Beim Pumpen verändert sich die Konsistenz einer Creme, weil mechanische Kräfte, insbesondere Scherkräfte, auf die innere Struktur der Emulsion einwirken und diese vorübergehend oder dauerhaft aufbrechen können. Ob und wie stark sich die Textur verändert, hängt von der Rezeptur der Creme, dem gewählten Pumpentyp und der Fördergeschwindigkeit ab. Die folgenden Abschnitte beantworten die wichtigsten Fragen rund um das Thema Creme pumpen und Konsistenz.

Was passiert physikalisch mit einer Creme beim Pumpvorgang?

Beim Pumpen einer Creme entstehen im Inneren des Fördermediums Scherkräfte, die auf die Mikrostruktur der Emulsion einwirken. Diese Kräfte können Tröpfchen der dispersen Phase verformen, Emulgatornetzwerke destabilisieren und die Viskosität der Creme vorübergehend oder dauerhaft verändern.

Cremes sind in der Regel Öl-in-Wasser- oder Wasser-in-Öl-Emulsionen, deren Konsistenz durch ein komplexes Zusammenspiel aus Emulgatoren, Verdickungsmitteln, Polymernetzwerken und der Größe der dispergierten Tröpfchen bestimmt wird. Wenn diese Struktur durch mechanische Einwirkung gestört wird, kann die Creme dünnflüssiger werden, Phasen trennen oder eine veränderte Textur annehmen. Besonders kritisch sind dabei Engstellen im Pumpensystem, hohe Druckdifferenzen und turbulente Strömungen, die lokale Scherspitzen erzeugen.

Welche Cremetypen sind besonders empfindlich gegenüber Scherung?

Besonders scherempfindlich sind hochviskose Cremes mit komplexen Polymernetzwerken, Emulsionen mit feiner Tröpfchenverteilung sowie Produkte, die natürliche Verdickungsmittel wie Xanthan, Carbomer oder Wachse enthalten. Auch Mehrphasensysteme und Cremes mit biologisch aktiven Inhaltsstoffen reagieren sensibel auf mechanische Belastung.

Einfache Lotionen mit niedrigerer Viskosität sind in der Regel robuster, weil ihre Struktur weniger komplex ist. Dagegen sind reichhaltige Nachtcremes, Salben auf Wachsbasis oder Produkte mit eingearbeiteten Mikrokapseln deutlich anfälliger. Im pharmazeutischen und kosmetischen Bereich, wo Rezepturen präzise auf bestimmte Applikationseigenschaften abgestimmt sind, kann schon eine geringe Konsistenzveränderung die Produktqualität beeinträchtigen. Für diese Anwendungen in Pharma und Kosmetik ist die Wahl des richtigen Pumpentyps besonders entscheidend.

Welche Pumpentypen schonen die Konsistenz sensibler Cremes am besten?

Drehkolbenpumpen und Schlauchpumpen (auch Peristaltikpumpen oder Schlauchquetschpumpen genannt) gelten als besonders schonend beim Fördern sensibler Cremes. Sie erzeugen minimale Scherkräfte, arbeiten ohne Ventile und ermöglichen eine sanfte, kontinuierliche Förderung ohne Druckspitzen.

Bei der Drehkolbenpumpe wird das Medium durch das Zusammenspiel zweier gegenläufiger Rotoren gefördert, ohne dabei gequetscht oder durch enge Spalten gepresst zu werden. Das macht sie zur bevorzugten Wahl für hochviskose und strukturempfindliche Medien. Die Schlauchpumpe hingegen fördert das Produkt ausschließlich durch den Schlauch, ohne dass es mit Pumpengehäuse oder Metallteilen in Berührung kommt, ein entscheidender Vorteil bei hygienisch anspruchsvollen Anwendungen.

Kreiselpumpen hingegen sind für viskose Medien und scherempfindliche Emulsionen weniger geeignet, da sie durch ihre Rotationsdynamik erhebliche Scherkräfte erzeugen und bei dickflüssigen Medien schnell an ihre Grenzen stoßen.

Wie beeinflusst die Pumpgeschwindigkeit die Cremekonsistenz?

Eine höhere Pumpgeschwindigkeit erhöht die Scherrate und damit das Risiko einer Konsistenzveränderung. Je schneller das Medium durch das Pumpensystem gefördert wird, desto größer sind die mechanischen Kräfte, die auf die Emulsionsstruktur einwirken.

Viele Cremes zeigen ein sogenanntes scherverdünnendes Verhalten: Unter Belastung werden sie zunächst fließfähiger, was die Förderung erleichtert, nach dem Pumpen kann die Viskosität jedoch nicht vollständig zurückkehren. Bei sehr hohen Fördergeschwindigkeiten kann die Struktur dauerhaft geschädigt werden. Praxiserfahrungen zeigen, dass eine niedrigere, gleichmäßige Fördergeschwindigkeit in Kombination mit einem schonenden Pumpentyp die Konsistenz am zuverlässigsten erhält. Drehzahlgeregelte Antriebe ermöglichen es, die Förderrate präzise anzupassen und damit die Scherbelastung gezielt zu minimieren.

Wann ist eine veränderte Konsistenz nach dem Pumpen reversibel?

Eine veränderte Konsistenz ist reversibel, wenn die Emulsionsstruktur durch die Scherbelastung nur vorübergehend gestört wurde und sich nach einer Ruhephase selbstständig wieder aufbaut. Dieses Verhalten wird als thixotrop bezeichnet und ist bei vielen Cremes mit Polymernetzwerken typisch.

Ob eine Konsistenzveränderung reversibel ist, hängt vor allem von der Rezeptur ab. Produkte auf Basis von Carbomeren oder bestimmten Cellulosederivaten erholen sich häufig nach kurzer Zeit. Dagegen sind Emulsionen, bei denen die disperse Phase koalesziert, also Tröpfchen zusammengeschlossen haben, dauerhaft verändert. Auch Wachsstrukturen, die durch Wärme oder mechanische Einwirkung aufgebrochen wurden, bauen sich nicht ohne Weiteres wieder auf. In der Praxis empfiehlt es sich, nach einem Pumpvorgang die Konsistenz zu prüfen und gegebenenfalls eine Ruhephase einzuplanen, bevor das Produkt weiterverarbeitet wird.

Wie lässt sich Konsistenzveränderung beim Pumpen von Cremes vermeiden?

Konsistenzveränderungen beim Pumpen von Cremes lassen sich vermeiden, indem man einen schonenden Pumpentyp wählt, die Fördergeschwindigkeit niedrig hält, Engstellen im Leitungssystem minimiert und das System auf die spezifischen rheologischen Eigenschaften der Creme abstimmt.

Konkret helfen folgende Maßnahmen:

Pumpentyp anpassen: Drehkolbenpumpen oder Schlauchpumpen bevorzugen, da sie das Medium sanft und ohne hohe Druckspitzen fördern.
Leitungsquerschnitte optimieren: Weite, kurze Rohrleitungen und großzügige Krümmungsradien reduzieren Strömungswiderstände und Scherspitzen.
Fördergeschwindigkeit regeln: Drehzahlgeregelte Antriebe ermöglichen eine präzise Anpassung an die Produkteigenschaften.
Temperatur berücksichtigen: Bei temperatursensiblen Cremes sollte die Betriebstemperatur konstant gehalten werden, da Wärme die Viskosität verändert und die Scherempfindlichkeit beeinflussen kann.
Systemdruck minimieren: Unnötig hoher Gegendruck erzeugt zusätzliche Scherkräfte, das System sollte so ausgelegt sein, dass der Betriebsdruck so gering wie möglich bleibt.

Besonders bei sensiblen Medien lohnt es sich, vorab einen Fördertest unter realen Bedingungen durchzuführen, um die Auswirkungen auf die Konsistenz zu beurteilen, bevor das System in den Dauerbetrieb geht.

Wie Steinle Industriepumpen bei der schonenden Förderung von Cremes unterstützt

Wir bei Steinle Industriepumpen verfügen über langjährige Erfahrung in der Förderung viskoser und scherempfindlicher Medien, von Kosmetikcremes bis hin zu pharmazeutischen Emulsionen. Unser Portfolio umfasst genau die Pumpentypen, die für diese Anforderungen entwickelt wurden:

Drehkolbenpumpen für hochviskose, strukturempfindliche Cremes und Salben, auch in einer Aseptik-Baureihe für sterile Anwendungen in Pharmazie und Kosmetik
Schlauchpumpen für hygienisch anspruchsvolle Prozesse, bei denen das Medium ausschließlich im Schlauch geführt wird
Individuelle Systemberatung, bei der wir Fördergeschwindigkeit, Leitungsführung und Druckverhältnisse gemeinsam mit Ihnen auf Ihr Produkt abstimmen
Fördertests auf Anfrage, um die optimale Pumpenlösung für Ihre spezifische Rezeptur zu ermitteln

Ob Sie eine neue Anlage planen oder eine bestehende Lösung optimieren möchten, wir helfen Ihnen, die richtige Pumpe für Ihre Creme zu finden. Nehmen Sie jetzt Kontakt auf und schildern Sie uns Ihre Anforderungen. Wir beraten Sie schnell und unkompliziert.