Mieszalniki wysokoobrotowe do produkcji pasty do zębów

Produkcja pasty do zębów to wymagający proces, który wymaga sprzętu mieszającego zdolnego do obsługi lepkich past, wysokich stężeń ciał stałych i cząstek ściernych. Ultradźwiękowe mieszalniki wysokoobrotowe zapewniają siły ścinające o wysokiej intensywności, które zapewniają dokładne zwilżanie proszków, jednolitą homogenizację zawiesin koloidalnych, a nawet rozkład wielkości cząstek. Dostępne w skali przemysłowej i zdolne do przetwarzania strumieni o dużej objętości, ultradźwiękowe mieszalniki wysokoobrotowe są niezawodnym koniem roboczym w produkcji pasty do zębów!

Produkcja pasty do zębów

Pasty do zębów, płyny i żele do zębów składają się z czterech głównych składników: wody, substancji ściernych, fluorków i detergentów. Podczas gdy zawartość wody waha się przeważnie między 20 a 45%, materiały ścierne są głównymi składnikami past do zębów, których udział w składzie pasty wynosi co najmniej 50%. Powszechnie stosowane materiały ścierne obejmują cząsteczki wodorotlenku glinu (Al(OH)₃), węglan wapnia (CaCO₃), węglan sodu, różne wodorofosforany wapnia, uwodnione krzemionki, zeolity, mika i hydroksyapatyt (Ca₅(PO₄)3OH).
Powszechnie stosowane pasty do zębów i płyny do płukania zębów są wytwarzane zgodnie z poniższymi krokami:
Na początku woda, substancja utrzymująca wilgoć (np. sorbitol, gliceryna, glikol propylenowy) i inne płynne składniki są mieszane razem, aby uzyskać płynną bazę.
Aby uzyskać określoną reologię i konsystencję końcowej pasty do zębów, do płynnej bazy dodaje się modyfikatory reologii i substancje wiążące. Modyfikatory reologii i substancje wiążące nadają paście do zębów grubość i teksturę. Powszechnie stosowane substancje wiążące obejmują gumę karaya, bentonit, alginian sodu, metylocelulozę, karageninę i krzemian glinowo-magnezowy. Niektóre modyfikatory reologii wymagają wstępnego zmieszania z niewodnym składnikiem płynnym, takim jak gliceryna lub aromatyzujące olejki eteryczne. Alternatywnie, modyfikator reologii można zmieszać z innymi sproszkowanymi składnikami w celu ułatwienia dyspersji koloidalnej.
W kolejnym etapie do mieszanki dodawane są składniki aktywne (np. fluorek wapnia, chlorek cynku, hydroksyapatyt), słodzące dodatki smakowe i konserwanty.
Następnie zawiesina zawierająca cząstki ścierne i / lub wypełniacze jest dodawana do mieszanki pasty do zębów. Ponieważ materiały ścierne są głównym składnikiem, które są dodawane do dużego obciążenia stałego, do wykonania tego wymagającego zadania wymagane jest wydajne, niezawodne mieszanie z dużą prędkością.
Następnie dodawane są dodatki smakowe i barwiące.
Na ostatnim etapie mieszania do preparatu dodawany jest detergent lub środek spieniający, który działa jako stabilizator i poprawia równomierne rozprowadzanie pasty do zębów podczas szczotkowania zębów. Detergent i środek spieniający są mieszane z mieszanką pasty do zębów z delikatną intensywnością, aby zminimalizować pienienie. Powszechnie stosowane środki spieniające to laurylosiarczan sodu, laurylosulfooctan sodu, sulfobursztynian sodowy dioktylu, sulfolaurynian, laurylosarkozynian sodu, fumaran stearylu sodu i mleczan stearylu sodu.

Typowy podstawowy skład pasty do zębów składa się z:

• woda
• cząstki ścierne
• Humektanty (np. sorbitol, gliceryna)
• Stabilizujące środki powierzchniowo czynne
• Modyfikatory reologii (zagęszczacze)
• Środki barwiące
• Środki aromatyzujące
• Konserwanty (np. p-hydrozybenzoesan)
• Detergent

W zależności od rodzaju pasty do zębów dodawane są inne składniki aktywne, takie jak środki bakteriobójcze, wybielacze, fluor itp.

Naturalne, czyste pasty do zębów

Producenci organicznych, naturalnych past do zębów tworzą produkty przy użyciu wyłącznie organicznie certyfikowanych i/lub naturalnych składników. Marki naturalnych past do zębów zaspokajają zapotrzebowanie konsumentów dbających o zdrowie, którzy chcą uniknąć sztucznych składników powszechnie występujących w zwykłych pastach do zębów. Ze względu na rosnące zapotrzebowanie konsumentów na produkty z czystą etykietą, coraz więcej mniejszych i większych znanych marek oferuje pasty do zębów z czystą etykietą. Mieszalniki ultradźwiękowe są idealne również dla małych i średnich zakładów produkcyjnych. Jako nietermiczna, czysto mechaniczna metoda mieszania, ultradźwięki nie zmieniają naturalnych, organicznych receptur. Mieszanie ultradźwiękowe jest kompatybilne z naturalnymi składnikami, takimi jak soda oczyszczona, aloes, olejek eukaliptusowy, mirra, ekstrakt roślinny (np. szałwia, mięta, ekstrakt truskawkowy) i olejki eteryczne (np. mięta, mięta, cynamon).
Przeczytaj więcej o ultradźwiękowych mieszalnikach ścinających do produkcji produktów kosmetycznych z czystą etykietą!

Jak działa mieszanie wysokociśnieniowe za pomocą sonikacji?

Ultradźwiękowe mieszalniki o wysokim ścinaniu wykorzystują tę samą zasadę mechaniczną, co inne powszechnie stosowane przemysłowe systemy mieszania, np. mieszalniki łopatkowe o wysokim ścinaniu, mieszalniki wielowałowe, młyny koloidalne, homogenizatory wysokociśnieniowe i mieszadła łopatkowe. Mieszalniki ultradźwiękowe o wysokim ścinaniu są często używane do rozpraszania i mielenia cząstek, emulgowania faz olejowych i wodnych, zwilżania i rozpuszczania ciał stałych, a także do wytwarzania jednorodnych mieszanin wszelkiego rodzaju cieczy i zawiesin. Mieszalniki ultradźwiękowe przenoszą siły ścinające za pomocą sondy ultradźwiękowej do naczynia mieszającego, takiego jak zbiornik wsadowy lub do komory przepływowej. Sonda mieszalnika ultradźwiękowego wibruje w cieczy z bardzo wysoką częstotliwością i amplitudami, tworząc w ten sposób intensywne ultradźwiękowe pęcherzyki kawitacyjne w medium. Zapadanie się pęcherzyków kawitacyjnych skutkuje potężnymi siłami ścinającymi, które rozbijają i rozbijają kropelki, aglomeraty, agregaty, a nawet cząstki pierwotne. Ponieważ kawitacja ultradźwiękowa generuje strumienie kawitacyjne o dużej prędkości do 1000 km/h, kawitacyjne strumienie cieczy przyspieszają cząstki. Gdy przyspieszone cząstki zderzają się ze sobą, działają jak media mielące. W konsekwencji zderzające się cząstki rozpadają się i są redukowane do mikronów lub nano-rozmiarów. W polu kawitacji ultradźwiękowej ciśnienia zmieniają się szybko i wielokrotnie między próżnią a ciśnieniem do 1000 barów. Mieszalnik obrotowy z 4 łopatkami mieszającymi musiałby pracować z oszałamiającą prędkością 300 000 obrotów na minutę, aby osiągnąć taką samą częstotliwość naprzemiennych cykli ciśnienia. Konwencjonalne mieszalniki obrotowe i mieszalniki typu wirnik-stojan nie wytwarzają znacznej ilości kawitacji ze względu na ich ograniczoną prędkość.

Przed i po sonikacji: Zielona krzywa pokazuje wielkość cząstek przed sonikacją, czerwona krzywa to rozkład wielkości cząstek ultradźwiękowo zdyspergowanej krzemionki.

Ultradźwiękowe mieszanie pasty do zębów

Ultradźwiękowe mieszalniki o wysokim ścinaniu mogą być stosowane jako procesory wsadowe i ciągłe w linii produkcyjnej. W przypadku materiałów o wysokiej lepkości i przetwarzania dużych ilości, preferowane jest użycie ciśnieniowego reaktora przepływowego, ponieważ pozwala to na pracę w zintensyfikowanych warunkach ultradźwiękowych (tj. ciśnienie intensyfikuje kawitację). Ponadto, dzięki zastosowaniu zaawansowanych konfiguracji przepływu, takich jak przejście lub dyskretna konfiguracja procesu, cała mieszanina pasty do zębów jest zmuszana do przejścia przez ultradźwiękową strefę kawitacyjną w komorze przepływowej. Zapewnia to, że każda cząstka jest traktowana w ten sam sposób, dzięki czemu uzyskuje się bardzo równomierne rozpraszanie i mieszanie.

Ultradźwiękowe przetwarzanie przejść

Na każdym etapie procesu, gdy do płynnej bazy dodawana jest nowa mieszanka składników, mieszanina pasty przechodzi z jednego zbiornika przez reaktor ultradźwiękowy do drugiego zbiornika. Ten proces przejścia zapewnia wysoce niezawodny i jednolity wynik mieszania. Podczas gdy podczas konwencjonalnego procesu mieszania wsadowego o wysokim ścinaniu należy zastosować nadmierne mieszanie, aby zapewnić rozproszenie wszystkich cząstek, konfiguracja ultradźwiękowej celi przepływowej jest oszczędna pod względem czasu i energii, ponieważ czas przetwarzania jest zredukowany do minimalnej obróbki na cząstkę.
W konwencjonalnym mieszaniu wsadowym z wysokim ścinaniem niektóre cząstki są nadmiernie przetwarzane, podczas gdy niektóre cząstki nigdy nie dostają się do aktywnej strefy mieszania. Korzystanie z ultradźwiękowego reaktora przepływowego zapewnia, że każda cząstka jest poddawana takiej samej obróbce ścinającej. Ze względu na proces przejścia, każda cząstka jest traktowana z tą samą częstotliwością i intensywnością.

Wskazówka dotycząca przetwarzania: Mieszanie ultradźwiękowe pod ciśnieniem

Przyłożenie ciśnienia do reaktora ultradźwiękowego lub komory przepływowej intensyfikuje kawitację akustyczną. Hielscher Ultrasonics dostarcza różne typy komórek przepływowych i reaktorów, które można łatwo poddać działaniu ciśnienia do 5 barg. Dostosowane reaktory ultradźwiękowe mogą obsługiwać nawet wyższe ciśnienia do 300 barg.

Ultradźwiękowe działanie odtłuszczające

Mieszadła łopatkowe i konwencjonalne mieszadła wysokoobrotowe wprowadzają do mieszanki duże ilości pęcherzyków gazu, co jest ich główną wadą. Odpowietrzanie końcowej mieszanki pasty do zębów wymaga dodatkowego etapu przetwarzania, który jest czaso- i energochłonny. Podczas mieszania ultradźwiękowego uwięzienie pęcherzyków powietrza jest na ogół bardzo niskie w porównaniu z konwencjonalnymi mieszadłami zbiornikowymi i mieszadłami o wysokim ścinaniu. Zastosowanie ultradźwiękowego reaktora przepływowego zapobiega niepotrzebnemu włączaniu niepożądanych pęcherzyków gazu, ponieważ mieszanina jest podawana ze zbiornika utrzymującego w stałym przepływie w układzie zamkniętym. W ultradźwiękowej komorze przepływowej mieszanina pasty jest podawana pod stałym ciśnieniem do ultradźwiękowej strefy kawitacji. Ultradźwiękowa konfiguracja przepływowa zapobiega niepożądanemu uwięzieniu gazu podczas procesu mieszania. Ponadto sonikacja jest dobrze ugruntowaną techniką odgazowywania i odgazowywania i sprzyja koalescencji pęcherzyków powietrza, dzięki czemu mogą one wznieść się do góry i ulatniać.
Dowiedz się więcej o ultradźwiękowym odpowietrzaniu i odgazowywaniu!

Zalety wysokowydajnych mikserów ultradźwiękowych

Mieszalniki ultradźwiękowe wytwarzają intensywne siły ścinające, które mają wymagany wpływ na cząstki, takie jak ciała stałe, kropelki, kryształy i włókna, w celu rozbicia ich do docelowego rozmiaru, który może być w zakresie mikronów lub nano. Łatwo radzące sobie z wysokimi lepkościami i dużymi obciążeniami stałymi, ultradźwiękowe mieszalniki liniowe o wysokim ścinaniu są idealne do przetwarzania produktów w postaci pasty, takich jak pasty do zębów, środki do czyszczenia zębów i żele. Akustyczne siły ścinające zapewniają dokładne zwilżenie składników proszku i mieszają je równomiernie w jednorodną pastę.
W zależności od twardości i kruchości cząstek, parametry procesu ultradźwiękowego można dokładnie dostosować, aby uzyskać pożądany wynik mieszania. W porównaniu z alternatywnymi metodami mieszania, takimi jak mieszadła łopatkowe o wysokim ścinaniu, homogenizatory wysokociśnieniowe, młyny koloidalne / perełkowe, mieszalniki wałkowe itp. ultradźwiękowe mieszalniki o wysokim ścinaniu oferują główne zalety, takie jak bezproblemowa obsługa materiałów ściernych i dużych obciążeń stałych, łatwa i bezpieczna obsługa, niskie koszty konserwacji i solidność.

wsadowe i inline

Wysokowydajne mieszalniki Hielscher Ultrasonics mogą być używane do przetwarzania wsadowego i liniowego. W zależności od wielkości procesu i godzinowej przepustowości, może być zalecane przetwarzanie inline. Podczas gdy dozowanie jest bardziej czasochłonne i pracochłonne, ciągły proces mieszania w linii jest bardziej wydajny, szybszy i wymaga znacznie mniej pracy.

Miksery ultradźwiękowe dla każdej pojemności produktu

Asortyment produktów Hielscher Ultrasonics obejmuje pełne spektrum procesorów ultradźwiękowych, od kompaktowych ultrasonografów laboratoryjnych, przez systemy stacjonarne i pilotażowe, po w pełni przemysłowe procesory ultradźwiękowe o wydajności umożliwiającej przetwarzanie ładunków ciężarówek na godzinę. Pełna gama produktów pozwala nam zaoferować najbardziej odpowiedni ultradźwiękowy mikser ścinający dla wydajności procesu i celów.
Skalowanie z mniejszego miksera ultradźwiękowego do wyższych wydajności przetwarzania jest bardzo proste, ponieważ proces mieszania ultradźwiękowego może być całkowicie skalowany liniowo z ustalonych parametrów procesu. Skalowanie w górę można przeprowadzić, instalując mocniejszą jednostkę mieszalnika ultradźwiękowego lub grupując równolegle kilka ultrasonicatorów.

Wysokie amplitudy dla wysokiej wydajności mieszania

Hielscher Ultrasonics’ Przemysłowe procesory ultradźwiękowe mogą dostarczać bardzo wysokie amplitudy. Amplitudy do 200 µm mogą być łatwo stale uruchamiane w trybie 24/7. Dla jeszcze wyższych amplitud dostępne są niestandardowe sonotrody ultradźwiękowe. Wytrzymałość sprzętu ultradźwiękowego firmy Hielscher pozwala na pracę w trybie 24/7 przy dużych obciążeniach i w wymagających środowiskach.

Łatwe testowanie bez ryzyka

Procesy ultradźwiękowe można skalować całkowicie liniowo. Oznacza to, że każdy wynik osiągnięty przy użyciu ultrasonografu laboratoryjnego lub stacjonarnego może być skalowany do dokładnie tej samej wydajności przy użyciu dokładnie tych samych parametrów procesu. Sprawia to, że ultradźwięki są idealne do opracowywania produktów, a następnie wdrażania ich do produkcji komercyjnej.

Najwyższa jakość – Zaprojektowany i wyprodukowany w Niemczech

Jako firma rodzinna, Hielscher priorytetowo traktuje najwyższe standardy jakości dla swoich procesorów ultradźwiękowych. Wszystkie ultradźwięki są projektowane, produkowane i dokładnie testowane w naszej siedzibie w Teltow koło Berlina w Niemczech. Solidność i niezawodność sprzętu ultradźwiękowego firmy Hielscher sprawiają, że jest to koń roboczy w Twojej produkcji. Praca 24/7 pod pełnym obciążeniem i w wymagających środowiskach jest naturalną cechą wysokowydajnych mikserów Hielscher.

Ultradźwiękowe mieszalniki wysokoobrotowe Hielscher można kupić w dowolnym rozmiarze i dokładnie skonfigurowane zgodnie z wymaganiami procesu. Od obróbki płynów w małej zlewce laboratoryjnej do ciągłego mieszania przepływowego zawiesin i past na poziomie przemysłowym, Hielscher Ultrasonics oferuje odpowiedni mieszalnik wysokoobrotowy dla Ciebie! Prosimy o kontakt – z przyjemnością polecimy Ci idealną konfigurację miksera ultradźwiękowego!

Poniższa tabela przedstawia przybliżoną wydajność przetwarzania naszych ultradźwiękowców: