Новый Жемчуг «Сила моря» — зубная паста заботится о сохранении здоровья зубов и десен всей семьи, включая детей от 7 лет. Содержит уникальный экстракт морской водоросли ламинарии, богатой природными микроэлементами (кальций, калий, фосфор, серебро), аминокислотами и хлорофиллом. Благодаря специальным компонентам паста обеспечивает долговременную антибактериальную защиту полости рта и способствует профилактике заболевания кариесом.
- Экстракт морской водоросли ламинарии оздоравливает ткани пародонта и устраняет кровоточивость десен.
- Активные компоненты препятствуют формированию зубного налета и подавляют рост зубного камня.
- Имеет оригинальный мятный вкус с нотами средиземноморских пряностей.
Зубная паста обладает приятным вкусом и ароматом , освежает полость рта, препятствуя появлению неприятного запаха. За основу зубной пасты Новый Жемчуг «Сила моря» была выбрана зубная паста Новый Жемчуг «Женьшень»
2. Компоненты зубной пасты
Таблица 2.1. Компоненты зубной пасты «Новый Жемчуг Женьшень»
|
№ |
Наименование компонентов |
Назначение компонентов |
Химическая формула |
|
|
1 |
Вода питьевая очищен- ная |
Н 2 О |
||
|
2 |
Сорбитол |
Увлажнитель, сохранение воды в зубной пасте |
Н Н ОН Н | | | | СН 2 ОН — C — C — C — С — СН2 ОН | | | | OH OH H OH |
|
|
3 |
Карбонат кальция |
Абразивное, очищающее действие, загуститель |
СаСО 3 |
|
|
4 |
Диоксид кремния марки: Zeodent 163 |
Абразив, загуститель (очищение, полирование поверхности зуба, снятие налета с эмали) |
SiО 2 |
|
|
5 |
Ксантановая смола марки: Rhodicare S |
Загуститель (для получения однородной пастообразной консистенции зубной пасты, придает тиксотропные свойства) |
Высокомолекулярный полисахарид (C 35 H49 O29 )n |
|
|
6 |
Натрий сахарин |
Подсластитель (обеспечивает вкусовые качества зубной пасты) |
||
|
7 |
Натрия лаурилсульфат |
ПАВ; пенообразующее вещество, используется для формирования стабильной пены, эмульгирующее и поверхностно-очистительное действие, имеет небольшое антибактериальное влияние |
CH 3 (CH2 )10 CH2 OSO3 Na |
|
|
8 |
Натриевая соль метилового эфира парагидроксибензойной кислоты марки: натрия метилпарабен |
Консервант, антимикробное средство |
||
|
9 |
Натриевая соль пропилового эфира парагидроксибензойной кислоты марки: натрия пропилпарабен |
Консервант, антимикробное средство |
ОPr |
|
|
10 |
Цитрат кальция |
Противокариесное средство |
Кальциевая соль лимонной кислоты C 6 H6 O7 Са |
|
|
11 |
Ароматизатор марки ТР 15805 |
Придает запах и вкус зубной пасте |
||
|
12 |
Краситель марки Sicovit Gelborange 85 |
Придает цвет зубной пасте |
||
|
13 |
Экстракт женьшеня |
Оздоравливает ткани пародонта и устраняет кровоточивость десен |
||
При выполнении данного работы по улучшению производительности и объема выпуска продукции произвели замену в рецептуре зубной пасты Новый Жемчуг «Женьшень» экстракта женьшеня на минеральный концентрат из ламинарии триклозан, что потребовало корректировки реологических свойств пасты; которая осуществлялась подбором новых концентраций загустителей (СаСО 3 и SiО2 )
Карбонат кальция — один из наиболее часто используемых наполнителей при производстве различных композиционных материалов. Карбонат кальция позволяет снизить себестоимость продукта, увеличить стойкость к внешним воздействиям, повысить белизну и другие свойства.
Порошок мела может быть получен двумя способами: измельчением природного мела и переосаждением из раствора.
Карбонат кальция, полученный из природного сырья, характеризуется частицами крупного размера и большим количеством примесей, а при производстве композиционных материалов общим требованием к наполнителям является высокая дисперсность и отсутствие посторонних примесей.
Химическое осаждение позволяет контролировать параметры процесса и получать высокодисперсный карбонат кальция высокой чистоты с сильно развитой поверхностью, что обуславливает применение такого мела как наполнителя в производстве зубных паст.
Химически осажденный карбонат кальция получают также различными методами. Наиболее распространенный — карбонизация соединений кальция в водных растворах. Например, получение карбоната кальция путем карбонизации суспензии гидроксида кальция диоксидом углерода. Однако недостатком такого метода является низкая скорость протекания реакции и, как следствие, образование грубодисперсных частиц карбоната кальция, а также его высокая энергоемкость.
Одним из методов, позволяющих получить мелкодисперсный карбонат кальция, является метод осаждения из водных растворов солей кальция с помощью соды.
Синтетически производимые диоксиды кремния, вводимые в композиции для чистки зубов (композиции зубных порошков или зубных паст), действуют как абразив для удаления и физической очистки (удаление пленки) внешней поверхности зуба. Такое очищающее действие удаляет органическую пленку (т.е. налет), образованную белками слюны, которая покрывает зубы и становится загрязненной и изменяет цвет.
Синтетические диоксиды кремния, используемые в качестве зубных абразивов (абразивов зубных порошков или зубных паст), включают как силикагели, так и осажденные диоксиды кремния, которые получают нейтрализацией водных силикатных растворов сильной минеральной кислотой. При получении силикагеля образуется гидрогель диоксида кремния, который обычно затем промывают до низкого содержания соли. Промытый гидрогель может быть измельчен до желательного размера или же высушен в конечном счете до того момента, когда его структура больше не меняется в результате усушки. При получении таких синтетических диоксидов кремния задачей является получение абразивов, которые обеспечивают максимальную очистку (то есть удаление окрашивающего налета) с минимальным повреждением зубной эмали и других тканей полости рта.
3. Схема материальных потоков в процессе приготовления зубной пасты
Рис. 3.1 . Материальные потоки в процессе приготовления зубной пасты «Новый Жемчуг Женьшень»
4. Материальный расчет
Таблица 4.1. Материальный баланс на варку 1700 кг зубной пасты «Новый Жемчуг Женьшень»
|
№ |
Наименование компонентов |
Содержание, % |
Количество, кг |
|
|
1 |
Сорбитол (Meritol 160) |
25,0 |
425 |
|
|
2 |
Двуокись кремния (Zeodent 163) |
6,47 |
110 |
|
|
3 |
Кальция карбонат (Omyacarb 2GU) |
36,47 |
620 |
|
|
4 |
Ксантановая смола (Rhodicare S) |
1,2 |
20,4 |
|
|
5 |
Натрий лаурилсульфат (Empicol LXV/N) |
1,0 |
17 |
|
|
6 |
Натриевая соль метилового эфира парагидроксибензойной кислоты |
0,3 |
5,1 |
|
|
7 |
Натриевая соль пропилового эфира парагидроксибензойной кислоты |
0,1 |
1,7 |
|
|
8 |
Натрий сахарин |
0,1 |
1,7 |
|
|
9 |
Цитрат кальция |
0,5 |
8,5 |
|
|
10 |
Ароматизатор TP 15805 |
0,7 |
11,9 |
|
|
11 |
Экстракт женьшеня |
0,05 |
0,85 |
|
|
12 |
Краситель Sicovit Gelb Orange |
0,01 |
0,17 |
|
|
13 |
Вода очищенная |
28,1 |
477,7 |
|
|
Итого |
100 |
1700 |
||
5. Описание основного технологического оборудования
Смесители поз.А3.1, А3.2, А3.3, А3.4 (рис. 2.5.1) предназначены для набора требуемой массы воды, сорбитола, анолита. Емкость, установленная на весах, оснащена перемешивающим устройством — диссольвером, смесители имеют крышку, половина которой стационарно закреплена. Через закрепленную часть крышки проходят трубопроводы для набора жидких компонентов. Вторая половина крышки подъемная, через которую ведется загрузка сыпучих компонентов. Дозирование жидких компонентов в смесители производится посредством автоматической системы дозирования. Каждый смеситель имеет выход, оснащенный пневматическим запорным краном для выгрузки жидких компонентов. Пульт управления краном расположен рядом со смесителем.
Набор сорбитола, очищенной питьевой воды и анолита осуществляется в емкость смеситель поз. А3.1, А3.2, А3.3 А3.4 автоматически, для чего на пульте управления смесителя перевести тумблер в автоматический режим. При этом перед вводом значений очищенной воды сначала необходимо вручную открыть вентиль, установленный над пневматическим клапаном, после набора требуемого значения воды закрыть вентиль. Для автоматического набора необходимо на весах задать требуемое количество компонента, нажать кнопку «Пуск».
Для работы в ручном режиме перевести тумблер в ручной режим работы, переключить тумблер подачи компонентов в положение 1-вода (положение 2-сорбитол), набрать требуемое количество воды (сорбитола, анолита) по цифровому табло весов, переключить тумблер подачи компонентов в вертикальное положение для прекращения подачи компонентов. После набора заданного значения очищенной воды необходимо вручную закрыть вентиль, установленный над емкостями поз. А3.1, А3.2, А3.3 А3.4.Открытие—закрытие нижнего клапана при перекачке компонентов осуществляется ручкой переключателя по месту рядом с аппаратом. Клапан открыт — ручка в положении «ON», клапан закрыт — ручка в положении «OFF».
Варочные аппараты Фрима поз. А2.1, А2.2, А2.3 предназначены для перемешивания компонентов. Аппараты оснащены тремя перемешивающими устройствами: скребковой мешалкой, смесителем, гомогенизатором. Варочные аппараты имеют три нижних входа для подачи сырья в аппарат и один выход для выгрузки основы в накопитель, оснащены шаровыми кранами и воронкой для подачи красителей и ароматизаторов. Загрузка компонентов производится посредством вакуума.
Запуск и остановка всех мешалок, гомогенизатора, насосов для перекачки основы зубной пасты, вакуумных насосов, а также поднятие крышки аппарата осуществляется с пульта управления. Открытие — закрытие шарового крана для сыпучих компонентов осуществляется с места ввода сыпучих компонентов соответствующими кнопками «А2.1, А2.2, А2.3». Открытие — закрытие шарового крана для подачи воды (сорбитола, анолита) осуществляется кнопками «Сорбитол».
Емкости—дозреватели поз. А1.1, А1.2, А1.3, А1.4, А1.5, А1.6 предназначены для хранения зубной пасты и оснащены рамной мешалкой. Включение-выключение мешалок осуществляется кнопками «пуск», «стоп» на пульте управления (обозначены бирками А1.1, А1.2, А1.3, А1.4, А1.5, А1.6).
Емкости—дозреватели имеют люк и два верхних входа (для перекачки основы, для лампы освещения) и выход для подачи основы зубной пасты на фасовку.
Фасовочная линия ФЛ1.
Тубонаполнительная машина TFS-30 (заполнение туб зубной пастой).
Производительность фасовочной линии ФЛ1 70-120 туб в минуту.
Фасовочные линии ФЛ2, ФЛ3, ФЛ4.
Тубонаполнительные машина TFS-10 (заполнение туб зубной пастой).
Производительность фасовочных линий — 55-60 туб в минуту.
Описание вспомогательного технологического оборудования
Система очистки воды на основе обратного осмоса и емкость для хранения очищенной воды поз. А5 (V=4500 м3).
Система очистки воды на основе обратного осмоса состоит из фильтров грубой и тонкой очистки, емкости для хранения очищенной воды и петли рециркуляции с точками раздачи воды (инструкция водоочистки И ТО — 221 — 019 — 2011).
Процесс работы системы очистки воды ведется автоматически.
Емкости конусные(передвижные) поз. А7.1, А7.2, А7.3, А7.4 предназначены для перевозки сыпучего сырья с первого на второй этаж, с последующим вовлечением в варочные аппараты поз.А2.1, А2.2, А2.3, А2.4. Емкости для перевозки карбоната кальция поз. А8.1, А8.2, А8.3 предназначены для перевозки сыпучего сырья с первого на второй этаж, с последующим вовлечением в варочные аппараты поз.А2.1, А2.2, А2.3, А2.4. Емкости для перевозки диоксида кремния поз. А9.1, А9.2, А9.3 предназначены для перевозки сыпучего сырья с первого на второй этаж, с последующим вовлечением в варочные аппараты поз.А2.1, А2.2, А2.3, А2.4. Насосы мембранные поз.Н2.1 Н2.2,Н2.3 предназначены для подачи зубной пасты из аппаратов поз.А2.1, А2.2, А2.3, А2.4 в емкости—дозреватели поз.А1.1, А1.2, А1.3, А1.4, А1.5, А1.6.. Включение и выключение насоса осуществляется с пульта управления варочного котла, а также ручным клапаном подачи воздуха.
Насосы перистальтические поз.Н4.1 Н4.2, Н4.3, Н4.4, Н4.5, Н4.6 предназначены для перекачки пасты из емкостей—дозревателей поз.А1.1, А1.2, А1.3, А1.4, А1.5, А1.6. к тубонаполнительным машинам. Включение и выключение насосов происходит в автоматическом режиме.
Аппараты «СТЭЛ» поз.У1, У2, У3 предназначены для приготовления дезинфицирующего раствора «анолит».
Емкости для хранения раствора «анолит» поз. А4.1, А4.2, А4.3, А4.4 предназначены для хранения анолита. Забор «анолита» из емкости осуществляется при помощи автоматической системы дозирования в варочном отделении. Фильтры на линии перекачки пасты поз. Ф5.1, Ф5.2, Ф5.3, Ф5.4 предназначены для предотвращения попадания крупных частиц в емкости—дозреватели.
5.1 Технологическая схема производства зубных паст
6. Описание процесса варки зубной пасты «Новый Жемчуг Сила моря»
Технологический процесс варки зубных паст включает в себя следующие стадии:
1) Подготовка и обслуживание оборудования
2) Подготовка сырья
- подготовка сорбитола
- приготовление водного раствора компонентов
3) Приготовление зубной пасты
4) Остановка оборудования
5) Фасовка основы зубной пасты
Подготовка и обслуживание оборудования
Перед запуском оборудования в работу проводят его дезинфекцию раствором «анолит» согласно инструкции И 939210-017-05230348.
Дезинфекцию раствором анолитапроводят для всей технологической линии, от смесителей до накопителей фасовочных линий, согласно инструкции И ТО — (221; 222) — 010.
Подготовку и обслуживание системы очистки воды проводят согласно
И ТО — 221 — 019 — 2011.
Обработку (мойку, дезинфекцию) вспомогательного оборудования проводят согласно инструкции И МБГ — (200; 300) — 003.
Обслуживание электронасосов типа «ВВН» проводят согласно инструкции ИЭ-35.
Обслуживание электронасосов типа «ВЗ-ОРА-10-М» проводить согласно инструкции ИЭ-36.
Обслуживание шестеренчатых насосов типа «НМШГ», «НШ», «ШГ» проводить согласно инструкции ИЭ-37.
Обслуживание насоса бочкового (погружного) проводить согласно инструкции ИЭ-42.
Обслуживание пневматического мембранного насоса ТАПФЛО проводить согласно инструкции ИЭ-75.
Обслуживание электронасоса «КМЛШ-65-125» проводить согласно инструкции ИЭ-88.
Подготовка сырья
Ароматизатор поступает со склада сырья в бочках массой от 25 до 200 кг и перед использованием погружным насосом перекачивается в маркированную переносную тару.
Набор сыпучего сырья (карбонат кальция и диоксид кремния) осуществляется в помещении «меловой» оснащенном специальными кабинами (с системой аспирации) для растаривания мешков. Карбонат кальция и диоксид кремния перетаривается в маркированные передвижные емкости, которые на лифте поднимаются на 2 этаж в варочное отделение. Остальные компоненты:лаурилсульфат,ксантановая смола, экстракты, красители и т. д. поступают в цех в мешках, барабанах, бочках в отделение складирования на I этаже.
Требуемое количество компонентов взвешивается на весах и в маркированной передвижной или переносной емкости на лифте подается на 2 этаж в варочное отделение.
Подготовка сорбитола
Задают требуемое значение массы сорбитола на пульте управления емкости поз.2. Набирают сорбитол из емкости поз.4 в емкость поз.2. Сорбитол насосом Н6 подается автоматически.(Рис.2.6.1).
Приготовление водного раствора компонентов
Задают требуемое значение массы очищенной питьевой воды на пульте управления емкости поз.3. Набирают воду в емкость поз.3. Включаютдиссольвер.
Загружают вручную предварительно взвешенные компоненты: натриевую соль метилового и пропилового эфиров парагидрооксибензойной кислоты, натрия сахарин.
Перемешивают раствор в течение от 10 до 20 минут до полного растворения компонентов (контроль визуальный).
Приготовление зубной пасты
Устанавливают на пульте управления аппарата поз.1 значение остаточного от минус 29,4 до минус 49,0кПа.
Включают вакуумный насос, заданный интервал остаточного давления поддерживается автоматически.
Проверяют возможность подачи сорбитола из емкостей поз.2, в аппарат поз.1. Открывают клапан нижнего крана из емкости с сорбитолом поз.2 в аппарат поз.1.
После окончания подачи сорбитола нажимают кнопку закрытия крана.
Закрывают нижний клапан емкости-дозатора.
Включают скребковую мешалку.
Проверяют линию подачи водного раствора компонентов из емкости поз.3 в аппарат поз.1.
Открывают клапан нижнего крана из емкости с раствором компонентов поз.3 соответственно в аппарат поз.1.
Рис 6.1. Принципиальная схема производства зубной пасты «Новый Жемчуг Сила моря»
После окончания подачи водного раствора из емкости поз.3 нажимают кнопку закрытия крана.
Закрывают нижний клапан емкости-дозатора.
Включают гомогенизатор аппарата поз.1. Перемешивают массу в течение 3 минут и отключают гомогенизатор.
Включают смеситель аппарата поз.1.
Подают с помощью гибкого шланга для подачи сыпучих компонентов из передвижной емкости 5 посредством вакуума через нижний шаровой кран предварительно взвешенные компоненты: загуститель — ксантановую смолу, кальция цитрат.
Перемешивают массу в течение 20 минут, остаточное давление в аппарате должно быть от 29,4 до 49,0кПа.
Устанавливают на пульте управления аппарата поз.1 значение остаточного давления от 39,2 до 58,8кПа.
Из передвижной емкости подают расчетное значение массы загущающего диоксида кремния.Закрывают клапан подачи сыпучих компонентов. Перемешивают массу в течение 15 минут.
При достижении температуры зубной пасты более + 30°C включают подачу холодной воды в рубашку аппарата поз.1.
Устанавливают на пульте управления аппарата поз.1 значение остаточного давления от 49,0 до 68,6кПа, и из передвижной емкости подают первую порцию расчетного количества карбоната кальция.
Закрывают клапан подачи сыпучих компонентов.
Перемешивают зубную пасту в течение 5 минут при остаточном давлении в аппарате от 49,0 до 68,6кПа.
Карбонат кальция загружается в 4 приема равными порциями с интервалом для перемешивания 5 минут в течение от 30 до 50 минут.
Остаточное давление в аппарате должно быть от 49,0 до 68,6кПа.
Устанавливают остаточное давление в аппарате от 68,8 до 88,3кПа и перемешивают зубную пасту в течение 15 минут.
Устанавливают остаточное давление в аппарате от 29,449,0кПа, включают гомогенизатор и перемешивают зубную пасту в течение от 10 до 20 минут. технология варка зубной паста
Нажимают кнопку открытия клапана сухих компонентов на пульте аппарата поз.1 и подают из передвижной емкости поз. 5 предварительно взвешенный натриялаурилсульфат. После окончания подачи натриялаурилсульфата нажимают кнопку закрытия клапана.
Перемешивают массу в течение 15 минут, остаточное давление в аппарате должно быть от 29,4 до 49,0кПа.
Заливают в воронку аппарата поз.1 предварительно взвешенные компоненты: ароматизатор, экстрапон, водный раствор красителя. Вручную открывают кран подачи компонентов в аппарат поз.1, после загрузки закрывают кран подачи компонентов в аппарат поз.1.
Устанавливают остаточное давление в аппарате от 19,6 до 39,2кПа и перемешать зубную пасту в течение от 15 до 30 минут.
Выключают смеситель.
Выключают скребковую мешалку.
Выключают вакуумный насос.
Включают на пульте управления аппарата поз.1 кнопку поднятия крышки аппарата. Отбирают пробу зубной пасты на испытание согласно инструкции ИК 7.30.
Закрывают воду на охлаждение аппарата поз.1 при температуре зубной пасты не более +27 0 С. Если требуется вести охлаждение после сдачи пасты на испытание, то процесс проводить при включенной скребковой мешалке и остаточном давлении в аппарате от 19,6 до 39,2кПа.
Готовую зубную пасту, после проведения испытаний операционного контроля и СТП 7.03, и получения положительного результата испытаний, перекачивают насосом Н2 в накопительную емкость поз.6. Подают насосом Н4 зубную пасту в бункер тубонаполнительной машины. Подкачка зубной пасты в бункер тубонаполнительной машины производится автоматически.
Все стадии технологического процесса заносят в технологические карты варок.
Примечание: в случае несоответствия результатов испытаний техническим требованиям провести повторный анализ в соответствии с СТП 7.03. Корректировку технологического процесса проводят согласно классификатору несоответствий.
Порядок остановки
- отключить рубильник на шкафах управления и на электрораспределительном шкафу аппарата поз.2,3,
- отключить подачу воды в систему охлаждения вакуумных насосов,
- отключить установку очистки воды,
- слить воду в канализацию из накопительной емкости поз.6,
- отключить техническую воду на градирню в варочном отделении согласно инструкции ИЭ-44.
Фасовка зубной пасты
Зубную пасту фасуют в ламинатную тубу размером 35 х 150 мм, в гофроящик зубную пасту укладывают вручную по 20 штук.
Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение готовой продукции производится в соответствии с требованиями ГОСТ 7983. Маркировка транспортной тары осуществляется в соответствии с требованиями ГОСТ 14192, ГОСТ 28303.
На тубу механическим способом наносится срок годности: годен до конца (месяц, год) и номер партии.
На каждую партию зубной пасты сменным мастером заполняется технологическая карта фасовки.
Срок годности зубной пасты — 24 месяца с даты изготовления.
7. Изменение технологии варки зубной пасты «Новый Жемчуг Сила Моря»
7.1 Лабораторные исследования
В данной технологии происходит замена компонента экстракт женьшеня на экстракт ламинарии. За основу брали рецептуру зубной пасты «Новый Жемчуг Женьшень». Экстракт женьшеня и экстракт ламинарии поступают на комбинат в сухом виде. Женьшень и ламинария обладают различной растворимостью в воде и это приводит к изменению реологических свойств, поэтому были проведены контрольные опыты, в которых увеличили содержание двуокиси кремния и кальция карбоната. Замена экстрактов привела к уменьшению вязкости, поэтому требуется понять её путем загущения.
В ходе работы необходимо:
1. сравнить реологические и органолептические характеристики зубных паст, изготовленных с различным содержанием и соотношением двуокиси кремния и кальция карбоната.
2.скорректировать тиксотропные свойства путём изменения количества загустителя двуокиси кремния и кальция карбоната.
Образцы зубных паст изначально изготавливались в лабораторных условиях на универсальной машине «UMC 5 electronic». В качестве структурообразователей (загустителей) использовался осажденный диоксид кремния марки Zeodent 163 и карбонат кальция марки Omyacarb 2GU.
Основой для сравнения паст с разным содержанием компонентов стали результаты измерений реологических свойств различных образцов зубных паст. Реология не может дать ответ на вопрос, какая зубная паста «лучше» или «хуже», поскольку ответ на этот вопрос зависит от экспертной оценки и предшествующего опыта использования материала. Однако этот опыт дает основание сказать, каковы параметры зубной пасты, соответствующие «идеальному» образцу в ряде подобных паст, к которому надо стремиться.
За эталонный образец брали зубную пасту «Новый Жемчуг Женьшень», полностью отвечающую требуемым характеристикам:
- способность легко выдавливаться из тубы;
- удерживаться на зубной щетке, не проникая внутрь щетины;
- не вытекать из тубы при ее переворачивании.
В начале исследования были сделаны кривые вязкого течения зубной пасты, сваренной по старой рецептуре (образец 1) и образца-эталона (образец 2) (рисунок 7.1.1).
Определение реологических характеристик проводилось на вискозиметре DV — II на шпинделе №7.В рецептуре зубной пасты «Новый Жемчуг Облепиха» заменили экстракт облепихи на экстракт женьшеня и просмотрели вязкое течение зубной пасты.
Рис 7.1.1. Кривые вязкого течения зубной пасты «Новый Жемчуг Женьшень» (обр. 1) и «Новый Жемчуг Сила моря» (обр. 2)
Затем в лаборатории были изготовлены 3 образца зубных паст.
В одном увеличили содержание диоксида кремния с 6,47% до 8,24%, карбоната кальция с 36,47% до 37,65%. В двух других образцах количество двуокиси кремния также 8,24%, а содержание карбоната кальция составляет 40,0% и 38,82%. Рецептуры полученных лабораторных образцов представлены в таблице 7.1.2.
Таблица 7.1.1. Состав лабораторных образцов зубной пасты «Новый Жемчуг Сила моря»
|
Наименование компонентов |
Содержание, % |
|||
|
Образец 3 |
Образец 4 |
Образец 5 |
||
|
Сорбитол жидкий |
25,00 |
25,00 |
25,00 |
|
|
Двуокись кремния (Zeodent 163) |
8,24 |
8,24 |
8,24 |
|
|
Кальция карбонат (Omyakarb 2 GU) |
37,65 |
40,0 |
38,82 |
|
|
Кстантиновая смола (Rhodicare S) |
1,20 |
1,20 |
1,20 |
|
|
Натрий лаурилсульфат |
1,00 |
1,00 |
1,00 |
|
|
Цитрат кальция |
0,50 |
0,50 |
0,50 |
|
|
Натрий сахарин |
0,10 |
0,10 |
0,10 |
|
|
Ароматизатор ТР 15805 |
0,70 |
0,70 |
0,70 |
|
|
Соль метилового эфира |
0,30 |
0,30 |
0,30 |
|
|
Соль пропилового эфира |
0,10 |
0,10 |
0,10 |
|
|
Экстракт ламинарии |
0,05 |
0,05 |
0,05 |
|
|
Краситель Sicovit Gelb Orange |
0,01 |
0,01 |
0,01 |
|
|
Вода |
25,15 |
22,80 |
23,98 |
|
|
Итого |
100 |
100 |
100 |
|
Образец 3.
Поскольку цена двуокиси кремния значительно выше стоимости кальция карбоната, то дальнейшее загущение проводили с помощью карбоната кальция. Его содержание увеличили до 40,0%, т.е. на 3,53% по сравнению с исходным образцом. Полученная паста из тубы не вытекает. Однако, происходит резкое увеличение вязкости массы, по сравнению с образцом 2 (являющимся эталонным).
Крутящий момент увеличивается почти в 1,5 раз. Вместе с тем паста стала плотной, с большим усилием выдавливается из тубы, при чистке зубов сваливается с зубной щетки, с трудом расходится в ротовой полости.
Образец 4.
Количество диоксида кремния оставили прежним, а содержание карбоната кальция убавили до 39,12%. Получили зубную пасту, не вытекающую из тубы, имеющую оформленную форму на щетке и оптимальную при чистке зубов.
Реологические характеристики всех образцов зубных паст приведены на рис. 7.1.1
Рис 7.1.2. Кривые вязкого течения образцов зубной пасты, сваренных по загущенным рецептурам, эталонный образец и первоначальная (незагущенная) зубная паста.
Из графиков следует, что на первоначальном участке кривых полученные составы зубных паст ведут себя как ньютоновские жидкости, когда увеличение скорости сдвига вызывает пропорциональное увеличение напряжения сдвига. Дальнейшее течение показывает, что при изменении скорости сдвига напряжение меняется не в той же пропорции, что связано с нарушением вязкого течения.
График напряжения сдвига в зависимости от скорости сдвига снимался при увеличении скорости сдвига на определенную величину, затем она быстро возвращалась к начальному значению. Кривые увеличения и уменьшения не совпадают. Эта «петля гистерезиса» вызывается уменьшением вязкости паст при увеличении времени сдвига.
Таким образом, количественные характеристики реологических свойств зубной пасты могут принимать различные численные значения в зависимости от ее состава. В то же время эти численные значения ничего не говорят о качестве продукта. Они становятся значимыми только в сопоставлении с качественной оценкой потребителя или сопоставлении со своими аналогами, которые, согласно экспертной оценке, признаются за «наилучшие» продукты. В нашем случае «наилучшей» зубной пастой была выбрана паста, сваренная по рецептуре образца 4, являющаяся максимально приближенной по своим свойствам к образцу-сравнения 2.
Согласно рецептуре образца 4 составили материальный баланс на варку 1700 кг зубной пасты «Новый Жемчуг Сила моря» для дальнейшего проведения пробных варок.
7.2. Материальный расчет (новый вариант)
Таблица 7.2.1. Материальный баланс на варку 1700 кг зубной пасты «Новый Жемчуг Сила моря» (по данным образца 4)
|
№ |
Наименование компонентов |
Содержание, % |
Количество, кг |
|
|
1 |
Сорбитол (Meritol 160) |
25,00 |
425 |
|
|
2 |
Двуокись кремния (Zeodent 163) |
8,24 |
140 |
|
|
3 |
Кальция карбонат (Omyacarb 2GU) |
38,82 |
660 |
|
|
4 |
Ксантановая смола (Rhodicare S) |
1,20 |
20,4 |
|
|
5 |
Натрий лаурилсульфат (Empicol LXV/N) |
1,00 |
17 |
|
|
6 |
Натриевая соль метилового эфира парагидроксибензойной кислоты |
0,30 |
5,1 |
|
|
7 |
Натриевая соль пропилового эфира парагидроксибензойной кислоты |
0,10 |
1,7 |
|
|
8 |
Натрий сахарин |
0,10 |
1,7 |
|
|
9 |
Цитрат кальция |
0,50 |
8,5 |
|
|
10 |
Ароматизатор TP 15805 |
0,70 |
11,9 |
|
|
11 |
Экстракт ламинарии |
0,05 |
0,85 |
|
|
12 |
Краситель Sicovit Gelb Orange |
0,01 |
0,17 |
|
|
13 |
Вода очищенная |
23,98 |
407,66 |
|
|
Итого |
100 |
1700 |
||
7.2.1 Сравнение технологий варки зубной пасты до и после загущения
|
№ п/п |
Наименование операции |
Варка зубной пасты без загущения |
Варка зубной пасты с загущением |
|||
|
Нормы времени, мин |
Остаточное давление, кгс/см 2 |
Нормы времени, мин |
Остаточное давление, кгс/см 2 |
|||
|
Приготовление водного раствора компонентов и подготовка сорбитола в аппаратах поз.2,3 |
||||||
|
Приготовление водного раствора компонентов |
||||||
|
1 |
Подача воды |
5 |
5 |
|||
|
2 |
Загрузка натриевых солей метилового и пропилового эфиров парагидрооксибензойной кислоты, натрия сахарина |
5 |
5 |
|||
|
3 |
Перемешивание |
10-20 |
10-20 |
|||
|
Подготовка глицерина (сорбитола) |
||||||
|
4 |
Подача сорбитола |
15-20 |
15-20 |
|||
|
Время на приготовление водного раствора солей и подготовку сорбитола не учитывается , т. к. данный процесс ведется параллельно |
||||||
|
Приготовление зубной пасты в аппарате поз.1 |
||||||
|
5 |
Подача сорбитола из апп.поз.2 в апп. поз.1 |
5 |
0,3-0,5 |
5 |
0,3-0,5 |
|
|
6 |
Подача водного раствора компонентов из апп. поз.3 |
5 |
0,3-0,5 |
5 |
0,3-0,5 |
|
|
7 |
Перемешивание (скребок + гомогенизатор) |
3 |
0,3-0,5 |
3 |
0,3-0,5 |
|
|
8 |
Загрузка ксантановой смолы, кальция цитрата |
5 |
0,3-0,5 |
5 |
0,3-0,5 |
|
|
9 |
Перемешивание (скребок + смеситель) |
20 |
0,3-0,5 |
20 |
0,3-0,5 |
|
|
10 |
Загрузка диоксида кремния |
10 |
0,4-0,6 |
10 |
0,4-0,6 |
|
|
11 |
Перемешивание (скребок + смеситель) |
10-20 |
0,4-0,6 |
15 |
0,4-0,6 |
|
|
12 |
Загрузка карбоната кальция (с перемешиванием после каждой порции 5 мин) |
30 |
0,5-0,7 |
50 |
0,5-0,7 |
|
|
При достижении зубной пасты не более 30 0 С включить подачу холодной воды в рубашку аппарата поз.А2 |
||||||
|
13 |
Перемешивание (скребок + смеситель) |
15 |
0,7-0,9 |
15 |
0,7-0,9 |
|
|
14 |
Перемешивание (скребок + смеситель + гомогенизатор) |
15 |
0,3-0,5 |
15 |
0,3-0,5 |
|
|
15 |
Загрузка натрия лаурилсульфата |
2 |
0,4-0,6 |
2 |
0,4-0,6 |
|
|
16 |
Перемешивание (скребок + смеситель) |
15 |
0,4-0,6 |
15 |
0,4-0,6 |
|
|
17 |
Загрузка ароматизатора, экстракт женьшеня, |
3 |
0,3-0,5 |
3 |
0,3-0,5 |
|
|
18 |
Перемешивание (скребок + смеситель) |
10-30 |
0,3-0,5 |
10-30 |
0,3-0,5 |
|
|
19 |
Операционный контроль |
30 |
30 |
|||
|
20 |
Перекачивание в аппарат поз.6 |
10 |
10 |
|||
|
Итого время варки |
3 часа 08 мин — 3 часа 48 мин |
3 часа 43 мин — 4 часа 03 мин |
||||
8. Проект модернизации технологической схемы
В данный момент на предприятии используются четыре варочных аппарата для приготовления зубной пасты. С целью улучшения производительности и увеличения выпуска продукции ОАО «Невская косметика» приняла решение заменить три старых котла марки «Фрима» на три новых марки «Олса»
Рис. 8.1. Варочный аппарат «Фрима»
Рис.8.2. Варочный аппарат «Олса
Замена варочных аппаратов принесет предприятию ряд преимуществ:
- увеличит объем, выпускаемой продукции
- уменьшит расход завода на электроэнергию
- уменьшит затраты на производство
- также производство будет самым последним современным требования по производству зубных паст
Технологические характеристики аппарата «Олса»
|
№ п/п |
Наименование |
|
|
1.0 |
2 Вакуум миксера-гомогенизатора, модель OLSAMIX 2500 , компактное исполнение оборудования, варочный котел оборудован опорными ногами Рабочий объем : 2500л. Полезный объем : 2750л. Общий объем: 3400л. Смеситель: Цилиндрический вертикальный, с верхними фланцами и коническим днищем , изготовленный из нержавеющей стали, марки AISI 316 L Рубашка: Изготовлена из нержавеющей стали марки AISI 304, охватывает всю поверхность днища и корпуса . Нагрев осуществляется при помощи пара 3 бар, охлаждение- холодной водой. Внутренние выступы обеспечивают оптимальный теплообмен и однородное распределение температуры на необходимой поверхности Термоизоляция: Изготовлена из минеральной шерсти и покрыта изоляционной панелью из нержавеющей стали, сатиновая полировка, цельносварное исполнение «емкость-в-емкость». Крышка: Выпуклая( сферическая) сварная. Фланец изготовлен из нержавеющей стали AISI 316L, с силиконово-резиновой прокладкой дл я поддержания вакуума. На крышке:
Вакуумная линия будет поставляться с Вакуумным сепаратором, в целях защиты вакуумного насоса от посторонних предметов, поступающих из варочного котла, таких как пена, ингредиенты в виде порошка и конечный продукт. Невозможно установить дополнительный барьер для защиты вакуумного насоса, потому что данный барьер может существенно уменьшить расход вакуума и производительность системы. На днище :
Все клапаны на днище будут снабжены уплотнениями из PTFE (см. материал уплотнения существующих клапанов) На рубашке:
Узел смешивания (исполнение из коаксиальных валов) включает следующее: — Якорная мешалка: c тефлоновыми скребками, необходимыми для удаления продукта с поверхности стенок. Внутренние лопасти перекрещиваются с лопастями смесителя описываемого ниже и необходимы для тщательного перемешивания продукта. Механическое графитовое уплотнение с кольцевой прокладкой Вайтон. Настраиваемая инвертором скорость. Скорость мешалки 15-25 об/мин, мощность привода 11кВт (плавная регулировка скорости).
необходим для поддавливания продукта вниз, в центральную часть корпуса, обеспечивая таким образом тщательное перемешивание. Механическое графитовое уплотнение с кольцевой прокладкой Вайтон. Скорость смесителя от 36-55об/мин, мощность привода 7,5кВт(плавная регулировка скорости).
Якорная мешалка и внутренние лопасти будут сконструированы и исполнены для монтажа в нижнее положение, в целях уменьшения настолько, насколько возможно, расстояния между противоходной системой и гомогенизатором на днище В целях оптимизации эффекта перемешивания, Olsa предлагает установить 2 быстрых смесителя типа мешалка Коулса, один на дне варочного котла, и один должен быть установлен внизу в коаксиальном исполнении с якорными и внутренними лопастями. Эти два быстрых смесителя типа мешалка Коулса будут иметь два различных направления вращения Два Быстрых смесителя, указанные выше, будут иметь следующие характеристики:
Система поднятия крышки: электро-механическая. N ° 3 опорные ноги , трубчатой конструкции, для монтажа на пол, прочная нержавеющая сталь Панель питания , нерж. сталь AISI 304, необходимо установить на расстоянии 30 метров от миксера, оснащена следующим:
Панель управления нерж. сталь AISI 304, необходимо установить близко от миксера на поворотных кронштейнах, оснащена следующим:
Система контроля температуры продукта , осуществляемого с помощью комплекта (5) электропневматических и вкл/выкл клапанов для нагрева/охлаждения входа выхода жидких сред и дренажа рубашки. Электронный терморегулятор с цифровой индикацией Предохранительное устройство , смонтированное для предотвращения:
Размеры : мм 1900 x 2200 x ( h ) 3964 (5264 с полностью открытой крышкой. Материалы: все части, что контактируют с продуктом, сделаны из нержавеющей стали, марки AISI316 L. Рубашка и внешние детали сделаны из нержавеющей стали, марки AISI 304. Полировка: внутренняя поверхность, изготовленная из нерж. стали, отполирована до зеркального блеска, внешние части корпуса из панелей AISI 304, отполированы до сатинового блеска. Тестирование: изделие производится для работы с внутренним вакуумом. Рубашка производится для работы с паром 3 бара и для циркуляции холодной воды. Напряжение: 400 В — 3 фазы — 50 Гц |
|
|
Технологические параметры процесса варки зубной пасты |
||||
|
«Новый Жемчуг» на аппарате Олса |
||||
|
№ п/п |
Наименование операции |
Нормы врем.,мин |
Остат. давление, кгс/см2 |
|
|
Приготовление сорбитольного раствора карбопола в предсмесителе А 3.4 |
||||
|
1 |
Набор сорбитола |
10 |
||
|
2 |
Загрузка карбопола |
5 |
||
|
3 |
Перемешивание |
50 |
||
|
4 |
Подача сорбитольного р-ра карбопола в аппарат А 2.4 |
5 |
0,3-0,5 |
|
|
Набор сорбитола в предсмеситель А 3.4 |
||||
|
5 |
Набор сорбитола |
10 |
||
|
6 |
Подача сорбитола в аппарат А 2.4 |
5 |
0,3-0,5 |
|
|
Перемешивание ксантановой смолы в аппарате А2.4 |
||||
|
7 |
Загрузка сырья при перемешивании (якорь-22 об/мин, лезвие-25 об/мин, гом.-2300 об/мин, петля рец.(нижняя)-85 об/мин) |
5 |
0,3-0,5 |
|
|
8 |
Перемешивание (якорь-22 об/мин, лезвие-25 об/мин, гом.-2300 об/мин, петля рец.(нижняя)-85 об/мин) |
40 |
0,3-0,5 |
|
|
Приготовление водно-сорбитольного раствора солей в предсмесителе А 3.4 |
||||
|
9 |
Набор воды |
5 |
||
|
10 |
Набор сорбитола |
10 |
||
|
11 |
Загрузка компонентов |
10 |
||
|
12 |
Перемешивание |
15 |
||
|
13 |
Подача водно-сорбитольного р-ра компонентов в А 2.4 |
5 |
0,3-0,5 |
|
|
Приготовление зубной пасты в аппарате А 2.4 |
||||
|
14 |
Перемешивание (якорь-22 об/мин, лезвие-25 об/мин, гом.-2300 об/мин, петля рец.(верхняя)-85 об/мин) |
30 |
0,3-0,5 |
|
|
15 |
Загрузка Ѕ загущающего диоксида кремния |
10 |
0,4-0,6 |
|
|
16 |
Перемешивание (якорь-22 об/мин, лезвие-25 об/мин, гом.-2300 об/мин, петля рец.(верхняя)-85 об/мин) |
10 |
0,4-0,6 |
|
|
17 |
Загрузка Ѕ загущающего диоксида кремния |
10 |
0,4-0,6 |
|
|
18 |
Перемешивание (якорь-22 об/мин, лезвие-25 об/мин, гом.-2300 об/мин, петля рец.(верхняя)-85 об/мин) |
10 |
0,4-0,6 |
|
|
19-26 |
Загрузка абразивного диоксида кремния |
5 |
0,4-0,6 |
|
|
Перемешивание (якорь-22 об/мин, лезвие-55 об/мин, гом.-2300 об/мин, петля рец.(нижняя)-85 об/мин) всего 4 порции. |
10 |
0,4-0,6 |
||
|
27 |
Загрузка аморфного порошка диоксида кремния и пигмента (вводится в аппарат через поднятую крышку) |
5 |
||
|
28 |
Перемешивание (якорь-22 об/мин, лезвие-55 об/мин, гом.-2300 об/мин, петля рец.(нижняя)-85 об/мин) |
30 |
0,3-0,5 |
|
|
29 |
Визуальный контроль зубной пасты на наличие не растворившихся крупинок |
10 |
||
|
30 |
Загрузка красителей и ароматизатора |
10 |
0,4-0,6 |
|
|
31 |
Перемешивание (якорь-22 об/мин, лезвие-25 об/мин, гом.-2300 об/мин, петля рец.(верхняя)-85 об/мин) |
15 |
0,4-0,6 |
|
|
32 |
Загрузка натрий лаурилсульфата |
5 |
0,3-0,5 |
|
|
33 |
Перемешивание (якорь-22 об/мин, лезвие-25 об/мин) |
10 |
0,3-0,5 |
|
|
34 |
Перемешивание (якорь-22 об/мин, лезвие-25 об/мин) |
10 |
0,7-0,9 |
|
|
35 |
Предварительный анализ |
30 |
||
|
36 |
Перекачивание в аппарат доз. А1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6 |
10 |
||
