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Das Handbuch
- Im Frühjahr 2012 wird mein neues Buch erscheinen: Das Handbuch kombiniert verständlich aufbereitete Theorie mit fundierter Herstellungspraxis und lädt mit über 100 Naturkosmetikrezepten zum Nachrühren und Selbstentwickeln ein. Sie können es bereits beim Verlag oder bei Amazon vorbestellen.
Beiträge für Einsteiger
- Online-Shops
- Wo bekommt man all die beschriebenen Zutaten? In dieser Liste finden Sie eine Auswahl an bewährten Bezugsquellen.
- Emulgator-Tabelle
- Jeder Emulgator hat bestimmte Eigenschaften: diese Tabelle zeigt Ihnen auf einen Blick, welche.
- Wirkstoff-Tabelle
- Diese Tabelle listet die Eigenschaften von Wirkstoffen auf und gibt Hinweise zu ihrer Dosierung und Verarbeitung.
Emulgatormengen berechnen
Bei der Entwicklung eigener Rezepturen spielen viele Faktoren hinein, die einen wesentlichen Einfluss auf Stabilität, Auftragsverhalten und Konsistenz einer Emulsion haben. Im Beitrag »Emulsionen optimieren« haben wir uns diesen Aspekten näher gewidmet. Im Folgenden möchte ich mich auf die Einsatz-Konzentration von Emulgatoren konzentrieren und Ihnen einige Orientierungspunkte anbieten, die Sie bei Ihren Rezepten berücksichtigen können. Auch wenn wir nicht absolut vergleichbare Bedingungen vorfinden wie die Industrie, gibt es übergeordnete Prinzipien, die sich erlernen und an unsere Bedingungen anpassen lassen.
Emulsionen stabilisieren
Sie erinnern sich: Wenn wir Öle, Wasser und Emulgatoren emulgieren, »zerspringt« die innere Phase (in W/O-Emulsionen sind es Wasser-, in O/W-Emulsionen Ölpartikel) zu kleinen Tröpfchen, und der Emulgator bildet einen dünnen Film um die einzelnen Partikel und hält sie auf Abstand, entweder durch einen elastischen Film oder durch gleiche elektrische Aufladung der Teilchen, die sich gegenseitig abstoßen. Sobald der Emulgator alle Tröpfchen umschlossen hat, organisiert er sich mit den Koemulgatoren zu flüssig-kristallinen Gelstrukturen, die Wasser binden.
Wie dem auch sei: Wir benötigen demnach mindestens soviel Emulgator, dass er alle Tröpfchen dicht und elastisch umschließen kann. Wenn wir uns das bildlich vorstellen, heißt das: je mehr innere Phase vorliegt und je kleiner die Tröpfchen sind, desto mehr Emulgator benötigen wir, da die gesamte Grenzfläche der inneren Phase mit der Anzahl der Tröpfchen steigt.
Eine logische Regel muss her!
Wenn wir Anhaltspunkte finden wollen, woran wir uns bei der Dosierung des Emulgators orientieren können, ergibt sich aus dem vorher Gesagten für Öl-in-Wasser-Emulsionen die grundsätzliche Regel, dass der Anteil der inneren Phase die Emulgatormenge wesentlich bestimmt. In O/W-Emulsionen bedeutet dies prinzipiell:
- Regel 1: Je höher die Fettphase, desto höher ist der absolute Emulgator-Anteil.
Im Januar 2007 postete ein Mitglied im Beautykosmos einen interessanten Hinweis: manche amerikanische Firmen dosieren Emulgatoren (damit meine ich alle emulgierenden und koemulgierenden Komponenten) in einer O/W-Emulsion offenbar grundsätzlich mit ca. 20 % der Lipidphase (allerdings wird der Emulgator dazuaddiert). Ich analysierte meine Rezepturen: Die 20 % deckten sich tatsächlich mit meinen damals üblichen 4–6 % in meinen Formulierungen mit 20- bis 30%iger Fettphase (wozu ich jedoch auch den Emulgator zählte). Ich testete in den Wochen darauf intensiv (mit einem kräftigen Handgerät rührend) und stellte fest, dass bei höheren Fettphasen auch geringere relative Emulgator-Konzentrationen stabile Emulsionen erzeugen. Ich verstand: Höhere Fettphasenanteile bedingen bei O/W-Emulsionen eine größere »Dichte« der inneren Phase und damit einen Viskositäts-Anstieg, der die Beweglichkeit der Tröpfchen per se reduziert; daher sind mit steigender Fettphase geringere relative Anteile der Fettphase ausreichend (nach meinen Tests bis 15, teilweise 13 % und weniger bei ca. 50 % Fettphase, je nach Emulgator). Ausgehend von dieser Beobachtung entwickelte ich ein neues Konzept zur Berechnung des Emulgatoranteils und eine Formel, die seitdem im Emulsions-Rechner arbeitet.
- Regel 2: Je höher die Fettphase, desto geringer ist der relative Emulgator-Anteil.
Mit beiden Regeln im Hinterkopf haben wir eine solide Orientierung. Hinter diesem gedanklichen Ansatz steckt ein weiterer – die Trennung zweier Funktionen, die ein Emulgator in einer Emulsion erfüllen kann:
- die des reinen Emulgators, der die Trennung von Fett- und Wasserphase verhindert,
- die des Konsistenzgebers, der aus einer Lotion eine feste Creme macht.
Viele Rezepturen auf privaten Internetseiten nutzen Emulgatoren, um die Konsistenz einer Emulsion zu kontrollieren; noch 2007 stieß ich auf Rezepturen auf privaten Webseiten mit 7–10 % Emulgator bei 25 % Fettphase: diese Cremes waren schwer, wachsig, stumpf auf der Haut – aber es waren feste Cremes, trotz des moderaten Fettgehalts.
Mein Konzept trennt beide Funktionen und eröffnet die Möglichkeit, hautphysiologische Formulierungen mit einem Minimalgehalt an Emulgatoren und geringerer Konsistenz zu entwickeln oder – wenn gewünscht – mit einem höheren Anteil an Fettalkoholen und Wachsen – viskosere Cremes zu konzipieren, die jedoch geringer mit der Hautbarriereschicht interagieren als es höherdosierte Emulgatoren tun.
Faktor »Herstellungsverfahren«
Emulsionen werden mit Glasstab gerührt oder im Marmeladenglas geschüttelt (so wie zu Zeiten der Hobbythek), mit dem Knethaken des Handrührgeräts dispergiert, in der Fantaschale gemörsert oder mit Milchschäumer moussiert – Selbstrührer haben ihre individuellen und bevorzugten Methoden. Alle erzeugen Emulsionen; physikalisch gesehen bestehen jedoch große Unterschiede in den so erzeugten Emulsionsstrukturen und damit in Stabilität, Auftragsverhalten und Hautgefühl – die Unterschiede betreffen letztendlich die gesamte Formulierung. An sich muss man, bevor man eine Emulgatorkonzentration in den Blick nimmt, fragen: »Mit welchem Verfahren wird die Emulsion hergestellt?«
Es ist nun gut 5 Jahre her, seitdem mich das Studium entsprechender Literatur und Praxistests zu der Erkenntnis geführt haben, wie wichtig das Arbeiten mit hohen Scherkräften ist. Ich rührte mit verschiedenen Rührgeräten und fand bestätigt, was ich vorher geahnt hatte: wir brauchen ein Rührgerät, das viel Energie einbringt.
Die Gründe für die Vorteile hochtourig gerührter Emulsionen sind physikalischer Natur: die hohen Scherraten (2000–3000 rpm bei dem Flügelrührer, über 11.000 rpm bei den Stabmixern) bewirken eine schnelle und intensive Dispergierung der inneren Phase und in Folge kleinere Partikel, deren Grenzflächen rasch vom Emulgator belegt werden. Kleinere Partikel sind per se thermostabiler und verlängern den Zeitraum bis zur Koaleszenz der inneren Phase, so dass – trotz des an sich erhöhten Emulgatorbedarfs durch die wachsenden Grenzflächen vieler kleiner Tröpfchen – absolut geringere Anteile notwendig sind als bei herkömmlich mit Handrührer oder gar Glasstab gerührten Emulsionen mit ihren großen, inhomogenen Partikeln, die gezielt mit höheren Anteilen an Emulgatoren immobilisiert werden, damit sie nicht koleszieren. Diese Stabilität erkauften wir jedoch in den letzten Jahren mit wachsigen, »schwitzigen« Cremes, die wie ein Film auf der Haut liegen und sich mitunter stumpf und tendenziell »trocken« anfühlen.
Für mich hat sich mit hochtourigen Herstellungsverfahren eine neue Dimension in der Herstellung meiner Kosmetik eröffnet. Hochtourige Rührmethoden ermöglichen niedrigdosierten Emulgatorzusatz und damit verträgliche und hautphysiologisch orientierte Natur-Kosmetik, bei der nichts mehr an die wachsigen und schweren Cremes aus Hobbythek®-Zeiten erinnert. Heute haben viele Selbstrührer mein Konzept aufgegriffen und rühren gezielt mit viel Energie, weil sie verstehen, warum es wichtig ist und was man mit diesem Prinzip erreichen kann.
Faktor »Viskositätserhöhung der äußeren Phase«
Weitere bestimmende Faktoren für die Berechnung der emulgierenden Ingedienzen sind die Auswahl der Öle und Fette und der Zusatz viskositätserhöhender und koemulgierender Komponenten. Folgende Grafik visualisiert die wesentlichen Faktoren:
- Beeinflussende Faktoren auf die Emulgatorkonzentration: Koemulgierende und viskositätserhöhende Ingredienzien ermöglichen eine geringere Dosierung des Basisemulgators. Ein weiterer Faktor ist die Höhe der Fettphase: bei niedrigem Fettphasenanteil sind relativ mehr Emulgator plus Koemulgatoren notwendig (ca. 20 % Anteil an der Fettphase) als bei hohen (dort reichen ca. 15 %, teilweise noch weniger). Absolut steigt natürlich der Anteil der emulgierenden Komponenten.
Ausgehend von der durch den Hersteller empfohlenen und von uns errechneten Einsatzkonzentration des gewählten Emulgators wirken oben aufgeführte Ingredienzien koemulgierend und/oder viskositätserhöhend. Dies bedeutet: Sie können den Basis-Emulgator geringfügig geringer dosieren – Sie müssen es allerdings nicht zwingend. Ihre Emulsion wird mit diesen Substanzen fester als mit anderen Ölen oder ohne bzw. mit geringen Konsistenzgeber-Anteilen, das kann durchaus gewünscht sein: es ist absolut sinnvoll, die gewünschte Konsistenz einer Emulsion über einen Zusatz an Konsistenzgebern und Gelbildnern »einzustellen« und nicht über eine Höherdosierung des Emulgators. Einen genauen Anhaltspunkt für eine geringere Dosierung kann ich leider nicht geben, da es sich primär um Naturprodukte handelt (gerade bei den Ölen gibt es große Schwankungen und Unterschiede, je nach Charge oder ob sie raffiniert oder unraffiniert verwendet werden). In letzter Instanz werden Sie mit zunehmender Rühr-Erfahrung Rezepte ausprobieren, verändern, optimieren und wissen, welche Kombination zu Ihrer ganz persönlichen Traum-Creme führt – mit einem Minimum an Emulgator.
Der Emulsions-Rechner
Der Emulsions-Rechner arbeitet seit Ende Mai 2007 intern mit der speziellen, von mir entwickelten Formel, die die Dosierung der Emulgatoren proportional und stufenlos an der Höhe der Fettphase orientiert, und zwar zwischen 15 und 20 % Einsatzkonzentration bei Fettphasenhöhen zwischen 15 und 45 %. So steigt absolut die Menge der Emulgatoren mit dem Fettphasenanteil; relativ gesehen benötigen Sie jedoch bei höheren Fettphasen weniger Emulgatoren als bei niedrigen. Die ergänzenden Hinweise zu geeigneten Emulgatoren in der linken Spalte des Rechners, die nach Eingabe von Fett- und Wasserphase sichtbar werden, sind als praktische und orientierende Hilfe für Rühreinsteiger gedacht. Die Obergrenze von 45 % berücksichtigt, dass O/W-Emulsionen mit Wasser als äußerer Phase sich üblicherweise nicht über diese Fettphasengrenze hinaus bewegen (marktübliche O/W-Emulsionen weisen selten über 30 % Fettphase auf).
Die folgende Tabelle zeigt exemplarisch den Zusammenhang zwischen der Emulgatorkonzentration und der steigenden Fettphase auf, so wie der Emulsions-Rechner sie errechnet:
| Höhe der Fettphase in % | Höhe der absoluten Emulgatorkonzentration in % | Höhe der relativen Emulgatorkonzentration relativ zur Fettphase in % |
|---|---|---|
| ¹Ich habe diesen Emulgator als Beispiel gewählt, weil er ein Komplex-Emulgator ist, d. h. er enthält bereits Fettalkohole (Cetearyl Alcohol) und kann daher solo verwendet werden, ohne weitere Zusätze an Koemulgatoren oder Konsistenzgebern. | ||
| 20 | 4,0 % | 20 % |
| 25 | 4,5 % | 18 % |
| 30 | 5,0 % | 17 % |
| 40 | 6,0 % | 16 % |
Die Angabe der Emulgatorkonzentration nimmt alle emulgierenden Komponenten in den Blick und garantiert zunächst einmal eine stabile Emulsion, nicht zwingend eine hohe Konsistenz. Letztere macht in der Regel einen höheren Anteil an Fettalkoholen, Wachsen und einen höheren Anteil an festen Fetten notwendig. Montanov™ 68 besteht jedoch per se bereits zu ca. 23 % aus einem stark hydrophilen Emulgator (Cetearyl Glucoside, wir kaufen ihn als TEGO® CARE CG 90) und ca. 77 % konsistenzgebendem Cetearylalkohol. Das gleiche Emulsionsergebnis hinsichtlich Stabilität und Konsistenz würden wir erreichen, wenn wir TEGO® CARE CG 90 mit den vom Hersteller empfohlenen 1 % Einsatzkonzentration verwenden und ihn mit ca. 3 % Cetearylalkohol (Lanette® O) oder Cetylalkohol kombinieren. Dies bedeutet: der Emulsions-Rechner orientiert sich an einer Einsatzkonzentration aller emulgierenden Komponenten, die Stabilität und eine gewisse Basiskonsistenz garantieren. Wer mehr Konsistenz wünscht, kann darüber hinaus weitere Konsistenzgeber hinzufügen (was jedoch oft Auftragsverhalten, Hautgefühl und Verträglichkeit beeinflusst).
