IKA Kompetenz für die kosmetische Industrie

IKA Kompetenz für die kosmetische Industrie


Jedes neue Produkt erblickt das Licht der Welt im Labor - jedes Verfahren beginnt in kleinen Chargen eine oftmals große Karriere. Dieses Wissen setzt IKA zu Ihrem Nutzen ein und erweitert das Lieferprogramm für die kosmetische Industrie mit innovativen Maschinen und Anlagen, die Ihnen helfen, neue Märkte zu erschließen. Mit Maschinen in Labor- oder Pilotgröße liefert Ihnen IKA das funktionsgenaue Muster für die Realisierung Ihrer Produktionsidee.

Die vielfältigen IKA-Mischtechniken verbessern die Dispergierqualität. Das verkürzt die Produktionszeiten und steigert so die Produktivität Ihres Unternehmens. Die Erfahrungen aus dem Labor lassen sich zuverlässig auf den tatsächlichen Produktionsmaßstab übertragen. Denn unabhängig von ihrer Größe erreichen IKA-Maschinen jeder Baureihe konstante Ergebnisse.

Für die Herstellung von O/W-, W/O-, W/O/W-Emulsionen, Suspensionen, Aerosolen und Lösungen von kolloidalen Stoffen werden unterschiedliche Mischsysteme angeboten. Dabei ist die Herstellung stabiler und wirksamer Emulsionen die anspruchsvollste Aufgabe für innovative Mischtechniken. In diesem Bereich verfügt IKA über langjährige Erfahrung und weltweite Referenzen. Die klassische kosmetische Emulsion dient der Erhaltung oder dem Aufbau des Säureschutzmantels und der Permeationsbarrieren der gesunden Haut. Moderne kosmetische Emulsionen enthalten zusätzlich spezielle Wirkstoffe, die Prozesse in Hautzellen beeinflussen. Deshalb hat die Einhaltung aktueller Hygienestandards für IKA in der Produktion kosmetischer Produkte oberste Priorität.

Zur optimalen Erzeugung von Flüssig-Flüssig- oder Fest-Flüssig-Mischungen empfiehlt sich die IKA Standard Production Plant. Diese hochwertige und preisgünstige Anlage ist universell einsetzbar und arbeitet extrem wirtschaftlich. In der Topausführung dieser Chargen-Anlage profitieren Sie von hoher Flexibilität und exzellentem Bedienkomfort:
  • Automatische Zufuhr von flüssigen Komponenten
  • Staubfreie und klumpenfreie Zufuhr von rieselfähigen Feststoffen dank optimaler Benetzung
  • Effizientes Rühren, Dispergieren bzw. Emulgieren oder Suspendieren
  • Temperatur- und Vakuumregelung
  • Ausgestattung mit CIP- und/oder SIP-System
  • Elektronische Steuerung aller Komponenten

Mit der IKA-Mischtechnik werden produziert:
  • Cremes
  • Duschgele
  • Haarpflegeprodukte
  • Lotionen
  • Rasiercreme
  • Schaumbäder
  • Seifen
  • Shampoos
  • Sonnenschutzmittel
  • Lippenstifte
  • Mascara
  • Aromastoffe
  • Deodorants
  • Parfums


Die populärsten Maschinen und Anlagen

ProduktgruppeMaschinen und Anlagen
 
Inline-Dispergierer DISPAX-REACTOR® DR 2000/05 Durchsatzmenge (max.): 2500 l/h
DISPAX-REACTOR® DR 2000/10 Durchsatzmenge (max.): 10000 l/h
DISPAX-REACTOR® DR 2000/20 Durchsatzmenge (max.): 20000 l/h
DISPAX-REACTOR® DR 2000/30 Durchsatzmenge (max.): 40000 l/h
DISPAX-REACTOR® DR 2000/40 Durchsatzmenge (max.): 80000 l/h
DISPAX-REACTOR® DRS 2000/05 Durchsatzmenge (max.): 700 l/h
DISPAX-REACTOR® DRS 2000/50 Durchsatzmenge (max.): 40000 l/h
 
Chargen-Dispergierer UTC 115/KT Batchgröße, max. (H2O): 500 l
UTC 150/KT Batchgröße, max. (H2O): 1700 l
UTE 115 Batchgröße, max. (H2O): 400 l
 
Prozessanlagen DPV 3000 Gesamtdurchsatz bis: 3000 l/h
MP 10 Nutzvolumen max.: 10 l
MP 500 Nutzvolumen max.: 500 l
MP 1000 Nutzvolumen max.: 1000 l
SPP 25 Nutzvolumen max.: 25 l
SPP 500 Nutzvolumen max.: 500 l
SPP 1000 Nutzvolumen max.: 1000 l
 
Pilotanlagen Labor-Pilot 2000/4 Durchsatzmenge (max.): 300 l/h
magic LAB® mit Modul UTL Motorleistung: 0.9 kW
PROCESS-PILOT 2000/4 Durchsatzmenge (max.): 350 l/h
 



Applikationen & Anwendungsbeispiele

Aufbereitung pflanzlicher Öle
Carbopol®-Emulsionen
Deodorantien
Emulsionen für Sonnenschutzspray
Haarwaschmittel
Lippenstifte
Rasiermittel
Silikon-Emulsionen
Sonnenschutzgel
Verdünnung von WAS (Äthersulfat)


Aufbereitung pflanzlicher Öle
Bearbeitung im Inline-Verfahren
Die Aufbereitung pflanzlicher Öle erfolgt in folgenden Schritten:

A) Degummierung
Ein Teil der im Rohöl vorliegenden Phosphatide ist mit Wasser hydrierbar und damit einfach abzutrennen. Der Anteil der nicht hydrierbaren Phosphatide kann mit Hilfe von Säurezugabe abgetrennt werden.
Hierzu wird das Rohöl auf 60°C - 70°C erhitzt und mit bis zu 1% Phosphorsäure gründlich vermischt. Die Säure reagiert mit den Phosphatiden, so dass eine Wasseranlagerung möglich wird und die Phosphatide danach durch Filtration oder Zentrifugieren separiert werden können. Man erhält so "degummiertes" Öl und Schleimstoffe, aus welchen unter bestimmten Voraussetzungen Lecithin gewonnen werden kann. Zur gründlichen Vermischung von Säure und Öl hat sich die dreistufige IKA®-Dispergiermaschine vom Typ DISPAX-REACTOR® DR 2000 als hervorragend geeignet erwiesen..

B) Neutralisation
Freie Fettsäuren (FFA) beeinflussen den Geschmack des Öles und beschleunigen den Verderb. Zur Neutralisation der FFA wird das Öl bei ca. 90° - 100°C intensiv mit Natriumhydroxid vermischt. Die FFA fallen als Seife aus und können durch Zentrifugieren separiert werden. Zur Neutralisation von FFA haben sich sowohl der DISPAX-REACTOR® DR 2000 als auch die einstufige Dispergiermaschine vom Typ ULTRA-TURRAX®UTL 2000 bewährt.

C) Bleichen
Um letzte Unreinheiten wie Farbstoffe und Oxidationsprodukte zu entfernen, kann das Öl schließlich noch gebleicht werden. Hierbei wird es mit Bleicherde intensiv vermischt, wozu sich die IKA® Inline-Misch- und Dispergiermaschine vom Typ MHD 2000 sehr gut eignet.




Carbopol®-Emulsionen
Herstellung im Batch-Verfahren
Es gibt zwei Methoden zur Herstellung von Carbopol®-Emulsionen im Batch-Verfahren: die "direkte" und die "indirekte" Methode.

Bei der "indirekten Methode" wird ein Premix mit der Öl-Phase (non-solvent) hergestellt. Dabei kann man Konzentrationen bis 30% erlangen und dennoch eine gute Fließfähigkeit erhalten. Wenn nun dieser Premix in eine wässrige Phase (mit einem neutralisierenden Wirkstoff) gegeben wird, bildet sich bei mäßigem Rühren oder Dispergieren nach ca. 20 Minuten eine weiche Emulsion.
Als Dispergiermaschine eignet sich ein IKA® ULTRA-TURRAX® vom Typ UTC mit variabler Drehzahl.

Bei der "direkten Methode" wird das Carbopol® langsam direkt in die Rührtrombe des Wassers eingegeben. Dabei ist darauf zu achten, daß das Carbopol® selbst möglichst keine Klumpen hat. Bei kontinuierlichem Rühren wird dann die Öl-Phase zugegeben. Es entsteht eine glänzende Mischung, die anschließend mit einer geeigneten Lauge neutralisiert wird.





Carbopol®-Emulsionen
Herstellung im Batch-Anreicherungsverfahren
Carbopol®-Emulsionen können auch im Batch-Anreicherungsverfahren hergestellt werden.
Dabei werden die flüssigen Inhaltsstoffe wie Wasser im Behälter vorgelegt. Das Carbopol® wird mit der Pulvereintrags-Dispergiermaschine vom Typ IKA®-CMS 2000/.. über den am Saugstutzen der CMS angeschlossenen Trichter eingesaugt und dabei in den zirkulierenden Flüssigkeitsstrom eindispergiert. So können Agglomerate von vornherein verhindert und in kürzester Zeit homogene Emulsionen hergestellt werden.
Spezielle Trichtergeometrien helfen eine “Kaminbildung“ im Vorlagebehälter zu verhindern. Der Lufteintrag wird so auf die vom Pulver eingeschlossene Menge minimiert. Nach dem Eintrag der Feststoffe kann das fertige Produkt zur weiteren Homogenisierung mit der IKA®-CMS 2000/.. zirkuliert werden.





Deodorantien
Herstellung im Batch-Verfahren
Beispiel zur Herstellung im Batch-Verfahren mit IKA® Master Plant

Die kontinuierliche Phase (Alkohole, Propylenglycol, Glyzerin oder Silikonöl) im Mischbehälter der IKA® Master Plant MP vorlegen. Den Wendelrührer und die Dispergiermaschine vom Typ DBI 2000 langsam laufen lassen.
Aufwärmen auf ca. 50°C.

Im separaten Behälter wird die disperse Phase mit IKA® ULTRA-TURRAX® vorgemischt und erwärmt. Sie besteht beispielsweise aus Cetyl- oder Hexadekanol-Alkohol-Verbindungen (Flocken oder Pulver) und eventuell Verdicker, Gelbildner, Bentonit sowie Wasser oder Öl.

Danach wird die Drehzahl der Dispergiermaschine DBI 2000 auf normale Geschwindigkeit erhöht und der Premix (disperse Phase) schrittweise in den Hauptmischbehälter zugeführt. Nach einiger Zeit werden noch Wirkstoffe, Geruchsstoffe und eventuell Farbstoffe und Geliermittel (Polymer) zugegeben. Dabei muss die Temperatur überwacht werden.





Emulsionen für Sonnenschutzspray
Herstellung im Batch-Verfahren
Herstellung in der IKA® Master Plant MP

Die Herstellung läuft in folgenden Schritten ab:
  • Der Emulgierbehälter wird auf ca. 80°C vorgeheizt
  • Stearate, Fette und Wachse werden von oben eingefüllt und erschmolzen (ca. 27% der Rezeptur). Dabei läuft der Wendelrührer langsam. Auch die DBI 2000 läuft langsam, um das Material im unteren Teil des Behälters in Bewegung zu halten.
  • Das Polymer wird der Schmelze zugegeben.
  • Heißes Wasser von ca. 80°C (ca. 40% der Rezeptur) wird über den seitlichen Zugabetrichter hinzugefügt, wobei die Homogenisiermaschine DBI 2000 mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 23 m/s läuft. Dadurch wird rasch eine W/O-Emulsion erstellt. Nach der Zugabe erfolgen einige Zirkulationen.
  • Ein Premix aus kaltem Wasser (ca. 25°C) und der Ölphase (ca. 35% der Rezeptur) erstellen und über den seitlichen Trichter sehr langsam zugeben, so dass die Umkehrung der Emulsion in eine O/W-Emulsion erfolgen kann.
  • Danach wird diese Emulsion kaltgerührt - ca. 25°C - und Alkohole und Geruchsstoffe wiederum über den Trichter zugegeben.
  • Zum Schluss wird noch gründlich homogenisiert und eventuell gekühlt, so dass die Temperatur von ca. 25°C nicht überschritten wird.





Haarwaschmittel
Herstellung im Batch-Verfahren
Verdünntes Laurylethersulfat und Wasser werden vorgelegt und bei mäßigem Rühren emulgiert.
Schritt für Schritt werden alle weiteren Komponenten zugegeben. Bei wachsartigen Stoffen wird der Behälter beheizt. Je nach Rezeptur und gewünschter Homogenität wird zusätzlich zum normalen Rührer eine Rotor-/Stator-Maschine wie der IKA®-ULTRA-TURRAX® UTE am Boden des Behälters eingesetzt. Dieser läuft dann meist mit reduzierter Drehzahl.




Lippenstifte
Herstellung im zirkulierenden Batch-Verfahren
Der Herstellungsprozess für Lippenstifte kann in etwa wie folgt aussehen:

- Befüllen des doppelwandigen Misch- und Schmelzbehälters mit Rizinusöl bei Raumtemperatur
- Heizung anschalten und Heiztemperatur auf 75°C begrenzen
- Den im Mischbehälter installierten Rührer vom Typ IKA® TURBOTRION® langsam laufen lassen
- Wachspellets oder -pulver über den Trichter zugeben und im erwärmten Rizinusöl aufschmelzen
- Drehzahl des Rührers erhöhen
- Vakuum anlegen und die Schmelze ca. 5 Minuten entlüften
- IKA® DISPAX-REACTOR® DR 2000 oder IKA®-Kolloidmühle MK 2000 einschalten und das Mischgut zirkulierend dispergieren. Dabei die Temperatur kontrollieren und auf ca. 75°C limitieren.
- Pigmente über den Trichter zugeben, kurze Zeit rühren und wieder Vakuum zur Entlüftung anlegen.
- Den DISPAX REACTOR® auf volle Geschwindigkeit einstellen und für ca. 10 Minuten zirkulieren.
- Restliche Additive wie Azetate und Glycole zugeben und dabei immer wieder entlüften

Da mit dem DISPAX-REACTOR® oder gegebenenfalls mit der Kolloidmühle recht viel Wärme in das Produkt eingetragen wird, muß auf geeignete Kühlkapazität geachtet werden. Eventuell ist es auch ratsam vor die Dispergiermaschine eine Pumpe zu installieren, um die Verweilzeiten zu verkürzen.
Antriebsleistungen für die Dispergiermaschinen müssen verdoppelt werden.





Rasiermittel
Herstellung im zirkulierenden Batch-Verfahren
Herstellung mit der IKA® Master Plant MP

Für die Herstellung von Rasiercreme eignet sich die IKA® Master Plant MP besonders gut.

Die angewandten Rezepturen sind natürlich von Hersteller zu Hersteller unterschiedlich, der Verfahrensablauf sieht jedoch in der Regel wie folgt aus:

- Aufschmelzen und Mischen der Fettphase im Mischbehälter der MP bei einer Temperatur von ca. 90°C und laufendem Wendelrührer.
- In einem separaten Behälter werden Lauge (Natron oder Kali), Wasser und Glyzerin gemischt und auf ca. 75° - 80°C erhitzt.
- Diese Vermischung wird in den Mischbehälter gegeben und mit der Fettphase im zirkulierenden Betrieb emulgiert und bereits entlüftet.
- Die restliche Stearinsäure wird möglichst schnell über den Trichter zugegeben und alles weiter unter Vakuum dispergiert.
- Die restlichen Additive wie Duftstoffe, Milchsäure, etc. werden ebenfalls über den Trichter zugegeben und weiter unter Vakuum homogenisiert.
- Möglichst rasch abkühlen auf ca. 30° - 35°C, wobei nur noch der Rührer in Betrieb ist. Die kühlbare Wendel des MP-Rührwerkes unterstützt dabei den Kühlvorgang sehr effektiv.






Silikon-Emulsionen
Herstellung im Inline-Verfahren

Herstellung einer Silikon/Wasser-Emulsion


Es empfiehlt sich, einen ersten Ansatz mit wenig Wasser (etwa 10 - 15%) zu machen und so eine gelartige Emulsion zu erstellen. Als Maschine eignet sich eine Kolloidmühle vom Typ IKA® MK 2000 mit verstärktem Motor (ca. 30 kW, 1.000 l/h). Ferner muß mit hohem Schergefälle gearbeitet werden.

Wenn sich ein homogenes, transparentes, sehr viskoses Gemisch eingestellt hat, kann durch weiteres Einrühren von Wasser und Emulgator leicht jede beliebige Viskosität eingestellt werden.






Sonnenschutzgel
Herstellung im Batch-Verfahren
Ein Sonneschutzgel mit Aloe Vera kann etwa nach folgendem Verfahren hergestellt werden:

1. Vorlage von demineralisiertem Wasser und Aloe Vera-Gel etwa im
    Verhältnis 1 : 1; gesamt ca. 79% vol. im Mischbehälter.
2. Zugabe eines Verdickungsmittels, z.B. Carbopol
3. Zugabe von Propylenglycol und weiterer Additive in geringen
   Mengen
4. Zugabe von Triethanolamin
5. Zugabe von Farbstoffen

Alle Zutaten werden über den Trichter und dessen Rohrleitung direkt in den Mischkopf des Rühr- und Dispergiergerätes vom Typ DBI 2000/.. eindosiert. Dadurch wird eine optimale Dispersion in kurzer Zeit erreicht. Besonders nach der Zugabe des Carbopol ist auf eine intensive Durchmischung zu achten.





Verdünnung von WAS (Äthersulfat)
Verdünnung im Inline-Verfahren
Bringt man Wasser und Äthersulfat, beispielsweise in einem Becherglas, zusammen, so kann man sehen, dass sich selbst beim Rühren Gelklumpen bilden, die nur sehr schwer - wenn überhaupt - zu lösen sind. Bei einem Verdünnungsprozess ist es daher wichtig, Wasser und Äthersulfat möglichst lange getrennt zu halten, d.h. bis unmittelbar vor das Mischwerkzeug, so dass keine Zeit zur Gelbildung bleibt.
Die hohe Scherrate und Scherfrequenz, wie sie beim IKA® DISPAX-REACTOR® vorliegen, verkürzen die Molekularkette des Äthersulfats so drastisch, dass nun das Wasser genügend Oberfläche zur Anlagerung findet und dadurch eine niederviskose Verdünnung entsteht.
Die im Hause IKA®-Werke konzipierte Verdünnungsanlage vom Typ DPv arbeitet im Inline-System, d.h. beide Phasen werden dem DISPAX-REACTOR® mittels Dosierpumpen kontinuierlich zugeführt. In nur einer Passage entsteht eine klare, luft- und stippenfreie Verdünnung von etwa 70% herunter auf ca. 28%.
Diese Art der Produktion birgt auch den Vorteil, dass keine großen Lager- und Mischbehälter mehr nötig sind. In kurzer Zeit können beliebige Mengen verdünnt und den weiteren Prozeßschritten zugeführt werden. Je nach Bedarf wird ein Konservierungsmittel, auch per Dosierpumpe, in den Wasserzufluss eingespeist.
Die Steuerung, wie auch eventuell zusätzliche Steuer- und Regelorgane, kann gemäß Kundenwunsch ausgeführt werden. Besonderes Augenmerk ist dabei auf die Sequenz des Ein- und Ausschaltens zu lenken.
Bei geschickter Anordnung kann die Verdünnungsanlage auch zur weiteren Vermischung, Verdünnung und Homogenisierung der Endprodukte wie Shampoo und dergleichen verwendet werden.
Die Anlagen sind erhältlich mit Kapazitäten bis ca. 30 t/h.