Cara Mengontrol Stabilitas Formulasi Kosmetik

Emulsi adalah sistem termodinerasi yang tidak stabil, dan masa hidupnya terbatas. Ini menunjukkan bahwa stabilitas emulsi adalah masalah penting bagi formulator kosmetik. Kosmetik komersial harus memiliki umur simpan 2-3 tahun. Umur simpan emulsi dapat didefinisikan sebagai lamanya waktu yang diperlukan untuk emulsi memburuk ke tingkat yang tidak dapat diterima bagi konsumen. Dibutuhkan waktu yang lama agar kosmetik komersial dapat didistribusikan dan disimpan kepada konsumen. Umumnya, umur simpan kosmetik adalah 2 hingga 3 tahun. Beberapa negara membutuhkan emulsi over-the-counter (OTC) yang mengandung agen tabir surya untuk memiliki stabilitas lebih dari 5 tahun. Karena pengukuran umur simpan real-time memakan waktu, umumnya perusahaan kosmetik jarang melakukan penelitian umur simpan real-time, jadi penting untuk merancang tes yang secara akurat memprediksi umur simpan emulsi. Meskipun ada banyak program seperti itu saat ini, masih ada jarak tertentu dari kenyataan, menunjukkan bahwa stabilitas emulsi bukanlah masalah sederhana.

(1) Mekanisme ketidakstabilan emulsi

Ketika emulsi sudah tua, ia mengalami perubahan fisik untuk membuat emulsi tidak stabil. Termasuk efek stratifikasi gravitasi, flokulasi dan disproportasi.

Hasil yang mungkin dari pemisahan gravitasi adalah flocculation. Flocculation adalah fenomena sedimentasi atau stratifikasi. Selama flocculation, masih diemulsi, tetapi lapisan fase tersebar yang kaya terkonsentrasi di lapisan atas (dalam emulsi O / W), atau di lapisan bawah (dalam emulsi O / W). Emulsi W/O). Perubahan yang disebabkan oleh dua jenis gravitasi ini dapat dibalik, dan gemetar dapat membubarkan kembali bahan agregat. Kondisi ini mematuhi hukum Stokes, yaitu kecepatan pemisahan sebanding dengan perbedaan kepadatan antara fase minyak dan fase air, dan viskositas fase kontinu sebanding dengan ukuran partikel fase tersebar. Oleh karena itu, meningkatkan viskositas fase kontinu, atau mengurangi ukuran partikel menggunakan pabrik koloid atau homogenisasi dapat meningkatkan stabilitas emulsi.

Ketika fase droplet tersebar dipertemukan dan dikombinasikan untuk membentuk tetesan yang lebih besar, coalescence terjadi. Akhirnya pemisahan fase akan terjadi. Jika jumlah pengemulsi tidak cukup untuk menjaga tetesan kecil, tetapi cukup untuk mencegah flokulasi, atau coalesce lebih lanjut ke dalam emulsi dengan distribusi partikel yang lebih besar, situasi ini disebut terbatas coalescence.

Efek disproportasi disebabkan oleh tekanan internal droplet yang lebih tinggi daripada tekanan eksternal droplet. Gaya pendorong ini akan menyebabkan komponen kimia menyebar dari tetesan kecil ke tetesan yang lebih besar, atau mungkin ke fase kontinu. Karena komponen yang berbeda dari sistem surfaktan dapat menyebar dari tetesan kecil ke tetesan besar dengan tarif yang berbeda, akibatnya, tetesan kecil menjadi tetesan yang lebih kecil dan besar menjadi lebih besar.

(2) Uji stabilitas emulsi

Banyak metode eksperimental yang memprediksi stabilitas emulsi telah dilaporkan dalam literatur. Ini terutama termasuk tes dipercepat, tes real-time dan pengukuran reologis.

1. Tes dipercepat

Tes dipercepat adalah metode berdasarkan menerapkan beban ke sistem, seperti meningkatkan suhu atau tindakan sentrifugal. Bahaya yang melekat dari setiap tes dipercepat adalah untuk tunduk pada emulsi terhadap kondisi jauh melampaui apa yang sebenarnya dialami. Oleh karena itu, hasil tes yang dipercepat harus digunakan dengan hati-hati, dan kesimpulannya harus dibandingkan dan dikonfirmasi oleh hasil dalam kondisi penyimpanan normal.

Tes percepatan berbasis suhu menggunakan suhu tinggi konstan,

(Misalnya, 40 ° C atau 48 ° C) atau siklus lelehan beku (-15 ~ 5 ° C ke suhu kamar). Dasar teoritis untuk menggunakan tes percepatan suhu tinggi adalah persamaan Arrhenius yang menggambarkan hubungan antara tingkat reaksi kimia konstan dan suhu, yaitu, jika suhu meningkat sebesar 10 ° C, kecepatan sebagian besar reaksi kimia berlipat ganda. Oleh karena itu, 3 tahun pada 20 ° C harus setara dengan 4,5 bulan pada 50 ° C. Namun, ketika suhu meningkat, viskositas emulsi menurun dan keseimbangan kelarutan surfaktan berubah. Perubahan lain juga dapat terjadi, seperti hidrasi padatan koloid dan polimer, partisi molekul antara dua fase, dan pencairan lilin atau zat lainnya. Beberapa faktor utama yang membuat emulsi stabil akan tiba-tiba hilang pada suhu tinggi, mengakibatkan emulsi menjadi tidak stabil.

Pengujian yang dipercepat terkadang menghasilkan beberapa informasi yang menyesatkan. Beberapa emulsi yang juga dipisahkan pada suhu tinggi mungkin memiliki umur simpan yang berbeda pada suhu kamar. Pengemulsi nonionik mengandalkan hidrasi kelompok polioxyethylene mereka untuk menstabilkan emulsi, dan pilihan mereka didasarkan pada karakteristik antarmuka pada suhu kamar. Pada suhu tinggi, hidrasi pengemulsi menjadi lebih kecil, dan nilai HLB mereka benar-benar berbeda. Mereka dapat dianggap sebagai molekul dari sifat yang berbeda. Dalam beberapa kasus, emulsi lebih stabil pada suhu tinggi daripada pada suhu rendah. Dalam hal ini, jika kesimpulan dibuat hanya berdasarkan tes percepatan suhu tinggi, itu tidak hanya salah, tetapi juga menyesatkan.

Siklus pembekuan-mencair juga meningkatkan beban emulsi, dan ada beberapa masalah yang melekat. Pada suhu beku, pembentukan kristal es dalam emulsi O / W dapat memanjang dan meratakan partikel minyak. Selain itu, bagian lipofilik pengemulsi kehilangan fluiditasnya, dan bagian hidrofilik secara spontan "dehidrasi" karena pembekuan dan curah hujan air. Jika emulsi "menyembuhkan" sebelum coalescence terjadi, emulsi akan menahan tes. Jika tingkat pembubaran ulang komponen lambat, emulsinya tidak stabil, yang berbeda dari proses yang terjadi pada suhu kamar.

Tindakan sentrifugal adalah metode lain yang menggunakan gravitasi dipercepat untuk menerapkan beban pada emulsi. Radiusnya 10cm, dan kecepatan 3750r/ menit untuk 5h setara dengan 1 tahun untuk gravitasi. Oleh karena itu, metode ini dapat diterapkan pada proses di mana kecepatan menentukan untuk flokulasi dan stratifikasi. Beberapa orang menggunakan metode ultracentrifugation untuk secara kuantitatif menentukan stabilitas emulsi. Waktu yang diperlukan lebih pendek dari metode tradisional, tetapi lebih banyak pekerjaan diperlukan untuk mempelajari korelasi antara hasil dan tes real-time, dan menggunakan korelasi untuk memprediksi stabilitas emulsi. Kecepatan ultracentrifugation hingga 25000r / menit. Dalam kondisi kecepatan tinggi seperti itu, ada perbedaan antara stabilitas emulsi dan stabilitas dalam kondisi normal; di bawah sentrifugasi berkecepatan tinggi seperti itu, hanya coalescence yang menentukan tahap kecepatan, sehingga tetesan atau partikel Mereka menumpuk dengan cepat, menyebabkan media air terpisah dengan cepat. Dalam kondisi penyimpanan normal, flokulasi reversibel dan flocculation yang tidak dapat diubah terjadi, yang keduanya mungkin merupakan tahap penentu dari kecepatan proses. Selain itu, menerapkan kekuatan yang kuat seperti itu akan menyebabkan kebocoran film cair dari cairan fase berdasi antara tetesan dan menyebabkan penghancuran film pengemulsi.

Hanya dengan mempelajari lebih lanjut korelasi antara hasil tes dipercepat dan hasil dalam kondisi penyimpanan umum, dapat tes dipercepat digunakan dengan benar untuk memprediksi stabilitas emulsi.