A fabricação de pasta de dente é um processo exigente que requer equipamentos de mistura capazes de lidar com pastas viscosas, altas concentrações sólidas e partículas abrasivas. Misturadores ultrassônicos de alta cisalhamento fornecem forças de cisalhamento de alta intensidade que fornecem moagem completa de pós, homogeneização uniforme de pastas coloidais e até distribuição do tamanho de partículas. Disponível em escala industrial e capaz de processar grandes fluxos de volume, misturadores ultrassônicos de alta cisalhamento são o seu cavalo de trabalho confiável na fabricação de pasta de dente!

Fabricação de pasta de dente

Pastas de dentes, dentifrices e géis consistem nos quatro principais componentes da água, abrasivos, fluoretos e detergentes. Enquanto o teor de água varia principalmente entre 20 e 45%, abrasivos são os principais componentes que contribuem com pelo menos 50% para a formulação da pasta de dente. Abrasivos amplamente utilizados incluem partículas de hidróxido de alumínio (Al(OH)₃), carbonato de cálcio (CaCO₃), carbonato de sódio, vários fosfatos de hidrogênio de cálcio, sílicas hidratadas, zeólitos, mica e hidroxiapatita (Ca₅(PO₄)3oh).
Formulações comuns de pasta de dente e dentifrice são fabricadas geralmente seguindo as etapas abaixo:
No início, água, humectant (por exemplo, sorbitol, glicerina, propilenoglicol) e outros ingredientes líquidos são misturados para que uma base líquida seja obtida.
Para obter uma certa textura de annd reologia da pasta de dente final, modificadores de reologia e aglutinantes são adicionados à base líquida. Modificadores e aglutinantes de reologia dão pasta de dente sua espessura e textura. As pastas comumente usadas incluem goma de karaya, bentonita, alginato de sódio, metilcelulose, carrageenan e silicato de alumínio de magnésio. Alguns modificadores de reologia requerem ser pré-misturados com ingrediente líquido não aquoso, como glicerina ou óleos essenciais aromatizantes. Alternativamente, o modificador de reologia pode ser misturado em outros ingredientes em pó, a fim de facilitar a dispersão coloidal.
Na etapa seguinte, ingredientes ativos (por exemplo, flúor de cálcio, cloreto de zinco, hidroxiapatita), aditivos de sabor adoçante e conservantes são misturados na mistura.
Em seguida, um chorume contendo partículas abrasivas e/ou preenchimentos é incorporado na mistura de pasta de dente. Uma vez que abrasivos são o ingrediente principal, que são adicionados a uma alta carga sólida, poderosa, mistura de alta tesoura confiável é necessária para cumprir esta tarefa exigente.
Em seguida, são adicionados aditivos de sabor e coloração.
Na etapa final de mistura, um detergente ou sudser (agente de espuma) que atua como estabilizador e melhora a distribuição uniforme da pasta de dente durante a escovação dos dentes, é adicionado à formulação. O detergente e o sudser são misturados na mistura de pasta de dente em uma intensidade suave para minimizar a espuma. Os sudsers comuns são sulfato de lauryl de sódio, sulfoacetato de lauryl de sódio, sulfosuccinato de sódio dioctil, sulfolaurate, sarcosinato de lauryl de sódio, esterisário de sódio fumarato e lactato de esterisco.

Uma formulação típica de pasta de dente básica consiste em:

• Água
• Partículas abrasivas
• Humectants (por exemplo, sorbitol, glicerina)
• Surfactantes estabilizadores
• Modificadores de reologia (espessantes)
• Agentes de coloração
• Agentes aromatizantes
• Conservantes (por exemplo, p-hidrozybenzoate)
• Detergente

Dependendo do tipo de produto de pasta de dente, outros ingredientes ativos como bactericídeos, branqueados, flúor, etc. são adicionados.

Pastas de dentes naturais e de rótulo limpo

Fabricantes de pastas de dentes orgânicas e naturais formulam produtos utilizando apenas ingredientes certificados organicamente e/ou naturais. Marcas naturais de pasta de dente atendem à demanda de consumidores conscientes da saúde, que querem evitar os ingredientes artificiais comumente encontrados em pastas de dentes regulares. Devido à demanda dos consumidores por produtos de rótulos limpos, cada vez mais pequenas, bem como grandes marcas conhecidas oferecem pastas de dentes de rótulo limpo. Misturadores ultrassônicos são ideais para escala de fabricação de pequeno e médio porte, também. Como um método de mistura não térmica, puramente mecânico, a ultrassonização não altera 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, hortelã, canela).
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Como funciona a mistura de alta cisalhamento por Sonication?

Misturadores de cisalhamento ultrassônicos usam o mesmo princípio mecânico que outros sistemas de mistura industrial comumente usados, por exemplo, misturadores de lâminas de cisalhamento alto, misturadores de vários eixos, moinhos de coloides, homogeneizadores de alta pressão e agitadores de lâmina. Misturadores ultrassônicos de alta cisalhamento são frequentemente usados para dispersar e moer partículas, para emulsionar as fases de óleo e água, para molhar e solubilizar matéria sólida, bem como para produzir misturas homogêneas de qualquer tipo de líquidos e pastas. Misturadores ultrassônicos transmitem as forças de alta cisalhamento através de uma sonda ultrassônica em um vaso de mistura, como em um tanque de lote ou em uma célula de fluxo. A sonda do misturador ultrassônico vibra no líquido em uma frequência muito alta e amplitudes, criando bolhas de cavitação ultrassônicas intensas no meio. O colapso das bolhas de cavitação resulta em poderosas forças de tesoura, que interrompem e quebram gotículas, aglomerações, agregados e até partículas primárias. Como a cavitação ultrassônica gera fluxo cavitacional de alta velocidade com até 1000km/h, os jatos líquidos cavitacionais aceleram as partículas. Quando as partículas aceleradas colidem entre si, o ato como mídia de fresagem. Como consequência, as partículas colidindo se quebram e são reduzidas a micron ou nano-tamanho. No campo de cavitação ultrassônica, as pressões alternam-se rapidamente e repetidamente entre o vácuo e até 1000bar. Uma batedeira rotativa com 4 lâminas de batedeira precisaria operar a impressionantes 300.000 RPM para alcançar a mesma frequência de ciclos de pressão alternados. Misturadores rotativos convencionais e misturadores de rotor-estator não criam nenhuma quantidade significativa de cavitação devido à sua limitação de velocidade.

Antes e após a sonicação: A curva verde mostra o tamanho de partícula antes de sonicação, a curva vermelha é a distribuição de tamanho de partículas de sílica dispersas ultrasonicamente.

Mistura de pasta de dente ultrassônica

Misturadores ultrassônicos de alta cisalhamento podem ser usados como processadores inline em lote e contínuos. Para materiais altamente viscosos e processamento de alto volume, o uso de um reator de célula de fluxo pressurizável é preferido, pois isso permite que você corra sob condições de ultrassônica intensificada (ou seja, a pressão intensifica a cavitação). Além disso, usando uma configuração de fluxo sofisticada, 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 seja obtida.

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 em um segundo tanque. Este processo de passagem garante um resultado de mistura altamente confiável e uniforme. Enquanto durante um processo convencional de mistura de lotes de alta cisalhamento deve ser aplicado para garantir que todas as partículas sejam dispersas, a configuração da célula de fluxo ultrassônico é uma economia de tempo e energia, uma vez que o tempo de processamento é reduzido ao tratamento mínimo por partícula.
Na mistura convencional de lotes de cisalhamento alto, algumas partículas são superprocessadas, enquanto algumas partículas nunca entram na zona de mistura ativa. O uso de um reator de célula de fluxo ultrassônico garante que cada partícula veja o mesmo tratamento de alta cisalhamento. Devido ao processo de passagem, cada partícula é tratada na mesma frequência e intensidade.

Dica de processamento: Mistura ultrassônica sob pressão

A aplicação da pressão no reator ultrassônico ou célula de fluxo intensifica a cavitação acústica. Hielscher Ultrasonics fornece vários tipos de células de fluxo e reator, que podem ser facilmente pressurizados até 5 barg. Reatores ultrassônicos personalizados podem lidar com pressões ainda maiores de até 300barg.

Efeitos ultrassônicos de desaeração

Agitadores de lâminas e misturadores convencionais de alta tesoura 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 é o consumo de tempo e energia. Durante a mistura ultrassônica, a armadilha das bolhas de ar é geralmente muito baixa quando comparada com agitadores convencionais de tanques e misturadores de alta cisalhamento. O uso de um reator de célula de fluxo ultrassônico impede a incorporação desnecessária de bolhas de gás indesejadas, uma vez que a mistura é alimentada do tanque de retenção em um fluxo constante em um sistema fechado. Em uma configuração de célula de fluxo ultrassônico, a mistura de pasta é alimentada com pressão contínua na zona de cavitação ultrassônica. A configuração de fluxo ultrassônico impede a armadilha indesejada do gás durante o processo de mistura. Além disso, a sônica é uma técnica bem estabelecida de desaeração e desgaseamento e promove a coalescência das bolhas de ar para que elas possam subir ao topo e volatilizar.
Leia mais sobre desaeração ultrassônica e desgaseamento!

As vantagens dos misturadores ultrassônicos de alto desempenho

Misturadores ultrassônicos de alta cisalhamento criam forças de cisalhamento intensas, que têm o impacto necessário em partículas como sólidos, gotículas, cristais e fibras, a fim de quebrá-los até um tamanho alvo, que pode estar na faixa de mícculos ou nano. Manuseando facilmente altas viscosidades e altas cargas sólidas, misturadores ultrassônicos de alta cisalhamento são ideais para processar produtos de pasta de dente, dentifrices e géis. As forças de tesoura acústica conseguem uma molhando completamente os ingredientes em pó e misturam-nos uniformemente em uma pasta homogênea.
Dependendo da dureza das partículas e fragilidade, os parâmetros do processo ultrassônico podem ser exatamente ajustados para alcançar o resultado de mistura aspirado. Quando comparados com métodos alternativos de mistura, como agitadores de lâmina de alta cisalhamento, homogeneizadores de alta pressão, moinhos de coloide/contas, misturadores de eixos etc. misturadores ultrassônicos de alta cisalhamento oferecem grandes vantagens, como o manuseio livre de problemas de abrasivos e cargas sólidas elevadas, a operação fácil e segura, baixa manutenção e robustez.

Lote e Inline

Misturadores de alto desempenho hielscher ultrasonics podem ser usados para processamento em lote e inline. Dependendo do volume do seu processo e da produtividade por hora, o processamento inline pode ser recomendado. Embora o loteamento seja mais demorado e intensivo em mão-de-obra, um processo contínuo de mistura inline é mais eficiente, mais rápido e requer significativamente menos trabalho.

Misturadores ultrassônicos para cada capacidade do produto

A linha de produtos Hielscher Ultrasonics cobre todo o espectro de processadores ultrassônicos, desde ultrassonicadores compactos de laboratório sobre sistemas de bancada e piloto até processadores ultrassônicos totalmente industriais com a capacidade de processar cargas de caminhões por hora. Toda a gama de produtos nos permite oferecer o misturador de tesoura ultrassônico mais adequado para sua capacidade de processo e objetivos.
A escala de um misturador ultrassônico menor para maiores capacidades de processamento é muito simples, uma vez que o processo de mistura ultrassônica pode ser completamente linear escalado a partir de seus parâmetros de processo estabelecidos. O up-scaling pode ser feito instalando uma unidade de misturador ultrassônico mais potente ou agrupando vários ultrassonicadores em paralelo.

Altas amplitudes para alta eficiência de mistura

Hielscher Ultrasonics’ os processadores ultra-sônicos industriais podem entregar amplitudes muito elevadas. As amplitudes de até 200 μm podem facilmente ser funcionam continuamente na operação 24/7. Para amplitudes ainda mais elevadas, os sonotrodes ultra-sônicos personalizados estão disponíveis. A robustez do equipamento ultra-sônico de Hielscher permite a operação 24/7 no serviço pesado e em ambientes de exigência.

Testes fáceis e sem riscos

Processos ultrassônicos podem ser completamente lineares dimensionados. Isso significa que cada resultado que você alcançou usando um ultrassônico de laboratório ou bancada, pode ser dimensionado para exatamente a mesma saída usando exatamente os mesmos parâmetros de processo. Isso torna a ultrassônica ideal para o desenvolvimento de produtos e posterior implementação na fabricação comercial.

Alta Qualidade – Projetado e fabricado na Alemanha

Como um negócio familiar e familiar, a Hielscher prioriza os mais altos padrões de qualidade para seus processadores ultrassônicos. Todos os ultrassonicadores são projetados, fabricados e completamente testados em nossa sede em Teltow, perto de Berlim, Alemanha. Robustez e confiabilidade do equipamento ultrassônico de Hielscher fazem dele um cavalo de trabalho em sua produção. Operação 24 horas por dia, 7 dias por semana e em ambientes exigentes é uma característica natural dos misturadores de alta performance da Hielscher.

Você pode comprar misturadores ultrassônicos de alta cisalhamento Hielscher em qualquer tamanho diferente e exatamente configurados às necessidades do seu processo. Desde o tratamento de fluidos em um pequeno béquer de laboratório até a mistura contínua de pastas e pastéis em nível industrial, a Hielscher Ultrasonics oferece uma batedeira de alta tesoura adequada para você! Por favor, entre em contato conosco. – estamos felizes em recomendar a configuração ideal de misturador ultrassônico!

A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximado de nossos ultrasonicators: