Pinta-aktiivisia aineita sisältämättömät kosmetiikkaemulsiot teho-ultraäänellä
- Ympäristöystävällisen kosmetiikan kasvavan kysynnän vuoksi kosmetiikkateollisuus keskittyy pinta-aktiivisia aineita sisältämättömien emulsioiden formulointiin.
- Pickering-emulsiot ovat hiukkasilla stabiloituja w/o- tai o/w-seoksia, jotka eivät sisällä pinta-aktiivisia aineita tai emulgointiaineita.
- Ultraäänisekoitus ja -emulgointi ovat erinomainen tekniikka erittäin stabiilien, pinta-aktiivisia aineita sisältämättömien Pickering-emulsioiden formulointiin.
Ultraääniemulgointi
Voimakkaat ultraäänen aiheuttamat leikkausvoimat mahdollistavat stabiilien, pinta-aktiivisia aineita sisältämättömien Pickering-emulsioiden valmistamisen käyttämällä mikro- ja nanohiukkasia stabilointiaineina. Ultraäänikäsittely on ei-terminen emulgointiprosessi, jota käytetään jo laajalti w/o-, o/w- ja w/o/w-järjestelmien emulgointiin stabiilien emulsioiden tuottamiseksi (esim. kosteutustuotteisiin, voiteisiin, emulsioihin, aurinkosuojatuotteisiin, salvoihin jne.).
Savet ja savipohjaiset tuotteet antavat hyviä tuloksia Pickering-emulsioiden stabilointiaineina. Ultraääniemulgoinnin suuret leikkausvoimat mahdollistavat jopa sellaisten reologian muokkausaineiden sekoittamisen kosmetiikkaformulaatioihin, jotka ovat tavallisesti vaikeita dispergoida, kuten savet ja savipohjaiset tuotteet. Savien suuri etu on niiden kaksoistoiminto: ne stabiloivat emulsion ja toimivat samanaikaisesti formulaation reologian muokkausaineina. Tämä tarkoittaa, että ultraäänikäsittely on erinomainen menetelmä jopa sellaisten kosmetiikkaemulsioiden formulointiin, jotka ovat leikkausohenevia ja myös tiksotrooppisia ja tarjoavat siten hyvät levitys- ja käyttöominaisuudet (esim. helppo levitys iholle, suihkutettavat tuotteet jne.).
Risiiniöljy vedessä -emulsio
Risiiniöljy vedessä -emulsion formulointi ultraäänellä
Pickering-tyyppinen öljy vedessä -emulsio voidaan valmistaa seuraavasti:
Jatkuva faasi koostuu vesi–laponite®-dispersiosta, ja sisäinen eli dispergoitu faasi koostuu risiiniöljystä.
- Jatkuva faasi valmistetaan dispergoimalla 2wt% laponite®-jauhetta 0,1M NaCl-liuokseen (ultrapuhtaassa vedessä) käyttäen Hielscherin ultraäänihomogenisaattoria UP200St tai UP200Ht (200 W, 26 kHz) muutaman minuutin ajan.
- O/w-emulsiota varten öljyä lisätään vähitellen pipetillä vesifaasiin samalla, kun seosta käsitellään ultraäänellä. Noin 2 minuutin ultraäänikäsittelyn jälkeen muodostuu homogeeninen ja stabiili emulsio. Emulgoinnin aikana näytettä jäähdytetään jäähauteessa näytteen lämpenemisen estämiseksi.
UIP1000hdT ja lasinen virtausreaktori ihonhoitotuotteiden, kuten voiteiden, emulsioiden ja balsamien, valmistukseen
Suurempien tilavuuksien valmistusta varten Hielscher toimittaa kaikille laboratorio- ja teollisuusultraäänilaitteille erityisiä virtauskennoja, jotka mahdollistavat sekä jauheen että öljypisaroiden dispergoinnin/liuottamisen nanomittakaavan emulsioksi.
Alla oleva taulukko antaa käsityksen ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista:
| Erätilavuus | Tilavuusvirta | Suositellut laitteet |
|---|---|---|
| 0,5–1,5 mL | n.a. | VialTweeter |
| 1–500 mL | 10–200 mL/min | UP100H |
| 10–2000mL | 20–400 mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20 L | 0,2–4 L/min | UIP2000hdT |
| 10–100 L | 2–10 L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10–100 L/min | UIP16000 |
| n.a. | suurempi | seuraavista laitteista koostuva ryhmä: UIP16000 |
Lue lisää Pickering-emulsioiden valmistuksesta ultraäänellä!
Kirjallisuus / Lähteet
- 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.
Hyödyllistä tietoa
Miksi pinta-aktiivisia aineita sisältämättömiä emulsioita?
Useimmat ihonhoitotuotteet ovat kahden tai useamman toisiinsa sekoittumattoman aineen seoksia. Tämä tarkoittaa, että ne ovat termodynamiikan toisen pääsäännön mukaisesti luontaisesti epästabiileja. Stabiilin seoksen muodostaminen näistä toisiinsa sekoittumattomista materiaaleista edellyttää stabilointiaineiden käyttöä, jotta voidaan valmistaa emulsio, jonka säilyvyysaika on tarkoituksenmukainen. Emulgointiaineina käytetään yleisesti ionisia tai ionittomia pinta-aktiivisia aineita. Ihonhoitotuotteissa pienimolekyylisten, amfifiilisten pinta-aktiivisten aineiden käyttö aiheuttaa usein kosmetiikkatuotteiden sietämättömyyttä herkkäihoisilla. Lisäksi yhä useammat kuluttajat vaativat luonnollisia, puhtaita kosmetiikkatuotteita. Tällaisissa tuotteissa ainesosat on enimmäkseen rajattu ihoa hoitaviin vaikuttaviin aineisiin, eivätkä ne useimmiten sisällä lisäaineita (esim. emulgointiaineita, hajusteita jne.).
Pinta-aktiivisia aineita / emulgointiaineita sisältämättömät emulsiot ovat toivottava vaihtoehto tavanomaisille kosmetiikkaformulaatioille. Pickering-emulsiot perustuvat biopolymeeristen emulgointiaineiden tai kiinteiden hiukkasten käyttöön stabilointiaineina, jotta voidaan luoda stabiileja kosmetiikkatuotteita, joilla on miellyttävät tuoteominaisuudet. Ultraääniemulgointi on erinomainen keino valmistaa stabiileja nano- ja miniemulsioita sekä Pickering-emulsioita. Lisäksi ultraäänikäsittelyä käytetään kosmetiikkatuotteiden valmistuksessa moniin muihin tarkoituksiin, kuten pigmenttien dispergointiin, jauheiden liuottamiseen tai vaikuttavien aineiden uuttamiseen.
Tietoa kosmetiikkatuotteiden emulsioista
Emulsio on kaksifaasinen järjestelmä. Sen pääkomponentit ovat öljyfaasi ja vesifaasi.
Vesifaasi koostuu vedestä ja mistä tahansa yhdistelmästä aineita, jotka ovat polaarisia ja liukenevat veteen ainakin jossain määrin.
Öljyfaasi sisältää yhden tai useamman öljymäisen aineen tai muita ainesosia, jotka ovat poolittomia ja liukenevat öljymäisiin aineisiin ainakin jossain määrin.
Öljy vedessä (o/w): veteen dispergoituneita öljypisaroita; öljyä kutsutaan sisäiseksi eli dispergoiduksi faasiksi ja vettä ulkoiseksi eli jatkuvaksi faasiksi.
Vesi öljyssä -emulsio (w/o): vesipisarat ovat dispergoituneet öljyyn; vesi on sisäinen eli dispergoitu faasi ja öljy ulkoinen eli jatkuva faasi.
w/o/w tai o/w/o ovat niin kutsuttuja kompleksisia eli moninkertaisia emulsioita.
Laponite®
Laponite® on synteettinen smektinen savi, joka muodostaa kirkkaan, tiksotrooppisen geelin veteen dispergoituna. 2 %:n Laponite®-suspension pH-arvo on noin 9,8. Geeli muodostuu 2 %:n pitoisuudessa.
Laponite® on BYK Additives Ltd:n rekisteröity tavaramerkki.