简易气动法快速测定牙膏泡沫量

何 智 许海燕 肖小红 谢玲玉

(江西诚志日化有限公司，江西 南昌 330013)

发泡剂是牙膏中不可或缺的组成成分，而泡沫量是体现发泡剂含量的重要指标。国家标准GB 8372-2001中对牙膏泡沫量的指标及检测方法做了详细说明，虽然在后续的国家标准中取消了相关要求，但是牙膏泡沫量依然是各牙膏生产企业对于产品质量监控起到重要作用的一项指标。

但是国家标准GB 8372-2001中牙膏泡沫量的检测方法对牙膏膏体的中间过程控制存在操作较复杂、耗时较长等缺点。在现有的“牙膏半成品发泡量简易测定法”[1]中虽然在操作上实现了简单快速，但是在此方法中，泡沫为牙膏与水混合后在实验员手动摇晃作用下所产生的，因此在操作过程中会因为手摇的操作差异等人为因素，对泡沫量的检测结果造成不稳定的影响。

因此本研究讨论了一种“简易气动法快速测定牙膏泡沫量”的方法，外力作用采用空气压缩机产生的空气气流的方式实现，压缩空气作为稳定的外力动力源可以保证作用力的恒定。在本方法中，将作用力这一条件转换成空气压缩机的出口压力。期望在操作简单快速的基础上，消除操作差异等人为因素带来的不确定的影响，得到更准确稳定的牙膏泡沫量的结果。

1 实验部分

1.1 主要试剂与仪器

SYZG5型制膏机，上海立铭日化设备有限公司；LT2000B型电子天平，常熟市天量仪器有限责任公司；ZBM-0.1/8型空气压缩机，台州奥突斯工贸有限公司；GFR200-08调压过滤器，亚德客(中国)有限公司；φ8mm软管，市售；烧杯、玻璃棒及量筒等普通玻璃仪器；超纯水，实验室自制；其他试剂均为国产分析纯。

1.2 实验方法

1.2.1 牙膏样品的制备

按照配方，将称量好的液料全部混匀后倒入SYZG5型制膏机中，然后称量粉料，将粉料手动搅拌均匀后倒入制膏机中，开启搅拌，以3000r/min的速度搅拌15min，随后将发泡剂加入制膏机中，再次以3000r/min的速度搅拌15min，最后在加入香精后以同样速度继续搅拌10min。接着将膏体在-0.1MPa的真空状态下保持20min。制得牙膏样品。

本实验所用实验用品为牙膏样品及超纯水，均为实验室自制。0#牙膏样品、1#牙膏样品、2#牙膏样品、3#牙膏样品、4#牙膏样品、5#牙膏样品、6#牙膏样品的配方如表1所示。

表1 牙膏样品的配方

1.2.2 简易气动法测定牙膏泡沫量实验条件的确定实验

1.2.2.1 简易气动法测定牙膏泡沫量所使用的牙膏样品为0#牙膏。

1.2.2.2 实验选用的量筒规格为1000mL。

1.2.2.3 因量筒体积已确定，当水量>200mL时，空压机出口压力达到0.15MPa时，牙膏水溶液会从筒内溢出；当水量<150mL时，不利于牙膏膏体的溶解；因此水量水平选定为150mL和200mL。同时在水量为200mL时，选择牙膏水溶液不会从筒内溢出的空压机出口压力0.1MPa。

1.2.2.4 因量筒体积及水量水平已选定，当牙膏量≥1g时，牙膏水溶液会从筒内溢出。同时考虑到称量便利性，因此牙膏量确定为0.5g。

1.2.2.5 当作用时间≥45s时，牙膏水溶液已经开始出现明显的消泡现象，因此时间水平选定为15s和30s。

1.2.2.6 水量和作用时间的确定

水量和作用时间两个因素分别选择了两个水平，如表2所示，并且按照表2进行正交实验。

表2 因素水平表

1.2.3 用简易气动法测定不同发泡剂含量牙膏的泡沫量实验

通过1.2.2的实验，基本确定简易气动法测定泡沫量的方法，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支牙膏进行泡沫量的测定，测定步骤为：

1)用小烧杯称量0.5g膏体，同时使用小量筒称量200mL超纯水，将称量好的超纯水分数次倒入小烧杯，将小烧杯内的膏体溶解后全部转移至1000mL的大量筒内。

2)将与空压机相连的φ8mm软管插入大量筒的底部，随后打开空压机，保持软管出口压力为0.1Mpa，向大量筒内持续通入30s气流。

3)待30s后将软管从大量筒中抽出，关闭空压机。观察此时泡沫最集中丰富处对应的量筒刻度即为泡沫量读数。

1.2.4 简易气动法与罗氏泡沫仪法测定牙膏泡沫量的对照实验

分别使用简易气动法与罗氏泡沫仪法对1#牙膏、2#牙膏、3#牙膏、4#牙膏、5#牙膏、6#牙膏共6支牙膏样品进行牙膏泡沫量的测定。测定步骤与1.2.3相同。

1.2.5 简易气动法的不同操作人员操作稳定性实验

不同操作人员按照简易气动法测定1#牙膏、2#牙膏、3#牙膏、4#牙膏、5#牙膏、6#牙膏共6支牙膏样品的泡沫量。测定步骤与1.2.3相同。

2 结果与讨论

2.1 简易气动法测定牙膏泡沫量实验条件的确定实验结果

通过实验观察，当水量为150mL时，牙膏膏体的溶解度不佳。因此水量的水平选择为200mL。当确定水量为200mL后，通过不同作用时间，所得到的结果如表3所示。

由表3可知，当作用时间为30s时，泡沫量的结果为430mL～490 mL；当作用时间为15s时，泡沫量的结果为260 mL～450 mL。其中作用时间为15s时，有3次实验的泡沫量的结果分别为220 mL、260 mL、200 mL，在这3次实验中通过观察发现此3次实验的牙膏膏体在作用时间内未能完全与水互溶，故导致结果明显偏低。因此考虑15s的作用时间过短有可能使得得到的数据并非真实数据。因此作用时间水平的选择结果为30s。

表3 作用时间与泡沫量的关系

通过对实验条件的探索，得到了简易气动法快速测定牙膏泡沫量的方法为：用小烧杯称量0.5g膏体，同时称量200mL超纯水，用所称量的超纯水将烧杯内的膏体溶解后倒入1000mL的量筒内。使用φ8mm软管引出空压机产生的气流，将软管插入量筒的底部，打开空压机，保持软管出口压力为0.1Mpa，待通入气流30s后将软管抽出，关闭空压机，观察此时泡沫最集中丰富处对应的量筒刻度即为泡沫量读数。

2.2 不同发泡剂含量牙膏的简易气动法测泡沫量结果

1#牙膏、2#牙膏、3#牙膏、4#牙膏、5#牙膏、6#牙膏共6支不同发泡剂含量牙膏的简易气动法测得的泡沫量的结果见表4。

由表4可以看出，在使用月桂醇硫酸酯钠作为发泡剂的牙膏中，简易气动法测定的泡沫量随着月桂醇硫酸酯钠含量的增高而增加，标准偏差也随着月桂醇硫酸酯钠含量的增高而增加。造成这个现象的原因可能是随着月桂醇硫酸酯钠含量的增高，当牙膏与水的混合均匀程度产生一定差异时会给简易气动法测定的泡沫量的结果带来一定的影响。同时可以看到，当采用月桂酰肌氨酸钠和月桂醇硫酸酯钠复配作为发泡剂时，其牙膏的简易气动法测定的泡沫量是要低于同浓度以月桂醇硫酸酯钠作为发泡剂的牙膏的简易气动法测定的泡沫量的。

表4 不同发泡剂含量牙膏样品的简易气动法测定的泡沫量结果

2.3 简易气动法与罗氏泡沫仪法测定的泡沫量的对照实验结果

简易气动法与罗氏泡沫仪法测定的泡沫量的结果如表5所示。同时观察两种方法测定的泡沫量的结果的线性关系，如图1所示。其中R2=0.9893，可知简易气动法测定的泡沫量与罗氏泡沫仪法测定的泡沫量线性关系较好。

表5 实验牙膏的简易气动法测定的泡沫量与罗氏泡沫仪测定的泡沫量的对应

图1 牙膏样品的简易气动法测定的泡沫量与罗氏泡沫仪测定的泡沫量的线性关系

2.4 简易气动法的不同操作人员操作稳定性实验结果

不同操作人员按照简易气动法测定的牙膏泡沫量的结果见表6。

表6 不同操作人员测定的泡沫量结果

由表6可以看出不同操作人员操作得到的简易气动法测定的泡沫量的结果稳定性较好，同时与表4中的结果对比可看出结果的重现性也较好。

3 结论

简易气动法测定牙膏泡沫量的实验方法的操作快速简单，由于过程中采用压缩空气作为作用力的来源，消除了操作过程中因为操作差异等人为因素对泡沫量结果造成的不确定的影响。通过简易气动法测定泡沫量得到的结果的重现性及稳定性较好，同时简易气动法测定的泡沫量与罗氏泡沫仪得到的泡沫量的结果具有较好的线性关系。因此可以通过简易气动法测定的泡沫量的结果来对半成品质量进行监控。