Optimisation des paramètres d'émulsification pour des émulsions stables

Optimisation des paramètres d'émulsification pour des émulsions stables

Pourquoi l'optimisation des paramètres est importante pour les performances des machines à émulsifier

Les émulsions sont omniprésentes dans les cosmétiques, l'alimentation, les produits pharmaceutiques et les formulations chimiques. La stabilité, la texture et les performances d'une émulsion sont déterminées non seulement par le choix des ingrédients, mais aussi par la manière dont ces ingrédients sont transformés dans l'émulsion.machine à émulsionnerL'optimisation des paramètres clés du procédé — vitesse, cisaillement, température, vide, temps de séjour et proportions de formulation — est essentielle pour obtenir une distribution granulométrique fine, une rhéologie homogène et une stabilité à long terme. Des réglages appropriés permettent de réduire les défauts en aval tels que le crémage, la coalescence, la séparation de phases ou une augmentation excessive de la viscosité.

À propos du produit : Émulsificateur à vide à levage hydraulique 50 L

Pont élévateur hydraulique 50LÉmulsificateur sous vide

Ascenseur hydraulique Yuanyangémulsificateur sous videest une combinaisonéquipement de mélangeavec un principalhomogénéisateur sous videun réservoir, un réservoir d'eau et un réservoir d'huile, qui est un équipement intégré avec un système de mélange, de dispersion, d'homogénéisation, d'émulsification, de mise sous vide et d'absorption de poudre largement utilisé dans les domaines cosmétique, alimentaire, pharmaceutique et chimique.

Caractéristiques:

⦁ Avec un couvercle à levage hydraulique et un pot basculant, un système de vide et un système de commande électrique.

⦁ Convient aux produits d'une viscosité de 10 000 à 50 000 cps.

⦁ Granulométrie parfaite de 2 microns et uniformément répartie.

Principes physiques fondamentaux qui déterminent la stabilité des émulsions

Pour optimiser toute machine à émulsifier, il est nécessaire de comprendre les facteurs physiques qui déterminent sa stabilité :

• Tension interfaciale :Les tensioactifs réduisent le coût énergétique de la création de nouvelles surfaces. Une tension interfaciale plus faible permet d'obtenir des gouttelettes plus petites pour une même force mécanique appliquée.
• Cisaillement et densité d'énergie :Les éléments rotor-stator, de cisaillement élevé et d'homogénéisation fournissent l'énergie mécanique nécessaire à la fragmentation des gouttelettes. L'énergie par unité de volume (densité énergétique) détermine la taille maximale des gouttelettes pouvant être obtenues.
• Viscosité de la phase continue :La viscosité amortit les forces hydrodynamiques et stabilise les gouttelettes ; une viscosité trop élevée peut entraver la fragmentation des gouttelettes pendant le traitement.
• Distribution de la taille des gouttelettes :Une distribution étroite et fine des gouttelettes réduit le crémage et le mûrissement d'Ostwald et améliore les propriétés optiques et rhéologiques.
• Température:Elle influe sur la viscosité, la tension interfaciale et la solubilité des composants ; le contrôle de la température pendant l'émulsification est crucial.

Quels paramètres optimiser sur une machine à émulsifier ?

Vous trouverez ci-dessous les paramètres ayant le plus d'impact lors de l'utilisation d'une machine telle que l'émulsificateur sous vide à levage hydraulique de 50 L. Chaque paramètre interagit avec les autres ; l'optimisation est donc un processus itératif.

1. Vitesse du rotor/stator et taux de cisaillement

Approche recommandée : Commencer à une vitesse de rotation modérée pour humidifier et pré-disperser les phases, puis augmenter la vitesse par paliers pendant l’homogénéisation. Les vitesses élevées produisent des gouttelettes plus petites, mais augmentent également la température et peuvent entraîner l’entraînement d’air. Plages optimales typiques (pour une unité de laboratoire/pilote de 50 L) :

• Prémélange : 200–800 tr/min
• Homogénéisation : 2000–6000 tr/min (en fonction de la géométrie du rotor)

Utilisez la mesure de la taille des particules pour déterminer la vitesse minimale permettant d'atteindre le Dv50 ou le D90 requis. Augmenter la vitesse peut entraîner une diminution des gains et endommager les substances actives thermosensibles.

2. Durée d'homogénéisation et stratégie de séjour

Des passages courts et intenses permettent souvent d'obtenir une meilleure distribution granulométrique que des passages uniques très longs. Pour un lot de 50 L, on utilise généralement plusieurs passages de 2 à 10 minutes chacun, avec des intervalles de refroidissement si nécessaire. La durée totale d'homogénéisation varie généralement de 5 à 30 minutes selon la formulation et la granulométrie cible.

3. Contrôle de la température

Il est essentiel de contrôler la température des deux phases avant le mélange et pendant l'homogénéisation. Pour de nombreuses émulsions cosmétiques, les phases huileuse et aqueuse sont chauffées à 60–75 °C afin d'assurer la solubilisation complète des cires et des émulsifiants, puis refroidies par homogénéisation sous vide pour stabiliser la taille des gouttelettes et limiter l'incorporation d'air. Pour les principes actifs pharmaceutiques ou naturels thermosensibles, il convient de maintenir les températures de traitement aussi basses que la formulation le permet et d'augmenter le cisaillement.

4. Niveau de vide

Le vide est essentiel pour éliminer l'air entraîné lors de l'émulsification et améliorer l'homogénéité et l'aspect du produit. Les niveaux de vide typiques utilisés lors de l'homogénéisation sont de 20 à 50 kPa absolus (environ 200 à 500 mbar). L'émulsificateur sous vide à levage hydraulique de 50 L intègre le vide pour le dégazage pendant le traitement, réduisant ainsi les défauts de bulles et le risque d'oxydation des formulations sensibles.

5. Séquence d'addition des phases et application du cisaillement

Séquences courantes : la phase aqueuse est chauffée et mélangée, la phase huileuse est chauffée et mélangée, puis l’huile est ajoutée lentement à l’eau sous un cisaillement modéré (pour les émulsions huile-dans-eau) tout en homogénéisant la phase aqueuse une fois la pré-émulsion formée. Cet ajout lent et contrôlé évite la formation de gouttelettes trop grosses et réduit le besoin d’un cisaillement extrême par la suite.

6. Concentration en tensioactif et correspondance HLB

Optimiser la concentration en tensioactif pour obtenir la couverture interfaciale souhaitée sans formation excessive de mousse ni irritation cutanée (en cosmétique). L'adéquation du HLB du tensioactif à la phase huileuse est essentielle : un équilibre hydrophile-lipophile adéquat permet d'obtenir des gouttelettes plus petites et une meilleure stabilité.

Guide des paramètres recommandés pour les cibles courantes

Le tableau ci-dessous présente les plages de paramètres initiaux pour l'utilisation d'un émulsificateur de 50 L, tel que l'émulsificateur sous vide à levage hydraulique de 50 L. Il s'agit de points de départ ; les réglages définitifs doivent être effectués par des essais sur de petits lots et une analyse granulométrique.

Conseils pour le passage à l'échelle industrielle : du laboratoire à la production

Le passage à l'échelle supérieure ne se traduit pas par une augmentation linéaire du régime moteur : il est préférable de maintenir une densité énergétique (kW/m³) et des profils de cisaillement similaires plutôt qu'un régime moteur identique. Pour l'émulsificateur sous vide à levage hydraulique de 50 L, utilisez des calculs de similarité de lots : veillez à ce que la vitesse périphérique ou l'énergie spécifique par unité de volume soient proches entre les différentes échelles et reproduisez la même séquence (préchauffage, débit d'ajout, passages d'homogénéisation, mise sous vide). Validez les résultats par une analyse granulométrique et une comparaison rhéologique entre les lots pilotes et les lots de production.

Contrôle qualité : tests de confirmation de la stabilité

Tests essentiels pour confirmer vos choix de paramètres :

• Distribution granulométrique(diffraction laser) — Dv10/Dv50/Dv90 ; objectif souvent Dv50 < 2 µm pour les crèmes haut de gamme
• Viscosité et rhéologie— garantir le débit et la sensation attendus ; effectuer les mesures à plusieurs vitesses de cisaillement
• Stabilité accélérée— centrifugation, cycles de congélation-décongélation, stockage à température élevée
• pH et conductivité— pour détecter les changements de phase ou la dégradation chimique
• Microscopie— pour détecter la coalescence, la floculation ou la formation de cristaux

Dépannage des problèmes courants des machines à émulsifier

Problème : Grandes tailles de gouttelettes ou distribution bimodale

Contrôler le débit d'ajout d'huile, augmenter progressivement le cisaillement ou la durée d'homogénéisation, vérifier la concentration en tensioactif et le HLB. S'assurer que les phases ont été correctement pré-humidifiées avant le cisaillement élevé.

Problème : Moussage excessif ou entraînement d'air

Vérifiez que le vide est correctement appliqué pendant l'homogénéisation. Réduisez la vitesse de prémélange, ajustez la géométrie du rotor ou éliminez la mousse à l'aide d'agents antimousse homologués. Le système de vide intégré de l'unité de 50 L permet de minimiser efficacement ces problèmes lorsqu'il est utilisé correctement.

Problème : Surchauffe et dégradation active

Diminuez la vitesse d'homogénéisation, ajoutez des intervalles de refroidissement entre les passages ou traitez à une température plus basse et compensez par un cisaillement accru. Surveillez la température du produit en temps réel.

Considérations relatives au nettoyage, à la validation et aux BPF

Pour les procédés de fabrication pharmaceutique et cosmétique haut de gamme, il convient de suivre les protocoles de nettoyage validés (NEP si disponible), de garantir la traçabilité des matières premières et de conserver les certificats de conformité des produits en contact avec le fluide. Le couvercle à levage hydraulique et la cuve basculante de l'émulsificateur sous vide à levage hydraulique de 50 L accélèrent le nettoyage et réduisent l'exposition de l'opérateur, améliorant ainsi la conformité aux BPF et le temps de cycle de production.

Étude de cas : Obtention de gouttelettes de 2 µm dans une crème cosmétique

Objectif : Dv50 de 2 µm, profil sensoriel lisse, stabilité de conservation de 12 mois.

Approche:

• Phase huileuse : cires et émollients fondus à 70 °C
• Phase aqueuse : humectants et conservateurs dissous à 70 °C
• Prémélange : ajouter lentement l'huile à l'eau à moins de 400 tr/min pour former une pré-émulsion.
• Homogénéiser sous vide à 4200 tr/min en 3 passes (4 min chacune) avec 2 min de refroidissement entre chaque passe.
• Refroidir à 40 °C et ajouter les actifs thermosensibles sous faible cisaillement.

Résultat : Dv50 = 1,8 µm (diffraction laser), pas de crémage après une stabilité accélérée à 45 °C pendant 4 semaines.

Avantages de la marque et raisons de choisir l'émulsificateur à vide à levage hydraulique de 50 L

Pour optimiser les paramètres d'émulsification, la conception de l'équipement est primordiale. L'émulsificateur sous vide à levage hydraulique de 50 L offre :

• Système de vide intégrépour éliminer l'air et améliorer l'aspect et la stabilité à l'oxydation.
• couvercle à levage hydraulique et pot basculantpour un chargement et un déchargement sûrs et rapides, et un nettoyage/NEP simplifié.
• Gestion de la viscosité étendue(10 000 à 50 000 cps) ce qui le rend adapté à une gamme d'émulsions cosmétiques, pharmaceutiques et alimentaires.
• Performances d'homogénéisation élevéescapable de produire des particules de taille constante jusqu'à environ 2 µm.
• système de commande électriquepour un traitement reproductible et programmable qui prend en charge la validation des processus.

Ces caractéristiques réduisent la variabilité, raccourcissent les cycles de développement et améliorent la reproductibilité des ensembles de paramètres optimisés, aidant ainsi les fabricants à répondre efficacement aux exigences réglementaires et aux attentes du marché.

FAQ — Foire aux questions

Q : Quel est le paramètre le plus important à contrôler pour obtenir des gouttelettes de plus petite taille ?

A : La densité énergétique (combinaison de la vitesse du rotor/stator et du temps d'homogénéisation) est le principal facteur déterminant, mais elle doit être équilibrée avec la concentration en tensioactif et la température. Il convient d'optimiser la densité énergétique tout en contrôlant la taille des particules afin d'éviter une production de chaleur inutile.

Q : Puis-je utiliser les mêmes paramètres pour différentes huiles ?

R : Non. La viscosité de l'huile et les propriétés interfaciales modifient la façon dont les gouttelettes se fragmentent. Il convient de réoptimiser la vitesse du rotor, le HLB du tensioactif et le temps de mélange pour les huiles présentant des viscosités ou des comportements de phase sensiblement différents.

Q : Comment puis-je prévenir l'oxydation des principes actifs sensibles lors de l'émulsification ?

A : Utilisez le dégazage sous vide pour minimiser l'exposition à l'oxygène, traitez à la température efficace la plus basse, ajoutez des antioxydants si compatibles et limitez la durée du traitement à fort cisaillement. Le système de vide intégré de l'unité de 50 L y contribue grandement.

Q : Quels tests dois-je effectuer pour valider le processus ?

A: Au minimum, effectuez des analyses de granulométrie, de viscosité/rhéologie, de stabilité accélérée (cycles de température), de pH et des tests microbiologiques, selon les exigences de votre secteur. Documentez les paramètres, les enregistrements des équipements et les résultats analytiques à des fins de reproductibilité et de conformité réglementaire.

Q : Quelle taille de gouttelettes l'émulsificateur sous vide à levage hydraulique de 50 L peut-il atteindre de manière fiable ?

A : Dans des conditions optimales, il est possible d'obtenir de manière fiable une taille de particules d'environ 2 microns avec une distribution homogène pour les formulations appropriées, conformément aux spécifications du produit. La taille réelle dépend de la formulation et de l'optimisation des paramètres.

Contact et appel à l'action

Même des processus optimisés nécessitent un fonctionnement hygiénique, ce qui rendConseils de nettoyage et de NEP pour les émulsificateurs sous vide de 50 L Essentiel pour l'assurance qualité. Si vous avez besoin d'aide pour optimiser les paramètres d'émulsification ou si vous souhaitez consulter les spécifications techniques de l'émulsificateur sous vide à levage hydraulique de 50 L, contactez notre équipe commerciale et technique. Nous proposons un accompagnement au développement des procédés, des essais et l'optimisation des paramètres afin de garantir que votre formulation réponde aux objectifs de stabilité et de qualité organoleptique.

Contactez-nouspour organiser une démonstration, demander un lot pilote ou recevoir une fiche technique détaillée pour l'émulsificateur sous vide à levage hydraulique de 50 L.

Références et lectures complémentaires

1. Émulsion — Wikipédia : https://en.wikipedia.org/wiki/Emulsion
2. Émulsion — Britannica : https://www.britannica.com/science/emulsion
3. Émulsions (produits pharmaceutiques) — Bibliothèque NCBI : https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK557502/
4. Présentation thématique de ScienceDirect — Émulsions : https://www.sciencedirect.com/topics/chemistry/emulsion
5. Agence américaine des produits alimentaires et médicamenteux (FDA) — Cosmétiques : https://www.fda.gov/cosmetics

Des tests rigoureux et la collecte de données lors de l'optimisation, associés à un équipement adapté comme l'émulsificateur sous vide à levage hydraulique de 50 L, permettront aux formulateurs de produire des émulsions stables et de haute qualité en toute fiabilité. Contactez notre équipe technique pour accélérer votre développement et votre mise à l'échelle.