Pindaktiivsete ainete vabad kosmeetilised emulsioonid võimsa ultraheli abil
- Keskkonnasõbralike kosmeetikatoodete kasvava nõudluse tõttu keskendub kosmeetikatööstus pindaktiivsete ainete vabade emulsioonide koostamisele.
- Pickeringi emulsioonid on pindaktiivsete ainete/emulgaatorite vabad w/o- või o/w-segud, mida stabiliseerivad osakesed.
- Ultraheli abil segamine ja emulgeerimine on suurepärane meetod väga stabiilsete pindaktiivsete ainete vabade Pickeringi emulsioonide koostamiseks.
Ultraheli emulgeerimine
Võimsad ultraheli nihkejõud võimaldavad valmistada stabiilseid, pindaktiivsete ainete vabu Pickeringi emulsioone, kasutades stabilisaatorina mikroni- ja nanoosakesi. Ultraheli töötlus (sonikeerimine) on mittetermiline emulgeerimisprotsess, mida kasutatakse juba laialdaselt w/o-, o/w- ja w/o/w-süsteemide emulgeerimiseks stabiilsete emulsioonide saamiseks (nt niisutuskreemide, kreemide, losjoonide, päikesekaitsevahendite, salvide jms jaoks).
Savid ja savipõhised tooted annavad Pickeringi emulsioonides stabilisaatoritena häid tulemusi. Ultraheli emulgeerimise suured nihkejõud võimaldavad kosmeetilistesse koostistesse segada isegi reoloogiamuutjaid, mida on tavaliselt raske dispergeerida, näiteks savid ja savipõhised tooted. Savide suur eelis on nende kahetine funktsioon, sest need stabiliseerivad emulsiooni ja toimivad samal ajal koostises reoloogiamuutjatena. See tähendab, et ultraheli töötlus (sonikeerimine) on suurepärane meetod, et koostada isegi sellised kosmeetilised emulsioonid, millel on nihkel vedeldavad omadused, mis on ühtlasi tiksotroopsed ja pakuvad seeläbi häid kasutusomadusi (nt hea kantavus nahale, pihustatavad tooted jne).
Kastoorõli-vees emulsioon
Kastoorõli-vees emulsiooni ultraheli abil koostamine
Pickeringi õli-vees emulsiooni saab valmistada järgmiselt:
Pidev faas koosneb vee ja laponite®i dispersioonist, sisemine/dispergeeritud faas koosneb kastoorõlist.
- Pidev faas valmistatakse, dispergeerides 2wt% laponite® pulbrit 0,1M NaCl lahuses (ülipuhtas vees) Hielscheri ultraheli homogenisaatoriga UP200St või UP200Ht (200 W, 26 kHz) mõne minuti jooksul.
- O/w-emulsiooni saamiseks lisatakse õli pipeti abil järk-järgult vesifaasile, samal ajal kui segu ultraheli abil töödeldakse (sonikeeritakse). Pärast ligikaudu 2 minutit kestvat ultraheli töötlust moodustub homogeenne ja stabiilne emulsioon. Emulgeerimise ajal jahutatakse proovi jäävannis, et vältida proovi kuumenemist.
UIP1000hdT klaasist läbivoolureaktoriga nahahooldustoodete, näiteks kreemide, losjoonide ja palsamite tootmiseks
Suuremate mahtude valmistamiseks tarnib Hielscher kõigile laboratoorsetele ja tööstuslikele ultraheliseadmetele eri läbivoolukambreid, mis võimaldavad dispergeerida/lahustada nii pulbri kui ka õlitilgad nanomõõtmelisse emulsiooni.
Alljärgnev tabel annab ülevaate meie ultraheliseadmete ligikaudsest töötlusvõimsusest:
| Partii maht | Vooluhulk | Soovitatavad seadmed |
|---|---|---|
| 0,5 kuni 1,5 mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 kuni 500 mL | 10 kuni 200 mL/min | UP100H |
| 10 kuni 2000 mL | 20 kuni 400 mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 kuni 20 L | 0,2 kuni 4 L/min | UIP2000hdT |
| 10 kuni 100 L | 2 kuni 10 L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 kuni 100 L/min | UIP16000 |
| n.a. | suurem | klaster, mis koosneb seadmetest UIP16000 |
Loe lähemalt Pickeringi emulsioonide ultraheli abil valmistamise kohta!
Kirjandus / viited
- 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.
Väärt teada
Miks pindaktiivsete ainete vabad emulsioonid?
Enamik nahahooldustooteid on segu kahest või enamast omavahel segunematust ainest. See tähendab, et need on termodünaamika teise seaduse kohaselt olemuslikult ebastabiilsed. Nende segunematute materjalide stabiilse segu moodustamiseks on vaja kasutada stabilisaatoreid, et valmistada sobiva säilivusajaga emulsioon. Emulgaatoritena kasutatakse tavaliselt ioonseid või mitteioonseid pindaktiivseid aineid. Nahahooldustoodetes põhjustab väikese molekulmassiga amfifiilsete pindaktiivsete ainete kasutamine tundliku nahaga inimestel sageli kosmeetikatoodete talumatust. Lisaks nõuab üha suurem arv tarbijaid looduslikke, puhtaid kosmeetikatooteid. Sellised tooted on enamasti taandatud toimeaineteni, mis nahka toidavad, ning on enamasti vabad lisaainetest (nt emulgaatorid, lõhnaained jne).
Pindaktiivsete ainete vabad / emulgaatorite vabad emulsioonid on soovitav alternatiiv tavapärastele kosmeetilistele koostistele. Pickeringi emulsioonid põhinevad biopolümeersete emulgaatorite või tahkete osakeste kasutamisel stabilisaatoritena, et luua stabiilseid kosmeetikatooteid meeldivate toote-omadustega. Ultraheli emulgeerimine on suurepärane vahend stabiilsete nano- ja miniemulsioonide ning Pickeringi emulsioonide valmistamiseks. Lisaks kasutatakse ultraheli töötlust (sonikeerimist) kosmeetikatoodete tootmisel mitmesugustes muudes rakendustes, näiteks pigmentide dispergeerimisel, pulbrite lahustamisel või toimeainete ekstraheerimisel.
Emulsioonidest kosmeetikatoodetes
Emulsioon on kahefaasiline süsteem. Peamised komponendid on õlifaas ja vesifaas.
Vesifaas on vesi pluss mis tahes kombinatsioon materjale, mis on polaarsed ja lahustuvad vähemalt mingil määral vees.
Õlifaas sisaldab ühte või mitut õlist materjali või muid koostisosi, mis on mittepolaarsed ja lahustuvad vähemalt mingil määral õlistes materjalides.
Õli-vees (o/w): õlitilgad on dispergeeritud vees; õli nimetatakse sisemiseks ehk dispergeeritud faasiks ja vett välimiseks ehk pidevaks faasiks.
Vesi-õlis emulsioon (w/o): veetilgad on dispergeeritud õlis; vesi on sisemine ehk dispergeeritud faas ning õli välimine ehk pidev faas.
w/o/w või o/w/o on niinimetatud kompleksemulsioonid ehk mitmekordsed emulsioonid.
Laponite®
Laponite® on sünteetiline smektiline savi, mis moodustab vees dispergeerituna läbipaistva tiksotroopse geeli. 2% Laponite® suspensiooni pH väärtus on umbes 9,8. Geel moodustub 2% kontsentratsiooni juures.
Laponite® on ettevõtte BYK Additives Ltd registreeritud kaubamärk.