Miksery wysokociśnieniowe do produkcji pasty do zębów (High-Shear Mixers)

Produkcja pasty do zębów jest wymagającym procesem, który wymaga urządzeń mieszających zdolnych do pracy z lepkimi pastami, wysokimi stężeniami substancji stałych i cząsteczkami ściernymi. Ultradźwiękowe mieszalniki o wysokim stopniu rozdrobnienia zapewniają duże siły ścinające, które zapewniają dokładne zwilżenie proszków, równomierną homogenizację zawiesin koloidalnych i równomierny rozkład wielkości cząstek. Dostępne na skalę przemysłową i zdolne do przetwarzania dużych strumieni objętościowych, ultradźwiękowe mieszadła wysokociśnieniowe są niezawodnym koniem roboczym w produkcji past do zębów!

Produkcja pasty do zębów

Pasty do zębów, żele i żele do zębów składają się z czterech głównych składników: wody, materiałów ściernych, fluorków i detergentów. Podczas gdy zawartość wody waha się w większości od 20 do 45%, głównymi składnikami są materiały ścierne, które w co najmniej 50% przyczyniają się do tworzenia pasty do zębów. Szeroko stosowane materiały ścierne zawierają cząsteczki wodorotlenku glinu (Al(OH)₃), węglan wapnia (CaCO₃), węglanu sodu, różnych wodorofosforanów wapnia, uwodnionych krzemionek, zeolitów, miki i hydroksyapatytu (Ca₅(PO₄)3OH).
Zwykłe pasty do zębów i preparaty do zębów produkowane są zazwyczaj zgodnie z poniższymi krokami:
Najpierw miesza się wodę, środek utrzymujący wilgotność (np. sorbitol, gliceryna, glikol propylenowy) i inne składniki płynne, aby otrzymać płynną bazę.
W celu uzyskania określonej reologii i tekstury końcowej pasty do zębów, do płynnej bazy dodaje się modyfikatory reologiczne i środki wiążące. Modyfikatory reologiczne i spoiwa nadają pastie zęba jego grubość i teksturę. Powszechnie stosowanymi spoiwami są: guma karaja, bentonit, alginian sodu, metyloceluloza, karagen i krzemian glinu magnezu. Niektóre modyfikatory reologiczne wymagają wstępnego zmieszania z niewodnym składnikiem płynnym, takim jak gliceryna lub aromatyczne olejki eteryczne. Alternatywnie, modyfikator reologiczny może być mieszany z innymi sproszkowanymi składnikami w celu ułatwienia dyspersji koloidalnej.
W następnym kroku do mieszanki mieszane są składniki aktywne (np. fluorek wapnia, chlorek cynku, hydroksyapatyt), dodatki smakowe i konserwanty.
Następnie do mieszanki pasty do zębów wprowadza się zawiesinę zawierającą cząsteczki ścierne i/lub wypełniacze. Ponieważ głównym składnikiem są materiały ścierne, które są dodawane przy dużym obciążeniu stałym, do wykonania tego wymagającego zadania konieczne jest wydajne, niezawodne mieszanie o wysokim stopniu rozdrobnienia.
Następnie dodaje się dodatki smakowe i barwiące.
W ostatnim etapie mieszania do preparatu dodaje się detergent lub mydło (środek spieniający), które działa jak stabilizator i poprawia równomierne rozprowadzanie pasty do zębów podczas szczotkowania zębów. Detergent i mydło są mieszane do mieszanki pasty do zębów z delikatną intensywnością, aby zminimalizować powstawanie piany. Zwykłe mydło to laurylosiarczan sodu, laurylosulffoacetan sodu, dioktylo-sulfobursztynian sodu, sulfolauran, laurylosulfosynian sodu, fumaran stearylu sodu i mleczan stearylu sodu.

Typowa podstawowa receptura pasty do zębów polega na:

• Woda
• Cząstki ścierne
• Substancje utrzymujące wilgotność (np. sorbitol, gliceryna)
• Stabilizujące środki powierzchniowo czynne
• Modyfikatory reologiczne (zagęszczacze)
• Środki barwiące
• Środki aromatyzujące
• Środki konserwujące (np. p-hydrozybenzoesan)
• Detergent

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

Naturalne pasty do zębów Clean-Label

Producenci ekologicznych, naturalnych past do zębów formułują produkty używając wyłącznie certyfikowanych ekologicznie i/lub naturalnych składników. Naturalne pasty do zębów marek zaspokajają potrzeby konsumentów dbających o zdrowie, którzy chcą uniknąć stosowania sztucznych składników powszechnie występujących w zwykłych pastach do zębów. W związku z rosnącym zapotrzebowaniem konsumentów na produkty z czystymi etykietami, coraz więcej mniejszych i większych znanych marek oferuje pasty do zębów z czystymi etykietami. Mieszalniki ultradźwiękowe są idealne również dla małych i średnich przedsiębiorstw 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 bateriach nożycowych do produkcji kosmetyków Clean Label!

Jak high-ścinanie mieszania przez Sonication Pracy?

Ultradźwiękowe mieszalniki wysokociśnieniowe wykorzystują tę samą zasadę mechaniczną co inne powszechnie stosowane przemysłowe systemy mieszania, np. mieszalniki wysokociśnieniowe, mieszalniki wielowałowe, młyny koloidalne, homogenizatory wysokociśnieniowe i mieszadła łopatkowe. Ultradźwiękowe mieszadła wysokociśnieniowe są często stosowane do dyspergowania i mielenia cząstek, emulgowania fazy olejowej i wodnej, nawilżania i rozpuszczania ciał stałych, a także do wytwarzania jednorodnych mieszanin wszelkiego rodzaju cieczy i zawiesin. Mieszarki ultradźwiękowe przenoszą duże siły poprzeczne za pomocą sondy ultradźwiękowej do zbiornika mieszającego, np. do zbiornika wsadowego lub do komory przepływowej. Sonda mieszadła ultradźwiękowego drga w cieczy z bardzo dużą częstotliwością i amplitudą, tworząc w ten sposób intensywne pęcherzyki kawitacji ultradźwiękowej w medium. Załamanie się pęcherzyków kawitacyjnych powoduje powstawanie silnych sił ścinających, które zakłócają i rozbijają krople, aglomeraty, agregaty, a nawet cząstki pierwotne. Ponieważ kawitacja ultradźwiękowa generuje kawitacyjne strumienie o dużych prędkościach do 1000 km/h, dysze cieczy kawitacyjnej przyspieszają cząsteczki. Gdy przyspieszone cząstki zderzają się ze sobą, działają jak media mielące. W konsekwencji zderzające się cząsteczki rozpadają się i są redukowane do rozmiarów mikrona lub nano-. W polu kawitacji ultradźwiękowej ciśnienia zmieniają się szybko i wielokrotnie pomiędzy próżniami do 1000 bar. Mieszarka obrotowa z 4 łopatami musi pracować z prędkością obrotową 300.000 obr. Konwencjonalne mieszadła obrotowe i mieszadła z wirnikiem-staterem nie wytwarzają znaczącej ilości kawitacji ze względu na ograniczenie prędkości.

Ultrasoniczne mieszanie pasty do zębów

Ultradźwiękowe miksery wysokoseryjne mogą być stosowane jako procesory wsadowe i ciągłe w linii produkcyjnej. W przypadku materiałów o wysokiej lepkości i przetwarzania dużych ilości preferowane jest zastosowanie reaktora z komorą przepływową, ponieważ pozwala to na pracę w warunkach wzmożonej ultrasonizacji (tzn. ciśnienie intensyfikuje kawitację). Ponadto, dzięki zastosowaniu skomplikowanych ustawień przepływu, takich jak przejście lub dyskretne ustawienie procesu, cała mieszanka pasty do zębów jest zmuszona do przejścia przez strefę kawitacji ultradźwiękowej w komorze przepływowej. Dzięki temu każda cząstka jest poddawana tej samej obróbce, co pozwala na uzyskanie bardzo równomiernego rozproszenia i wymieszania.

Ultradźwiękowa obróbka pasażu

Na każdym etapie procesu, czyli po dodaniu nowej mieszanki składników do płynnej bazy, mieszanka pasty przechodzi z jednego zbiornika przez reaktor ultradźwiękowy do drugiego. Ten proces pasażu zapewnia wysoce niezawodny i jednolity wynik mieszania. Podczas gdy podczas konwencjonalnego procesu mieszania wsadowego o wysokim stopniu rozdrobnienia należy zastosować nadmiar mieszanki, aby zapewnić rozproszenie wszystkich cząsteczek, ustawienie komory przepływu ultradźwiękowego pozwala zaoszczędzić czas i energię, ponieważ czas przetwarzania jest zredukowany do minimum na jedną cząsteczkę.
W konwencjonalnym mieszaniu wysokociśnieniowym niektóre cząsteczki są nadmiernie przetworzone, podczas gdy niektóre nigdy nie trafiają do aktywnej strefy mieszania. Zastosowanie ultradźwiękowego reaktora przepływowego zapewnia, że każda cząsteczka jest poddawana takiej samej obróbce przy wysokim stopniu ścinania. Ze względu na proces przejścia, każda cząsteczka jest poddawana obróbce z taką samą częstotliwością i intensywnością.

Porada dotycząca przetwarzania: Mieszanie ultradźwiękowe pod ciśnieniem

Przyłożenie ciśnienia do reaktora ultradźwiękowego lub komory przepływowej intensyfikuje kawitację akustyczną. Firma Hielscher Ultrasonics dostarcza różne typy ogniw przepływowych i reaktorów, które można łatwo poddawać ciśnieniu do 5 barg. Dostosowane do potrzeb klienta reaktory ultradźwiękowe mogą wytrzymać jeszcze wyższe ciśnienia do 300 barg.

Ultradźwiękowe efekty odparowywania

Mieszadła łopatkowe i konwencjonalne mieszadła wysokociśnieniowe wprowadzają do mieszanki duże ilości pęcherzyków gazu, co stanowi poważną wadę. Odgazowanie końcowej mieszanki pasty do zębów wymaga dodatkowego etapu obróbki, który jest czasochłonny i energochłonny. Podczas mieszania ultradźwiękowego uwięzienie pęcherzyków powietrza jest z reguły bardzo niskie w porównaniu z konwencjonalnymi mieszadłami zbiornikowymi i mieszadłami o wysokim stopniu rozdrobnienia. Dzięki zastosowaniu reaktora z ogniwami ultradźwiękowymi unika się zbędnego osadzania niepożądanych pęcherzyków powietrza, ponieważ mieszanina jest podawana ze zbiornika magazynującego w systemie zamkniętym o stałym przepływie. W ustawieniu ultradźwiękowej komory przepływowej, mieszanka pasty jest podawana pod ciągłym ciśnieniem do strefy kawitacji ultradźwiękowej. Ultradźwiękowy układ przepływowy zapobiega niepożądanemu uwięzieniu gazu podczas procesu mieszania. Ponadto, sonikacja jest ugruntowaną techniką odgazowywania i odgazowywania i sprzyja koalescencji pęcherzyków powietrza, dzięki czemu mogą one wznosić się do góry i ulatniać się.
Dowiedz się więcej o odpowietrzaniu i odgazowywaniu ultradźwiękowym!

Zalety wysokowydajnych mieszalników ultradźwiękowych

Ultradźwiękowe mieszadła wysokociśnieniowe wytwarzają intensywne siły ścinające, które mają wymagany wpływ na cząstki stałe, kropelki, kryształy i włókna, aby rozbić je na docelowy rozmiar, który może być w zakresie mikronowym lub nanometrycznym. Łatwe w obsłudze mieszadła o wysokiej lepkości i dużych obciążeniach stałych, ultradźwiękowe mieszadła liniowe o wysokim stopniu ścinania są idealne do przetwarzania produktów pastowych, takich jak pasty do zębów, żele i żele. Akustyczne siły ścinające pozwalają na dokładne zwilżenie składników proszku i jednorodne wymieszanie ich w jednolitą pastę.
W zależności od twardości i kruchości cząstek, parametry procesu ultradźwiękowego mogą być dokładnie dostosowane do uzyskania pożądanego wyniku mieszania. W porównaniu z alternatywnymi metodami mieszania, takimi jak mieszadła łopatkowe, homogenizatory wysokociśnieniowe, młyny koloidowe / perełkowe, mieszadła wałkowe itp. ultradźwiękowe mieszadła wysokociśnieniowe oferują duże zalety, takie jak bezproblemowa praca z materiałami ściernymi i dużymi obciążeniami stałymi, łatwa i bezpieczna obsługa, mała konserwacja i wytrzymałość.

Batch i Inline

Wysokowydajne mieszalniki Hielscher Ultrasonics mogą być używane do przetwarzania wsadowego i inline. W zależności od wielkości procesu i wydajności godzinowej, może być zalecane przetwarzanie w linii produkcyjnej. Podczas gdy szarżowanie jest bardziej czasochłonne i pracochłonne, ciągły proces mieszania na linii produkcyjnej jest bardziej wydajny, szybszy i wymaga znacznie mniejszego nakładu pracy.

Miksery ultradźwiękowe dla każdej pojemności produktu

Asortyment produktów firmy Hielscher Ultrasonics obejmuje pełne spektrum procesorów ultradźwiękowych, od kompaktowych laboratoryjnych ultrasonografów, poprzez systemy stacjonarne i pilotażowe, aż po w pełni przemysłowe procesory ultradźwiękowe o wydajności umożliwiającej przetwarzanie ciężarówek na godzinę. Pełna gama produktów pozwala nam zaoferować Państwu najbardziej odpowiednie mieszalniki ultradźwiękowe dla Państwa wydajności procesu i celów.
Skalowanie od mniejszego miksera ultradźwiękowego do większych wydajności przetwarzania jest bardzo proste, ponieważ proces mieszania ultradźwiękowego może być całkowicie liniowo skalowany na podstawie ustalonych parametrów procesu. Skalowanie może być wykonane przez zainstalowanie mocniejszego mieszalnika ultradźwiękowego lub równoległe połączenie kilku mieszalników ultradźwiękowych.

Wysokie amplitudy dla wysokiej wydajności mieszania

Hielscher Ultrasonics’ przemysłowe procesory ultradźwiękowe mogą dostarczać bardzo duże amplitudy. Amplitudy do 200 µm mogą być z łatwością wykorzystywane w trybie ciągłym w trybie 24/7. Dla jeszcze większych amplitud, dostępne są sonotrody ultradźwiękowe dostosowane do potrzeb klienta. Wytrzymałość urządzeń ultradźwiękowych firmy Hielscher pozwala na pracę w trybie 24/7 przy dużych obciążeniach i w wymagających środowiskach.

Łatwe, wolne od ryzyka testowanie

Procesy ultradźwiękowe mogą być całkowicie liniowo skalowane. Oznacza to, że każdy wynik uzyskany za pomocą laboratorium lub stacjonarnego ultrasonografu może być skalowany na dokładnie taką samą wydajność przy użyciu dokładnie takich samych parametrów procesu. Dzięki temu ultradźwięki są idealne do opracowywania produktów, a następnie wdrażania ich do produkcji komercyjnej.

Najwyższa jakość – Zaprojektowane i wyprodukowane w Niemczech

Jako firma rodzinna i rodzinna, Hielscher priorytetowo traktuje najwyższe standardy jakości dla swoich procesorów ultradźwiękowych. Wszystkie ultrasonicators są zaprojektowane, wyprodukowane i dokładnie przetestowane w naszej siedzibie w Teltowie koło Berlina, Niemcy. Solidność i niezawodność ultradźwiękowego sprzętu Hielschera sprawiają, że jest to koń roboczy w Twojej produkcji. Praca 24/7 przy pełnym obciążeniu i w wymagających środowiskach jest naturalną cechą wysokowydajnych mieszalników Firmy Hielscher.

Możesz kupić ultradźwiękowe baterie wysokociśnieniowe Hielscher w różnych rozmiarach i dokładnie skonfigurowane do Twoich wymagań procesowych. Od obróbki płynów w małej zlewce laboratoryjnej do ciągłego mieszania zawiesin i past na poziomie przemysłowym, Hielscher Ultrasonics oferuje odpowiednie mieszadła wysokociśnieniowe dla Państwa! Prosimy o kontakt z nami – Z przyjemnością polecamy Państwu idealną konfigurację miksera ultradźwiękowego!

Poniższa tabela daje wskazanie przybliżonej mocy przerobowych naszych ultrasonicators: