Mešalniki z visokim strigom za proizvodnjo zobne paste

Proizvodnja zobne paste je zahteven proces, ki zahteva mešalno opremo, sposobno obdelovati viskozne paste, visoke koncentracije trdnih snovi in abrazivne delce. Ultrazvočni mešalniki z visokim strigom ustvarjajo zelo intenzivne strižne sile, ki zagotavljajo temeljito omočenje praškov, enakomerno homogenizacijo koloidnih suspenzij in enakomerno porazdelitev velikosti delcev. Ultrazvočni mešalniki z visokim strigom, ki so na voljo za industrijsko uporabo in lahko obdelujejo velike prostorninske tokove, so vaša zanesljiva delovna sila pri proizvodnji zobne paste!

Proizvodnja zobne paste

Zobne paste, sredstva za čiščenje zob in geli so sestavljeni iz štirih glavnih sestavin: vode, abrazivov, fluoridov in detergentov. Medtem ko se vsebnost vode večinoma giblje med 20 in 45%, so abrazivi glavne sestavine, ki predstavljajo vsaj 50% formulacije zobne paste. Med pogosto uporabljene abrazive spadajo delci aluminijevega hidroksida (Al(OH)₃), kalcijevega karbonata (CaCO₃), natrijevega karbonata, različnih kalcijevih hidrogenfosfatov, hidratiranih silicijevih dioksidov, zeolitov, sljude in hidroksiapatita (Ca₅(PO₄)3OH).
Običajne formulacije zobnih past in sredstev za čiščenje zob se praviloma proizvajajo po naslednjih korakih:
Najprej se zmešajo voda, humektant (npr. sorbitol, glicerin, propilenglikol) in druge tekoče sestavine, da nastane tekoča osnova.
Da bi dosegli določene reološke lastnosti in teksturo končne zobne paste, se tekoči osnovi dodajo reološki modifikatorji in veziva. Reološki modifikatorji in veziva dajejo zobni pasti gostoto in teksturo. Med pogosto uporabljena veziva spadajo gumi karaja, bentonit, natrijev alginat, metilceluloza, karagenan in magnezijev aluminijev silikat. Nekatere reološke modifikatorje je treba predhodno zmešati z nevodno tekočo sestavino, kot so glicerin ali eterična olja za aromatiziranje. Druga možnost je, da se reološki modifikator zmeša z drugimi praškastimi sestavinami, da se olajša koloidno dispergiranje.
V naslednjem koraku se v zmes vmešajo učinkovine (npr. kalcijev fluorid, cinkov klorid, hidroksiapatit), dodatki za sladkanje in izboljšanje okusa ter konzervansi.
Nato se v zmes zobne paste vmeša suspenzija, ki vsebuje abrazivne delce in / ali polnila. Ker so abrazivi glavna sestavina in se dodajajo v velikem deležu trdnih snovi, je za izvedbo te zahtevne naloge potrebno zmogljivo in zanesljivo mešanje z visokim strigom.
Zatem se dodajo dodatki za okus in barvo.
V zadnjem koraku mešanja se formulaciji doda detergent ali penilo (sredstvo za penjenje), ki deluje kot stabilizator in izboljša enakomerno porazdelitev zobne paste med ščetkanjem zob. Detergent in penilo se v zmes zobne paste vmešata z nizko intenzivnostjo, da se zmanjša penjenje. Običajna penila so natrijev lavrilsulfat, natrijev lavrilsulfoacetat, natrijev dioktilsulfosukcinat, sulfolavrat, natrijev lavrilsarkozinat, natrijev stearilfumarat in natrijev stearillaktat.

Tipična osnovna formulacija zobne paste vsebuje:

• Vodo
• Abrazivne delce
• Humektante (npr. sorbitol, glicerin)
• Stabilizacijske površinsko aktivne snovi
• Reološke modifikatorje (zgoščevala)
• Barvila
• Arome
• Konzervanse (npr. p-hydrozybenzoate)
• Detergent

Glede na vrsto zobne paste se dodajo druge učinkovine, kot so baktericidi, belila, fluorid itd.

Naravne zobne paste s čisto deklaracijo

Proizvajalci ekoloških, naravnih zobnih past oblikujejo izdelke izključno iz ekološko certificiranih in / ali naravnih sestavin. Blagovne znamke naravnih zobnih past izpolnjujejo povpraševanje potrošnikov, ki skrbijo za zdravje in se želijo izogniti umetnim sestavinam, običajno prisotnim v običajnih zobnih pastah. Zaradi naraščajočega povpraševanja potrošnikov po izdelkih s čisto deklaracijo takšne zobne paste ponuja vse več manjših in tudi večjih uveljavljenih blagovnih znamk. Ultrazvočni mešalniki so idealni tudi za proizvodnjo v majhnem in srednjem obsegu. Sonikacija kot netoplotna, povsem mehanska metoda mešanja ne spreminja naravnih, ekoloških formulacij. Ultrazvočno mešanje je združljivo z naravnimi sestavinami, kot so soda bikarbona, aloe vera, evkaliptusovo olje, mira, rastlinski izvlečki (npr. izvlečki žajblja, mete, jagode) in eterična olja (npr. mete, klasaste mete, cimeta).
Preberite več o ultrazvočnih strižnih mešalnikih za proizvodnjo kozmetičnih izdelkov s čisto deklaracijo!

Kako deluje mešanje z visokim strigom s sonikacijo?

Ultrazvočni mešalniki z visokim strigom uporabljajo enako mehansko načelo kot drugi pogosto uporabljeni industrijski mešalni sistemi, npr. lopatični mešalniki z visokim strigom, mešalniki z več gredmi, koloidni mlini, visokotlačni homogenizatorji in lopatična mešala. Ultrazvočni mešalniki z visokim strigom se pogosto uporabljajo za dispergiranje in mletje delcev, emulgiranje oljnih in vodnih faz, omočenje in solubilizacijo trdnih snovi ter pripravo homogenih zmesi vseh vrst tekočin in suspenzij. Ultrazvočni mešalniki prek ultrazvočne sonde prenašajo visoke strižne sile v mešalno posodo, na primer v šaržni rezervoar ali pretočno celico. Sonda ultrazvočnega mešalnika v tekočini niha z zelo visoko frekvenco in amplitudami ter tako v mediju ustvarja intenzivne ultrazvočne kavitacijske mehurčke. Sesedanje kavitacijskih mehurčkov povzroča močne strižne sile, ki razbijajo in drobijo kapljice, aglomerate, agregate in celo primarne delce. Ker ultrazvočna kavitacija ustvarja kavitacijsko tokovanje z visokimi hitrostmi do 1000km/h, kavitacijski curki tekočine pospešujejo delce. Ko pospešeni delci trčijo drug ob drugega, delujejo kot mlevna telesa. Zato se delci ob trkih drobijo in zmanjšajo na mikrometrsko ali nanometrsko velikost. V ultrazvočnem kavitacijskem polju se tlaki hitro in ponavljajoče izmenjujejo med vakuumom in tlakom do 1000bar. Rotacijski mešalnik s 4 mešalnimi lopaticami bi moral za doseganje enake frekvence izmenjujočih se tlačnih ciklov delovati pri osupljivih 300.000 vrtljajih na minuto. Običajni rotacijski mešalniki in mešalniki z rotorjem in statorjem zaradi omejene hitrosti ne ustvarjajo znatne količine kavitacije.

Pred sonikacijo in po njej: zelena krivulja prikazuje velikost delcev pred sonikacijo, rdeča krivulja pa porazdelitev velikosti delcev ultrazvočno dispergiranega silicijevega dioksida.

Ultrazvočno mešanje zobne paste

Ultrazvočni mešalniki z visokim strigom se lahko uporabljajo za šaržno obdelavo in neprekinjeno obdelavo v pretočnem sistemu. Za zelo viskozne materiale in obdelavo velikih prostornin je priporočljiva uporaba reaktorja s pretočno celico, ki omogoča delo pod tlakom, saj tako lahko obdelava poteka v pogojih intenzivnejše sonikacije (tj. tlak okrepi kavitacijo). Poleg tega se z uporabo dovršenih pretočnih konfiguracij, kot sta konfiguracija prehodnega ali diskretnega procesa, celotna zmes zobne paste prisilno vodi skozi ultrazvočno kavitacijsko območje v pretočni celici. To zagotavlja enako obdelavo vsakega delca, s čimer se dosežeta zelo enakomerno dispergiranje in mešanje.

Ultrazvočna obdelava s prehodom

Pri vsakem procesnem koraku, torej ob dodajanju nove zmesi sestavin tekoči osnovi, pastasta zmes preide iz enega rezervoarja skozi ultrazvočni reaktor v drugi rezervoar. Ta proces s prehodom zagotavlja zelo zanesljiv in enakomeren rezultat mešanja. Medtem ko je pri običajnem šaržnem mešanju z visokim strigom potrebno prekomerno mešanje, da se zagotovi dispergiranje vseh delcev, konfiguracija z ultrazvočno pretočno celico prihrani čas in energijo, saj se čas obdelave skrajša na najmanjši potrebni čas obdelave posameznega delca.
Pri običajnem šaržnem mešanju z visokim strigom so nekateri delci prekomerno obdelani, medtem ko drugi nikoli ne dosežejo aktivnega območja mešanja. Uporaba reaktorja z ultrazvočno pretočno celico zagotavlja, da je vsak delec deležen enake obdelave z visokim strigom. Zaradi procesa s prehodom se vsak delec obdeluje pri enaki frekvenci in intenzivnosti.

Nasvet za obdelavo: ultrazvočno mešanje pod tlakom

Povečanje tlaka v ultrazvočnem reaktorju ali pretočni celici okrepi akustično kavitacijo. Hielscher Ultrasonics dobavlja različne vrste pretočnih celic in reaktorjev, v katerih je mogoče preprosto vzpostaviti tlak do 5 barg. Prilagojeni ultrazvočni reaktorji prenesejo še višje tlake, do 300barg.

Učinki ultrazvočnega odzračevanja

Lopatična mešala in običajni mešalniki z visokim strigom v zmes vnašajo velike prostornine plinskih mehurčkov, kar je velika pomanjkljivost. Odzračevanje končne zmesi zobne paste zahteva dodaten korak obdelave, ki porablja čas in energijo. Med ultrazvočnim mešanjem je ujetje zračnih mehurčkov v primerjavi z običajnimi mešali v rezervoarjih in mešalniki z visokim strigom praviloma zelo majhno. Uporaba reaktorja z ultrazvočno pretočno celico preprečuje nepotrebno vnašanje neželenih plinskih mehurčkov, saj zmes iz zadrževalnega rezervoarja doteka z enakomernim tokom v zaprtem sistemu. V konfiguraciji z ultrazvočno pretočno celico se pastasta zmes pod stalnim tlakom dovaja v območje ultrazvočne kavitacije. Ultrazvočna pretočna konfiguracija preprečuje neželeno ujetje plina med mešanjem. Poleg tega je sonikacija uveljavljena tehnika odzračevanja in razplinjevanja ter spodbuja zlivanje zračnih mehurčkov, tako da se lahko dvignejo na površino in izhlapijo.
Preberite več o ultrazvočnem odzračevanju in razplinjevanju!

Prednosti visokozmogljivih ultrazvočnih mešalnikov

Ultrazvočni mešalniki z visokim strigom ustvarjajo intenzivne strižne sile, ki ustrezno vplivajo na delce, kot so trdni delci, kapljice, kristali in vlakna, da jih razdrobijo do ciljne velikosti, ki je lahko v mikrometrskem ali nanometrskem območju. Ultrazvočni pretočni mešalniki z visokim strigom brez težav obvladujejo visoke viskoznosti in velike deleže trdnih snovi ter so idealni za obdelavo pastastih izdelkov, kot so zobne paste, sredstva za čiščenje zob in geli. Akustične strižne sile zagotavljajo temeljito omočenje praškastih sestavin in jih enakomerno zmešajo v homogeno pasto.
Glede na trdoto in krhkost delcev je mogoče parametre ultrazvočnega procesa natančno prilagoditi, da se doseže želeni rezultat mešanja. V primerjavi z drugimi metodami mešanja, kot so lopatična mešala z visokim strigom, visokotlačni homogenizatorji, koloidni / kroglični mlini, mešalniki z gredmi itd., ultrazvočni mešalniki z visokim strigom ponujajo velike prednosti, kot so obdelava abrazivov in velikih deležev trdnih snovi brez težav, preprosto in varno upravljanje, majhne potrebe po vzdrževanju in robustnost.

Šaržna obdelava in obdelava v pretočnem sistemu

Visokozmogljivi mešalniki Hielscher Ultrasonics se lahko uporabljajo za šaržno obdelavo in obdelavo v pretočnem sistemu. Glede na prostornino procesa in urno zmogljivost obdelave je lahko priporočljiva obdelava v pretočnem sistemu. Medtem ko šaržna obdelava zahteva več časa in dela, je neprekinjeno mešanje v pretočnem sistemu učinkovitejše, hitrejše in zahteva bistveno manj dela.

Ultrazvočni mešalniki za vsako proizvodno zmogljivost

Ponudba izdelkov Hielscher Ultrasonics zajema celoten spekter ultrazvočnih procesorjev, od kompaktnih laboratorijskih ultrazvočnih naprav prek namiznih in pilotnih sistemov do povsem industrijskih ultrazvočnih procesorjev, ki lahko na uro obdelajo količine, enake več tovornim vozilom. Celovita ponudba izdelkov nam omogoča, da vam ponudimo najprimernejši ultrazvočni strižni mešalnik za vašo procesno zmogljivost in cilje.
Povečanje zmogljivosti obdelave z manjšega ultrazvočnega mešalnika je zelo preprosto, saj je mogoče merilo ultrazvočnega mešalnega procesa povečati povsem linearno na podlagi vaših že določenih procesnih parametrov. Merilo je mogoče povečati z namestitvijo zmogljivejše ultrazvočne mešalne enote ali z vzporednim povezovanjem več ultrazvočnih naprav.

Visoke amplitude za visoko učinkovitost mešanja

Industrijski ultrazvočni procesorji Hielscher Ultrasonics lahko zagotavljajo zelo visoke amplitude. Pri amplitudah do 200µm lahko brez težav neprekinjeno delujejo v režimu 24/7. Za še višje amplitude so na voljo prilagojene ultrazvočne sonotrode. Robustnost ultrazvočne opreme Hielscher omogoča delovanje 24/7 pri velikih obremenitvah in v zahtevnih okoljih.

Preprosto preizkušanje brez tveganja

Merilo ultrazvočnih procesov je mogoče povečati povsem linearno. To pomeni, da je mogoče vsak rezultat, dosežen z laboratorijsko ali namizno ultrazvočno napravo, prenesti na večje merilo s povsem enakim izhodnim rezultatom ob uporabi povsem enakih procesnih parametrov. Zato je sonikacija idealna za razvoj izdelkov in poznejšo uvedbo v komercialno proizvodnjo.

Najvišja kakovost – zasnovano in izdelano v Nemčiji

Hielscher kot podjetje v družinski lasti in z družinskim vodstvom daje prednost najvišjim standardom kakovosti svojih ultrazvočnih procesorjev. Vse ultrazvočne naprave so zasnovane, izdelane in temeljito preizkušene na našem sedežu v Teltowu pri Berlinu v Nemčiji. Zaradi robustnosti in zanesljivosti je ultrazvočna oprema Hielscher zanesljiva delovna sila v vaši proizvodnji. Delovanje 24/7 pri polni obremenitvi in v zahtevnih okoljih je naravna lastnost visokozmogljivih mešalnikov Hielscher.

Ultrazvočne mešalnike z visokim strigom Hielscher lahko kupite v kateri koli velikosti in s konfiguracijo, natančno prilagojeno zahtevam vašega procesa. Od obdelave tekočin v majhni laboratorijski čaši do neprekinjenega pretočnega mešanja suspenzij in past na industrijski ravni – Hielscher Ultrasonics vam ponuja ustrezen mešalnik z visokim strigom! Obrnite se na nas – z veseljem vam bomo priporočili idealno konfiguracijo ultrazvočnega mešalnika!

Spodnja tabela prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih naprav: