Formulação de produtos de beleza limpa com ultrassônicos

Ingredientes naturais e orgânicos (INCIs) combinados com alta eficácia e biodisponibilidade são as características de produtos de beleza limpas innovsivos. A ultrassônica é usada como técnica altamente eficiente e confiável para misturar, misturar, dispersar, nano-emulsificar e nano-encapsular ingredientes cosméticos.

Por que você deve usar ultrassônica para seus produtos de beleza limpa?

Sonication is used as potent mixing and blending technology for skin care products such a creams, lotions and ointmentsMisturar, misturar, dispersar, emulsionar ingredientes e encapsular moléculas bioativas são processos fundamentais na fabricação de cosméticos, cuidados com a pele, beleza e produtos cosmeceuticais. A execução confiável, eficiente e homogênea desses processos principais é essencial para obter produtos cosméticos de alta qualidade com efeitos elevados, potência e eficiência do produto final. Ingrediente sofisticado de alta tecnologia são substâncias altamente desenvolvidas, que requerem incorporação sofisticada no produto final, a fim de obter os efeitos desejados.

sonicação – Um amplo espectro de aplicações

A sônica é uma técnica altamente eficiente e confiável de homogeneização de suspensões líquido-líquido e líquido sólido. Encapsular moléculas em portadores lipídicos nano-tamanho (por exemplo, lipossomos, niosomos, nanopartículas de lipídios sólidos, portadores de lipídios nanoestruturados, micelas etc.) é outra importante aplicação de ultrassonônicos de alto desempenho.
A ultrassonização pode ser aplicada a muitas etapas na produção de produtos cosméticos limpos, naturais, orgânicos, de beleza e cuidados com a pele e melhorar a eficiência das aplicações de mistura e encapsulamento. Uma vez que misturadores ultrassônicos proporcionam intensa mistura e homogeneização, o uso de aditivos químicos que são comumente adicionados para alcançar estabilidade prolongada e prazo de validade pode ser minimizado ou completamente evitado.
A sonication lhe dá uma vantagem competitiva ao produzir resultados superiores em um processo rápido e eficiente, resultando em suspensões uniformes e homogêneas. Isso afeta positivamente a estabilidade do produto, a vida útil e a biocompatibilidade.

Aplicações ultrassônicas

  • misturando & Misturando
  • emulsificação & Nano-Emulsificação
  • redução de tamanho de partícula
  • Encapsulamento de Moléculas (lipossomos, niosomes)
  • Extração de moléculas bioativas de botânicos

sonicação – Um tratamento puramente mecânico

A ultrassonificação é um tratamento leve, não térmico, que não degrada as matérias-primas pelo calor. Muitos ingredientes como lipídios, moléculas bioativas ou óleos essenciais são sensíveis ao calor e, portanto, beneficiam muito pelo processamento controlado de baixa temperatura. Os dispositivos Hielscher Ultrasonics são precisamente controláveis, fáceis de ajustáveis e podem ser monitorados e operados através do controle emote do navegador. O software inteligente protocolou automaticamente os parâmetros de processamento em um cartão SD integrado. Esses recursos facilitam a padronização de processos e qualidade, bem como a implementação de Boas Práticas de Fabricação (GMP).

Emulsificação Ultrassônica com UP200St
Ultrasonicemulsification is used to produce skin care products such as creams and lotions with a high load of active substances.

UIP1000hdT com reator de fluxo de vidro para a produção de produtos de cuidados com a pele, como cremes, loções e bálsamos

Pedido de informação





O Princípio de Trabalho da Sonicação

Uma vez que a sônica é um tratamento puramente mecânico, não são adicionados produtos químicos aditivos, que interfeririam na filosofia dos cosméticos limpos. Aplicações ultrassônicas como mistura, mistura, emulsificação, encapsulamento e extração baseiam-se no princípio de trabalho da cavitação acústica.
Ondas ultrassônicas de alta potência são acoplado através de um processador ultrassônico tipo sonda no chorume. Ondas de ultrassom altamente energéticas viajam através do líquido criando ciclos alternados de alta pressão / baixa pressão, o que resulta no fenômeno da cavitação acústica. A cavitação acústica ou ultrassônica leva localmente a temperaturas extremas, pressões, taxas de aquecimento/resfriamento, diferenciais de pressão e altas forças de cisalhamento no meio. Quando bolhas de cavitação implodem na superfície de partículas ou gotículas, micro-jatos e colisão interparticlular geram efeitos como descascamento de superfície, erosão, quebra de partículas, sonoporação, bem como gotículas e ruptura celular. Além disso, a implosão de bolhas de cavitação em mídia líquida cria macro-turbulências e micro-mistura. A irradiação ultrassônica representa uma forma eficiente de melhorar os processos de transferência de massa, uma vez que a sônica resulta em cavitação e seus mecanismos relacionados, como micros-movimento por jatos líquidos, compressão e descompressão no material com a subsequente interrupção das gotículas, bem como altas taxas de aquecimento e resfriamento.
Ultrassonicadores do tipo sonda podem gerar amplitudes muito altas, o que é necessário para gerar cavitação impactante. A Hielscher Ultrasonic fabrica processadores ultrassônicos de alto desempenho, que podem facilmente criar amplitudes de 200μm em operação contínua 24/7. Para amplitudes ainda maiores, Hielscher oferece sonotrodos de alta amplitude especificados (sondas).
Reatores ultrassônicos pressurizáveis e células de fluxo são usados para intensificar a cavitação. Com pressões crescentes, as forças de cavitação e cisalhamento cavitacional tornam-se mais destrutivas e melhoram assim os efeitos ultrassônicos.

Vantagens da Mistura Ultrassônica e Emulsificação

A produção de misturas homogêneas, dispersões, emulsões e nano-emulsões por sonificação tem o interesse dos formuladores cosméticos devido à sua excepcional eficiência energética, exigência de instrumentos de mistura low-end, fácil manipulação do sistema e, mais importante, seu baixo custo de produção. A mistura ultrassônica, a mistura e a emulsificação aumentam a flexibilidade para a seleção de estruturas surfactantes e internas de emulsões. (cf. Marzuki et al. 2019)

The UIP4000hdT is a 4000 watts powerful ultrasonic inline disperser.

UIP4000hdT, um ultrassonicador poderoso de 4kW, usado para aplicações contínuas de dispersão e emulsificação inline na formulação de produtos cosméticos

O tamanho da molécula importa

Moléculas de submicron e nano-tamanho apresentam uma taxa de permeação transdérmica significativamente aumentada. Enquanto grandes moléculas se sentam no topo da pele e não conseguem penetrar na pele devido ao seu tamanho, moléculas menores são capazes de passar pela epiderme.
Isso significa que os compostos bioativos são transportados para camadas dérmicas mais profundas, onde lá eles podem realizar seu "trabalho" nutrindo ou reparando a pele.
Um exemplo proeminente para a relevância do tamanho molecular é o ácido hialurônico, uma molécula de cadeia longa. Se o ácido hialurônico tem um alto peso molcular, ele não pode passar pela barreira da pele e permanece como um filme em sua camada externa. O ácido hialurônico molecular baixo, por outro lado, é transportado para camadas mais profundas da pele, onde envolve seus efeitos hidratantes.
Outro exemplo para a relevância do tamanho das partículas são o dióxido de titânio e o óxido de zinco. Ambos são usados como ingredientes ativos em produtos naturais de tela solar (por exemplo, loções, hidratantes, sprays). Um tamanho de partícula uniformemente pequeno é importante para evitar entupir os poros da pele e evitar fugas assim. Além disso, com partículas menores, o clareamento e o efeito brilhante das telas solares são reduzidos ou evitados.

A nano-emulsificação ultrassônica resulta em emulsões nano-aprimoradas, liposóis e nanopartículas de lipídios sólidos para a entrega de drogas.

Nano-emulsificação ultrassônica é usada para produzir nano-emulsões carregadas, liposóis e nanopartículas de lipídios sólidos. A sonicação produz uma distribuição estreita de gotículas e partículas nanoestruturadas.

Melhor penetração da pele

Os intensificadores de penetração química da pele incluem materiais como l-α-lecitina, ureia, ácidos graxos, etanol e glicols.
Ultrassonação é a técnica preferida para formar lipossomas com uma alta carga de compostos bioativos.

  • Os intensificadores de penetração da pele vesicular incluem portadores vesiculares, como lipossomos e niossomos. Portadores vesiculares são sistemas de entrega potentes para moléculas ativas. Devido à sua composição, eles oferecem a vantagem de transportar moléculas hidrofílicas e lipofílicas. Moléculas hidrofílicas são encapsuladas no núcleo aquoso, e moléculas lipofílicas são incorporadas na membrana lipídica ao redor do núcleo aquoso. Uma vez que as paredes vesículas são compostas por bicamadas fosfolipídicas para lipossomos e surfactantes sintéticos para niosários, respectivamente, as vesículas são solúveis em água e, portanto, altamente biocompatíveis.
    Leia mais sobre lipossomos produzidos ultrasonicamente!
  • Os intensificadores de penetração da pele enzimática incluem enzimas como a reductase HMGCoA e o carboxylase coa de acetil, que inibem enzimas-chave da síntese lipídica epidérmica e alteram a razão molar crítica dos lipídios de corneum estrato.
  • A ureia, também conhecida como carbamida, é usada para aumentar a absorção de outros ingredientes cosméticos ativos, pois aumenta a permeabilidade da pele.
Processador ultrassônico UIP2000hdT (2kW) com reator em lote agitado

Ultrasonic homogeneizador UIP2000hdT (2kW) com reator em lote continuamente agitado

Biodisponibilidade ultrasonicamente melhorada dos ativos em cuidados com a pele

A biodisponibilidade é definida como a taxa de penetração de um composto ativo para chegar ao seu local de ação. A chamada taxa de fluxo ou a quantidade de penetração ativa ao longo do tempo é determinada em microgramas/cm2/hora. Para ingredientes ativos em produtos cosméticos, o local alvo de ação para um ingrediente é geralmente a menor epiderme. Exceções são ativos como óxido de zinco ou dióxido de titânio, ingredientes comuns em loções de protetor solar e sprays, uma vez que essas substâncias têm seu local de trabalho na superfície da pele, onde lá as partículas podem envolver sua capacidade máxima de absorção UV.
A biodisponibilidade de ingredientes ativos é fortemente influenciada pelos tipos de formulações cosméticas utilizadas. Formulações comuns em produtos de beleza e cuidados pessoais são emulsões óleo-em-água (O/W), emulsões água-em-óleo (W/O), emulsões água-em-óleo-em-água (W/O/W), emulsões de poliol-em-óleo, bem como hidrogéis. (Polióis usados em formulações estéticas naturais são sorbitol, manitol, etc.).

Ultrasonic emulsification with Hielscher's UP200Ht and sonotrode S26d14

Preparação ultra-sônica de uma emulsão (água vermelha/óleo amarelo). Alguns segundos de sonication transformar as fases separadas de água/óleo em uma emulsão fina.

Sonicação para aumento da permeabilidade da pele

A permeabilidade da pele e, assim, a biodisponibilidade de ativos cosméticos e cosmeceuticals podem ser aumentadas influenciando a barreira da pele ou aumentando a solubilidade das moléculas ativas.
A fim de diminuir a barreira cutânea e facilitar o transporte das moléculas ativas para a epiderme inferior, substâncias múltiplas como solventes, fosfolipídios e vesículas surfactantes feitas de fosfolipídios, bem como esfoliantes podem melhorar a penetração de ativos em camadas mais profundas da pele.

  • Os solventes utilizados incluem isosorbido de dimetila, etoxígio, etanol e ácido oleico. Esses solventes são altamente compatíveis com processos de mistura ultrassônica, mistura e emulsificação.
  • Os fosfolipídios são bem conhecidos por aumentar a penetração da pele de moléculas solúveis em óleo e água. Fosfolipídios comumente usados são lecitina, lecitina hidrogenada, lisolecithin e fosfato tocófato. Eles se beneficiam do processamento ultrassônico, pois a sônica distribuiu os fosfolipídios uniformemente na suspensão.
  • Surfactant vesicles: Surfactants can form multilamellar and unilamellar vesicles with actives. Liposomes and solid-lipid nanoparticles are prominent examples for skin penetrating vesicles transporting bioactive compounds to target sites. Ultrasonication is the most efficient and effective method to produce liposomes, nanoliposomes and solid-lipid nanoparticles (SLNs) with a high active load, encapsulation efficiency (%EE), stability and bioavailability.
  • Os esfoliantes químicos incluem ácidos lácticos, glicólicos, salicílicos e N-acetil-glucosamina. Os peelings mecânicos incluem partículas abrasivas minúsculas de carvão, flocos de coco ou esfoliante de café. Todas essas substâncias podem ser eficientemente dispersas através da ultrassonificação.

A solubilidade dos ingredientes ativos em cosméticos pode ser aumentada por complexos de inclusão, encapsulamento, sub-micron/nano-emulsões, bem como a solubilização eficiente na formulação.

  • A complexidade da inclusão usando ciclodextrinas (como alfa-, gama-, hidroxipropídextrina beta-ciclodextrina) é alcançada pela ultrassônica. Os complexos ciclodextrinas exibem uma cavidade na qual os ingredientes bioativos são encapsulados. O encapsulamento/complexidade torna os compostos ativos solúveis em água e, assim, biodisponível. Leia mais sobre a pele de infusão ultrassônica!
  • Fitoglicogênio é uma nanopartícula de carboidratos de alta densidade (polissacarídeo) à base de plantas com uma cavidade que pode encapsular muitos tipos diferentes de ativos. O succinato de octenyl fitoteglycogênio (PG-OS) é uma nanopartícula de carboidratos anfílica, cuja adição dá às emulsões uma alta estabilidade oxidativa lipídica. A emulsificação ultrassônica melhora a geração de emulsões fitogógenas homogêneas e estáveis.
  • Submicron e nanoemulsões são usados como sistemas de entrega minuciosa, que tornam os compostos solúveis em água e permitem transportar os ingredientes ativos para o local alvo. O pequeno tamanho em nanoes em escala das gotículas aumenta a permeabilidade através da barreira da pele em camadas mais profundas da pele.
  • Emolientes altamente polares são comumente usados em formulações para solubilizar ingredientes hidrofóbicos / insolúveis em água, pois apenas poucas substâncias ativas não são polares. São frequentemente utilizados os seguintes emolientes altamente polares: isopropil lauroyl sarcosinato, lactato lauryl, fenil ethyl benzoato, maleato dioctil e isosorbide dioctil. Vários tipos de protetores solares também são intensificadores de penetração. A mistura e dispersão ultrassônicas garante uma mistura homogênea de emolientes polares e ingredientes ativos.

Misturadores ultrassônicos de alto desempenho para produtos de beleza limpa

Como tratamento de mistura puramente mecânica, a sônica pode ser usada para a produção de todos os tipos de produtos cosméticos naturais certificados. Os sistemas da Hielscher Ultrasonics são máquinas confiáveis utilizadas na produção de cosméticos e terapêuticas de alta qualidade para formular compostos bioativos encapsulados nano-emulsionados e lipossômicos com taxa de absorção superior e biocompatibilidade. Para atender às demandas de seus clientes, a Hielscher fornece ultrassonicadores desde o homogeneizador de laboratório compacto portátil e ultrassonicadores de bancada até sistemas ultrassônicos totalmente industriais para a produção de formulações cosméticas de alto volume. Processos de formulação ultrassônica de cosméticos e cosmeceuticals podem ser executados em lote ou como processo contínuo de inline usando um reator ultrassônico de fluxo. Uma ampla gama de sonotrodes ultrassônicos (sondas) e vasos de reator estão disponíveis para garantir uma configuração ideal para sua produção de lipossom. A robustez dos equipamentos ultrassônicos da Hielscher permite a operação 24 horas por dia, 7 dias por semana, em ambientes exigentes e garantir um longo ciclo de vida da máquina.
Hielscher's industrial processors of the hdT series can be comfortable and user-friendly operated via browser remote control.O controle preciso sobre todos os parâmetros importantes do processo, como amplitude, pressão, temperatura e tempo de sonicação, tornam o processo ultrassônico confiável e reprodutível. A Hielscher Ultrasonics sabe da importância da qualidade do produto continuamente alta e suporta fabricantes de cosméticos para implementar a padronização de processos e gmp (Boas Práticas de Fabricação) por software inteligente e gravação automática de dados. Nossos homogeneizadores ultrassônicos digitais registram automaticamente todos os parâmetros de processo ultrassônicos em um cartão SD embutido. Os displays de toque digital e o controle remoto do navegador permitem o monitoramento contínuo do processo e permitem ajustar os parâmetros do processo com precisão sempre que necessário. Isso facilita significativamente o monitoramento de processos e o controle de qualidade.
A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximado de nossos ultrasonicators:

Volume batch Quociente de vazão Dispositivos Recomendados
1 a 500mL 10 a 200 mL / min UP100H
10 a 2000 mL 20 a 400 mL / min UP200Ht, UP400St
0.1 a 20L 00,2 a 4 L / min UIP2000hdT
10 a 100L 2 de 10L / min UIP4000hdT
n / D. 10 a 100L / min UIP16000
n / D. maior aglomerado de UIP16000

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A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho para dispersão, emulsificação e extração celular.

Homogeneizadores ultrassônicos de alta potência de Laboratório para piloto e Industrial escala.

Literatura / Referências

  • Kentish, S.; Wooster, T.; Ashokkumar, M.; Simons, L. (2008): The use of ultrasonics for nanoemulsion preparation. Innovative Food Science Emerging Technologies 9(2):170-175.
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  • Joanna Kopecka, Giuseppina Salzano, PharmDa, Ivana Campia, Sara Lusa, Dario Ghigo, Giuseppe De Rosa, Chiara Riganti (2013): Insights in the chemical components of liposomes responsible for P-glycoprotein inhibition. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine 2013.
  • Harshita Krishnatreyya, Sanjay Dey, Paulami Pal, Pranab Jyoti Das, Vipin Kumar Sharma, Bhaskar Mazumder (2019): Piroxicam Loaded Solid Lipid Nanoparticles (SLNs): Potential for Topical Delivery. Indian Journal of Pharmaceutical Education and Research Vol 53, Issue 2, 2019. 82-92.
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  • Ng Sook Han, Mahiran Basri, Mohd Basyaruddin Abd Rahman, Raja Noor Zaliha Raja Abd Rahman, Abu Bakar Salleh, Zahariah Ismail (2012): Preparation of emulsions by rotor–stator homogenizer and ultrasonic cavitation for the cosmeceutical industry. Journal of Cosmetic Science 63, September/October 2012. 333–344.



Fatos, vale a pena conhecer

O que são produtos de beleza limpas?

Cosméticos de beleza limpa são produtos de beleza, que são feitos de ingredientes não tóxicos, de ocorrência natural. Embora o cosmético orgânico ou natural não seja um termo uniformemente definido e protegido, o cosmético natural foca no uso de matérias-primas naturais e cultivadas organicamente. Substâncias que podem ser prejudiciais (por exemplo, disruptores endócrinos) são excluídas de produtos cosméticos limpos, enquanto a pureza das matérias-primas usadas é um importante fator de qualidade.
De acordo com uma definição amplamente reconhecida na União Europeia, os cosméticos naturais são produtos feitos a partir de substâncias naturais. Para conservantes e emulsificantes contidos em produtos cosméticos naturais, essa definição é parcialmente esticada. As substâncias naturais são definidas como substâncias de origem vegetal, animal ou mineral, bem como suas misturas e produtos de reação entre si. Para a extração e posterior processamento apenas processos físicos/mecânicos, como agitação mecânica, secagem, filtragem e extração com solventes especificados são permitidos. Além disso, processos enzimáticos e microbiológicos são permitidos se forem utilizadas apenas enzimas naturais ou microrganismos que não sejam geneticamente modificados (não-OGM).
Cosméticos orgânicos e naturais incluem produtos de beleza e cuidados com a pele que são feitos exclusivamente de substâncias naturais e derivados ou substâncias permitidas para preservação. Os produtos naturais/orgânicos de beleza e cuidados com a pele estão sujeitos às mesmas regulamentações legais que outros cosméticos.

Estes ingredientes (INCIs / International Nomenclture Cosmetic Ingredients) são comumente usados e matérias-primas preferidas usadas em formulações de beleza limpa:

  • Solventes: fase da água: aqua, água infundida como água de rosas etc.; etanol orgânico; glicerina vegetal etc.
  • Surfactantes / estabilizadores / emulsificantes: lecitina, fosfolipídios; glicosídeos como lauryl glucoside, glucoside decyl, caprylyl / decyl glucoside, coco glucoside; cocamidopropyl betaine; álcool cetearyl, etc.
  • Óleos/fase do óleo: óleos e manteigas como óleo de amêndoa doce, óleo de abacate, óleo de nozes, óleo de coco, óleo de cânhamo, óleo de semente de girassol, óleo de mosão, óleo de maçarito, óleo de semente de brócolis, óleo de semente preta, óleo de cenoura, óleo de semente de baobá, etc.
  • Manteigas e ceras: manteiga de karité, manteiga de coco, manteiga de manga, manteiga de cacau, cera orgânica de abelhas, etc.
  • Extratos botânicos como água de camomila, extrato de flor de arnica, extrato de calêndula, extrato de raiz de burdock, água de rosas, extrato de sementes de rosas, tintura de urtiga, extrato de glicerol de mamão, etc.
  • Óleos essenciais naturais como lavanda, hortelã- pimenta, árvore de chá, rosehip, menthe (óleos essenciais usados em produtos cosméticos naturais devem ser extraídos de matéria-prima natural, não sintetizados artificialmente)
  • Ingredientes ativos são as substâncias que fazem os produtos cosméticos realmente funcionarem, ou seja, dá-lhes sua hidratação, rejuvenescedor & efeitos anti-envelhecimento. Ingredientes ativos / moléculas bioativas como resveratrol, ácido hialurônico, ureia, vitamina C, CoQ10, ceramidas, vitamina E / alfa-tocopherol, vitaminas B, ácido ferúlico, retinol & retinóides, peptídeos, dióxido de titânio, óxido de zinco, carvão ativado, ácido láctico natural, ácido carboxílico pirrolidono, sais minerais, D-panthenol, extrato de uva, extrato de folha de oliva, aloe vera, oligogalactomannans etc.
  • Fragrâncias e ingredientes de perfume usados em cosméticos naturais são principalmente óleos essenciais, óleos naturais e compostos de aroma específicos. Óleos essenciais de laranja, lavanda, hortelã-pimenta, limão, sândalo, jasmim, neroli, patchouli, rosa e ylang-ylang são ingredientes de fragrâncias populares em produtos cosméticos naturais.
    A extração ultrassônica é o método superior para produzir óleos essenciais de alta qualidade a partir de botânicos. Leia mais sobre hidrodestilação ultrassônica de óleos essenciais!

Ingredientes Ativos Comuns em Produtos Cosméticos Naturais

Pantenol é uma substância, que ocorre na natureza conhecida como pró-vitamina B5, e é usada em produtos cosméticos como agente emoliente e hidratante. Nas formulações de cuidados capilares é adicionado como umectante, emoliente, glossificador, detangler e agente hidratante. A pantenol está disponível como forma D, ou como uma mistura racemic, o DL-panthenol. D-panthenol é a forma preferível, uma vez que apenas d-panthenol é convertido em vitamina B5.
Polifenóis como resveratrol, quercetina e rutina são potentes antioxidantes naturais, que podem ser extraídos de botânicos. Eles são usados em cosméticos e cosmeceuticals para inibir reações em cadeia oxidativa na pele humana e apoiar, portanto, a saúde geral da pele e podem prevenir algumas doenças de pele, bem como o envelhecimento precoce.

Cosméticos Naturais Certificados

Não existe um único padrão de certificação globalmente válido para belezas naturais orgânicas e produtos cosméticos. Os fabricantes de cosméticos podem obter seus produtos certificados de acordo com diferentes padrões de certificação, que são aceitos em países ou regiões específicas.
Uma certificação proeminente e reconhecida internacionalmente é o cosmos-standard (COSMetic Organic Standard) que distingue entre cosméticos naturais (Cosmos-natural) e cosméticos orgânicos (Cosmos-orgânicos) e define os respectivos requisitos para certificação. Um produto de cuidados cosméticos é certificado COSMOS ORGANIC apenas se 95% do mínimo das plantas que contém são orgânicas e pelo menos 20% dos ingredientes orgânicos estão presentes na fórmula total (10% para produtos de lavagem).