Tensidfrie kosmetiske emulsioner med højintensiv ultralyd
- På grund af den stigende efterspørgsel efter miljøvenlig kosmetik fokuserer kosmetikindustrien på formulering af tensidfrie emulsioner.
- Pickering-emulsioner er tensid-/emulgatorfrie w/o- eller o/w-blandinger, der stabiliseres af partikler.
- Ultralydsblanding og -emulgering er en fremragende teknik til formulering af meget stabile, tensidfrie Pickering-emulsioner.
Ultralydsemulgering
Kraftige forskydningskræfter fra ultralyd gør det muligt at fremstille stabile, tensidfrie Pickering-emulsioner med mikro- og nanopartikler som stabilisatorer. Sonikering er en ikke-termisk emulgeringsproces, der allerede anvendes i vid udstrækning til at emulgere w/o-, o/w- og w/o/w-systemer for at fremstille stabile emulsioner (f.eks. til fugtighedsprodukter, cremer, lotioner, solbeskyttelsesprodukter, salver osv.).
Ler og lerbaserede produkter viser gode resultater som stabilisatorer i Pickering-emulsioner. De høje forskydningskræfter ved ultralydsemulgering gør det muligt at blande selv reologimodifikatorer, der normalt er vanskelige at dispergere, såsom ler og lerbaserede produkter, i kosmetiske formuleringer. Den store fordel ved ler er dets dobbelte funktion, idet det stabiliserer emulsionen og samtidig fungerer som reologimodifikator i formuleringen. Det betyder, at sonikering er en fremragende metode til at formulere selv kosmetiske emulsioner med forskydningsfortyndende egenskaber, som også er tiksotrope og dermed giver gode anvendelsesegenskaber (f.eks. nem påføring på huden, produkter, der kan sprayes, osv.).
Ricinusolie-i-vand-emulsion
Formulering af en ricinusolie-i-vand-emulsion med ultralyd
En Pickering-olie-i-vand-emulsion kan fremstilles på følgende måde:
Den kontinuerte fase består af en vand–laponite®-dispersion, og den indre/dispergerede fase består af ricinusolie.
- Den kontinuerte fase fremstilles ved at dispergere 2wt% laponite®-pulver i 0,1M NaCl (i ultrarent vand) ved hjælp af Hielschers ultralydshomogenisator UP200St eller UP200Ht (200W, 26kHz) i nogle få minutter.
- Til o/w-emulsionen tilsættes olien gradvist til den vandige fase med en pipette, mens blandingen sonikeres. Efter ca. 2 minutters sonikering dannes en homogen og stabil emulsion. Under emulgeringsprocessen afkøles prøven i et isbad for at forhindre opvarmning af prøven.
UIP1000hdT med gennemstrømningsreaktor af glas til fremstilling af hudplejeprodukter såsom cremer, lotioner og balsammer
Til fremstilling af større volumener leverer Hielscher til alle laboratorieapparater og industrielle ultralydsapparater særlige flowceller, som gør det muligt at dispergere/opløse både pulveret og oliedråberne i en emulsion på nanoskala.
Tabellen nedenfor giver en indikation af vores ultralydsapparaters omtrentlige behandlingskapacitet:
| Batchvolumen | Flowhastighed | Anbefalede apparater |
|---|---|---|
| 0,5 til 1,5mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 til 500mL | 10 til 200mL/min | UP100H |
| 10 til 2000mL | 20 til 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 til 20L | 0,2 til 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 til 100L | 2 til 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 til 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | højere | klynge af UIP16000 |
Læs mere om fremstilling af Pickering-emulsioner med ultralyd!
Litteratur / Referencer
- 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.
Værd at vide
Hvorfor tensidfrie emulsioner?
De fleste hudplejeprodukter består af en blanding af to eller flere stoffer, der ikke er blandbare med hinanden. Det betyder, at de i overensstemmelse med termodynamikkens anden lov i sig selv er ustabile. For at danne en stabil blanding af disse ikke-blandbare materialer kræves der stabilisatorer til fremstilling af en emulsion med en passende holdbarhed. Ioniske eller ikke-ioniske tensider anvendes almindeligvis som emulgatorer. I hudplejeprodukter medfører anvendelsen af amfifile tensider med lav molekylvægt ofte, at personer med følsom hud ikke tåler de kosmetiske produkter. Desuden efterspørger et stigende antal forbrugere naturlige, rene kosmetiske produkter. Sådanne produkter er for det meste begrænset til de aktive ingredienser, som plejer huden, og er for det meste fri for tilsætningsstoffer (f.eks. emulgatorer, duftstoffer osv.).
Tensidfrie / emulgatorfrie emulsioner er et ønskværdigt alternativ til konventionelle kosmetiske formuleringer. Pickering-emulsioner er baseret på anvendelsen af biopolymere emulgatorer eller faste partikler som stabilisatorer for at skabe stabile kosmetiske produkter med behagelige produktegenskaber. Ultralydsemulgering er et fremragende værktøj til fremstilling af stabile nano- og miniemulsioner samt Pickering-emulsioner. Desuden anvendes sonikering til forskellige andre formål under fremstillingen af kosmetiske produkter, såsom dispergering af pigmenter, opløsning af pulvere eller ekstraktion af aktive ingredienser.
Om emulsioner i kosmetiske produkter
En emulsion er et tofasesystem. Hovedkomponenterne er en oliefase og en vandig fase.
Den vandige fase består af vand samt en vilkårlig kombination af materialer, der er polære og i det mindste i et vist omfang opløses i vand.
Oliefasen omfatter et eller flere olieholdige materialer eller andre ingredienser, der er upolære og udviser i det mindste en vis opløselighed i olieholdige materialer.
Olie-i-vand (o/w): oliedråber dispergeret i vand; olien betegnes som den indre eller dispergerede fase og vandet som den ydre eller kontinuerte fase.
Vand-i-olie-emulsion (w/o): vanddråber er dispergeret i olie; vandet er den indre eller dispergerede fase og olien den ydre eller kontinuerte fase.
w/o/w eller o/w/o er såkaldte komplekse eller multiple emulsioner.
Laponite®
Laponite® er et syntetisk smektisk ler, som danner en klar, tiksotrop gel, når det dispergeres i vand. pH-værdien af en 2% Laponite®-suspension er omkring 9,8. Der dannes en gel ved en koncentration på 2%.
Laponite® er et registreret varemærke tilhørende BYK Additives Ltd.