Καλλυντικά γαλακτώματα χωρίς επιφανειοδραστικές ουσίες με υπερήχους ισχύος
- Λόγω της αυξανόμενης ζήτησης για φιλικά προς το περιβάλλον καλλυντικά, η βιομηχανία καλλυντικών εστιάζει στην παρασκευή γαλακτωμάτων χωρίς επιφανειοδραστικές ουσίες.
- Τα γαλακτώματα Pickering είναι μείγματα w/o ή o/w χωρίς επιφανειοδραστικές ουσίες ή γαλακτωματοποιητές, τα οποία σταθεροποιούνται με σωματίδια.
- Η ανάμειξη και η γαλακτωματοποίηση με υπερήχους αποτελούν εξαιρετική τεχνική για την παρασκευή εξαιρετικά σταθερών γαλακτωμάτων Pickering χωρίς επιφανειοδραστικές ουσίες.
Γαλακτωματοποίηση με υπερήχους
Οι ισχυρές δυνάμεις διάτμησης που δημιουργούνται από τους υπερήχους επιτρέπουν την παρασκευή σταθερών γαλακτωμάτων Pickering χωρίς επιφανειοδραστικές ουσίες, με χρήση μικροσωματιδίων και νανοσωματιδίων ως σταθεροποιητών. Η κατεργασία με υπερήχους είναι μια μη θερμική διεργασία γαλακτωματοποίησης που χρησιμοποιείται ήδη ευρέως για τη γαλακτωματοποίηση συστημάτων w/o, o/w και w/o/w, με σκοπό την παραγωγή σταθερών γαλακτωμάτων (π.χ. για ενυδατικά προϊόντα, κρέμες, λοσιόν, αντηλιακά, αλοιφές κ.λπ.).
Οι άργιλοι και τα προϊόντα με βάση την άργιλο παρουσιάζουν καλά αποτελέσματα ως σταθεροποιητές σε γαλακτώματα Pickering. Οι υψηλές δυνάμεις διάτμησης της γαλακτωματοποίησης με υπερήχους επιτρέπουν την ενσωμάτωση σε καλλυντικές συνθέσεις ακόμη και τροποποιητών ρεολογίας που συνήθως διασπείρονται δύσκολα, όπως οι άργιλοι και τα προϊόντα με βάση την άργιλο. Το μεγάλο πλεονέκτημα των αργίλων είναι η διπλή λειτουργία τους, καθώς σταθεροποιούν το γαλάκτωμα και ταυτόχρονα δρουν ως τροποποιητές ρεολογίας στη σύνθεση. Αυτό σημαίνει ότι η κατεργασία με υπερήχους είναι μια εξαιρετική μέθοδος για την παρασκευή ακόμη και καλλυντικών γαλακτωμάτων με χαρακτηριστικά διατμητικής λέπτυνσης, τα οποία είναι επίσης θιξοτροπικά και προσφέρουν έτσι καλά χαρακτηριστικά εφαρμογής (π.χ. εύκολη εφαρμογή στο δέρμα, προϊόντα που μπορούν να ψεκαστούν κ.λπ.).
Γαλάκτωμα καστορέλαιου σε νερό
Παρασκευή γαλακτώματος καστορέλαιου σε νερό με υπερήχους
Ένα γαλάκτωμα Pickering ελαίου σε νερό μπορεί να παρασκευαστεί ως εξής:
Η συνεχής φάση αποτελείται από μια διασπορά νερού – laponite®, ενώ η εσωτερική/διεσπαρμένη φάση αποτελείται από καστορέλαιο.
- Η συνεχής φάση παρασκευάζεται με διασπορά σκόνης laponite® 2wt% σε 0,1M NaCl (σε υπερκάθαρο νερό), με χρήση του ομογενοποιητή υπερήχων της Hielscher UP200St ή UP200Ht (200W, 26kHz) για λίγα λεπτά.
- Για το γαλάκτωμα o/w, το έλαιο προστίθεται σταδιακά με πιπέτα στην υδατική φάση, ενώ το μείγμα υποβάλλεται σε κατεργασία με υπερήχους. Μετά από περίπου 2 λεπτά κατεργασίας με υπερήχους, σχηματίζεται ένα ομοιογενές και σταθερό γαλάκτωμα. Κατά τη διαδικασία γαλακτωματοποίησης, το δείγμα ψύχεται σε παγόλουτρο για να αποτραπεί η θέρμανσή του.
UIP1000hdT με γυάλινο αντιδραστήρα ροής για την παραγωγή προϊόντων περιποίησης του δέρματος, όπως κρέμες, λοσιόν και βάλσαμα
Για την παρασκευή μεγαλύτερων όγκων, η Hielscher παρέχει για όλους τους εργαστηριακούς και βιομηχανικούς επεξεργαστές υπερήχων ειδικές κυψελίδες ροής, οι οποίες επιτρέπουν τη διασπορά/διάλυση τόσο της σκόνης όσο και των σταγονιδίων ελαίου σε ένα γαλάκτωμα νανοκλίμακας.
Ο παρακάτω πίνακας παρέχει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση δυναμικότητας επεξεργασίας των επεξεργαστών υπερήχων μας:
| Όγκος παρτίδας | Παροχή | Συνιστώμενες συσκευές |
|---|---|---|
| 0,5 έως 1,5mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 έως 500mL | 10 έως 200mL/min | UP100H |
| 10 έως 2000mL | 20 έως 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 έως 20L | 0,2 έως 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 έως 100L | 2 έως 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 έως 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | μεγαλύτερη | συστοιχία UIP16000 |
Διαβάστε περισσότερα για την παρασκευή γαλακτωμάτων Pickering με υπερήχους!
Βιβλιογραφία / Αναφορές
- 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.
Χρήσιμες πληροφορίες
Γιατί γαλακτώματα χωρίς επιφανειοδραστικές ουσίες;
Τα περισσότερα προϊόντα περιποίησης του δέρματος αποτελούν μείγμα δύο ή περισσότερων ουσιών που δεν είναι αναμείξιμες μεταξύ τους. Αυτό σημαίνει ότι, σύμφωνα με τον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής, είναι εγγενώς ασταθή. Για τον σχηματισμό σταθερού μείγματος από αυτά τα μη αναμείξιμα υλικά, απαιτείται η χρήση σταθεροποιητών ώστε να παρασκευαστεί ένα γαλάκτωμα με κατάλληλη διάρκεια ζωής. Ως γαλακτωματοποιητές χρησιμοποιούνται συνήθως ιονικές ή μη ιονικές επιφανειοδραστικές ουσίες. Στα προϊόντα περιποίησης του δέρματος, η χρήση αμφίφιλων επιφανειοδραστικών ουσιών χαμηλού μοριακού βάρους προκαλεί συχνά δυσανεξία στα καλλυντικά προϊόντα σε άτομα με ευαίσθητο δέρμα. Επιπλέον, ένας αυξανόμενος αριθμός καταναλωτών ζητά φυσικά, καθαρά καλλυντικά προϊόντα. Τα προϊόντα αυτά περιορίζονται κυρίως στα δραστικά συστατικά που θρέφουν το δέρμα και είναι ως επί το πλείστον απαλλαγμένα από πρόσθετα (π.χ. γαλακτωματοποιητές, αρώματα κ.λπ.).
Τα γαλακτώματα χωρίς επιφανειοδραστικές ουσίες / χωρίς γαλακτωματοποιητές αποτελούν μια επιθυμητή εναλλακτική λύση έναντι των συμβατικών καλλυντικών συνθέσεων. Τα γαλακτώματα Pickering βασίζονται στη χρήση βιοπολυμερικών γαλακτωματοποιητών ή στερεών σωματιδίων ως σταθεροποιητών, προκειμένου να δημιουργηθούν σταθερά καλλυντικά προϊόντα με ευχάριστα χαρακτηριστικά. Η γαλακτωματοποίηση με υπερήχους είναι ένα εξαιρετικό εργαλείο για την παρασκευή σταθερών νανογαλακτωμάτων και μινιγαλακτωμάτων, καθώς και γαλακτωμάτων Pickering. Επιπλέον, η κατεργασία με υπερήχους χρησιμοποιείται σε διάφορες άλλες εφαρμογές κατά την παραγωγή καλλυντικών προϊόντων, όπως η διασπορά χρωστικών, η διάλυση σκονών ή η εκχύλιση δραστικών συστατικών.
Σχετικά με τα γαλακτώματα στα καλλυντικά προϊόντα
Το γαλάκτωμα είναι ένα διφασικό σύστημα. Τα κύρια συστατικά του είναι μια ελαιώδης φάση και μια υδατική φάση.
Η υδατική φάση αποτελείται από νερό και οποιονδήποτε συνδυασμό υλικών που είναι πολικά και διαλύονται, τουλάχιστον σε κάποιον βαθμό, στο νερό.
Η ελαιώδης φάση περιλαμβάνει ένα ή περισσότερα ελαιώδη υλικά ή άλλα συστατικά που είναι μη πολικά και εμφανίζουν τουλάχιστον κάποια διαλυτότητα σε ελαιώδη υλικά.
Έλαιο σε νερό (o/w): σταγονίδια ελαίου διεσπαρμένα σε νερό· το έλαιο αναφέρεται ως εσωτερική ή διεσπαρμένη φάση και το νερό ως εξωτερική ή συνεχής φάση.
Γαλάκτωμα νερού σε έλαιο (w/o): σταγονίδια νερού διασπείρονται σε έλαιο· το νερό είναι η εσωτερική ή διεσπαρμένη φάση και το έλαιο η εξωτερική ή συνεχής φάση.
w/o/w ή o/w/o είναι τα λεγόμενα σύνθετα ή πολλαπλά γαλακτώματα.
Laponite®
Το Laponite® είναι μια συνθετική σμηκτική άργιλος που σχηματίζει μια διαυγή, θιξοτροπική γέλη όταν διασπείρεται στο νερό. Η τιμή pH ενός εναιωρήματος Laponite® 2% είναι περίπου 9,8. Σε συγκέντρωση 2% σχηματίζεται γέλη.
Το Laponite® είναι καταχωρισμένο εμπορικό σήμα της BYK Additives Ltd.