高出力超音波による界面活性剤不使用の化粧品エマルション
- 環境に配慮した化粧品への需要が高まる中、化粧品業界では界面活性剤を使用しないエマルションの処方開発に重点が置かれています。
- ピッカリングエマルションは、粒子によって安定化された、界面活性剤・乳化剤不使用のw/o型またはo/w型の混合物です。
- 超音波混合と乳化は、安定性が非常に高い、界面活性剤不使用のピッカリングエマルションを調製するための優れた技術です。
超音波乳化
強力な超音波せん断力により、マイクロメートルサイズおよびナノサイズの粒子を安定化剤として使用し、界面活性剤を使用しない安定したピッカリングエマルションを調製できます。超音波処理は非熱的な乳化プロセスであり、w/o型、o/w型、w/o/w型の系を乳化して安定したエマルションを製造するために、すでに広く使用されています（保湿剤、クリーム、ローション、日焼け止め、軟膏など）。
粘土および粘土をベースとした製品は、ピッカリングエマルションの安定化剤として良好な結果を示します。超音波乳化の高いせん断力により、粘土や粘土をベースとした製品など、通常は分散させにくいレオロジー調整剤も化粧品処方に混合できます。粘土の大きな利点は、エマルションを安定化すると同時に、処方中でレオロジー調整剤としても機能するという二重の役割です。したがって、超音波処理は、せん断薄化特性とチキソトロピーを併せ持ち、それによって良好な使用特性を備えた化粧品エマルションも調製できる優れた方法です（皮膚に塗布しやすい、スプレー可能な製品にできるなど）。
ヒマシ油の水中油型エマルション
超音波によるヒマシ油の水中油型エマルションの調製
ピッカリング水中油型エマルションは、以下の方法で調製できます。
連続相は水とlaponite®の分散液からなり、内相／分散相はヒマシ油からなります。
クリーム、ローション、バームなどのスキンケア製品の製造に使用する、ガラス製フローリアクターを備えたUIP1000hdT
より大量の調製に向けて、Hielscherは、すべての ラボ用超音波装置 および 産業用超音波装置 向けに専用のフローセルを提供しています。これらのフローセルにより、粉末と油滴の両方を分散／溶解させ、ナノスケールのエマルションにすることができます。
以下の表は、当社の超音波装置のおおよその処理能力の目安を示しています。
| バッチ容量 | 流量 | 推奨装置 |
|---|---|---|
| 0.5–1.5mL | 該当なし | 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 |
| 該当なし | 10–100L/min | UIP16000 |
| 該当なし | さらに大きい流量 | 複数台を組み合わせた構成： UIP16000 |
超音波によるピッカリングエマルションの調製について、詳しくはこちらをご覧ください！
文献／参考資料
- 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.
知っておきたい知識
なぜ界面活性剤不使用のエマルションなのか？
ほとんどのスキンケア製品は、互いに混ざり合わない二種類以上の物質の混合物です。これは、熱力学の第二法則に従い、本質的に不安定であることを意味します。これらの混ざり合わない材料から安定した混合物を形成し、適切な保存期間を持つエマルションを調製するには、安定化剤の使用が必要です。乳化剤としては、イオン性または非イオン性の界面活性剤が一般的に使用されています。スキンケア製品では、低分子量の両親媒性界面活性剤を使用すると、敏感肌の人に化粧品への不耐性が生じることがよくあります。また、天然由来のクリーンな化粧品を求める消費者が増えています。このような製品は、主に肌を健やかに保つ有効成分に絞られており、添加物（乳化剤、香料など）をほとんど含みません。
界面活性剤・乳化剤不使用のエマルションは、従来の化粧品処方に代わる望ましい選択肢です。ピッカリングエマルションは、良好な製品特性を持つ安定した化粧品を作るために、生体高分子の乳化剤または固体粒子を安定化剤として使用することに基づいています。超音波乳化は、安定したナノエマルションやミニエマルション、さらにピッカリングエマルションを調製するための優れた手段です。また、超音波処理は、顔料の分散、粉末の溶解、有効成分の抽出など、化粧品製造におけるさまざまな用途にも用いられています。
化粧品中のエマルションについて
エマルションは二相系です。主な構成成分は油相と水相です。
水相は、水と、極性を持ち、少なくともある程度は水に溶解する材料の任意の組み合わせからなります。
油相は、一種類以上の油性材料、または非極性で油性材料に少なくともある程度の溶解性を示すその他の成分からなります。
水中油型（o/w）： 水中に油滴が分散しています。油は内相または分散相、水は外相または連続相と呼ばれます。
油中水型エマルション（w/o）： 油中に水滴が分散しています。水は内相または分散相、油は外相または連続相です。
w/o/wまたはo/w/o は、いわゆる複合エマルションまたは多重エマルションです。
Laponite®
Laponite®は合成スメクチック粘土で、水中に分散させると透明なチキソトロピー性ゲルを形成します。2%のLaponite®懸濁液のpH値は約9.8です。濃度2%でゲルが形成されます。
Laponite®はBYK Additives Ltd.の登録商標です。