مستحلبات تجميلية خالية من المواد الخافضة للتوتر السطحي باستخدام الموجات فوق الصوتية عالية القدرة
- نظرًا إلى تزايد الطلب على مستحضرات التجميل الصديقة للبيئة، تركز صناعة مستحضرات التجميل على صياغة مستحلبات خالية من المواد الخافضة للتوتر السطحي.
- مستحلبات بيكرينغ هي مخاليط ماء في زيت (w/o) أو زيت في ماء (o/w) خالية من المواد الخافضة للتوتر السطحي/المستحلبات، وتُثبَّت بواسطة الجسيمات.
- يُعد الخلط والاستحلاب بالموجات فوق الصوتية تقنية ممتازة لصياغة مستحلبات بيكرينغ عالية الثبات وخالية من المواد الخافضة للتوتر السطحي.
الاستحلاب بالموجات فوق الصوتية
تتيح قوى القص القوية الناتجة عن الموجات فوق الصوتية تحضير مستحلبات بيكرينغ ثابتة وخالية من المواد الخافضة للتوتر السطحي باستخدام جسيمات ميكرونية ونانوية بوصفها عوامل تثبيت. تُعد المعالجة بالموجات فوق الصوتية عملية استحلاب غير حرارية تُستخدم بالفعل على نطاق واسع لاستحلاب أنظمة w/o وo/w وw/o/w لإنتاج مستحلبات ثابتة (مثل مستحلبات المرطبات والكريمات واللوشنات ومستحضرات الوقاية من الشمس والمراهم وغيرها).
تُظهر أنواع الطين والمنتجات القائمة على الطين نتائج جيدة بوصفها عوامل تثبيت في مستحلبات بيكرينغ. تتيح قوى القص العالية الناتجة عن الاستحلاب بالموجات فوق الصوتية خلط حتى معدِّلات الخواص الريولوجية التي يصعب عادةً تشتيتها، مثل الطين والمنتجات القائمة عليه، في تركيبات مستحضرات التجميل. وتتمثل الميزة الكبيرة للطين في وظيفته المزدوجة، إذ يثبّت المستحلب ويعمل في الوقت نفسه بوصفه معدِّلًا للخواص الريولوجية في التركيبة. وهذا يعني أن المعالجة بالموجات فوق الصوتية طريقة ممتازة لصياغة حتى المستحلبات التجميلية التي تتناقص لزوجتها مع القص وتتميز أيضًا بخواص ثيكسوتروبية، مما يمنحها خصائص جيدة عند الاستخدام (مثل سهولة تطبيقها على الجلد وإمكانية رش المنتجات وغيرها).
مستحلب زيت الخروع في الماء
صياغة مستحلب زيت الخروع في الماء بالموجات فوق الصوتية
يمكن تحضير مستحلب بيكرينغ من الزيت في الماء بالطريقة التالية:
يتكون الطور المستمر من مشتت laponite® في الماء، ويتكون الطور الداخلي/المشتت من زيت الخروع.
- يُحضَّر الطور المستمر بتشتيت مسحوق laponite® بنسبة 2wt% في 0.1M NaCl (في ماء فائق النقاء)، باستخدام مجانس بالموجات فوق الصوتية من Hielscher UP200St أو UP200Ht (200W, 26kHz) لبضع دقائق.
- لتحضير مستحلب o/w، يُضاف الزيت تدريجيًا باستخدام ماصة إلى الطور المائي، بينما يُعالَج المزيج بالموجات فوق الصوتية. بعد نحو 2 دقيقة من المعالجة بالموجات فوق الصوتية، يتكون مستحلب متجانس وثابت. وخلال عملية الاستحلاب، تُبرَّد العينة في حمام ثلجي لمنع ارتفاع درجة حرارتها.
UIP1000hdT مزود بمفاعل تدفق زجاجي لإنتاج منتجات العناية بالبشرة مثل الكريمات واللوشنات والبلسمات
لتحضير أحجام أكبر، توفر Hielscher لجميع أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية المختبرية و أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية الصناعية خلايا تدفق خاصة تتيح تشتيت/إذابة كلٍّ من المسحوق وقطيرات الزيت لتكوين مستحلب نانوي الحجم.
يوضح الجدول أدناه القدرة التقريبية لأجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية لدينا:
| حجم الدفعة | معدل التدفق | الأجهزة الموصى بها |
|---|---|---|
| 0.5 إلى 1.5mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 إلى 500mL | 10 إلى 200mL/min | UP100H |
| 10 إلى 2000mL | 20 إلى 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 إلى 20L | 0.2 إلى 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 إلى 100L | 2 إلى 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 إلى 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | أكبر | مجموعة من أجهزة UIP16000 |
اقرأ المزيد عن تحضير مستحلبات بيكرينغ بالموجات فوق الصوتية!
المؤلفات / المراجع
- Sargolzaei, J.; Mosavian, M.T.H.; Hassani, A. (2011): Modeling and Simulation of High Power Ultrasonic Process in Preparation of Stable Oil-in-Water Emulsion. Journal of Software Engineering and Applications 4, 2011. 259-267
- Tabibiazar, M.; Davaran, S.; Hashemi, M.; Homayonirad, A.; Rasoulzadeh, F.; Hamishehkar, H.; Mohammadifar, M.A: (2015): Design and fabrication of a food-grade albumin-stabilized nanoemulsion. Food Hydrocolloids 44, 2015. 220-228.
حقائق جديرة بالمعرفة
لماذا المستحلبات الخالية من المواد الخافضة للتوتر السطحي؟
تمثل معظم منتجات العناية بالبشرة مزيجًا من مادتين أو أكثر لا تمتزج بعضها ببعض. وهذا يعني أنها غير ثابتة بطبيعتها وفقًا للقانون الثاني للديناميكا الحرارية. ولتكوين مزيج ثابت من هذه المواد غير القابلة للامتزاج، يلزم استخدام عوامل تثبيت لتحضير مستحلب ذي مدة صلاحية مناسبة. تُستخدم المواد الخافضة للتوتر السطحي الأيونية أو غير الأيونية عادةً بوصفها مستحلبات. وفي منتجات العناية بالبشرة، غالبًا ما يؤدي استخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي ذات الوزن الجزيئي المنخفض والمزدوجة الألفة إلى عدم تحمّل البشرة الحساسة لمستحضرات التجميل. علاوة على ذلك، يطالب عدد متزايد من المستهلكين بمستحضرات تجميل طبيعية ونقية. وتقتصر هذه المنتجات في معظمها على المكونات الفعالة التي تغذي البشرة، وتكون غالبًا خالية من الإضافات (مثل المستحلبات والعطور وغيرها).
تُعد المستحلبات الخالية من المواد الخافضة للتوتر السطحي / الخالية من عوامل الاستحلاب بديلًا مرغوبًا لتركيبات مستحضرات التجميل التقليدية. تعتمد مستحلبات بيكرينغ على استخدام مستحلبات من البوليمرات الحيوية أو جسيمات صلبة بوصفها عوامل تثبيت، بهدف إنتاج مستحضرات تجميل ثابتة ذات خصائص محببة. يُعد الاستحلاب بالموجات فوق الصوتية أداة ممتازة لتحضير مستحلبات نانوية ومصغرة ثابتة، وكذلك مستحلبات بيكرينغ. علاوة على ذلك، تُستخدم المعالجة بالموجات فوق الصوتية في تطبيقات أخرى متنوعة أثناء إنتاج مستحضرات التجميل، مثل تشتيت الأصباغ وإذابة المساحيق أو استخلاص المكونات الفعالة.
حول المستحلبات في مستحضرات التجميل
المستحلب نظام ثنائي الطور. ومكوناته الرئيسية طور زيتي وطور مائي.
يتكون الطور المائي من الماء بالإضافة إلى أي مزيج من المواد القطبية التي تذوب في الماء، ولو إلى حد ما.
يتكون الطور الزيتي من مادة زيتية واحدة أو أكثر، أو من مكونات أخرى غير قطبية تتمتع بقدر من الذوبانية في المواد الزيتية.
زيت في ماء (o/w): قطيرات زيت مشتتة في الماء؛ يُشار إلى الزيت بوصفه الطور الداخلي أو المشتت، وإلى الماء بوصفه الطور الخارجي أو المستمر.
مستحلب ماء في زيت (w/o): تُشتَّت قطيرات الماء في الزيت؛ يكون الماء هو الطور الداخلي أو المشتت، ويكون الزيت هو الطور الخارجي أو المستمر.
w/o/w أو o/w/o هي ما يُسمى بالمستحلبات المعقدة أو المتعددة.
Laponite®
Laponite® طين سمكتيكي اصطناعي يُكوِّن هلامًا شفافًا ذا خواص ثيكسوتروبية عند تشتيته في الماء. تبلغ قيمة pH لمعلّق Laponite® بتركيز 2% نحو 9.8. ويتكون هلام عند تركيز 2%.
Laponite® علامة تجارية مسجلة لشركة BYK Additives Ltd.