Смесители с большими сдвиговыми усилиями для производства зубной пасты
Производство зубной пасты — это сложный процесс, для которого требуется смесительное оборудование, способное работать с вязкими пастами, высокими концентрациями твердых частиц и абразивными частицами. Ультразвуковые смесители с большими сдвиговыми усилиями создают высокоинтенсивные усилия сдвига, которые обеспечивают тщательное смачивание порошков, равномерную гомогенизацию коллоидных суспензий и равномерное распределение частиц по размерам. Ультразвуковые смесители с большими сдвиговыми усилиями, доступные в промышленных масштабах и способные обрабатывать большие объемы потоков, станут вашей надежной рабочей лошадкой в производстве зубной пасты!
Производство зубной пасты
Зубные пасты, зубные пасты и гели состоят из четырех основных компонентов: воды, абразивов, фторидов и моющих средств. В то время как содержание воды в основном колеблется от 20 до 45%, абразивы являются основными компонентами, вносящими не менее 50% в рецептуру зубной пасты. К широко используемым абразивам относятся частицы гидроксида алюминия (Al(OH)3), карбонат кальция (CaCO3), карбонат натрия, различные гидрофосфаты кальция, гидратированные диоксиды кремния, цеолиты, слюды и гидроксиапатит (Ca5(PO4)3OH).
Обычные рецептуры зубной пасты и зубных паст для ухода за зубами обычно производятся в соответствии со следующими этапами:
Сначала воду, увлажнитель (например, сорбит, глицерин, пропиленгликоль) и другие жидкие ингредиенты смешивают вместе, чтобы получить жидкую основу.
Для получения определенной реологической и текстурной текстуры готовой зубной пасты в жидкую основу добавляют модификаторы реологии и связующие вещества. Реологические модификаторы и связующие придают зубной пасте густоту и текстуру. Обычно используемые связующие вещества включают камедь карая, бентонит, альгинат натрия, метилцеллюлозу, каррагинан и силикат алюминия магния. Некоторые реологические модификаторы необходимо предварительно смешивать с неводным жидким ингредиентом, таким как глицерин или ароматизирующие эфирные масла. В качестве альтернативы, модификатор реологии может быть смешан с другими порошкообразными ингредиентами для облегчения коллоидной дисперсии.
На следующем этапе в смесь добавляются активные ингредиенты (например, фторид кальция, хлорид цинка, гидроксиапатит), подслащивающие вкусовые добавки и консерванты.
Затем суспензия, содержащая абразивные частицы и/или наполнители, добавляется в смесь зубной пасты. Поскольку абразивы являются основным ингредиентом, который добавляется к твердой нагрузке с высокой нагрузкой, для выполнения этой сложной задачи требуется мощное и надежное перемешивание с большими сдвиговыми усилиями.
После этого добавляются вкусовые и красящие добавки.
На заключительном этапе смешивания в рецептуру добавляется моющее средство или пенообразователь (пенообразователь), который действует как стабилизатор и улучшает равномерное распределение зубной пасты во время чистки зубов. Моющее средство и пенообразователь смешиваются со смесью зубной пасты с умеренной интенсивностью, чтобы свести к минимуму пенообразование. Распространенными пенообразователями являются лаурилсульфат натрия, лаурилсульфоацетат натрия, диоктилсульфосукцинат натрия, сульфолаурат, лаурилсаркозинат натрия, стеарилфумарат натрия и стеарил лактат натрия.
Типичная базовая рецептура зубной пасты состоит из:
- Вода
- абразивные частицы
- Увлажнители (например, сорбит, глицерин)
- Стабилизирующие поверхностно-активные вещества
- Модификаторы реологии (загустители)
- Красители
- Ароматизаторы
- Консерванты (например,-гидрозибензоат)
- Очищающий
В зависимости от типа зубной пасты добавляются другие активные ингредиенты, такие как бактерициды, отбеливатели, фтор и т. д.
Натуральные зубные пасты с чистой этикеткой
Производители органических, натуральных зубных паст разрабатывают продукты, используя только органически сертифицированные и/или натуральные ингредиенты. Бренды натуральных зубных паст удовлетворяют спрос потребителей, заботящихся о своем здоровье, которые хотят избежать искусственных ингредиентов, обычно встречающихся в обычных зубных пастах. В связи с растущим спросом потребителей на продукцию с чистой этикеткой, все больше и больше мелких, а также крупных известных брендов предлагают зубные пасты с чистой этикеткой. Ультразвуковые смесители также идеально подходят для малых и средних производственных масштабов. Будучи нетермическим, чисто механическим методом смешивания, ультразвуковая обработка не изменяет натуральные, органические составы. Ультразвуковое смешивание совместимо с натуральными ингредиентами, такими как пищевая сода, алоэ вера, масло эвкалипта, мирра, растительный экстракт (например, шалфей, мята, экстракт клубники) и эфирные масла (например, мята, мята, корица).
Узнайте больше об ультразвуковых срезных смесителях для производства косметических продуктов с чистой этикеткой!
- Однородное смешивание
- Тщательное смачивание
- Работа с высокой концентрацией твердых частиц
- Никаких проблем с абразивами
- Быстрый процесс
- Непрерывный поточный процесс
- Безопасный, прочный и надежный
Как работает микширование с большими сдвиговыми усилиями с помощью ультразвука?
Ультразвуковые смесители с большими сдвиговыми усилиями используют тот же механический принцип, что и другие широко используемые промышленные смесительные системы, например, лопастные смесители с большими сдвиговыми усилиями, многовальные смесители, коллоидные мельницы, гомогенизаторы высокого давления и лопастные мешалки. Ультразвуковые смесители с большими сдвиговыми усилиями часто используются для диспергирования и измельчения частиц, эмульгирования масляной и водной фаз, увлажнения и солюбилизации твердых веществ, а также для получения однородных смесей любых видов жидкостей и суспензий. Ультразвуковые смесители передают усилия с большим сдвигом через ультразвуковой зонд в смесительную емкость, например, в резервуар периодического действия или в проточную ячейку. Зонд ультразвукового смесителя вибрирует в жидкости с очень высокой частотой и амплитудой, тем самым создавая в среде интенсивные ультразвуковые кавитационные пузырьки. Схлопывание кавитационных пузырьков приводит к возникновению мощных сдвиговых сил, которые разрушают и разрушают капли, агломераты, агрегаты и даже первичные частицы. Поскольку ультразвуковая кавитация создает высокоскоростной кавитационный поток со скоростью до 1000 км/ч, кавитационные струи жидкости ускоряют частицы. Когда ускоренные частицы сталкиваются друг с другом, они выступают в качестве мелющей среды. Как следствие, сталкивающиеся частицы разбиваются на части и уменьшаются до микрон- или наноразмеров. В области ультразвуковой кавитации давление быстро и многократно чередуется между вакуумом и давлением до 1000 бар. Роторный смеситель с 4 лопастями смесителя должен работать со скоростью 300 000 об/мин, чтобы достичь той же частоты циклов переменного давления. Обычные роторные смесители и роторно-статорные смесители не создают значительного количества кавитации из-за их ограничения по скорости.
Ультразвуковое смешивание зубной пасты
Ультразвуковые смесители с большими сдвиговыми усилиями могут использоваться в качестве поточных процессоров периодического и непрерывного действия. Для высоковязких материалов и обработки больших объемов предпочтительно использование реактора с проточной ячейкой под давлением, поскольку это позволяет работать в условиях усиленного ультразвука (т.е. давление усиливает кавитацию). Кроме того, при использовании сложных настроек потока, таких как проходная или дискретная технологическая установка, вся смесь зубной пасты вынуждена проходить через ультразвуковую кавитационную зону в проточной ячейке. Это гарантирует, что каждая частица подвергается одинаковой обработке, что позволяет получить высокоравномерное диспергирование и смешивание.
Ультразвуковая обработка проходов
На каждом этапе процесса, когда в жидкую основу добавляется новая смесь ингредиентов, пастообразная смесь проходит из одного резервуара через ультразвуковой реактор во второй резервуар. Этот сквозной процесс обеспечивает высоконадежный и равномерный результат смешивания. В то время как при обычном процессе периодического смешивания с большими сдвиговыми усилиями необходимо применять избыточное перемешивание, чтобы гарантировать диспергирование всех частиц, ультразвуковая проточная ячейка экономит время и энергию, поскольку время обработки сокращается до минимума обработки одной частицы.
При обычном периодическом смешивании с большими сдвиговыми усилиями некоторые частицы подвергаются чрезмерной обработке, в то время как некоторые частицы никогда не попадают в зону активного смешивания. Использование ультразвукового реактора с проточной ячейкой гарантирует, что каждая частица подвергается одинаковой обработке с большими сдвиговыми усилиями. Благодаря процессу прохождения каждая частица обрабатывается с одинаковой частотой и интенсивностью.
Совет по обработке: ультразвуковое смешивание под давлением
Подача давления на ультразвуковой реактор или проточную ячейку усиливает акустическую кавитацию. Hielscher Ultrasonics поставляет различные типы проточных ячеек и реакторов, которые могут легко работать под давлением до 5 бар изб. Специализированные ультразвуковые реакторы могут работать даже при более высоком давлении до 300 бар изб.
Ультразвуковые эффекты деаэрации
Лопастные мешалки и обычные мешалки с большими сдвиговыми усилиями вводят в смесь большое количество пузырьков газа, что является серьезным недостатком. Деаэрация окончательной смеси зубной пасты требует дополнительного этапа обработки, который требует много времени и энергии. При ультразвуковом перемешивании улавливание пузырьков воздуха, как правило, очень мало по сравнению с обычными мешалками для резервуаров и мешалками с большими сдвиговыми усилиями. Использование ультразвукового реактора с проточной ячейкой предотвращает ненужное попадание нежелательных пузырьков газа, так как смесь подается из резервуара для хранения равномерным потоком в закрытой системе. В конфигурации ультразвуковой проточной ячейки пастообразная смесь подается под постоянным давлением в зону ультразвуковой кавитации. Ультразвуковая проточная установка предотвращает нежелательное попадание газа в процесс смешивания. Кроме того, ультразвуковая обработка является хорошо зарекомендовавшим себя методом деаэрации и дегазации и способствует слиянию пузырьков воздуха, чтобы они могли подниматься наверх и улетучиваться.
Узнайте больше об ультразвуковой деаэрации и дегазации!
Преимущества высокопроизводительных ультразвуковых мешалок
Ультразвуковые смесители с большими сдвиговыми усилиями создают интенсивные сдвиговые силы, которые оказывают необходимое воздействие на частицы, такие как твердые тела, капли, кристаллы и волокна, чтобы разбить их до целевого размера, который может быть в микронном или нанодиапазоне. Легко справляясь с высокой вязкостью и высокой нагрузкой твердых частиц, ультразвуковые смесители с большими сдвиговыми усилиями идеально подходят для обработки пастообразных продуктов, таких как зубные пасты, зубные средства и гели. Акустические усилия сдвига обеспечивают тщательное смачивание порошковых ингредиентов и равномерное смешивание их в однородную пасту.
В зависимости от твердости и хрупкости частиц параметры ультразвукового процесса могут быть точно отрегулированы для достижения желаемого результата смешивания. По сравнению с альтернативными методами смешивания, такими как мешалки с ножевыми ножами с большими сдвиговыми усилиями, гомогенизаторы высокого давления, коллоидные / бисерные мельницы, шахтные смесители и т. д., ультразвуковые мешалки с большими сдвиговыми усилиями имеют значительные преимущества, такие как беспроблемная работа с абразивами и высокими твердыми нагрузками, простая и безопасная эксплуатация, низкие эксплуатационные расходы и надежность.
- Высокоинтенсивная кавитация и сдвиг
- Равномерная обработка частиц
- Высокая концентрация твердых частиц
- Без форсунок / без засорения
- Не требуется мелющий материал (т.е. бусины)
- Деаэрирующий эффект
- Линейная масштабируемость
- Лёгкий & безопасная эксплуатация
- Легко чистится
- Время- & Энергоэффективность
Пакетный и поточный
Высокопроизводительные смесители Hielscher Ultrasonics могут использоваться для периодической и поточной обработки. В зависимости от объема технологического процесса и почасовой производительности может быть рекомендована поточная обработка. В то время как дозирование является более трудоемким и трудоемким процессом, непрерывный процесс поточного смешивания более эффективен, быстр и требует значительно меньше трудозатрат.
Ультразвуковые смесители для любой производительности продукта
Ассортимент продукции Hielscher Ultrasonics охватывает весь спектр ультразвуковых процессоров от компактных лабораторных ультразвуковых аппаратов до настольных и пилотных систем до полностью промышленных ультразвуковых процессоров с производительностью обработки грузовых автомобилей в час. Полный ассортимент продукции позволяет нам предложить вам наиболее подходящий ультразвуковой смеситель для производительности и целей вашего технологического процесса.
Масштабирование от меньшего ультразвукового смесителя до более высокой производительности очень просто, поскольку процесс ультразвукового смешивания может быть полностью линейно масштабирован от установленных параметров процесса. Масштабирование может быть выполнено либо путем установки более мощного ультразвукового смесителя, либо параллельной кластеризации нескольких ультразвуковых аппаратов.
Высокая амплитуда для высокой эффективности смешивания
Hielscher Ultrasonics’ Промышленные ультразвуковые процессоры могут обеспечивать очень высокую амплитуду. Амплитуды до 200 мкм могут легко работать непрерывно в режиме 24/7. Для еще более высоких амплитуд доступны индивидуальные ультразвуковые сонотроды. Надежность ультразвукового оборудования Hielscher позволяет работать в режиме 24/7 в тяжелых условиях эксплуатации и в сложных условиях.
Простое тестирование без риска
Ультразвуковые процессы могут быть полностью линейно масштабированы. Это означает, что каждый результат, достигнутый с помощью лабораторного или настольного ультразвукового аппарата, может быть масштабирован до точно такой же производительности с использованием точно таких же параметров процесса. Это делает ультразвук идеальным для разработки продукции и последующего внедрения в коммерческое производство.
Высочайшее качество – Разработано и произведено в Германии
Будучи семейным предприятием, Hielscher отдает приоритет высочайшим стандартам качества своих ультразвуковых процессоров. Все ультразвуковые аппараты спроектированы, изготовлены и тщательно протестированы в нашем головном офисе в Тельтове недалеко от Берлина, Германия. Прочность и надежность ультразвукового оборудования Hielscher делают его рабочей лошадкой на вашем производстве. Работа в режиме 24/7 при полной нагрузке и в сложных условиях является естественной характеристикой высокопроизводительных миксеров Hielscher.
Вы можете купить ультразвуковые смесители Hielscher с большими сдвиговыми усилиями любого размера и точно сконфигурированы в соответствии с вашими технологическими требованиями. От обработки жидкостей в небольшом лабораторном стакане до непрерывного проточного смешивания суспензий и паст на промышленном уровне, Hielscher Ultrasonics предлагает подходящий смеситель с большими сдвиговыми усилиями для вас! Пожалуйста, свяжитесь с нами – Мы рады порекомендовать вам идеальную конфигурацию ультразвукового смесителя!
В таблице ниже приведена примерная производительность обработки наших ультразвуковых аппаратов:
Объем партии | Расход | Рекомендуемые устройства |
---|---|---|
от 1 до 500 мл | От 10 до 200 мл/мин | УП100Ч |
от 10 до 2000 мл | от 20 до 400 мл/мин | УП200Хт, УП400Ст |
0.1 до 20 л | 0от 0,2 до 4 л/мин | УИП2000HDT |
От 10 до 100 л | От 2 до 10 л/мин | УИП4000HDT |
н.а. | От 10 до 100 л/мин | UIP16000 |
н.а. | больше | Кластер UIP16000 |
Свяжитесь с нами! / Спросите нас!
Литература / Литература
- Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentation of Molecular Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
- Aharon Gedanken (2003): Sonochemistry and its application to nanochemistry. Current Science Vol. 85, No. 12 (25 December 2003), pp. 1720-1722.
- Poinern G.E., Brundavanam R., Thi-Le X., Djordjevic S., Prokic M., Fawcett D. (2011): Thermal and ultrasonic influence in the formation of nanometer scale hydroxyapatite bio-ceramic. Int J Nanomedicine. 2011; 6: 2083–2095.