牙膏的作用原理與生產工藝

關于牙膏的作用原理與生產工藝第1頁，講稿共28頁，2023年5月2日，星期三

牙膏的定義與性能牙膏的生產工藝與制膏設備常見質量問題分析01020304第2頁，講稿共28頁，2023年5月2日，星期三牙膏的定義與性能牙膏的定義：

牙膏是和牙刷配合，通過刷牙達到清潔、健美、保護牙齒之目的的一種口腔衛(wèi)生用品。

美國牙科協(xié)會給牙膏的簡明定義是“牙膏是和牙刷一起用于洗凈牙齒表面的物質。”第3頁，講稿共28頁，2023年5月2日，星期三牙膏的性能：具有適宜的摩擦力在刷牙過程能產生適度的泡沫含有抑菌的有效成分提高牙齒和牙周組織的抗病能力有舒適的香氣和口感具有一定的稠度，良好的外觀和使用性能具有物理和化學穩(wěn)定性無毒性，對口腔黏膜無刺激性第4頁，講稿共28頁，2023年5月2日，星期三牙膏的作用第5頁，講稿共28頁，2023年5月2日，星期三組成成分摩擦劑保濕劑發(fā)泡劑黏結劑香料甜味劑藥效成分緩蝕劑牙膏的基本原料防腐劑第6頁，講稿共28頁，2023年5月2日，星期三一、摩擦劑：主要功能：除去附著于牙齒表面的污垢和有色物質牙釉質的莫氏硬度為5~6，要求摩擦劑的莫氏硬度應小于5（小于4較適宜）在市面上的大多數牙膏中，摩擦劑約占膏體的20%~50%常用的摩擦劑：①碳酸鈣②磷酸氫鈣③水不溶性偏磷酸鈉④焦磷酸鈣⑤水合氧化鋁⑥鋁硅酸鈉⑦沉淀二氧化硅第7頁，講稿共28頁，2023年5月2日，星期三二、保濕劑也稱賦形劑，普通牙膏中的用量為20%~30%，透明牙膏中的用量高達75%作用：防止膏體水分蒸發(fā)，甚至能吸收空氣中的水分，以防止膏體干燥變硬，不易擠出，并能降低牙膏的凍點，使牙膏在寒冷地區(qū)也能使用。常用的保濕劑有甘油、山梨糖醇（有適當的甜度，能賦予牙膏清涼感）、丙二醇（吸濕性很大，在美國主要用做防腐劑）、木糖醇（有蔗糖甜味，有保濕和防齲效果）第8頁，講稿共28頁，2023年5月2日，星期三作用：使牙膏產生泡沫，在口腔中迅速擴散，并使香氣易于誘發(fā)。用量一般約2%~3%一般都從表面活性劑中選用，要求無毒、無刺激、無味。常用的發(fā)泡劑有月桂醇硫酸鈉、N-月桂?；“彼徕c、N-月桂酰基谷氨酸鈉、月桂?；腔宜徕c、二辛基磺基琥珀酸鈉等。四、黏結劑也稱膠黏劑，一般用量為1%~2%作用：防止牙膏的粉末成分與液體成分分離，賦予牙膏以適當的黏彈性和形狀。常用的黏結劑：羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、角叉膠、黃蓍膠、膨潤土、海藻酸鈉、膠性二氧化硅等。三、發(fā)泡劑第9頁，講稿共28頁，2023年5月2日，星期三五、香料功能：1、遮蔽發(fā)泡劑等原料帶來的異味，賦予膏體以清新、爽口的感覺；2、利用香料的抗菌活性來強化牙膏的生理活性功能。用量約為1%~2%常用的香料有：留蘭香油、薄荷油、冬青油、丁香油、橙油、黃木油、茴香油、肉桂油等。六、甜味劑功能：加入甜味劑矯正香料的苦味糖精鈉（甜味是蔗糖的500倍，性質穩(wěn)定，無發(fā)酸弊?。┯昧考s為0.05%~0.5%第10頁，講稿共28頁，2023年5月2日，星期三七、防腐劑功能：防止牙膏配方中的甘油、山梨酸、膠合劑等長時間在水溶液中發(fā)霉。常用防腐劑：苯甲酸鈉、對羥基苯甲酸甲酯、對羥基苯甲酸丙脂用量約為0.05%~0.5%八、緩蝕劑功能：抑制堿性膏體對鋁管的腐蝕作用常用緩蝕劑：硅酸鈉、膠體二氧化硅第11頁，講稿共28頁，2023年5月2日，星期三九、牙膏的藥效成分1、防齲齒的藥物2、預防牙周炎的藥物3、清除煙斑的藥物4、防治口臭的藥物第12頁，講稿共28頁，2023年5月2日，星期三生產工藝第13頁，講稿共28頁，2023年5月2日，星期三制膏其它小料增稠劑磨擦劑保濕劑生產用水發(fā)泡劑香味劑檢驗存膏灌裝包裝入庫成品檢驗第14頁，講稿共28頁，2023年5月2日，星期三牙膏的生產工藝一、濕法溶膠制膏工藝濕法溶膠制膏工藝是目前國內外普遍采用的一種工藝路線，包括常壓法和真空法兩種1、常壓法制膏工藝常壓法制膏工藝由制膠、捏合、研磨、真空脫氣、灌裝及包裝工序組成。以下對各工序分別論述。⑴制膠將甘油、膠黏劑CMC投入制膠鍋中，在高速攪拌下加入水、糖精和其他水溶性添加劑（如使用液狀發(fā)泡劑也在此時加入），攪拌至膠水均勻透明，無粉粒為止，然后放置一段時間，讓膠粒充分膨脹膠溶后使用。第15頁，講稿共28頁，2023年5月2日，星期三⑵捏合將膠水打入捏合機，加入摩擦劑、粉狀發(fā)泡劑和香精等，捏合均勻。捏合時間的控制非常重要。捏合是制備牙膏的重要工序。⑶研磨

經捏合的膏體，由齒輪泵或往復泵送到膠體磨進行研磨，在機械的剪切力下，使膠體或粉料的聚集團進一步均質分散，使膏體中的各種微粒達到均勻分布。研磨后要放置一段時間，使細微的氣泡自動聚合為大氣泡，減少了氣泡的總表面積，以利于下一步脫氣工序的進行。⑷真空脫氣真空脫氣是為了改善膏體的成型狀況。經脫氣處理后的膏體光亮細膩，成條性好。⑸灌裝及包裝脫氣后的膏體經靜置后即可通過自動灌裝機裝入軟管，并進行電焊封尾或摺尾。灌裝封尾后的牙膏，由人工或自動包裝機進行包裝。第16頁，講稿共28頁，2023年5月2日，星期三常壓法制膏工藝第17頁，講稿共28頁，2023年5月2日，星期三2、真空法制膏工藝真空制膏工藝目前在國內有兩種方法：分步法制膏和一步法制膏⑴分步法制膏保留老工藝中的發(fā)膠工序，然后把膠液與粉料、香料在真空制膏機中完成制膏，這種稱之為“三合一”制膏，即拌膏、均質、真空脫氣三合一特點：產量高，真空制膏機利用率高⑵一步法制膏從投料到出料一步完成制膏，即發(fā)膠、拌膏、均質和脫氣一次完成，稱之為“四合一”制膏特點：工藝簡化，工藝衛(wèi)生提高，制造面積小，便于現代化管理，是中小牙膏企業(yè)技術改造必經之路。第18頁，講稿共28頁，2023年5月2日，星期三真空制膏工藝流程圖第19頁，講稿共28頁，2023年5月2日，星期三真空法制膏工藝第20頁，講稿共28頁，2023年5月2日，星期三牙膏常見的質量問題分析

牙膏是由水，可溶于水和不溶于水的無機酸、堿、鹽以及有機化合物組成的復雜的混合物體系，因此，牙膏本身就是一種十分復雜的電解質，但同時又經常采用活潑金屬鋁作為其包裝材料，從而使組成牙膏膏體的各種原材料間，以及牙膏膏體和膏體外包裝物之間都存在著復雜的化學反應、電化學反應，使得牙膏在貯存過程中發(fā)生如氣脹、分水、變稀等現象。第21頁，講稿共28頁，2023年5月2日，星期三若同時缺少二水合磷酸氫鈣和泡花堿，牙膏在常溫下幾天之內即發(fā)生氣脹，嚴重時膏體甚至可使管尾或蓋子爆開。

原因：由于缺乏緩蝕劑而不能生成鋁管表面保護膜，阻滯陰極或陽極反應，導致原料或鋁管中的銅、鐵等雜質與鋁管發(fā)生了化學反應，或是形成原電池引起電化學腐蝕產生氫氣。⑴磷酸氫鈣、泡花堿等原料的影響1、氣脹現象氣脹是指因為產生了氣體導致管內壓力過大從而使包裝膨脹甚至膏體沖破包裝的現象。發(fā)生這種現象的原因主要有原材料、原料投放、制膏工序等幾個方面的影響因素。氣脹可能由以下單一的原因引起，也有可能是多種原因共同起作用。第22頁，講稿共28頁，2023年5月2日，星期三⑵防腐劑的影響防腐劑含量減少，使得某些菌類能夠生存繁殖，經微生物發(fā)酵作用，代謝產生氣體。⑶設備工藝方面制膏過程中設備達不到生產中真空度的要求，會使脫氣效果不理想，膏體中殘存著較多的氣體。若碳酸鈣型牙膏中的二水合磷酸氫鈣含量超標，也會導致氣脹現象。產生二氧化碳的原因可能是：CaHPO4·2H2O=CaHPO4+2H2O5CaHPO4+H2O=Ca5(PO4)3OH+2H3PO42H++CaCO3=Ca2++CO2第23頁，講稿共28頁，2023年5月2日，星期三主要影響因素有以下幾個：

膠黏劑

①由于CMC取代度一般為宏觀統(tǒng)計的平均值，具有不均勻性，它很難保證能形成均勻的三維網狀結構，從而容易使膏體中的水分不能很好地固定在膏體中而出現分離出水的現象；②細菌等微生物可使CMC降解，也會導致分水現象；③CMC是一種高分子鈉鹽，且耐鹽性較差，牙膏中常添加較多量的鈉鹽，由于同離子效應，膏體黏度會降低乃至分離出水。2、分水現象第24頁，講稿共28頁，2023年5月2日，星期三

發(fā)泡劑牙膏中常用的發(fā)泡劑為十二烷基硫酸鈉，其中的十二醇和十四醇的含量存在差異，含量高或低都對膏體穩(wěn)定性產生很大影響。一般十二醇含量在35%~45%之間，十四醇的含量不大于15%。

潤濕劑常用的潤濕劑有山梨醇、甘油和丙二醇等3種，如山梨醇含水量過大，制備山梨醇的原料淀粉已發(fā)生霉變等，都可能導致分水現象的發(fā)生。

工藝方面制膏機對膏體的研磨、剪切力過強過大，會破壞CMC的網狀結構和膠水的穩(wěn)定性，引起分水。第25頁，講稿共28頁，2023年5月2日，星期三3、離漿現象即牙膏的脫殼現象，是由于膠團之間的相互吸力和結合的增強，逐漸將牙膏膠體網狀結構中的包覆水排除膏體外，使膏體微微失水，失去與牙膏管壁或生產設備壁面的黏附現象。4、變稀現象原因：膏體中的膠黏劑（羧甲基纖維素鈉CMC）被微生物分解而變稀，嚴重時可導致解膠現象。由操作和設備造成，如在進液料和制膏設備中，突然斷電時，真空管倒吸進水。第26頁，講稿共28頁，2023年5月2日，星期三5、解膠現象解膠現象是由于化學反應或酶的作用，使膏體全部失去膠合劑，固、液相之間嚴重分離，不僅將包覆