Mixers met hoge snelheid voor tandpastaproductie

De productie van tandpasta is een veeleisend proces dat mengapparatuur vereist die viskeuze pasta's, hoge vaste concentraties en schurende deeltjes kan verwerken. Ultrasone high-shear mengers leveren schuifkrachten van hoge intensiteit die zorgen voor een grondige bevochtiging van poeders, een uniforme homogenisatie van colloïdale slurries en een gelijkmatige verdeling van de deeltjesgrootte. Ultrasone high-shear mengers zijn beschikbaar op industriële schaal en kunnen grote volumestromen verwerken. Ze zijn uw betrouwbare werkpaard in de tandpastaproductie!

Tandpasta productie

Tandpasta's, tandreinigingsmiddelen en gels bestaan uit de vier hoofdbestanddelen water, schuurmiddelen, fluoriden en detergenten. Terwijl het watergehalte meestal varieert tussen 20 en 45%, zijn de schuurmiddelen de belangrijkste componenten die minstens 50% bijdragen aan de tandpastasamenstelling. Veel gebruikte schuurmiddelen zijn onder andere deeltjes aluminiumhydroxide (Al(OH)₃), calciumcarbonaat (CaCO₃), natriumcarbonaat, verschillende calciumwaterstoffosfaten, gehydrateerde silica's, zeolieten, mica en hydroxyapatiet (Ca₅(PO₄)3OH).
Gewone tandpasta en tandpastaformules worden over het algemeen gemaakt volgens de onderstaande stappen:
Eerst worden water, bevochtigingsmiddel (bijv. sorbitol, glycerine, propyleenglycol) en andere vloeibare ingrediënten gemengd zodat een vloeibare basis wordt verkregen.
Om een bepaalde reologie en textuur van de uiteindelijke tandpasta te verkrijgen, worden reologiemodificatoren en bindmiddelen toegevoegd aan de vloeibare basis. Reologiemodificatoren en bindmiddelen geven de tandpasta zijn dikte en textuur. Veel gebruikte bindmiddelen zijn karayagom, bentoniet, natriumalginaat, methylcellulose, carrageen en magnesiumaluminiumsilicaat. Sommige reologiemodificatoren moeten vooraf worden gemengd met een niet-waterig vloeibaar ingrediënt zoals glycerine of aromatische essentiële oliën. Als alternatief kan de reologiemodificator gemengd worden met andere poedervormige ingrediënten om de colloïdale dispersie te vergemakkelijken.
In de volgende stap worden actieve ingrediënten (bijv. calciumfluoride, zinkchloride, hydroxyapatiet), zoetmakende smaakadditieven en conserveringsmiddelen door het mengsel gemengd.
Vervolgens wordt een slurry met slijpdeeltjes en/of vulstoffen toegevoegd aan het tandpastamengsel. Aangezien schuurmiddelen het hoofdingrediënt zijn, die worden toegevoegd aan een hoge vaste lading, is krachtig, betrouwbaar mengen met hoge schuifkracht vereist om deze veeleisende taak te volbrengen.
Daarna worden smaak- en kleurstoffen toegevoegd.
In de laatste mengstap wordt een detergens of schuimmiddel (schuimmiddel) aan de formule toegevoegd dat als stabilisator werkt en de gelijkmatige verdeling van de tandpasta tijdens het tandenpoetsen verbetert. Het detergens en het schuimmiddel worden voorzichtig door het tandpastamengsel gemengd om schuimvorming te minimaliseren. Gebruikelijke schuimmiddelen zijn natriumlaurylsulfaat, natriumlaurylsulfosacetaat, dioctylnatriumsulfosuccinaat, sulfolauraat, natriumlaurylsarcosinaat, natriumstearylfumaraat en natriumstearyllactaat.

Een typische basistandpastasamenstelling bestaat uit:

• water
• schurende deeltjes
• Bevochtigingsmiddelen (bijv. sorbitol, glycerine)
• Stabiliserende oppervlakteactieve stoffen
• Reologiemodificatoren (verdikkingsmiddelen)
• Kleurstoffen
• Smaakstoffen
• Conserveringsmiddelen (bijv. p-hydrozybenzoaat)
• Wasmiddel

Afhankelijk van het type tandpastaproduct worden andere actieve ingrediënten toegevoegd, zoals bactericiden, witmakers, fluoride, enz.

Natuurlijke tandpasta's met een schoon label

Fabrikanten van biologische, natuurlijke tandpasta's formuleren producten met alleen biologisch gecertificeerde en? of natuurlijke ingrediënten. Merken natuurlijke tandpasta's komen tegemoet aan de vraag van gezondheidsbewuste consumenten, die de kunstmatige ingrediënten willen vermijden die vaak in gewone tandpasta's worden aangetroffen. Door de consument’ Door de stijgende vraag naar clean label producten bieden steeds meer kleinere en grotere bekende merken clean-label tandpasta's aan. Ultrasone mengers zijn ook ideaal voor kleine en middelgrote productieschalen. Als een niet-thermische, puur mechanische mengmethode verandert ultrasoonbehandeling niets aan natuurlijke, organische formuleringen. Ultrasoon mengen is compatibel met natuurlijke ingrediënten zoals zuiveringszout, aloë vera, eucalyptusolie, mirre, plantenextract (bijv. salie, munt, aardbeienextract) en essentiële oliën (bijv. munt, groene munt, kaneel).
Lees meer over ultrasone shear mixers voor de productie van clean-label schoonheidsproducten!

Hoe werkt Sonisch mengen onder hoge druk?

Ultrasone high shear mixers gebruiken hetzelfde mechanische principe als andere veelgebruikte industriële mengsystemen, zoals high shear messenmixers, multi-shaft mixers, colloïdmolens, hogedrukhomogenisatoren en messenroerders. Ultrasone high-shear mengers worden vaak gebruikt om deeltjes te dispergeren en te malen, om olie- en waterfasen te emulgeren, om vaste stoffen te bevochtigen en op te lossen en om homogene mengsels van allerlei soorten vloeistoffen en slurries te produceren. Ultrasone mengers brengen de hoge schuifkrachten via een ultrasone sonde over naar een mengvat, zoals een batch tank of een flowcel. De sonde van de ultrasone menger trilt in de vloeistof met een zeer hoge frequentie en amplitude, waardoor intense ultrasone cavitatiebellen in het medium ontstaan. Het samenklappen van de cavitatiebellen resulteert in krachtige schuifkrachten die druppels, agglomeraten, aggregaten en zelfs primaire deeltjes verstoren en breken. Omdat ultrasone cavitatie cavitatiestromen genereert met hoge snelheden tot 1000 km/u, versnellen de cavitatievloeistofstralen deeltjes. Wanneer de versnelde deeltjes met elkaar in botsing komen, fungeren ze als maalmedia. Als gevolg daarvan versplinteren de botsende deeltjes en worden ze gereduceerd tot micron- of nanogrootte. In het ultrasone cavitatieveld wisselt de druk snel en herhaaldelijk tussen vacuüm en maximaal 1000 bar. Een roterende mixer met 4 mixerbladen zou maar liefst 300.000 toeren per minuut moeten draaien om dezelfde frequentie van wisselende drukcycli te bereiken. Conventionele roterende mixers en rotor-stator mixers creëren geen significante hoeveelheid cavitatie vanwege hun beperkte snelheid.

Voor en na sonicatie: De groene curve toont de deeltjesgrootte vóór sonicatie, de rode curve is de deeltjesgrootteverdeling van ultrasoon gedispergeerd silica.

Ultrasone tandpasta mengen

Ultrasone high-shear mixers kunnen worden gebruikt als batch en continue inline verwerkers. Voor zeer viskeuze materialen en verwerking van grote volumes wordt de voorkeur gegeven aan het gebruik van een onder druk te zetten flowcelreactor, omdat je dan onder intensievere ultrasone omstandigheden kunt werken (d.w.z. druk intensiveert cavitatie). Bovendien wordt bij gebruik van een geavanceerde flowopstelling, zoals een passage of discrete procesopstelling, het volledige tandpastamengsel gedwongen om door de ultrasone cavitatiezone in de flowcel te gaan. Dit zorgt ervoor dat elk deeltje dezelfde behandeling krijgt, zodat een zeer uniforme dispersie en menging wordt verkregen.

Ultrasone doorgangsverwerking

Voor elke processtap, wanneer een nieuw ingrediëntenmengsel wordt toegevoegd aan de vloeibare basis, gaat het pastamengsel van de ene tank door de ultrasone reactor naar een tweede tank. Dit passeerproces zorgt voor een zeer betrouwbaar en uniform mengresultaat. Terwijl bij een conventioneel batchmengproces met hoge schuifspanning overmatig gemengd moet worden om ervoor te zorgen dat alle deeltjes gedispergeerd worden, is de ultrasone flowcelopstelling tijd- en energiebesparend, omdat de verwerkingstijd wordt teruggebracht tot de minimale behandeling per deeltje.
Bij conventioneel batchmengen met hoge afschuiving worden sommige deeltjes oververwerkt, terwijl sommige deeltjes nooit in de actieve mengzone terechtkomen. Het gebruik van een ultrasone flowcelreactor zorgt ervoor dat elk deeltje dezelfde behandeling onder hoge druk ondergaat. Dankzij het doorgangsproces wordt elk deeltje met dezelfde frequentie en intensiteit behandeld.

Verwerkingstip: Ultrasoon mengen onder druk

Door druk toe te passen op de ultrasone reactor of flowcel wordt de akoestische cavitatie versterkt. Hielscher Ultrasonics levert verschillende typen flowcellen en reactoren, die eenvoudig onder druk kunnen worden gezet tot 5 barg. Op maat gemaakte ultrasone reactoren kunnen zelfs hogere drukken aan, tot 300 barg.

Ultrasone ontluchtingseffecten

Blade-roerders en conventionele high-shear mixers brengen grote hoeveelheden gasbellen in het mengsel, wat een groot nadeel is. De ontluchting van het uiteindelijke tandpastamengsel vereist een extra bewerkingsstap, die veel tijd en energie kost. Tijdens het ultrasone mengen is de insluiting van luchtbellen over het algemeen zeer laag in vergelijking met conventionele tankroerders en high-shear mixers. Het gebruik van een ultrasone flowcelreactor voorkomt de onnodige opname van ongewenste gasbellen, omdat het mengsel in een gesloten systeem in een gestage stroom vanuit de bewaartank wordt toegevoerd. In een ultrasone doorstroomcelopstelling wordt het pastamengsel onder continue druk in de ultrasone cavitatiezone gevoerd. De ultrasone doorstroomopstelling voorkomt ongewenste insluiting van gas tijdens het mengproces. Bovendien is sonicatie een beproefde techniek om te ontluchten en te ontgassen en bevordert het de coalescentie van luchtbellen zodat ze naar boven kunnen stijgen en vervluchtigen.
Lees meer over ultrasone ontluchting en ontgassing!

De voordelen van ultrasone mixers met hoge prestaties

Ultrasone high shear mixers creëren intense schuifkrachten die de vereiste impact hebben op deeltjes zoals vaste stoffen, druppels, kristallen en vezels om ze af te breken tot een doelgrootte, die in het micron- of nanobereik kan liggen. Ultrasone high shear inline mixers verwerken gemakkelijk hoge viscositeiten en hoge vaste deeltjes en zijn ideaal voor het verwerken van pastaproducten zoals tandpasta, tandreinigingsmiddelen en gels. De akoestische schuifkrachten zorgen voor een grondige bevochtiging van de poederingrediënten en mengen ze gelijkmatig tot een homogene pasta.
Afhankelijk van de hardheid en brosheid van de deeltjes kunnen de ultrasone procesparameters exact worden aangepast om het gewenste mengresultaat te bereiken. In vergelijking met alternatieve mengmethoden zoals high-shear schoepenroerders, hogedrukhomogenisatoren, colloïd-/parelmolens, schachtmengers enz. bieden ultrasone high-shear mengers grote voordelen zoals de probleemloze verwerking van schuurmiddelen en hoge vaste deeltjesbelasting, de eenvoudige en veilige bediening, de lage onderhoudsbehoefte en de robuustheid.

Batch en inline

Hielscher Ultrasonics hoogwaardige mengers kunnen worden gebruikt voor batch- en inlineverwerking. Afhankelijk van het procesvolume en de verwerkingscapaciteit per uur is inline verwerking aan te bevelen. Terwijl batchen tijd- en arbeidsintensiever is, is een continu inline mengproces efficiënter, sneller en vereist aanzienlijk minder arbeid.

Ultrasone mengers voor elke productcapaciteit

Het productassortiment van Hielscher Ultrasonics omvat het volledige spectrum van ultrasone processors, van compacte laboratorium-ultrasoneersystemen via bench-top en pilot-systemen tot volledig industriële ultrasone processors met de capaciteit om vrachtwagenladingen per uur te verwerken. Het volledige productassortiment stelt ons in staat om u de meest geschikte ultrasone shear mixer te bieden voor uw procescapaciteit en doelstellingen.
Het opschalen van een kleinere ultrasone menger naar een hogere verwerkingscapaciteit is heel eenvoudig omdat het ultrasone mengproces volledig lineair kan worden geschaald op basis van uw vastgestelde procesparameters. Opschalen kan door een krachtigere ultrasone menger te installeren of door meerdere ultrasone mengers parallel te schakelen.

Hoge amplitudes voor hoge mengefficiëntie

Hielscher Ultrasonics’ Industriële ultrasone processoren kunnen zeer hoge amplitudes leveren. Amplitudes tot 200μm kunnen gemakkelijk continu worden gebruikt in 24/7 bedrijf. Voor nog hogere amplitudes zijn op maat gemaakte ultrasone sonotrodes beschikbaar. De robuustheid van de ultrasone apparatuur van Hielscher maakt 24/7 gebruik mogelijk bij zware belasting en in veeleisende omgevingen.

Gemakkelijk en zonder risico testen

Ultrasone processen kunnen volledig lineair worden geschaald. Dit betekent dat elk resultaat dat u hebt bereikt met een laboratorium- of tafelmodel ultrasoonapparaat, kan worden geschaald naar exact dezelfde uitvoer met exact dezelfde procesparameters. Dit maakt ultrasoontechniek ideaal voor productontwikkeling en de daaropvolgende implementatie in commerciële productie.

Hoogste kwaliteit – Ontworpen en geproduceerd in Duitsland

Als familiebedrijf geeft Hielscher prioriteit aan de hoogste kwaliteitsnormen voor zijn ultrasone processoren. Alle ultrasoonapparaten zijn ontworpen, geproduceerd en grondig getest in ons hoofdkantoor in Teltow bij Berlijn, Duitsland. De robuustheid en betrouwbaarheid van de ultrasone apparatuur van Hielscher maken het tot een werkpaard in uw productie. 24/7 gebruik onder vollast en in veeleisende omgevingen is een natuurlijk kenmerk van de krachtige mengers van Hielscher.

Hielscher ultrasone high-shear mengers zijn verkrijgbaar in verschillende afmetingen en precies afgestemd op uw procesvereisten. Van het behandelen van vloeistoffen in een klein labbekerglas tot het continu doormengen van slurries en pasta's op industrieel niveau, Hielscher Ultrasonics biedt een geschikte high-shear menger voor u! Neem contact met ons op – We bevelen je graag de ideale ultrasone mixeropstelling aan!

De onderstaande tabel geeft een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze ultrasone machines: