Ultrasonidos de potencia para la producción de cosméticos
El procesamiento ultrasónico está a la vanguardia de la innovación en los dinámicos ámbitos del desarrollo y la fabricación de cosméticos y productos de cuidado personal. Sus versátiles aplicaciones en la industria cosmética abarcan la creación de emulsiones y dispersiones, la reducción del tamaño de partícula, la preparación de liposomas y la extracción de compuestos activos. Esta tecnología de vanguardia ofrece tanto a los investigadores de laboratorio como a la producción comercial a gran escala sonicadores avanzados adaptados a diversas necesidades. Desde la precisión minuciosa de las investigaciones de laboratorio hasta la eficiencia de la producción comercial a plena escala, el procesamiento ultrasónico constituye una fuerza transformadora que mejora la calidad y la eficacia de las formulaciones cosméticas en todos los ámbitos.
Procesamiento ultrasónico de productos cosméticos y de cuidado personal
Los productos para el cuidado de la piel y los cosméticos decorativos deben cumplir los más altos estándares de calidad. Una tecnología de procesamiento fiable es fundamental para alcanzar este objetivo. Los ultrasonidos de potencia son una técnica fiable de homogeneización y extracción que consigue resultados únicos y permite producir productos innovadores de gran valor. Para seguir el ritmo de la investigación y el desarrollo cosméticos, se necesitan homogeneizadores potentes y adaptables. Hielscher Ultrasonics le proporciona equipos ultrasónicos fiables para cada etapa del procesamiento – desde el desarrollo de nuevas formulaciones en el laboratorio de investigación hasta la fabricación final de su producto comercializado.
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Emulsiones – Distribución homogénea y estable de las gotas mediante sonicación
Los ultrasonidos son una técnica probada para producir emulsiones de gotas finas (W/O, O/W, O/W/O, W/O/W), como miniemulsiones, nanoemulsiones o microemulsiones, emulsiones dobles y emulsiones por inversión de fase. Durante la homogeneización ultrasónica, las intensas fuerzas de cavitación someten a cizallamiento las dos o más fases inmiscibles, dividiéndolas en gotas muy pequeñas. Se consigue una elevada estabilidad de la emulsión gracias tanto al pequeño tamaño de las gotas como a la baja polidispersidad de la distribución del tamaño de las gotas. Las emulsiones son muy importantes para la producción de cremas, lociones, sérums, aceites, bálsamos, geles y oleogeles, y ceras.
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Dispersiones y suspensiones – Distribución del tamaño de partícula mediante sonicación
Los polvos, los pigmentos (p. ej., TiO2, ZnO) y los minerales son ingredientes habituales en productos cosméticos como cremas, protectores solares, barras de labios y esmaltes de uñas. Para obtener un producto uniforme de alta calidad, debe garantizarse la dispersión uniforme y la distribución de las partículas de polvo, pigmentos o minerales. Dado que los ultrasonidos proporcionan dispersiones fiables de partículas finas, son la técnica de homogeneización de elección.
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Molienda y molienda fina – Reducción del tamaño mediante ultrasonidos
Especialmente en los cosméticos decorativos, los pigmentos deben molerse hasta alcanzar tamaños micrométricos y submicrométricos y dispersarse uniformemente en el producto. Cuando se acoplan ondas ultrasónicas intensas a líquidos y suspensiones viscosas de consistencia pastosa, la cavitación ultrasónica genera elevadas fuerzas de cizallamiento que pueden moler partículas y pigmentos hasta alcanzar tamaños submicrométricos y nanométricos . Especialmente en los cosméticos decorativos (p. ej., máscaras de pestañas, esmaltes de uñas, barras de labios y maquillaje), la distribución de los pigmentos en tamaños finos es un indicador importante de calidad.
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Extracción botánica – Altos rendimientos mediante ultrasonidos
Los ultrasonidos son una técnica muy rápida y eficiente para mejorar el rendimiento de los componentes activos extraídos de plantas, como antioxidantes, polisacáridos, terpenos y compuestos fenólicos. Como método no térmico, los ultrasonidos extraen los compuestos de forma suave, evitando daños y degradación. Además de un mayor rendimiento de los extractos, las ventajas de la extracción ultrasónica incluyen el uso de un disolvente de extracción ecológico (p. ej., agua) o de una menor cantidad de disolvente, una menor temperatura de extracción y una considerable reducción del tiempo de extracción. La extracción ultrasónica es una técnica ampliamente investigada cuya eficacia se ha demostrado para numerosos compuestos activos, como el ácido ascórbico (vitamina C), el α-tocoferol (vitamina E) y el β-caroteno (provitamina A), la coenzima Q10 o el ácido ferúlico.
Además, la aplicación de ondas ultrasónicas puede mejorar métodos tradicionales de extracción, como la extracción Soxhlet, la extracción con CO2 supercrítico y la extracción enzimática (p. ej., de colágeno).
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Liposomas mediante encapsulación ultrasónica
Los compuestos activos deben encapsularse para transportarlos a una capa más profunda de la piel, donde deben ejercer plenamente sus efectos. Los liposomas son un vehículo habitual para los compuestos activos y los principios activos farmacéuticos (API). La sonicación es una herramienta fiable para encapsular sustancias en liposomas y emulsionarlos en el producto final. ¡Haga clic aquí para saber más sobre la encapsulación de liposomas asistida por ultrasonidos!
Disolución
Las ondas ultrasónicas son muy eficientes para disolver y homogeneizar dos o más fases y obtener un producto uniforme. Las potentes fuerzas de cizallamiento ultrasónico ayudan a disolver polvos, como la alantoína en polvo. La homogeneización es un paso importante para obtener un producto de alta calidad con características constantes. Por ello, los ultrasonidos son el método preferido para las aplicaciones de disolución y homogeneización.
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Sonicador con celda de flujo de vidrio para la mezcla y la emulsificación en línea de cremas, lociones y otros productos para el cuidado de la piel.
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Desarrollo y análisis en el laboratorio
Hielscher: los equipos ultrasónicos de laboratorio son ideales tanto para la investigación y el desarrollo como para los procesos rutinarios. Los equipos de mano como el UP100H son adecuados para múltiples aplicaciones, como mezcla, dispersión, emulsificación, homogeneización, desintegración o disolución. Los equipos de laboratorio son fáciles de utilizar y ofrecen una eficiencia y una flexibilidad inigualables. Todos los equipos pueden controlarse con precisión, lo que garantiza la reproducibilidad al escalar el proceso a la producción.
Ultrasonidos en la fabricación de productos cosméticos y de cuidado personal
La sonicación puede escalarse fácilmente. Las pruebas de laboratorio permiten seleccionar con precisión el tamaño de equipo necesario. La siguiente tabla muestra recomendaciones generales de equipos en función del volumen del lote o del caudal que se deba procesar.
Diseño, fabricación y asesoramiento – Calidad fabricada en Alemania
Los sonicadores de Hielscher son conocidos por sus máximos estándares de calidad y diseño. Su robustez y facilidad de uso permiten integrar nuestros sonicadores sin dificultades en instalaciones industriales. Los sonicadores de Hielscher se adaptan fácilmente a condiciones adversas y entornos exigentes.
Hielscher Ultrasonics es una empresa con certificación ISO y presta especial atención a los sonicadores de alto rendimiento que incorporan tecnología de vanguardia y son fáciles de utilizar. Por supuesto, los sonicadores de Hielscher cumplen la normativa CE y los requisitos de UL, CSA y RoHs.
La siguiente tabla ofrece una indicación de la capacidad aproximada de procesamiento de nuestros sonicadores:
| Volumen del lote | Caudal | Equipos recomendados |
|---|---|---|
| 0,5 a 1,5 mL | n.a. | VialTweeter | 1 a 500 mL | 10 a 200 mL/min | UP100H |
| 10 a 2000 mL | 20 a 400 mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 a 20 L | 0,2 a 4 L/min | UIP2000hdT |
| 10 a 100 L | 2 a 10 L/min | UIP4000hdT |
| 15 a 150 L | 3 a 15 L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 a 100 L/min | UIP16000 |
| n.a. | superior | conjunto de UIP16000 |
Procesamiento en línea
Los reactores ultrasónicos de Hielscher se utilizan habitualmente en línea. El material se bombea al recipiente del reactor, donde se expone a cavitación ultrasónica a una intensidad controlada. El tiempo de exposición depende del volumen del reactor y del caudal de alimentación del material. La sonicación en línea elimina el paso de material sin tratamiento, ya que todas las partículas atraviesan la cámara del reactor siguiendo una trayectoria definida. Como todas las partículas se exponen a parámetros de sonicación idénticos durante el mismo tiempo en cada ciclo, la sonicación suele desplazar la curva de distribución en lugar de ensancharla. En general, no se observa una «cola hacia la derecha» en las muestras sonicadas.
Refrigeración del proceso
Para las formulaciones sensibles a la temperatura, Hielscher ofrece reactores de celda de flujo con camisa de refrigeración para todos los equipos de laboratorio e industriales. Al refrigerar las paredes internas del reactor, el calor del proceso puede disiparse eficazmente.
Robustos y fáciles de limpiar
Un reactor ultrasónico consta del recipiente del reactor y del sonotrodo ultrasónico. Este es el único componente sujeto a desgaste y puede sustituirse fácilmente en cuestión de minutos. Las bridas de desacoplamiento de oscilaciones permiten montar el sonotrodo en recipientes abiertos o cerrados presurizables, o en celdas de flujo, en cualquier orientación. No se necesitan cojinetes. Los reactores de celda de flujo suelen estar fabricados en acero inoxidable, tienen geometrías sencillas y pueden desmontarse fácilmente y limpiarse con un paño. No tienen orificios pequeños ni rincones ocultos. También hay disponibles reactores especiales de celda de flujo que cumplen los requisitos avanzados de CIP (limpieza in situ) y SIP (esterilización in situ).
Limpieza ultrasónica in situ
La intensidad ultrasónica utilizada en las aplicaciones de dispersión es mucho mayor que la empleada en la limpieza ultrasónica habitual. Por ello, la potencia ultrasónica puede utilizarse para facilitar la limpieza durante el lavado por circulación y el enjuague, ya que la cavitación ultrasónica elimina partículas y residuos líquidos del sonotrodo y de las paredes de la celda de flujo.
Información de interés
¿Cómo mezclar ingredientes cosméticos?
La mezcla de ingredientes cosméticos requiere higienizar todos los equipos, pesar los ingredientes con precisión y seguir una secuencia específica de formulación. Comience combinando los ingredientes solubles en agua. El calentamiento puede favorecer el proceso de mezcla. A continuación, combine los ingredientes solubles en aceite y caliéntelos hasta la misma temperatura. Incorpore gradualmente la fase oleosa a la fase acuosa, agitando continuamente para formar una emulsión; después, enfríe la mezcla y añada los ingredientes sensibles al calor cuando la temperatura sea inferior a 40 °C. Utilice equipos de mezcla adecuados para garantizar una consistencia uniforme, compruebe y ajuste el pH, añada conservantes para evitar el crecimiento microbiano y realice pruebas de estabilidad y compatibilidad para garantizar la estabilidad y la eficacia del producto.