COSMETICS
& HYGIENE
Wspierana przez Unię Europejską firma biotechnologiczna z Europy Wschodniej postawiła sobie za cel opracowanie innowacyjnych bionośników do skutecznego transportu wysokowartościowych składników kosmetycznych z wykorzystaniem fermentacji prowadzonej w bioreaktorach firmy Boccard. Projekt opiera się na podejściu skoncentrowanym na właściwościach składników i obejmuje cały proces — od biosurfaktantów i biopolimerów po bionośniki umożliwiające zamknięcie substancji aktywnych i ich kontrolowane uwalnianie na skórze. Zobacz, jak firma Boccard wsparła realizację tego przedsięwzięcia.
Czym są bionośniki i jakie jest ich zastosowanie?
Bionośniki to systemy służące do przenoszenia substancji aktywnych — niewielkie cząstki lub matryce enkapsulujące, które skuteczniej chronią składniki kosmetyczne i umożliwiają ich stopniowe uwalnianie. W praktyce są to struktury stabilizowane biosurfaktantami, takie jak pęcherzyki czy nanoemulsje, często dodatkowo wzmacniane powłoką z biopolimerów. Mogą one zawierać hydrofobowy rdzeń przeznaczony dla składników lipofilowych, czyli rozpuszczalnych w tłuszczach. Takie rozwiązanie zwiększa trwałość formulacji, poprawia przenikanie substancji aktywnych i podnosi skuteczność ich działania dzięki kontrolowanemu uwalnianiu.
Jak powstają bionośniki i jaką rolę w ich produkcji odgrywa fermentacja?
Produkcja bionośników obejmuje kilka etapów.
- Pierwszym etapem jest pozyskanie biosurfaktantów w procesie fermentacji. Są to amfifilowe związki produkowane przez mikroorganizmy, czyli substancje mające zarówno właściwości hydrofilowe, jak i lipofilowe. Do tej grupy należą m.in. sophorolipidy, ramnolipidy oraz lipopeptydy. Odpowiadają one za tworzenie i stabilizację kropelek lub pęcherzyków, dzięki czemu doskonale sprawdzają się w procesach enkapsulacji oraz w tworzeniu bardziej naturalnych formulacji kosmetycznych.
- Równolegle dobierany jest biopolimer, który tworzy osłonę lub sieć hydrożelową poprawiającą stabilność, właściwości aplikacyjne oraz kontrolę uwalniania substancji aktywnej w gotowym produkcie kosmetycznym. Do najczęściej stosowanych biopolimerów należą chitozan, alginiany oraz kwas hialuronowy.
- Po połączeniu składników powstają drobne struktury z hydrofobowym rdzeniem, umożliwiające zamykanie substancji słabo rozpuszczalnych w wodzie, takich jak retinoidy, oleje roślinne czy niektóre witaminy. Otrzymane w ten sposób cząstki to właśnie bionośniki, których właściwości można dostosowywać pod kątem skuteczności enkapsulacji i kontrolowanego uwalniania substancji aktywnych.
W jaki sposób firma Boccard wspierała firmę w produkcji bionośników do zastosowań kosmetycznych?
Firma Boccard dostarczyła dwa kompletne pilotażowe układy (skidy) o pojemności 300 litrów każdy, oparte na bioreaktorach ze stali nierdzewnej, wyposażone w szafy sterownicze, systemy filtracji i podawania gazów, układy dozowania oraz instalację procesową. Całość została zaprojektowana w standardzie plug-and-connect, umożliwiając szybkie podłączenie do mediów zakładowych, takich jak para, gazy, woda oraz systemy CIP/SIP. Układy te wykorzystywano w badaniach i rozwoju nad bionośnikami — zarówno do produkcji cząsteczek aktywnych kosmetycznie, jak i, w razie potrzeby, do zwiększania biomasy, jednocześnie minimalizując ryzyko związane ze skalowaniem procesu.
Jakie są najważniejsze czynniki w fermentacji i produkcji bionośników?
Niezależnie od tego, czy celem jest uzyskanie biomasy, czy określonych cząsteczek, powodzenie fermentacji w skali przemysłowej zależy od kilku kluczowych parametrów:
- Napowietrzanie i dostarczanie tlenu: zapewnienie odpowiedniej ilości tlenu zgodnie z zapotrzebowaniem mikroorganizmów i unikanie jego niedoborów
- Mieszanie i homogenizacja: utrzymanie równomiernych warunków w całej objętości bioreaktora oraz zapobieganie powstawaniu stref o różnym składzie
- Kontrola temperatury: precyzyjne utrzymanie stabilnej temperatury odpowiedniej dla danego szczepu
- Sterylność i higieniczna konstrukcja instalacji: skuteczne i powtarzalne procesy CIP/SIP oraz zachowanie warunków aseptycznych
- Monitorowanie procesu i zarządzanie parametrami produkcji: rejestrowanie zmian w przebiegu kolejnych partii oraz ich przyczyn i momentów wprowadzenia
Jak wykorzystywane są bioreaktory Boccard w fermentacji precyzyjnej?
Dwie pilotażowe linie o pojemności 300 l zapewniły zintegrowany proces obejmujący kolejne etapy: fermentację (w celu wytwarzania biosurfaktantów), wytwarzanie nośników (z wykorzystaniem biosurfaktantu, biopolimeru i frakcji hydrofobowej), enkapsulację substancji aktywnej oraz dostrajanie sposobu jej uwalniania. Następnie całość przenoszono do prototypu kosmetycznego i weryfikowano w warunkach zbliżonych do rzeczywistego użytkowania.
Efektem jest powtarzalne i w pełni identyfikowalne środowisko pilotażowe, w którym testuje się receptury, określa zakresy skalowania procesu oraz ogranicza ryzyko związane z wdrożeniem produkcji przemysłowej, przed jej zwiększeniem.
Bioreaktory Boccard do fermentacji i wytwarzania nośników biologicznych
Te same kluczowe rozwiązania technologiczne stanowią standard w systemie TEKINBIO™ — bioreaktorze Boccard zaprojektowanym do prowadzenia procesów fermentacyjnych oraz ich skalowania, który może być z powodzeniem stosowany także w przypadku fermentacji precyzyjnej. System TEKINBIO™ wyposażono w rozwiązanie Track Advance, umożliwiającą monitorowanie procesu w czasie rzeczywistym, zarządzanie recepturami oraz porównywanie danych między seriami produkcyjnymi, co przekłada się na wysoką powtarzalność i pełną identyfikowalność wyników.
TEKINBIO™ łączy:
- Zoptymalizowany system napowietrzania: odpowiednia dystrybucja gazu, kontrola ciśnienia w przestrzeni gazowej oraz efektywny transfer tlenu
- Zaawansowany układ mieszania: jednorodność potwierdzona CFD, kontrola sił ścinających
- Precyzyjna kontrola temperatury
- Higieniczny design z pełną integracją systemów CIP/SIP
- Track Advance: receptury, porównanie partii, zgodność regulacyjna
Dowiedz się więcej o naszych rozwiązaniach dla fermentacji oraz branży kosmetycznej i higienicznej.
KLUCZOWE ELEMENTY
Dwie instalacje pilotażowe (skidy) z bioreaktorami o pojemności 300 L, wyposażone w szafy sterownicze, układy przygotowania i filtracji gazów, systemy dozowania oraz instalację rurową; przystosowane do podłączenia mediów (para, gaz, woda, CIP/SIP)
Proces fermentacji umożliwiający wytwarzanie biosurfaktantów, biopolimerów oraz części hydrofobowych, które następnie stanowią bazę do budowy nośników przeznaczonych do zamykania substancji aktywnych i ich stopniowego, kontrolowanego uwalniania
Nośniki jako element stabilizujący proces: zwiększają jego niezawodność, umożliwiają prowadzenie pracy w trybie półciągłym oraz usprawniają separację produktów
Główne parametry procesu, opracowane i ujednolicone w systemie TEKINBIO™: napowietrzanie, mieszanie, temperatura, warunki aseptyczne oraz pełna identyfikowalność przebiegu produkcji
Zakres prac – DOSTARCZONE URZĄDZENIA I USŁUGI
- Inżynieria i prefabrykacja: opracowanie i wykonanie dwóch pilotażowych skidów opartych na bioreaktorach 300 l, wyposażonych w aparaturę pomiarową, systemy gazowe, układy dozowania, instalację rurową oraz szafy sterownicze; modułowa konstrukcja umożliwiająca szybki montaż i uruchomienie.
- Media i przygotowanie instalacji zgodnie z wymaganiami higienicznymi: przygotowanie instalacji do podłączenia mediów procesowych, w tym systemów CIP/SIP, pary, gazów oraz wody technologicznej; rozwiązanie zapewniające warunki aseptyczne oraz powtarzalność pomiędzy seriami.
- Wsparcie procesowe (z użyciem lub bez bionośników): realizacja kampanii pilotażowych w obszarze biotransformacji, z możliwością konfiguracji substratów i parametrów pracy (m.in. transfer tlenu, mieszanie, temperatura), wraz z pełną dokumentacją umożliwiającą porównywanie kolejnych partii.
- Wdrożenie w skali przemysłowej z TEKINBIO™ i Track Advance: transfer wyników z etapu pilotażowego do systemu TEKINBIO™ – bioreaktora do fermentacji precyzyjnej – zintegrowanego z platformą Track Advance, umożliwiającą monitoring w czasie rzeczywistym, zarządzanie recepturami, analizę między seriami oraz zapewnienie pełnej identyfikowalności zgodnej z wymaganiami regulacyjnymi.
Planujesz projekt?
Nasi Klienci
Oni nam ufają
