Mixéry s vysokým strihom na výrobu zubných pást

Výroba zubných pást je náročný proces, ktorý si vyžaduje miešacie zariadenie schopné zvládnuť viskózne pasty, vysoké koncentrácie pevných látok a abrazívne častice. Ultrazvukové mixéry s vysokým strihom poskytujú vysoko intenzívne šmykové sily, ktoré zabezpečujú dôkladné zvlhčenie práškov, rovnomernú homogenizáciu koloidných suspenzí a rovnomerné rozloženie veľkosti častíc. Ultrazvukové mixéry s vysokým strihom, ktoré sú k dispozícii v priemyselnom meradle a sú schopné spracovať veľké objemové prúdy, sú vaším spoľahlivým ťažným koňom pri výrobe zubných pást!

Výroba zubných pást

Zubné pasty, zubné pasty a gély pozostávajú zo štyroch hlavných zložiek vody, abrazív, fluoridov a čistiacich prostriedkov. Zatiaľ čo obsah vody sa väčšinou pohybuje medzi 20 a 45 %, abrazíva sú hlavnými zložkami, ktoré prispievajú najmenej 50 % k zloženiu zubnej pasty. Medzi široko používané abrazíva patria častice hydroxidu hlinitého (Al(OH)₃), uhličitan vápenatý (CaCO₃), uhličitan sodný, rôzne hydrogenfosforečnany vápenaté, hydratované oxidy kremičité, zeolity, sľuda a hydroxyapatit (Ca₅(OP₄)3OH).
Bežné prípravky zubných pás a zubov sa vyrábajú vo všeobecnosti podľa nasledujúcich krokov:
Najprv sa zmieša voda, zvlhčovadlo (napr. sorbitol, glycerín, propylénglykol) a ďalšie tekuté zložky, aby sa získala tekutá báza.
Na získanie určitej reologickej a textúry konečnej zubnej pasty sa do tekutej bázy pridávajú modifikátory reológie a spojivá. Modifikátory a spojivá reológie dodávajú zubnej paste jej hrúbku a textúru. Medzi bežne používané spojivá patrí karaya guma, bentonit, alginát sodný, metylcelulóza, karagénan a kremičitan horečnato-hlinitý. Niektoré modifikátory reológie vyžadujú, aby boli vopred zmiešané s nevodnou tekutou zložkou, ako je glycerín alebo aromatické esenciálne oleje. Alternatívne je možné modifikátor reológie primiešať do iných práškových zložiek, aby sa uľahčila koloidná disperzia.
V ďalšom kroku sa do zmesi primiešajú účinné látky (napr. fluorid vápenatý, chlorid zinočnatý, hydroxyapatit), sladiace prísady a konzervačné látky.
Potom sa do zmesi zubnej pasty zapracuje suspenzia obsahujúca abrazívne častice a/alebo plnivá. Keďže abrazíva sú hlavnou zložkou, ktorá sa pridáva k vysokému pevnému zaťaženiu, na splnenie tejto náročnej úlohy je potrebné výkonné a spoľahlivé miešanie pri vysokých šmykoch.
Potom sa pridajú prísady do príchutí a farbív.
V záverečnom kroku miešania sa do prípravku pridá čistiaci prostriedok alebo pena (penotvorné činidlo), ktoré pôsobí ako stabilizátor a zlepšuje rovnomerné rozloženie zubnej pasty počas čistenia zubov. Prací prostriedok a pena sa primiešajú do zmesi zubnej pasty v jemnej intenzite, aby sa minimalizovalo penenie. Bežnými penami sú laurylsulfát sodný, laurylsulfoacetát sodný, dioktylsulfosukcinát sodný, sulfolaurát, laurylsarkosinát sodný, stearylfumarát sodný a stearyllaktát sodný.

Typické základné zloženie zubnej pasty pozostáva z:

• Voda
• abrazívne častice
• Zvlhčovadlá (napr. sorbitol, glycerín)
• Stabilizačné povrchovo aktívne látky
• Modifikátory reológie (zahusťovadlá)
• Farbivá
• Dochucovadlá
• Konzervačné látky (napr. p-hydrozybenzoát)
• Detergent

V závislosti od typu zubnej pasty sa pridávajú ďalšie účinné látky, ako sú baktericídy, bielidlá, fluorid atď.

Prírodné zubné pasty s čistým štítkom

Manufacturers of organic, natural toothpastes formulate products using only organically certified and? or natural ingredients. Natural toothpaste brands cater to the demand of health-conscious consumers, who want to avoid the artificial ingredients commonly found in regular toothpastes. Due to consumers’ up-trending demand for clean label products, more and more smaller as well as larger well-known brands offer clean-label toothpastes. Ultrasonic mixers are ideal for small and mid-size manufacturing scale, too. As a non-thermal, purely mechanical mixing method, ultrasonication does not alter natural, organic formulations. Ultrasonic mixing is compatible with natural ingredients such as baking soda, aloe vera, eucalyptus oil, myrrh, plant extract (e.g. sage, mint, strawberry extract), and essential oils (e.g. mint, spearmint, cinnamon).
Prečítajte si viac o ultrazvukových nožnicových mixéroch na výrobu kozmetických výrobkov s čistou etiketou!

Ako funguje mixovanie pri vysokošmykovom šmyku sonikáciou?

Ultrazvukové miešadlá s vysokým strihom používajú rovnaký mechanický princíp ako iné bežne používané priemyselné miešacie systémy, napr. vysokošmykové lopatkové miešadlá, viachriadeľové miešadlá, koloidné mlyny, vysokotlakové homogenizátory a lopatkové miešadlá. Ultrazvukové mixéry s vysokým strihom sa často používajú na rozptýlenie a mletie častíc, na emulgáciu olejovej a vodnej fázy, na zvlhčenie a rozpustenie pevných látok, ako aj na výrobu homogénnych zmesí akéhokoľvek druhu kvapalín a suspenzií. Ultrazvukové miešačky prenášajú vysoké šmykové sily cez ultrazvukovú sondu do zmiešavacej nádoby, napríklad do dávkovej nádrže alebo do prietokovej bunky. Sonda ultrazvukového mixéra vibruje v kvapaline veľmi vysokou frekvenciou a amplitúdami, čím vytvára intenzívne ultrazvukové kavitačné bubliny v médiu. Kolaps kavitačných bublín má za následok silné šmykové sily, ktoré narúšajú a rozbíjajú kvapôčky, aglomeráty, agregáty a dokonca aj primárne častice. Keďže ultrazvuková kavitácia generuje vysokorýchlostné kavitačné prúdenie až do 1000 km/h, kavitačné kvapalné prúdy urýchľujú častice. Keď sa zrýchlené častice navzájom zrazia, pôsobia ako mletie médium. V dôsledku toho sa zrážajúce sa častice rozbijú a zredukujú sa na mikrónovú alebo nanoveľkosť. V ultrazvukovom kavitačnom poli sa tlaky rýchlo a opakovane striedajú medzi vákuom a až do 1000 barov. Rotačný mixér so 4 lopatkami mixéra by musel pracovať pri ohromujúcich 300 000 ot./min., aby dosiahol rovnakú frekvenciu striedavých tlakových cyklov. Konvenčné rotačné miešadlá a rotor-statorové miešadlá nevytvárajú významné množstvo kavitácie kvôli ich obmedzeniu rýchlosti.

Pred a po sonikácii: Zelená krivka ukazuje veľkosť častíc pred sonikáciou, červená krivka je distribúcia veľkosti častíc ultrazvukovo dispergovaného oxidu kremičitého.

Ultrazvukové miešanie zubnej pasty

Ultrazvukové mixéry s vysokým strihom možno použiť ako dávkové a kontinuálne inline procesory. V prípade vysoko viskóznych materiálov a veľkoobjemového spracovania sa uprednostňuje použitie tlakového reaktora s prietokovým celom, pretože to umožňuje prevádzku v podmienkach intenzívnejšej ultrazvuku (t. j. tlak zintenzívňuje kavitáciu). Okrem toho pomocou sofistikovaných nastavení prietoku, ako je prechod alebo diskrétny proces, je kompletná zmes zubnej pasty nútená prejsť ultrazvukovou kavitačnou zónou v prietokovej bunke. To zaisťuje, že každá častica dostane rovnaké ošetrenie, aby sa dosiahlo vysoko rovnomerné rozptýlenie a zmiešanie.

Ultrazvukové spracovanie priechodu

Pre každý krok procesu, čo znamená, že sa do tekutého základu pridá nová zmes prísad, zmes pasty prechádza z jednej nádrže cez ultrazvukový reaktor do druhej nádrže. Tento proces prechodu zaisťuje vysoko spoľahlivý a rovnomerný výsledok miešania. Zatiaľ čo počas konvenčného procesu dávkového miešania s vysokým strihom sa musí použiť prebytočné miešanie, aby sa zabezpečilo rozptýlenie všetkých častíc, nastavenie ultrazvukovej prietokovej cely šetrí čas a energiu, pretože čas spracovania sa skracuje na minimálnu úpravu na časticu.
Pri konvenčnom dávkovom miešaní s vysokým šmykom sú niektoré častice nadmerne spracované, zatiaľ čo niektoré častice sa nikdy nedostanú do aktívnej zmiešavacej zóny. Použitie ultrazvukového reaktora s prietokovou bunkou zaisťuje, že každá častica zaznamená rovnaké spracovanie s vysokým šmykom. Vďaka procesu prechodu je každá častica ošetrená s rovnakou frekvenciou a intenzitou.

Tip na spracovanie: Ultrazvukové miešanie pod tlakom

Pôsobenie tlaku na ultrazvukový reaktor alebo prietokovú bunku zintenzívňuje akustickú kavitáciu. Spoločnosť Hielscher Ultrasonics dodáva rôzne typy prietokových článkov a reaktorov, ktoré je možné ľahko natlakovať až do 5 bargov. Prispôsobené ultrazvukové reaktory zvládnu aj vyššie tlaky až 300 bargov.

Ultrazvukové odvzdušňovacie účinky

Lopatkové miešadlá a bežné miešadlá s vysokým strihom zavádzajú do zmesi veľké objemy plynových bublín, čo je veľká nevýhoda. Odvzdušnenie konečnej zmesi zubných pást si vyžaduje ďalší krok spracovania, ktorý je časovo a energeticky náročný. Počas ultrazvukového miešania je zachytenie vzduchových bublín vo všeobecnosti veľmi nízke v porovnaní s konvenčnými miešadlami nádrží a miešadlami s vysokým strihom. Použitie ultrazvukového prietokového reaktora zabraňuje zbytočnému zapracovávaniu nežiaducich bublín plynu, pretože zmes sa privádza zo záchytnej nádrže v ustálenom prietoku v uzavretom systéme. V nastavení ultrazvukovej prietokovej bunky sa zmes pasty privádza nepretržitým tlakom do ultrazvukovej kavitačnej zóny. Ultrazvukové prietokové nastavenie zabraňuje nežiaducemu zachyteniu plynu počas procesu miešania. Okrem toho je sonikácia dobre zavedenou technikou odvzdušňovania a odplyňovania a podporuje koalescenciu vzduchových bublín, aby mohli stúpať na vrchol a odparovať sa.
Prečítajte si viac o ultrazvukovom odvzdušňovaní a odplyňovaní!

Výhody vysokovýkonných ultrazvukových mixérov

Ultrazvukové mixéry s vysokým strihom vytvárajú intenzívne šmykové sily, ktoré majú požadovaný vplyv na častice, ako sú pevné látky, kvapôčky, kryštály a vlákna, aby sa rozložili na cieľovú veľkosť, ktorá môže byť v rozsahu mikrónov alebo nano. Ultrazvukové vysokošmykové inline mixéry s vysokou viskozitou a vysokým zaťažením pevných látok sú ideálne na spracovanie pastových produktov, ako sú zubné pasty, zubné pasty a gély. Akustické šmykové sily dosahujú dôkladné zvlhčenie práškových zložiek a rovnomerne ich zmiešajú do homogénnej pasty.
V závislosti od tvrdosti a krehkosti častíc je možné parametre ultrazvukového procesu presne nastaviť tak, aby sa dosiahol nasávaný výsledok miešania. V porovnaní s alternatívnymi metódami miešania, ako sú lopatkové miešadlá s vysokým strihom, vysokotlakové homogenizátory, koloidné? guľôčkové mlyny, hriadeľové miešačky atď., ponúkajú ultrazvukové miešačky s vysokým strihom veľké výhody, ako je bezproblémová manipulácia s abrazívami a vysoké zaťaženie pevných látok, jednoduchá a bezpečná obsluha, nízka údržba a robustnosť.

Dávka a inline

Vysokovýkonné mixéry Hielscher Ultrasonics je možné použiť na dávkové a inline spracovanie. V závislosti od objemu procesu a hodinovej kapacity sa môže odporučiť inline spracovanie. Zatiaľ čo dávkovanie je náročnejšie na čas a prácu, kontinuálny proces inline miešania je efektívnejší, rýchlejší a vyžaduje podstatne menej práce.

Ultrazvukové mixéry pre každú kapacitu produktu

Sortiment produktov Hielscher Ultrasonics pokrýva celé spektrum ultrazvukových procesorov od kompaktných laboratórnych ultrazvukových procesorov cez stolové a pilotné systémy až po plne priemyselné ultrazvukové procesory s kapacitou spracovať nákladné vozidlá za hodinu. Celý sortiment nám umožňuje ponúknuť vám najvhodnejší ultrazvukový nožný mixér pre vašu procesnú kapacitu a ciele.
Škálovanie z menšieho ultrazvukového mixéra na vyššie kapacity spracovania je veľmi jednoduché, pretože proces ultrazvukového miešania je možné úplne lineárne škálovať na základe vašich stanovených parametrov procesu. Zvýšenie škálovania je možné vykonať buď inštaláciou výkonnejšej ultrazvukovej zmiešavacej jednotky, alebo paralelným zoskupením niekoľkých ultrazvukových prístrojov.

Vysoké amplitúdy pre vysokú účinnosť miešania

Hielscher Ultrasonics’ industrial ultrasonic processors can deliver very high amplitudes. Amplitudes of up to 200µm can be easily continuously run in 24/7 operation. For even higher amplitudes, customized ultrasonic sonotrodes are available. The robustness of Hielscher’s ultrasonic equipment allows for 24/7 operation at heavy duty and in demanding environments.

Jednoduché testovanie bez rizika

Ultrazvukové procesy môžu byť úplne lineárne škálované. To znamená, že každý výsledok, ktorý ste dosiahli pomocou laboratórneho alebo stolového ultrazvuku, je možné škálovať na presne rovnaký výstup pomocou presne rovnakých procesných parametrov. Vďaka tomu je ultrazvuk ideálny na vývoj produktov a následnú implementáciu do komerčnej výroby.

Najvyššia kvalita – Navrhnuté a vyrobené v Nemecku

As a family-owned and family-run business, Hielscher prioritizes highest quality standards for its ultrasonic processors. All ultrasonicators are designed, manufactured and thoroughly tested in our headquarter in Teltow near Berlin, Germany. Robustness and reliability of Hielscher’s ultrasonic equipment make it a work horse in your production. 24/7 operation under full load and in demanding environments is a natural characteristic of Hielscher’s high-performance mixers.

Ultrazvukové mixéry Hielscher s vysokým strihom si môžete kúpiť v akejkoľvek inej veľkosti a presne nakonfigurované podľa vašich procesných požiadaviek. Od úpravy kvapalín v malej laboratórnej kadičke až po kontinuálne prietokové miešanie suspenzií a pást na priemyselnej úrovni, spoločnosť Hielscher Ultrasonics vám ponúka vhodný mixér s vysokým strihom! Kontaktujte nás – Sme radi, že vám môžeme odporučiť ideálne nastavenie ultrazvukového mixéra!

Nasledujúca tabuľka vám poskytuje približnú kapacitu spracovania našich ultrazvukových prístrojov: