普通碳酸钙型牙膏生产工艺计划书

普通碳酸钙型牙膏生产工艺计划书

一．前言

世界上第一支管装牙膏诞生于1893年，至今已有一百余年历史。在29年之

后，即1922年我国生产出第一支管装牙膏[1]。牙膏自18世纪50年代初问世以

来，在很长的一段时间里，在商品性质和分类上都属于美容化妆品之列，它在国

内外的化妆品学中也占有重要地位。牙膏是用来清洁牙齿、维护口腔卫生、预防

口腔疾病的重要口腔护理用品，与人们的日常生活密切相关。牙膏工业是重要的

日用化工行业之一，其生产水平的高低，既反映了国家工业文明的发展，也标志

和影响着人民生活消费水平的高低[2]。

美国牙科协会给牙膏的简明定义是：“牙膏是和牙刷一起用于洗净牙齿表面

的一种物质”。其功能主要是辅助牙刷去除口腔中的食物残屑和牙垢，使口腔清

爽，洁齿健齿等。牙膏的分类尚未规范。根据我国牙膏标准分为普通牙膏和药物

牙膏两类，按其理化指标及包装得分评为A 、B 、C 三级。普通牙膏又叫洁齿型

牙膏，如上海美加净牙膏等；药物牙膏又称疗效型牙膏，如天津蓝天六必治牙膏

等。

二．产品介绍

1. 牙膏的性能

（1） 具有适宜的摩擦力。

（2） 在刷牙过程能产生适度的泡沫。

（3） 含有抑菌的有效成分。

（4） 提高牙齿和牙周组织的抗病能力。

（5） 有舒适的香气和口感。

（6） 具有一定的稠度，良好的外观和使用性能。

（7） 具有物理和化学稳定性。

(8) 无毒性，对口腔黏膜无刺激性。

2. 牙膏的作用

（1）物理作用：磨擦剂在牙刷的配合下，机械地刷除牙齿表面的附着物。

（2）化学作用：发泡剂在刷牙过程中发泡、乳化、吸附口腔和牙齿内的污垢，

对牙菌斑和牙垢产生溶解、分解、中和等作用。

（3）生物作用：口腔中的细菌和食物残渣，通过牙膏各种成分（如杀菌剂）的

综合作用，可有效地抑制、杀灭或去除这些有害物。

2.1 基本配方

2.2 各成分基本作用

2.2.1 摩擦剂

摩擦剂在牙膏中的作用是以机械的方法清除牙齿表面的污垢，起着洁齿的作

用。磨擦剂是牙膏的主要成份，一般在中低档牙膏中占50%左右。通常应用的磨

擦剂有碳酸钙、磷酸二氢钙、α-氢氧化铝、二氧化硅等。

2.2.1.1 摩擦剂的基本作用

（1）决定对牙表面沉积的去除效果；

（2）通过对牙表面沉积的去除达到减少菌斑病的发生。

2.2.1.2 清洁牙齿的作用过程

（1）在牙刷的压力下剪切破碎牙垢和磨除牙结石；

（2）破碎的牙垢和牙结石被摩擦剂所分散，并与摩擦剂、表面活性剂乳化成悬

浮液，降低粘度，与牙菌斑一起离开牙齿表面；

（3）悬浮物易被水冲洗，完成清洁口腔与牙齿的目的。

2.2.1.3 硬度要求

牙釉质的莫氏硬度为5 ~ 6，因而摩擦剂莫氏硬度应

的莫氏硬度在

2.2.1.4 摩擦剂类型分类

一般来说，摩擦剂决定牙膏的性能和成本。

（1） 磷酸氢钙

价格昂贵、吸水量低、摩擦值适中，口感好，用于生产高档牙膏；

（2） 二氧化硅

价格较高、吸水量大、药物配伍性好，用于生产中高档牙膏；

（3） 碳酸钙

价格低廉、吸水量低、药物配伍性不良、对牙本质有一定的磨损，一般用来

做低档牙膏；

（4） 高比例的二氧化硅和碳酸钙复配

既可以显著降低牙膏对牙本质的磨损，又可以保留牙膏对牙菌斑、牙结石的

清洁效果，一般用来做中当牙膏。

2.2.2 赋型剂

2.2.2.1 主要作用

（1） 保湿性：

防止膏体水分的蒸发甚至能吸附空气中的水分，以防止膏体干燥变裂。

（2） 抗冻性：

降低牙膏冻点，使牙膏在寒冷的地区亦能保持正常的膏体状态，方便运

输、储存及使用。

2.2.2.2 常用赋型剂

甘油、山梨醇、PEG 。

2.2.3 增稠剂

2.2.3.1 作用

阻止或大大减缓小颗粒的沉降，防止出现相分离使牙膏在保质期内保持稳

定。

2.2.3.2常用增稠剂

（1）羧甲基纤维素钠（CMC ）：分子量和取代度影响CMC 的性能；由于在

相同表观粘度时，其塑变值低于其他聚合物，婴儿长于其他触变性好的聚合物复

配使用CMC 单独使用, 用量一般0.8%～1.3%, 不超过1.35%。夏季可使用粘度

高的CMC (1100～1200mPa.s ), 醚化度应在0.9以上。CMC 用量应根据成品实际

稠度来增减(一般12～27mm ), 冬季稠度可偏高，夏季则相反。在生产中，牙膏

胶水粘度一般在1800～3300mPa.s (20℃) 。一般牙膏配方中, CMC 用量增减0.1%,

胶水粘度增减300mPa.s 左右[4]。

（2）黄原胶：具有良好的耐温、耐盐性，对酶稳定性好，且能在较宽pH 值

范围内应用，对低浓度氟化物稳定。

（3）羟甲基瓜尔胶：具有良好的耐盐性、触变性，适应较宽pH 值范围。

2.2.4 香精

牙膏香精是参照天然植物的香味，采用天然和天然等同香料、合成香料经精

心调配而成具有天然风味的各种香型的一种使用香精。香精是牙膏中最为昂贵的

组成部分，牙膏的口感、风格、档次等因素基本取决于所选用的香精。香精是一

种由人工调配出来的含有两种以上至几十种香料( 有时也含有适宜的溶剂或载

体) 的混合体，在温度较高的情况下具有一定的挥发性! 在牙膏生产中由于采用

大功率均质机，膏体在经过长时间均质后膏体温度都会上升，一般会达到 45℃

左右，如果过早地加入香精，高温会导致香精中的活性物大量挥发，香味变淡，

口感变差，而这两点又恰恰是消费者最看中的。[5]

须遵循的原则：

（1）符合食品安全规格；

（2）能掩盖原料不好的气味；

（3）使用后在口腔中留有余味；

（4）颜色一般为白色。

2.2.5 发泡剂

牙膏中发泡剂是产生泡沫的主要原因，发泡剂在牙膏中起到乳化香精、稳定

膏体的作用。在牙膏使用时，与牙刷和水共同作用产生泡沫，使口腔内难溶的污

物溶于水随漱口吐出口外，产生泡沫起到去污携污的作用[6]。最常用的发泡剂是

十二烷基硫酸钠（K 12）、月桂酰肌氨酸钠。

发泡剂是乳化液的稳定剂，若香精过多，会破坏乳化，使油相从膏体中析出；

而发泡剂过多，会影响香精香味的挥发。

2.2.6 甜味剂

常用甜味剂：蔗糖、糖精。

糖精：比蔗糖甜300-500倍，但无热量，是不能消化糖和节食者的糖的替代

品。如果含量超过0.02%，有苦味。

2.2.7 其它添加剂

(1) 钛白粉： 增加膏体的白度和遮盖力。

(2) 食品色素： 改善膏体感官性质，尤其用于儿童牙膏和中草药牙膏。

(3) 食用色淀： 以水合明矾为底物衍生的一种食用水溶性色素与铝基料混合

的盐，主要用于彩条牙膏。

(4) 洁齿颗粒： 一般以多孔性二氧化硅或其他吸附性无机或有机物质为基质，

添加微量食用色素制成。

(5) 缓冲液成分： 磷酸氢钙型牙膏一般使用焦磷酸钠；氢氧化铝型牙膏一般

使用磷酸二氢钠、磷酸氢二钠。

(6) 氟化物： 牙膏中的活性成分，保护牙釉，固齿，常用的有NaF 、 SnF 2、

Na 2PO 3F 。

2.3 普通牙膏

（1）碳酸钙型牙膏

（2）别名 普通牙膏、卫生牙膏。

（3）性状 白色膏体，以碳酸钙为主摩擦剂，PH 值为7~10，易从软管挤出，

呈稀稠适度的条状，能发泡，具有摩擦牙齿、清洁口腔的性能。

（4）主要成分 摩擦剂、增稠剂、发泡剂、润湿剂、防腐剂、香精和水。

（5）碳酸钙型牙膏以碳酸钙为主摩擦剂；配方中润湿剂的用量相对其他牙膏

少，水量多，并添加水玻璃和磷酸氢钙等缓蚀剂；常用增稠剂为羧甲基纤维素钠

（CMC ）和羟乙基纤维素钠；常用发泡剂为十二烷基硫酸钠；常用润湿剂为甘

油、山梨酸、丙二醇等；常用防腐剂有苯甲酸钠、尼泊金酯类。

（6）参考配方/%（质量）

碳酸钙（摩擦剂） 50 羧甲基维生素钠（CMC ） 1.2

甘油（润湿剂） 15 香精 1.2

十二烷基硫酸钠（发泡剂） 2.0 糖精（调味剂） 0.25 尼泊金乙酯（防腐剂） 0.02 中性泡花碱（30%）（缓蚀剂） 1

（7）制法

①预发胶水法

首先按配方将增稠剂均匀分散于润湿剂中，制成均匀一体的分散液。另将糖

精、防腐剂、缓蚀剂溶解于已加热至40~50℃的去离子水中，在搅拌下将水溶液

加至已制成的分散液中使其膨胀成均匀的胶水，然后加入发泡剂。待胶水适当陈

化后，依次加入预先称量好的香精、摩擦剂，充分搅和，即为膏坯。膏坯在胶体

磨的高剪切作用下，各种微粒进一步分散而达到均匀。最后膏体经真空脱气成为

结构紧密、细腻、有良好光泽的膏料，灌装即制得成品。

②直接搅拌法

此工艺适用于较大的拌和设备，将各组分按配方比例称量后直接投入拌膏机

中，投料次序依次为甘油、羧甲基纤维素钠、去离子水或其他水溶性添加剂、发

泡剂、香精、摩擦剂。然后靠强力的搅拌、捏和使各组分分散，均匀混合。类似

于预发胶水法，经均质研磨、真空脱气制成膏料。最后进行灌装、包装制得成品。 磷酸氢钙（缓蚀剂） 0.25 去离子水加至 100

三．生产工艺流程

1. 生产原理

牙膏是由粉状摩擦剂、湿润剂、表面活性剂、粘合剂、香料、甜味剂

及其它特殊成分构成的。牙膏的制作工艺有两种：湿法溶胶制膏和干法溶

胶制膏。

湿法是较为广泛采用的方法。先用甘油等润湿剂（不能与粘合剂形成

溶胶）使黏合剂均匀分散，然后加入水使黏合剂膨胀胶溶，并经贮存陈化

后，拌和粉料并加入表面活性剂、香精、经研磨、贮存陈化、进行真空脱

气即成。干法是将黏合剂粉料与摩擦剂粉料预先用混合装置混合均匀，在

混合设备内与水、甘油溶液等一次混合成膏。此法流程缩短，有利于自动

化生产。

2．生产工艺

2.1．湿法溶胶制膏工艺

湿法溶胶制膏工艺是目前国内外普遍采用的一种工艺路线，包括常压法和真空法两种。

2.1.1．常压法制膏工艺

常压法制膏工艺由制胶、捏合、研磨、真空脱气、灌装及包装工序组成。以下对各工序分别论述。

⑴ 制胶

将甘油、胶黏剂CMC 投入制胶锅中，在高速搅拌下加入水、糖精和其他水溶性添加剂（如使用液状发泡剂也在此时加入），搅拌至胶水均匀透明，无粉粒为止，然后放置一段时间，让胶粒充分膨胀胶溶后使用。

⑵ 捏合

将胶水打入捏合机，加入摩擦剂、粉状发泡剂和香精等，捏合均匀。捏合时间的控制非常重要。捏合是制备牙膏的重要工序。

⑶ 研磨

经捏合的膏体，由齿轮泵或往复泵送到胶体磨进行研磨，在机械的剪切力下，使胶体或粉料的聚集团进一步均质分散，使膏体中的各种微粒达到均匀分布。研磨后要放置一段时间，使细微的气泡自动聚合为大气泡，减少了气泡的总表面积，以利于下一步脱气工序的进行。

⑷ 真空脱气

真空脱气是为了改善膏体的成型状况。经脱气处理后的膏体光亮细腻，成条性好。

⑸ 灌装及包装

脱气后的膏体经静置后即可通过自动灌装机装入软管，并进行电焊封尾或摺尾。灌装封尾后的牙膏，由人工或自动包装机进行包装。

2.1.2．真空法制膏工艺

真空制膏工艺目前在国内有两种方法：分步法制膏和一步法制膏。

⑴ 步法制膏

保留老工艺中的发胶工序，然后把胶液与粉料、香料在真空制膏机中完成制膏，这种称之为“三合一”制膏，即拌膏、均质、真空脱气三合一。

◆ 特点：产量高，真空制膏机利用率高。

⑵ 步法制膏

从投料到出料一步完成制膏，即发胶、拌膏、均质和脱气一次完成，称之为“四合一 ”制膏。

◆ 特点：工艺简化，工艺卫生提高，制造面积小，便于现代化管理，是中小牙膏企业技术改造必经之路。

2.2．干法溶胶制膏工艺

把胶合剂粉料与摩擦剂粉料先用混合设备混合均匀，在捏合设备中与水、甘油溶液一起捏合成膏，搅拌均匀后再加入香料和洗涤发泡剂。

(1) 优点：与湿法制胶工艺 ，省掉了制胶工序，极大缩短了工艺流程，特别是由原来的制膏一条线改革成制膏一台机，有利于生产的自动化、连续化。同时由于用水不溶性粉料作为分散隔离剂，防止了胶粉在溶胶过程中凝聚结块的现象。

(2) 不足：该工艺需要胶合剂粉料的细度在50微米以下，并且对粉料混合设备和制膏设备的性能要求严格，另外所制的膏体还会存在一些不均匀块粒，同时也混入一定量的空气，所以必须经过研磨和脱气，才能制得细致光滑的膏体。

四．牙膏的制膏设备

在牙膏的制备设备中，具有代表性的主要有瑞士VME 型制膏机、意大利TE-3型制膏机、德国BECOMIX-RM 型制膏机。

共同特点：①制膏在密闭的容器内，在真空状态下操作；②配有桨式搅拌和刮板，使物料不产生堆积和死角；③配有高速均质器或胶体磨，能使物料均匀分散，制得的膏体细腻；④采用一步法工艺，在制膏机内完成所有的制膏操作，显