Rundumpaket für die Kosmetikindustrie

U. Teubner

Nach umfangreichen Technikumsversuchen entwickelte Ekato Systems für einen US-amerikanischen Kosmetikhersteller eine als Universalmaschine ausgelegte Produktionslinie, die über 5000 l Chargenvolumen verfügt. Die meisten Produktionsprozesse beinhalten sowohl einen Heiz- als auch einen Kühlschritt, die ein Abstreifen des Produkts an der Kesselwand zur Verbesserung des Wärmeübergangs erforderlich machen. Für diese Rühraufgabe bieten sich je nach Viskosität grundsätzlich zwei Rührorgane an: Der Paravisc- oder der Coaxial-Rührer von Ekato. Letzterer vereint den Paravisc und den Visocorp in einem Rührgerät. Der Kühlschritt ist in vielen Herstellungsprozessen der eigentlich zeitkritische Schritt. Untersuchungen zeigen, dass sich Zeiteinsparungen von bis zu 20 % durch Nutzung des Paravisc-Systems erzielen lassen. Problematisch kann gegen Ende des Produktionsansatzes auch die Zugabe von pulverförmigen Zusatzstoffen auf die im Kessel vorgelegte Flüssigkeitsoberfläche sein, da die Pulverstoffe zum einen benetzt, zum anderen homogen über das gesamte Kesselvolumen verteilt werden müssen. Werden in der Produktionsanlage die Ansätze ausschließlich kalt gefahren, bietet sich das Rührorgan Visocorp an, das gute axiale und radiale Strömungseigenschaften hat und für kurze Mischzeiten bestens geeignet ist. Die Kombination dieser beiden Lösungen in Form des Coaxial sorgt beim US-amerikanischen Kosmetikhersteller für einen optimalen Herstellungsprozess.

Bei den vielen Produkten werden pulverförmige Verdickungsmittel zugesetzt, die während des Kontakts mit einer Flüssigkeit sehr schnell ihre Viskosität steigernden Eigenschaften zeigen. Aus diesem Grund müssen derartige Pulver rasch in einer Zone hoher Turbulenz mit der Flüssigkeit benetzt werden. Hierfür wird vielfach die Rotor-Stator-Technik in Form eines Homogenisators vom Typ Steriljet genutzt. Dieser pumpt große Flüssigkeitsmengen um und zieht das Pulver problemlos unter Vakuum in diesen Flüssigkeitsstrom ein. Handelt es sich um Emulsionen wie zum Beispiel Cremes vom Typ O/W (Öl in Wasser) oder W/O (Wasser in Öl) können die Wasser- und die Ölphase im Homogenisator zusammengeführt werden. Diese Verfahrensweise lässt sich auch bei geringen Füllmengen sehr gut mit dem Steriljet realisieren, da er über eine interne und externe Rezirkulation während des Homogenisierens verfügt.

Im internen Modus wird das Produkt nahe der Einsaugzone am Kesselboden über Kanäle nach dem Homogenisieren wieder in den Produktraum geführt. Das Rührwerk Paravisc erfasst dann das Produkt und fördert es an der Kesselwand nach oben – zur Welle des Rührwerks und im Bereich der Welle nach unten zum Homogenisator. Das in beide Richtungen drehende Rührwerk bewegt sich in dieser Stellung entgegen dem Uhrzeigersinn. In der externen Stellung wird das Produkt nach dem Homogenisieren über eine Rezirkulationsleitung zurück in den oberen Behälterbereich gefördert. In diesem Fall muss das Rührwerk im Uhrzeigersinn drehen. Der Bodenabstreifer schiebt dann das Produkt in den Einsaugbereich des Homogenisators. Je nach dessen Betriebsweise steht eine verfahrenstechnisch optimale Lösung für den Homogenisiervorgang in Kopplung mit dem Mischprozess zur Verfügung. Daraus resultieren bei geringen Umwälzzahlen kleine und mittlere Partikeldurchmesser bei gleichzeitig enger Partikelverteilung. Das Dispergierergebnis hängt von dem eingebrachten Energieeintrag durch den Homogenisator ab. Als Alternative oder zur Ergänzung der Rotor-Stator-Technologie wurde die Hochdruckdispergierung Nanomix entwickelt. Sie gewährleistet mittlere Partikelgrößen bis unter 100 nm, so dass mit dieser Dispergiertechnik transparente Produkte erzeugt werden können. Der Hochdruck wird entsprechend dem Anwendungsfall durch eine Kolben-Plunger- oder Membranpumpe erzeugt und der Dispergiereinheit, ein auf fester Düsengeometrie beruhendes System, zugeführt.

Damit die Entwicklung eines Produkts optimal erfolgen kann, setzt Ekato Systems ein Laborgerät mit einem Volumen von 3 l ein. Dieses Komplettgerät umfasst neben dem Paravisc-Rührorgan auch den Steriljet mit interner und externer Zirkulation. Bevor der Übergang auf die Produktionsanlage des US-amerikanischen Kosmetikherstellers vollzogen werden konnte, kamen im Technikum zudem verschiedene Mischer aus der Reihe SRT mit einem Volumen von 15 bis 70 l zum Einsatz. Das Produktportfolio umfasst generell zur Sicherstellung des Scale-up den Labor-, Technikums- und Produktionsmaßstab mit Chargenvolumina von 3 bis 20 000 l. Somit können neben standardisierten Anlagen auch speziell auf Kunden- und Prozessanforderungen konzipierte Lösungen angeboten werden. Die langjährige Erfahrung im Engineering und die Investition in ein neues Technikum zahlen sich dabei aus. Versuche zur Prozessoptimierung sowie Rezepturentwicklung nahm nicht nur das Unternehmen in den USA in Anspruch. Sie sind ein beliebter Service der weltweiten Kundschaft von Ekato Systems. Dies zeigt, dass die Nachfrage nach kompletten Systemen aus einer Hand generell zunimmt. Wie das Beispiel aus den USA zeigt, verlangt die Kosmetikindustrie seit einigen Jahren höher qualifizierte Steuerungssysteme bei vollautomatisch geführten Produktionslinien. Der Rührtechnikspezialist erarbeitet dafür spezifische Lösungen nach europäischem und amerikanischem Standard auf höchstem Niveau und hat eigens für diesen Service die Automatisierungsabteilung verstärkt. Dass vor der Auslieferung ein Probelauf mit Produkt realisiert werden kann, ist ein weiterer Service. Damit wird ermöglicht, eine Anlage bereits vor der Auslieferung optimal einzustellen und anzupassen und die Inbetriebnahmezeiten auf ein Minimum zu reduzieren.

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