Cremes und kosmetische Produkte mit Ultraschall emulgieren
Hautpflegeprodukte wie Cremes, Lotionen, Feuchtigkeitscremes, Balsame und Salben basieren im Allgemeinen auf stabilen Emulsionen im Submikron- und Nanobereich. Die Emulgierung mit Ultraschall erzeugt hohe Scherkräfte und hat sich als wirksame und zuverlässige Mischtechnik für Hautpflege- und Kosmetikprodukte etabliert.
Homogene Emulsionen in der Hautpflegeproduktion
Die 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.
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Ultraschallproduktion einer Emulsion (rot angefärbtes Wasser / gelbes Öl). Nach einigen Sekunden der Ultraschallbehandlung werden die Wasser- und Öl-Phase in eine feine Emulsion umgewandelt.
UIP1000hdT mit Glasdurchflussreaktor zur Herstellung von Hautpflegeprodukten wie Cremes, Lotionen und Balsamen
- Erhöhte Absorptionsrate
- Geringere Absorptionsschwankungen
- Verbesserte Bioverfügbarkeit von lipophilen Molekülen
- Langzeitstabilität
- Schutz gegen Oxidation und Hydrolyse
Ultraschalldispersion bioaktiver Moleküle
Hochentwickelte Hautpflegeprodukte sind im Allgemeinen mit Wirkstoffen wie Antioxidantien, Vitaminen und anderen bioaktiven Molekülen angereichert, die die Haut nähren oder bestimmte dermatologische Aufgaben erfüllen. Zu den typisch verwendeten bioaktiven Substanzen gehören Vitamine wie Vitamin C und Vitamin E, CoQ10, Reveratrol, Ferulasäure, Hyaluronsäure sowie verschiedene Peptide und Lipide. Um ein gleichmäßiges Auftragen und die kontrollierte Abgabe von kosmetischen Inhaltsstoffen zu gewährleisten, müssen die Bioaktivstoffe homogen und gleichmäßig im Hautpflegeprodukt verteilt werden. Ultraschallhomogenisatoren 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, geschmeidigen Cremetextur, sondern schützt die bioaktiven Moleküle auch vor Oxidation und Hydrolyse, da die bioaktiven Stoffe in der Ölphase der O/W-Nanoemulsion eingekapselt sind und weder Wasser noch Luft ausgesetzt sind.
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!
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 wirksame Mischtechnologie, um Phasentrennung, Aufrahmen und Ausflocken der Inhaltsstoffe im Hautpflegeprodukt zu verhindern. Ultraschallhomogenisatoren erzeugen Mischkräfte mit hoher Scherkraft, die Tröpfchen in Submikron-/Nanogröße aufbrechen und Partikel in einer homogenen Mischung dispergieren und deagglomerieren. Die gleichmäßige Mischung in Submikron-/Nanogröße sorgt für eine langzeitstabile Formulierung mit tiefer Hautpenetration, hoher Absorptionsrate und Abgabe bioaktiver Moleküle.
Hielscher 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
Die 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 Ultraschallhomogenisatoren:
| 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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Leistungsstarke Ultraschall-Homogenisatoren von Labor bis Pilot- und industrielle Maßstab.
Literatur / Literaturhinweise
- Bordes, C.; Bolzinger, M.-A.; El Achak, M.; Pirot, F.; Arquier, D.; Agusti, G.; Chevalier, Y. (2021): Formulation of Pickering emulsions for the development of surfactant-free sunscreen creams. International Journal of Cosmetic Science 43, 2021. 432-445.
- Han N.S., Basri M., Abd Rahman M.B. Abd Rahman R.N., Salleh A.B., Ismail Z. (2012): Preparation of emulsions by rotor-stator homogenizer and ultrasonic cavitation for the cosmeceutical industry. Journal of Cosmetic Science Sep-Oct; 63(5), 2012. 333-44.
- Seyed Mohammad Mohsen Modarres-Gheisari, Roghayeh Gavagsaz-Ghoachani, Massoud Malaki, Pedram Safarpour, Majid Zandi (2019): Ultrasonic nano-emulsification – A review. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 52, 2019. 88-105.
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.