Nagy nyíróerejű keverők fogkrémgyártáshoz

A fogkrémgyártás nagy követelményeket támasztó folyamat, amely viszkózus paszták, nagy szilárdanyag-koncentrációk és abrazív részecskék kezelésére alkalmas keverőberendezést igényel. Az ultrahangos, nagy nyíróerejű keverők nagy intenzitású nyíróerőket hoznak létre, amelyek biztosítják a porok alapos nedvesítését, a kolloid szuszpenziók egyenletes homogenizálását és az egyenletes részecskeméret-eloszlást. Az ipari méretben is elérhető, nagy térfogatáramú anyagáramok feldolgozására alkalmas ultrahangos, nagy nyíróerejű keverők a fogkrémgyártás megbízható igáslovai!

Fogkrémgyártás

A fogkrémek, fogtisztító készítmények és gélek négy fő összetevőből állnak: vízből, csiszolóanyagokból, fluoridokból és detergensekből. Míg a víztartalom többnyire 20 és 45% között változik, a csiszolóanyagok a fő összetevők, amelyek legalább 50%-ot tesznek ki a fogkrém összetételében. A széles körben használt csiszolóanyagok közé tartoznak az alumínium-hidroxid (Al(OH)₃), a kalcium-karbonát (CaCO₃), a nátrium-karbonát, a különféle kalcium-hidrogén-foszfátok, a hidratált szilícium-dioxidok, a zeolitok, a csillám és a hidroxiapatit (Ca₅(PO₄)3OH) részecskéi.
A szokásos fogkrémeket és fogtisztító készítményeket általában az alábbi lépések szerint gyártják:
Először a vizet, a nedvességmegkötő szert (pl. szorbit, glicerin, propilénglikol) és az egyéb folyékony összetevőket összekeverik, így folyékony alapot kapnak.
A kész fogkrém kívánt reológiai tulajdonságainak és állagának eléréséhez reológiai módosítókat és kötőanyagokat adnak a folyékony alaphoz. A reológiai módosítók és a kötőanyagok biztosítják a fogkrém sűrűségét és állagát. A gyakran használt kötőanyagok közé tartozik a karayagumi, a bentonit, a nátrium-alginát, a metilcellulóz, a karragén és a magnézium-alumínium-szilikát. Egyes reológiai módosítókat előzetesen össze kell keverni egy nem vizes folyékony összetevővel, például glicerinnel vagy ízesítő illóolajokkal. Másik lehetőségként a reológiai módosító egyéb por alakú összetevőkkel is összekeverhető a kolloid diszpergálás megkönnyítésére.
A következő lépésben hatóanyagokat (pl. kalcium-fluorid, cink-klorid, hidroxiapatit), édesítő ízesítőadalékokat és tartósítószereket kevernek a keverékhez.
Ezután abrazív részecskéket és / vagy töltőanyagokat tartalmazó szuszpenziót dolgoznak a fogkrémkeverékbe. Mivel a csiszolóanyagok alkotják a fő összetevőt, és hozzáadásuk nagy szilárdanyag-tartalmat eredményez, e nagy követelményeket támasztó feladat elvégzéséhez erőteljes, megbízható, nagy nyíróerejű keverés szükséges.
Ezt követően ízesítő- és színezőadalékokat adnak hozzá.
Az utolsó keverési lépésben detergenst vagy habképző szert adnak a készítményhez, amely stabilizátorként működik, és javítja a fogkrém egyenletes eloszlását fogmosás közben. A detergenst és a habképző szert kíméletes intenzitással keverik a fogkrémkeverékbe, hogy minimalizálják a habzást. Gyakori habképző szerek a nátrium-lauril-szulfát, a nátrium-lauril-szulfoacetát, a dioktil-nátrium-szulfoszukcinát, a szulfolaurát, a nátrium-lauril-szarkozinát, a nátrium-sztearil-fumarát és a nátrium-sztearil-laktát.

Egy tipikus fogkrém-alapreceptúra a következőkből áll:

• Víz
• Abrazív részecskék
• Nedvességmegkötő szerek (pl. szorbit, glicerin)
• Stabilizáló felületaktív anyagok
• Reológiai módosítók (sűrítőanyagok)
• Színezőanyagok
• Ízesítőanyagok
• Tartósítószerek (pl. p-hydrozybenzoate)
• Detergens

A fogkrém típusától függően egyéb hatóanyagokat, például baktériumölő szereket, fehérítőanyagokat, fluoridot stb. adnak hozzá.

Természetes, tiszta összetételű fogkrémek

A bio- és természetes fogkrémek gyártói kizárólag biotanúsítvánnyal rendelkező és / vagy természetes összetevőkből állítják össze termékeiket. A természetes fogkrémmárkák azon egészségtudatos fogyasztók igényeit szolgálják ki, akik el akarják kerülni a hagyományos fogkrémekben gyakran megtalálható mesterséges összetevőket. A tiszta összetételű termékek iránti növekvő fogyasztói kereslet miatt egyre több kisebb, valamint nagyobb, ismert márka kínál tiszta összetételű fogkrémeket. Az ultrahangos keverők a kis és közepes léptékű gyártáshoz is ideálisak. Nem termikus, tisztán mechanikai keverési módszerként az ultrahangos kezelés nem változtatja meg a természetes, bio-összetételeket. Az ultrahangos keverés kompatibilis olyan természetes összetevőkkel, mint a szódabikarbóna, az aloe vera, az eukaliptuszolaj, a mirha, a növényi kivonatok (pl. zsálya-, menta-, eperkivonat) és az illóolajok (pl. menta, fodormenta, fahéj).
Tudjon meg többet a tiszta összetételű szépségápolási termékek gyártásához használt ultrahangos nyírókeverőkről!

Hogyan működik az ultrahangos kezeléssel végzett nagy nyíróerejű keverés?

Az ultrahangos, nagy nyíróerejű keverők ugyanazt a mechanikai elvet alkalmazzák, mint más, általánosan használt ipari keverőrendszerek, például a nagy nyíróerejű lapátos keverők, a többtengelyes keverők, a kolloidmalmok, a nagynyomású homogenizátorok és a lapátos keverőberendezések. Az ultrahangos, nagy nyíróerejű keverőket gyakran használják részecskék diszpergálására és őrlésére, olaj- és vízfázisok emulgeálására, szilárd anyagok nedvesítésére és szolubilizálására, valamint bármilyen folyadékból és szuszpenzióból homogén keverékek előállítására. Az ultrahangos keverők egy ultrahangos szondán keresztül közvetítik a nagy nyíróerőket a keverőedénybe, például egy szakaszos kezelésre szolgáló tartályba vagy egy átfolyó cellába. Az ultrahangos keverő szondája nagyon nagy frekvenciával és amplitúdóval rezeg a folyadékban, ezáltal intenzív ultrahangos kavitációs buborékokat hoz létre a közegben. A kavitációs buborékok összeomlása erőteljes nyíróerőket eredményez, amelyek szétszakítják és feldarabolják a cseppeket, agglomerátumokat, aggregátumokat, sőt az elsődleges részecskéket is. Mivel az ultrahangos kavitáció akár 1000km/h sebességű kavitációs áramlást hoz létre, a kavitációs folyadéksugarak felgyorsítják a részecskéket. Amikor a felgyorsított részecskék egymásnak ütköznek, őrlőközegként működnek. Ennek következtében az ütköző részecskék széttöredeznek, és mikrométeres vagy nanométeres méretűre aprózódnak. Az ultrahangos kavitációs térben a nyomás gyorsan és ismétlődően váltakozik a vákuum és az akár 1000bar nyomás között. Egy 4 keverőlapáttal rendelkező forgókeverőnek megdöbbentő, 300 000 RPM fordulatszámon kellene működnie ahhoz, hogy a váltakozó nyomásciklusok ugyanezen frekvenciáját elérje. A hagyományos forgókeverők és rotor–sztátor keverők sebességkorlátjuk miatt nem hoznak létre jelentős mértékű kavitációt.

Ultrahangos kezelés előtt és után: a zöld görbe az ultrahangos kezelés előtti részecskeméretet mutatja, a piros görbe pedig az ultrahanggal diszpergált szilícium-dioxid részecskeméret-eloszlását.

Ultrahangos fogkrémkeverés

Az ultrahangos, nagy nyíróerejű keverők szakaszos és folyamatos átfolyásos feldolgozóberendezésként egyaránt használhatók. Nagy viszkozitású anyagokhoz és nagy térfogatú anyagmennyiségek feldolgozásához előnyös a nyomás alá helyezhető átfolyócellás reaktor használata, mivel ez intenzívebb ultrahangos kezelési körülmények közötti működést tesz lehetővé (azaz a nyomás fokozza a kavitációt). Ezenkívül kifinomult áramlási elrendezések, például áthaladásos vagy diszkrét folyamatelrendezés használatával a teljes fogkrémkeveréket arra kényszerítik, hogy áthaladjon az átfolyó cella ultrahangos kavitációs zónáján. Ez biztosítja, hogy minden részecske azonos kezelést kapjon, így rendkívül egyenletes diszpergálás és keverés érhető el.

Áthaladásos ultrahangos feldolgozás

Minden folyamatlépésben, amikor új összetevőkeveréket adnak a folyékony alaphoz, a pasztakeverék az egyik tartályból az ultrahangos reaktoron keresztül egy második tartályba halad. Ez az áthaladásos eljárás rendkívül megbízható és egyenletes keverési eredményt biztosít. Míg a hagyományos, nagy nyíróerejű szakaszos keverés során többletkeverés szükséges ahhoz, hogy minden részecske diszpergálódjon, az ultrahangos átfolyócellás elrendezés időt és energiát takarít meg, mivel a feldolgozási idő a részecskénként szükséges minimális kezelési időre csökken.
A hagyományos, nagy nyíróerejű szakaszos keverés során egyes részecskék túlzott kezelést kapnak, míg mások soha nem jutnak be az aktív keverési zónába. Az ultrahangos átfolyócellás reaktor használata biztosítja, hogy minden részecske ugyanazt a nagy nyíróerejű kezelést kapja. Az áthaladásos eljárásnak köszönhetően minden részecskét azonos frekvenciával és intenzitással kezelnek.

Feldolgozási tipp: ultrahangos keverés nyomás alatt

Az ultrahangos reaktor vagy az átfolyó cella nyomás alá helyezése fokozza az akusztikus kavitációt. A Hielscher Ultrasonics különféle átfolyócella- és reaktortípusokat kínál, amelyek könnyen nyomás alá helyezhetők akár 5 barg értékig. Az egyedi kialakítású ultrahangos reaktorok még nagyobb, akár 300barg nyomást is elviselnek.

Az ultrahang levegőeltávolító hatásai

A lapátos keverőberendezések és a hagyományos, nagy nyíróerejű keverők nagy térfogatban juttatnak gázbuborékokat a keverékbe, ami jelentős hátrány. A végső fogkrémkeverék levegőmentesítése további feldolgozási lépést igényel, amely idő- és energiaigényes. Ultrahangos keverés közben a levegőbuborékok bezáródása általában nagyon csekély a hagyományos tartálykeverőkhöz és nagy nyíróerejű keverőkhöz képest. Az ultrahangos átfolyócellás reaktor használata megakadályozza a nem kívánt gázbuborékok szükségtelen bevitelét, mivel a keveréket a tárolótartályból egyenletes áramlással, zárt rendszerben táplálják be. Az ultrahangos átfolyócellás elrendezésben a pasztakeveréket folyamatos nyomás mellett táplálják az ultrahangos kavitációs zónába. Az ultrahangos átfolyásos elrendezés megakadályozza a gáz nem kívánt bezáródását a keverési folyamat során. Ezenkívül az ultrahangos kezelés a levegőeltávolítás és a gáztalanítás jól bevált technikája, és elősegíti a levegőbuborékok összeolvadását, így azok a felszínre emelkedhetnek és a gázfázisba távozhatnak.
Tudjon meg többet az ultrahangos levegőeltávolításról és gáztalanításról!

A nagy teljesítményű ultrahangos keverők előnyei

Az ultrahangos, nagy nyíróerejű keverők intenzív nyíróerőket hoznak létre, amelyek a szükséges hatást fejtik ki az olyan részecskékre, mint a szilárd részecskék, cseppek, kristályok és rostok, hogy azokat a megcélzott méretűre aprítsák, amely a mikrométeres vagy nanométeres tartományban is lehet. A nagy viszkozitásokat és nagy szilárdanyag-tartalmakat könnyen kezelő ultrahangos, nagy nyíróerejű átfolyásos keverők ideálisak pasztaszerű termékek, például fogkrémek, fogtisztító készítmények és gélek feldolgozására. Az akusztikus nyíróerők biztosítják a por alakú összetevők alapos nedvesítését, és egyenletesen homogén pasztává keverik őket.
A részecskék keménységétől és ridegségétől függően az ultrahangos folyamat paraméterei pontosan beállíthatók a kívánt keverési eredmény eléréséhez. Az alternatív keverési módszerekkel, például a nagy nyíróerejű lapátos keverőberendezésekkel, a nagynyomású homogenizátorokkal, a kolloid- / gyöngymalmokkal, a tengelyes keverőkkel stb. összehasonlítva az ultrahangos, nagy nyíróerejű keverők jelentős előnyöket kínálnak, például a csiszolóanyagok és a nagy szilárdanyag-tartalmak problémamentes kezelését, az egyszerű és biztonságos üzemeltetést, a csekély karbantartási igényt és a robusztusságot.

Szakaszos és átfolyásos feldolgozás

A Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű keverői szakaszos és átfolyásos feldolgozásra egyaránt használhatók. A feldolgozandó térfogattól és az óránkénti átbocsátási mennyiségtől függően az átfolyásos feldolgozás lehet ajánlott. Míg a szakaszos feldolgozás idő- és munkaigényesebb, a folyamatos átfolyásos keverési folyamat hatékonyabb, gyorsabb és lényegesen kevesebb munkát igényel.

Ultrahangos keverők minden gyártási kapacitáshoz

A Hielscher Ultrasonics termékkínálata az ultrahangos feldolgozóberendezések teljes spektrumát lefedi, a kompakt laboratóriumi ultrahangos készülékektől az asztali és félüzemi rendszereken át az óránként teherautónyi mennyiségek feldolgozására képes, teljes mértékben ipari ultrahangos feldolgozóberendezésekig. A teljes termékkínálat lehetővé teszi számunkra, hogy az Ön feldolgozási kapacitásához és céljaihoz legmegfelelőbb ultrahangos nyírókeverőt kínáljuk.
A kisebb ultrahangos keverőről nagyobb feldolgozási kapacitásra történő méretnövelés nagyon egyszerű, mivel az ultrahangos keverési folyamat a már meghatározott folyamatparaméterek alapján teljesen lineárisan növelhető. A méretnövelés nagyobb teljesítményű ultrahangos keverőegység telepítésével vagy több ultrahangos készülék párhuzamos csoportba kapcsolásával végezhető.

Nagy amplitúdók a nagy keverési hatékonyságért

A Hielscher Ultrasonics ipari ultrahangos feldolgozóberendezései nagyon nagy amplitúdók leadására képesek. Akár 200µm amplitúdó mellett is könnyen, folyamatosan működtethetők 24/7 üzemben. Még nagyobb amplitúdókhoz egyedi kialakítású ultrahangos szonotródák állnak rendelkezésre. A Hielscher ultrahangos berendezéseinek robusztussága lehetővé teszi a 24/7 működést nagy igénybevétel mellett és nehéz üzemi környezetben is.

Egyszerű, kockázatmentes tesztelés

Az ultrahangos folyamatok mérete teljesen lineárisan növelhető. Ez azt jelenti, hogy minden, laboratóriumi vagy asztali ultrahangos készülékkel elért eredmény pontosan ugyanazon folyamatparaméterek alkalmazásával pontosan ugyanarra az eredményre méretnövelhető. Ez ideálissá teszi az ultrahangos kezelést a termékfejlesztéshez és az azt követő bevezetéshez a kereskedelmi célú gyártásban.

A legmagasabb minőség – Németországban tervezve és gyártva

Családi tulajdonú és családi vezetésű vállalkozásként a Hielscher a legmagasabb minőségi követelményeket helyezi előtérbe ultrahangos feldolgozóberendezéseinél. Minden ultrahangos készüléket a németországi, Berlin melletti Teltowban található központunkban tervezünk, gyártunk és alaposan tesztelünk. A Hielscher ultrahangos berendezéseinek robusztussága és megbízhatósága a gyártás igáslovává teszi őket. A teljes terhelés melletti és nehéz üzemi környezetben történő 24/7 működés a Hielscher nagy teljesítményű keverőinek természetes jellemzője.

A Hielscher ultrahangos, nagy nyíróerejű keverői különféle méretekben, pontosan az Ön folyamatkövetelményeihez konfigurálva vásárolhatók meg. A kis laboratóriumi főzőpohárban végzett folyadékkezeléstől a szuszpenziók és paszták ipari léptékű, folyamatos átfolyásos keveréséig a Hielscher Ultrasonics megfelelő, nagy nyíróerejű keverőt kínál Önnek! Vegye fel velünk a kapcsolatot – örömmel ajánljuk Önnek az ideális ultrahangos keverőelrendezést!

Az alábbi táblázat tájékoztatást ad ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitásáról: