استفاده از میکسرهای برش بالا برای تولید خمیر دندان

تولید خمیردندان یک فرآیند سخت است که نیازمند تجهیزاتی است که بتواند اختلاط خمیرهای چسبناک، غلظت جامد بالا و ذرات ساینده را تحمل و کنترل نماید. دستگاههای التراسونیک با ایجاد نیروهای برشی با شدت بالا، خیس شدن کامل پودرها، همگن سازی یکنواخت دوغاب های کلوئیدی و حتی یکنواختی توزیع اندازه ذرات را در پروسۀ تولید فراهم می کنند. دستگاههای التراسونیک صنعتی که قادر به پردازش حجم های بالای ماده هستند، نیروی کار قابل اعتماد شما در تولید خمیر دندان هستند!

تولید خمیر دندان

خمیردندان ها و ژل ها از چهار جزء اصلی آب، مواد ساینده، فلوراید و مواد شوینده تشکیل شده اند. در حالی که محتوای آب معمولا بین 20 تا 45 درصد متغیر است، ساینده ها اجزای اصلی هستند که حداقل 50 درصد در فرمولاسیون خمیردندان نقش دارند. ساینده های پرکاربرد شامل ذرات هیدروکسید آلومینیوم (Al(OH)3)، کربنات کلسیم (CaCO3)، کربنات سدیم، فسفات های مختلف هیدروژن کلسیم، سیلیس هیدراته، زئولیت، میکا و هیدروکسی آپاتیت (Ca5(PO4)3OH) می باشد.

فرمولاسیون خمیر دندان و خمیردندان معمولی به طور کلی طبق مراحل زیر تولید می شود:

ابتدا آب، مرطوب کننده (مانند سوربیتول، گلیسیرین، پروپیلن گلیکول) و سایر مواد مایع با هم مخلوط می شوند تا یک پایه مایع به دست آید. برای به دست آوردن رئولوژی و بافت خاصی از خمیردندان نهایی، اصلاح کننده‌های رئولوژیکی و بایندرها به پایه مایع اضافه می‌شوند. اصلاح کننده ها و بایندرهای رئولوژیکی به خمیر دندان غلظت و بافت می بخشند. بایندرهای رایج شامل صمغ کارایا، بنتونیت، آلژینات سدیم، متیل سلولز، کاراگینان و سیلیکات آلومینیوم منیزیم هستند. برخی از اصلاح کننده های رئولوژی باید از قبل با مواد مایع غیرآبی مانند گلیسیرین یا اسانس های طعم دهنده مخلوط شوند. یا به عنوان یک روش دیگر، اصلاح کننده رئولوژی را می توان با سایر مواد پودری به منظور تسهیل پراکندگی کلوئیدی نیز مخلوط کرد.

در مرحله بعد، مواد موثره (مانند فلوراید کلسیم، کلرید روی، هیدروکسی آپاتیت)، افزودنی های طعم شیرین کننده و نگهدارنده ها به مخلوط اضافه می شوند. سپس یک دوغاب حاوی ذرات ساینده و/یا فیلر ها به مخلوط خمیردندان اضافه می شود. از آنجایی که ساینده‌ها جزء اصلی هستند که با اضافه شدن، مخلوط را به حالت جامد نزدیک می کنند، برای انجام این وظیفه سخت به اختلاط قوی و قابل اعتماد با برش بالا نیاز است. سپس مواد افزودنی طعم دهنده و رنگی اضافه می شوند.

در مرحله نهایی اختلاط، یک ماده شوینده یا سادسر (عامل کف کننده) که به عنوان تثبیت کننده عمل می کند و توزیع یکنواخت خمیردندان را در هنگام مسواک زدن بهبود می بخشد، به فرمولاسیون اضافه می شود. مواد شوینده و کف کننده با شدت ملایم در مخلوط خمیر دندان مخلوط می شوند تا کف کردن به حداقل برسد. کف کننده های رایج عبارتند از: سدیم لوریل سولفات، سدیم لوریل سولفواستات، دیوکتیل سدیم سولفوسوکسینات، سولفورات، سدیم لوریل سارکوزینات، سدیم استئاریل فومارات و سدیم استئاریل لاکتات.

یک فرمول معمولی خمیر دندان شامل موارد زیر است:

• آب

• ذرات ساینده

• مرطوب کننده ها (مانند سوربیتول، گلیسیرین)

• سورفکتانت های تثبیت کننده

• اصلاح کننده های رئولوژی (غلیظ کننده ها)

• مواد رنگی

• عوامل طعم دهنده

• مواد نگهدارنده (مانند p-hydrozybenzoate)

• مواد شوینده

بسته به نوع محصول خمیردندان، مواد فعال دیگری مانند باکتری کش ها، سفید کننده ها، فلوراید و ... اضافه می شود.

خمیر دندان های طبیعی

تولیدکنندگان خمیردندان های طبیعی و ارگانیک، محصولاتی را با استفاده از مواد اولیه تایید شده ارگانیک و یا طبیعی فرموله می کنند. برندهای خمیردندان طبیعی به تقاضای مصرف کنندگان آگاه از سلامتی پاسخ می دهند که می خواهند از مواد مصنوعی که معمولا در خمیردندان های معمولی یافت می شود اجتناب کنند. با توجه به تقاضای روزافزون مصرف کنندگان برای محصولات طبیعی و ارگانیک، هم برندهای کوچک و هم برندهای شناخته شده، خمیردندان های طبیعی را ارائه می دهند. دستگاههای التراسونیک برای تولید در مقیاس کوچک و متوسط نیز ایده آل هستند. به عنوان یک روش اختلاط غیر حرارتی و کاملاً مکانیکی، فراصوت فرمولاسیون طبیعی و آلی را تغییر نمی دهد. دستگاههای التراسونیک با مواد طبیعی مانند جوش شیرین، آلوئه ورا، روغن اکالیپتوس، مر، عصاره گیاهی (مانند مریم گلی، نعناع، عصاره توت فرنگی) و روغن های اسانس (مانند نعناع، پونه، دارچین) سازگار هستند.

مزایای استفاده دستگاههای التراسونیک برای تولید خمیردندان

• مخلوط کردن همگن

• خیس شدن کامل

• قابلیت کار با غلظت جامد بالا

• بدون مشکل با ساینده ها

• فرآیند سریع

• فرآیند درون خطی (In-Line) ایمن

• قوی و قابل اطمینان

اختلاط با برش بالا توسط دستگاههای اولتراسونیک چگونه کار می کند؟

دستگاههای میکسر التراسونیک با برش بالا از همان اصل مکانیکی استفاده می کنند که سایر سیستم های اختلاط صنعتی معمول استفاده می شود، به عنوان مثال میکسرهای تیغه برشی بالا، میکسرهای چند محوری، آسیاب های کلوئیدی، هموژنایزرهای فشار بالا و همزن های تیغه ای. دستگاه های میکسر التراسونیک با برش بالا اغلب برای پخش و آسیاب ذرات، برای امولسیون کردن فازهای روغن و آب، خیس کردن و حل شدن مواد جامد و همچنین برای تولید مخلوط های همگن از هر نوع مایع و دوغاب استفاده می شود. میکسرهای اولتراسونیک نیروهای برشی بالا را از طریق یک پروب اولتراسونیک به یک محل مخلوط شدن، مانند یک مخزن بچ یا یک فلوسل منتقل می کنند. پروب میکسر التراسونیک در مایع با فرکانس و دامنه بسیار بالا می لرزد و در نتیجه حباب های کاویتاسیون اولتراسونیک شدید در محیط ایجاد می کند. فروپاشی حباب های کاویتاسیون منجر به نیروهای برشی قدرتمندی می شود که قطرات، آگلومره ها، سنگدانه ها و حتی ذرات اولیه را مختل کرده و می شکند. از آنجایی که کاویتاسیون اولتراسونیک جریان کاویتاسیون با سرعت بالا (تا 1000 کیلومتر در ساعت) به صورت محلی ایجاد می‌کند، جت‌های مایع کاویتاسیون، به ذرات شتاب می دهند. برخورد ذرات شتاب گرفته با یکدیگر، مثل یک آسیاب عمل می کند. در نتیجه، ذرات در حال برخورد خرد می شوند و به اندازه میکرون یا نانو کاهش می یابند. در محیط دارای کاویتاسیون اولتراسونیک، فشارها به سرعت و به طور مکرر بین خلاء و تا 1000 بار تغییر می کند. یک میکسر چرخشی با 4 تیغه میکسر باید با سرعت خیره کننده 300000 دور در دقیقه کار کند تا به همان فرکانس چرخه فشار متناوب دست یابد. میکسرهای چرخشی معمولی و میکسرهای روتور-استاتور به دلیل محدودیت در سرعت، مقدار قابل توجهی کاویتاسیون ایجاد نمی کنند.

میکس کردن با استفاده از دستگاههای التراسونیک

میکسرهای التراسونیک با برش بالا را می توان به عنوان پردازنده های پیوسته و یا در داخل بچ استفاده کرد. برای مواد بسیار چسبناک و پردازش با حجم بالا، استفاده از یک راکتور فلوسل قابل فشار ترجیح داده می شود زیرا به شما امکان می دهد تحت شرایط فراصوت شدید کار کنید (فشار باعث تشدید کاویتاسیون می شود). علاوه بر این، با استفاده از تنظیمات جریان پیچیده مانند یک مسیر خاص، یا با یک فرآیند گسسته، مخلوط کامل خمیردندان مجبور می شود از ناحیه کاویتاسیون اولتراسونیک در فلوسل عبور کند. این تضمین می‌کند که هر ذره مدت زمان یکسانی موج التراسونیک را دریافت می‌کند تا پراکندگی و اختلاط بسیار یکنواختی حاصل شود.

پردازش مواد در حال عبور با دستگاههای التراسونیک

برای هر مرحله فرآیند، یعنی زمانی که یک ترکیب ماده جدید به پایه مایع اضافه می شود، مخلوط خمیر از یک مخزن از طریق راکتور اولتراسونیک به مخزن دوم عبور می کند. این فرآیند عبور، یک نتیجه اختلاط بسیار قابل اعتماد و یکنواخت را تضمین می کند. در حالی که در طول یک فرآیند میکس با برش بالا داخل بچ، باید زمان میکس بیشتری اعمال شود تا اطمینان حاصل شود که همه ذرات پراکنده می‌شوند، فلوسل اولتراسونیک در زمان و انرژی صرفه‌جویی می‌کند، زیرا زمان پردازش به حداقل زمان مورد نیاز برای هر ذره کاهش می‌یابد.

در اختلاط برش بالا در داخل بچ، برخی از ذرات بیش از حد پردازش می‌شوند، در حالی که برخی از ذرات هرگز وارد منطقه اختلاط فعال نمی‌شوند. استفاده از یک راکتور فلوسل اولتراسونیک تضمین می کند که هر ذره همان عملیات برشی بالا را در تابش امواج التراسونیک می بیند. با توجه به فرآیند عبور، هر ذره با فرکانس و شدت یکسان مورد تابش قرار می گیرد.

مخلوط کردن مواد تحت فشار با استفاده از دستگاههای التراسونیک

اعمال فشار به راکتور اولتراسونیک یا فلوسل، کاویتاسیون آکوستیک را تشدید می کند. شرکت دانش بنیان فناوری ایرانیان پژوهش نصیر (فاپن) انواع فلوسل و راکتورهای مختلف را عرضه می کند که به راحتی می توانند تا 5 بار تحت فشار قرار گیرند.

اثرات کاهش هوای التراسونیک

همزن های تیغه ای و میکسرهای معمولی با برش بالا، حجم بالایی از حباب های گاز را به مخلوط وارد می کنند که یک نقطه ضعف بزرگ است. هوازدایی مخلوط نهایی خمیردندان نیاز به یک مرحله پردازش اضافی دارد که وقت گیر و انرژی بر است. در طول فرایند میکس توسط دستگاههای اولتراسونیک، گیر افتادن حباب‌های هوا در مقایسه با همزن‌های مخزن معمولی و میکسرهای با برش بالا، عموماً بسیار کم است. استفاده از راکتور فلوسل اولتراسونیک از اضافه شدن غیر ضروری حباب های گاز ناخواسته جلوگیری می کند زیرا مخلوط در داخل یک مخزن و در یک سیستم بسته پردازش می گردد. در یک سیستم با فلوسل اولتراسونیک، مخلوط خمیر با فشار مداوم به ناحیه کاویتاسیون اولتراسونیک وارد می شود. تنظیم جریان ورودی به فلوسل اولتراسونیک از به دام افتادن ناخواسته گاز در طول فرآیند اختلاط جلوگیری می کند. علاوه بر این، اعمال امواج اولترا سونیک یک تکنیک اثبات شده برای هوازدایی و گاز زدایی است و به ادغام حباب‌های هوا کمک می‌کند تا بتوانند به بالا بروند و تبخیر شوند.

مزایای میکسرهای اولتراسونیک

میکسرهای التراسونیک با برش بالا نیروهای برشی شدیدی ایجاد می‌کنند که تأثیر لازم را بر ذرات مانند جامدات، قطرات، کریستال‌ها و الیاف می‌گذارد تا آنها را به اندازه‌ای هدفمند که می‌تواند در محدوده میکرون یا نانو باشد، تجزیه کند. میکسرهای با برش بالای اولتراسونیک داخل خط (In-Line) که به راحتی ویسکوزیته بالا و بارهای جامد بالا را پردازش می کنند، برای پردازش محصولات خمیری مانند خمیر دندان و ژل ایده آل هستند. نیروهای برشی صوتی باعث خیس شدن کامل مواد پودر شده گردیده و آنها را به طور یکنواخت در یک خمیر همگن مخلوط می کند.

بسته به سختی و شکنندگی ذرات، پارامترهای فرآیند اولتراسونیک را می توان دقیقاً برای دستیابی به نتیجه اختلاط مطلوب تنظیم کرد. در مقایسه با روش‌های اختلاط جایگزین مانند همزن‌های تیغه‌ای با برش بالا، هموژنایزرهای فشار بالا، آسیاب‌های کلوئیدی / مهره‌ای، شفت میکسرها و ...، میکسرهای التراسونیک با برش بالا مزایای عمده ای مانند حمل و نقل بدون مشکل ساینده ها و بارگذاری جامد بالا، عملکرد آسان و ایمن، نگهداری کم و استحکام بالا را ارائه می دهند.

مزایای میکسرهای التراسونیک با برش بالا

• کاویتاسیون و برش با شدت بالا

• پردازش ذرات یکنواخت

• غلظت جامد بالا

• بدون نازل / بدون گرفتگی

• بدون نیاز به قطعات خارجی (به عنوان مثال مهره و پرل)

• اثر هوازدایی

• مقیاس پذیری خطی

• عملکرد آسان و ایمن

• تمیز کردن آسان

• با صرفه جویی در زمان و انرژی

بچ (Batch) و درون خطی (In-Line)

میکسرهای شرکت فاپن با کارایی بالا را می توان برای پردازش بچ و پردازش درون خطی استفاده کرد. بسته به حجم فرآیند و توان عملیاتی ساعتی شما، ممکن است پردازش درون خطی توصیه شود. در حالی که پردازش داخل بچ زمان و کار بیشتری دارد، یک فرآیند اختلاط درون خطی پیوسته کارآمدتر، سریعتر و به میزان قابل توجهی کار کمتری نیاز دارد.

میکسرهای التراسونیک برای هر ظرفیت محصول

محصولات طراحی شده و ساخته شده توسط شرکت فاپن، طیف کاملی از پردازنده‌های اولتراسونیک از دستگاه‌های فراصوت آزمایشگاهی، و سیستم‌های آزمایشی تا پردازنده‌های اولتراسونیک کاملاً صنعتی با ظرفیت پردازش بسیار بالا را پوشش می‌دهد. طیف کامل محصولات به ما این امکان را می دهد که مناسب ترین میکسر برشی اولتراسونیک را برای ظرفیت و اهداف فرآیند شما ارائه دهیم. افزایش مقیاس از یک میکسر اولتراسونیک کوچکتر به ظرفیت های پردازش بالاتر بسیار ساده است زیرا فرآیند اختلاط اولتراسونیک می تواند کاملاً خطی از پارامترهای فرآیند تعیین شده شما مقیاس شود. افزایش مقیاس را می توان با نصب یک میکسر اولتراسونیک قوی تر یا با کنار هم قرار دادن چندین دستگاه اولتراسونیک به صورت موازی انجام داد.

دامنه های بالا برای راندمان اختلاط بالا

پردازنده های اولتراسونیک صنعتی شرکت فاپن می توانند دامنه های امواج فراصوت بسیار بالایی ارائه دهند. دامنه های تا 200 میکرومتر را می توان به راحتی به طور مداوم در عملکرد 24/7 اجرا کرد. برای دامنه های حتی بالاتر، سونوترودهای اولتراسونیک سفارشی در دسترس هستند. استحکام تجهیزات اولتراسونیک شرکت فاپن، امکان عملیات 24/7 در وظایف سنگین و در محیط‌های سخت را فراهم می‌کند.

تست آسان و بدون ریسک

فرآیندهای اولتراسونیک را می توان کاملاً خطی مقیاس کرد. این بدان معناست که هر نتیجه ای که با استفاده از دستگاه اولتراسونیک آزمایشگاهی یا رومیزی به دست آورده اید، می تواند با استفاده از پارامترهای فرآیند دقیقاً به همان خروجی مقیاس شود. این امر فراصوت را برای توسعه محصول و اجرای بعدی در تولید تجاری ایده آل می کند.