簡(jiǎn)易氣動(dòng)法快速測(cè)定牙膏泡沫量

何 智 許海燕 肖小紅 謝玲玉

(江西誠(chéng)志日化有限公司，江西 南昌 330013)

發(fā)泡劑是牙膏中不可或缺的組成成分，而泡沫量是體現(xiàn)發(fā)泡劑含量的重要指標(biāo)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 8372-2001中對(duì)牙膏泡沫量的指標(biāo)及檢測(cè)方法做了詳細(xì)說(shuō)明，雖然在后續(xù)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中取消了相關(guān)要求，但是牙膏泡沫量依然是各牙膏生產(chǎn)企業(yè)對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控起到重要作用的一項(xiàng)指標(biāo)。

但是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 8372-2001中牙膏泡沫量的檢測(cè)方法對(duì)牙膏膏體的中間過(guò)程控制存在操作較復(fù)雜、耗時(shí)較長(zhǎng)等缺點(diǎn)。在現(xiàn)有的“牙膏半成品發(fā)泡量簡(jiǎn)易測(cè)定法”[1]中雖然在操作上實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單快速，但是在此方法中，泡沫為牙膏與水混合后在實(shí)驗(yàn)員手動(dòng)搖晃作用下所產(chǎn)生的，因此在操作過(guò)程中會(huì)因?yàn)槭謸u的操作差異等人為因素，對(duì)泡沫量的檢測(cè)結(jié)果造成不穩(wěn)定的影響。

因此本研究討論了一種“簡(jiǎn)易氣動(dòng)法快速測(cè)定牙膏泡沫量”的方法，外力作用采用空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生的空氣氣流的方式實(shí)現(xiàn)，壓縮空氣作為穩(wěn)定的外力動(dòng)力源可以保證作用力的恒定。在本方法中，將作用力這一條件轉(zhuǎn)換成空氣壓縮機(jī)的出口壓力。期望在操作簡(jiǎn)單快速的基礎(chǔ)上，消除操作差異等人為因素帶來(lái)的不確定的影響，得到更準(zhǔn)確穩(wěn)定的牙膏泡沫量的結(jié)果。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要試劑與儀器

SYZG5型制膏機(jī)，上海立銘日化設(shè)備有限公司；LT2000B型電子天平，常熟市天量?jī)x器有限責(zé)任公司；ZBM-0.1/8型空氣壓縮機(jī)，臺(tái)州奧突斯工貿(mào)有限公司；GFR200-08調(diào)壓過(guò)濾器，亞德客(中國(guó))有限公司；φ8mm軟管，市售；燒杯、玻璃棒及量筒等普通玻璃儀器；超純水，實(shí)驗(yàn)室自制；其他試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 牙膏樣品的制備

按照配方，將稱量好的液料全部混勻后倒入SYZG5型制膏機(jī)中，然后稱量粉料，將粉料手動(dòng)攪拌均勻后倒入制膏機(jī)中，開(kāi)啟攪拌，以3000r/min的速度攪拌15min，隨后將發(fā)泡劑加入制膏機(jī)中，再次以3000r/min的速度攪拌15min，最后在加入香精后以同樣速度繼續(xù)攪拌10min。接著將膏體在-0.1MPa的真空狀態(tài)下保持20min。制得牙膏樣品。

本實(shí)驗(yàn)所用實(shí)驗(yàn)用品為牙膏樣品及超純水，均為實(shí)驗(yàn)室自制。0#牙膏樣品、1#牙膏樣品、2#牙膏樣品、3#牙膏樣品、4#牙膏樣品、5#牙膏樣品、6#牙膏樣品的配方如表1所示。

表1 牙膏樣品的配方

1.2.2 簡(jiǎn)易氣動(dòng)法測(cè)定牙膏泡沫量實(shí)驗(yàn)條件的確定實(shí)驗(yàn)

1.2.2.1 簡(jiǎn)易氣動(dòng)法測(cè)定牙膏泡沫量所使用的牙膏樣品為0#牙膏。

1.2.2.2 實(shí)驗(yàn)選用的量筒規(guī)格為1000mL。

1.2.2.3 因量筒體積已確定，當(dāng)水量>200mL時(shí)，空壓機(jī)出口壓力達(dá)到0.15MPa時(shí)，牙膏水溶液會(huì)從筒內(nèi)溢出；當(dāng)水量<150mL時(shí)，不利于牙膏膏體的溶解；因此水量水平選定為150mL和200mL。同時(shí)在水量為200mL時(shí)，選擇牙膏水溶液不會(huì)從筒內(nèi)溢出的空壓機(jī)出口壓力0.1MPa。

1.2.2.4 因量筒體積及水量水平已選定，當(dāng)牙膏量≥1g時(shí)，牙膏水溶液會(huì)從筒內(nèi)溢出。同時(shí)考慮到稱量便利性，因此牙膏量確定為0.5g。

1.2.2.5 當(dāng)作用時(shí)間≥45s時(shí)，牙膏水溶液已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)明顯的消泡現(xiàn)象，因此時(shí)間水平選定為15s和30s。

1.2.2.6 水量和作用時(shí)間的確定

水量和作用時(shí)間兩個(gè)因素分別選擇了兩個(gè)水平，如表2所示，并且按照表2進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)。

表2 因素水平表

1.2.3 用簡(jiǎn)易氣動(dòng)法測(cè)定不同發(fā)泡劑含量牙膏的泡沫量實(shí)驗(yàn)

通過(guò)1.2.2的實(shí)驗(yàn)，基本確定簡(jiǎn)易氣動(dòng)法測(cè)定泡沫量的方法，采用表1配方中的1#牙膏、2#牙膏、3#牙膏、4#牙膏、5#牙膏、6#牙膏共6支牙膏進(jìn)行泡沫量的測(cè)定，測(cè)定步驟為：

1)用小燒杯稱量0.5g膏體，同時(shí)使用小量筒稱量200mL超純水，將稱量好的超純水分?jǐn)?shù)次倒入小燒杯，將小燒杯內(nèi)的膏體溶解后全部轉(zhuǎn)移至1000mL的大量筒內(nèi)。

2)將與空壓機(jī)相連的φ8mm軟管插入大量筒的底部，隨后打開(kāi)空壓機(jī)，保持軟管出口壓力為0.1Mpa，向大量筒內(nèi)持續(xù)通入30s氣流。

3)待30s后將軟管從大量筒中抽出，關(guān)閉空壓機(jī)。觀察此時(shí)泡沫最集中豐富處對(duì)應(yīng)的量筒刻度即為泡沫量讀數(shù)。

1.2.4 簡(jiǎn)易氣動(dòng)法與羅氏泡沫儀法測(cè)定牙膏泡沫量的對(duì)照實(shí)驗(yàn)

分別使用簡(jiǎn)易氣動(dòng)法與羅氏泡沫儀法對(duì)1#牙膏、2#牙膏、3#牙膏、4#牙膏、5#牙膏、6#牙膏共6支牙膏樣品進(jìn)行牙膏泡沫量的測(cè)定。測(cè)定步驟與1.2.3相同。

1.2.5 簡(jiǎn)易氣動(dòng)法的不同操作人員操作穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)

不同操作人員按照簡(jiǎn)易氣動(dòng)法測(cè)定1#牙膏、2#牙膏、3#牙膏、4#牙膏、5#牙膏、6#牙膏共6支牙膏樣品的泡沫量。測(cè)定步驟與1.2.3相同。

2 結(jié)果與討論

2.1 簡(jiǎn)易氣動(dòng)法測(cè)定牙膏泡沫量實(shí)驗(yàn)條件的確定實(shí)驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察，當(dāng)水量為150mL時(shí)，牙膏膏體的溶解度不佳。因此水量的水平選擇為200mL。當(dāng)確定水量為200mL后，通過(guò)不同作用時(shí)間，所得到的結(jié)果如表3所示。

由表3可知，當(dāng)作用時(shí)間為30s時(shí)，泡沫量的結(jié)果為430mL～490 mL；當(dāng)作用時(shí)間為15s時(shí)，泡沫量的結(jié)果為260 mL～450 mL。其中作用時(shí)間為15s時(shí)，有3次實(shí)驗(yàn)的泡沫量的結(jié)果分別為220 mL、260 mL、200 mL，在這3次實(shí)驗(yàn)中通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)此3次實(shí)驗(yàn)的牙膏膏體在作用時(shí)間內(nèi)未能完全與水互溶，故導(dǎo)致結(jié)果明顯偏低。因此考慮15s的作用時(shí)間過(guò)短有可能使得得到的數(shù)據(jù)并非真實(shí)數(shù)據(jù)。因此作用時(shí)間水平的選擇結(jié)果為30s。

表3 作用時(shí)間與泡沫量的關(guān)系

通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)條件的探索，得到了簡(jiǎn)易氣動(dòng)法快速測(cè)定牙膏泡沫量的方法為：用小燒杯稱量0.5g膏體，同時(shí)稱量200mL超純水，用所稱量的超純水將燒杯內(nèi)的膏體溶解后倒入1000mL的量筒內(nèi)。使用φ8mm軟管引出空壓機(jī)產(chǎn)生的氣流，將軟管插入量筒的底部，打開(kāi)空壓機(jī)，保持軟管出口壓力為0.1Mpa，待通入氣流30s后將軟管抽出，關(guān)閉空壓機(jī)，觀察此時(shí)泡沫最集中豐富處對(duì)應(yīng)的量筒刻度即為泡沫量讀數(shù)。

2.2 不同發(fā)泡劑含量牙膏的簡(jiǎn)易氣動(dòng)法測(cè)泡沫量結(jié)果

1#牙膏、2#牙膏、3#牙膏、4#牙膏、5#牙膏、6#牙膏共6支不同發(fā)泡劑含量牙膏的簡(jiǎn)易氣動(dòng)法測(cè)得的泡沫量的結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4可以看出，在使用月桂醇硫酸酯鈉作為發(fā)泡劑的牙膏中，簡(jiǎn)易氣動(dòng)法測(cè)定的泡沫量隨著月桂醇硫酸酯鈉含量的增高而增加，標(biāo)準(zhǔn)偏差也隨著月桂醇硫酸酯鈉含量的增高而增加。造成這個(gè)現(xiàn)象的原因可能是隨著月桂醇硫酸酯鈉含量的增高，當(dāng)牙膏與水的混合均勻程度產(chǎn)生一定差異時(shí)會(huì)給簡(jiǎn)易氣動(dòng)法測(cè)定的泡沫量的結(jié)果帶來(lái)一定的影響。同時(shí)可以看到，當(dāng)采用月桂酰肌氨酸鈉和月桂醇硫酸酯鈉復(fù)配作為發(fā)泡劑時(shí)，其牙膏的簡(jiǎn)易氣動(dòng)法測(cè)定的泡沫量是要低于同濃度以月桂醇硫酸酯鈉作為發(fā)泡劑的牙膏的簡(jiǎn)易氣動(dòng)法測(cè)定的泡沫量的。

表4 不同發(fā)泡劑含量牙膏樣品的簡(jiǎn)易氣動(dòng)法測(cè)定的泡沫量結(jié)果

2.3 簡(jiǎn)易氣動(dòng)法與羅氏泡沫儀法測(cè)定的泡沫量的對(duì)照實(shí)驗(yàn)結(jié)果

簡(jiǎn)易氣動(dòng)法與羅氏泡沫儀法測(cè)定的泡沫量的結(jié)果如表5所示。同時(shí)觀察兩種方法測(cè)定的泡沫量的結(jié)果的線性關(guān)系，如圖1所示。其中R2=0.9893，可知簡(jiǎn)易氣動(dòng)法測(cè)定的泡沫量與羅氏泡沫儀法測(cè)定的泡沫量線性關(guān)系較好。

表5 實(shí)驗(yàn)牙膏的簡(jiǎn)易氣動(dòng)法測(cè)定的泡沫量與羅氏泡沫儀測(cè)定的泡沫量的對(duì)應(yīng)

圖1 牙膏樣品的簡(jiǎn)易氣動(dòng)法測(cè)定的泡沫量與羅氏泡沫儀測(cè)定的泡沫量的線性關(guān)系

2.4 簡(jiǎn)易氣動(dòng)法的不同操作人員操作穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

不同操作人員按照簡(jiǎn)易氣動(dòng)法測(cè)定的牙膏泡沫量的結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 不同操作人員測(cè)定的泡沫量結(jié)果

由表6可以看出不同操作人員操作得到的簡(jiǎn)易氣動(dòng)法測(cè)定的泡沫量的結(jié)果穩(wěn)定性較好，同時(shí)與表4中的結(jié)果對(duì)比可看出結(jié)果的重現(xiàn)性也較好。

3 結(jié)論

簡(jiǎn)易氣動(dòng)法測(cè)定牙膏泡沫量的實(shí)驗(yàn)方法的操作快速簡(jiǎn)單，由于過(guò)程中采用壓縮空氣作為作用力的來(lái)源，消除了操作過(guò)程中因?yàn)椴僮鞑町惖热藶橐蛩貙?duì)泡沫量結(jié)果造成的不確定的影響。通過(guò)簡(jiǎn)易氣動(dòng)法測(cè)定泡沫量得到的結(jié)果的重現(xiàn)性及穩(wěn)定性較好，同時(shí)簡(jiǎn)易氣動(dòng)法測(cè)定的泡沫量與羅氏泡沫儀得到的泡沫量的結(jié)果具有較好的線性關(guān)系。因此可以通過(guò)簡(jiǎn)易氣動(dòng)法測(cè)定的泡沫量的結(jié)果來(lái)對(duì)半成品質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控。