Ultraschall-Mischen für die Kosmetikindustrie
Hielscher Ultraschallgeräte werden in der Kosmetikindustrie für zahlreiche verschiedene Verfahren, z. B. bei der Herstellung von Lotionen, Sonnenschutzmitteln, Cremes oder Salben, eingesetzt.
Die Rezepturen neuer, innovativer Kosmetikprodukte enthalten häufig schwierige Verfahren in ihrer Herstellung, so wie beispielsweise den Aufschluss von Zellen und Feststoffen oder das Dispergieren und Lösen von Pulver in Flüssigkeiten. Hielscher bietet für die genannten Verfahren ebenso wie für die Herstellung von beständigen Emulsionen, das Entgasen und das Homogenisieren Ultraschallgeräte zum Mischen an. Die angebotenen Ultraschallgeräte umfassen sowohl Geräte für die Forschung im Labor als auch für die Produktion im industriellen Maßstab.
Forschung und Analyse im Labor
Hielscher Ultraschall-Laborgeräte eignen sich für Forschung und Entwicklung ebenso wie für Routineprozesse im Labor. Ultraschallgeräte wie das Handgerät UP100H sind für Anwendungen, wie z. B. Mischen, Dispergieren, Emulgieren, Homogenisieren, Desintegrieren oder Lösen, geeignet. Die Laborgeräte sind einfach in ihrer Handhabung und sind unschlagbar, was ihre Effizienz und Flexibilität anbelangt. Ultraschalllaborgeräte werden normalerweise zur Beschallung von Volumina zwischen 0,1ml und 2 Litern verwendet. Hielscher Ultraschallgeräte bieten eine genaue Prozesskontrolle und eignen sich daher sehr gut für reproduzierbare Prozesse beim Hochskalieren auf Produktionsmaßstäbe. Die automatische Kontrolle der Amplitude und die automatische Frequenzeinstellung sind in ihrer jeweiligen Funktion unersetzbar für eine Auswertung der Prozesse sowie für die Möglichkeit zu deren Wiederholung. Das ist der Grund, weshalb diese Funktionen in alle Hielscher Ultraschallgeräte integriert sind.
Ultraschallmischen in Produktionsverfahren
Ultraschall und seine Anwendungen können problemlos hochskaliert werden. Versuche und Tests im Labor ermöglichen es, die Größe des Equipments entsprechend dem Bedarf auszuwählen. Die unten stehende Tabelle zeigt allgemeine Geräteempfehlungen, die sich jeweils auf die Anwendungen – in Abhängigkeit von der Beschallung kleinerer Volumina im Batch oder der Durchflussrate, die beschallt werden soll – beziehen.
| Batch Volumen | Durchflussrate | empfohlenes Gerät |
|---|---|---|
| 0,5 bis 1,5ml | n.a. | VialTweeter |
| 0,1 bis 500ml | 10 bis 200ml/min | UP100H |
| 10 bis 2000ml | 20 bis 400ml/min | UP200S, UP400S |
| 0,1 bis 20l | 0,2 bis 4l/min | UIP1000hd, UIP2000hd |
| 10 bis 100l | 2 bis 10l/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 bis 100l/min | UIP16000 |
| n.a. | höher | Cluster aus UIP16000 |
In-line Prozesse
Hielscher Ultraschallreaktoren werden normalerweise für In-line-Prozesse verwendet. Der Ausgangsstoff wird in einen Reaktorbehälter gepumpt, wo er Ultraschallkavitation von kontrollierter Intensität ausgesetzt wird. Die Beschallungsdauer hängt vom Reaktorvolumen und vom Prozess ab. Die In-line-Beschallung verhindert das unbearbeitete Vorbeifließen, da alle Partikel die Reaktorkammer auf einem vorgegebenen Weg passieren. So werden alle Partikel in jeder Phase für eine gleiche Zeitspanne identischen Beschallungsparametern ausgesetzt. Dadurch verschiebt Ultraschall die Verteilungskurve – anstatt sie zu erweitern. Generell kann man bei beschallten Proben kein „right tailing“ beobachten.
Kühlung im Prozess
Für das Beschallen temperaturempfindlicher Rezepturen bietet Hielscher für alle Labor- und Industriegeräte ummantelte Durchflussreaktoren an. Durch das Kühlen der Reaktorinnenwände kann die Prozesswärme effektiv abgeleitet werden.
Robust und einfach zu reinigen
Ein Ultraschallreaktor besteht aus einem Reaktorgefäß und einer Ultraschallsonotrode. Sie ist das einzige Verschleißteil, welches problemlos innerhalb von Minuten ausgetauscht werden kann. Ein schwingungsentkoppelnder Flansch ermöglicht es, die Sonotrode auf offene, geschlossene und auf unter Druck stehende Behälter ebenso wie auf Durchflusszellen jeglicher Art zu montieren. Durchflussreaktoren bestehen generell aus Edelstahl, haben eine einfache Form und Geometrie und können problemlos und einfach auseinandergenommen und gereinigt werden. Es gibt keine kleinen Öffnungen oder schwer zugängliche Ecken. Spezielle Durchflussreaktoren sind für entsprechende Anforderungen auch mit für CIP- (clean-in-place/ Reinigen an der Stelle) und SIP- (sterilize-in-place/ Sterilisieren an der Stelle) Anforderungen einsetzbar.
Ultraschallreinigen an Ort und Stelle
Die Ultraschallintensität, die für das Dispergieren zum Einsatz kommt, ist um ein Vielfaches höher als die Intensität, die für das gewöhnliche Ultraschallreinigen gebräuchlich ist. Daher kann die Ultraschallleistung für den Reinigungsvorgang während des Reinigens und Spülens genutzt werden, indem die Kavitation die Partikel und die flüssigen Rückstände von der Sonotrode und den Wänden der Durchflusszelle entfernt.