تولید خمیر دندان یک فرآیند جذاب است که نیازمند تجهیزات مخلوط کننده با توانایی پردازش خمیرهای ویسکوز، غلظت‌های بالای مواد جامد و ذرات سایشی است. هموژنایزر های‌شیر التراسونیک نیروهای برشی با شدت بالا ایجاد می کنند که مرطوب سازی کامل پودرها، همگن سازی یکنواخت سوسپانسیون‌های کولوئیدی و توزیع اندازه ذرات را فراهم می‌کنند.
تولید خمیر دندان
خمیر دندان ها، پاک کننده‌های دندان‌ها و ژل‌ها شامل چهار مولفه اصلی آب، مواد سایشی، فلوریدها و مواد شوینده هستند. در حالی که درصد آب بیشتر اوقات بین 20 تا 45 درصد متغیر است، مواد سایشی بخش اصلی هستند که حداقل 50 درصد در ترکیب خمیردندان وجود دارد. مواد سایشی گسترده مورد استفاده شامل ذرات هیدروکسید آلومینیوم (Al(OH)3)، کربنات کلسیم (CaCO3)، کربنات سدیم، انواع فسفات‌های کلسیم هیدروژن، سیلیکاهای هیدراته، زئولیت‌ها، میکا، و هیدروکسی‌آپاتیت (Ca5(PO4)3OH) می‌باشد.
برای مطالعه در مورد سنتز نانو هیدروکسی آپاتیت کلیک کنید.
تولید خمیر دندان معمولا با فرمولاسیون زیر انجام می شود:
ابتدا، آب، جاذب آب (به عنوان مثال، سوربیتول، گلیسرین، پروپیلن گلیکول) و دیگر مواد مایع، با یکدیگر مخلوط می‌شوند تا پایه‌ای مایع تهیه شود.
برای به‌دست آوردن رئولوژی مطلوب و بافت نهایی خمیر دندان، بهبود دهنده‌های رئولوژی و بایندرها به پایه مایع اضافه می‌شوند. بهبود دهنده‌های رئولوژی و بایندر در فرآیند تولید خمیر دندان جهت ایجاد غلظت و بافت استفاده می شوند. بایندرهای متداول شامل صمغ کارایا، بنتونیت، آلژینات سدیم، متیل‌سلولز، کراگینان و سیلیکات آلومینیم منیزیم هستند. برخی از بهبود دهنده‌های رئولوژی نیاز به اختلاط اولیه در محلول غیرآبی نظیر گلیسرین یا روغن‌های اسانس طعم‌دهنده دارند. همچنین، بهبود دهنده‌های رئولوژی می‌توانند با سایر مواد پودری دیگر مخلوط شوند تا پخش کلوئیدی آسان‌تری ایجاد شود.
در مرحله بعد، مواد فعال (به عنوان مثال: فلورید کلسیم، کلرید روی، هیدروکسی‌آپاتیت)، افزودنی‌های شیرین‌کننده و نگه دارنده به مخلوط اضافه می‌شوند.
سپس، یک سوسپانسیون حاوی ذرات ساینده و/یا پر کننده‌ها به مخلوط خمیر دندان اضافه می‌شود. از آنجا که مواد ساینده مواد اصلی هستند که با درصد بالای جامد اضافه می‌شوند، یک میکسر های‌شیر قدرتمند مورد نیاز است تا این کار دشوار انجام شود.
در نهایت، افزودنی هایی برای ایجاد طعم و رنگ به مخلوط اضافه می‌شوند.
در مرحله نهایی مخلوط کردن، یک مایع شوینده یا کف کننده که به عنوان پایدارکننده و بهبود دهنده توزیع یکنواخت خمیر دندان هنگام مسواک زدن عمل می کند را به ترکیبات اضافه می‌کند. این مایع شوینده و کف کننده درفرآیند تولید خمیر دندان به آرامی مخلوط می‌شوند تا حداقل کف را ایجاد کنند. کف کننده‌های معمول شامل سدیم لوریل سولفات، سدیم لاریل سولفواسیتات، دی‌اکتیل سدیم سولفوسوکسینات، سولفولورات، سدیم لاریل سارکوسینات، سدیم استریل فومارات و سدیم استریل لاکتات هستند.
یک ترکیب معمول پایه تولید خمیر دندان شامل:
- آب
- ذرات ساینده
- نگه دارنده رطوبت (مانند سوربیتول، گلیسرین)
- سورفکتانت‌های پایدارکننده
- تنظیم‌کننده‌های رئولوژی (غلظت دهنده‌ها)
- رنگ دهنده
- مواد طعم‌دهنده
- مواد نگهدارنده
- شوینده‌ها
سپس باکتری کش‌ها، سفیدکننده‌ها، فلوراید و سایر مواد موثر فعال، بسته به نوع محصول، به خمیر دندان اضافه می‌شوند.
تولید خمیر دندان‌های طبیعی و سالم
تولید خمیر دندان های طبیعی و ارگانیک تنها با استفاده از موادی که گواهینامه‌ی ارگانیک یا طبیعی دارند فرموله می‌شود. برندهایی که تولید خمیر دندان طبیعی دارند به تقاضای مصرف‌کنندگانی که به سلامتی خود توجه دارند، که می‌خواهند از مواد مصنوعی که معمولا در خمیر دندان‌های معمولی وجود دارد، خودداری کنند، پاسخ می‌دهند. به دلیل تقاضای بالارونده‌ی مصرف‌کنندگان برای محصولات با عنوان طبیعی، برندهای کوچک‌تر هم چون برندهای بزرگ و سرشناس به دنبال تولید خمیر دندان های طبیعی هستند. میکسرهای التراسونیک مناسب برای مقیاس تولید کم و متوسط نیز هستند. به عنوان یک روش مخلوط‌سازی غیرحرارتی و کاملا مکانیکی، التراسونیک فرمولاسیون طبیعی و ارگانیک را تغییر نمی‌دهد. میکسرهای التراسونیک منطبق با مواد طبیعی مثل جوش شیرین، آلوئه‌ورا، روغن اوکالیپتوس، مر و عصاره‌های گیاهی (مانند نعناع، نعناع‌هندی، عصاره توت فرنگی) و روغن‌های اساسی (مانند نعناع، نعناع تند، زردچوبه) هستند.
مزایای تولید خمیر دندان با التراسونیک هموژنایزر
- ترکیب همگن
- رطوبت دهی کامل
- مدیریت غلظت محصول بالا
- عدم مشکل با ساینده‌ها
- پردازش سریع
- پردازش مداوم در خط
- ایمن، قوی و قابل اعتماد
چگونه هموژنایزرهای های‌شیر التراسونیک کار می کند؟
هموژنایزرهای های‌شیر التراسونیک با استفاده از همان اصل مکانیکی که در سیستم های مخلوط کن صنعتی متداول دیگر استفاده می شود، مانند مخلوط‌کن های تیغه ای های‌شیر، مخلوط‌کن های چند شفته، آسیاب‌های کلوئیدی، هموژنایزرهای فشار بالا و همزن‌های تیغه ای، استفاده می کنند. هموژنایزرهای های‌شیر التراسونیک اغلب برای پخش و آسیاب ذرات، برای تشکیل امولسیون فازهای روغن و آب، برای مرطوب کردن و انحلال ماده جامد، و همچنین برای تولید مخلوط همگن هر نوع مایع و سوسپانسیونی مورد استفاده قرار می گیرند. هموژنایزرهای های‌شیر التراسونیک نیروهای برشی را از طریق یک پراب التراسونیک به یک مخزن مخلوط کن، مانند به یک مخزن بچ و یا به یک راکتور در خط، منتقل می کنند. پراب هموژنایزر التراسونیک در مایع با فرکانس و دامنه بسیار بالا ارتعاش دارد و در نتیجه حباب‌های شدید کاویتاسیون التراسونیک را در محیط ایجاد می کند. فروپاشی حباب‌های کاویتاسیون التراسونیک موجب ایجاد نیروهای برشی شدیدی می‌شود که قطرات، کلوخه‌ها، انباشته‌ها و حتی ذرات اولیه را خرد می‌کنند. از آنجا که کاویتاسیون التراسونیک جریان کاویتاسیونی سریع با سرعت تا 1000 کیلومتر در ساعت ایجاد می کنند، جت های مایع به ذرات شتاب می‌دهند. زمانی که ذرات شتاب داده شده با یکدیگر برخورد می‌کنند، به عنوان محیط آسیاب عمل می کنند. به عبارت دیگر، ذرات برخورد می‌کنند، شکسته و به اندازه میکرو یا نانو خرد می‌شوند. در محیط کاویستاسیون التراسونیک، فشارها سریع و به صورت مکرر بین خلأ و تا 1000 بار تغییر می کنند. یک مخلوط کن چرخشی با 4 تیغه باید برای رسیدن به همان فرکانس فشارهای تناوبی 300،000 دور در دقیقه بچرخد. مخلوط کن های چرخشی معمولی و مخلوط‌کن‌های رتور- استاتوری، بخاطر محدودیت در سرعت خود، مقدار قابل توجهی کاویتاسیون ایجاد نمی کنند.
تولید خمیر دندان با التراسونیک هموژنایزر
التراسونیک هموژنایزر می‌توانند به عنوان پردازنده‌های بچ و پیوسته مورد استفاده قرار گیرند. برای مواد با ویسکوزیته بالا و فرآیند حجم بالا، استفاده از یک راکتور التراسونیک تحت فشار ترجیح داده می‌شود زیرا این امکان را به شما می‌دهد تا در شرایط التراسونیک تشدید شده فرآیند را اجرا نمایید (به عبارت دیگر، فشار باعث تشدید کاویتیشن می‌شود). علاوه بر این، خمیر دندان مجبور به عبور از منطقه کاویتاسیون التراسونیک در راکتور التراسونیک می‌شود. این اطمینان حاصل می‌شود که هر ذره تحت فرآیند مشابهی قرار گیرد تا یک توزیع یکنواخت بسیار خوب بدست آید.
پردازش در خط اولتراسونیک
در هر مرحله تولید خمیر دندان، یک ترکیب مواد جدید به پایه مایع اضافه می‌شود، مخلوط خمیر از یک مخزن از طریق راکتور اولتراسونیک به مخزن دوم عبور می‌کند. این فرایند گذرا از یکنواختی و اختلاط بسیار خوب اطمینان ایجاد می‌کند. در حالی که در یک فرآیند مخلوط کردن های‌شیر بچ، باید ماده همزمان هم زده شود تا تمام ذرات پراکنده شوند، تنظیم راکتور التراسونیک زمان و انرژی کمتری نیاز دارد، زیرا زمان پردازش به حداقل فرآوری برای هر ذره کاهش می‌یابد.
در هموژنایزر های‌شیر سنتی 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 التراسونیک اطمینان می‌دهد که هر ذره دچار همان پردازش های‌شیر می‌شود. به دلیل فرآیند گذر، هر ذره با فرکانس و شدت یکسانی تحت فرآوری قرار می‌گیرد.
تولید خمیر دندان بدون حباب
اغلب مخلوط‌های تولیدی با استفاده از همزن‌های تیغه‌ای و مخلوط‌کن‌های های‌شیر حجم زیادی حباب گازی به مخلوط وارد می‌کنند که یکی از مشکلات اساسی است. برای حذف گازها از مخلوط نهایی خمیر دندان، یک مرحله پردازش اضافی لازم است که زمان‌بر و انرژی بر است. در حین مخلوط‌کردن با استفاده از التراسونیک، حباب‌های هوا معمولاً به میزان بسیار پایینی در مقایسه با مخلوط‌کن‌های مخزنی سنتی و مخلوط‌کن‌های های‌شیر گرفتار نمی‌شوند. استفاده از یک راکتور التراسونیک از وارد شدن ناگهانی حباب‌های گاز ناخواسته جلوگیری می‌کند زیرا مخلوط از مخزن نگهداری به صورت یک جریان پایدار در یک سیستم بسته تغذیه می‌شود. علاوه بر این، سونیکیشن یک تکنیک خوب برای گاززدایی و هواگیری است و یکی‌شدن حباب‌های هوا را ترویج می‌کند تا بتوانند به بالا بروند و فرار کنند.
هموژنایزرهای های‌شیر التراسونیک نیروهای برش شدید ایجاد می کنند که تأثیر مورد نیاز بر ذرات مانند جامدات، قطرات، بلورها و فیبرها را دارند تا آنها را به اندازه مورد نظر خرد کنند، که می‌تواند در محدوده میکرون یا نانو باشد. هموژنایزرهای های‌شیر التراسونیک به آسانی با ویسکوزیته‌ها و درصد جامد بالا برخورد می‌کنند و برای تولید خمیر دندان و ژل دندان که محصولات خمیری هستند، مناسب هستند. نیروهای برش التراسونیک باعث مرطوب‌سازی کامل مواد پودری می‌شوند و آنها را به یک خمیر یکنواخت تبدیل می‌کنند.
بسته به سختی و شکنندگی ذرات، پارامترهای فرآیند التراسونیک می‌تواند به دقت تنظیم شود تا نتیجه مخلوط‌سازی مطلوب بدست آید. در مقایسه با روش‌های مخلوط‌سازی جایگزین مانند همزن‌های تیغه‌ای های‌شیر، هوموژنایزرهای فشار بالا، آسیاب کولوئیدی (بیدمیل)، میکسرهای میله‌ای و غیره، هموژنایزرهای های‌شیر التراسونیک امتیازات اصلی مانند کارکرد بدون مشکل با مواد ساینده و غلظت بالای مواد جامد، عملیات آسان و ایمن، نگهداری کم و اقبلیت اطمینان ارائه می‌دهند.
مزایای هموژنایزرهای های‌شیر التراسونیک
- نیروی برشی و کاویتاسیون شدید
- فرآوری یکنواخت ذرات
- غلظت بالای مواد جامد
- بدون نازل/ بدون گرفتگی
- بدون نیاز به محیط آسیاب( بدون بید)
- گاززدایی
- مقیاس پذیری خطی
- کارکرد آسان و ایمن
- شستشوی آسان
- زمان و انرژی بهینه
