Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Kosmetyczny scale- up, czyli problemy technologiczne podczas wdrażania emulsji kosmetycznych
09.04.2013
Kosmetyczny scale- up, czyli problemy technologiczne podczas wdrażania emulsji kosmetycznyc
Opracowanie receptury i technologii produkcji emulsji kosmetycznej w skali laboratoryjnej to dopiero połowa sukcesu. Scale- up, czyli proces przeniesienia skali pomiędzy zlewką, a mieszalnikiem produkcyjnym jest bardzo złożony i kosztowny. W czasach ogromnej konkurencji na rynku kosmetycznym obniżanie kosztów receptur i wytwarzania może okazać się jednym z najistotniejszych czynników gwarantujących utrzymanie się na wymagającym rynku. Na jakie parametry należy zwrócić uwagę przy opracowywaniu technologii na skalę produkcyjną, aby uniknąć strat?

Krok 1: Etap prac laboratoryjnych

Przed przystąpieniem do prac laboratoryjnych należy zminimalizować ryzyko wystąpienia niekompatybilności surowców z innymi składnikami receptury. W tym celu niezbędne jest dokładne sprawdzenie temperatur dodawania danego surowca, sposobu jego wprowadzania do receptury oraz czystości surowców. Po zapoznaniu się z właściwościami danego surowca można przystąpić do wykonania prób technologicznych. Dokładna obserwacja procesu zachodzącego w zlewce dostarcza cennych informacji, które niewątpliwie ułatwią opracowanie późniejszej technologii wytwarzania. Należy zwrócić uwagę na takie parametry, jak:

  • Kolejność dodawania składników mając na uwadze usprawnienie procesu produkcyjnego
  • Zachowanie masy pod wpływem sił ścinania, tj.  czy zmniejsza się lepkość masy, czy też zwiększa pod wpływem przyłożonych sił ścinania, czyli mieszania lub homogenizowania oraz czy procesy te są odwracalne. Lepkość zależy od temperatury prowadzenia procesu, dlatego pomiaru lepkości należy dokonywać zawsze w tej samej temperaturze, np. 200C. Na wartość lepkości wpływa również objętość próbki - pomiarów dokonujemy zawsze w naczyniu
    o konkretnych, ustalonych wymiarach i objętości.
  • Ważne jest, aby przed przystąpieniem do pracy określić kryteria produktu gotowego, czyli jego wygląd, lepkość docelową, zapach, kolor, pH.

W zależności od typu emulsji (w/o lub o/w) składniki poszczególnych faz są zróżnicowane. W tabelach poniżej przedstawiono typowe surowce, jakie powinny znajdować się w poszczególnych fazach emulsji o/w i w/o.

Krok 2: Skala pilotażowa (pośrednia)

Przed wdrożeniem na produkcję warto jest przeprowadzić proces technologiczny w skali pilotażowej, czyli na mniejszych mieszalnikach, ok. 20- 100 kg, będących jednak odpowiednikami dużych mieszalników produkcyjnych. Dzięki temu łatwiej będzie przełożyć parametry takie jak:

  • Temperatura prowadzenia procesu (w tym temp. chłodzenia)
  • Prędkość obrotów mieszadła (rpm/min.) i homogenizatora
  • Czasy mieszania i homogenizacji
  • Temperatura łączenia faz (emulsyfikacja)
  • Czas trwania emulsyfikacji
  • Dozowanie składnika do mieszalnika- pod lustro cieczy, czy nad lustro cieczy
  • Wartości podciśnienia (próżnia)

na duży mieszalnik produkcyjny.

Na tym etapie konieczne jest wychwycenie tzw. punktów krytycznych. Są to:

Dla emulsji O/W:

  • Równomierna dyspersja zagęstnika, stopienie wosków i emulgatorów w topielniku
  • Emulsyfikacja- przy użyciu homogenizatora o wysokich siłach ścinania, silnym mieszaniu oraz takich samych temperaturach  łączonych faz
  • Temperatura faz – gdy jest różna może dojść do krystalizacji, którą widać w świetle UV
  • Szybkość i czas homogenizacji- zapewnia odpowiednie rozdrobnienie cząstek fazy wewnętrznej, a tym samym stabilność emulsji
  • Szybkość mieszania i chłodzenia
  • Składniki aktywne i kompozycja zapachowa dodawane w temp. poniżej 400C

Dla emulsji W/O

  • Emulsyfikacja- przy użyciu homogenizatora o niskich siłach ścinania. Przy wysokich siłach ścinania może nastąpić odwrócenie faz emulsji!
  • Jednakowa temperatura łączonych faz
  • Szybkość i czas homogenizacji
  • Szybkość chłodzenia

Krok 3: Skala produkcyjna

Po przeprowadzeniu próby technologicznej w mniejszym mieszalniku i wychwyceniu punktów krytycznych można przystąpić do wdrożenia emulsji na produkcji. Oczywiście wszystkie wyżej wymieniane parametry procesu należy ustalić w zależności od wielkości szarży, ponieważ wraz ze spadkiem objętości masy konieczne jest np. zmniejszenie szybkości ścinania i czasu chłodzenia. Stabilność emulsji O/W zależy od lepkości fazy zewnętrznej i wewnętrznej oraz od wielkości cząstek fazy wewnętrznej, odczynu pH i ciężaru właściwego. Proces produkcyjny przeprowadza się w  mieszalnikach ze stali kwasoodpornej, wyposażonych w płaszcz grzewczy i chłodzący, a także mieszadło i homogenizator. Aby uniknąć napowietrzenia emulsji proces prowadzi się w podciśnieniu.

Podsumowując, technolog kosmetyków powinien być dobrym obserwatorem procesów zachodzących w zlewce na etapie prac laboratoryjnych, doskonale znać proces technologiczny oraz odpowiednio przeszkolić pracowników produkcyjnych, aby nie popełniali błędów podczas produkcji kolejnych szarży kosmetyków.

 

Monika Krzyżostan

Portal Biotechnologia.pl

Artykuł napisany na podstawie szkolenia "Wytwarzanie i konfekcjonowanie produktów kosmetycznych", które prowadziła Pani Irena Ozga.

KOMENTARZE
news

<Maj 2019>

pnwtśrczptsbnd
29
30
1
2
3
4
5
6
7
8
11
12
15
19. Central European BioForum
2019-05-15 do 2019-05-16
16
18
19
20
23
Chemia dla urody
2019-05-23 do 2019-05-23
25
26
28
31
1
2
Newsletter