Cremas y productos cosméticos emulsionados por ultrasonidos
Los productos para el cuidado de la piel, como cremas, lociones, hidratantes, bálsamos y pomadas, suelen basarse en emulsiones estables de tamaño submicrométrico y nanométrico. La emulsificación ultrasónica genera intensas fuerzas de cizallamiento y es una técnica de mezclado potente y fiable, ampliamente consolidada para los productos cosméticos y de cuidado de la piel.
Emulsificación homogénea en la producción de productos para el cuidado de la piel
La emulsificación ultrasónica es una técnica consolidada para producir emulsiones submicrométricas y nanoemulsiones para productos cosméticos y de cuidado de la piel. La sonicación de baja frecuencia y alta amplitud es un método de procesamiento superior que puede sustituir fácilmente al homogeneizador de alta presión o al mezclador de alto cizallamiento convencionales. Cuando los líquidos o las suspensiones se someten a sonicación con ultrasonidos de alta potencia, se generan intensas fuerzas de cizallamiento que aportan la energía necesaria para producir emulsiones submicrométricas o nanoemulsiones estables y translúcidas o transparentes. La cavitación acústica (ultrasónica) crea burbujas de vacío que implosionan de forma violenta y asimétrica, lo que genera condiciones extremas localizadas, como diferencias muy elevadas de presión y temperatura, así como chorros de líquido. Estas condiciones extremas fragmentan las gotas y dispersan y fragmentan las partículas sólidas hasta la escala submicrométrica o nanométrica. Las emulsiones de tamaño submicrométrico y nanométrico tienen la ventaja de que sus diminutas gotas ofrecen una superficie muy elevada, lo que mejora la penetración cutánea y la administración de sustancias bioactivas en las capas de la piel. Además, las nanoemulsiones son estables en comparación con las macroemulsiones y no presentan formación de crema, sedimentación, floculación ni coalescencia, fenómenos que sí se observan en las macroemulsiones.
Con los ultrasonicadores, los procesos de emulsificación pueden ensayarse fácilmente a pequeña escala y después escalarse linealmente hasta el nivel de producción. Esto facilita el desarrollo de nuevas formulaciones o la optimización de los productos existentes.
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Preparación ultrasónica de una emulsión (agua roja / aceite amarillo). Unos segundos de sonicación convierten las fases separadas de agua/aceite en una emulsión fina.
UIP1000hdT con reactor de flujo de vidrio para la producción de productos de cuidado de la piel, como cremas, lociones y bálsamos
- Mayor velocidad de absorción
- Menores fluctuaciones en la absorción
- Mayor biodisponibilidad de las moléculas lipófilas
- Estabilidad a largo plazo
- Protección frente a la oxidación y la hidrólisis
Dispersión ultrasónica de moléculas bioactivas
En general, los productos avanzados para el cuidado de la piel se enriquecen con ingredientes activos, como antioxidantes, vitaminas y otras moléculas bioactivas, que nutren la piel o cumplen determinadas funciones dermatológicas. Entre las sustancias bioactivas utilizadas habitualmente se incluyen vitaminas como la vitamina C y la vitamina E, CoQ10, reveratrol, ácido ferúlico y ácido hialurónico, así como diversos péptidos y lípidos. Para garantizar una aplicación uniforme y una administración controlada de los ingredientes cosméticos, las sustancias bioactivas deben dispersarse homogéneamente y distribuirse de manera uniforme por todo el producto de cuidado de la piel. Los homogeneizadores ultrasónicos dispersan las partículas sólidas de manera uniforme y con un tamaño de partícula uniforme dentro de la formulación de cuidado de la piel. Así, el mezclado y la dispersión ultrasónicos no solo proporcionan una textura de crema uniforme y suave, sino que también protegen las moléculas bioactivas frente a la oxidación y la hidrólisis, ya que las sustancias bioactivas quedan encapsuladas en la fase oleosa de la nanoemulsión O/W y no están expuestas al agua ni al aire.
Según la formulación (emulsión de agua en aceite o de aceite en agua), las moléculas bioactivas lipófilas e hidrófilas se benefician de su incorporación en nanoemulsiones o liposomas, respectivamente.
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Mezcladores ultrasónicos de alto rendimiento para formulaciones cosméticas
La formulación de productos de cuidado de la piel, como cremas, lociones, hidratantes, bálsamos, pomadas, ungüentos y productos dermatológicos para aplicaciones tópicas / transdérmicas, requiere una tecnología de mezclado fiable y potente para evitar la separación de fases, la formación de crema y la floculación de los ingredientes en el producto de cuidado de la piel. Los homogeneizadores ultrasónicos generan fuerzas de mezclado de alto cizallamiento que fragmentan las gotas hasta un tamaño submicrométrico o nanométrico y dispersan y desaglomeran las partículas para obtener una mezcla homogénea. El mezclado uniforme a escala submicrométrica o nanométrica proporciona una formulación estable a largo plazo, con una penetración cutánea profunda, una elevada velocidad de absorción y administración de moléculas bioactivas.
Hielscher Ultrasonics suministra homogeneizadores ultrasónicos a fabricantes de productos cosméticos y de cuidado de la piel de todo el mundo. El control preciso de todos los parámetros importantes del proceso, como la amplitud, la presión, la temperatura y el tiempo de sonicación, hace que el proceso ultrasónico sea fiable y reproducible. Hielscher Ultrasonics conoce la importancia de mantener una alta calidad constante del producto y ayuda a los fabricantes de cosméticos a implementar la estandarización de procesos y las GMP (buenas prácticas de fabricación), ya que todos nuestros homogeneizadores ultrasónicos digitales registran automáticamente todos los parámetros del proceso ultrasónico en una tarjeta SD integrada. Esto facilita considerablemente la supervisión del proceso y el control de calidad.
Todos los ultrasonicadores Hielscher están diseñados para funcionar 24/7 a plena carga y son equipos de trabajo fiables en la producción.
Ultrasonicadores de escala industrial
La gama de productos de Hielscher Ultrasonics abarca todo el espectro, desde ultrasonicadores compactos de laboratorio hasta potentes equipos de sobremesa y sistemas ultrasónicos plenamente industriales. Aunque los procesos de sonicación pueden realizarse por lotes y en línea, para volúmenes mayores a escala industrial se recomienda la sonicación continua mediante una configuración de flujo continuo, debido a la excepcional uniformidad de la sonicación y al control del proceso. Una amplia variedad de accesorios, como sonotrodos (también conocidos como sondas, bocinas o puntas), bocinas amplificadoras (que actúan como amplificadores o reductores de amplitud), reactores de celda de flujo y otros complementos, permite montar la configuración ideal para su proceso.
La robustez, la fiabilidad y el bajo mantenimiento son otras ventajas de los ultrasonicadores Hielscher. Todos los sistemas ultrasónicos industriales Hielscher están diseñados para funcionar 24/7 en condiciones de trabajo intensivo y en entornos exigentes.
La tabla siguiente ofrece una orientación sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros ultrasonicadores:
| Volumen del lote | Caudal | Equipos recomendados |
|---|---|---|
| 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 |
| n.a. | 10 a 100 L/min | UIP16000 |
| n.a. | mayor | conjunto de UIP16000 |
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Homogeneizadores ultrasónicos de alta potencia desde el laboratorio hasta las escalas piloto e industrial .
Bibliografía / Referencias
- 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.
Información de interés
Acerca de las emulsiones en los productos cosméticos
Una emulsión es un sistema de dos fases. Los componentes principales son una fase oleosa y una fase acuosa. La fase acuosa consiste en agua y cualquier combinación de materiales que sean polares y se disuelvan, al menos en cierta medida, en agua. La fase oleosa comprende uno o más materiales oleosos u otros ingredientes que sean apolares y presenten al menos cierta solubilidad en materiales oleosos. Aceite en agua (o/w): gotas de aceite dispersas en agua; el aceite se denomina fase interna o dispersa, y el agua, fase externa o continua. Emulsión de agua en aceite (w/o): gotas de agua dispersas en aceite; el agua es la fase interna o dispersa, y el aceite, la fase externa o continua. Las emulsiones w/o/w u o/w/o se denominan emulsiones complejas o múltiples.