Emulsionen herstellen

Die 3-Phasen-Methode des Emulgierens

Montanov™ 68: Nachemulgierung mit dem Gakomix

Seit mehreren Jahren stelle ich meine naturkosmetischen O/W-Emulsionen mit hohen Scherkräften her: Zu Beginn des Emulgierens werden Fett- und Wasserphase hochtourig dispergiert, dann rührt mein Rührwerk die noch dünnflüssige Emulsion sanft kalt. Aus purer Neugier probierte ich vor ca. 2 Jahren das erste Mal eine Variante aus, die ein erstaunliches Ergebnis brachte.

Das Verfahren des hochtourigen Rührens wird meinen langjährigen Leserinnen und Lesern vertraut sein. Teil dieser Herstellungsmethode ist – soweit möglich – ein sanftes und geduldiges Kaltrühren ohne forcierendes kaltes Wasserbad. Meine Emulsionen basieren grundsätzlich auf einem bewusst reduzierten Anteil an Emulgatoren und Fettalkoholen, und dies führt unweigerlich zu Produkten, denen die marktübliche Konsistenz fehlt – etwas, was manchen durchaus ein spöttisches Lächeln entlockt, wenn ich meine »fluiden Konsistenzen« begründe.

Was mich nun genau antrieb, kann ich heute nur noch vage ahnen: An einem Rührtag hatte ich die Idee, meine frisch kalt gerührte Emulsion auf Basis von hydriertem Lecithin und Sucrosestearat noch einmal mit dem Turrax® zu emulgieren. Möglicherweise hatte ich ein Ingredienz vergessen und fürchtete, es nicht mehr homogen eingearbeitet zu bekommen (?) … wie dem auch sei: Ich rührte noch einmal ca. 2 Minuten mit dem Turrax® und entdeckte, dass die Viskosität des Fluids deutlich anzog. In den nächsten Wochen beobachtete ich mein Fluid kritisch und suchte nach Zeichen einer Überhomogenisierung oder Phasentrennung, aber nichts geschah. Im Gegenteil: Das Fluid machte bis zum letzten Tropfen einen ausgezeichneten Eindruck.

Als ich später den Gakomix® zum Testen erhielt und feststellen musste, dass sich meine sehr dünnflüssigen heißen Phasen beim Start des Emulgierprozesses in der Kruke durch deren Boden nach außen drückten, legte ich ihn zunächst enttäuscht zur Seite. Was mich dazu anhielt, ihn doch noch einmal in einem anderen Kontext zu nutzen, ist sein Vorteil, weitgehend luftfrei zu rühren, da man den Krukenboden nach oben drücken und den Luftgehalt im Inneren der Kruke stark reduzieren kann. So nahm ich eines Tages eine mehrere Tage alte Testemulsion mit Montanov™ 68, die sich immer noch in der Kruke befand, und rührte sie rein aus Forschungsinteresse erneut mit hohen Scherkräften auf. Das folgende Foto zeigt das Ergebnis (wobei das Foto nur annähernd wiedergibt, wie kompakt die Konsistenz der Emulsion geworden ist):

Montanov™ 68: Nachemulgierung mit dem Gakomix

Die Konsistenz der Emulsion stieg durch den nachträglichen Eintrag hoher Scherkräfte deutlich an. Im Auftrag erwies sich die Emulsion als angenehm, ohne schwer oder gar wachsig zu wirken, wie ihre hohe Viskosität optisch hätte vermuten lassen können. Auch sie blieb die weiteren Wochen, in der ich sie zu Beobachtungszwecken aufbewahrte, absolut stabil.

Offen gestanden war ich unsicher, welche in der Emulsion wirkenden Kräfte diesen Viskositätsanstieg bewirkt haben mochten. Ich wusste, dass zwischen den einzelnen Partikeln Kräfte wirken, die ein inneres Gerüst erzeugen, und so vermutete ich, dass die Scherkräfte zu kleineren, damit zu mehr Partikeln und letztendlich zu einem dichteren Gerüst geführt hatten … aber der Gedanke blieb vage. Schließlich erzählte ich in der Rührküche konkret Dirk Schönemann, Inhaber von aliacura, von meiner Vermutung und bat ihn um eine Einschätzung.

Hohe Scherkräfte zu Beginn des Emulgierens …

Wenn wir die erhitzten Phasen zusammengeben, erreichen die hohen Scherkräfte vor allem eins: Kleinst zerteilte Öltröpfchen. Je kleiner die Tröpfchen, desto länger benötigen sie zum Zusammenfließen und desto angenehmer fühlen sie sich auf der Haut an. Wir erreichen also Stabilität und hervorragende Haptik. Eine längere Phase hochtourigen Rührens ist nicht notwendig, die Tropfen werden ab einem bestimmten Punkt nicht kleiner. Erfahrungsgemäß reichen – je nach Rührwerkzeug – 1 bis 4 Minuten aus. Diese Fakten kennen wir bereits. 🙂 Übrigens müssen Sie zu diesem Zeitpunkt, in dem die Emulsion noch heiß und flüssig ist, nicht befürchten, etwas kaputt zu machen. Eine Minute sollte es schon sein.

Nun sinkt die Temperatur, und es beginnt die Ausbildung des Emulsionsgerüsts. Hier bringen wir nur moderate Kräfte ein, wir rühren sanft kalt. Bisher ist das die übliche Methode und eine sehr bewährte. Das ist sie auch nach wie vor.

… und hohe Scherkräfte zum Schluss

Wenn die Emulsion abgekühlt ist, können wir nun durch eine weitere, kurze hochtourige Phase den Prozess optimieren. Die jetzt eingebrachten höhen Scherkräfte können in der abgekühlten und viskosen Emulsion besonders effektiv einwirken, und sie fördern 2 Dinge (und hier danke ich Dirk, dass er mir das letzte Puzzleteil geschenkt hat) :

  1. Zum einen werden die Öltröpfchen und die auskristallisierten Lipide noch einmal kleiner zerschlagen (das war auch meine Vermutung),
  2. zum anderen bewirken sie, dass die Tröpfchen gleichmäßiger in der Größe werden (und hier ging ich immer davon aus, dass dies bereits in der 1. Emulgierphase passiert).

Gleich große Partikel haben eine große Bedeutung für die Stabilität einer Emulsion: Nach dem Prinzip der sogenannten Ostwaldreifung wachsen größere Partikel auf Kosten von kleineren. Sind die Öltröpfchen ungleich groß, ist die Neigung der großen, sich zu noch größeren zusammenzuschließen (was letzendlich zur Trennung der Emulsion führt) ausgeprägter, als wenn sie alle gleich groß sind.

Diese feinen Öltröpfchen bilden durch intern wirkende Kräfte ein stabiles inneres Gerüst aus, das die Konsistenz der Emulsion spürbar erhöht. Diese Erkenntnis möchte ich nun in der folgenden Grafik visualisieren und als 3-Phasen-Methode verankern:

Phasen der Emulsionsherstellung

Wer das langsame Kaltrühren nicht leisten kann oder möchte (z. B. aus gesundheitlichen Gründen oder weil ein Laborrührwerk fehlt) kann sich übrigens einer anderen Methode bedienen, die ebenfalls zu höherer Viskosität und stabilen Emulsionen führt: Ich habe sie Intervallmethode genannt. Vermutlich werden manche sich ihrer bereits bedienen. Hier wechseln sich Phasen des hochtourigen Rührens (ca. 1–2 Minuten) mit Phasen ab, in denen die Emulsion (ohne forcierte Abkühlung in einem kalten Wasserbad) ruht und langsam abkühlt – das können 1, 2 oder 3 Minuten sein, wir können dies ganz entspannt angehen. So werden kontrolliert hohe Scherkräfte angewandt, ohne die Gefahr einer Überhomogenisierung zu provozieren. Die Anzahl der Intervalle ist von der Größe Ihrer Charge abhängig – die Grafik zeigt den Prozess rein exemplarisch.

Die Intervallmethode bei der Herstellung von Emulsionen

Da wir auch hier einen hohen Energieeintrag nach dem Erkalten der Emulsion haben, ist das Ergebnis vergleichbar viskos.

Ich möchte Sie einladen, das abschließende hochtourige Rühren, die 3. Phase einmal auszuprobieren – und mir von Ihren Erfahrungen zu berichten. Ich freue mich!