Kozmetické emulzie bez tenzidov pomocou výkonového ultrazvuku
- Vzhľadom na rastúci dopyt po ekologickej kozmetike sa kozmetický priemysel zameriava na prípravu emulzií bez tenzidov.
- Pickeringove emulzie sú zmesi typu w/o alebo o/w bez tenzidov a emulgátorov, stabilizované časticami.
- Ultrazvukové miešanie a emulgácia sú vynikajúcou technikou na prípravu vysoko stabilných Pickeringových emulzií bez tenzidov.
Ultrazvuková emulgácia
Silné ultrazvukové šmykové sily umožňujú pripraviť stabilné Pickeringove emulzie bez tenzidov s použitím mikročastíc a nanočastíc ako stabilizátorov. Sonikácia je netepelný proces emulgácie, ktorý sa už vo veľkej miere používa na emulgáciu systémov typu w/o, o/w a w/o/w na výrobu stabilných emulzií (napr. pre hydratačné prípravky, krémy, telové mlieka, opaľovacie prípravky, masti atď.).
Íly a výrobky na báze ílov vykazujú dobré výsledky ako stabilizátory v Pickeringových emulziách. Vysoké šmykové sily pri ultrazvukovej emulgácii umožňujú do kozmetických formulácií vmiešať aj modifikátory reológie, ktoré sa bežne ťažko dispergujú, ako sú íly a výrobky na báze ílov. Veľkou výhodou ílov je ich dvojitá funkcia, pretože stabilizujú emulziu a súčasne vo formulácii pôsobia ako modifikátory reológie. To znamená, že sonikácia je vynikajúcou metódou aj na prípravu kozmetických emulzií, ktorých viskozita pri šmykovom namáhaní klesá a ktoré sú zároveň tixotropné, vďaka čomu ponúkajú dobré aplikačné vlastnosti (napr. jednoduché nanášanie na pokožku, prípravky aplikovateľné rozprašovaním atď.).
Emulzia ricínového oleja vo vode
Ultrazvuková príprava emulzie ricínového oleja vo vode
Pickeringovu emulziu oleja vo vode možno pripraviť nasledujúcim spôsobom:
Kontinuálnu fázu tvorí disperzia vody a laponite®, vnútornú/dispergovanú fázu tvorí ricínový olej.
- Kontinuálna fáza sa pripraví dispergovaním 2 hmotnostných % prášku laponite® v 0.1M NaCl (v ultračistej vode) pomocou ultrazvukového homogenizátora Hielscher UP200St alebo UP200Ht (200W, 26kHz) počas niekoľkých minút.
- Pri príprave emulzie typu o/w sa olej postupne pridáva pipetou do vodnej fázy, pričom sa zmes sonikuje. Približne po 2 minútach sonikácie sa vytvorí homogénna a stabilná emulzia. Počas emulgácie sa vzorka chladí v ľadovom kúpeli, aby sa zabránilo jej zahrievaniu.
UIP1000hdT so skleneným prietokovým reaktorom na výrobu prípravkov na starostlivosť o pokožku, ako sú krémy, telové mlieka a balzamy
Na prípravu väčších objemov dodáva Hielscher pre všetky laboratórne a priemyselné ultrazvukové prístroje špeciálne prietokové cely, ktoré umožňujú dispergovať/rozpúšťať prášok aj kvapôčky oleja do emulzie s veľkosťou častíc v nanometrovej oblasti.
Nasledujúca tabuľka poskytuje predstavu o približnej spracovateľskej kapacite našich ultrazvukových prístrojov:
| Objem dávky | Prietok | Odporúčané zariadenia |
|---|---|---|
| 0,5 až 1,5mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 až 500mL | 10 až 200mL/min | UP100H |
| 10 až 2000mL | 20 až 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 až 20L | 0,2 až 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100L | 2 až 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 až 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | vyšší | zoskupenie zariadení UIP16000 |
Prečítajte si viac o ultrazvukovej príprave Pickeringových emulzií!
Literatúra / Referencie
- 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.
Užitočné informácie
Prečo emulzie bez tenzidov?
Väčšina prípravkov na starostlivosť o pokožku predstavuje zmes dvoch alebo viacerých látok, ktoré nie sú navzájom miešateľné. To znamená, že sú v súlade s druhým termodynamickým zákonom zo svojej podstaty nestabilné. Na vytvorenie stabilnej zmesi z týchto nemiešateľných materiálov je potrebné použiť stabilizátory, aby sa pripravila emulzia s primeranou trvanlivosťou. Ako emulgátory sa bežne používajú iónové alebo neiónové tenzidy. V prípravkoch na starostlivosť o pokožku používanie nízkomolekulových amfifilných tenzidov často spôsobuje neznášanlivosť kozmetických prípravkov pri citlivej pokožke. Rastúci počet spotrebiteľov navyše požaduje prírodné, čisté kozmetické prípravky. Zloženie takýchto prípravkov je väčšinou obmedzené na účinné zložky, ktoré vyživujú pokožku, a väčšinou neobsahujú prídavné látky (napr. emulgátory, vonné látky atď.).
Emulzie bez tenzidov / bez emulgátorov sú žiaducou alternatívou ku konvenčným kozmetickým formuláciám. Pickeringove emulzie sú založené na použití biopolymérnych emulgátorov alebo pevných častíc ako stabilizátorov s cieľom vytvoriť stabilné kozmetické prípravky s príjemnými vlastnosťami. Ultrazvuková emulgácia je vynikajúcim nástrojom na prípravu stabilných nanoemulzií a miniemulzií, ako aj Pickeringových emulzií. Sonikácia sa navyše využíva pri rôznych ďalších aplikáciách počas výroby kozmetických prípravkov, ako sú dispergácia pigmentov, rozpúšťanie práškov alebo extrakcia účinných zložiek.
O emulziách v kozmetických prípravkoch
Emulzia je dvojfázový systém. Hlavnými zložkami sú olejová fáza a vodná fáza.
Vodnú fázu tvorí voda a ľubovoľná kombinácia materiálov, ktoré sú polárne a aspoň do určitej miery sa rozpúšťajú vo vode.
Olejová fáza zahŕňa jeden alebo viac olejovitých materiálov alebo iné zložky, ktoré sú nepolárne a vykazujú aspoň určitú rozpustnosť v olejovitých materiáloch.
Olej vo vode (o/w): kvapôčky oleja dispergované vo vode; olej sa označuje ako vnútorná alebo dispergovaná fáza a voda ako vonkajšia alebo kontinuálna fáza.
Emulzia vody v oleji (w/o): kvapôčky vody sú dispergované v oleji; voda je vnútornou alebo dispergovanou fázou a olej vonkajšou alebo kontinuálnou fázou.
w/o/w alebo o/w/o sú takzvané komplexné alebo viacnásobné emulzie.
Laponite®
Laponite® je syntetický smektický íl, ktorý po dispergovaní vo vode vytvára číry tixotropný gél. Hodnota pH 2% suspenzie Laponite® je približne 9,8. Gél sa vytvára pri 2% koncentrácii.
Laponite® je registrovaná ochranná známka spoločnosti BYK Additives Ltd.