva hidroksida (Al(OH)₃), kalcijeva karbonata (CaCO₃), natrijeva karbonata, raznih kalcijevih hidrogenfosfata, hidratiziranih silicijevih dioksida, zeolita, tinjca i hidroksiapatita (Ca₅(PO₄)3OH).
Uobičajene formulacije zubnih pasta i sredstava za čišćenje zuba uglavnom se proizvode prema sljedećim koracima:
Najprije se voda, humektans (npr. sorbitol, glicerin, propilen glikol) i drugi tekući sastojci pomiješaju kako bi se dobila tekuća baza.
Kako bi se postigla određena reologija i tekstura konačne zubne paste, tekućoj se bazi dodaju modifikatori reologije i veziva. Modifikatori reologije i veziva daju zubnoj pasti gustoću i teksturu. Uobičajena veziva uključuju karaja gumu, bentonit, natrijev alginat, metilcelulozu, karagenan i magnezijev aluminijev silikat. Neke modifikatore reologije potrebno je prethodno pomiješati s nevodenim tekućim sastojkom, poput glicerina ili eteričnih ulja za aromatiziranje. Alternativno, modifikator reologije može se pomiješati s drugim praškastim sastojcima kako bi se olakšalo koloidno dispergiranje.
U sljedećem se koraku u smjesu umiješaju aktivni sastojci (npr. kalcijev fluorid, cinkov klorid, hidroksiapatit), aromatski dodaci za zaslađivanje i konzervansi.
Zatim se u smjesu zubne paste umiješa suspenzija koja sadržava abrazivne čestice i / ili punila. Budući da su abrazivi glavni sastojak i dodaju se u velikom udjelu krutih tvari, za taj je zahtjevan zadatak potrebno snažno i pouzdano miješanje s visokim smičnim silama.
Nakon toga dodaju se arome i bojila.
U završnom koraku miješanja formulaciji se dodaje deterdžent ili sredstvo za pjenjenje koje djeluje kao stabilizator i poboljšava jednoliku raspodjelu zubne paste tijekom četkanja zuba. Deterdžent i sredstvo za pjenjenje umiješavaju se u smjesu zubne paste blagim intenzitetom kako bi se pjenjenje svelo na najmanju moguću mjeru. Uobičajena sredstva za pjenjenje su natrijev lauril sulfat, natrijev lauril sulfoacetat, dioktil natrijev sulfosukcinat, sulfolaurat, natrijev lauril sarkozinat, natrijev stearil fumarat i natrijev stearil laktat.

Tipična osnovna formulacija zubne paste sastoji se od:

• Vode
• Abrazivnih čestica
• Humektansa (npr. sorbitola, glicerina)
• Stabilizirajućih površinski aktivnih tvari
• Modifikatora reologije (zgušnjivača)
• Bojila
• Aroma
• Konzervansa (npr. p-hydrozybenzoate)
• Deterdženta

Ovisno o vrsti zubne paste, dodaju se drugi aktivni sastojci poput baktericida, sredstava za izbjeljivanje, fluorida itd.

Prirodne zubne paste s čistom deklaracijom

Proizvođači ekoloških, prirodnih zubnih pasti formuliraju proizvode koristeći samo ekološki certificirane i / ili prirodne sastojke. Marke prirodnih zubnih pasti zadovoljavaju potražnju potrošača koji vode računa o zdravlju i žele izbjeći umjetne sastojke koji se obično nalaze u uobičajenim zubnim pastama. Zbog rastuće potražnje potrošača za proizvodima s čistom deklaracijom, sve više manjih, kao i većih poznatih marki nudi zubne paste s čistom deklaracijom. Ultrazvučne miješalice idealne su i za proizvodnju malog i srednjeg opsega. Kao netoplinska, isključivo mehanička metoda miješanja, ultrazvučna obrada ne mijenja prirodne, ekološke formulacije. Ultrazvučno miješanje kompatibilno je s prirodnim sastojcima poput sode bikarbone, aloe vere, eukaliptusova ulja, smirne, biljnih ekstrakata (npr. ekstrakata kadulje, metvice, jagode) i eteričnih ulja (npr. metvice, klasaste metvice, cimeta).
Pročitajte više o ultrazvučnim smičnim miješalicama za proizvodnju kozmetičkih proizvoda s čistom deklaracijom!

Kako funkcionira miješanje s visokim smicanjem primjenom sonikacije?

Ultrazvučne miješalice s visokim smicanjem koriste isti mehanički princip kao i drugi uobičajeni industrijski sustavi za miješanje, npr. lopatične miješalice s visokim smicanjem, višeosovinske miješalice, koloidni mlinovi, visokotlačni homogenizatori i lopatična miješala. Ultrazvučne miješalice s visokim smicanjem često se koriste za dispergiranje i mljevenje čestica, emulgiranje uljnih i vodenih faza, kvašenje i solubilizaciju krutih tvari te za proizvodnju homogenih smjesa svih vrsta tekućina i suspenzija. Ultrazvučne miješalice putem ultrazvučne sonde prenose snažne smične sile u posudu za miješanje, primjerice u spremnik za šaržnu obradu ili u protočnu ćeliju. Sonda ultrazvučne miješalice vibrira u tekućini pri vrlo visokoj frekvenciji i vrlo visokim amplitudama te pritom stvara intenzivne ultrazvučne kavitacijske mjehuriće u mediju. Kolaps kavitacijskih mjehurića stvara snažne smične sile koje razaraju i razbijaju kapljice, aglomerate, agregate, pa čak i primarne čestice. Budući da ultrazvučna kavitacija stvara kavitacijsko strujanje velike brzine, do 1000km/h, kavitacijski mlazovi tekućine ubrzavaju čestice. Kada se ubrzane čestice međusobno sudaraju, djeluju kao sredstva za mljevenje. Posljedično, čestice koje se sudaraju razbijaju se i smanjuju na mikrometarsku ili nanometarsku veličinu. U ultrazvučnom kavitacijskom polju tlakovi se brzo i opetovano izmjenjuju između vakuuma i vrijednosti do 1000bar. Rotacijska miješalica s 4 lopatice morala bi raditi pri zapanjujućih 300.000 RPM kako bi postigla istu frekvenciju ciklusa izmjene tlaka. Konvencionalne rotacijske miješalice i miješalice s rotorom i statorom ne stvaraju značajnu količinu kavitacije zbog ograničene brzine.

Prije i nakon sonikacije: zelena krivulja prikazuje veličinu čestica prije sonikacije, a crvena krivulja prikazuje raspodjelu veličine čestica ultrazvučno dispergiranog silicijeva dioksida.

Ultrazvučno miješanje zubne paste

Ultrazvučne miješalice s visokim smicanjem mogu se koristiti kao uređaji za šaržnu i kontinuiranu protočnu obradu. Za vrlo viskozne materijale i obradu velikih volumena prednost se daje reaktoru s protočnom ćelijom koji se može staviti pod tlak jer omogućuje rad u uvjetima pojačane ultrazvučne obrade (tj. tlak pojačava kavitaciju). Nadalje, primjenom naprednih konfiguracija protoka, poput konfiguracije prolaznog ili diskretnog procesa, cijela smjesa zubne paste prisilno prolazi kroz ultrazvučnu kavitacijsku zonu u protočnoj ćeliji. Time se osigurava da svaka čestica bude jednako obrađena, čime se postiže vrlo ujednačeno dispergiranje i miješanje.

Ultrazvučna prolazna obrada

U svakom koraku procesa, odnosno pri dodavanju nove smjese sastojaka u tekuću bazu, smjesa paste prolazi iz jednog spremnika kroz ultrazvučni reaktor u drugi spremnik. Takav postupak prolaza osigurava vrlo pouzdan i ujednačen rezultat miješanja. Dok je pri konvencionalnom šaržnom miješanju s visokim smicanjem potrebno prekomjerno miješanje kako bi se osiguralo dispergiranje svih čestica, sustav s ultrazvučnom protočnom ćelijom štedi vrijeme i energiju jer se vrijeme obrade skraćuje na minimalnu obradu potrebnu po čestici.
Pri konvencionalnom šaržnom miješanju s visokim smicanjem neke se čestice prekomjerno obrađuju, dok neke nikada ne dospiju u aktivnu zonu miješanja. Upotreba reaktora s ultrazvučnom protočnom ćelijom osigurava da svaka čestica bude podvrgnuta istoj obradi visokim smicanjem. Zahvaljujući postupku prolaza, svaka se čestica obrađuje pri istoj frekvenciji i intenzitetu.

Savjet za obradu: ultrazvučno miješanje pod tlakom

Primjena tlaka u ultrazvučnom reaktoru ili protočnoj ćeliji pojačava akustičnu kavitaciju. Hielscher Ultrasonics isporučuje različite vrste protočnih ćelija i reaktora u kojima se tlak lako može povisiti do 5 barg. Prilagođeni ultrazvučni reaktori mogu podnijeti i više tlakove, do 300barg.

Učinci ultrazvučnog odzračivanja

Lopatične miješalice i konvencionalne miješalice s visokim smicanjem unose velike količine mjehurića plina u smjesu, što je velik nedostatak. Odzračivanje konačne smjese paste za zube zahtijeva dodatni korak obrade koji troši vrijeme i energiju. Tijekom ultrazvučnog miješanja zadržavanje mjehurića zraka općenito je vrlo malo u usporedbi s konvencionalnim spremničkim miješalicama i miješalicama s visokim smicanjem. Upotreba reaktora s ultrazvučnom protočnom ćelijom sprječava nepotrebno unošenje neželjenih mjehurića plina jer se smjesa iz prihvatnog spremnika dovodi ravnomjernim protokom u zatvorenom sustavu. U sustavu s ultrazvučnom protočnom ćelijom smjesa paste dovodi se pod stalnim tlakom u zonu ultrazvučne kavitacije. Ultrazvučni protočni sustav sprječava neželjeno zadržavanje plina tijekom postupka miješanja. Nadalje, sonikacija je dobro uhodana tehnika odzračivanja i otplinjavanja te potiče spajanje mjehurića zraka kako bi se mogli podići na površinu i ispariti.
Pročitajte više o ultrazvučnom odzračivanju i otplinjavanju!

Prednosti visokoučinkovitih ultrazvučnih miješalica

Ultrazvučne miješalice s visokim smicanjem stvaraju intenzivne smične sile koje ostvaruju potreban učinak na čestice poput krutih tvari, kapljica, kristala i vlakana kako bi ih usitnile do ciljane veličine, koja može biti u mikrometarskom ili nanometarskom rasponu. Budući da lako obrađuju materijale visoke viskoznosti i s visokim udjelom krutih tvari, ultrazvučne protočne miješalice s visokim smicanjem idealne su za obradu pastoznih proizvoda poput pasti za zube, sredstava za čišćenje zuba i gelova. Akustične smične sile omogućuju temeljito kvašenje praškastih sastojaka i njihovo ravnomjerno miješanje u homogenu pastu.
Ovisno o tvrdoći i krhkosti čestica, parametri ultrazvučnog procesa mogu se precizno prilagoditi kako bi se postigao željeni rezultat miješanja. U usporedbi s alternativnim metodama miješanja, poput lopatičnih miješalica s visokim smicanjem, visokotlačnih homogenizatora, koloidnih mlinova / mlinova s kuglicama, osovinskih miješalica itd., ultrazvučne miješalice s visokim smicanjem nude velike prednosti, poput jednostavne obrade abraziva i materijala s visokim udjelom krutih tvari, jednostavnog i sigurnog rukovanja, malih zahtjeva za održavanjem i robusnosti.

Šaržna i protočna obrada

Miješalice visokih performansi tvrtke Hielscher Ultrasonics mogu se upotrebljavati za šaržnu i protočnu obradu. Ovisno o volumenu vašeg procesa i satnom kapacitetu obrade, može se preporučiti protočna obrada. Dok šaržna obrada zahtijeva više vremena i rada, kontinuirani postupak protočnog miješanja učinkovitiji je, brži i zahtijeva znatno manje rada.

Ultrazvučne miješalice za svaki proizvodni kapacitet

Asortiman proizvoda tvrtke Hielscher Ultrasonics obuhvaća cijeli spektar ultrazvučnih procesora, od kompaktnih laboratorijskih ultrazvučnih uređaja preko stolnih i pilotnih sustava do potpuno industrijskih ultrazvučnih procesora s kapacitetom obrade čitavih kamionskih tereta na sat. Cjelovit asortiman proizvoda omogućuje nam da vam ponudimo najprikladniju ultrazvučnu miješalicu sa smičnim djelovanjem za vaš kapacitet obrade i ciljeve.
Povećanje kapaciteta obrade s manje ultrazvučne miješalice vrlo je jednostavno jer se postupak ultrazvučnog miješanja može potpuno linearno skalirati na temelju vaših utvrđenih procesnih parametara. Kapacitet se može povećati ugradnjom snažnije ultrazvučne miješalice ili povezivanjem nekoliko ultrazvučnih uređaja u paralelni sklop.

Visoke amplitude za visoku učinkovitost miješanja

Industrijski ultrazvučni procesori tvrtke Hielscher Ultrasonics mogu postići vrlo visoke amplitude. Amplitude do 200µm lako se mogu kontinuirano održavati tijekom rada 24/7. Za još više amplitude dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Robusnost ultrazvučne opreme tvrtke Hielscher omogućuje rad 24/7 pod velikim opterećenjem i u zahtjevnim okruženjima.

Jednostavno ispitivanje bez rizika

Ultrazvučni procesi mogu se potpuno linearno skalirati. To znači da se svaki rezultat koji ste postigli laboratorijskim ili stolnim ultrazvučnim uređajem može prenijeti na veće mjerilo uz potpuno isti rezultat i primjenu potpuno istih procesnih parametara. Zbog toga je ultrazvučna obrada idealna za razvoj proizvoda i naknadno uvođenje u komercijalnu proizvodnju.

Najviša kvaliteta – projektirano i proizvedeno u Njemačkoj

Kao poduzeće u obiteljskom vlasništvu kojim upravlja obitelj, Hielscher daje prednost najvišim standardima kvalitete svojih ultrazvučnih procesora. Svi ultrazvučni uređaji projektiraju se, proizvode i temeljito ispituju u našem sjedištu u Teltowu pokraj Berlina u Njemačkoj. Robusnost i pouzdanost ultrazvučne opreme tvrtke Hielscher čine je pouzdanim radnim osloncem u vašoj proizvodnji. Rad 24/7 pod punim opterećenjem i u zahtjevnim okruženjima prirodno je svojstvo miješalica visokih performansi tvrtke Hielscher.

Ultrazvučne miješalice s visokim smičnim silama tvrtke Hielscher možete kupiti u raznim veličinama i s konfiguracijom točno prilagođenom zahtjevima vašeg procesa. Od obrade tekućina u maloj laboratorijskoj čaši do kontinuiranog protočnog miješanja suspenzija i pasta na industrijskoj razini, Hielscher Ultrasonics nudi odgovarajuću miješalicu s visokim smičnim silama za vas! Obratite nam se – rado ćemo vam preporučiti idealnu konfiguraciju ultrazvučne miješalice!

Tablica u nastavku daje okvirni pregled približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja: