Informacje

Trwałość emulsji Trwałość emulsji Hot

W poprzednim artykule skupiliśmy się na wprowadzeniu do zagadnień związanych z rodzajami mieszanin jakimi są emulsje. W tej publikacji omówimy czynniki wpływające na trwałość takich układów oraz budowie emulgatorów.

Zagadnienia powinny być znane wszystkim kosmetologom oraz kosmetyczkom, więc nie czekając ani chwili, zaczynamy!

Emulsje, tu rozumianą jako kosmetyk, można uzyskać dzięki mieszaniu co najmniej dwóch cieczy o różnej polarności. Tak powstały układ jest jednak nietrwały i po pewnym czasie ulega rozwarstwieniu. Na destabilizację emulsji  ma wpływ wiele czynników, wśród nich można wymienić temperaturę, pH, ciężar właściwy cząsteczek poszczególnych faz oraz ich gęstość  i lepkość. Optymalna  temperatura przechowywania emulsji to 4 - 20 oC, powyżej tej granicy  następuję szybsze rozwarstwienie układu w skutek zmniejszenia jego lepkości. Poniżej tego zakresu, ze względu na dużą zawartość wody, emulsje typu o/w mogą zamarzać.

Destabilizacja emulsji, rozpatrywana jako złożony proces, składa się z wielu zjawisk, na które mają wpływ takie oddziaływania jak siły Van der Waalsa czy ruchy Browna. Te zjawiska  w konsekwencji powodują stopniowy rozdział faz układu, co często jest określane mianem starzenia się emulsji.

Cząsteczki fazy rozproszonej mają tendencję do zlewania się ze sobą i tym samym zaburzeniu struktury emulsji. Przykładem takiego zjawiska jest śmietanowanie, którego nazwa pochodzi od tworzenia się śmietany na powierzchni mleka. Proces polega na gromadzeniu się w górnej części mieszaniny cząsteczek fazy rozproszonej o mniejszym ciężarze właściwym. Aby powstrzymać ten proces wystarczy mieszać układ lub zamienić lepkość, bądź gęstość fazy rozpraszającej.

Podobnym procesem jest sedymentacja, czyli opadanie cząsteczek o większym ciężarze właściwym  na dno naczynia. Zjawisko jest wynikiem działania sił grawitacji. W czasie jego trwania cząsteczki fazy opadającej nie zmieniają swoich rozmiarów. Można mu zapobiec poprzez zmianę lepkości fazy rozpraszającej lub zmianę gęstości obu faz. 

Kolejne zjawiska towarzyszące starzeniu się emulsji, które zawierają  już dodatek emulgatora są:

Flokulacja emulsji, która jest procesem łączenia się cząstek fazy zdyspergowanej w większe agregaty. Następuje zazwyczaj w wyniku działania podwyższonej temperatury. Szczególnie silną tendencję do tego typu zjawiska mają obecne w mieszaninie białka, które koagulują i wytracają się z  mieszaniny. Micele (o których będzie mowa później) łączą się ze sobą, w wyniku czego powstają stałe struktury. Procesowi można zapobiegać poprzez wytrząsanie układu, dodatek odpowiedniego emulgatora lub emulgacji w mieszanine w niższej temperaturze. 

Koalescencja jest wynikiem chaotycznych ruchów cząsteczek - ruchów Browna. Przy braku emulgatora w układzie micele mogą poruszać się swobodnie, co ułatwia ich zderzania i tym samym łączenia. Proces jest nieodwracalny, prowadzi do rozbicia emulsji i całkowitego rozdzielenia faz.

Inwersja faz - polega na nagłej zmianie typu emulsji. Zachodzi w wyniku złego lub zbyt małej ilości surfaktanta. Dodatkowymi czynnikami sprzyjającymi inwersji są duże zmiany temperatury oraz zbyt duża ilość fazy rozpraszającej. Proces rozpoczyna się od zaburzenia struktury emulsji, następnie emulsja rozwarstwia się, po czym ponownie emulguje już zmieniając swój typ. 

Ostatnim typem starzenia się emulsji jest jej dojrzewanie, które ma związek z faktem, że we wnętrzu miceli jest wyższe ciśnienie niż na ich zewnątrz. W związku z tym rozpuszczalność fazy wewnętrznej jest wyższa w mniejszych micelach niż w tych większych. W czasie zbyt długiego przechowywania, różnica ciśnień prowadzi do dyfuzji składników emulsji fazy wewnętrznej z mniejszych miceli do większych, co wyrównuje ciśnienie wewnątrz miceli. Prowadzi to do zaniku małych miceli na rzecz dużych. Konsekwencją tego zjawiska jest  np. sedymentacja. Zapobieganie temu procesowi polega na wprowadzeniu wielocząsteczkowego surfaktanta lub zamrażaniu emulsji. 

Aby zapobiec tym wszystkim zjawiskom należy do emulsji dodać odpowiedniego emulgatora. Najczęściej nie jest to jeden związek lecz grupa substancji wzajemnie uzupełniających się. Jak przypominaliśmy w poprzednim artykule są one substancjami powierzchniowo czynnymi (Surface active agents), tenzydami umożliwiającymi powstanie trwałych układów co najmniej dwóch nie mieszających się ze sobą faz. Działają na granicy faz dzięki specyficznej budowie chemicznej. Ich ogólna struktura składa się z dwóch części, hydrofilowej (dla potrzeb artykułu nazwiemy ją głową), która łączy się z faza wodną i hydrofobowej, która ma większe powinowactwo do fazy "olejowej" mieszaniny (tu będzie zwana "ogonem"). Budowa cząsteczki emulgatora przedstawiona jest schematycznie na Rysunku 2. 

tworzenie miceli w emulsjach kosmetycznych

Rysunek 1. 

Bardziej szczegółowo należy stwierdzić, że część hydrofilowa łączy się z polarną częścią układu  dzięki występowaniu polarnych grup funkcyjnych, takich jak grupa karboksylowa cz hydroksylowa. Część hydrofobowa łączy się z niepolarnym obszarem mieszaniny ponieważ zbudowana jest z łańcuchów węglowodorowych. Taka specyficzna budowa pozwala na to, że mogą one reagować zarówno z substancjami polarnymi jak i niepolarnymi. W chemii związki takie określane są jako amfifilowe.

Dzięki tym właściwościom cząsteczki emulgatorów obniżają napięcie międzyfazowe, sytuując się na granicy niemieszających się ze sobą faz, tworząc monowarstwy. Ogon wnika w fazę niepolarną natomiast głowa w fazę polarną. W efekcie tworzą się micele (Rys.1 ) o różnej budowie przestrzennej zależnej od typów emulsji. Możemy wyróżnić micele sferyczne, cylindryczne lamelle oraz liposomy. (Rys2.)

kształty miceli

Podział emulgatorów uwzględnia wiele czynników. Jednym z nich jest to, w której fazie mieszaniny lepiej rozpuszcza się dany emulgator. Ta uznawana jest w takim wypadku za fazę rozpraszającą. Emulgatory stabilizujące emulsje typu W/O to emulgatory hydrofobowe, natomiast surfaktanty emulsji typu O/W są hydrofilowe. Różnica w polarności tenzydów wynika z faktu, że w ich cząsteczce jest niewielka, aczkolwiek znacząca, przewaga jednej części, polarnej lub niepolarnej. 

Liczbowo jest to stosunek równoczesnej rozpuszczalności emulgatora w fazie wodnej i olejowej.

Taka równowaga między częścią hydrofilową a hydrofobową to tzw. wartość HLB  (Hydrophilic-Lipoohilic Balance). Stosunek ten mieści się w granicy 1-40 i w zależności od wartości pokazuje przeznaczenie danego emulgatora.

Tenzydy o wartości 1-3 to środki przeciwpieniące, te o wartości 3-6 są dobrymi emulgatorami typu W/O. Natomiast surfaktanty o wartości HLB 7-9 to znakomite środki zwilżające. Wartość HLB powyżej 10 jest charakterystyczna dla emulgatorów typu O/W.  

Liczba HLB jest wartością addytywną  tzn. dla mieszaniny emulgatorów można ją obliczyć na podstawie wartości HLB poszczególnych składników i ich względnego udziału w mieszaninie. Dlatego tak jak wspominaliśmy do emulsji dodaje się kilka emulgatorów. 

Żeby nie przedłużać, na tym skończymy i od razu zapraszamy do przeczytania kolejnego artykułu, który pojawi się już wkrótce. W następnej części przedstawimy szczegółowy podział emulgatorów oraz przedstawimy kilka najpopularniejszych surfaktantów używanych w produktach kosmetycznych. 

Przeczytaj również:

Zastosowanie emulsji w kosmetyce


Czytano: 15716
Ilość publikacji: 2
  Artykuł miesiąca:
  Wyróżnienia:
O autorze: mgr inż. Chemii. Absolwentka Wydziału Chemicznego Politechniki Ślaskiej na specjalności Procesy Biochemiczne. Uczestniczka studiów podyplomowych z Biologii Molekularnej na Uniwersytecie Jagiellońskim.


POLECAMY
więcej artykułów autora Anna Gajos


Oko w oko
Mega Oxy najbardziej innowacyjne urządzenie do infuzji tlenowej
Oko w oko
Bezprzewodowy sensor nawilżenia skóry
Oko w oko
Lekarstwo na blizny i zmarszczki?
Oko w oko
Kapsaicyna - za czy przeciw?
Oko w oko
Kurkuma nie ma działania terapeutycznego
Oko w oko
Sylwestrowa stylizacja z Noble Lashes i DDTVN
Oko w oko
Dr Google na wszystko - na urodę, na chorobę
Oko w oko
Uważajcie na kuracje oczyszczające organizm!
Oko w oko
Wydanie specjalne LNE już na rynku!
Oko w oko
Najnowsze badania wskazują, że regularna depilacja woskiem, przycinanie lub usuwanie włosów intymnych maszynką czterokrotnie zwiększają ryzyko zakażenia chorobami przenoszonymi drogą płciową.
Oko w oko
Kosmetyczne limuzyny - wyprzedaż rocznika 2016!
Oko w oko
Zamykanie naczyń na światowym poziomie
Oko w oko
Kolejny Instytut Image
Oko w oko
Wielki sukces 34. Kongresu i Targów LNE!
Oko w oko
Laser frakcyjny co2 w gabinecie
Oko w oko
Oferuj klientom to, czego pragną, a nie to co myślisz, że pragną
Oko w oko
Kosmetolog, który może wykonywać iniekcje - to możliwe?
Oko w oko
Sprzedawaj korzyści, a nie usługi, a salon będzie pełen klientek!
Oko w oko
Kasa fiskalna do salonu kosmetycznego? Mała, elegancka i funkcjonalna!
Oko w oko
Waxperts - Nowa generacja wosków do depilacji!
  Forum