امولسیون‌های آرایشی بدون سورفکتانت با فراصوت پرتوان
- با افزایش تقاضا برای محصولات آرایشی سازگار با محیط‌زیست، صنعت آرایشی بر فرمولاسیون امولسیون‌های بدون سورفکتانت تمرکز کرده است.
- امولسیون‌های پیکرینگ، مخلوط‌های آب‌درروغن (w/o) یا روغن‌درآب (o/w) بدون سورفکتانت/امولسیفایر هستند که به‌وسیلهٔ ذرات پایدار می‌شوند.
- اختلاط و امولسیون‌سازی فراصوتی، روشی عالی برای فرمولاسیون امولسیون‌های پیکرینگ بدون سورفکتانت با پایداری بسیار بالا است.
امولسیون‌سازی فراصوتی
نیروهای برشی قدرتمند فراصوتی امکان تهیهٔ امولسیون‌های پیکرینگ پایدار و بدون سورفکتانت را با استفاده از ذرات میکرونی و نانومتری به‌عنوان پایدارکننده فراهم می‌کنند. فراصوت‌دهی، فرایندی غیرحرارتی برای امولسیون‌سازی است که هم‌اکنون به‌طور گسترده برای امولسیون‌سازی سامانه‌های w/o، o/w و w/o/w و تولید امولسیون‌های پایدار به کار می‌رود (برای مثال در مرطوب‌کننده‌ها، کرم‌ها، لوسیون‌ها، ضدآفتاب‌ها، پمادها و غیره).
رس‌ها و محصولات بر پایهٔ رس، به‌عنوان پایدارکننده در امولسیون‌های پیکرینگ نتایج خوبی نشان می‌دهند. نیروهای برشی بالای امولسیون‌سازی فراصوتی امکان اختلاط حتی اصلاح‌کننده‌های رئولوژی را که معمولاً پراکنده‌سازی آن‌ها دشوار است، مانند رس‌ها و محصولات بر پایهٔ رس، در فرمولاسیون‌های آرایشی فراهم می‌کنند. مزیت بزرگ رس‌ها عملکرد دوگانهٔ آن‌هاست؛ زیرا امولسیون را پایدار می‌کنند و هم‌زمان در فرمولاسیون نقش اصلاح‌کنندهٔ رئولوژی را دارند. بنابراین، فراصوت‌دهی روشی عالی حتی برای فرمولاسیون امولسیون‌های آرایشی دارای رفتار رقیق‌شوندگی برشی است که تیکسوتروپ نیز هستند و در نتیجه ویژگی‌های کاربردی مطلوبی دارند (برای مثال، استفادهٔ آسان روی پوست، قابلیت اسپری‌شدن محصولات و غیره).
امولسیون روغن کرچک در آب
فرمولاسیون فراصوتی امولسیون روغن کرچک در آب
امولسیون پیکرینگ روغن‌درآب را می‌توان به روش زیر تهیه کرد:
فاز پیوسته از دیسپرسیون آب و laponite® تشکیل شده است و فاز داخلی/پراکنده از روغن کرچک تشکیل می‌شود.
- فاز پیوسته با پراکنده‌سازی پودر laponite® به میزان 2wt% در محلول 0٫1M NaCl (در آب فوق‌خالص) با استفاده از هموژنایزر فراصوتی Hielscher مدل UP200St یا UP200Ht (200W, 26kHz) به مدت چند دقیقه تهیه می‌شود.
- برای تهیهٔ امولسیون o/w، روغن به‌تدریج با استفاده از پیپت به فاز آبی افزوده می‌شود و هم‌زمان مخلوط تحت فراصوت‌دهی قرار می‌گیرد. پس از حدود 2 دقیقه فراصوت‌دهی، امولسیونی همگن و پایدار تشکیل می‌شود. طی فرایند امولسیون‌سازی، نمونه در حمام یخ خنک می‌شود تا از گرم‌شدن آن جلوگیری شود.
UIP1000hdT مجهز به راکتور جریان شیشه‌ای برای تولید محصولات مراقبت از پوست مانند کرم‌ها، لوسیون‌ها و بالم‌ها
برای تهیهٔ حجم‌های بیشتر، Hielscher برای تمامی دستگاه‌های فراصوت آزمایشگاهی و صنعتی سلول‌های جریان ویژه‌ای عرضه می‌کند که امکان پراکنده‌سازی/حل‌کردن هر دو جزء، یعنی پودر و قطرات روغن، را برای تشکیل امولسیونی در مقیاس نانو فراهم می‌کنند.
جدول زیر نمایی از ظرفیت پردازش تقریبی دستگاه‌های فراصوت ما ارائه می‌دهد:
| حجم بچ | دبی | دستگاه‌های پیشنهادی |
|---|---|---|
| 0٫5 تا 1٫5mL | قابل اعمال نیست | VialTweeter |
| 1 تا 500mL | 10 تا 200mL/min | UP100H |
| 10 تا 2000mL | 20 تا 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0٫1 تا 20L | 0٫2 تا 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 تا 100L | 2 تا 10L/min | UIP4000 |
| قابل اعمال نیست | 10 تا 100L/min | UIP16000 |
| قابل اعمال نیست | بیشتر | مجموعه‌ای از دستگاه‌های UIP16000 |
دربارهٔ تهیهٔ فراصوتی امولسیون‌های پیکرینگ بیشتر بخوانید!
منابع علمی / مراجع
- 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.
دانستنی‌های مفید
چرا امولسیون‌های بدون سورفکتانت؟
بیشتر محصولات مراقبت از پوست مخلوطی از دو یا چند ماده هستند که با یکدیگر امتزاج‌پذیر نیستند. این بدان معناست که طبق قانون دوم ترمودینامیک، ذاتاً ناپایدارند. برای تشکیل مخلوطی پایدار از این مواد امتزاج‌ناپذیر، استفاده از پایدارکننده‌ها ضروری است تا امولسیونی با ماندگاری مناسب تهیه شود. سورفکتانت‌های یونی یا غیریونی معمولاً به‌عنوان امولسیفایر به کار می‌روند. در محصولات مراقبت از پوست، استفاده از سورفکتانت‌های آمفی‌فیلیک با وزن مولکولی پایین اغلب باعث می‌شود پوست‌های حساس محصولات آرایشی را تحمل نکنند. افزون بر این، شمار روزافزونی از مصرف‌کنندگان خواهان محصولات آرایشی طبیعی و پاک هستند. ترکیبات چنین محصولاتی عمدتاً به مواد فعال تغذیه‌کنندهٔ پوست محدود می‌شود و این محصولات بیشتر فاقد افزودنی‌ها هستند (برای مثال، امولسیفایرها، مواد معطر و غیره).
امولسیون‌های بدون سورفکتانت / بدون امولسیفایر، جایگزینی مطلوب برای فرمولاسیون‌های آرایشی متداول هستند. امولسیون‌های پیکرینگ بر استفاده از امولسیفایرهای زیست‌پلیمری یا ذرات جامد به‌عنوان پایدارکننده استوارند تا محصولات آرایشی پایدار با ویژگی‌های مطلوب ایجاد شوند. امولسیون‌سازی فراصوتی ابزاری عالی برای تهیهٔ نانوامولسیون‌ها و مینی‌امولسیون‌های پایدار و نیز امولسیون‌های پیکرینگ است. همچنین فراصوت‌دهی در کاربردهای گوناگون دیگری طی تولید محصولات آرایشی به کار می‌رود، مانند پراکنده‌سازی رنگ‌دانه‌ها، حل‌کردن پودرها یا استخراج مواد فعال.
دربارهٔ امولسیون‌ها در محصولات آرایشی
امولسیون یک سامانهٔ دوفازی است. اجزای اصلی آن یک فاز روغنی و یک فاز آبی هستند.
فاز آبی شامل آب به‌اضافهٔ هر ترکیبی از موادی است که قطبی هستند و دست‌کم تا حدودی در آب حل می‌شوند.
فاز روغنی شامل یک یا چند مادهٔ روغنی یا سایر ترکیباتی است که غیرقطبی هستند و دست‌کم تا حدودی در مواد روغنی انحلال‌پذیری دارند.
روغن‌درآب (o/w): قطرات روغن پراکنده در آب؛ روغن، فاز داخلی یا پراکنده و آب، فاز خارجی یا پیوسته نامیده می‌شود.
امولسیون آب‌درروغن (w/o): قطرات آب در روغن پراکنده‌اند؛ آب، فاز داخلی یا پراکنده و روغن، فاز خارجی یا پیوسته است.
w/o/w یا o/w/o امولسیون‌های موسوم به پیچیده یا چندگانه هستند.
Laponite®
Laponite® یک رس اسمکتیک مصنوعی است که هنگام پراکنده‌شدن در آب، ژلی شفاف و تیکسوتروپ تشکیل می‌دهد. مقدار pH سوسپانسیون 2% از Laponite® حدود 9٫8 است. در غلظت 2% ژل تشکیل می‌شود.
Laponite® علامت تجاری ثبت‌شدهٔ BYK Additives Ltd. است.