Miešače s vysokým šmykovým účinkom na výrobu zubných pást

Výroba zubných pást je náročný proces, ktorý si vyžaduje miešacie zariadenia schopné spracovať viskózne pasty, vysoké koncentrácie tuhých látok a abrazívne častice. Ultrazvukové miešače s vysokým šmykovým účinkom vytvárajú intenzívne šmykové sily, ktoré zabezpečujú dôkladné zmáčanie práškov, rovnomernú homogenizáciu koloidných suspenzií a rovnomernú distribúciu veľkosti častíc. Ultrazvukové miešače s vysokým šmykovým účinkom sú dostupné v priemyselnom meradle, dokážu spracovať veľké objemové prietoky a predstavujú spoľahlivého pracanta pri výrobe zubných pást!

Výroba zubných pást

Zubné pasty, prostriedky na čistenie zubov a gély pozostávajú zo štyroch hlavných zložiek: vody, abrazív, fluoridov a detergentov. Zatiaľ čo obsah vody sa väčšinou pohybuje medzi 20 a 45%, abrazíva sú hlavnými zložkami a tvoria najmenej 50% zloženia zubnej pasty. Medzi bežne používané abrazíva patria častice hydroxidu hlinitého (Al(OH)₃), uhličitanu vápenatého (CaCO₃), uhličitanu sodného, rôznych hydrogenfosforečnanov vápenatých, hydratovaných oxidov kremičitých, zeolitov, sľudy a hydroxyapatitu (Ca₅(PO₄)3OH).
Bežné zubné pasty a prostriedky na čistenie zubov sa spravidla vyrábajú podľa nasledujúcich krokov:
Najprv sa zmieša voda, zvlhčovadlo (napr. sorbitol, glycerín, propylénglykol) a ďalšie kvapalné zložky, čím vznikne kvapalný základ.
Na dosiahnutie určitej reológie a textúry výslednej zubnej pasty sa do kvapalného základu pridávajú reologické modifikátory a spojivá. Reologické modifikátory a spojivá dodávajú zubnej paste hustotu a textúru. Medzi bežne používané spojivá patria guma karaya, bentonit, alginát sodný, metylcelulóza, karagénan a kremičitan horečnato-hlinitý. Niektoré reologické modifikátory je potrebné vopred zmiešať s nevodnou kvapalnou zložkou, napríklad s glycerínom alebo aromatizujúcimi éterickými olejmi. Alternatívne možno reologický modifikátor zmiešať s inými práškovými zložkami, aby sa uľahčila koloidná dispergácia.
V ďalšom kroku sa do zmesi primiešajú účinné látky (napr. fluorid vápenatý, chlorid zinočnatý, hydroxyapatit), sladiace chuťové prísady a konzervačné látky.
Potom sa do zmesi zubnej pasty zapracuje suspenzia obsahujúca abrazívne častice a / alebo plnivá. Keďže abrazíva sú hlavnou zložkou a pridávajú sa vo vysokom podiele tuhých látok, splnenie tejto náročnej úlohy si vyžaduje výkonné a spoľahlivé miešanie s vysokým šmykovým účinkom.
Následne sa pridávajú chuťové a farbiace prísady.
V poslednom kroku miešania sa do prípravku pridáva detergent alebo penidlo (penotvorná látka), ktoré pôsobí ako stabilizátor a zlepšuje rovnomerné rozloženie zubnej pasty pri čistení zubov. Detergent a penidlo sa do zmesi zubnej pasty primiešavajú pri nízkej intenzite, aby sa minimalizovalo penenie. Bežnými penidlami sú laurylsulfát sodný, laurylsulfoacetát sodný, dioktylsulfosukcinát sodný, sulfolaurát, laurylsarkozinát sodný, stearylfumarát sodný a stearyllaktát sodný.

Typické základné zloženie zubnej pasty zahŕňa:

• Voda
• Abrazívne častice
• Zvlhčovadlá (napr. sorbitol, glycerín)
• Stabilizačné povrchovo aktívne látky
• Reologické modifikátory (zahusťovadlá)
• Farbivá
• Chuťové látky
• Konzervačné látky (napr. p-hydrozybenzoát)
• Detergent

V závislosti od typu zubnej pasty sa pridávajú ďalšie účinné látky, napríklad baktericídy, bieliace látky, fluorid atď.

Prírodné zubné pasty s čistým zložením

Výrobcovia ekologických, prírodných zubných pást vytvárajú receptúry výrobkov výlučne z ekologicky certifikovaných a / alebo prírodných zložiek. Značky prírodných zubných pást uspokojujú dopyt spotrebiteľov, ktorí dbajú o svoje zdravie a chcú sa vyhnúť umelým zložkám bežne obsiahnutým v bežných zubných pastách. Vzhľadom na rastúci dopyt spotrebiteľov po výrobkoch s čistou etiketou ponúka zubné pasty s čistou etiketou čoraz viac menších aj väčších známych značiek. Ultrazvukové mixéry sú ideálne aj pre malý a stredný rozsah výroby. Ako netepelná, čisto mechanická metóda miešania ultrazvukové spracovanie nemení prírodné, ekologické receptúry. Ultrazvukové miešanie je kompatibilné s prírodnými zložkami, ako sú sóda bikarbóna, aloe vera, eukalyptový olej, myrha, rastlinné extrakty (napr. zo šalvie, mäty, jahôd) a éterické oleje (napr. z mäty, mäty klasnatej, škorice).
Prečítajte si viac o ultrazvukových šmykových mixéroch na výrobu kozmetických výrobkov s čistou etiketou!

Ako funguje miešanie s vysokým šmykom pomocou sonikácie?

Ultrazvukové mixéry s vysokým šmykom využívajú rovnaký mechanický princíp ako iné bežne používané priemyselné miešacie systémy, napr. lopatkové mixéry s vysokým šmykom, viachriadeľové mixéry, koloidné mlyny, vysokotlakové homogenizátory a lopatkové miešadlá. Ultrazvukové mixéry s vysokým šmykom sa často používajú na dispergovanie a mletie častíc, emulgovanie olejových a vodných fáz, zmáčanie a solubilizáciu tuhých látok, ako aj na výrobu homogénnych zmesí akýchkoľvek kvapalín a suspenzií. Ultrazvukové mixéry prenášajú vysoké šmykové sily prostredníctvom ultrazvukovej sondy do miešacej nádoby, napríklad do vsádzkovej nádrže alebo prietokovej cely. Sonda ultrazvukového mixéra kmitá v kvapaline pri veľmi vysokej frekvencii a vysokých amplitúdach, čím v médiu vytvára bubliny intenzívnej ultrazvukovej kavitácie. Kolaps kavitačných bublín vytvára silné šmykové sily, ktoré narúšajú a rozbíjajú kvapôčky, aglomeráty, agregáty a dokonca aj primárne častice. Keďže ultrazvuková kavitácia vytvára vysokorýchlostné kavitačné prúdenie s rýchlosťou až 1000km/h, kavitačné prúdy kvapaliny urýchľujú častice. Keď sa urýchlené častice navzájom zrážajú, pôsobia ako mlecie médiá. V dôsledku toho sa zrážajúce častice rozbíjajú a zmenšujú na mikrometrovú alebo nanometrovú veľkosť. V ultrazvukovom kavitačnom poli sa tlak rýchlo a opakovane mení medzi vákuom a hodnotami až 1000bar. Rotačný mixér so 4 miešacími lopatkami by musel pracovať pri ohromujúcich 300 000 otáčkach za minútu, aby dosiahol rovnakú frekvenciu cyklov striedania tlaku. Bežné rotačné mixéry a rotorovo-statorové mixéry nevytvárajú významné množstvo kavitácie v dôsledku obmedzenia ich rýchlosti.

Pred sonikáciou a po nej: Zelená krivka znázorňuje veľkosť častíc pred sonikáciou, červená krivka predstavuje distribúciu veľkosti častíc ultrazvukovo dispergovaného oxidu kremičitého.

Ultrazvukové miešanie zubnej pasty

Ultrazvukové mixéry s vysokým šmykom možno používať ako zariadenia na vsádzkové aj kontinuálne prietokové spracovanie. Pri vysoko viskóznych materiáloch a spracovaní veľkých objemov sa uprednostňuje použitie reaktora s prietokovou celou, ktorý možno natlakovať, pretože umožňuje prevádzku za podmienok intenzívnejšieho ultrazvukového spracovania (t. j. tlak zintenzívňuje kavitáciu). Okrem toho sa použitím sofistikovaných prietokových usporiadaní, ako je usporiadanie s prechodom cez reaktor alebo diskrétne usporiadanie procesu, celá zmes zubnej pasty nútene vedie cez ultrazvukovú kavitačnú zónu v prietokovej cele. Tým sa zabezpečí rovnaké spracovanie každej častice, takže sa dosiahne veľmi rovnomerné dispergovanie a premiešanie.

Ultrazvukové spracovanie prechodom cez reaktor

V každom procesnom kroku, teda pri pridaní novej zmesi prísad do kvapalného základu, prechádza pastovitá zmes z jednej nádrže cez ultrazvukový reaktor do druhej nádrže. Tento priechodový proces zabezpečuje vysoko spoľahlivý a rovnomerný výsledok miešania. Zatiaľ čo pri bežnom vsádzkovom miešaní s vysokým šmykom je potrebné predĺžené miešanie, aby sa zabezpečilo dispergovanie všetkých častíc, usporiadanie s ultrazvukovou prietokovou celou šetrí čas aj energiu, pretože čas spracovania sa skracuje na minimálny čas potrebný na ošetrenie každej častice.
Pri bežnom vsádzkovom miešaní s vysokým šmykom sa niektoré častice spracúvajú nadmerne, zatiaľ čo iné sa do aktívnej miešacej zóny nikdy nedostanú. Použitie ultrazvukového reaktora s prietokovou celou zabezpečuje, že každá častica podstúpi rovnaké ošetrenie vysokým šmykom. Vďaka priechodovému procesu sa každá častica ošetruje pri rovnakej frekvencii a intenzite.

Tip na spracovanie: Ultrazvukové miešanie pod tlakom

Zvýšenie tlaku v ultrazvukovom reaktore alebo prietokovej cele zintenzívňuje akustickú kavitáciu. Hielscher Ultrasonics dodáva rôzne typy prietokových ciel a reaktorov, ktoré možno jednoducho natlakovať až na 5 barg. Ultrazvukové reaktory vyrobené na mieru zvládajú ešte vyššie tlaky až do 300barg.

Odvzdušňovacie účinky ultrazvuku

Lopatkové miešadlá a bežné miešače s vysokým šmykom vnášajú do zmesi veľké objemy plynových bublín, čo je významnou nevýhodou. Odvzdušnenie konečnej zmesi zubnej pasty si vyžaduje ďalší procesný krok, ktorý je časovo aj energeticky náročný. Pri ultrazvukovom miešaní je zachytávanie vzduchových bublín vo všeobecnosti veľmi nízke v porovnaní s bežnými nádržovými miešadlami a miešačmi s vysokým šmykom. Použitie ultrazvukového reaktora s prietokovou celou zabraňuje zbytočnému vnášaniu nežiaducich plynových bublín, pretože zmes sa privádza zo zásobnej nádrže rovnomerným prúdom v uzavretom systéme. V usporiadaní s ultrazvukovou prietokovou celou sa pastovitá zmes privádza pri stálom tlaku do zóny ultrazvukovej kavitácie. Ultrazvukové prietokové usporiadanie zabraňuje nežiaducemu zachytávaniu plynu počas miešania. Sonikácia je navyše osvedčenou technikou odvzdušňovania a odplyňovania a podporuje zlučovanie vzduchových bublín, aby mohli vystúpiť na povrch a vyprchať.
Prečítajte si viac o ultrazvukovom odvzdušňovaní a odplyňovaní!

Výhody vysokovýkonných ultrazvukových miešačov

Ultrazvukové miešače s vysokým šmykom vytvárajú intenzívne šmykové sily, ktoré pôsobia na častice, ako sú tuhé častice, kvapôčky, kryštály a vlákna, potrebným spôsobom, aby ich rozrušili na požadovanú veľkosť, ktorá môže byť v mikrometrovom alebo nanometrovom rozsahu. Ultrazvukové prietokové miešače s vysokým šmykom ľahko zvládajú vysoké viskozity a vysoký obsah tuhých látok, a preto sú ideálne na spracovanie pastovitých výrobkov, ako sú zubné pasty, prípravky na čistenie zubov a gély. Akustické šmykové sily zabezpečujú dôkladné zmáčanie práškových prísad a ich rovnomerné premiešanie do homogénnej pasty.
V závislosti od tvrdosti a krehkosti častíc možno parametre ultrazvukového procesu presne nastaviť tak, aby sa dosiahol požadovaný výsledok miešania. V porovnaní s alternatívnymi metódami miešania, ako sú lopatkové miešadlá s vysokým šmykom, vysokotlakové homogenizátory, koloidné / guľôčkové mlyny, hriadeľové miešače atď., ponúkajú ultrazvukové miešače s vysokým šmykom významné výhody, ako sú bezproblémové spracovanie abrazív a zmesí s vysokým obsahom tuhých látok, jednoduchá a bezpečná obsluha, nízke nároky na údržbu a robustnosť.

Vsádzkové a prietokové spracovanie

Vysokovýkonné miešače Hielscher Ultrasonics možno používať na vsádzkové aj prietokové spracovanie. V závislosti od objemu spracúvaného materiálu a hodinovej kapacity môže byť vhodné prietokové spracovanie. Zatiaľ čo vsádzkové spracovanie je časovo aj pracovne náročnejšie, kontinuálne prietokové miešanie je účinnejšie, rýchlejšie a vyžaduje výrazne menej práce.

Ultrazvukové miešače pre každú výrobnú kapacitu

Sortiment Hielscher Ultrasonics pokrýva celé spektrum ultrazvukových procesorov od kompaktných laboratórnych ultrazvukových zariadení cez stolové a poloprevádzkové systémy až po plne priemyselné ultrazvukové procesory s kapacitou spracovať za hodinu množstvo materiálu zodpovedajúce nákladu viacerých nákladných vozidiel. Kompletný sortiment nám umožňuje ponúknuť vám najvhodnejší ultrazvukový šmykový miešač pre vašu kapacitu spracovania a vaše ciele.
Prechod z menšieho ultrazvukového miešača na vyššie kapacity spracovania je veľmi jednoduchý, pretože proces ultrazvukového miešania možno škálovať úplne lineárne na základe vašich zavedených procesných parametrov. Kapacitu možno zvýšiť buď inštaláciou výkonnejšieho ultrazvukového miešača, alebo paralelným zoskupením viacerých ultrazvukových zariadení.

Vysoké amplitúdy pre vysokú účinnosť miešania

Priemyselné ultrazvukové procesory Hielscher Ultrasonics dokážu dosahovať veľmi vysoké amplitúdy. Amplitúdy až do 200µm možno ľahko udržiavať nepretržite v prevádzke 24/7. Pre ešte vyššie amplitúdy sú k dispozícii ultrazvukové sonotródy vyrobené na mieru. Robustnosť ultrazvukových zariadení Hielscher umožňuje prevádzku 24/7 pri vysokom zaťažení a v náročných prostrediach.

Jednoduché testovanie bez rizika

Ultrazvukové procesy možno škálovať úplne lineárne. To znamená, že každý výsledok, ktorý ste dosiahli pomocou laboratórneho alebo stolového ultrazvukového zariadenia, možno pri zväčšení mierky dosiahnuť v presne rovnakej podobe pri použití presne rovnakých procesných parametrov. Vďaka tomu je ultrazvukové spracovanie ideálne na vývoj produktov a následné zavedenie do komerčnej výroby.

Najvyššia kvalita – navrhnuté a vyrobené v Nemecku

Ako rodinný podnik vlastnený a riadený rodinou kladie Hielscher pri svojich ultrazvukových procesoroch dôraz na najvyššie štandardy kvality. Všetky ultrazvukové zariadenia sa navrhujú, vyrábajú a dôkladne testujú v našom sídle v Teltowe neďaleko Berlína v Nemecku. Robustnosť a spoľahlivosť ultrazvukových zariadení Hielscher z nich robia spoľahlivých ťahúňov vo vašej výrobe. Prevádzka 24/7 pri plnom zaťažení a v náročných prostrediach je prirodzenou vlastnosťou vysokovýkonných miešačov Hielscher.

Ultrazvukové miešače Hielscher s vysokým šmykom si môžete kúpiť v rôznych veľkostiach a v konfigurácii presne podľa požiadaviek vášho procesu. Od spracovania kvapalín v malej laboratórnej kadičke až po kontinuálne prietokové miešanie suspenzií a pást v priemyselnom meradle vám Hielscher Ultrasonics ponúka vhodný miešač s vysokým šmykom! Kontaktujte nás – radi vám odporučíme ideálnu zostavu ultrazvukového miešača!

Nasledujúca tabuľka vám poskytne predstavu o približnej kapacite spracovania našich ultrazvukových zariadení: