Kosmētiskās emulsijas bez virsmaktīvajām vielām, izmantojot lieljaudas ultraskaņu
- Pieaugot pieprasījumam pēc videi draudzīgas kosmētikas, kosmētikas nozare pievēršas emulsiju bez virsmaktīvajām vielām izstrādei.
- Pikeringa emulsijas ir ar daļiņām stabilizēti ūdens eļļā (w/o) vai eļļas ūdenī (o/w) maisījumi bez virsmaktīvajām vielām un emulgatoriem.
- Maisīšana un emulģēšana ar ultraskaņu ir lieliska metode ļoti stabilu Pikeringa emulsiju bez virsmaktīvajām vielām izstrādei.
Emulģēšana ar ultraskaņu
Spēcīgie ultraskaņas radītie bīdes spēki ļauj pagatavot stabilas Pikeringa emulsijas bez virsmaktīvajām vielām, par stabilizatoriem izmantojot mikrodaļiņas un nanodaļiņas. Apstrāde ar ultraskaņu ir netermisks emulģēšanas process, ko jau plaši izmanto w/o, o/w un w/o/w sistēmu emulģēšanai, lai iegūtu stabilas emulsijas (piemēram, mitrinošiem līdzekļiem, krēmiem, losjoniem, saules aizsarglīdzekļiem, ziedēm utt.).
Māli un produkti uz mālu bāzes uzrāda labus rezultātus kā stabilizatori Pikeringa emulsijās. Emulģēšanas ar ultraskaņu radītie lielie bīdes spēki ļauj kosmētisko līdzekļu sastāvos iemaisīt pat reoloģijas modifikatorus, kurus parasti ir grūti disperģēt, piemēram, mālus un produktus uz mālu bāzes. Mālu lielā priekšrocība ir to divējādā funkcija, jo tie stabilizē emulsiju un vienlaikus sastāvā darbojas kā reoloģijas modifikatori. Tas nozīmē, ka apstrāde ar ultraskaņu ir lieliska metode pat tādu kosmētisko emulsiju izstrādei, kuru viskozitāte samazinās bīdes ietekmē un kuras ir arī tiksotropas, tādējādi nodrošinot labas lietošanas īpašības (piemēram, vieglu uzklāšanu uz ādas, izsmidzināmus produktus utt.).
Rīcineļļas emulsija ūdenī
Rīcineļļas emulsijas ūdenī izstrāde ar ultraskaņu
Pikeringa eļļas emulsiju ūdenī var pagatavot šādi:
Nepārtraukto fāzi veido ūdens un laponite® dispersija, savukārt iekšējo jeb disperģēto fāzi veido rīcineļļa.
- Nepārtraukto fāzi sagatavo, disperģējot 2wt% laponite® pulvera 0,1M NaCl šķīdumā (īpaši tīrā ūdenī) un disperģēšanai izmantojot Hielscher ultraskaņas homogenizatoru UP200St vai UP200Ht (200W, 26kHz) dažas minūtes minūtes.
- Lai iegūtu o/w emulsiju, eļļu ar pipeti pakāpeniski pievieno ūdens fāzei, vienlaikus apstrādājot maisījumu ar ultraskaņu. Pēc aptuveni 2 minūšu ilgas apstrādes ar ultraskaņu izveidojas viendabīga un stabila emulsija. Emulģēšanas laikā paraugu dzesē ledus vannā, lai novērstu parauga uzsilšanu.
UIP1000hdT ar stikla plūsmas reaktoru ādas kopšanas līdzekļu, piemēram, krēmu, losjonu un balzamu, ražošanai
Lielāku tilpumu sagatavošanai Hielscher visiem laboratorijas un rūpnieciskajiem ultraskaņas procesoriem piegādā īpašas plūsmas šūnas, kas ļauj gan pulveri, gan eļļas pilienus disperģēt/izšķīdināt, veidojot nanomēroga emulsiju.
Tālāk redzamā tabula sniedz priekšstatu par mūsu ultraskaņas procesoru aptuveno apstrādes jaudu:
| Partijas tilpums | Plūsmas ātrums | Ieteicamās ierīces |
|---|---|---|
| 0,5 līdz 1,5mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 līdz 500mL | 10 līdz 200mL/min | UP100H |
| 10 līdz 2000mL | 20 līdz 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 līdz 20L | 0,2 līdz 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 līdz 100L | 2 līdz 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 līdz 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | lielāks | savstarpēji savienotu ierīču grupa: UIP16000 |
Lasiet vairāk par Pikeringa emulsiju pagatavošanu ar ultraskaņu!
Literatūra / Atsauces
- 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.
Noderīgi fakti
Kāpēc izvēlēties emulsijas bez virsmaktīvajām vielām?
Lielākā daļa ādas kopšanas līdzekļu ir divu vai vairāku savstarpēji nesajaucamu vielu maisījumi. Tas nozīmē, ka saskaņā ar otro termodinamikas likumu tie pēc būtības ir nestabili. Lai no šiem savstarpēji nesajaucamajiem materiāliem izveidotu stabilu maisījumu, ir jāizmanto stabilizatori, kas ļauj pagatavot emulsiju ar atbilstošu glabāšanas laiku. Kā emulgatorus parasti izmanto jonu vai nejonu virsmaktīvās vielas. Ādas kopšanas līdzekļos izmantotās mazmolekulārās amfifilās virsmaktīvās vielas bieži izraisa kosmētisko līdzekļu nepanesību cilvēkiem ar jutīgu ādu. Turklāt arvien vairāk patērētāju pieprasa dabiskus, tīrus kosmētiskos līdzekļus. Šādu līdzekļu sastāvs lielākoties ir samazināts līdz aktīvajām sastāvdaļām, kas kopj ādu, un tie lielākoties nesatur piedevas (piemēram, emulgatorus, smaržvielas utt.).
Emulsijas bez virsmaktīvajām vielām / emulgatoriem ir vēlama alternatīva tradicionālajiem kosmētisko līdzekļu sastāviem. Pikeringa emulsiju pamatā ir biopolimēru emulgatoru vai cietu daļiņu izmantošana par stabilizatoriem, lai radītu stabilus kosmētiskos līdzekļus ar patīkamām īpašībām. Emulģēšana ar ultraskaņu ir lielisks paņēmiens stabilu nanoemulsiju un miniemulsiju, kā arī Pikeringa emulsiju pagatavošanai. Turklāt kosmētisko līdzekļu ražošanā apstrādi ar ultraskaņu izmanto dažādiem citiem uzdevumiem, piemēram, pigmentu disperģēšanai, pulveru šķīdināšanai vai aktīvo sastāvdaļu ekstrakcijai.
Par emulsijām kosmētiskajos līdzekļos
Emulsija ir divfāžu sistēma. Tās galvenās sastāvdaļas ir eļļas fāze un ūdens fāze.
Ūdens fāzi veido ūdens un jebkāda tādu vielu kombinācija, kuras ir polāras un vismaz zināmā mērā šķīst ūdenī.
Eļļas fāzi veido viena vai vairākas eļļainas vielas vai citas sastāvdaļas, kuras ir nepolāras un vismaz zināmā mērā šķīst eļļainās vielās.
Eļļa ūdenī (o/w): ūdenī disperģēti eļļas pilieni; eļļu sauc par iekšējo jeb disperģēto fāzi, bet ūdeni – par ārējo jeb nepārtraukto fāzi.
Ūdens emulsija eļļā (w/o): ūdens pilieni ir disperģēti eļļā; ūdens ir iekšējā jeb disperģētā fāze, bet eļļa – ārējā jeb nepārtrauktā fāze.
w/o/w vai o/w/o ir tā sauktās kompleksās jeb daudzkāršās emulsijas.
Laponite®
Laponite® ir sintētiski smektiski māli, kas, disperģējot ūdenī, veido dzidru, tiksotropu gelu. 2% Laponite® suspensijas pH vērtība ir aptuveni 9,8. Gels veidojas pie 2% koncentrācijas.
Laponite® ir BYK Additives Ltd. reģistrēta preču zīme.