09/01/19

Emulsionanti

Cosa sono le emulsioni 



Abbiamo parlato di emulsione A/O QUI in modo semplice e diretto senza approfondimenti fisico-chimiche ma per renderci giusto l'idea pratica di una formulazione, ora parliamo degli emulsionanti, cosa sono, a che servono e che caratteristiche hanno, tutto sempre in modo semplice e rapido senza entrare in merito alla chimica o alla fisica.



Dunque, O/A (fase interna è l'olio e fase esterna è l'acqua), da queste due tecniche emulsionanti si da origine a creme, idratanti, latti ecc. L'agitazione rapida avviene a 60 e 85°per far sciogliere gli ingredienti senza far evaporare l'acqua. L'emulsione O/A si stabilizza con l'aggiunta di "un tensioattivo" che si distribuisce tra i due liquidi per dare una resa stabile ed equilibrata, se il tensioattivo è più solubile in acqua otterremo un'emulsione O/A se è più solubile in olio otterremo un'emulsione A/O. In linea di massima le emulsioni O/A saranno composte da un 5% di emulsionante, 20% di grassi, 75% di acqua, da qui si otterranno emulsioni per prodotti liquidi, fluidi, o densi ed hanno la caratteristica di essere di più facile applicazione, più idratanti, meno unti, più rinfrescanti. Le O/A sono le emulsioni più diffuse.


Approfondimento sull'uso degli emulsionanti cosmetici





Inserisco questo articolo lasciando sotto le considerazioni precedenti.

Mi vengono poste, spesso e volentieri, domande sull'uso degli emulsionanti: i dosaggi, come e quali scegliere, la differenza tra un tipo ed un altro; insomma dubbi leciti e legittimi.
Ho scritto molto sulla teoria delle emulsioni ma l'argomento è complesso e si presta a mille metodi e"sistemi", non è ne facile ne sempre possibile rispondere con numeri o calcoli, o meglio è possibile teoricamente, ma è talmente complesso anche solo riuscire a capirne i meccanismi matematici che ve lo risparmio volentieri a voi ed a me stessa, quello che posso fare è approfondire questo argomento
Passano gli anni ed i sistemi emulsionanti, pur mantenendo i concetti base, si perfezionano, da emulsionanti cerosi a quelli liquidi, da emulsioni a caldo o emulsioni a freddo, ma la scelta degli emulsionanti dipende sempre dal tipo di prodotto che abbiamo in mente e dagli ingredienti usati in formula. Quindi un sistema emulsionante va visto sempre in base alla formulazione e non si possono dare risposte standard per tutto e tutti, è fondamentale avere un'idea globale di una funzione cosmetica, per questo, anche scrivere una formula in modo corretto e chiaro, aiuta la "leggibilità"  per consigliare o suggerire al meglio, e vale anche per noi stessi, visualizzare in modo razionale e ordinato, offre una panoramica completamente diversa rispetto ad una formula scritta confusa e mal concepita
L'insieme degli ingredienti in formula regge anche grazie ad una coerenza che si basa sull'uso di sostanze compatibili o meno, della fase lipidica e fase acquosa, se non si hanno chiari questi aspetti possono crearsi emulsioni che rendono un prodotto poco gradevole, poco performante ma anche non appropriato e meno stabile. La pelle risente di tutto anche nel tempo

A volte siamo convinti che una crema è ben fatta perchè è bella da vedere o magari siamo solo abituati a certi standard, perdiamo di vista la qualità per concentrarci sull'aspetto "estetico" dell'emulsione, ciò non toglie che l'aspetto sia fondamentale perchè può parlarci e ci racconta tante cose: una crema liscia senza grumi è indice di una buona emulsione; ma non basta!
L'emulsione è solo un aspetto, quello che conta è quello che abbiamo usato e come l'abbiamo usato,  troppi cerosi e fattori di consistenza non sempre ci regalano quella gradevolezza sensoriale di cui la pelle ha bisogno, un sistema emulsionante studiato bene ed equilibrato, senza eccedere in un senso o nell'altro, migliora scorrevolezza, stendibilità e un piacevole skin feel,  sono superati i tempi in cui una crema per essere bella e buona doveva assomigliare ad un "burro mattone" , e deve essere chiaro che un emulsionante "emulsiona " e non addensa, per quello ci sono agenti texturizzanti e fattori di consistenza idrofili, che contribuiscono alla stabilità come gelificanti/addensati e sono in grado di conferire una maggiore consistenza e più o meno brillantezza.

Però abbiamo anche i fattori di consistenza lipofili, alcuni di questi sono classificati tra emulsionanti e/o co-emulsionanti (stearina, cetyl palmitate, cetilstearilico, ecc)  ma da soli non hanno quelle caratteristiche che completano un sistema emulsionante. Per scegliere l'emulsionante adatto, bisogna tenere conto dell'HLB (hydrophylic-lipophylic balance) che determina il rapporto del peso molecolare, tra le porzioni idrofile e le porzioni lipofile della molecola, ma l'HLB non si basa SOLO sul valore dell'emulsionante, ma riguarda anche la fase oleosa a cui corrisponde un valore, questo metodo è detto HLBr (r = richiesto), che varia a seconda la materia prima utilizzata e la sua quantità

Il concetto  base è: 
- più un emulsionante è affine alla parte lipidica più presenta gruppi lipofilici e stabilizzerà con maggior facilità le emulsioni  W/O
- viceversa, più l'emulsionante è affine alla parte idrofila, con maggiore facilità stabilizza le emulsioni O/W
- Tanto più alto è il valore di HLB, maggiore sarà la % di parte idrofila presente nell’emulsionante e, al contrario, valori bassi di HLB, sono associati ad emulsionanti lipofili. Questi valori si misurano con una scala che va da 0 a 20, più basso è il valore, più la molecola è lipofila, ad esempio un HLB minore di 10 significa che l'emulsionante è solubile in olio, maggiore di 10 è più solubile in acqua

OLI E BURRI VEGETALI
-Anche loro hanno un HLB, che si aggira intorno a 4,5/5,5 nel caso delle emulsioni AO
-mentre, nel caso di emulsioni OA si richiede un HLB tra 10 e 11.

EMULSIONANTI
- per quanto riguarda i tensioattivi nelle AO, l'HLB va circa da 5 a 8
- nel caso di emulsioni OA, l'HLB si aggira tra 10 e 16.

Con questi parametri possiamo intuire indicativamente quali emulsionanti usare, considerando che alcuni auto-emulsionanti danno risultati teoricamente più stabili perchè completi e teniamo presente che non abbiamo a disposizione tutti i valori HLB del mondo e non siamo sempre in grado di calcolare in modo matematicamente certo, come e quanto e quali usare, ad esempio non sono previsti gli ingredienti della fase acquosa che regolano la stabilità, possiamo solo regolarci per avere un quadro generale ed "intuitivo" per scegliere meglio un emulsionante adatto e la sua concentrazione

Le schede tecniche sono sempre indicative, poi sta anche a noi con metodo e conoscenza della materia prima, sperimentare, e valutare volta per volta, osservando come si comporta un prodotto sulla nostra pelle, perchè è della nostra pelle che parliamo, con tutte le esigenze specifiche del caso
Una pelle che ha bisogno di protezione e barriera avrà più necessità di emulsionanti cerosi, al contrario, una pelle che tende a percepire fastidi  ci avverte che qualcosa nell'emulsione non va, e non sempre dipende dai funzionali, spesso anche dal tipo di emulsionante usato e dalla sua concentrazione.
E' sempre preferibile mantenere il sistema emulsionante in proporzione alla fase lipidica, ma considerando sempre che  il potere emulsionante esplica la sua funzione una volta che ha svolto la sua azione, oltre quel limite tende a svilupparsi attraverso i lipidi cutanei, ovviamente dipende anche dagli emulsionanti usati, alcuni hanno bisogno di una concentrazione più alta, altri più bassa e anche in base al TIPO di fase lipidica e quindi al tipo di grassi usati, se hanno bisogno di co-emulsionanti, se hanno delle caratteristiche specifiche e in base al tipo di prodotto. Non si possono suggerire percentuali d'uso senza avere una visuale complessiva della formulazione, ma si possono intuire le proporzioni in base alla teoria

E' anche importante distinguere un prodotto da un altro, un conto è un siero, un altro conto è un'emulsione cremosa, un conto è un'emulsione a caldo, un altro conto è un'emulsione a freddo, cambia il sistema emulsionante e la sua funzione

PANORAMICA
Alcuni emulsionanti hanno proprietà emollienti o possono favorire idratazione anche grazie all'azione degli enzimi cutanei, alcuni sono di origine naturale altri di origine sintetica, alcuni sono più stabili a certi pH, alcuni sono più leggeri e versatili di altri e permettono emulsioni sia fluide che compatte, secondo la presenza di fattori di consistenza lipofila e/o idrofila, alcuni hanno un tocco più asciutto o che conferisce una migliore spalmabilità.
Alcuni emulsionanti liquidi sono adatti ad emulsioni spruzzabili, fluidi e lozioni, utilizzabili a freddo, ma possono essere combinati anche con emulsionanti a caldo e dove è richiesto  un coemulsionante ne aiuta la formazione di struttura a cristalli liquidi,, in questi casi bisogna fare  attenzione all'energia di miscelazione per evitare di distruggere la struttura a cristalli liquidi ecc ecc

Insomma quando si decide per un'emulsione AO o OA vanno tenute in considerazione sempre le caratteristiche specifiche della sostanza emulsionante, la sua affinità idrofila o lipofila, le prestazioni, la stabilità e le giuste concentrazioni e sempre senza esagerare, usare troppo emulsionante,  dove non è necessario , non è buona pratica, l'emulsionante deve fare il suo lavoro e non oltre

*(riporto questo link interessante  dove potete trovare il convertitore e molti altri esempi e tabelle) non sempre e per vari motivi è precisissimo, ma  è un buon  punto di riferimento

http://www.minusev.com/MinusCommerce/BioStat_Convertitore_Note.asp







Ma che tensioattivi usare?

La proprietà di un tensioattivo può essere:

Schiumogena,cioè produrre schiuma ma non necessariamente lavante.
Bagnante,quando si introduce un liquido in superficie solida
Detergente,quando il tensioattivo deve rimuovere lo sporco
Emulsionante e Solubilizzante, quando due liquidi come l'acqua e l'olio (di cui abbiamo parlato prima)hanno il potere di separarsi interviene appunto il tensioattivo come emulsionante perchè si dispone tra i due liquidi "avversi", Solubilizzante che ha la capacità di renderli miscibili.

Nel 1950 venne introdotto il concetto dell' HLB sul bilanciamento idrofilo-lipofili di un agente emulsionante.

HLB <10 emulsione A/O lipofili (disperde l'acqua in olio)
HLB >10 emulsione O/A idrofili (solubilizzare oli in acqua)

vorrei anche fare una distinzione tra "disperdere e solubilizzare":

"La dispersione" non prevede una reazione chimica ma fisica, le due sostanze sono ancora distinte e separate come la sabbia in acqua, mescoli ma poi si ri-separano"

"Solubilizzare" è una reazione chimica per cui due sostanze diventano una sola

Tabella HLB
(hydrophylic-lipophylic balance)

Dal biù basso al più alto
(questi sono gli emulsionanti più conosciuti, la lista verrà aggiornata)


Sorbitan Trioleate HLB = 1.8
Propylene Glycol Isostearate HLB = 2.5
Glycol Stearate HLB = 2.9
Sorbitan Sesquioleate HLB = 3.7
Glyceryl Stearate HLB = 3.8
Lecithin HLB = 4
Sorbitan Oleate HLB = 4.3
Sorbitan Monostearate NF HLB = 4.7
Sorbitan Stearate HLB = 4.7
Sorbitan Isostearate HLB = 4.7
Steareth-2 HLB = 4.9
Oleth-2 HLB = 4.9
Glyceryl Laurate HLB = 5.2
Ceteth-2 HLB = 5.3
PEG-30 Dipolyhydroxystearate HLB = 5.5
Glyceryl Stearate SE HLB = 5.8
Sorbitan Stearate (and) Sucrose Cocoate HLB = 6
PEG-4 Dilaurate HLB = 6
Methyl Glucose Sesquistearate HLB = 6.6
PEG-8 Dioleate HLB = 8
Sorbitan Laurate HLB = 8.6
PEG-40 Sorbitan Peroleate HLB = 9
Laureth-4 HLB = 9.7
PEG-7 Glyceryl Cocoate HLB=10
PEG-20 Almond Glycerides HLB = 10
PEG-25 Hydrogenated Castor Oil HLB = 10.8
Stearamide MEA HLB = 11
Glyceryl Stearate (and) PEG-100 Stearate HLB = 11
Polysorbate 85 HLB = 11
PEG-7 Olivate HLB = 11
Cetearyl Glucoside HLB = 11
PEG-8 Oleate HLB = 11.6
Polyglyceryl-3 Methyglucose Distearate = 12
Oleth-10 HLB = 12.4
Oleth-10 / Polyoxyl 10 Oleyl Ether NF HLB = 12.4
Ceteth-10 HLB = 12.9
PEG-8 Laurate HLB = 13Cocamide MEA HLB = 13.5
Polysorbate 60 NF HLB = 14.9
Polysorbate 60 HLB = 14.9
Polysorbate 80 HLB = 15
Isosteareth-20 HLB = 15
PEG-60 Almond Glycerides HLB = 15
Polysorbate 80 NF[HLB = 15
PEG-20 Methyl Glucose Sesquistearate HLB = 15
Ceteareth-20 HLB = 15.2
Oleth-20 HLB = 15.3
Steareth-20 HLB = 15.3
Steareth-21 HLB = 15.5
Ceteth-20 HLB = 15.7 Isoceteth-20 HLB = 15.7
Polysorbate 20 HLB = 16.7
Polysorbate 20 NF HLB = 16.7
Laureth-23 HLB = 16.9
PEG-100 Stearate HLB = 18.8
Steareth-100 HLB = 18.8
PEG-80 Sorbitan Laurate HLB = 19.1

Le prime emulsioni - Cold Cream


Non possiamo andare avanti se prima non cerchiamo di capire cos'è un emulsione. Allora...un pò di storia non ci sta male. La prima emulsione cosmetica che fa uso di acqua fu elaboarata da un fisico di nome Galeno che usò acqua di rose, olio d'oliva e cera d'api, con questi ingredienti formulò la prima crema con l'acqua, dopo che per millenni facevano uso di unguenti untuosi. In questa formula abbiamo acqua e grassi quindi 2 fasi invece di 3 come ho scritto in precedenza qui

Ma cos'è un'emulsione? Parliamo delle emulsioni più frequenti che sono Olio in Acqua(O/A), dove l'olio sarà la fase dispersa e l'acqua la fase disperdente, e Acqua in Olio(A/O) l'acqua la fase dispersa e l'Olio la fase disperdente. Per il momento ci basti sapere che nelle emulsioni con fase esterna acquosa, si depositano sulla cute prima le sostanze idrosolubili (solubili in acqua)e poi quelle liposolubili (solubili nei grassi), se invece la fase esterna è oleosa avremo l'ordine contrario. Le emulsioni sono formule complesse dal punto di vista chimico-fisico perchè in realtà dobbiamo mescolare insieme due sostanze che tra loro non vanno d'accordo: l'acqua e i grassi, ma attraverso un fenomeno di agitazione e riscaldamento (usando parole semplici) si creerà un 'energia tale che riusciamo a metterli insieme...Quindi diciamo che l'emulsione attraverso un fenomeno chimico-fisico riesce ad amalgamare insieme sostanze che generalmente fanno a cazzotti (ovviamente non è tutto così semplice), ma senza entrare troppo nei dettagli che diventa complicato anche per me spiegarlo, diciamo che a noi interessa passare ai fatti.
La formula di Galeno è un'emulsione A/O che in questo caso è una "cold cream" cioè crema fredda così chiamata perchè è più rinfrescante sulla pelle.





La ricetta base della cold cream era:


60% di oli
20% di cera d'api
20% acqua di rose

non crediate che sia così semplice come può apparire

Il procedimento è questo:

mettere a bagnomaria i grassi (cera e oli) in un recipiente e in un altro l'acqua (anche acqua distillata va bene) quando i primi sono sciolti e l'acqua è bella calda uniamo poco alla volta l'acqua nei grassi sempre mescolando finchè si raffredda senza anticipare il raffreddamento in alcun modo ma solo e sempre mescolando, perchè è proprio questo il momento più delicato in quanto raffreddarla velocemente significa rischiare che l'acqua si separi dai grassi e la crema è da buttare, senza conservanti durerà molto poco e tra l'altro andrebbe tenuta se tenuta in frigo. Una volta capito il procedimento diventa una crema a tutti gli effetti ma sicuramente molto unta per quanto la cera aiuti un pò ad asciugare l'effetto sulla pelle, ovviamente con il tempo, la conoscenza e ingredienti emulsionanti sempre più sofisticati, le cose sono notevolmente migliorate. In ogni modo nessuno ci vieta di fare una cold cream che dal punto di vista pratico è fattibile e seguendo le semplici metodiche diventa una crema a tutti gli effetti, magari possiamo aggiungere degli oe (a crema quasi fredda) e farne già un prodottino utile per i piedi o le mani specialmente nei periodi invernali. Anche la cold cream con il tempo e con gli studi ha maturato alcune modifiche sulla formulazione.

60% di oli
5% cera d'api
20% acqua

In seguito sono avvenute altre modifiche ma con l'avvento degli emulsionanti veri e propri si è riusciti a tenere in piedi tra loro anche ingredienti come l'acqua con i grassi.
In ogni modo io suggerisco sempre di provare, fare esperimenti purchè si utilizzino ingredienti poco costosi, solo in questo modo vediamo con i nostri occhi e capiamo dove sbagliamo, si possono tranquillamente seguire le ricette sopra descritte utilizzando oli vegetali che potete trovare sicuramente in casa, dall'olio d'oliva oppure oli più leggeri (riso, girasole) ma anche un mix di oli a vostra scelta, purchè il totale dia 60g, gli oli essenziali (se ne avete)sempre a vostra scelta magari con qualche proprietà, (3/4 gtt saranno sufficienti) non c'è nemmeno bisogno di considerarli nel calcolo della formula finale. Oggi come oggi esistono anche emulsionanti a freddo di ultima generazione in grado di migliorare e rendere più stabile anche una formula del genere...ma ne parleremo in seguito.

Il pH

(alcuni appunti raccolti dal web)
http://www.progressus.it/jp/wp-content/uploads/2013/10/3Prolix-HLB.pdf

1 commento:

  1. Grazie per l'interessante articolo. Non capisco una cosa nell'ultima formula della cold cream con il 5% di cera d'api, dove il totale non da 100 pur essendo espressa in percentuale. Sono forse grammi e non percentuali?

    RispondiElimina

Non inserire nei commenti link altrimenti il commento verrà eliminato. Metti la spunta a Inviami notifiche per essere avvertito via email di nuovi commenti al post.