อิมัลชันเครื่องสำอางที่ปราศจากสารลดแรงตึงผิวด้วยอัลตราซาวนด์กำลังสูง
- เนื่องจากความต้องการเครื่องสำอางที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมเพิ่มขึ้น อุตสาหกรรมเครื่องสำอางจึงมุ่งเน้นการพัฒนาสูตรอิมัลชันที่ปราศจากสารลดแรงตึงผิว
- อิมัลชัน Pickering เป็นของผสมแบบ w/o หรือ o/w ที่ปราศจากสารลดแรงตึงผิวและสารก่ออิมัลชัน โดยมีอนุภาคช่วยทำให้คงตัว
- การผสมและการทำอิมัลชันด้วยอัลตราซาวนด์เป็นเทคนิคที่ยอดเยี่ยมในการพัฒนาสูตรอิมัลชัน Pickering ที่ปราศจากสารลดแรงตึงผิวและมีความคงตัวสูง
การทำอิมัลชันด้วยอัลตราซาวนด์
แรงเฉือนอันทรงพลังจากอัลตราซาวนด์ช่วยให้สามารถเตรียมอิมัลชัน Pickering ที่คงตัวและปราศจากสารลดแรงตึงผิว โดยใช้อนุภาคขนาดไมครอนและนาโนเป็นสารช่วยให้คงตัว การใช้คลื่นอัลตราซาวนด์เป็นกระบวนการทำอิมัลชันที่ไม่ใช้ความร้อน ซึ่งมีการใช้อย่างแพร่หลายอยู่แล้วในการทำอิมัลชันระบบ w/o, o/w และ w/o/w เพื่อผลิตอิมัลชันที่คงตัว (เช่น สำหรับผลิตภัณฑ์ให้ความชุ่มชื้น ครีม โลชั่น ผลิตภัณฑ์กันแดด ขี้ผึ้ง เป็นต้น)
ดินเหนียวและผลิตภัณฑ์ที่มีดินเหนียวเป็นองค์ประกอบหลักให้ผลดีเมื่อใช้เป็นสารช่วยให้คงตัวในอิมัลชัน Pickering แรงเฉือนสูงจากการทำอิมัลชันด้วยอัลตราซาวนด์ช่วยให้สามารถผสมแม้แต่สารปรับสมบัติการไหลที่โดยปกติกระจายตัวได้ยาก เช่น ดินเหนียวและผลิตภัณฑ์ที่มีดินเหนียวเป็นองค์ประกอบหลัก ลงในสูตรเครื่องสำอางได้ ข้อได้เปรียบที่สำคัญของดินเหนียวคือการทำหน้าที่สองอย่าง โดยช่วยให้อิมัลชันคงตัวและทำหน้าที่เป็นสารปรับสมบัติการไหลในสูตรไปพร้อมกัน นั่นหมายความว่าการใช้คลื่นอัลตราซาวนด์เป็นวิธีที่ยอดเยี่ยมในการพัฒนาสูตรแม้กระทั่งอิมัลชันเครื่องสำอางที่มีความหนืดลดลงเมื่อได้รับแรงเฉือน อีกทั้งยังมีสมบัติทิกโซโทรปี จึงให้ลักษณะการใช้งานที่ดี (เช่น ทาลงบนผิวได้ง่าย ผลิตภัณฑ์ที่ฉีดพ่นได้ เป็นต้น)
อิมัลชันน้ำมันละหุ่งในน้ำ
การเตรียมสูตรอิมัลชันน้ำมันละหุ่งในน้ำด้วยอัลตราซาวนด์
สามารถเตรียมอิมัลชัน Pickering แบบน้ำมันในน้ำได้ดังนี้:
เฟสต่อเนื่องประกอบด้วย laponite® ที่กระจายตัวในน้ำ ส่วนเฟสภายในหรือเฟสกระจายตัวประกอบด้วยน้ำมันละหุ่ง
- เตรียมเฟสต่อเนื่องโดยกระจายผง laponite® 2wt% ในสารละลาย NaCl 0.1M (ในน้ำบริสุทธิ์พิเศษ) โดยใช้เครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกของ Hielscher รุ่น UP200St หรือ UP200Ht (200W, 26kHz) เป็นเวลาสองสามนาที นาที.
- สำหรับอิมัลชัน o/w ให้ค่อย ๆ เติมน้ำมันลงในเฟสน้ำด้วยปิเปต ขณะที่ของผสมได้รับคลื่นอัลตราซาวนด์ หลังจากใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ประมาณ 2 นาที จะเกิดอิมัลชันที่เป็นเนื้อเดียวกันและคงตัว ระหว่างกระบวนการทำอิมัลชัน ให้ทำให้ตัวอย่างเย็นลงในอ่างน้ำแข็งเพื่อป้องกันไม่ให้ตัวอย่างร้อนขึ้น
UIP1000hdT พร้อมเครื่องปฏิกรณ์แบบไหลที่ทำจากแก้ว สำหรับผลิตผลิตภัณฑ์ดูแลผิว เช่น ครีม โลชั่น และบาล์ม
สำหรับการเตรียมในปริมาตรที่มากขึ้น Hielscher จัดหาเซลล์การไหลพิเศษสำหรับ เครื่องอัลตราโซนิกในห้องปฏิบัติการ และ เครื่องอัลตราโซนิกระดับอุตสาหกรรมทุกชนิด ซึ่งช่วยให้สามารถกระจายตัว/ละลายทั้งผงและหยดน้ำมันให้เป็นอิมัลชันระดับนาโนได้
ตารางด้านล่างแสดงกำลังการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา:
| ปริมาตรต่อชุด | อัตราการไหล | อุปกรณ์ที่แนะนำ |
|---|---|---|
| 0.5 ถึง 1.5mL | n.a. | VialTweeter |
| 1 ถึง 500mL | 10 ถึง 200mL/min | UP100H |
| 10 ถึง 2000mL | 20 ถึง 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 ถึง 20L | 0.2 ถึง 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 ถึง 100L | 2 ถึง 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 ถึง 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | สูงกว่า | ชุดเครื่อง UIP16000 |
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการเตรียมอิมัลชัน Pickering ด้วยอัลตราซาวนด์!
เอกสารวิชาการ / เอกสารอ้างอิง
- 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.
ข้อเท็จจริงที่ควรรู้
เหตุใดจึงใช้อิมัลชันที่ปราศจากสารลดแรงตึงผิว?
ผลิตภัณฑ์ดูแลผิวส่วนใหญ่เป็นของผสมของสารตั้งแต่สองชนิดขึ้นไปที่ไม่สามารถผสมเป็นเนื้อเดียวกันได้ ซึ่งหมายความว่าตามกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ ผลิตภัณฑ์เหล่านี้ไม่คงตัวโดยธรรมชาติ ในการสร้างของผสมที่คงตัวจากวัสดุที่ไม่สามารถผสมเป็นเนื้อเดียวกันเหล่านี้ จำเป็นต้องใช้สารช่วยให้คงตัวเพื่อเตรียมอิมัลชันที่มีอายุการเก็บรักษาที่เหมาะสม โดยทั่วไปใช้สารลดแรงตึงผิวชนิดไอออนิกหรือชนิดไม่มีประจุเป็นสารก่ออิมัลชัน สำหรับผลิตภัณฑ์ดูแลผิว การใช้สารลดแรงตึงผิวแอมฟิฟิลิกที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำมักทำให้ผิวบอบบางเกิดอาการไม่ทนต่อผลิตภัณฑ์เครื่องสำอาง นอกจากนี้ ผู้บริโภคจำนวนมากขึ้นต้องการผลิตภัณฑ์เครื่องสำอางจากธรรมชาติที่มีส่วนผสมสะอาด ผลิตภัณฑ์ดังกล่าวส่วนใหญ่ลดส่วนผสมให้เหลือเพียงสารออกฤทธิ์ที่บำรุงผิว และส่วนใหญ่ปราศจากสารเติมแต่ง (เช่น สารก่ออิมัลชัน สารแต่งกลิ่น เป็นต้น)
อิมัลชันที่ปราศจากสารลดแรงตึงผิว / สารก่ออิมัลชันเป็นทางเลือกที่พึงประสงค์แทนสูตรเครื่องสำอางทั่วไป อิมัลชัน Pickering อาศัยการใช้สารก่ออิมัลชันที่เป็นพอลิเมอร์ชีวภาพหรืออนุภาคของแข็งเป็นสารช่วยให้คงตัว เพื่อสร้างผลิตภัณฑ์เครื่องสำอางที่คงตัวและมีลักษณะผลิตภัณฑ์ที่น่าใช้ การทำอิมัลชันด้วยอัลตราซาวนด์เป็นเครื่องมือที่ยอดเยี่ยมในการเตรียมนาโนอิมัลชันและมินิอิมัลชันที่คงตัว รวมถึงอิมัลชัน Pickering นอกจากนี้ ยังใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ในงานอื่น ๆ ระหว่างการผลิตผลิตภัณฑ์เครื่องสำอาง เช่น การกระจายตัวของสารสี การละลายผง หรือการสกัดสารออกฤทธิ์
เกี่ยวกับอิมัลชันในผลิตภัณฑ์เครื่องสำอาง
อิมัลชันเป็นระบบสองเฟส องค์ประกอบหลักคือเฟสน้ำมันและเฟสน้ำ
เฟสน้ำประกอบด้วยน้ำและวัสดุต่าง ๆ ที่มีขั้ว ซึ่งละลายในน้ำได้อย่างน้อยในระดับหนึ่ง
เฟสน้ำมันประกอบด้วยวัสดุที่มีลักษณะเป็นน้ำมันหนึ่งชนิดขึ้นไป หรือส่วนผสมอื่น ๆ ที่ไม่มีขั้วและละลายในวัสดุที่มีลักษณะเป็นน้ำมันได้อย่างน้อยในระดับหนึ่ง
น้ำมันในน้ำ (o/w): หยดน้ำมันกระจายตัวอยู่ในน้ำ โดยเรียกน้ำมันว่าเฟสภายในหรือเฟสกระจายตัว และเรียกน้ำว่าเฟสภายนอกหรือเฟสต่อเนื่อง
อิมัลชันน้ำในน้ำมัน (w/o): หยดน้ำกระจายตัวอยู่ในน้ำมัน โดยน้ำเป็นเฟสภายในหรือเฟสกระจายตัว และน้ำมันเป็นเฟสภายนอกหรือเฟสต่อเนื่อง.
w/o/w หรือ o/w/o เรียกว่าอิมัลชันเชิงซ้อนหรืออิมัลชันหลายชั้น
Laponite®
Laponite® เป็นดินเหนียวสเมกติกสังเคราะห์ ซึ่งก่อตัวเป็นเจลใสที่มีสมบัติทิกโซโทรปีเมื่อกระจายตัวในน้ำ ค่า pH ของสารแขวนลอย Laponite® 2% อยู่ที่ประมาณ 9.8 เจลจะก่อตัวที่ความเข้มข้น 2%
Laponite® เป็นเครื่องหมายการค้าจดทะเบียนของ BYK Additives Ltd.