Kozmetičke emulzije bez površinski aktivnih tvari s pomoću ultrazvuka velike snage
- Zbog sve veće potražnje za ekološki prihvatljivom kozmetikom, kozmetička industrija usredotočuje se na formuliranje emulzija bez površinski aktivnih tvari.
- Pickeringove emulzije su smjese tipa w/o ili o/w bez površinski aktivnih tvari ili emulgatora, stabilizirane česticama.
- Ultrazvučno miješanje i emulgiranje izvrsna je tehnika za formuliranje vrlo stabilnih Pickeringovih emulzija bez površinski aktivnih tvari.
Ultrazvučno emulgiranje
Snažne ultrazvučne smične sile omogućuju pripremu stabilnih Pickeringovih emulzija bez površinski aktivnih tvari uz uporabu mikročestica i nanočestica kao stabilizatora. Sonikacija je netoplinski postupak emulgiranja koji se već široko primjenjuje za emulgiranje sustava w/o, o/w i w/o/w radi proizvodnje stabilnih emulzija (npr. za hidratantne pripravke, kreme, losione, sredstva za zaštitu od sunca, masti itd.).
Gline i proizvodi na bazi gline pokazuju dobre rezultate kao stabilizatori u Pickeringovim emulzijama. Velike smične sile pri ultrazvučnom emulgiranju omogućuju umješavanje u kozmetičke formulacije čak i modifikatora reologije koje je obično teško dispergirati, poput glina i proizvoda na bazi gline. Velika je prednost glina njihova dvostruka funkcija jer stabiliziraju emulziju i istodobno djeluju kao modifikatori reologije u formulaciji. To znači da je sonikacija izvrsna metoda za formuliranje čak i kozmetičkih emulzija čija se viskoznost smanjuje pri smicanju, koje su ujedno tiksotropne te stoga imaju dobra svojstva primjene (npr. lako nanošenje na kožu, proizvodi koji se mogu raspršivati itd.).
Emulzija ricinusova ulja u vodi
Ultrazvučno formuliranje emulzije ricinusova ulja u vodi
Pickeringova emulzija ulja u vodi može se pripremiti na sljedeći način:
Kontinuirana faza sastoji se od disperzije laponite® u vodi, a unutarnja/dispergirana faza od ricinusova ulja.
- Kontinuirana faza priprema se dispergiranjem 2wt% praha laponite® u 0,1M NaCl (u ultračistoj vodi), uz dispergiranje s pomoću ultrazvučnog homogenizatora tvrtke Hielscher UP200St ili UP200Ht (200W, 26kHz) tijekom nekoliko minuta.
- Za emulziju o/w ulje se postupno dodaje pipetom u vodenu fazu dok se smjesa sonificira. Nakon približno 2 minute sonikacije nastaje homogena i stabilna emulzija. Tijekom postupka emulgiranja uzorak se hladi u ledenoj kupelji kako bi se spriječilo njegovo zagrijavanje.
UIP1000hdT sa staklenim protočnim reaktorom za proizvodnju proizvoda za njegu kože poput krema, losiona i balzama
Za pripremu većih volumena Hielscher za sve laboratorijske i industrijske ultrazvučne uređaje isporučuje posebne protočne ćelije koje omogućuju dispergiranje/otapanje i praha i kapljica ulja u emulziju nanometarskih dimenzija.
Tablica u nastavku daje pregled približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Volumen šarže | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 0,5 do 1,5mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 do 500mL | 10 do 200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | veći | skup uređaja UIP16000 |
Pročitajte više o ultrazvučnoj pripremi Pickeringovih emulzija!
Literatura / Reference
- 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.
Korisne činjenice
Zašto emulzije bez površinski aktivnih tvari?
Većina proizvoda za njegu kože predstavlja smjesu dviju ili više tvari koje se međusobno ne miješaju. To znači da su, u skladu s drugim zakonom termodinamike, inherentno nestabilni. Kako bi se od tih međusobno nemješljivih materijala dobila stabilna smjesa, potrebno je upotrijebiti stabilizatore za pripremu emulzije s odgovarajućim rokom trajanja. Kao emulgatori obično se upotrebljavaju ionske ili neionske površinski aktivne tvari. U proizvodima za njegu kože uporaba amfifilnih površinski aktivnih tvari male molekulske mase često uzrokuje nepodnošenje kozmetičkih proizvoda kod osjetljive kože. Nadalje, sve veći broj potrošača traži prirodne, čiste kozmetičke proizvode. Takvi su proizvodi uglavnom svedeni na aktivne sastojke koji njeguju kožu te su većinom bez dodataka (npr. emulgatora, mirisa itd.).
Emulzije bez površinski aktivnih tvari / bez emulgatora poželjna su alternativa konvencionalnim kozmetičkim formulacijama. Pickeringove emulzije temelje se na uporabi biopolimernih emulgatora ili čvrstih čestica kao stabilizatora kako bi se dobili stabilni kozmetički proizvodi s ugodnim svojstvima. Ultrazvučno emulgiranje izvrsno je sredstvo za pripremu stabilnih nanoemulzija i miniemulzija, kao i Pickeringovih emulzija. Nadalje, sonikacija se primjenjuje i u raznim drugim postupcima tijekom proizvodnje kozmetičkih proizvoda, poput dispergiranja pigmenata, otapanja prahova ili ekstrakcije aktivnih sastojaka.
O emulzijama u kozmetičkim proizvodima
Emulzija je dvofazni sustav. Glavne su sastavnice uljna i vodena faza.
Vodenu fazu čine voda i bilo koja kombinacija materijala koji su polarni i barem se donekle otapaju u vodi.
Uljna faza obuhvaća jedan ili više uljnih materijala ili druge sastojke koji su nepolarni i pokazuju barem određenu topljivost u uljnim materijalima.
Ulje u vodi (o/w): kapljice ulja dispergirane u vodi; ulje se naziva unutarnjom ili dispergiranom fazom, a voda vanjskom ili kontinuiranom fazom.
Emulzija vode u ulju (w/o): kapljice vode dispergirane su u ulju; voda je unutarnja ili dispergirana faza, a ulje vanjska ili kontinuirana faza.
w/o/w ili o/w/o takozvane su složene ili višestruke emulzije.
Laponite®
Laponite® je sintetička smektička glina koja dispergiranjem u vodi stvara bistar, tiksotropan gel. pH-vrijednost 2% suspenzije Laponite® iznosi oko 9,8. Gel nastaje pri koncentraciji od 2%.
Laponite® je registrirani zaštitni znak društva BYK Additives Ltd.