Fabricación de cremas y lociones bronceadoras
La formulación de cremas bronceadoras es una ciencia compleja. Debido a la mayor demanda de factores de protección solar (SPF) más altos y las restricciones en el uso de algunos filtros UV en cosméticos, la técnica de fabricación juega un papel importante para maximizar el rendimiento de las sustancias permitidas.
Los productos de protección solar pueden ser una emulsión de aceite en agua o agua en aceite. Éstos consisten en emolientes y lubricantes, agentes emulsionantes y espesantes, perfumes, colorantes, conservantes y filtros y absorbedores UV como el dióxido de titanio u óxido de zinc. La protección UV eficaz depende de la integridad de la dispersión y del tamaño de partícula de los filtros y absorbedores UV.
El Proceso
Un proceso de fabricación típico sería el siguiente:
- Los ingredientes en escamas/polvo, como el alcohol cetíl y el ácido esteárico, a veces mezclados previamente en seco, se dispersan en la fase oleosa.
- La fase acuosa, que contiene emulsionantes y estabilizadores como Veegum® o Carbopol®, se prepara por separado.
- Las dos fases se mezclan luego para formar una emulsión. Para facilitar el proceso se calienta entre 45 y 85°C (110 - 185°F) dependiendo de los ingredientes.
- Los filtros y absorbedores UV se suministran en forma de polvo seco o pre dispersados en aceite o en base acuosa. Dependiendo del tipo de materia prima y los requisitos de formulación, estos “óxidos micronizados” se dispersan en la fase apropiada o se agregan al producto una vez que se ha formado la emulsión.
- Se continúa mezclando hasta que el producto final sea homogéneo.
El Problema
Pueden surgir varios problemas al mezclar productos de protección solar con agitadores convencionales:
- La hidratación de agentes espesantes y de suspensión es una de las operaciones de mezcla más difíciles. En esta aplicación, la hidratación incompleta o la formación de aglomerados puede tener un efecto perjudicial sobre el SPF.
- Al agregar ingredientes en polvo, el material parcialmente hidratado puede acumularse en las paredes del recipiente de mezclado.
- La emulsión debe ser totalmente estable con la mínima adición de emulsionantes y estabilizadores ya que ciertos aditivos pueden reducir el SPF. Los equipos de mezcla convencionales no pueden lograr esto fácilmente incluso cuando las fases acuosa y oleosa se han calentado previamente.
- Los absorbedores de UV se suministran en forma micronizada o predispersados en base oleosa o acuosa. Los mezcladores y agitadores convencionales no son capaces de descomponerlos en sus partes constituyentes más pequeñas.
- A menudo se requieren largos tiempos de proceso y equipo adicional para lograr un producto homogéneo.
La Solución
Se pueden eliminar etapas intermedias de producción, mejorar la calidad del producto y reducir drásticamente los tiempos de procesamiento mediante el uso de un mezclador de alto cizallamiento Silverson.
Etapa 1
El tanque se carga con la fase “continua”. Se pone en marcha el mezclador Silverson y luego se añaden los ingredientes sólidos/en polvo. La poderosa succión creada por la rotación de alta velocidad de las palas del rotor atrae tanto los ingredientes líquidos como los sólidos al cabezal de trabajo, donde se mezclan rápidamente.
Etapa 2
Los sólidos se descomponen en el cabezal de trabajo rotor/estator mecanizado con precisión. Los polvos micronizados y otros ingredientes se dispersan por completo en el líquido antes de ser expulsados a través del estator y circulados por el cuerpo de la mezcla. Al mismo tiempo, se introduce material fresco en el cabezal de trabajo.
Etapa 3
La admisión y expulsión de materiales establece un patrón circulatorio de mezcla en el tanque de proceso. A medida que se agrega la fase “dispersa”, la acción de mezcla de alto cizallamiento del cabezal de trabajo del rotor/estator reduce drásticamente el tamaño de los glóbulos para asegurar que se forme rápidamente una emulsión uniforme y estable.
Etapa 4
En esta etapa se pueden agregar óxidos micronizados. La alta acción de cizallamiento del cabezal de trabajo Silverson descompone rápidamente los aglomerados y reduce el material a sus partes constituyentes más pequeñas. Los óxidos micronizados se dispersan rápidamente por toda la emulsión en cuestión de minutos.
-
Etapa 1
Etapa 1
El tanque se carga con la fase “continua”. Se pone en marcha el mezclador Silverson y luego se añaden los ingredientes sólidos/en polvo. La poderosa succión creada por la rotación de alta velocidad de las palas del rotor atrae tanto los ingredientes líquidos como los sólidos al cabezal de trabajo, donde se mezclan rápidamente.
-
Etapa 2
Etapa 2
Los sólidos se descomponen en el cabezal de trabajo rotor/estator mecanizado con precisión. Los polvos micronizados y otros ingredientes se dispersan por completo en el líquido antes de ser expulsados a través del estator y circulados por el cuerpo de la mezcla. Al mismo tiempo, se introduce material fresco en el cabezal de trabajo.
-
Etapa 3
Etapa 3
La admisión y expulsión de materiales establece un patrón circulatorio de mezcla en el tanque de proceso. A medida que se agrega la fase “dispersa”, la acción de mezcla de alto cizallamiento del cabezal de trabajo del rotor/estator reduce drásticamente el tamaño de los glóbulos para asegurar que se forme rápidamente una emulsión uniforme y estable.
-
Etapa 4
Etapa 4
En esta etapa se pueden agregar óxidos micronizados. La alta acción de cizallamiento del cabezal de trabajo Silverson descompone rápidamente los aglomerados y reduce el material a sus partes constituyentes más pequeñas. Los óxidos micronizados se dispersan rápidamente por toda la emulsión en cuestión de minutos.
Las Ventajas
- La dispersión mejorada de óxidos micronizados obtenidos usando un mezclador de alto cizallamiento Silverson da como resultado un mejor SPF.
- Repetitividad y calidad consistente en el producto.
- Tiempos de mezcla rápidos.
- Maximización del rendimiento de materias primas ya que los agentes espesantes se hidratan totalmente, y otros ingredientes se dispersan completamente.
- Mezcla libre de aglomerados.
- Emulsión estable.
El tamaño del lote, la formulación, el tipo de ingredientes y la viscosidad del producto final dictan qué equipo Silverson se adapta mejor a los requisitos de proceso particulares:
Mezcladores batch de alto cizallamiento
- Adecuados para tamaños de lotes de hasta 1000 litros
- Se pueden usar con soportes de piso móviles
- Unidades selladas disponibles para operar bajo presión/vacío
- Unidades pequeñas disponibles para I&D y producción piloto
Mezcladores en línea de alto cizallamiento
- Ideal para lotes más grandes
- Libre de aireación
- Se adapta fácilmente al proceso existente
- Auto bombeo
- Puede usarse para descargar el tanque
- Unidades multietapa disponibles
- Modelos ultra higiénicos disponibles
- Modelos para alta viscosidad disponibles
Mezcladores de entrada inferior de alto cizallamiento
- Generalmente se usa junto con un agitador/raspador de ancla
- Adecuado para su uso en productos de alta viscosidad: geles, desodorantes en barra o aquellos que aumentan de viscosidad o se solidifican al enfriarse