Emulsioni cosmetiche senza tensioattivi di Power Ultrasonics

  • A causa della crescente domanda di cosmetici ecologici, l'industria cosmetica si concentra sulla formulazione di emulsioni prive di tensioattivi.
  • Le emulsioni raccoglitrici sono miscele senza tensioattivi/emulsionanti con o o/o- o/w-mixture stabilizzate da particelle.
  • La miscelazione ad ultrasuoni e l'emulsione è una tecnica eccellente per formulare emulsioni Pickering altamente stabili senza tensioattivi.

Emulsificazione ad ultrasuoni

Le potenti forze di taglio ad ultrasuoni permettono di preparare emulsioni Pickering stabili e prive di tensioattivi utilizzando come stabilizzatore micron e nano-particelle. L'sonicazione è un processo di emulsificazione non termica già ampiamente utilizzato per emulsionare con, o/o-, o/w-, e senza sistemi per produrre emulsioni stabili (es. per idratanti, creme, lozioni, creme, creme, creme solari, unguenti, unguenti, ecc.)
Le argille e i prodotti a base di argilla mostrano buoni risultati come stabilizzanti nelle emulsioni Pickering. Le elevate forze di taglio dell'emulsificazione ad ultrasuoni permettono di miscelare anche i modificatori reologici, normalmente difficili da disperdere come le argille e i prodotti a base di argilla, in formulazioni cosmetiche. Il grande vantaggio delle argille è la loro duplice funzione in quanto stabilizzano l'emulsione e contemporaneamente agiscono come modificatori reologici nella formulazione. Ciò significa che la sonicazione è un metodo eccellente per formulare anche emulsioni cosmetiche con caratteristiche tissotropiche, che sono anche tissotropiche e offrono quindi buone caratteristiche di applicazione (ad es. facile applicazione sulla pelle, prodotti spruzzabili ecc.)

Emulsione olio di ricino in acqua

Formulazione ultrasonica di un'emulsione di olio di ricino in acqua
A Le emulsioni "Pickering oil-in-water" possono essere preparate nel modo seguente:
La fase continua consiste in un'acqua – laponite® in dispersione, la fase interna/dispersa è costituita da olio di ricino.

  1. La fase continua viene preparata disperdendo il 2wt% laponite® in polvere in NaCl 0.1M (in acqua ultrapura), disperdendo utilizzando l'omogeneizzatore ad ultrasuoni Hielscher. UP200St o UP200Ht (200W, 26kHz) per alcuni minuti.
  2. Per l'o/emulsione, l'olio viene aggiunto gradualmente con una pipetta alla fase acquosa, mentre la miscela viene sonicato. Dopo circa 2 minuti di sonicazione si forma un'emulsione omogenea e stabile. Durante la procedura di emulsificazione, il campione viene raffreddato in un bagno di ghiaccio per evitare il riscaldamento del campione.
Emulsificazione ad ultrasuoni è usato per formare emulsioni cosmetiche stabili (Clicca per ingrandire!)

Emulsificazione ad ultrasuoni

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Per formare emulsioni con una frazione volumetrica inferiore, l'emulsione originale (φ = 0,70) può essere diluita con polvere di laponite® al 2wt% in NaCl 0,1M.

Per la preparazione di grandi volumi, Hielscher fornisce per tutti i prodotti Hielscher. laboratorio e Ultrasonicators industriale speciali celle a flusso, che permettono di disperdere/dissolvere 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 ultrasuoni:

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 ad ultrasuoni delle emulsioni Pickering!

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Questo video mostra il processore ad ultrasuoni Hielscher UP400S che prepara un'emulsione di nano olio vegetale in acqua.

Emulsionamento dell'olio vegetale in acqua con l'UP400S

Dispersione ad ultrasuoni di silice fumata: L'omogeneizzatore ad ultrasuoni Hielscher UP400S disperde la polvere di silice in modo rapido ed efficiente in singole nano particelle.

Disperdere la silicia fumata in acqua con l'UP400S

Letteratura/riferimenti

  • Sargolzaei, J.; Mosavian, M.T.H.; Hassani, A. (2011): Modellazione e simulazione del processo ad ultrasuoni ad alta potenza nella preparazione dell'emulsione olio stabile in acqua. Rivista di Ingegneria del Software e Applicazioni 4, 2011. 259-267
  • Tabibiazar, M.; Davaran, S.; Hashemi, M.; Homayonirad, A.; Rasoulzadeh, F.; Hamishehkar, H.; Mohammadifar, M.A: (2015): Progettazione e realizzazione di una nanoemulsione alimentare stabilizzata all'albumina. Idrocolloidi alimentari 44, 2015. 220-228.


Particolarità / Cose da sapere

Perché emulsioni senza tensioattivi?

La maggior parte dei prodotti per la cura della pelle rappresentano una miscela di due o più sostanze che non sono miscibili tra loro. Ciò significa che sono conformi alla seconda legge della termodinamica intrinsecamente instabile. Per ottenere una miscela stabile da questi materiali immiscibili, è necessario l'uso di stabilizzanti per preparare un'emulsione con una durata di conservazione adeguata. I tensioattivi ionici o non ionici sono comunemente usati come emulsionanti. Per i prodotti per la cura della pelle, l'uso di tensioattivi anfilici a basso peso molecolare causa spesso intolleranze nei prodotti cosmetici per la pelle sensibile. Inoltre, un numero crescente di consumatori richiede prodotti cosmetici naturali e puliti. Tali prodotti sono ridotti soprattutto ai principi attivi, che nutrono la pelle, e sono per lo più privi di additivi (ad esempio emulsionanti, profumi, ecc.).
Le emulsioni senza tensioattivi e senza emulsionanti sono un'alternativa auspicabile alle formulazioni cosmetiche convenzionali. Le emulsioni Pickering si basano sull'utilizzo di emulsionanti biopolimerici o particelle solide come stabilizzatori per creare prodotti cosmetici stabili e con caratteristiche piacevoli. L'emulsificazione ad ultrasuoni è un ottimo strumento per preparare emulsioni stabili in nano- e miniemulsioni, nonché emulsioni Pickering. Inoltre, la sonicazione viene applicata a varie altre applicazioni durante la produzione di prodotti cosmetici come la dispersione di pigmenti, la dissoluzione di polveri o l'estrazione di principi attivi.

Informazioni sulle emulsioni nei prodotti cosmetici

Un'emulsione è un sistema a due fasi. I componenti principali sono una fase oleosa e una fase acquosa.
La fase acquosa è l'acqua più qualsiasi combinazione di materiali che sono polari e 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/n): goccioline d'olio disperse in acqua; l'olio è denominato fase interna o dispersa e l'acqua come fase esterna o continua.
Emulsione acqua-in-olio (senza): le gocce d'acqua sono disperse in olio; l'acqua è la fase interna o dispersa e l'olio la fase esterna o continua.
con/senza o con/senza/senza/senza sono le cosiddette emulsioni complesse o multiple.

Laponite

Laponite® è un'argilla sintetica smectic, che, dispersa in acqua, forma un gel trasparente e tixotropico. Il valore di pH di una sospensione Laponite® al 2% è di circa 9,8. Si forma un gel con una concentrazione del 2%.
Laponite® è un marchio registrato di BYK Additives Ltd.