Hielscher Ultraschalltechnik

Mittels Ultraschall emulgierte Cremes und Kosmetikprodukte

Hautpflegeprodukte wie Cremes, Lotionen, Feuchtigkeitscremes, Balsame und Salben basieren im Allgemeinen auf stabilen Emulsionen im Submikron- und Nanobereich. Die Ultraschall-Emulgierung erzeugt hohe Scherkräfte und hat sich als wirkungsvolle und zuverlässige Mischtechnik für Hautpflege- und Kosmetikprodukte etabliert.

SubMikron- & Nano-Emulsionen in der Kosmetik mittels Ultraschall

Sonication is used as potent mixing and blending technology for skin care products such a creams, lotions and ointmentsDie Ultraschall-Emulgierung ist eine etablierte Technik zur Herstellung von Submikron- und Nano-Emulsionen für Hautpflege- und Kosmetikprodukte. Die niederfrequente, hochamplitudige Beschallung ist die überlegene Verarbeitungsmethode, welche den herkömmlichen Hochdruckhomogenisator oder den Hochschermischer problemlos ersetzt. Wenn Flüssigkeiten oder Slurries mit Hochleistungs-Ultraschall beschallt werden, werden intensive Scherkräfte erzeugt, welche die notwendige Energie liefern, um stabile und transluzente bzw. transparente Submikron- oder Nanoemulsionen herzustellen. Akustische (Ultraschall-)Kavitation erzeugt heftig und asymmetrisch implodierende Vakuumblasen, wodurch lokal begrenzt extreme Bedingungen wie sehr hohen Druck- und Temperaturdifferenzen sowie Flüssigkeitsstrahlen entstehen. Durch diese extremen Kräfte werden Tröpfchen gespalten und Feststoffpartikel werden zu Submikron-/Nanopartikel zerschlagen und dispergiert. Emulsionen im Submikron- und Nanometerbereich haben den Vorteil, dass die winzigen Tröpfchen eine sehr hohe Oberfläche bieten, wodurch die Hautpenetration und die Abgabe bioaktiver Substanzen in die Hautschichten verbessert wird. Darüber hinaus sind Nanoemulsionen im Vergleich zu Makroemulsionen stabil und zeigen keine Aufrahmung, Sedimentation, Flockung oder Koaleszenz, wie es bei Makroemulsionen haufig zu beobachten ist.
Mit Ultraschallgeräten lassen sich Emulgierungsprozesse leicht im kleinen Maßstab testen und dann linear auf die Produktionsebene hochskalieren. Dies erleichtert die Entwicklung neuer Formulierungen sowie die Optimierung bestehender Produkte.
Lesen Sie mehr über die ultraschall-gestützte Nano-Emulgierung!
Folgen Sie diesem Link, um mehr über tensidfreie Pickering-Emulsionen zu erfahren, die mittels Ultraschall hergestellt werden!

Ultrasonic emulsification with Hielscher's UP200Ht and sonotrode S26d14

Ultraschallproduktion einer Emulsion (rot angefärbtes Wasser / gelbes Öl). Nach einigen Sekunden der Ultraschallbehandlung werden die Wasser- und Öl-Phase in eine feine Emulsion umgewandelt.

Ultrasonicemulsification is used to produce skin care products such as creams and lotions with a high load of active substances.

UIP1000hdT mit Glasdurchflussreaktor zur Herstellung von Hautpflegeprodukten wie Cremes, Lotionen und Balsamen

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Vorteile von mittels Ultraschall hergestellten kosmetischen Nano-Emulsionen

  • Erhöhte Absorptionsrate
  • Geringere Absorptionsschwankungen
  • Verbesserte Bioverfügbarkeit von lipophilen Molekülen
  • Langzeitstabilität
  • Schutz gegen Oxidation und Hydrolyse

Ultraschall-Emulgierung von Öl in Wasser mit dem Ultraschallgerät UP200Ht (200W)

Ultraschalldispersion bioaktiver Moleküle

Hochentwickelte Hautpflegeprodukte sind oftmals mit aktiven Inhaltsstoffen wie Antioxidantien, Vitaminen und anderen bioaktiven Molekülen angereichert, welche die Haut nähren oder zu bestimmten dermatologischen Zwecken eingesetzt werden. Typische verwendete bioaktive Substanzen sind Vitamine wie Vitamin C und Vitamin E, CoQ10, Reveratrol, Ferulasäure, Hyaluronsäure sowie verschiedene Peptide und Lipide. Um eine gleichmässige Anwendung und die kontrollierte Abgabe der kosmetischen Inhaltsstoffe zu gewährleisten, müssen die bioaktiven Substanzen homogen und mit einer gleichmässigen Verteilung im Hautpflegeprodukt verteilt sein. Ultraschall-Homogenisatoren dispergieren feste Partikel gleichmäßig und mit einer einheitlichen Partikelgröße in der Hautpflegeformulierung. Das Mischen und Dispergieren mit Ultraschall führt dabei nicht nur zu einer gleichmäßigen, glatten Cremetextur, sondern schützt auch die bioaktiven Moleküle vor Oxidation und Hydrolyse, da die bioaktiven Substanzen in der Ölphase der O/W-Nanoemulsion eingekapselt sind und somit nicht mit Wasser und Luft in Kontakt kommen.

Abhängig von der Formulierung (Wasser-in-Öl- oder Öl-in-Wasser-Emulsion) profitieren lipophile und hydrophile bioaktive Moleküle von der jeweiligen Formulierung als Nanoemulsion bzw. in liposomaler Form.
Um mehr über die ultraschall-gestützte Herstellung von Nano-Liposomen zu erfahren, klicken Sie bitte hier!

Vorteile des Ultraschallmischens

  • Submikron-/Nano-Größe
  • homogene Mischung
  • schnelles Verfahren
  • nicht-thermischer Prozess
  • reproduzierbare Ergebnisse
  • präzise steuerbar
  • lineares Scale-up
  • einfach und sicher
  • Hochleistungs-Ultraschallmischer für kosmetische Produkte

    Die Formulierung von Hautpflegeprodukten wie Cremes, Lotionen, Feuchtigkeitscremes, Balsamen, Salben und dermatologischen Produkten für die topische / transdermale Anwendung erfordert eine zuverlässige und leistungsfähige Mischtechnologie, um die Phasentrennung, Aufrahmung und Ausflockung von Inhaltsstoffen im Hautpflegeprodukt zu verhindern. Ultraschall-Homogenisatoren erzeugen sehr hohe Scherkräfte, welche die Tröpfchen auf Submikron-/Nanogröße reduzieren und die Partikel zu einer homogenen Mischung dispergieren und desagglomerieren. Die gleichmäßige Mischung in Submikron-/Nanogröße sorgt für eine langzeitstabile Formulierung mit tiefer Hautpenetration, hoher Absorptionsrate und gleichmäßiger Abgabe der bioaktiven Moleküle.
    Präzise Kontrolle über die Ultraschall-Prozessparameter von Hielscher Ultrasonics' intelligente SoftwareHielscher Ultrasonics liefert Ultraschall-Homogenisatoren an Hersteller von Hautpflege- und Kosmetikprodukten weltweit. Die präzise Steuerung aller wichtigen Prozessparameter wie Amplitude, Druck, Temperatur und Beschallungszeit machen den Ultraschallprozess zuverlässig und reproduzierbar. Hielscher Ultrasonics weiß um die Bedeutung einer gleichbleibend hohen Produktqualität und unterstützt Kosmetikhersteller bei der Umsetzung von Prozessstandardisierung und GMP (Good Manufacturing Practices), indem alle unsere digitalen Ultraschall-Homogenisatoren sämtliche Ultraschall-Prozessparameter automatisch auf einer integrierten SD-Karte aufzeichnen. Dies erleichtert die Prozessüberwachung und Qualitätskontrolle erheblich.
    Alle Hielscher-Ultraschallgeräte sind für den 24/7-Betrieb unter Volllast gebaut und sind zuverlässige Produktionsmaschinen.

    Ultraschallgeräte für die industrielle Fertigung

    Ultraschallprozessor UIP4000hdT, ein 4kW starker Ultraschall-ReaktorDie Produktpalette von Hielscher Ultrasonics deckt das gesamte Spektrum vom kompakten Labor-Ultraschallgerät bis hin zu leistungsstarken Benchtop- und vollindustriellen Ultraschallsystemen ab. Während Beschallungsprozesse sowohl im Batch- als auch im Inline-Modus durchgeführt werden können, empfiehlt sich für größere Volumina auf industrieller Ebene die kontinuierliche Beschallung mit einer Durchflusszelle, da hierbei der außergewöhnlich gleichmäßigen Beschallung und Prozesssteuerung erzielt wird. Eine breite Palette von Zubehör an Sonotroden (auch bekannt als Ultraschallhörner,-spitzen oder -finger), Booster-Hörnern (die als Verstärker oder Verminderer fungieren), Durchflussreaktoren und weitere Accessoires ermöglichen es, die den Ultraschallprozessor optimal für Ihren Prozess zu konfigurieren.
    Robustheit, Zuverlässigkeit und geringer Wartungsaufwand sind weitere Vorteile der Hielscher Ultraschallgeräte. Alle industriellen Ultraschallsysteme von Hielscher sind für den 24/7-Betrieb bei hoher Beanspruchung und in anspruchsvollen Umgebungen gebaut.

    In der folgenden Tabelle finden Sie die ungefähre Verarbeitungskapazität unserer Ultraschallsysteme:

    Batch-Volumen Durchfluss Empfohlenes Ultraschallgerät
    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
    n.a. 10 bis 100l/min UIP16000
    n.a. größere Cluster aus UIP16000

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    Hielscher Ultrasonics stellt leistungsstarke Ultraschall-Homogenisatoren für die Dispersion, Emulgierung und Zellenextraktion her.

    Leistungsstarke Ultraschall-Homogenisatoren von Labor bis Pilot- und industrielle Maßstab.

    Literatur / Literaturhinweise



    Wissenswertes

    Über kosmetische Emulsionen

    Eine Emulsion ist ein Zweiphasensystem. Die beiden Hauptkomponenten einer Emulsion bestehen aus einer Ölphase und einer wässrigen Phase. Die wässrige Phase besteht aus Wasser und einer beliebigen Kombination von Substanzen, die polar sind und sich, zumindest bis zu einem gewissen Grad, in Wasser lösen. Die Ölphase besteht aus einem oder mehreren öligen Materialien und ggf. anderen Bestandteilen, die unpolar sind und zumindest eine gewisse Löslichkeit in öligen Materialien aufweisen. Öl-in-Wasser (o/w): in Wasser dispergierte Öltröpfchen; das Öl wird als innere oder dispergierte Phase und das Wasser als äußere oder kontinuierliche Phase bezeichnet. Wasser-in-Öl-Emulsion (w/o): Wassertröpfchen sind in Öl dispergiert; das Wasser ist die interne oder dispergierte Phase und das Öl die externe oder kontinuierliche Phase. w/o/w oder o/w/o sind sogenannte komplexe oder multiple Emulsionen.