Tìm hiểu về chất nhũ hóa
Kiến thức DIY

Tìm hiểu về chất nhũ hóa

Sữa dưỡng chứa một pha nước và một pha dầu. chúng ta đều biết rằng dầu không tan trong nước cho dù bạn lắc chúng bao lâu. Vì dầu và nước không trộn lẫn với nhau, chúng ta thêm các thành phần như chất nhũ hóa, chất ổn định và sử dụng các phương pháp xử lý để giúp kem dưỡng da của chúng ta được nhũ hóa.

Tạo nhũ tương ổn định trong thời hạn sử dụng của sản phẩm là một thách thức đối với hầu hết các nhà pha chế. Bài viết này xem xét các nhũ tương và cung cấp hướng dẫn về cách tạo ra một sản phẩm ổn định.

Tại sao phải tạo nhũ tương?

Một phàn nàn phổ biến về các sản phẩm không chứa nước, chẳng hạn như bơ và dầu dưỡng thể là chúng nhờn, nặng và có thể sần sùi. Nhũ tương cho phép các loại dầu và bơ được thoa lên da theo cách thẩm mỹ và cung cấp cho công thức một mức độ linh hoạt trong công thức và dễ dàng sửa đổi các đặc tính như độ nhớt, cảm giác và hình thức. Nhũ tương cho phép các thành phần không tương thích, chẳng hạn như dầu, glycerin, hoạt chất, được kết hợp với nhau trong cùng một sản phẩm.

Nhũ tương là gì?

Nhũ tương có thể được định nghĩa là sự phân tán của một vật liệu (thường là pha dầu) bên trong một pha không thể trộn lẫn (pha nước) khác. Tuy nhiên, đây không phải là trạng thái tự nhiên – JW Gibbs, Về cân bằng của các chất không đồng nhất (1878), đã phát biểu rằng “thời điểm duy nhất mà nhũ tương ổn định là khi nó bị tách ra hoàn toàn”. Vì một nhũ tương cuối cùng sẽ tách ra theo thời gian, mục đích của chúng tôi là trì hoãn sự phân tách này càng lâu càng tốt.

Nhũ tương đơn giản là dầu lơ lửng trong pha nước (o / w), hoặc nước lơ lửng trong dầu (w / o). Chất nhũ hóa chúng ta chọn xác định liệu nhũ tương sẽ là o / w hay w / o. Hầu hết các loại nhũ tương mà chúng tôi tạo ra là o / w nói chung, ổn định hơn và dễ tạo công thức hơn, và đây là loại nhũ tương mà chúng ta sẽ thảo luận trong bài viết này.

Chú thích: o: oil (dầu); w: water (nước)

Chất nhũ hóa là gì?

Chất nhũ hóa chứa cả nhóm đầu ưa nước và nhóm đuôi ưa dầu. Khi được thêm vào nhũ tương o / w, chất nhũ hóa bao quanh giọt dầu với phần đuôi ưa dầu kéo dài vào dầu và phần đầu ưa nước hướng xuống nước. (Trong nhũ tương w / o, định hướng của chất nhũ hóa bị đảo ngược.) Bằng cách này, chất nhũ hóa làm giảm sức căng bề mặt giữa pha dầu và nước, đồng thời tạo thành một lớp bảo vệ xung quanh pha dầu giữ cho các giọt dầu phân tán đều và ngăn chúng kết tụ.

Cetyl alcohol và sáp ong không phải là chất nhũ hóa!

Có 4 loại chất nhũ hóa chính

– Anionic (O / W), đây là nơi mà các nhóm đầu ưa nước mang điện tích âm. Ví dụ: natri stearat, natri stearyl glutamat, glyceryl stearat SE. Tuy nhiên, những loại chất nhũ hóa này đã khá lỗi thời, không đa năng, một số có thể cần độ pH cao hơn nhưng mặt tích cực là chúng có xu hướng khá rẻ.

– Chất nhũ hóa cation (O / W) là nơi các nhóm đầu ưa nước phân cực mang điện tích dương, chẳng hạn như behentrimonium methosulfate. Các chất nhũ hóa này có xu hướng được sử dụng trong các loại dầu dưỡng và mang lại cảm giác khô, mịn như nhung, bột mịn. Chúng có thể dễ bảo quản hơn tuy nhiên một số loại, ví dụ, các chất tương tự monoalkyl chuỗi ngắn hơn có thể gây kích ứng.

– Chất nhũ hóa không ion (W / O hoặc O / W) là loại chất nhũ hóa phổ biến nhất. Chúng rất linh hoạt và vì chúng không có điện tích tổng thể nên tương thích với các loại chất nhũ hóa khác. Có rất nhiều loại có sẵn và chúng thường ổn định hơn với các chất điện giải.

– Cao phân tử chất nhũ hóa. Ví dụ: sepigel 305, sepiplus 400, simulgel, cosmedia ACE, viscoptima SE. Loại chất nhũ hóa này hoạt động khác với những loại khác. Phần polyme ưa béo hấp phụ tại mặt phân cách dầu-nước, và phần ưa nước nở ra trong nước tạo thành một mạng lưới gel xung quanh các giọt dầu. Chúng được sử dụng một mình hoặc kết hợp với các chất nhũ hóa truyền thống. Nếu được sử dụng làm chất nhũ hóa duy nhất mà không có thành phần sáp, chúng sẽ tạo ra các loại kem gel, huyết thanh. Chúng có một số ưu điểm, chúng có thể chế biến lạnh, do đó tiết kiệm năng lượng và chế biến nhanh hơn. Chúng có mức độ sử dụng thấp hơn so với chất nhũ hóa truyền thống. Tuy nhiên nhược điểm chính là chúng thường nhạy cảm với chất điện giải và đôi khi bị cắt.

Làm cách nào để biết nhũ tương của chúng ta đủ ổn định?

Nhũ tương có thể tách ra bất cứ lúc nào. Các dấu hiệu nhận biết có thể xuất hiện trong hoặc ngay sau khi làm kem dưỡng da hoặc, những dấu hiệu này có thể xuất hiện sau đó vài tháng, có lẽ khi khách hàng mang sản phẩm đi nghỉ ở nơi có khí hậu ấm hơn:

  • Kem xảy ra khi pha dầu di chuyển để tạo thành một lớp ở trên cùng của nhũ tương
  • Keo tụ là khi các giọt pha dầu tụ lại với nhau nhưng chúng không liên kết với nhau thành một giọt lớn hơn, tạo ra hình dạng của một “đám mây bông”
  • Keo tụ tương tự như keo tụ nhưng các giọt kết hợp với nhau để tạo thành một giọt lớn hơn
  • Sự phân tách pha là dấu hiệu rõ ràng nhất của sự không ổn định của nhũ tương và liên quan đến sự va chạm và kết tụ của các giọt pha dầu, cuối cùng dẫn đến sự xuất hiện dễ thấy của các pha dầu và nước riêng biệt.

Không thực tế khi một nhà pha chế phải đợi 1-2 năm để kiểm tra xem nhũ tương của họ có đủ ổn định hay không. Để tăng tốc độ này, có thể thực hiện kiểm tra độ ổn định trong 3 tháng. Vì bất kỳ thay đổi nào trong kem dưỡng da sẽ diễn ra nhanh hơn ở nhiệt độ cao hơn, các mẫu được đặt ở các điều kiện môi trường khác nhau bao gồm phạm vi nhiệt độ từ 4°C (39°F) đến 40-45°C (104°F-113°F ). Thông thường, các mẫu được kiểm tra vào các khoảng thời gian 2, 4, 8 và 12 tuần. Nếu sản phẩm ít thay đổi trong 8 tuần ở nhiệt độ cao, thì sản phẩm có thể tồn tại trong một năm ở nhiệt độ phòng.

Làm thế nào chúng ta có thể tạo ra một nhũ tương đủ ổn định?

Để ngăn các giọt nước tái hợp với nhau khi chúng đã được hình thành, các rào cản năng lượng phải được dựng lên để ngăn các giọt dầu va chạm hoặc không hợp nhất nếu chúng va chạm. Các rào cản được dựng lên bằng cách thêm chất nhũ hóa và có thể được duy trì bằng cách thêm chất ổn định.

Các bước dưới đây trình bày chi tiết một số bước chính để tạo ra một loại nhũ tương đủ ổn định.

Bước 1: Sử dụng hỗn hợp hiệu quả của ít nhất hai chất nhũ hóa

Chất nhũ hóa cần phải giống về mặt hóa học với pha phân tán vì vậy pha phân tán bão hòa là tốt nhất với chất nhũ hóa bão hòa. Điều này có nghĩa là chất nhũ hóa có chuỗi alkyl bão hòa như stearat trong polysorbate 60 sẽ tốt hơn để tạo nhũ tương dầu bão hòa. Ngược lại, polysorbate 80 một chất nhũ hóa với chuỗi alkyl không bão hòa như oleate là lý tưởng cho pha dầu có chứa dầu không bão hòa như dầu thực vật.

Sử dụng ít nhất hai chất nhũ hóa hoặc hỗn hợp pha sẵn. Hai chất nhũ hóa có nghĩa là nhiều phân tử chất nhũ hóa hơn có thể hấp thụ tại bề mặt nhũ tương, dẫn đến mật độ đóng gói cao hơn và do đó ổn định hơn.

Một số chất nhũ hóa, đặc biệt là những chất được tiếp thị là “tự nhiên” có thể khó làm việc và, bất chấp những lời hứa của nhà cung cấp thành phần, nó phải vật lộn để tạo thành một nhũ tương ổn định. Thuật ngữ “sáp nhũ hóa”, (còn được gọi là “sáp ewax”), là một thuật ngữ chung chung và mơ hồ vì nó có thể bao gồm các thành phần khác nhau. Một số loại sáp điện tử được quảng cáo là “tự nhũ hóa” hoặc “hoàn chỉnh” trên thực tế không tự nhũ hóa và cần phải thêm một chất nhũ hóa khác. Nhà cung cấp của bạn nên tiết lộ tên INCI tạo nên hỗn hợp chất nhũ hóa để bạn có thể kiểm tra thành phần. Ví dụ về tên INCI của một số hỗn hợp và kết hợp chất nhũ hóa thường được coi là hiệu quả là: –

  • polawax (một hỗn hợp độc quyền của chất nhũ hóa)
  • cetearyl alcohol và polysorbate 60 (sáp nhũ hóa NF)
  • glyceryl stearat hoặc sorbitan stearat kết hợp với ceteareth-20 hoặc polysorbate 60
  • glyceryl stearat (và) stearat PEG-100 được bán dưới nhiều tên thương mại khác nhau: SIMULSOL ™ 165, TEGO® Care 165, Lexemul® 561, Arlacel ™ 165

Các hỗn hợp và kết hợp chất nhũ hóa tự nhiên thường được coi là hiệu quả bao gồm: –

  • Natragem EW (INCI: glyceryl stearate (và) polyglyceryl-6 palmitate / succinate (và) cetearyl alcohol). Được bán bởi Penny Lane Organics ở Canada hoặc ở Châu Âu, Behawe, hoặc  dragonpice.de  – thêm chi tiết trong  danh sách nhà cung cấp thành phần trên toàn thế giới của chúng tôi )
  • glyceryl stearate citrate  được bán bởi Making Cosmetics (Hoa Kỳ) hoặc aliacura.de (Châu Âu) được kết hợp với methyl glucose sesquistearate (Emulsan II) từ aliacura.de) hoặc  Tegocare PBS6  từ saveoncitric (Hoa Kỳ). Bạn có thể đọc thêm về methyl glucose sesquistearate  tại đây .
  • polyglyceryl-6 distearate (và) jojoba este (và) sáp ong polyglyceryl-3 (và) cetyl alcohol (Emulium Mellifera, được bán dưới dạng  emulbio từ farmaciavernile.it  và được bán bởi  Trulux  ở Úc (các bài đăng trên toàn thế giới)

Một số nhà pha chế sử dụng hệ thống HLB để điều chỉnh tạo hỗn hợp chất nhũ hóa của riêng họ để phù hợp với pha dầu cụ thể của chúng, tuy nhiên, có một số nhược điểm của cách tiếp cận này. Hệ thống HLB không thể được sử dụng với anion, cation và chất nhũ hóa tinh thể lỏng. Hệ thống HLB không cung cấp lượng chất nhũ hóa cần sử dụng. Nó không hoạt động tốt để nhũ hóa sáp, chất nhũ hóa cao phân tử và không tính đến việc sử dụng rượu béo và không có xem xét ảnh hưởng của nhiệt độ hoặc chất điện ly lên HLB của ethoxylat.

Bước 2: Sử dụng đủ lượng chất nhũ hóa

Chất nhũ hóa tạo thành một lớp trên giọt và lý tưởng là nên bao phủ hoàn toàn nó và vẫn được hấp thụ chắc chắn. Lượng chất nhũ hóa cần thiết cho một công thức cụ thể phụ thuộc vào kích thước giọt (tức là diện tích bề mặt), hiệu suất chất nhũ hóa và thành phần của hai pha. Khi sử dụng phần lớn các chất nhũ hóa được đề cập trong Bước 1, nguyên tắc bắt đầu chung là thêm hỗn hợp chất nhũ hóa vào khoảng 25% tổng số thành phần hòa tan trong dầu với tối thiểu 3% tổng số chất nhũ hóa và tối đa là 7% (Xin lưu ý rằng các thành phần hòa tan trong dầu cũng có thể được tìm thấy trong giai đoạn làm nguội). Đối với các chất nhũ hóa khác, nên kiểm tra bảng thông số của nhà sản xuất.

Bước 3: Tăng cường giao diện dầu / nước và làm chậm tốc độ kết tụ bằng cách sử dụng chất làm đặc và chất ổn định

Làm đặc và ổn định công thức của bạn bằng cách thêm 0,3% xanthan gum  (và / hoặc 0,3% carbomer), cùng với 2%  cồn cetearyl trở lên (Nếu bạn nhấp vào tên thành phần, bạn sẽ được đưa đến một số bài báo về hai thành phần thiết yếu này).

Bước 4: Sử dụng máy trộn cắt cao ở nhiệt độ thích hợp

Để có nhũ tương ổn định, các giọt dầu phải nhỏ và đồng đều nhất có thể. Năng lượng cơ học được sử dụng trong quá trình sản xuất càng cao thì kích thước giọt càng nhỏ và đều. Máy đồng nhất Silverson có lực cắt cao là lý tưởng cho ứng dụng này, tuy nhiên, một lựa chọn kinh tế hơn cho người làm tại nhà là máy xay que thông thường. Sự trộn lẫn lực cắt cao này thường bắt đầu khi pha nước và dầu được kết hợp ở khoảng 167°F / 75°C.

 

Một sản phẩm nhũ hóa hoàn chỉnh tạo kết cấu đẹp

Bước 5: Các cân nhắc quan trọng khác

Một số chất bảo quản có hoạt tính bề mặt, chẳng hạn như caprylyl glycol, ethylhexylglycerin, pentylene glycol có thể ảnh hưởng đến độ ổn định. pH cũng có thể ảnh hưởng đến sự ổn định, ví dụ, một số chất nhũ hóa nhạy cảm với độ pH thấp hơn 5. Các chất điện giải, chẳng hạn như lô hội, trà xanh, natri lactat, “dầu” magiê, cũng có thể có tác động tiêu cực.  

Kết luận

Không còn nghi ngờ gì nữa, mọi công thức đều có nhũ tương không ổn định. Độ ổn định của nhũ tương bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố bao gồm loại chất nhũ hóa, nồng độ, chất làm đặc / ổn định và phương pháp chuẩn bị.

Kiểm tra độ ổn định đảm bảo rằng sản phẩm của chúng tôi đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng vật lý, hóa học cũng như chức năng và tính thẩm mỹ khi được bảo quản trong các điều kiện thích hợp.

———————————–

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Nguồn: https://makingskincare.com/emulsions-stability/

Follow me

Leave a Reply

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.