Misturadores de alto cisalhamento para fabricação de pasta de dente

A fabricação de cremes dentais é um processo exigente que requer equipamentos de mistura capazes de lidar com pastas viscosas, altas concentrações de sólidos e partículas abrasivas. Os misturadores ultrassônicos de alto cisalhamento fornecem forças de cisalhamento de alta intensidade que proporcionam umedecimento completo dos pós, homogeneização uniforme de pastas coloidais e distribuição uniforme do tamanho das partículas. Disponíveis em escala industrial e capazes de processar fluxos de grande volume, os misturadores ultrassônicos de alto cisalhamento são o seu cavalo de trabalho confiável na fabricação de pasta de dente!

Fabricação de pasta de dente

Cremes dentais, dentifrícios e géis consistem nos quatro componentes principais da água, abrasivos, fluoretos e detergentes. Embora o teor de água varie principalmente entre 20 e 45%, os abrasivos são os principais componentes que contribuem com pelo menos 50% para a formulação do creme dental. Os abrasivos amplamente utilizados incluem partículas de hidróxido de alumínio (Al(OH)₃), carbonato de cálcio (CaCO₃), carbonato de sódio, vários hidrogenofosfatos de cálcio, sílicas hidratadas, zeólitas, mica e hidroxiapatita (Ca₅(PO₄)3OH).
As formulações comuns de creme dental e dentifrício são fabricadas geralmente seguindo as etapas abaixo:
No início, água, umectante (por exemplo, sorbitol, glicerina, propilenoglicol) e outros ingredientes líquidos são misturados para obter uma base líquida.
Para obter uma certa textura reológica e textura do creme dental final, modificadores de reologia e aglutinantes são adicionados à base líquida. Modificadores e aglutinantes de reologia dão à pasta de dente sua espessura e textura. Os aglutinantes comumente usados incluem goma karaya, bentonita, alginato de sódio, metilcelulose, carragenina e silicato de alumínio e magnésio. Alguns modificadores de reologia precisam ser pré-misturados com ingredientes líquidos não aquosos, como glicerina ou óleos essenciais aromatizantes. Alternativamente, o modificador de reologia pode ser misturado a outros ingredientes em pó para facilitar a dispersão coloidal.
Na próxima etapa, ingredientes ativos (por exemplo, fluoreto de cálcio, cloreto de zinco, hidroxiapatita), aditivos de sabor adoçantes e conservantes são misturados na mistura.
Em seguida, uma pasta contendo partículas abrasivas e / ou cargas é incorporada à mistura de creme dental. Como os abrasivos são o ingrediente principal, que são adicionados a uma alta carga sólida, é necessária uma mistura potente e confiável de alto cisalhamento para cumprir essa tarefa exigente.
Em seguida, são adicionados aditivos aromatizantes e corantes.
Na etapa final de mistura, um detergente ou espuma (agente espumante) que atua como estabilizador e melhora a distribuição uniforme do creme dental durante a escovação dos dentes é adicionado à formulação. O detergente e o espumante são misturados à mistura de pasta de dente em uma intensidade suave para minimizar a formação de espuma. Os espumadores comuns são lauril sulfato de sódio, lauril sulfoacetato de sódio, sulfosuccinato de dioctil sódico, sulfolaurato, lauril sarcosinato de sódio, estearil fumarato de sódio e estearil lactato de sódio.

Uma formulação básica típica de creme dental consiste em:

• Água
• partículas abrasivas
• Humidificantes (por exemplo, sorbitol, glicerina)
• Surfactantes estabilizadores
• Modificadores de reologia (espessantes)
• Corantes
• Agentes aromatizantes
• Conservantes (por exemplo, p-hidrozibenzoato)
• Detergente

Dependendo do tipo de produto de creme dental, outros ingredientes ativos, como bactericidas, clareadores, flúor, etc., são adicionados.

Cremes dentais naturais e de rótulo limpo

Os fabricantes de cremes dentais orgânicos e naturais formulam produtos usando apenas ingredientes orgânicos certificados e / ou naturais. As marcas de cremes dentais naturais atendem à demanda de consumidores preocupados com a saúde, que desejam evitar os ingredientes artificiais comumente encontrados em cremes dentais comuns. Devido à tendência de alta dos consumidores por produtos de rótulo limpo, cada vez mais marcas conhecidas menores e maiores oferecem cremes dentais de rótulo limpo. Os misturadores ultrassônicos também são ideais para escalas de fabricação de pequeno e médio porte. Como um método de mistura não térmico e puramente mecânico, a ultrassonografia não altera as formulações naturais e orgânicas. A mistura ultrassônica é compatível com ingredientes naturais, como bicarbonato de sódio, aloe vera, óleo de eucalipto, mirra, extrato vegetal (por exemplo, sálvia, hortelã, extrato de morango) e óleos essenciais (por exemplo, hortelã, hortelã, canela).
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Como funciona a mistura de alto cisalhamento por sonicação?

Os misturadores ultrassônicos de alto cisalhamento usam o mesmo princípio mecânico de outros sistemas de mistura industrial comumente usados, por exemplo, misturadores de lâmina de alto cisalhamento, misturadores multieixo, moinhos coloidais, homogeneizadores de alta pressão e agitadores de lâmina. Os misturadores ultrassônicos de alto cisalhamento são freqüentemente usados para dispersar e moer partículas, emulsionar as fases de óleo e água, umedecer e solubilizar matéria sólida, bem como produzir misturas homogêneas de qualquer tipo de líquidos e pastas. Os misturadores ultrassônicos transmitem as forças de alto cisalhamento por meio de uma sonda ultrassônica para um recipiente de mistura, como em um tanque de batelada ou em uma célula de fluxo. A sonda do misturador ultrassônico vibra no líquido em uma frequência e amplitudes muito altas, criando assim intensas bolhas de cavitação ultrassônica no meio. O colapso das bolhas de cavitação resulta em poderosas forças de cisalhamento, que interrompem e quebram gotículas, aglomerados, agregados e até partículas primárias. Como a cavitação ultrassônica gera fluxo cavitacional de alta velocidade com até 1000 km/h, os jatos de líquido cavitacional aceleram as partículas. Quando as partículas aceleradas colidem umas com as outras, elas atuam como meios de moagem. Como consequência, as partículas em colisão se estilhaçam e são reduzidas a mícrons ou nano. No campo de cavitação ultrassônica, as pressões alternam rápida e repetidamente entre vácuo e até 1000bar. Um misturador rotativo com 4 lâminas do misturador precisaria operar a impressionantes 300.000 RPM para atingir a mesma frequência de ciclos de pressão alternados. Os misturadores rotativos convencionais e os misturadores rotor-estator não criam uma quantidade significativa de cavitação devido à sua limitação de velocidade.

Antes e depois da sonicação: A curva verde mostra o tamanho da partícula antes da sonicação, a curva vermelha é a distribuição do tamanho da partícula da sílica dispersa por ultrassom.

Mistura de pasta de dente ultrassônica

Os misturadores ultrassônicos de alto cisalhamento podem ser usados como processadores em linha contínuos e em lote. Para materiais altamente viscosos e processamento de alto volume, o uso de um reator de célula de fluxo pressurizável é preferido, pois permite que você funcione sob condições de ultrassom intensificadas (ou seja, a pressão intensifica a cavitação). Além disso, usando configurações de fluxo sofisticadas, como uma passagem ou configuração de processo discreto, a mistura completa de pasta de dente é forçada a passar pela zona cavitacional ultrassônica na célula de fluxo. Isso garante que cada partícula receba o mesmo tratamento para que uma dispersão e mistura altamente uniformes sejam obtidas.

Processamento de passagem ultrassônica

Para cada etapa do processo, que é quando uma nova mistura de ingredientes é adicionada à base líquida, a mistura de pasta passa de um tanque através do reator ultrassônico para um segundo tanque. Este processo de passagem garante um resultado de mistura altamente confiável e uniforme. Enquanto durante um processo convencional de mistura em lote de alto cisalhamento o excesso de mistura deve ser aplicado para garantir que todas as partículas sejam dispersas, a configuração da célula de fluxo ultrassônica economiza tempo e energia, pois o tempo de processamento é reduzido ao tratamento mínimo por partícula.
Na mistura convencional de lotes de alto cisalhamento, algumas partículas são superprocessadas, enquanto outras partículas nunca entram na zona de mistura ativa. O uso de um reator de célula de fluxo ultrassônico garante que cada partícula receba o mesmo tratamento de alto cisalhamento. Devido ao processo de passagem, cada partícula é tratada na mesma frequência e intensidade.

Dica de processamento: Mistura ultrassônica sob pressão

A aplicação de pressão ao reator ultrassônico ou à célula de fluxo intensifica a cavitação acústica. A Hielscher Ultrasonics fornece vários tipos de células de fluxo e reatores, que podem ser facilmente pressurizados até 5 barg. Os reatores ultrassônicos personalizados podem lidar com pressões ainda mais altas de até 300 barg.

Efeitos de desaeração ultrassônica

Agitadores de lâmina e misturadores convencionais de alto cisalhamento introduzem grandes volumes de bolhas de gás na mistura, o que é uma grande desvantagem. A desaeração da mistura final de pasta de dente requer uma etapa de processamento adicional, que consome tempo e energia. Durante a mistura ultrassônica, o aprisionamento de bolhas de ar é geralmente muito baixo quando comparado aos agitadores de tanque convencionais e misturadores de alto cisalhamento. O uso de um reator de célula de fluxo ultrassônico evita a incorporação desnecessária de bolhas de gás indesejadas, pois a mistura é alimentada do tanque de retenção em um fluxo constante em um sistema fechado. Em uma configuração de célula de fluxo ultrassônica, a mistura de pasta é alimentada a pressão contínua na zona de cavitação ultrassônica. A configuração de fluxo ultrassônico evita o aprisionamento indesejado de gás durante o processo de mistura. Além disso, a sonicação é uma técnica bem estabelecida de desaeração e desgaseificação e promove a coalescência de bolhas de ar para que possam subir ao topo e volatilizar.
Leia mais sobre desaeração e desgaseificação ultrassônica!

As vantagens dos misturadores ultrassônicos de alto desempenho

Os misturadores ultrassônicos de alto cisalhamento criam forças de cisalhamento intensas, que têm o impacto necessário em partículas como sólidos, gotículas, cristais e fibras, a fim de quebrá-las em um tamanho desejado, que pode estar na faixa de mícrons ou nano. Lidando facilmente com altas viscosidades e altas cargas de sólidos, os misturadores ultrassônicos em linha de alto cisalhamento são ideais para processar produtos em pasta, como cremes dentais, dentifrícios e géis. As forças de cisalhamento acústico alcançam um umedecimento completo dos ingredientes em pó e os misturam uniformemente em uma pasta homogênea.
Dependendo da dureza e fragilidade das partículas, os parâmetros do processo ultrassônico podem ser ajustados exatamente para alcançar o resultado de mistura desejado. Quando comparados a métodos alternativos de mistura, como agitadores de lâmina de alto cisalhamento, homogeneizadores de alta pressão, moinhos coloidais / de esferas, misturadores de eixo, etc., os misturadores ultrassônicos de alto cisalhamento oferecem grandes vantagens, como o manuseio sem problemas de abrasivos e altas cargas sólidas, operação fácil e segura, baixa manutenção e robustez.

lote e em linha

Os misturadores de alto desempenho Hielscher Ultrasonics podem ser usados para processamento em lote e em linha. Dependendo do volume do processo e da taxa de transferência por hora, o processamento em linha pode ser recomendado. Embora a dosagem seja mais demorada e trabalhosa, um processo contínuo de mistura em linha é mais eficiente, mais rápido e requer significativamente menos mão de obra.

Misturadores ultrassônicos para cada capacidade de produto

A linha de produtos Hielscher Ultrasonics abrange todo o espectro de processadores ultrassônicos, desde ultrassônicos compactos de laboratório, passando por sistemas piloto e de bancada, até processadores ultrassônicos totalmente industriais com capacidade para processar cargas de caminhão por hora. A gama completa de produtos nos permite oferecer o misturador de cisalhamento ultrassônico mais adequado para sua capacidade e objetivos de processo.
A expansão de um misturador ultrassônico menor para capacidades de processamento mais altas é muito simples, pois o processo de mistura ultrassônica pode ser completamente dimensionado de forma linear a partir dos parâmetros de processo estabelecidos. O aumento de escala pode ser feito instalando uma unidade de mistura ultrassônica mais potente ou agrupando vários ultrassônicos em paralelo.

Altas amplitudes para alta eficiência de mistura

Hielscher Ultrasonics’ Os processadores ultrassônicos industriais podem fornecer amplitudes muito altas. Amplitudes de até 200 μm podem ser facilmente executadas continuamente em operação 24 horas por dia, 7 dias por semana. Para amplitudes ainda maiores, estão disponíveis sonotrodos ultrassônicos personalizados. A robustez do equipamento ultrassônico da Hielscher permite operação 24 horas por dia, 7 dias por semana, em ambientes pesados e exigentes.

Testes fáceis e sem riscos

Os processos ultrassônicos podem ser completamente lineares. Isso significa que todos os resultados obtidos usando um ultrassônico de laboratório ou de bancada podem ser dimensionados exatamente para a mesma saída usando exatamente os mesmos parâmetros de processo. Isso torna a ultrassonografia ideal para o desenvolvimento de produtos e subsequente implementação na fabricação comercial.

A mais alta qualidade – Projetado e fabricado na Alemanha

Como uma empresa familiar e familiar, a Hielscher prioriza os mais altos padrões de qualidade para seus processadores ultrassônicos. Todos os ultrassônicos são projetados, fabricados e exaustivamente testados em nossa sede em Teltow, perto de Berlim, Alemanha. A robustez e a confiabilidade do equipamento ultrassônico da Hielscher o tornam um cavalo de batalha em sua produção. A operação 24 horas por dia, 7 dias por semana, sob carga total e em ambientes exigentes é uma característica natural dos misturadores de alto desempenho da Hielscher.

Você pode comprar misturadores ultrassônicos de alto cisalhamento Hielscher em qualquer tamanho diferente e configurados exatamente de acordo com os requisitos do seu processo. Desde o tratamento de fluidos em um pequeno béquer de laboratório até a mistura contínua de pastas e pastas em nível industrial, a Hielscher Ultrasonics oferece um misturador de alto cisalhamento adequado para você! Entre em contato conosco – Temos o prazer de recomendar a você a configuração ideal do mixer ultrassônico!

A tabela abaixo fornece uma indicação da capacidade aproximada de processamento de nossos ultrassônicos: