课程设计牙膏的生产及商品化Word文档格式.docx
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(6)易于从口腔中和牙齿牙刷上清洁;
(7)具有良好的化学和物理稳定性,仓储期内个性指标符合标准要求;
(8)具有合理的性价比。
防龋剂,是指添加于牙膏等口腔产品中,能够帮助预防和治疗龋病的药物成分。
防龋牙膏,又称防蛀牙膏,是指添加防龋功效成分,能搞帮助预防和治疗龋齿的牙膏。
1.2.2龋齿产生的病理
龋病是一种由口腔中多种因素复合作用所导致的牙病硬组织井陉性病损,表现为无机质的脱矿和有机质的分解,随着病程的发展而又一个从色泽变化到实质性病损的演变过程。
其特点是发病率高,分布广。
一般平均龋病患病率可在50%左右,是口腔主要的常见病,也是人类最普通的疾病之一,世界卫生组织已将其与癌肿、心血管疾病列入人类三大重点防治疾病。
预防龋齿的方法一般考虑三种措施:
增强牙齿的耐酸性、杀灭龋病病原菌、分解链球菌变体的产生的葡聚糖或者阻止葡聚糖的合成。
在市场普遍存在的防蛀牙膏是含氟类的牙膏。
在过去的很长时间里,许多学者一直认为氟化物可以有效的防止龋齿,因此,含氟牙膏在全球得到广泛的应用,但是研究表明氟过多又会患氟斑牙,如果再多,会患氟骨病等系列病症。
水中含氟量与其作用或毒性的关系如表1所示。
表1水中含氟量与其作用或毒性的关系
水中含氟量(%)
作用或者毒性表现
0.0001
预防龋齿
0.0002
氟斑牙
0.0005
引起骨硬化病症
0.0008
10%骨硬化症
0.0020—0.0080
氟骨病(伴有残疾)
0.0050
甲状腺病变
0.0100
生长发育迟缓
0.0125
肾脏病变或异常
0.2500—0.5000
死亡
我们国家受地氟病影响较大,在全国推广使用含氟牙膏是否合适,还需要根据各个地区受地氟病影响程度来重新分析。
在研究的过程中,发现了一种防蛀牙膏中对氟化物的一种很好的替代品,即木糖醇。
1.3设计产品简介
由于氟化物类的牙膏长期使用会产生副作用,而随着木糖醇发现,以及对木糖醇的研究表明,木糖醇不被口中的细菌所利用,而且被广泛的应用于医药、食品、精细化工领域,在此基础上提出了木糖醇防蛀型牙膏,因为木糖醇的优异的防蛀功能,又对人体的伤害很小,所以是一种很有前景的防蛀型牙膏。
防蛀型牙膏的广泛推广,以及人们保持良好的生活习惯,能使龋齿的发病率降到最低。
木糖醇是一种从玉米芯、甘蔗渣、白桦树、橡树等物质中提取的、纯天然的新型甜味剂和高级疗用食品。
其味甜,外观呈白色结晶粉末状,甜度相当于蔗糖。
木糖醇是人体糖类代谢的中间体,在自然界中也广泛存在,尤其在蔬菜、水果、天然蘑菇等食用菌中含量丰富。
在人体缺少胰岛素影响糖代谢的情况下,无需胰岛素促进,木糖醇也能
透过细胞膜被组织吸收利用,并能促进肝糖元合成,改善肝功能,是糖尿病和肝炎并发症病人的理想药物;
同时,由于木糖醇不容易被微生物发酵产生酸性物质,能够减少龋齿菌和齿垢,可以预防龋齿,也可以用于糖尿病人食品中的蔗糖替代产品。
世界各国牙医学会都积极推荐使用木糖醇含量超过糖分含量50%以上的产品。
广泛用于食品、医药、轻工等领域。
可作为糖尿病人糖代谢时异常时注射输液使用,也适合于患者服用。
因为木糖醇仅仅能被缓慢吸收或部分被利用,热量低是它的一大特点,许多国家很早就开始广泛使用木糖醇,所以食用应该是很安全的。
1.4设计内容
本次设计内容主要有两部分组成。
一是木糖醇防蛀牙膏的生产。
(1)按配方要求将木糖醇,CMC,甘油、山梨酸、苯甲酸钠、蒸馏水依次投入煮沸锅中,加热至85-100℃,煮成胶体,冷却待用。
(2)在搅拌的作用下,转速转速200r/min,把单氟磷酸钠、二氧化钛、偏磷酸钠、氢氧化铝、磷酸氢钙、月桂酰酸氨酸钠、香精等原料逐一缓缓投入,继续搅2.5h,使各种物料混合均匀,温度慢慢下降。
(3)将上述物料冷却至40~45℃,移至碾压机上碾细,碾大约1—2h。
(4)等产品冷却至35℃,用装填机装入软管中并进行封口机的成品。
二是木糖醇的生产。
一般木糖醇的生产有中和脱酸工艺和离子脱酸交换工艺,但是在此次的设计中主要采用的是连续加氢工艺。
对于这一生产工艺,在后面的叙述中有详细的阐述,故不在此赘述
二、木糖醇防蛀牙膏的配方设计
2.1配方设计
原料
百分含量(%)
作用
木糖醇
5.0
防龋齿剂
羧甲基纤维素
1.1
胶黏剂,增稠剂
甘油
9.9
保湿剂
山梨酸
11.9
保湿剂、防腐剂
苯甲酸钠
0.5
防腐剂
单氟磷酸钠
0.8
提供氟原子
二氧化硅
0.4
增稠剂和摩擦剂
偏磷酸钠
36.8
稳定剂
磷酸氢钙(无水)
5.5
摩擦剂
月桂酰酸氨酸钠
2.0
发泡剂和除垢剂
氯化锶
抗敏剂
香精
1.5
改善牙膏气味及口味
蒸馏水
24.1
——
2.2各成分分析及其在成分中贡献
2.2.1防龋齿剂
分子式为:
C5H12O5
中文别称:
戊五醇
分子量:
152.15
外观:
白色的针状结晶状粉末,无臭味,有甜味
熔点:
92~96℃
沸点:
125℃(P=101.325KPa)
溶解度:
169g(100g水,20℃)
溶解热:
-145.6J/g
下图为木糖醇的结构图。
图一木糖醇的立体结构
图二木糖醇的结构
木糖醇(Xylitol)为糖醇的一种甜度与蔗糖相似,易溶于水,微溶于乙醇。
木糖醇的结构中存在着多个醇羟基,为天然的多羟基化合物。
从木糖醇的结构可以看出:
木糖醇分子结构中含有多个醇羟基,易溶于水;
结构中存在手性结构,有旋光性。
广泛存在于果品、蔬菜、谷类、蘑菇之类的食物和木材、稻草、玉米芯等植物中。
木糖醇在防龋齿的作用机理
(1)抑制细菌的生长
牙菌斑是细菌在牙面代谢和致病的微生态环境,为细菌的作用和酸在牙面的停留提供了条件。
牙菌斑内的细菌代谢食物中的糖,在短时间内产生大量的乳酸等有机酸,使牙釉质中的无机盐发生溶解,是龋病的直接原因。
而变形链球菌是牙菌斑中最主要的致龋菌,对龋病的发生、发展起着决定性的作用。
大量的研究表明,木糖醇可以尖山牙菌斑和唾液中的变形链球菌数量。
Reiner研究证实变形链球菌的非特异性的果糖磷酸转移酶系统可以将木糖醇转运至细胞内,导致磷酸化的代谢产物的堆积,进而抑制变形链球菌的生长。
临床上应用木糖醇发现,短期应用可以使牙菌斑和唾液中的变形链球菌水平明显下降,而长期应用木糖醇可以特异性影响变形链球菌在牙面的吸附,形成菌丛更容易从牙菌斑进入唾液。
(2)影响糖代谢、抑制细菌产酸
在葡萄糖、甘露糖、乳糖等作为变形链球菌能量来源的条件下,首先,木糖醇可以通过竞争性抑制变形链球菌的磷酸烯醇式丙酮酸依赖性磷酸转化系统(PEP-PTS)而抑制对葡萄糖的吸收、转运。
其次,由于牙菌斑的大部分不能利用木糖醇作为其代谢底物,细菌可以通过PEP-木糖醇PTS系统将木糖醇转运至细胞内部,在细胞内木糖醇被磷酸化形成五木糖醇磷酸盐(XSP)和五木酮糖磷酸盐(Xy5p),它们能够一直糖代谢所需酶的活性,主要是磷酸烯醇丙酮酸异构酶(PGI)和磷酸果糖激酶(PFK),使得6-磷酸葡萄糖和6-磷酸果糖不能转变为1,6-二磷酸果糖,而后者是糖代谢产物丙酮酸被乳酸脱氢酶(LDH)作用生成乳酸所必需的活化因子,进而使变形链球菌的产酸能力下降。
食糖太多会产生龋齿,木糖醇的防龋齿功能主要是因为木糖醇不能被口腔中产生龋齿的细菌发酵利用,抑制链球菌生长及酸的产生,其次,它能促进唾液的分泌,减缓pH值下降,减少了牙齿的酸蚀,防止龋齿和减少牙斑的产生。
木糖醇在口腔中代谢不产生酸,还能使口腔环境转成中性,添加在牙膏起到了很好的防蛀作用。
分子式:
Na2PO3F
白色粉末或结晶,易溶于水,吸湿性强
143.95
42g/100g(25℃)
625℃
单氟磷酸钠没有副作用,其化合物稳定,兼容性好。
它是一种优良的防龋齿剂,在本品中主要是木糖醇是防龋剂,该物质作为辅助作用,起到加强防蛀的效果。
氟化物防龋齿主要有一下几方面的作用:
(1)氟可以直接抑制口腔中的细菌生长所需要的能量代谢,抑制细菌向牙面的粘附,抑制细菌代谢过程中多种酶的活性,使细菌生长、代谢紊乱或停止。
(2)氟与牙齿釉质结构中的羟基磷灰石结合,降低釉质表面的溶解度,增强对酸的抵抗力。
(3)氟还可以促进唾液中的钙、磷在牙齿表面附着,有助于牙齿萌出后釉质的继续成熟,龋病病变部位被破坏的磷灰石的恢复,促进龋损的再矿化。
(4)较高浓度的氟化物有杀灭致龋病和其他细菌的作用。
但是由于在前面提到长期使用含氟类的牙膏存在的危害,所以在配方的添加量较少。
2.2.2增溶剂
化学式:
C6H7O2(OH)2CH2COOH
英文简称:
CMC
当置换度为0.2,分子量为178.14;
当置换度为1.5,分子量为282.18
白色或淡黄色,无臭、无味,具吸湿性颗粒,粉粒或细纤维状
羧甲基纤维素是纤维素的羧甲基团取代产物。
根据其分子量或取代程度,可以是完全溶解的或不可溶的多聚体,后者可作为弱酸型阳离子交换剂,用以分离中性或碱性蛋白质等。
羧甲基纤维素可形成高粘度的胶体、溶液、有粘着、增稠、流动、乳化分散、赋形、保水、保护胶体、薄膜成型、耐酸、耐盐、悬浊等特性,且生理无害,因此在食品、医药、日化、石油、造纸、纺织、建筑等领域生产中得到广泛应用。
羧甲基纤维素在本产品中用做胶黏剂,增稠剂,选用药用级。
CMC是最普遍的使用的牙膏增稠剂,市售CMC的取代度(DS)一般在0.4~1.4,做常用的为0.7~1.0。
CMC的平均链长(DP)也影响其物理、化学性质。
DS和DP决定CMC的分子量。
随着分子量的增加,其增加粘度的能力增大。
牙膏的触变性则随着CMC的取代度的降低、粘度(分子量)的增加,用量的增加、剪切速率降低而增加。
在相同的粘度下,不同的取代度会对牙膏的性能产生不同的影响。
使用低取代度CMC的牙膏会更明显地剪切变稀,更短的拉丝,更好的挺度,更长效的渗水控制和更高的增稠效率。
但是光泽度会降低,膏体比较不耐盐。
使用高取代度CMC的牙膏与此相反,剪切变稀不明显,会有拉丝,挺度较差,增稠率降低。
但是膏体的光泽度会更好,耐盐性更好,渗水控制较短。
因此,选取适当的取代度,对于获得综合性能良好的膏体具有重要的意义。
CMC可与其他许多增稠水溶液的聚合物理想混溶。
CMC可用于牙膏可形成一种平滑、透明、类乳液状的高保湿型膏体。
当表现粘度相同时,CMC的塑变值比其他聚合物低,因此,使用CMC时需要添加其他触变性好的聚合物一起复配。
CMC经常与胶性二氧化硅、硅酸镁铝等复配,能够使膏体获得更好的流变变现。
分子式SiO2,是一种常见的无机材料,不溶于水,不溶于酸,但溶于氢氟酸及热浓磷酸,能和熔融碱类起作用。
当二氧化硅结晶完美时就是水晶;
二氧化硅胶化脱水后就是玛瑙;
二氧化硅含水的胶体凝固后就成为蛋白石;
二氧化
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