Emulsje kosmetyczne bez środków powierzchniowo czynnych wytwarzane za pomocą ultradźwięków dużej mocy
- Ze względu na rosnące zapotrzebowanie na kosmetyki przyjazne dla środowiska przemysł kosmetyczny koncentruje się na opracowywaniu emulsji bez środków powierzchniowo czynnych.
- Emulsje Pickeringa to mieszaniny w/o lub o/w bez środków powierzchniowo czynnych i emulgatorów, stabilizowane cząstkami.
- Mieszanie i emulgowanie ultradźwiękowe to doskonała technika otrzymywania wysoce stabilnych emulsji Pickeringa bez środków powierzchniowo czynnych.
Emulgowanie ultradźwiękowe
Silne ultradźwiękowe siły ścinające umożliwiają przygotowanie stabilnych emulsji Pickeringa bez środków powierzchniowo czynnych, z wykorzystaniem mikrocząstek i nanocząstek jako stabilizatora. Sonikacja jest nietermicznym procesem emulgowania, który jest już szeroko stosowany do emulgowania układów w/o, o/w i w/o/w w celu wytwarzania stabilnych emulsji (np. do preparatów nawilżających, kremów, balsamów, preparatów przeciwsłonecznych, maści itp.).
Gliny i produkty na bazie glin dają dobre wyniki jako stabilizatory w emulsjach Pickeringa. Duże siły ścinające występujące podczas emulgowania ultradźwiękowego umożliwiają wprowadzanie do formulacji kosmetycznych nawet modyfikatorów reologii, które zwykle trudno zdyspergować, takich jak gliny i produkty na bazie glin. Dużą zaletą glin jest ich podwójna funkcja, ponieważ stabilizują emulsję, a jednocześnie działają w formulacji jako modyfikatory reologii. Oznacza to, że sonikacja jest doskonałą metodą otrzymywania nawet emulsji kosmetycznych o właściwościach rozrzedzania pod wpływem ścinania, które są również tiksotropowe i dzięki temu zapewniają dobre właściwości aplikacyjne (np. łatwe nakładanie na skórę, produkty nadające się do rozpylania itp.).
Emulsja oleju rycynowego w wodzie
Ultradźwiękowe otrzymywanie emulsji oleju rycynowego w wodzie
Emulsję Pickeringa typu olej w wodzie można przygotować w następujący sposób:
Fazę ciągłą stanowi dyspersja laponite® w wodzie, a fazę wewnętrzną/rozproszoną stanowi olej rycynowy.
- Fazę ciągłą przygotowuje się przez dyspergowanie proszku laponite® w ilości 2wt% w 0,1M NaCl (w wodzie ultraczystej), przy użyciu homogenizatora ultradźwiękowego Hielscher UP200St lub UP200Ht (200W, 26kHz) przez kilka minut minut.
- W przypadku emulsji o/w olej stopniowo dodaje się pipetą do fazy wodnej, jednocześnie poddając mieszaninę sonikacji. Po około 2 minutach sonikacji powstaje jednorodna i stabilna emulsja. Podczas emulgowania próbkę chłodzi się w łaźni lodowej, aby zapobiec jej nagrzewaniu.
UIP1000hdT ze szklanym reaktorem przepływowym do produkcji produktów do pielęgnacji skóry, takich jak kremy, mleczka i balsamy
Do przygotowywania większych objętości firma Hielscher dostarcza do wszystkich laboratoryjnych i przemysłowych sonikatorów specjalne komory przepływowe, które umożliwiają dyspergowanie/rozpuszczanie zarówno proszku, jak i kropelek oleju w celu uzyskania emulsji o rozmiarach cząstek w skali nanometrycznej.
Poniższa tabela przedstawia orientacyjną wydajność przetwarzania naszych sonikatorów:
| Objętość partii | Natężenie przepływu | Zalecane urządzenia |
|---|---|---|
| 0,5 do 1,5mL | nie dotyczy | 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 |
| nie dotyczy | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| nie dotyczy | większe | zespół urządzeń UIP16000 |
Dowiedz się więcej o ultradźwiękowym przygotowywaniu emulsji Pickeringa!
Literatura / Źródła
- 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.
Warto wiedzieć
Dlaczego emulsje bez środków powierzchniowo czynnych?
Większość produktów do pielęgnacji skóry stanowi mieszaninę dwóch lub więcej substancji, które nie mieszają się ze sobą. Oznacza to, że zgodnie z drugą zasadą termodynamiki są one z natury niestabilne. Aby utworzyć stabilną mieszaninę z tych niemieszających się materiałów, konieczne jest zastosowanie stabilizatorów w celu przygotowania emulsji o odpowiednim okresie trwałości. Jako emulgatory powszechnie stosuje się jonowe lub niejonowe środki powierzchniowo czynne. W produktach do pielęgnacji skóry stosowanie amfifilowych środków powierzchniowo czynnych o małej masie cząsteczkowej często powoduje nietolerancję produktów kosmetycznych u osób o wrażliwej skórze. Ponadto coraz więcej konsumentów oczekuje naturalnych kosmetyków o czystym składzie. Skład takich produktów ogranicza się głównie do składników aktywnych, które pielęgnują skórę, i są one w większości pozbawione dodatków (np. emulgatorów, substancji zapachowych itp.).
Emulsje bez środków powierzchniowo czynnych / bez emulgatorów stanowią pożądaną alternatywę dla konwencjonalnych formulacji kosmetycznych. Emulsje Pickeringa opierają się na wykorzystaniu emulgatorów biopolimerowych lub cząstek stałych jako stabilizatorów w celu stworzenia stabilnych produktów kosmetycznych o przyjemnych właściwościach użytkowych. Emulgowanie ultradźwiękowe jest doskonałym narzędziem do przygotowywania stabilnych nanoemulsji i miniemulsji, a także emulsji Pickeringa. Ponadto sonikację stosuje się w różnych innych procesach podczas produkcji produktów kosmetycznych, takich jak dyspergowanie pigmentów, rozpuszczanie proszków czy ekstrakcja składników aktywnych.
O emulsjach w produktach kosmetycznych
Emulsja jest układem dwufazowym. Jej głównymi składnikami są faza olejowa i faza wodna.
Faza wodna to woda oraz dowolna kombinacja materiałów, które są polarne i rozpuszczają się w wodzie przynajmniej w pewnym stopniu.
Faza olejowa obejmuje jeden lub więcej materiałów oleistych bądź inne składniki, które są niepolarne i wykazują przynajmniej pewną rozpuszczalność w materiałach oleistych.
Olej w wodzie (o/w): kropelki oleju rozproszone w wodzie; olej określa się jako fazę wewnętrzną lub rozproszoną, a wodę jako fazę zewnętrzną lub ciągłą.
Emulsja typu woda w oleju (w/o): kropelki wody są rozproszone w oleju; woda stanowi fazę wewnętrzną lub rozproszoną, a olej fazę zewnętrzną lub ciągłą.
w/o/w lub o/w/o to tak zwane emulsje złożone lub wielokrotne.
Laponite®
Laponite® to syntetyczna glina smektyczna, która po zdyspergowaniu w wodzie tworzy przezroczysty, tiksotropowy żel. Wartość pH 2% zawiesiny Laponite® wynosi około 9,8. Żel powstaje przy stężeniu 2%.
Laponite® jest zastrzeżonym znakiem towarowym firmy BYK Additives Ltd.