Kozmetične emulzije brez površinsko aktivnih snovi z visokozmogljivim ultrazvokom
- Zaradi vse večjega povpraševanja po okolju prijazni kozmetiki se kozmetična industrija osredotoča na formuliranje emulzij brez površinsko aktivnih snovi.
- Pickeringove emulzije so zmesi w/o ali o/w brez površinsko aktivnih snovi oziroma emulgatorjev, stabilizirane z delci.
- Ultrazvočno mešanje in emulgiranje sta odlična tehnika za formuliranje zelo stabilnih Pickeringovih emulzij brez površinsko aktivnih snovi.
Ultrazvočno emulgiranje
Močne ultrazvočne strižne sile omogočajo pripravo stabilnih Pickeringovih emulzij brez površinsko aktivnih snovi z uporabo mikrometrskih in nanometrskih delcev kot stabilizatorjev. Sonikacija je netermični postopek emulgiranja, ki se že široko uporablja za emulgiranje sistemov w/o, o/w in w/o/w za proizvodnjo stabilnih emulzij (npr. za vlažilne izdelke, kreme, losjone, sredstva za zaščito pred soncem, mazila itd.).
Gline in izdelki na osnovi glin dajejo dobre rezultate kot stabilizatorji v Pickeringovih emulzijah. Visoke strižne sile pri ultrazvočnem emulgiranju omogočajo vmešavanje v kozmetične formulacije tudi modifikatorjev reologije, ki jih je običajno težko dispergirati, kot so gline in izdelki na osnovi glin. Velika prednost glin je njihova dvojna funkcija, saj stabilizirajo emulzijo in hkrati delujejo kot modifikatorji reologije v formulaciji. To pomeni, da je sonikacija odlična metoda tudi za formuliranje kozmetičnih emulzij, katerih viskoznost se zmanjšuje s povečevanjem strižne hitrosti in ki so obenem tiksotropne ter zato omogočajo dobre lastnosti pri uporabi (npr. enostaven nanos na kožo, izdelke, ki jih je mogoče razprševati, itd.).
Emulzija ricinusovega olja v vodi
Ultrazvočno formuliranje emulzije ricinusovega olja v vodi
Pickeringovo emulzijo olja v vodi lahko pripravimo na naslednji način:
Kontinuirna faza je disperzija laponite® v vodi, notranja oziroma dispergirana faza pa je ricinusovo olje.
- Kontinuirno fazo pripravimo z dispergiranjem 2wt% prahu laponite® v 0.1M NaCl (v ultračisti vodi), pri čemer za dispergiranje uporabljamo ultrazvočni homogenizator Hielscher UP200St ali UP200Ht (200W, 26kHz) nekaj minut.
- Pri emulziji o/w olje s pipeto postopoma dodajamo vodni fazi, medtem ko zmes sonificiramo. Po približno 2 minutah sonikacije nastane homogena in stabilna emulzija. Med postopkom emulgiranja vzorec hladimo v ledeni kopeli, da preprečimo njegovo segrevanje.
UIP1000hdT s steklenim pretočnim reaktorjem za proizvodnjo izdelkov za nego kože, kot so kreme, losjoni in balzami
Za pripravo večjih volumnov Hielscher za vse laboratorijske in industrijske ultrazvočne naprave dobavlja posebne pretočne celice, ki omogočajo dispergiranje oziroma raztapljanje tako prahu kot oljnih kapljic v emulzijo na nanometrski ravni.
Spodnja tabela prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih naprav:
| Volumen šarže | Pretok | Priporočene naprave |
|---|---|---|
| 0,5 do 1,5mL | n.a. | 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 |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | večji | sklop naprav UIP16000 |
Preberite več o ultrazvočni pripravi Pickeringovih emulzij!
Literatura / Viri
- 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.
Koristne informacije
Zakaj emulzije brez površinsko aktivnih snovi?
Večina izdelkov za nego kože je zmes dveh ali več snovi, ki se med seboj ne mešajo. To pomeni, da so v skladu z drugim zakonom termodinamike že po naravi nestabilni. Za tvorbo stabilne zmesi iz teh nemešljivih snovi je potrebna uporaba stabilizatorjev, da pripravimo emulzijo z ustreznim rokom uporabnosti. Kot emulgatorji se običajno uporabljajo ionske ali neionske površinsko aktivne snovi. Pri izdelkih za nego kože uporaba amfifilnih površinsko aktivnih snovi z nizko molekulsko maso pogosto povzroča slabo prenašanje kozmetičnih izdelkov pri občutljivi koži. Poleg tega vse več potrošnikov zahteva naravne, čiste kozmetične izdelke. Takšni izdelki so večinoma omejeni na aktivne sestavine, ki negujejo kožo, in so večinoma brez dodatkov (npr. emulgatorjev, dišav itd.).
Emulzije brez površinsko aktivnih snovi oziroma emulgatorjev so zaželena alternativa običajnim kozmetičnim formulacijam. Pickeringove emulzije temeljijo na uporabi biopolimernih emulgatorjev ali trdnih delcev kot stabilizatorjev za ustvarjanje stabilnih kozmetičnih izdelkov s prijetnimi lastnostmi. Ultrazvočno emulgiranje je odlično orodje za pripravo stabilnih nanoemulzij in miniemulzij ter Pickeringovih emulzij. Poleg tega se sonikacija med proizvodnjo kozmetičnih izdelkov uporablja tudi za različne druge namene, kot so dispergiranje pigmentov, raztapljanje prahov ali ekstrakcija aktivnih sestavin.
O emulzijah v kozmetičnih izdelkih
Emulzija je dvofazni sistem. Glavni sestavini sta oljna faza in vodna faza.
Vodna faza je voda s poljubno kombinacijo snovi, ki so polarne in se vsaj do določene mere raztapljajo v vodi.
Oljna faza vsebuje eno ali več oljnatih snovi ali druge sestavine, ki so nepolarne in so vsaj delno topne v oljnatih snoveh.
Olje v vodi (o/w): oljne kapljice, dispergirane v vodi; olje imenujemo notranjo ali dispergirano fazo, vodo pa zunanjo ali kontinuirno fazo.
Emulzija vode v olju (w/o): vodne kapljice so dispergirane v olju; voda je notranja ali dispergirana faza, olje pa zunanja ali kontinuirna faza.
w/o/w ali o/w/o so tako imenovane kompleksne ali večkratne emulzije.
Laponite®
Laponite® je sintetična smektična glina, ki pri dispergiranju v vodi tvori prozoren, tiksotropen gel. Vrednost pH 2% suspenzije Laponite® je okoli 9,8. Gel nastane pri 2% koncentraciji.
Laponite® je registrirana blagovna znamka podjetja BYK Additives Ltd.