Kozmetičke emulzije bez surfaktanata uz primjenu snažnog ultrazvuka
- Zbog sve veće potražnje za kozmetikom prihvatljivom za okoliš, kozmetička industrija se usmjerava na formulaciju emulzija bez surfaktanata.
- Pickeringove emulzije su mješavine tipa v/u ili u/v bez surfaktanata/emulgatora, stabilizirane česticama.
- Ultrazvučno miješanje i emulgiranje izvrsna je tehnika za formulaciju visokostabilnih Pickeringovih emulzija bez surfaktanata.
Ultrazvučno emulgiranje
Snažne ultrazvučne smične sile omogućuju pripremu stabilnih Pickeringovih emulzija bez surfaktanata uz primjenu mikro- i nanočestica kao stabilizatora. Ultrazvučna obrada (sonikacija) je netermički proces emulgiranja koji se već široko koristi za emulgiranje sistema v/u, u/v i v/u/v radi proizvodnje stabilnih emulzija (npr. za hidratantne kreme, kreme, losione, proizvode za zaštitu od sunca, masti itd.).
Gline i proizvodi na bazi glina pokazuju dobre rezultate kao stabilizatori u Pickeringovim emulzijama. Visoke smične sile ultrazvučnog emulgiranja omogućuju miješanje čak i modifikatora reologije, koje je inače teško dispergirati, kao što su gline i proizvodi na bazi glina, u kozmetičke formulacije. Velika prednost glina je njihova dvostruka funkcija, jer stabiliziraju emulziju i istovremeno djeluju kao modifikatori reologije u formulaciji. To znači da je ultrazvučna obrada (sonikacija) izvrsna metoda za formulaciju čak i kozmetičkih emulzija sa svojstvima smičnog razrjeđivanja, koje su ujedno tiksotropne te tako nude dobra svojstva primjene (npr. jednostavno nanošenje na kožu, proizvodi koji se mogu raspršivati itd.).
Emulzija ricinusovog ulja u vodi
Ultrazvučna formulacija emulzije ricinusovog ulja u vodi
Pickeringova emulzija tipa ulje u vodi može se pripremiti na sljedeći način:
Kontinuirana faza sastoji se od disperzije laponita® u vodi, a unutrašnja/dispergirana faza sastoji se od ricinusovog ulja.
- Kontinuirana faza priprema se dispergiranjem praha laponite® od 2wt% u 0,1M NaCl (u ultračistoj vodi), dispergiranjem pomoću ultrazvučnog homogenizatora kompanije Hielscher UP200St ili UP200Ht (200W, 26kHz) tokom nekoliko minuta.
- Za u/v-emulziju ulje se postepeno dodaje pipetom u vodenu fazu dok se smjesa podvrgava ultrazvučnoj obradi. Nakon otprilike 2 minute ultrazvučne obrade formira se homogena i stabilna emulzija. Tokom postupka emulgiranja uzorak se hladi u ledenoj kupelji kako bi se spriječilo zagrijavanje uzorka.
UIP1000hdT sa staklenim protočnim reaktorom za proizvodnju proizvoda za njegu kože, kao što su kreme, losioni i balzami
Za pripremu većih volumena Hielscher za sve laboratorijske i industrijske ultrazvučne uređaje isporučuje posebne protočne ćelije, koje omogućuju dispergiranje/otapanje i praha i kapljica ulja u nanoemulziju.
Tabela u nastavku daje okvirnu informaciju o približnom kapacitetu obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Volumen šarže | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 0,5 do 1,5mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 do 500mL | 10 do 200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | veći | klaster uređaja UIP16000 |
Saznajte više o ultrazvučnoj pripremi Pickeringovih emulzija!
Literatura / reference
- 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.
Činjenice vrijedne znanja
Zašto emulzije bez surfaktanata?
Većina proizvoda za njegu kože predstavlja mješavinu dviju ili više tvari koje se međusobno ne miješaju. To znači da su, u skladu s drugim zakonom termodinamike, inherentno nestabilni. Da bi se od ovih nemješljivih materijala formirala stabilna smjesa, za pripremu emulzije odgovarajućeg roka trajanja potrebna je upotreba stabilizatora. Kao emulgatori se uobičajeno koriste ionski ili neionski surfaktanti. Kod proizvoda za njegu kože upotreba amfifilnih surfaktanata niske molekulske mase često uzrokuje netoleranciju kozmetičkih proizvoda kod osjetljive kože. Osim toga, sve veći broj potrošača traži prirodne, čiste kozmetičke proizvode. Takvi proizvodi su uglavnom svedeni na aktivne sastojke, koji njeguju kožu, i većinom su bez aditiva (npr. emulgatora, mirisa itd.).
Emulzije bez surfaktanata / emulgatora poželjna su alternativa konvencionalnim kozmetičkim formulacijama. Pickeringove emulzije zasnivaju se na upotrebi biopolimernih emulgatora ili čvrstih čestica kao stabilizatora kako bi se dobili stabilni kozmetički proizvodi s ugodnim svojstvima proizvoda. Ultrazvučno emulgiranje izvrstan je alat za pripremu stabilnih nano- i mini-emulzija, kao i Pickeringovih emulzija. Osim toga, ultrazvučna obrada (sonikacija) primjenjuje se u raznim drugim primjenama tokom proizvodnje kozmetičkih proizvoda, kao što su dispergiranje pigmenata, otapanje prahova ili ekstrakcija aktivnih sastojaka.
O emulzijama u kozmetičkim proizvodima
Emulzija je dvofazni sistem. Glavne komponente su uljna faza i vodena faza.
Vodena faza je voda plus bilo koja kombinacija materijala koji su polarni i otapaju se, barem u određenoj mjeri, u vodi.
Uljna faza sadrži jedan ili više uljnih materijala ili druge sastojke koji su nepolarni i pokazuju barem određenu topivost u uljnim materijalima.
Ulje u vodi (u/v): kapljice ulja dispergirane u vodi; ulje se naziva unutrašnjom ili dispergiranom fazom, a voda vanjskom ili kontinuiranom fazom.
Emulzija voda u ulju (v/u): kapljice vode dispergirane su u ulju; voda je unutrašnja ili dispergirana faza, a ulje vanjska ili kontinuirana faza.
v/u/v ili u/v/u su tzv. složene ili višestruke emulzije.
Laponite®
Laponite® je sintetička smektička glina, koja formira bistar, tiksotropan gel kada se disperguje u vodi. pH vrijednost 2% suspenzije Laponite® iznosi oko 9,8. Gel se formira pri koncentraciji od 2%.
Laponite® je registrirani zaštitni znak tvrtke BYK Additives Ltd.