Emulsje kosmetyczne bez środków powierzchniowo czynnych za pomocą ultradźwięków mocy
- Ze względu na rosnące zapotrzebowanie na ekologiczne kosmetyki, przemysł kosmetyczny koncentruje się na tworzeniu emulsji niezawierających środków powierzchniowo czynnych.
- Emulsje Pickeringa to niezawierające środków powierzchniowo czynnych/emulgatorów mieszaniny typu w/o lub o/w stabilizowane cząsteczkami.
- Ultradźwiękowe mieszanie i emulgowanie jest doskonałą techniką formułowania wysoce stabilnych emulsji Pickeringa bez środków powierzchniowo czynnych.
Emulsyfikacja ultradźwiękowa
Potężne ultradźwiękowe siły ścinające pozwalają na przygotowanie stabilnych, wolnych od środków powierzchniowo czynnych emulsji Pickeringa przy użyciu mikro- i nanocząstek jako stabilizatora. Sonikacja to nietermiczny proces emulgowania, który jest już szeroko stosowany do emulgowania układów w/o-, o/w- i w/o/w w celu wytworzenia stabilnych emulsji (np. w przypadku środków nawilżających, kremów, balsamów, filtrów przeciwsłonecznych, maści itp.)
Glinki i produkty na bazie glinki wykazują dobre wyniki jako stabilizatory w emulsjach Pickeringa. Wysokie siły ścinające emulsyfikacji ultradźwiękowej umożliwiają mieszanie nawet modyfikatorów reologii, które zwykle są trudne do zdyspergowania, takich jak glinki i produkty na bazie gliny w preparatach kosmetycznych. Dużą zaletą glinek jest ich podwójna funkcja, ponieważ stabilizują emulsję i jednocześnie działają jako modyfikatory reologii w preparacie. Oznacza to, że sonikacja jest doskonałą metodą formułowania nawet emulsji kosmetycznych o właściwościach rozrzedzających ścinanie, które są również tiksotropowe, a tym samym oferują dobre właściwości aplikacyjne (np. łatwe nakładanie na skórę, produkty w sprayu itp.).
Emulsja oleju rycynowego w wodzie
Ultradźwiękowy preparat emulsji oleju rycynowego w wodzie
Emulsje typu olej w wodzie Pickeringa można przygotować w następujący sposób:
Faza ciągła składa się z wody – dyspersja laponitu®, faza wewnętrzna/dyspersyjna składa się z oleju rycynowego.
- Fazę ciągłą przygotowuje się przez dyspersję 2% wag. proszku laponitu® w 0,1M NaCl (w ultraczystej wodzie), dyspersując za pomocą homogenizatora ultradźwiękowego firmy Hielscher UP200St lub UP200Ht (200W, 26kHz) przez kilka minut.
- W przypadku emulsji o/w, olej jest stopniowo dodawany za pomocą pipety do fazy wodnej, podczas gdy mieszanina jest poddawana sonikacji. Po około 2 minutach sonikacji powstaje jednorodna i stabilna emulsja. Podczas procedury emulsyfikacji próbka jest chłodzona w łaźni lodowej, aby zapobiec jej podgrzaniu.
UIP1000hdT ze szklanym reaktorem przepływowym do produkcji produktów do pielęgnacji skóry, takich jak kremy, płyny i balsamy
W celu przygotowania większych objętości, Hielscher dostarcza dla wszystkich laboratorium i ultrasonografy przemysłowe specjalne komory przepływowe, które pozwalają na rozproszenie/rozpuszczenie zarówno proszku, jak i kropelek oleju w emulsję w nanoskali.
Poniższa tabela przedstawia przybliżoną wydajność przetwarzania naszych ultradźwiękowców:
| Wielkość partii | natężenie przepływu | Polecane urządzenia |
|---|---|---|
| 0.5-1,5 mL | b.d. | VialTweeter |
| 1 do 500mL | 10-200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20-400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10-100L | 2 do 10L/min | UIP4000 |
| b.d. | 10-100L/min | UIP16000 |
| b.d. | większe | klaster UIP16000 |
Przeczytaj więcej o ultradźwiękowym przygotowaniu emulsji Pickeringa!
Literatura? Referencje
- 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.
Fakty, które warto znać
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, wymagane jest użycie stabilizatorów w celu przygotowania emulsji o odpowiednim okresie trwałości. Jako emulgatory powszechnie stosowane są jonowe lub niejonowe środki powierzchniowo czynne. W przypadku produktów do pielęgnacji skóry stosowanie amfifilowych środków powierzchniowo czynnych o niskiej masie cząsteczkowej często powoduje nietolerancję produktów kosmetycznych przez wrażliwą skórę. Ponadto rosnąca liczba konsumentów domaga się naturalnych, czystych produktów kosmetycznych. Takie produkty są zredukowane głównie do składników aktywnych, które pielęgnują skórę i są w większości wolne od dodatków (np. emulgatorów, substancji zapachowych itp.).
Emulsje niezawierające środków powierzchniowo czynnych? emulgatorów są pożądaną alternatywą dla konwencjonalnych preparatów kosmetycznych. Emulsje Pickeringa opierają się na zastosowaniu emulgatorów biopolimerowych lub cząstek stałych jako stabilizatorów w celu stworzenia stabilnych produktów kosmetycznych o przyjemnych właściwościach produktu. Emulsyfikacja ultradźwiękowa jest doskonałym narzędziem do przygotowania stabilnych nano- i miniemulsji, a także emulsji Pickeringa. Ponadto, sonikacja jest stosowana do różnych innych zastosowań podczas produkcji produktów kosmetycznych, takich jak dyspersja pigmentów, rozpuszczanie proszków lub ekstrakcja składników aktywnych.
Informacje o emulsjach w produktach kosmetycznych
Emulsja to układ dwufazowy. Głównymi składnikami są faza olejowa i faza wodna.
Faza wodna to woda plus dowolna kombinacja materiałów, które są polarne i rozpuszczają się, przynajmniej w pewnym stopniu, w wodzie.
Faza olejowa zawiera jeden lub więcej materiałów oleistych lub innych składników, które są niepolarne i wykazują przynajmniej pewną rozpuszczalność w materiałach oleistych.
Olej w wodzie (o/w): kropelki oleju rozproszone w wodzie; olej jest określany jako faza wewnętrzna lub rozproszona, a woda jako faza zewnętrzna lub ciągła.
Emulsja typu woda w oleju (w/o): kropelki wody są rozproszone w oleju; woda jest fazą wewnętrzną lub rozproszoną, a olej fazą zewnętrzną lub ciągłą.
w/o/w lub o/w/o są tak zwanymi emulsjami złożonymi lub wielokrotnymi.
Laponit®
Laponite® to syntetyczna glinka smektyczna, która po zdyspergowaniu w wodzie tworzy klarowny, tiksotropowy żel. Wartość pH 2% zawiesiny Laponite® wynosi około 9,8. Żel tworzy się przy stężeniu 2%.
Laponite® jest zastrzeżonym znakiem towarowym firmy BYK Additives Ltd.