Die Rolle der Viskosität bei der Formulierung von Sonnenschutzcremes: Zwischen Schutz und Anwendung
Jeden Sommer tragen Millionen von Verbrauchern Sonnenschutzcremes auf, um sich vor UV-Strahlen zu schützen. Nur wenige wissen jedoch, dass die Qualität, Wirksamkeit und sogar die Anwendungsfreundlichkeit dieser Produkte weitgehend von einer oft unterschätzten physikalischen Eigenschaft abhängt: der Viskosität. Diese Eigenschaft, die den Widerstand einer Flüssigkeit gegen das Fließen misst, spielt in jeder Phase eine wichtige Rolle, von der Herstellung bis zur Anwendung.
Die Viskosität von Sonnenschutzmitteln verstehen
Was ist Viskosität und welche spezifischen Eigenschaften hat sie bei Sonnenschutzmitteln?
Die Viskosität ist eine physikalische Größe, die den inneren Widerstand einer Flüssigkeit gegen das Fließen charakterisiert. Bei Sonnenschutzcremes wird sie durch die Art und Konzentration der verschiedenen Inhaltsstoffe (Emulgatoren, Verdickungsmittel, UV-Filter usw.) und durch die Herstellungsbedingungen (Temperatur, Mischgeschwindigkeit, mechanische Beanspruchung) beeinflusst. Bei Sonnenschutzcremes bestimmt die Viskosität nicht nur die Textur und die Verteilbarkeit, sondern auch die Stabilität der Emulsion und die homogene Verteilung der schützenden Wirkstoffe. Sonnenschutzcremes zählen – wie viele andere Kosmetikprodukte – zu den nicht-newtonschen Flüssigkeiten und zeigen häufig rheofluidisierendes, thixotropes sowie fließgrenzartiges Verhalten.
Warum beeinflusst die Viskosität direkt das Nutzererlebnis und die Wahrnehmung der Verbraucher?
Wissenschaftliche Studien belegen den Zusammenhang zwischen Viskosität und den sensorischen Eigenschaften von Sonnenschutzmitteln und Kosmetikprodukten.
Für Verbraucher ist Viskosität gleichbedeutend mit wahrgenommener Qualität: Eine zu flüssige Creme wird möglicherweise mit mangelnder Wirksamkeit in Verbindung gebracht, während eine zu dicke Textur von der Anwendung abhalten kann.
Eine zu flüssige Creme lässt sich schwer verteilen und auftragen, und der auf der Haut entstehende Film kann zu dünn sein. Eine zu zähflüssige Creme wird als fettig und unangenehm empfunden, lässt sich schwer verteilen, und der Film kann unansehnlich sein. Studien zeigen, dass Verbraucher Produkte bevorzugen, die einen guten Kompromiss zwischen einfacher Anwendung und einem angenehmen Schutzgefühl bieten. Die Viskosität beeinflusst diese Kriterien sowie die Wasserfestigkeit und die Haftung des Schutzfilms auf der Haut direkt.
Ein Schlüsselparameter für Stabilität, Qualität und industrielle Reproduzierbarkeit
Unter Prozessbedingungen, d. h. direkt an den Produktionslinien, gewährleisten die Messung und Kontrolle der Viskosität die Stabilität, Textur und Wirksamkeit von Cremes und optimieren gleichzeitig die Kosten und die Reproduzierbarkeit der Chargen.
Sonnencremes sind komplexe Emulsionen, die aus einer Ölphase und einer wässrigen Phase bestehen und durch Tenside und Verdickungsmittel stabilisiert werden. Letztere, wie Polymere oder natürliche Gummis, erhöhen die Viskosität und verhindern die Trennung der Phasen. Durch die Messung der Viskosität kann somit sichergestellt werden, dass die Emulsion über einen längeren Zeitraum stabil bleibt und die UV-Filter gleichmäßig verteilt sind, wodurch ein optimaler Schutz gewährleistet wird.
Die Viskosität verändert sich in jeder Phase vom Beginn bis zum Ende der Herstellung. Sie durchläuft charakteristische Werte, deren Überwachung sicherstellt, dass die Zubereitung ordnungsgemäß verläuft. Eine Abweichung der Viskosität von den erwarteten Werten ist ein Indikator für einen fehlerhaften Ablauf. Durch ihre Messung kann das Ereignis erkannt und korrigiert werden.
Warum und wie misst man die Viskosität von Sonnenschutzcremes?
Viskositätsmessung im Labor: ein unerlässlicher, aber begrenzter Schritt
Da Linienmessungen nicht möglich sind, gewährleisten die Qualität und Reproduzierbarkeit der Komponenten sowie die strikte Einhaltung des Rezepts, dass jede Sahnecharge die erwartete Endqualität erreicht. Diese Qualität wird am Ende der Produktion durch die Entnahme einer Probe und deren Analyse im Qualitätskontrolllabor sichergestellt. Dieses Verfahren ist aufgrund des Probentransports und der Probenverarbeitung, der Analysezeit und der Übermittlung der Ergebnisse an die Produktion mit einer erheblichen Bearbeitungszeit verbunden. Während dieser Zeit steht die Produktion still, und die Produktionsanlagen können nicht für die Herstellung der nächsten Charge verwendet werden. Wird die Sahnecharge nicht angehalten, besteht das Risiko, eine nicht konforme Charge zu lagern oder zu verpacken.
Online-Viskositätsmessung: Ein Hebel für industrielle Leistung
Angesichts steigender Anforderungen an Qualität und Reproduzierbarkeit von Fertigungsprodukten, der Suche nach Lösungen zur Steigerung der Produktivität von Produktionsanlagen und des Bedarfs an umfassender Rückverfolgbarkeit stellt die Implementierung von Online-Messungen einen bedeutenden Fortschritt dar. Sensoren und Analysatoren, die direkt an den Produktionsanlagen – Reaktoren, Mischern oder Rohrleitungen – installiert sind, ermöglichen kontinuierliche und nahezu in Echtzeit erfolgende Messungen vom Beginn bis zum Ende des Produktionsprozesses. Die Rückverfolgbarkeit jeder Produktcharge ist detailliert und vollständig. Darüber hinaus ermöglicht die fehlende oder sehr kurze Reaktionszeit die schnelle Erkennung von Abweichungen im Fertigungsprozess und die Echtzeit-Anpassung von Fertigungsparametern (Temperatur, Rührgeschwindigkeit, Verdickungsmittelzugabe) zur Erzielung der gewünschten Textur.
Sofraser-Lösungen für die Viskositätsmessung in Kosmetikprozessen
Die Prozessviskosimeter von Sofraser werden seit rund fünfzig Jahren in nahezu allen Branchen eingesetzt. Die Modelle MIVI Sanitary und MIVI Hygienic, deren Design EHEDG-zertifiziert ist, erleichtern und steigern die Effizienz der Reinigung der Produktionsanlage zwischen zwei Chargen oder nach Abschluss eines Produktionslaufs. Dies ist ein bedeutender Vorteil für Anwender in der Kosmetikindustrie, insbesondere für Hersteller von Sonnenschutzmitteln.
Die Prozessoren 9710 und 9720 von Sofraser ermöglichen den Ausgleich der Auswirkungen von Temperatur und Schergeschwindigkeit, um einen Wert zu liefern, der direkt mit der vom Viskosimeter des Qualitätskontrolllabors gemessenen Viskosität vergleichbar ist. Die vom MIVI-Viskosimeter bei Prozesstemperatur und hoher Schergeschwindigkeit durchgeführte Viskositätsmessung wird durch die TCV-Funktion (Temperature Compensated Viscosity) und anschließend durch eine Korrelationsfunktion verarbeitet, die direkt auf dem Touchscreen des Prozessors konfiguriert werden können.
Fazit – Die Viskosität kontrollieren, um Leistung, Qualität und Sonnenschutz zu gewährleisten
Dank der präzisen Echtzeitmessung der Viskosität mit einem Online-Viskosimeter von Sofraser werden die Produktionszeiten, die Ausfallzeiten der Produktionsanlagen und die Anzahl der nicht konformen Sonnenschutzcreme-Chargen reduziert. Die Verringerung der Anzahl nicht konformer Chargen und die Einsparungen bei den Rohstoffen tragen ebenfalls zur Kapitalrendite und zur Verbesserung der Gesamtrendite bei. Die Online-Messung ermöglicht es, täglich effizient Chargen von Produkten in der gewünschten Qualität herzustellen, die die Nutzer zufriedenstellen und gleichzeitig ihren Schutz gewährleisten.
