Applicazione degli Ultrasuoni per la Produzione di Cosmetici
La lavorazione a ultrasuoni è all'avanguardia dell'innovazione nei regni dinamici dello sviluppo e della produzione di cosmetici e prodotti per la cura della persona. Le sue versatili applicazioni nell'industria cosmetica comprendono la creazione di emulsioni, dispersioni, riduzione delle dimensioni delle particelle, preparazione di liposomi ed estrazione di composti attivi. Questa tecnologia all'avanguardia consente ai ricercatori di laboratorio e alla produzione commerciale su larga scala di disporre di sonicatori avanzati in grado di soddisfare le diverse esigenze. Dalla precisione meticolosa delle indagini di laboratorio all'efficienza senza soluzione di continuità delle capacità commerciali su larga scala, la lavorazione a ultrasuoni emerge come forza trasformativa, migliorando la qualità e l'efficacia delle formulazioni cosmetiche in tutti i settori.
Trattamento a ultrasuoni di prodotti cosmetici e per la cura della persona
I prodotti per la cura della persona così come i cosmetici devono soddisfare standard qualitativi molto elevati. Una metodologia di produzione affidabile ed efficiente è fondamentale per raggiungere questo obiettivo. Gli ultrasuoni si presentano come un metodo sicuro ed efficace per applicazioni quali l’omogeneizzazione e l’estrazione, garantendo così ai loro utilizzatori la possibilità di raggiungere risultati unici e quindi prodotti finali estremamente innovativi.
Per stare al passo con lo sviluppo e con la ricerca nel settore cosmetico, l’implementazione degli ultrasuoni è fondamentale e irrinunciabile. Hielscher è in grado di offrire ai suoi clienti macchinari ad ultrasuoni affidabili e adatti ad ogni fase della produzione – dallo sviluppo di nuove formulazioni nel laboratorio di ricerca alla produzione finale del prodotto commercializzato.
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Emulsioni – Distribuzione omogenea e stabile delle gocce con la sonicazione
Gli ultrasuoni sono una tecnica comprovata per produrre emulsioni di dimensioni fini (W/O, O/W, O/W/O, W/O/W), come mini-, nano- o micro-emulsioni, emulsioni doppie ed emulsioni a inversione di fase. Durante l'omogeneizzazione a ultrasuoni, l'intensa forza di cavitazione taglia le due o più fasi immiscibili in goccioline molto piccole. L'elevata stabilità dell'emulsione si ottiene sia piccole dimensione delle gocce e polidispersità bassa della distribuzione delle piccole gocce. Le emulsioni sono altamente rilevanti per la produzione di creme, lozioni, sieri, oli, balsami, gel & oleo gel e cere.
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Dispersioni e sospensioni – Distribuzione dimensionale delle particelle mediante sonicazione
I minerali, i pigmenti (TiO2, ZnO) e le polveri sono ingredienti comuni in diversi prodotti cosmetici come creme, schermi solari, rossetti e smalti. Per ottenere un prodotto uniforme di alta qualità, la dispersione omogenea e la distribuzione omogenea delle particelle di polvere, di pigmento o di minerale deve essere garantita. Dal momento che gli ultrasuoni consentono la formazione
di dispersioni di piccole dimensioni, si qualificano come tecnica migliore per la loro produzione.
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Fresatura e macinazione fine – Riduzione delle dimensioni con gli ultrasuoni
Soprattutto per quanto riguarda i cosmetici decorativi, i pigmenti devono essere ridotti a dimensioni di micron e sub-micron e devono essere successivamente uniformemente disperse nel prodotto. Quando le intense onde ultrasoniche agiscono su liquidi e sostanze viscose o fanghi si riescono ad ottenere particelle e pigmenti di dimensioni pari al su-micron e nano dimensioni e questo è possibile solamente grazie all’azione delle elevate forze cavitazionali degli ultrasuoni. Soprattutto per i cosmetici quali: mascara, smalto per unghie, rossetto e make-up la distribuzione omogenea delle micro particelle dei pigmenti è un importante punto di forza e qualità.
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Estrazione botanica – Rendimenti elevati grazie agli ultrasuoni
Gli ultrasuoni rappresentano una tecnica molto veloce ed efficiente per migliorare la resa dei componenti attivi estratti da piante, come per esempio i terpeni, i polisaccaridi, gli antiossidanti e i composti fenolici. Non essendo una tecnica che sfrutta il calore per operare, gli
ultrasuoni estraggono i composti delicatamente affinché non siano soggetti ad alcun tipo di danno. Oltre a una maggiore resa dei estratti, gli altri vantaggi fondamentali apportati dall’utilizzo degli ultrasuoni in campo cosmetico consistono: nell’utilizzo di solventi di estrazione naturali (ad esempio l’acqua) o nell’utilizzo di una quantità di solvente ridotto, in una temperatura di estrazione bassaed infine nella riduzione considerevole del tempo di estrazione ridotto. L'estrazione ad ultrasuoni è una tecnica studiata che si è dimostrata vincente per l’estrazione di diversi composti attivi tra cui l'acido ascorbico (vitamina C), α-tocoferolo (vitamina E) e β- carotene (provitamina A), coenzima Q10 o acido ferulico.
Inoltre, l'applicazione delle onde ultrasoniche può migliorare i metodi di estrazione tradizionali come l'estrazione Soxhlet, l'estrazione con CO2 supercritica e l'estrazione enzimatica (ad esempio per il collagene).
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Liposomi tramite incapsulamento a ultrasuoni
I liposomi sono dei composti attivi che devono essere incapsulati per raggiungere lo strato più profondo dell’epidermide, dove una volta giunti dovrebbero liberare le loro proprietà. I liposomi dunque sono dei vettore comuni per composti attivi e APIs. La sonicazione è un metodo sicuro ed efficiente per incapsulare sostanze in liposomi e successivamente per emulsionare omogeneamente nel prodotto finale. Clicca qui per saperne di più sull'incapsulamento di liposomi ad ultrasuoni!
dissoluzione
Le onde ultrasonore sono molto efficaci per dissolvere e omogeneizzare due o più fasi in un prodotto uniforme. Le potenti forze di taglio degli ultrasuoni aiutano a dissolvere le polveri, ad esempio la polvere di allantoina L'omogeneizzazione è una fase importante per ottenere un prodotto di alta qualità con caratteristiche costanti. Pertanto, gli ultrasuoni sono il metodo preferito quando si tratta di applicazioni di dissoluzione e omogeneizzazione.
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Sviluppo & Analisi in Laboratorio
Hielscher I dispositivi ad ultrasuoni più piccoli quindi da laboratorio sono ideali sia per la ricerca e sviluppo in laboratorio, sia per quanto riguarda i processi di produzione di routine. I dispositivi, come ad esempio il palmare UP100H , si prestano a svolgere molteplici applicazioni, tra cui la miscelazione, la dispersione, la emulsione, l'omogeneizzazione, la disintegrazione o dissoluzione. I dispositivi Hielscher inoltre sono facili da usare, flessibili ed efficienti. Ogni fase produttiva operata dai dispositivi può essere controllata nel dettaglio, il che garantisce la possibilità di organizzare un processo interamente ripetibile anche a livello industriale.
Gli ultrasuoni nella produzione di prodotti cosmetici e per la cura della persona
L'ultrasonicazione può essere facilmente scalata. I test di laboratorio consentono di selezionare con precisione le dimensioni dell'apparecchiatura necessaria. La tabella seguente mostra le raccomandazioni generali per i dispositivi, a seconda del volume del lotto o della portata da trattare.
Progettazione, produzione e consulenza – Qualità Made in Germany
Gli ultrasuoni Hielscher sono noti per i loro elevati standard di qualità e design. La robustezza e la facilità d'uso consentono un'agevole integrazione dei nostri ultrasuoni negli impianti industriali. Gli ultrasuonatori Hielscher sono in grado di gestire facilmente condizioni difficili e ambienti impegnativi.
Hielscher Ultrasonics è un'azienda certificata ISO e pone particolare enfasi sugli ultrasuonatori ad alte prestazioni, caratterizzati da tecnologia all'avanguardia e facilità d'uso. Naturalmente, gli ultrasuoni Hielscher sono conformi alla normativa CE e soddisfano i requisiti UL, CSA e RoH.
La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasonori:
Volume di batch | Portata | Dispositivi raccomandati |
---|---|---|
0,5-1,5 mL | n.a. | VialTweeter | 1 - 500mL | 10 - 200mL/min | UP100H |
10 - 2000mL | 20 - 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
0,1 - 20L | 0,2 - 4L/min | UIP2000hdT |
10 - 100L | 2 - 10L/min | UIP4000hdt |
Da 15 a 150L | Da 3 a 15L/min | UIP6000hdT |
n.a. | 10 - 100L/min | UIP16000 |
n.a. | più grande | cluster di UIP16000 |
Elaborazione In Linea
I reattori ad ultrasuoni Hielscher possono essere facilmente utilizzati in linea. La sostanza viene pompata nel reattore, dove è esposta a onde cavitazionali, ad una intensità controllata. Il tempo di esposizione dipende dal volume del reattore e dalla velocità di avanzamento del materiale. Grazie a un processo in linea tutte le particelle passano nella camera del reattore seguendo un percorso definito. Dal momento che tutte le particelle sono esposte ai medesimi parametri di sonicazione per lo stesso tempo durante ogni ciclo, gli ultrasuoni consentono la riduzione della curva di distribuzione piuttosto che l’allargamento. In genere, un “code di curva a destra” non può essere osservato al campione sonicato.
Processo di Raffreddamento
Per le formulazioni sensibili alla temperatura, Hielscher è in grado di offrire reattori a cella di flusso rivestiti, per tutti i dispositivi industriali e di laboratorio. Grazie a questa strumentazione che raffredda le pareti interne al reattore, il calore viene dissipato facilmente.
Robusto e Facile da Pulire
Un reattore ad ultrasuoni è costituito dal reattore stesso e dal sonotrodo. Questa è l'unica componente soggetta ad usura ma può essere facilmente sostituita in pochi minuti. Le flange per l’oscillazione / il disaccoppiamento permettono di montare il sonotrodo in contenitori pressurizzabili aperti o chiusi o in celle di flusso in qualsiasi orientamento. I cuscinetti non sono necessari. I reattori in celle di flusso sono generalmente realizzati in acciaio inox e hanno geometrie semplici, per poter essere facilmente smontati e puliti. Non esistono piccoli orifizi o angoli nascosti.
Sono inoltre disponibili reattori in celle di flusso dotati di tecnologia CIP (pulizia in loco) e SIP (sterilizzazione in loco).
Pulitore ad Ultrasuoni in Loco
L'intensità degli ultrasuoni utilizzata per le applicazioni di dispersione è molto superiore rispetto all’intensità impiegata per le tipiche applicazioni di pulizia. Dunque la potenza degli ultrasuoni può essere implementata nel processo di pulizia durante il momento del lavaggio e del risciacquo, poiché la cavitazione ad ultrasuoni è in grado di rimuovere particelle e residui liquidi dal sonotrodo e dalle pareti della cellula di flusso.
Particolarità / Cose da sapere
Come miscelare gli ingredienti cosmetici?
La miscelazione degli ingredienti cosmetici richiede la sanificazione di tutte le attrezzature, la pesatura accurata degli ingredienti e il rispetto di una specifica sequenza di formulazione. Iniziare a combinare gli ingredienti solubili in acqua. Il riscaldamento può favorire il processo di miscelazione. Quindi unire gli ingredienti solubili in olio e riscaldare alla stessa temperatura. Miscelare gradualmente la fase oleosa in quella acquosa mescolando continuamente per formare un'emulsione, quindi raffreddare la miscela aggiungendo gli ingredienti termosensibili a una temperatura inferiore a 40°C. Utilizzare un'attrezzatura di miscelazione appropriata per garantire una consistenza uniforme, controllare e regolare il pH, aggiungere conservanti per prevenire la crescita microbica e condurre test di stabilità e compatibilità per garantire la stabilità e l'efficacia del prodotto.