Cosmétiques & Hygiène
Une entreprise de biotechnologie d’Europe de l’Est, soutenue par l’Union européenne, a mis en place un programme de développement de micro-encapsulation innovante capable de transporter efficacement des ingrédients cosmétiques à forte valeur ajoutée, en utilisant la fermentation sur la ligne de bioréacteurs Boccard. Le programme adopte une approche multi-voies centrée sur l’ingrédient : des biosurfactants et biopolymères jusqu’à la micro-encapsulation qui protègent et transportent les actifs et permettent leur application contrôlée sur la peau. Découvrez comment Boccard a accompagné cette entreprise dans la réalisation de ses objectifs !
Qu’est-ce que la micro-encapsulation et quelles sont ses usages ?
Les molécules encapsulées sont des systèmes de transport : il s’agit de minuscules particules ou de matrices d’encapsulation qui permettent de transporter, de protéger et de libérer plus efficacement les principes actifs cosmétiques. En pratique, une structure stabilisée par un biosurfactant (comme des vésicules ou une nanoémulsion) est souvent enrobée ou supportée par une coque de biopolymère, et peut intégrer un cœur hydrophobe (repoussant l’eau) pour les actifs lipophiles (affinité pour les corps gras). Le résultat : une stabilité, une pénétration et une performance accrues, avec une libération contrôlée.
Comment les molécules encapsulées sont-elles produites et quel est le rôle de la fermentation ?
Une molécule encapsulée est constituée de plusieurs composants :
- En premier lieu, les biosurfactants sont obtenus par fermentation. Ce sont des molécules amphiphiles produites par des micro-organismes (composés à la fois hydrophiles et lipophiles) tels que sophorolipides, ramnolipides ou lipopeptides. Ils facilitent la formation et la stabilisation des gouttelettes/vésicules lipidiques et sont idéaux pour l’encapsulation et des formulations cosmétiques plus “propres”.
- Simultanément, un biopolymère peut être sélectionné pour fournir une coque ou un réseau hydrogel qui améliore la stabilité, le toucher sur la peau et le contrôle de la libération de l’actif dans le produit fini. Divers biopolymères peuvent constituer la matrice de l’encapsulation: la chitine, l’alginate et l’acide hyaluronique sont des exemples courants.
- Ensemble, ces éléments passent par le fractionnement hydrophobe, formant de plus petites gouttelettes qui permettent d’incorporer des actifs peu solubles dans l’eau tels que les rétinoïdes, les huiles végétales ou certaines vitamines. Les gouttelettes ainsi obtenues sont appelées « bioporteurs » ; leur efficacité d’encapsulation et leur libération contrôlée peuvent être ajustées.
Comment Boccard a-t-il soutenu l’entreprise dans la production de molécules encapsulées pour la cosmétique ?
Boccard a livré deux skids pilotes clés en main de 300 L chacun, articulés autour de bioréacteurs en inox 316 L, comportant des armoires de commande, des systèmes de filtration des gaz, de dosage et de tuyauterie de process, conçus pour une connexion directe aux utilités du site (vapeur, gaz, eau, NEP/SEP). Les skids ont servi aux campagnes de R&D permettant à la fois la production de molécules (actifs cosmétiques) tout en sécurisant le scale-up.
Quels sont les paramètres importants dans la fermentation et l’encapsulation ?
Qu’il s’agisse de biomasse ou de molécules, la fermentation réussira à l’échelle industrielle si quelques paramètres critiques sont rigoureusement contrôlés :
- Aération et transfert d’oxygène : Adapter le taux de transfert d’oxygène aux besoins métaboliques, éviter les limitations en oxygène
- Mélange et homogénéisation : Éliminer les gradients et zones mortes tout en maîtrisant le cisaillement
- Régulation thermique : Maintenir une température précise et réactive pour une croissance optimale
- Stérilité et conception hygiénique : Cycles de nettoyage et stérilisation (NEP/SEP) répétés et intégrité aseptique
- Traçabilité et gestion des recettes : Enregistrer les changements et déviations, quand et pourquoi ils ont lieu pour chaque lot
Comment les bioréacteurs Boccard sont-ils utilisés dans ce cas de fermentation ?
Les deux lignes pilotes de 300 L ont fourni une chaîne intégrée : fermentation (pour fournir les biosurfactants), assemblage du bioporteur (biosurfactant, biopolymère et fractionnement hydrophobe), encapsulation de l’actif cosmétique et ajustement de la libération, puis passage au prototype cosmétique et validation en conditions opérationnelles.
Le résultat : un environnement pilote reproductible et traçable où les recettes sont testées, les paramètres clé du de scale-up sont définis, et le risque industriel est réduit avant de passer à des volumes plus importants.
Quels bioréacteurs Boccard propose-t-il pour la fermentation et l'encapsulation ?
Les mêmes piliers sont intégrés dans TEKINBIO™, le bioréacteur Boccard conçu pour la fermentation et le scale-up, prêt pour les cas d’usage en fermentation de précision. TEKINBIO™ est équipé de Track Advance qui permet le suivi en temps réel, la gestion des recettes et la comparaison lot à lot pour des résultats reproductibles.
TEKINBIO™ intègre :
- Aération optimisée : géométrie du sparger, transfert d’O₂, gestion de la pression du ciel de cuve
- Mélange parfait : homogénéisation validée par CFD et maîtrise du cisaillement
- Contrôle thermique précis
- Conception hygiénique avec NEP/SEP
- Track Advance pour les recettes, la comparaison des lots et la conformité réglementaire
Envie d’en savoir plus sur nos solutions pour
la fermentation et les Cosmétiques & Hygiène ?
Points clés
2 skids pilotes avec bioréacteurs de 300 L, armoires de contrôle, gestion/filtration des gaz, unités de dosage et tuyauterie de process, pré-concus pour le raccordement aux utilités (vapeur, gaz, eau, NEP/SEP)
Système de transport produit par fermentation : biosurfactant + biopolymère + fractions hydrophobes encapsulées et la libération contrôlée des actifs cosmétiques [jetir.org]
L'encapsulation améliore la stabilité, la pénétration et la performance des formules finies. [link.springer.com]
Paramètres critiques de contrôle maîtrisés, et le système TEKINBIO™ apply them : aération, mélange, température, stérilité, traçabilité
Scope : équipements et services fournis
Ingénierie & préfabrication
- Ingénierie et préfabrication : Conception et fabrication de deux skids pilotes autour de bioréacteurs de 300 L, avec instrumentation intégrée, gestion des gaz, dosage, tuyauterie et armoires de commande – pensés pour la modularité et la facilité d’installation.
- Utilités & conception hygiénique : Préparation pour la NEP/SEP, vapeur, gaz et connexions à l’eau de process ; disposition hygiénique pour l’asepsie et la répétabilité des essais
- Mise en œuvre du procédé (avec/sans encapsulation) : Support pour les campagnes de fermentation et d’encapsulation avec substrats configurables et fenêtres de fonctionnement (OTR, agitation, température), et documentation pour la comparaison robuste des lots.
- Passage à l’industrialisation avec TEKINBIO™ et Track Advance : Transfert des expertises pilotes dans TEKINBIO™, associé à Track Advance pour le suivi en temps réel, la gestion des recettes, l’analyse lot à lot et la traçabilité réglementaire : un vrai pont entre le pilote et l’industriel
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