Hielscher Ultrasonics: Herstellen feiner Emulsionen mittels Ultraschall
(12.03.2010, Pharma-Zeitung.de)
Eine große Bandbreite an Zwischen- und Endprodukten, wie sie beispielsweise in Kosmetika, Cremes und pharmazeutischen Salben verwendet werden, bestehen komplett oder teilweise aus Emulsionen. Hielscher stellt innovative und leistungsstarke Ultraschallflüssigkeitsprozessoren für das effiziente Emulgieren kleiner und großer Volumina her.
Eine Emulsion ist eine Dispersion zweier nicht miteinander mischbaren Flüssigkeiten ohne sichtbare Entmischung. Um eine Emulsion zu erhalten, müssen die beiden Flüssigkeiten so fein miteinander vermengt werden, dass sich die Tröpfchen der einen Flüssigkeit gut in der anderen Flüssigkeit verteilen. Die am häufigsten gebräuchlichen Emulsionen basieren auf Wasser und Öl.
In der Pharmazie und Kosmetik sind feine und stabile Emulsionen besonders für das Herstellen von Cremes, Lotionen und Salben, aber auch z.B. für die Herstellung von Reinigungs- und Duschgels sowie Schaumbädern wichtig. Da Wasser und Öle Grundlagenstoffe bei der Produktion von hautpflegenden Cremes, Lotionen und Salben sind, ist das Emulgieren eine unerlässliche Anwendung.
Ultraschall ist eine innovative Technologie für das feine Dispergieren und Emulgieren von Flüssigkeiten. Äußerst intensiver Ultraschall liefert die Energie, die benötigt wird, um eine flüssige Phase (dispergierte Phase) in kleine Tropfen in einer zweiten Phase (beständige Phase) zu dispergieren. In diesem Beschallungsfeld verursachen implodierende Kavitationsblasen intensive Schockwellen in der Flüssigkeit und erzeugen Flüssigkeitsstrahlen von sehr hoher Geschwindigkeit. Diese Flüssigkeitsstrahlen verringern die Größe der einzelnen Tropfen in der beschallten Flüssigkeit und ‚durchmischen‘ diese gleichmäßig. Um die neu entstandenen Tropfen der dispergierten Phase gegen die Koaleszenz zu stabilisieren, werden der Emulsion Emulgatoren (oberflächenaktive Stoffe) und Stabilisatoren zugesetzt. Da die Koaleszenz der Tropfen nach der Spaltung deren endgültige Tropfengrößenverteilung beeinflusst, werden vor allem stabilisierende Emulgatoren verwendet. Durch den Einsatz stabilisierender Emulgatoren wird eine endgültige Tropfengrößenverteilung in der Größenordnung erzielt, die der Verteilung unmittelbar nach der Tropfenspaltung im Beschallungsfeld entspricht.
Studien zu Öl-in-Wasser-Emulsionen (Wasser-Phase) und zu Wasser-in-Öl-Emulsionen (Öl-Phase) haben die Korrelation zwischen Energiedichte und der Tropfengröße (z.B. Sauter-Durchmesser) gezeigt. Es ist eine klare Tendenz zu einer kleineren Tropfengröße bei einer ansteigenden Energiedichte erkennbar. Bei einer entsprechenden Energiedichte kann mit Ultraschall eine Tropfengröße von deutlich weniger als 1 Mikrometern (Mikroemulsion) erreichen werden. Diese feine Emulsion und der erhöhte Zusatz von Emulgatoren, der zur Stabilisierung von Mikroemulsionen notwendig ist, bewirken ein besseres und schnelleres Eindringen der pflegenden Wirkstoffe in die Haut.
Hielscher Ultrasonics liefert Ultraschallgeräte für das Emulgieren von Volumina aller Größenordnungen. Die Produktpalette umfasst Ultraschallprozessoren für das Labor (50, 100, 200, 400 Watt-Geräte) ebenso wie für die industrielle Produktion (500 Watt- bis 16 kW-Prozessoren). Hielscher Laborgeräte werden nicht nur im Labor zu Forschungs- und Entwicklungszwecken eingesetzt, sondern auch Hersteller, die nur kleine Volumina beschallen wollen, wissen die effektive Emulgierleistung der Ultraschallprozessoren zu schätzen. So kommen Hielscher Labor-Ultraschllgeräte beispielsweise in Apotheken zum Anmischen und Emulgieren kundenspezifisch gefertigter Cremes und Salben in kleineren Mengen zum Einsatz.
Über Hielscher Ultrasonics
Hielscher Ultrasonics bietet Ultraschallsysteme vom Laborhomogenisator bis hin zum Reaktor im Industriemaßstab. Typische Anwendungsgebiete für unsere Geräte sind das Mischen, Homogenisieren und Desintegrieren ebenso wie sonochemische Prozesse.
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