牙膏的生产及商品化课程设计.docx
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牙膏的生产及商品化课程设计.docx
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牙膏的生产及商品化课程设计
一、设计概要
1.1设计目的及完成人
本次设计的目的为了提供一种更加有效的且对人体不产生累积毒性的防蛀牙膏,以填补防蛀牙膏市场的缺陷。
完成人:
王雪(工艺流程图、实验室及其设备图绘制)
杜漫莉(质量控制及其实验室设计)
王福玲(产品商品化设计)
张敏(配方设计及生产路线的选择)
1.2设计背景知识简介
1.2.1牙膏的定义
中国牙膏工业协会对牙膏的定义为:
牙膏和牙刷一起用于清洁牙齿,保护口腔卫生,对人体安全的一种日用必需品。
根据牙膏的定义,牙膏应该符合以下各项要求:
(1)能够去除牙齿表面的薄膜和菌斑而不损伤牙釉质和牙本质;
(2)具有良好的清洁口腔及其周围的作用;
(3)无毒性,对口腔黏膜无刺激;
(4)有舒适的香味和口味,使用后有凉爽清新的感觉;
(5)易于使用,挤出时成均匀、光亮、柔软的条状物;
(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
0.5
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
木糖醇
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。
单氟磷酸钠
分子式:
Na2PO3F
外观:
白色粉末或结晶,易溶于水,吸湿性强
分子量:
143.95
溶解度:
42g/100g(25℃)
熔点:
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
羧甲基纤维素
化学式:
C6H7O2(OH)2CH2COOH
英文简称:
CMC
分子量:
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
外观:
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。
二氧化硅
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;二氧化硅晶粒小于几微米时,就组成玉髓、燧石、次生石英岩。
首先在本配方中,二氧化硅是一种增稠剂,与前面提到的CMC作用相同。
二氧化硅用作牙膏增稠剂主要灰色为膏体提供了好的假塑性和触变性。
因为沉淀法二氧化硅是由硅氧四面体构成的三维网状结构,可在水溶液中高度分散,并使大量自由水转变为网络结构中的结合水,当这种网状结构在受到外力的破坏作用时,可迅速变为低粘滞性的悬浮液,外力一旦消除,网状结构可利用其表面羟基的氢键作用恢复成均相塑性体状态,粘度逐渐增大。
在牙膏的制作和使用过程中,膏体的假塑性和触变性好,可经得起机械加工,组分不会受到破坏,同时在流态化过程中,膏体粘度的降低有利于减少灌装的磨擦力,提高生产效率;静止后,膏体表观粘度逐渐增大,管体形状丰满,挤出的牙膏粘附性强,同时保证其贮藏稳定性,以满足牙膏货架期的要求。
同时,二氧化硅增稠剂的比表面积大,对香料的吸附力强,使牙膏的香气变得柔和持久,提高膏体光泽度,口感更为细腻。
二氧化硅与CMC复配使用,能达到更好的生产效果。
通过使用高透光性的二氧化硅,可以使膏体的外观如水晶般的透彻、光亮,配合不同的色素,还可以形成各种色彩鲜明的膏体,鲜艳夺目。
这些视觉感受都不是传统的白牙膏可以相比的。
透明牙膏以其晶莹剔透、色泽艳丽的外观,对消费者尤其是儿童有着很大的吸引力。
2.2.3保湿剂
甘油
中文名称:
丙三醇
分子式:
C3H803
分子量:
90.09
熔点:
18℃
沸点:
98.3℃
闪点:
22.9℃
溶解度:
与水、乙醇任意混溶,不溶于苯、氯仿、四氯化碳、二硫化碳、石油醚和油类
相对密度:
1.26362
外观:
无色味甜澄明黏稠液体
纯甘油冰点17.9℃,随着甘油中水分的增加,冰点逐步下降,但降至-46.5℃后,如甘油含量继续降低,冰点反而逐步上升。
不用浓度的甘油水溶液冰点见表二。
表二
浓度(%)
10
20
30
40
50
60
66.7
80
90
冰点(℃)
-1.6
-4.8
-9.5
-15.4
-23
-34.7
-46.5
-20.3
-1.6
丙三醇是甘油三酯分子的骨架成分。
当人体摄入食用脂肪时,其中的甘油三酯经过体内代谢分解,形成甘油并储存在脂肪细胞中。
因此,甘油三酯代谢的终产物便是甘油和脂肪酸。
山梨酸
分子式:
C6H8O2
化学结构式:
,
外观:
白色针状或粉末状晶体
稳定性:
在密封状态下稳定,暴露在超市的空气中易吸水,氧化而变色。
山梨酸属酸性防腐剂,在接近中性(pH=6.0-6.5)的条件下仍有较好的防腐作用,而且其毒性低,安全性高。
由于它具有以上特点,所以在本配方中作为保湿剂和防腐剂。
当牙膏暴露在空气中时,膏体中的水分就会蒸发,牙膏逐渐干结而难以挤出和使用,加入保湿剂后,由于它们的吸湿性,减缓了水分的蒸发,当保湿剂与水的比例达到平衡时,膏体就不再失去水分,始终保持膏体的膏状。
考虑牙膏在冬天的运输、储存过程中会遇到低温,所以国家标准要求牙膏-8℃温度时放置24小时,恢复常温后不影响膏体质量。
保湿剂也是牙膏制品中的一种主要成分,作为磨擦剂、药物和其他组分的载体介质,使形成平滑均一的膏体;与增稠剂结合,使牙膏具有良好的浆状结构,防止水相和非水相分离,降低牙膏的冻点,调节口感。
皂化甘油是传统牙膏用的保湿剂,其保湿性、稳定性及其制出的膏体光泽、口感等均优于其它保湿剂。
但由于近年来甘油价格昂贵,从节约成本考虑,一般牙膏已不用甘油作为保湿剂,只有高档牙膏还在应用。
山梨酸具有较好的保湿性和湿度稳定性,并有令人愉快的清新口味,甜度近于蔗糖的一半,没有异味,液体山梨醇最大浓度70%,含有30%的水,由于具有良好的保湿性、愉快的清新口味、低廉的价格等优点,现在已成为牙膏的主要保湿剂。
丙二醇主要来源是进口,国内生产量较小,价格也高。
用丙二醇作保湿剂,膏体稳定性好,并有较好的抗冻性,但丙二醇味苦涩,不能用量过大,用量超过5%时牙膏口感不好,一般需与其它保湿剂搭配使用。
本配方中用甘油和山梨酸复配使用,获得极佳的效果。
2.2.4防腐剂
苯甲酸钠
分子式:
C6H5COONa
化学结构式为
分子量:
144
外观:
白色结晶性粉末
溶解度:
易溶于乙醇,微溶于水,
稳定性:
空气中稳定
熔点:
300℃
沸点:
249.3℃
牙膏在生产、输送、贮存的过程中会因周围的环境、原料等因素受到微生物的污染,加上牙膏中的碳水化合物、糖类、醇类等都能为微生物的生长、繁殖提供能量和营养物质,微生物繁殖至相当数量后,会使牙膏出现固液分离,返稀,变色和生产不愉快的气味等质量问题。
更甚者,如果牙膏中繁殖病原体微生物,将使消费者面临传染的危险。
防腐剂的作用:
主要是其易透过细胞膜进入细胞体内,从而干扰了微生物细胞膜的同通透性,抑制细胞膜对氨基酸的吸收,并能抑制细胞的呼吸酶系统的活性,从而使其失去生物活性,达到抑菌,杀菌的效果。
该防腐剂要添加到牙膏中,因此要求防腐剂的选择要毒性小,最好无毒,其次要求添加的剂量符合国家的标准。
苯甲酸钠可直接溶于水加入食品中,此时苯甲酸钠转化为有效形式——苯甲酸,苯甲酸主要与人体内氨基乙酸结合生产马尿酸,少量与葡萄糖醛酸化合都可经尿排出,故无毒性蓄积作用。
但该作用都是在肝脏内进行的,所以对肝功能衰弱者不宜食用含有苯甲酸的食品。
上述提到的山梨酸,以及苯甲酸钠在本配方中起到防腐剂的作用。
2.2.5摩擦剂
磷酸氢钙
分子式:
CaHPO4·2H2O
分子量:
172.09
相对密度:
2.306
外观:
无嗅无味的白色结晶粉末,属单斜晶系
溶解度:
稍溶于水,易溶于稀酸。
稳定性:
在空气中稳定,高温则变为焦磷酸盐
牙膏配方中磨擦剂占有很大的比重,因为仅用牙刷和水是不能清除牙齿表面的污渍的。
磨擦剂为固体清洁原料,可去除牙齿上的噬菌斑、食物残渣和残留的污垢。
好的磨擦剂不但要有清洁、去斑、洁齿的作用,而且不能使牙齿受到过多的磨损。
在该配方中二氧化硅、磷酸氢钙都是作为摩擦剂。
沉淀法二氧化硅作为牙膏磨擦剂具有洁齿能力强、物理性能好、化学性质稳定、与牙膏膏体中其它配料的相容性好的优点。
二氧化硅磨擦剂还可以显著加强氟的生物活性,使氟离子可直接被牙齿吸收,更有利于防龋。
国外早在20世纪60代就开始使用沉淀法二氧化硅作为牙膏磨擦剂,现二氧化硅磨擦剂的用量占全部沉淀法二氧化硅产量的7%左右;中国对牙膏专用的沉淀法二氧化硅磨擦剂开发较晚,用量仅占全部生产能力的1%。
月桂酰酸氨酸钠
分子式为C15H28NO3Na,
结构式为
外观:
白色至淡黄色液体,有特殊的气味
溶解度:
易溶于水,乙醇或甘油等醇水溶液中
月桂酰酸氨酸钠对皮肤的刺激性小,脱脂作用强,,在通常条件下,对热、酸、碱都比较稳定。
在本配方中用作除垢剂和发泡剂。
发泡剂是一种表面活性剂,在牙膏中溶于水成为水相,而牙膏中的香精是不溶于水的油状物质,油相和水相在搅拌下形成乳状液,即油分散在水中(O/W型)。
表面活性剂在分散相液滴周围形成了较坚固的薄膜,阻止液滴的聚结,形成稳定的乳状液。
因此,发泡剂的重要性能之一就是乳化性能,其量化值可用HLB值来示。
发泡剂是乳状液的稳定剂,如果香精过多,就会破坏乳化,使油相从膏体中析出,发泡剂过多,会影响香精香味的发挥。
作为牙膏发泡剂的表面活性剂具有下列特性:
(1)优良的发泡力;
(2)对口腔粘膜安全无刺激;
(3)同牙膏中其他组分有着稳定的配伍性;
(4)无味、无臭。
十二醇硫酸钠是目前牙膏生产中使用最普遍的发泡剂,有着优秀的发泡力、乳化力及生物降解性,但其浓度在10%以上时对粘膜有刺激性,浓度为10%的人体斑贴试验和土拔鼠积性皮肤刺激试验结果都显示了强烈的刺激反应。
椰油酰甘氨酸钠是一种氨基型表面活性剂,由椰油酸(天然植物脂肪酸)和甘氨酸(胶原的主要成分)合成,是一种源自天然的表面活性剂,具有极低的致敏性和易生物降解性。
与其他表面活性剂复配好,可产生协同效应,可减少传统表面活性剂所产生的刺激性。
月桂酰肌氨酸钠也是一种牙膏发泡剂,是一种非常温和的表面活性剂,可形成细腻、持久的泡沫,在pH<7体系中具有抗菌能力,在牙膏中的使用限度在0.5%以下,当添加量高于此限量时会引起口腔粘膜脱落,此外还有一种特殊的气味。
香精
牙膏用香精不但要赋予牙膏一定类型的香气,而且要赋予一定类型的口味,使消费者在使用时口腔感到愉快舒服,同时清凉爽快,牙膏中某些成分具有特殊的气味和味道,牙膏香精也可以隐藏这些异味,有些香精还具有抑菌的功效。
2.3牙膏的配制原则
需要综合考虑各种原料的性能及其配伍性,并保持液相与固相折光率的相一致。
经过筛选后的配方,还要进行反复的验证,确保透明牙膏的各项质量指标都符合国家标准GB8372-2008的要求。
2.4配制时需注意的问题
(1)各种盐类添加剂需溶解完全,尤其是溶解度小的原料,否则会影响牙膏的外观质量。
(2)香精应选择稳定性好的原料,否则当外部环境有较大变化时会出现变色、褪色等现象。
(3)制作牙膏时,制膏设备真空度应达0.096MPa以上,膏体温度不宜超过35℃,否则会影响牙膏的透明度。
(4)根据牙膏的成分,选择合适的包装材料。
三、木糖醇的生产工艺
3.1木糖醇生产原理
用富含多缩戊糖的玉米芯、棉子壳、甘蔗渣、桦木片等农林和工业废料经酸(如HCl,H2SO4。
)水解成木糖后经纯化处理和加氢反应制得木糖醇,反应原理如下:
3.2木糖醇生产工艺
我国木糖醇生产技术虽然是从前苏联学习开发的,但就其本身而言,也是一个新兴的工业,生产历史并不长,生产技术也刚刚有一个雏形,并不是很成熟,有待发展和完善。
我国木糖醇工业也是这样,从小试、中试到工业化生产,一步一步地发展起来的,经历了一个相当长的过程。
就目前来说,我国木糖醇生产有两条基本工艺,这两条工艺就是:
中和脱酸工艺和离子交换脱酸工艺。
3.2.1中和脱酸工艺
先对原料进行预处理(除去胶质、果胶和灰分等),再将原料进行酸催化裂解,然后用碱中和裂解液,再然后用活性碳和离子交换树脂对中和液进行脱色,最后浓缩加氢结晶得到木糖醇晶体。
中和脱酸工艺比较简单,酸碱消耗低,可降低成本,设备也比较简单,易操作,投资少,但生产中存在设备结垢使得设备使用寿命较低。
工艺路线
此工艺的优缺点:
中和脱酸工艺比较简单,酸碱消耗低,可降低成本,设备也比较简单,易操作,投资少。
但是在生产过程中中和酸而产生石膏,石膏虽然在水中的溶解度小,但也不是绝对不溶解,在进入下个浓缩工序时,随着水解液变浓,石膏在水解液中浓度也变大,呈过
饱和状态,此时就有一部分石膏又沉淀出来,沉积在蒸发器的管壁上,形成隔热层,降低蒸发效力,浪费蒸汽,降低设备利用率。
由于这层结垢很难除去,特别是很难用化学方法除去,不得不用机械法清除结
垢,这不但麻烦,而且劳动强度很大,设备也有不同程度的损伤,降低设备的使用寿命。
由于此工艺水解液的质量不是很好,也影响了产品质量,所以新建的厂家很少采用此工艺。
3.2.2离子交换脱酸工艺
工艺方法
先对原料进行预处理(除去胶质、果胶和灰分等),再将原料进行酸催化裂解,然后用活性碳和离子交换树脂对裂解液进行脱色,再然后进行浓缩和离子交换,之后再加氢和用离子交换树脂进行离子交换,最后浓缩结晶得到木糖醇晶体。
工艺路线
离子交换脱酸工艺优缺点:
它解决了中和脱酸工艺中设备结垢的缺点,提高了设备的利用率和使用寿命,减少了水解液中的灰份和酸的
含量,提高了水解液的质量,相应的提高了产品质量。
由于离子交换脱酸工艺有很多的优越性,但是离子交换脱酸工艺,工艺比较复杂,树脂用量较多,设备较多,投资大,增加了酸碱消耗,加大了成本。
3.2.3木糖醇连续加氢工艺
工艺路线
原料水解中和脱色阳离子
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