Hielscher – Tecnología de Ultrasonidos

Emulsiones cosméticas sin surfactantes por ultrasonidos de potencia

  • Debido a la creciente demanda de cosméticos ecológicos, la industria cosmética se está centrando en la formulación de emulsiones sin tensioactivos.
  • Las emulsiones de recolección no contienen tensioactivos ni emulsionantes con o sin o sin mezclas estabilizadas por partículas.
  • La mezcla y emulsificación ultrasónica es una técnica excelente para formular emulsiones Pickering altamente estables y libres de tensoactivos.

Emulsificación ultrasónica

Las potentes fuerzas de corte ultrasónicas permiten preparar emulsiones de Pickering estables y libres de tensoactivos utilizando micras y nanopartículas como estabilizador. La sonicación es un proceso de emulsificación no térmico que ya se utiliza ampliamente para emulsionar sistemas con o sin o sin o sin o con o sin o sin emulsiones para producir emulsiones estables (por ejemplo, para humectantes, cremas, lociones, protectores solares, ungüentos, etc.).
Las arcillas y los productos a base de arcilla muestran buenos resultados y estabilizadores en las emulsiones Pickering. Las altas fuerzas de cizallamiento de la emulsificación ultrasónica permiten mezclar incluso modificadores reológicos, que normalmente son difíciles de dispersar, como las arcillas y los productos a base de arcilla, en formulaciones cosméticas. La gran ventaja de las arcillas es su doble función ya que estabilizan la emulsión y actúan simultáneamente como modificadores reológicos en la formulación. Esto significa que la sonicación es un método excelente para formular incluso emulsiones cosméticas con características adelgazantes de cizallamiento que también son tixotrópicas y ofrecen por lo tanto buenas características de aplicación (por ejemplo, fácil aplicación en la piel, productos pulverizables, etc.).

Emulsión de aceite de ricino en agua

Formulación ultrasónica de una emulsión de aceite en agua de ricino
Las emulsiones de aceite en agua de Pickering se pueden preparar de la siguiente manera:
La fase continua consiste en un agua – laponite®, la fase interna/dispersada consiste en aceite de ricino.

  1. La fase continua se prepara mediante la dispersión de un 2 % de laponita® en polvo en 0,1 M NaCl (en agua ultrapura), y la dispersión mediante el uso del homogeneizador ultrasónico de Hielscher. UP200St o UP200Ht (200W, 26kHz) durante unos minutos.
  2. Para la emulsión de o/w-, el aceite se añade gradualmente con una pipeta a la fase acuosa, mientras que la mezcla se sonata. Después de aprox. 2 minutos de sonicación, se forma una emulsión homogénea y estable. Durante el procedimiento de emulsificación, la muestra se enfría en un baño de hielo para evitar que se caliente.
La emulsificación ultrasónica se utiliza para formar emulsiones cosméticas estables (Haga clic para ampliar!)

Emulsificación ultrasónica

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Para formar una emulsión con una fracción de menor volumen, la emulsión original (φ = 0.70) puede diluirse con 2wt% laponite® en polvo en 0.1M NaCl.


Para la preparación de grandes volúmenes, Hielscher ofrece a todos los clientes laboratorio y ultrasonicadores industriales células de flujo especiales, que permiten dispersar/disolver tanto las gotas de polvo como las de aceite en una emulsión a nanoescala.

En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores:

Volumen del lote Tasa de flujo Dispositivos recomendados
0,5 a 1,5 mL n.a. VialTweeter
1 a 500 mL 10 a 200 mL/min. UP100H
10 a 2000 mL 20 a 400 mL/min. UP200Ht, UP400St
0,1 a 20 L 0,2 a 4 L/min UIP2000hdT
10 a 100 L 2 a 10 L/min UIP4000
n.a. 10 a 100 L/min UIP16000
n.a. mayor Grupo de UIP16000

Lea más sobre la preparación ultrasónica de las emulsiones Pickering!

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Literatura/Referencias

  • Sargolzaei, J.; Mosavian, M.T.H.; Hassani, A. (2011): Modelado y simulación de procesos ultrasónicos de alta potencia en la preparación de emulsiones estables de aceite en agua. 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): Diseño y fabricación de una nanoemulsión estabilizada con albúmina de calidad alimentaria. Hidrocoloides para alimentos 44, 2015. 220-228.


Información interesante

¿Por qué emulsiones sin surfactantes?

La mayoría de los productos para el cuidado de la piel representan una mezcla de dos o más sustancias que no son miscibles entre sí. Esto significa que están de acuerdo con la segunda ley de la termodinámica inherentemente inestable. Para formar una mezcla estable a partir de estos materiales no miscibles, se requiere el uso de estabilizadores para preparar una emulsión con una vida útil adecuada. Los tensioactivos iónicos o no iónicos se utilizan comúnmente como emulsionantes. En el caso de los productos para el cuidado de la piel, el uso de tensioactivos anfifílicos de bajo peso molecular a menudo provoca intolerancias de los productos cosméticos con piel sensible. Además, cada vez son más los consumidores que demandan productos cosméticos naturales y limpios. Estos productos se reducen en su mayor parte a los principios activos que nutren la piel y no contienen aditivos (por ejemplo, emulgentes, fragancias, etc.).
Las emulsiones sin tensoactivos ni emulsionantes son una alternativa deseable a las formulaciones cosméticas convencionales. Las emulsiones de recolección se basan en el uso de emulsionantes biopoliméricos o partículas sólidas como estabilizantes para crear productos cosméticos estables con características de producto agradables. La emulsificación ultrasónica es una excelente herramienta para preparar nano- y miniemulsiones estables, así como emulsiones Pickering. Además, la sonicación se aplica a otras aplicaciones durante la producción de productos cosméticos, como la dispersión de pigmentos, la disolución de polvos o la extracción de ingredientes activos.

Acerca de las emulsiones en productos cosméticos

Una emulsión es un sistema de dos fases. Los componentes principales son una fase oleosa y una fase acuosa.
La fase acuosa es el agua más cualquier combinación de materiales que son polares y se disuelven, al menos hasta cierto punto, en agua.
La fase oleosa comprende uno o más materiales aceitosos u otros ingredientes que no son polares y presentan al menos cierta solubilidad en materiales aceitosos.

Aceite en agua (o/w): gotitas de aceite dispersas en agua; el aceite se denomina fase interna o dispersa y el agua, fase externa o continua.
Emulsión de agua en aceite (sin aceite): las gotas de agua se dispersan en el aceite; el agua es la fase interna o dispersa y el aceite la fase externa o continua.
w/o/w o o o/w/o son las llamadas emulsiones complejas o múltiples.

Laponite® (Laponita®)

Laponite® es una arcilla esméctica sintética, que forma un gel transparente y tixotrópico cuando se dispersa en agua. El valor del pH de una suspensión de Laponite® al 2% es de aproximadamente 9,8. Se forma un gel a una concentración del 2%.
Laponite® es una marca registrada de BYK Additives Ltd.