Leistungsultraschall für die Herstellung von Kosmetika
Die Ultraschallverarbeitung spielt eine führende Rolle bei Innovationen in der Entwicklung und Herstellung von Kosmetik- und Körperpflegeprodukten. Ihre vielseitigen Anwendungen in der Kosmetikindustrie umfassen die Herstellung von Emulsionen und Dispersionen, die Partikelgrößenreduzierung, die Herstellung von Liposomen und die Extraktion von Wirkstoffen. Diese hochmoderne Technologie unterstützt sowohl die Forschung im Labor als auch die kommerzielle Produktion im großen Maßstab durch fortschrittliche Ultraschallgeräte, die auf unterschiedliche Anforderungen zugeschnitten sind. Von präzisen Laboruntersuchungen bis zur effizienten kommerziellen Großproduktion ermöglicht die Ultraschallverarbeitung grundlegende Fortschritte und verbessert die Qualität und Wirksamkeit kosmetischer Formulierungen.
Ultraschallverarbeitung von Kosmetik- und Körperpflegeprodukten
Hautpflegeprodukte und dekorative Kosmetik müssen höchste Qualitätsstandards erfüllen. Eine zuverlässige Verarbeitungstechnologie ist entscheidend, um dieses Ziel zu erreichen. Leistungsultraschall ist eine zuverlässige Homogenisierungs- und Extraktionstechnik, die einzigartige Ergebnisse erzielt und die Herstellung hochwertiger, innovativer Produkte ermöglicht. Um mit der Forschung und Entwicklung im Kosmetikbereich Schritt zu halten, sind leistungsstarke und anpassungsfähige Homogenisatoren erforderlich. Hielscher Ultrasonics liefert Ihnen zuverlässige Ultraschallgeräte für jede Prozessstufe – von der Entwicklung neuer Formulierungen im Forschungslabor bis zur kommerziellen Herstellung Ihres Produkts.
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Emulsionen – Homogene und stabile Tropfenverteilung durch Ultraschallbehandlung
Ultraschall ist eine bewährte Technik zur Herstellung feindisperser Emulsionen (W/O, O/W, O/W/O, W/O/W), wie Mini-, Nano- oder Mikroemulsionen, Doppelemulsionen und Phaseninversionsemulsionen. Bei der Ultraschallhomogenisierung zerteilen intensive Kavitationskräfte die zwei oder mehr nicht miteinander mischbaren Phasen durch Scherung in sehr kleine Tropfen. Eine hohe Emulsionsstabilität wird sowohl durch eine geringe Tropfengröße als auch durch eine geringe Polydispersität der Tropfengrößenverteilung erreicht. Emulsionen sind von großer Bedeutung für die Herstellung von Cremes, Lotionen, Seren, Ölen, Balsamen, Gelen und Oleogelen sowie Wachsen.
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Dispersionen und Suspensionen – Partikelgrößenverteilung durch Ultraschallbehandlung
Pulver, Pigmente (z. B. TiO2, ZnO) und Mineralien sind häufige Inhaltsstoffe kosmetischer Produkte wie Cremes, Sonnenschutzmittel, Lippenstifte und Nagellacke. Um ein gleichmäßiges Produkt hoher Qualität zu erhalten, müssen die gleichmäßige Dispergierung und Verteilung der Pulver-, Pigment- oder Mineralpartikel gewährleistet sein. Da Ultraschall zuverlässig feindisperse Dispersionen erzeugt, ist er die Homogenisierungstechnik der Wahl.
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Mahlen und Feinmahlen – Größenreduzierung mit Ultraschall
Insbesondere für dekorative Kosmetik müssen Pigmente auf Mikrometer- und Submikrometergröße gemahlen und gleichmäßig im Produkt dispergiert werden. Werden intensive Ultraschallwellen in Flüssigkeiten und viskose, pastöse Suspensionen eingekoppelt, erzeugt die Ultraschallkavitation hohe Scherkräfte, die Partikel und Pigmente auf Submikrometergröße und Nanometergröße zerkleinern können. Insbesondere bei dekorativer Kosmetik (z. B. Mascara, Nagellack, Lippenstift, Make-up) ist die feine Korngrößenverteilung der Pigmente ein wichtiges Qualitätsmerkmal.
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Pflanzenextraktion – Hohe Ausbeuten durch Ultraschall
Ultraschall ist eine sehr schnelle und effiziente Technik zur Steigerung der Ausbeute an Wirkstoffen, die aus Pflanzen extrahiert werden, z. B. Antioxidantien, Polysaccharide, Terpene und phenolische Verbindungen. Als nichtthermisches Verfahren extrahiert Ultraschall die Verbindungen schonend, sodass Schädigungen und Abbau vermieden werden. Neben einer höheren Extraktionsausbeute liegen die Vorteile der Ultraschallextraktion in der Verwendung umweltfreundlicher Extraktionslösungsmittel (z. B. Wasser) oder geringerer Lösungsmittelmengen, einer niedrigeren Extraktionstemperatur und einer erheblich verkürzten Extraktionszeit. Die Ultraschallextraktion ist eine gut untersuchte Technik, deren Erfolg für zahlreiche Wirkstoffe wie Ascorbinsäure (Vitamin C), α-Tocopherol (Vitamin E) und β-Carotin (Provitamin A), Coenzym Q10 oder Ferulasäure nachgewiesen wurde.
Darüber hinaus kann der Einsatz von Ultraschallwellen traditionelle Extraktionsverfahren wie die Soxhlet-Extraktion, die Extraktion mit überkritischem CO2 und die enzymatische Extraktion (z. B. von Kollagen) verbessern.
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Liposomen durch ultraschallgestützte Verkapselung
Wirkstoffe müssen verkapselt werden, damit sie in die tiefere Hautschicht transportiert werden können, wo sie ihre volle Wirkung entfalten sollen. Liposomen sind gängige Träger für Wirkstoffe und pharmazeutische Wirkstoffe (APIs). Die Ultraschallbehandlung ist ein zuverlässiges Verfahren, um Substanzen in Liposomen zu verkapseln und sie in das Endprodukt zu emulgieren. Klicken Sie hier, um mehr über die ultraschallgestützte Verkapselung mithilfe von Liposomen zu erfahren!
Lösen
Ultraschallwellen sind sehr effizient, um zwei oder mehr Phasen zu lösen und zu einem gleichmäßigen Produkt zu homogenisieren. Starke ultraschallbedingte Scherkräfte helfen dabei, Pulver zu lösen, z. B. Allantoinpulver. Die Homogenisierung ist ein wichtiger Schritt, um ein hochwertiges Produkt mit gleichbleibenden Eigenschaften zu erhalten. Daher ist Ultraschall das bevorzugte Verfahren für Anwendungen zum Lösen und Homogenisieren.
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Ultraschallgerät mit Glasdurchflusszelle zum Inline-Mischen und Emulgieren von Cremes, Lotionen und anderen Hautpflegeprodukten.
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Entwicklung und Analyse im Labor
Hielscher Ultraschalllaborgeräte eignen sich ideal für Forschung und Entwicklung sowie für Routineprozesse. Geräte wie das handgeführte UP100H eignen sich für vielfältige Anwendungen, z. B. Mischen, Dispergieren, Emulgieren, Homogenisieren, Zellaufschluss oder Lösen. Die Laborgeräte sind einfach zu bedienen und bieten eine unübertroffene Effizienz und Flexibilität. Alle Geräte lassen sich präzise steuern, sodass die Reproduzierbarkeit bei der Maßstabsvergrößerung auf den Produktionsmaßstab gewährleistet ist.
Ultraschall bei der Herstellung von Kosmetik- und Körperpflegeprodukten
Die Ultraschallbehandlung lässt sich einfach auf größere Maßstäbe übertragen. Laborversuche ermöglichen eine genaue Auswahl der erforderlichen Gerätegröße. Die nachstehende Tabelle zeigt allgemeine Geräteempfehlungen in Abhängigkeit vom zu verarbeitenden Chargenvolumen oder Volumenstrom.
Konstruktion, Fertigung und Beratung – Qualität Made in Germany
Die Ultraschallgeräte von Hielscher sind für ihre höchsten Qualitäts- und Konstruktionsstandards bekannt. Robustheit und einfache Bedienung ermöglichen die reibungslose Integration unserer Ultraschallgeräte in Industrieanlagen. Die Ultraschallgeräte von Hielscher bewältigen raue Bedingungen und anspruchsvolle Einsatzumgebungen problemlos.
Hielscher Ultrasonics ist ein ISO-zertifiziertes Unternehmen und legt besonderen Wert auf leistungsstarke Ultraschallgeräte mit modernster Technologie und hoher Benutzerfreundlichkeit. Selbstverständlich sind die Ultraschallgeräte von Hielscher CE-konform und erfüllen die Anforderungen von UL, CSA und RoHs.
Die nachstehende Tabelle gibt Ihnen einen Anhaltspunkt für die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallgeräte:
| Chargenvolumen | Volumenstrom | Empfohlene Geräte |
|---|---|---|
| 0,5 bis 1,5mL | n.a. | VialTweeter | 1 bis 500mL | 10 bis 200mL/min | UP100H |
| 10 bis 2000mL | 20 bis 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 bis 20L | 0,2 bis 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 bis 100L | 2 bis 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 bis 150L | 3 bis 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 bis 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | höher | Verbund aus UIP16000 |
Inline-Verarbeitung
Die Ultraschallreaktoren von Hielscher werden üblicherweise inline eingesetzt. Das Material wird in den Reaktorbehälter gepumpt. Dort wird es Ultraschallkavitation mit kontrollierter Intensität ausgesetzt. Die Einwirkzeit ergibt sich aus dem Reaktorvolumen und der Materialzufuhrrate. Die Inline-Beschallung verhindert eine Umgehung der Behandlungszone, da alle Partikel die Reaktorkammer auf einem definierten Weg durchlaufen. Da alle Partikel in jedem Zyklus für dieselbe Dauer identischen Beschallungsparametern ausgesetzt sind, verschiebt die Ultraschallbehandlung typischerweise die Verteilungskurve, anstatt sie zu verbreitern. Im Allgemeinen ist bei beschallten Proben kein „Right Tailing“, also kein Ausläufer auf der rechten Seite der Verteilungskurve, zu beobachten.
Prozesskühlung
Für temperaturempfindliche Formulierungen bietet Hielscher Durchflusszellenreaktoren mit Kühlmantel für alle Labor- und Industriegeräte an. Durch die Kühlung der inneren Reaktorwände lässt sich die Prozesswärme effektiv abführen.
Robust und leicht zu reinigen
Ein Ultraschallreaktor besteht aus dem Reaktorbehälter und der zur Ultraschallbehandlung eingesetzten Sonotrode. Diese ist das einzige Verschleißteil und lässt sich innerhalb weniger Minuten einfach austauschen. Schwingungsentkoppelnde Flansche ermöglichen die Montage der Sonotrode in beliebiger Ausrichtung in offenen oder geschlossenen, druckbeaufschlagbaren Behältern oder Durchflusszellen. Es sind keine Lager erforderlich. Durchflusszellenreaktoren bestehen in der Regel aus Edelstahl, haben einfache Geometrien und können einfach zerlegt und ausgewischt werden. Es gibt keine kleinen Öffnungen oder versteckten Ecken. Auch spezielle Durchflusszellenreaktoren, die die anspruchsvollen Anforderungen von CIP (Clean-in-Place, Reinigung ohne Demontage) und SIP (Sterilize-in-Place, Sterilisation ohne Demontage) erfüllen, sind erhältlich.
Ultraschallreinigung ohne Demontage
Die für Dispergieranwendungen eingesetzte Ultraschallintensität ist deutlich höher als bei der üblichen Ultraschallreinigung. Daher kann die Ultraschallleistung während des Durchspülens und Spülens genutzt werden, um die Reinigung zu unterstützen, da die durch Ultraschall erzeugte Kavitation Partikel und Flüssigkeitsrückstände von der Sonotrode und den Wänden der Durchflusszelle entfernt.
Wissenswertes
Wie werden kosmetische Inhaltsstoffe gemischt?
Das Mischen kosmetischer Inhaltsstoffe umfasst die Desinfektion sämtlicher Geräte, das genaue Abwiegen der Inhaltsstoffe und die Einhaltung einer bestimmten Reihenfolge bei der Herstellung der Formulierung. Beginnen Sie damit, die wasserlöslichen Inhaltsstoffe zusammenzuführen. Erwärmen kann den Mischprozess fördern. Führen Sie anschließend die öllöslichen Inhaltsstoffe zusammen und erwärmen Sie sie auf dieselbe Temperatur. Mischen Sie die Ölphase nach und nach unter ständigem Rühren in die Wasserphase, um eine Emulsion zu bilden. Kühlen Sie die Mischung anschließend ab und geben Sie wärmeempfindliche Inhaltsstoffe bei Temperaturen unter 40°C hinzu. Verwenden Sie geeignete Mischgeräte, um eine gleichmäßige Konsistenz zu gewährleisten, überprüfen Sie den pH-Wert und stellen Sie ihn ein, fügen Sie Konservierungsmittel hinzu, um mikrobielles Wachstum zu verhindern, und führen Sie Stabilitäts- und Kompatibilitätstests durch, um die Stabilität und Wirksamkeit des Produkts sicherzustellen.