Emulsioni cosmetiche prive di tensioattivi mediante ultrasuoni di potenza
- A causa della crescente domanda di cosmetici ecologici, l'industria cosmetica si sta concentrando sulla formulazione di emulsioni prive di tensioattivi.
- Le emulsioni Pickering sono miscele w/o- o o/w prive di tensioattivi/emulsionanti stabilizzate da particelle.
- La miscelazione ed emulsificazione a ultrasuoni è una tecnica eccellente per formulare emulsioni Pickering altamente stabili e prive di tensioattivi.
emulsione ad ultrasuoni
Le potenti forze di taglio degli ultrasuoni consentono di preparare emulsioni Pickering stabili, prive di tensioattivi, utilizzando micron e nano-particelle come stabilizzatori. La sonicazione è un processo di emulsificazione non termico già ampiamente utilizzato per emulsionare sistemi w/o-, o/w- e w/o/w per produrre emulsioni stabili (ad esempio, per creme idratanti, creme, lozioni, creme solari, unguenti, ecc.)
Le argille e i prodotti a base di argilla danno buoni risultati come stabilizzatori nelle emulsioni Pickering. Le elevate forze di taglio dell'emulsione a ultrasuoni consentono di miscelare nelle formulazioni cosmetiche anche i modificatori reologici, normalmente difficili da disperdere, come le argille e i prodotti a base di argilla. Il grande vantaggio delle argille è la loro duplice funzione: stabilizzano l'emulsione e agiscono contemporaneamente come modificatori reologici nella formulazione. Ciò significa che la sonicazione è un metodo eccellente per formulare anche emulsioni cosmetiche con caratteristiche di diluizione al taglio, che sono anche tixotropiche e offrono quindi buone caratteristiche di applicazione (ad esempio, facile applicazione sulla pelle, prodotti spruzzabili, ecc.)
Emulsione di olio di ricino in acqua
Formulazione a ultrasuoni di un'emulsione di olio di ricino in acqua
Le emulsioni olio-acqua Pickering possono essere preparate nel modo seguente:
La fase continua è costituita da acqua – dispersione di laponite® , la fase interna/dispersa è costituita da olio di ricino.
- La fase continua viene preparata disperdendo il 2wt% di polvere di laponite® in 0,1M NaCl (in acqua ultrapura), disperdendo con l'omogeneizzatore a ultrasuoni Hielscher UP200St o UP200Ht (200W, 26kHz) per alcuni minuti.
- Per l'emulsione o/w, l'olio viene aggiunto gradualmente con una pipetta alla fase acquosa, mentre la miscela viene sonicata. Dopo circa 2 minuti di sonicazione, si forma un'emulsione omogenea e stabile. Durante la procedura di emulsione, il campione viene raffreddato in un bagno di ghiaccio per evitare il riscaldamento del campione.
UIP1000hdT con reattore a flusso di vetro per la produzione di prodotti per la cura della pelle come creme, lozioni e balsami
Per la preparazione di volumi più grandi, Hielscher fornisce a tutti laboratorio e Ultrasonicators industriale speciali celle di flusso, che consentono di disperdere/disperdere sia la polvere che le gocce d'olio in un'emulsione su scala nanometrica.
La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasonori:
| Volume di batch | Portata | Dispositivi raccomandati |
|---|---|---|
| 0,5-1,5 mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 - 500mL | 10 - 200mL/min | UP100H |
| 10 - 2000mL | 20 - 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 - 20L | 0,2 - 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 - 100L | 2 - 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 - 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | più grande | cluster di UIP16000 |
Per saperne di più sulla preparazione a ultrasuoni delle emulsioni Pickering!
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Letteratura / Riferimenti
- 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.
Particolarità / Cose da sapere
Perché le emulsioni senza tensioattivi?
La maggior parte dei prodotti per la cura della pelle rappresenta una miscela di due o più sostanze non miscibili tra loro. Ciò significa che, secondo la seconda legge della termodinamica, sono intrinsecamente instabili. Per formare una miscela stabile da questi materiali immiscibili, è necessario l'uso di stabilizzatori per preparare un'emulsione con una durata di conservazione adeguata. I tensioattivi ionici o non ionici sono comunemente utilizzati come emulsionanti. Per i prodotti per la cura della pelle, l'uso di tensioattivi anfifilici a basso peso molecolare spesso causa intolleranze ai prodotti cosmetici per pelli sensibili. Inoltre, un numero crescente di consumatori richiede prodotti cosmetici naturali e puliti. Tali prodotti si riducono principalmente agli ingredienti attivi, che nutrono la pelle, e sono per lo più privi di additivi (ad esempio emulsionanti, profumi, ecc.).
Le emulsioni prive di tensioattivi/emulsionanti sono un'alternativa auspicabile alle formulazioni cosmetiche convenzionali. Le emulsioni Pickering si basano sull'uso di emulsionanti biopolimerici o di particelle solide come stabilizzatori per creare prodotti cosmetici stabili con caratteristiche gradevoli. L'emulsificazione a ultrasuoni è uno strumento eccellente per preparare nano- e miniemulsioni stabili, nonché emulsioni Pickering. Inoltre, la sonicazione viene applicata a diverse altre applicazioni durante la produzione di prodotti cosmetici, come la dispersione di pigmenti, la dissoluzione di polveri o l'estrazione di ingredienti attivi.
Informazioni sulle emulsioni nei prodotti cosmetici
Un'emulsione è un sistema bifasico. I componenti principali sono una fase oleosa e una fase acquosa.
La fase acquosa è costituita da acqua e da qualsiasi combinazione di materiali polari che si dissolvono, almeno in parte, in acqua.
La fase oleosa comprende uno o più materiali oleosi o altri ingredienti non polari che presentano almeno una certa solubilità nei materiali oleosi.
Olio in acqua (o/w): gocce d'olio disperse in acqua; l'olio è definito fase interna o dispersa e l'acqua fase esterna o continua.
Emulsione acqua-olio (w/o): le gocce d'acqua sono disperse nell'olio; l'acqua è la fase interna o dispersa e l'olio la fase esterna o continua.
c/w/w o o/w/o sono le cosiddette emulsioni complesse o multiple.
Laponite®
La Laponite® è un'argilla smectica sintetica che, dispersa in acqua, forma un gel chiaro e tixotropico. Il valore del pH di una sospensione di Laponite® al 2% è di circa 9,8. Alla concentrazione del 2% si forma un gel.
Laponite® è un marchio registrato di BYK Additives Ltd.