Как выбрать ингредиенты для средств личной гигиены, чтобы получить стабильную эмульсию

Стабильность эмульсии определяется всей рецептурной системой, а не только эмульгатором. Эмульсия для средств личной гигиены сразу после изготовления может выглядеть однородной, но при хранении расслаиваться, разжижаться, становиться зернистой, менять цвет или терять вязкость, если выбранные ингредиенты остаются несовместимыми при различных значениях pH, температуре, ионной силе и условиях обработки. Поэтому при выборе следует задаваться не вопросом «какой эмульгатор подходит», а вопросом «какой набор ингредиентов останется стабильным в заданных условиях применения и производства».

Начать следует с определения типа эмульсии: «масло в воде» (O/W), «вода в масле» (W/O) или более сложная множественная эмульсия. Системы O/W широко применяются в лосьонах, кремах, очищающих средствах и многих сыворотках, поскольку обеспечивают более лёгкие тактильные ощущения и, как правило, легче смываются с кожи. Системы W/O могут обеспечивать большую водостойкость и более насыщенные ощущения на коже, но обычно требуют иной химии эмульгаторов, более строгого контроля процесса и более тщательной оценки водной фазы.

Подбирайте систему эмульгаторов с учётом фактической масляной фазы

Показатель HLB остаётся полезным инструментом предварительного отбора для традиционных эмульсий, но его не следует считать исчерпывающим правилом выбора. Требуемый HLB масляной фазы зависит от совокупного состава эфиров, углеводородов, триглицеридов, силиконов, восков, УФ-фильтров, отдушек и жирорастворимых активных веществ. Рецептура, содержащая только смесь лёгких эфиров, ведёт себя иначе, чем рецептура с жирными спиртами, маслами, эфирами высокой полярности и кристаллическими восками, даже если расчётное значение требуемого HLB у них схожее.

Неионогенные эмульгаторы широко применяются благодаря широкому диапазону pH-совместимости и совместимости со многими косметическими ингредиентами. Однако на их эффективность могут влиять электролиты, высокое содержание полиолов, поверхностно-активные вещества или некоторые консерванты. Эмульгирующие системы с полимерами могут повысить устойчивость при низкой дозировке, однако их влияние на вязкость может сильно зависеть от нейтрализации, сдвиговых нагрузок и содержания электролитов. Ламеллярные системы эмульгаторов позволяют получить крем с привлекательной структурой, но для их применения требуется подходящий баланс жирных спиртов и соэмульгаторов, а также соблюдение температурного режима обработки.

Для надёжного выбора эмульгатор следует оценивать со всей предусмотренной масляной фазой, а не с упрощённым заменителем. Замена поставляемого эфира, отдушки или силикона на позднем этапе разработки может существенно изменить межфазное поведение и сделать недействительными ранее полученные результаты испытаний на стабильность.

Разделяйте эмульгирование и повышение вязкости

Распространённая ошибка при разработке рецептуры — считать вязкость показателем стабильности эмульсии. Даже густой продукт со временем может подвергаться коалесценции капель, всплыванию капель эмульсии или расслоению. И наоборот, лосьон с низкой вязкостью может быть стабильным, если размер капель, прочность межфазной плёнки и реологические свойства находятся под надлежащим контролем.

Поэтому ингредиенты для изменения реологических свойств средств личной гигиены следует выбирать не только по начальной вязкости. Полимеры типа карбомера, ассоциативные акриловые загустители, ксантановая камедь, производные целлюлозы и модифицированные крахмалы различаются по устойчивости к солям, зависимости от pH, тактильным ощущениям, прозрачности и совместимости с поверхностно-активными веществами. Например, полимер, обеспечивающий высокую вязкость в деионизированной воде, может терять структуру при добавлении растительных экстрактов, нейтрализованных активных веществ, солей или катионных компонентов. Жирные спирты и воски могут укреплять структуру крема, однако их чрезмерное содержание может вызывать липкость при нанесении, мыльное ощущение, проблемы с кристаллизацией или изменение вязкости под воздействием температуры.

Желаемые реологические свойства следует определять с учётом применения: возможность дозирования насосом и распределения по коже, способность удерживать нерастворимые материалы во взвешенном состоянии, устойчивость к всплыванию капель эмульсии и восстановление структуры после сдвиговой нагрузки. Одного значения вязкости по Брукфилду недостаточно, чтобы описать эти свойства.

С самого начала проверяйте совместимость по pH, электролитам и активным веществам

pH — это параметр рецептуры, а не просто показатель для окончательной корректировки. Он влияет на набухание полимеров, эффективность консервантов, ионизацию органических кислот и оснований, заряд эмульсии и стабильность некоторых активных веществ. Если продукт должен сохранять свойства в узком диапазоне pH, эмульгатор и загуститель следует проверять в этом диапазоне с самого начала.

Электролитам следует уделять такое же внимание. Хлорид натрия, соли магния, экстракты с высоким содержанием минералов, буферные вещества, нейтрализованные кислоты и некоторые гидролизаты белков могут дестабилизировать полимерные сети или изменить взаимодействие капель эмульсии. Катионные кондиционирующие компоненты также могут быть несовместимы с анионными модификаторами реологии или системами поверхностно-активных веществ. Совместимость ингредиентов следует оценивать при коммерческих концентрациях применения, учитывая ожидаемые различия между партиями натуральных экстрактов и отдушек.

Выбор консервантов также следует учитывать при оценке совместимости. Некоторые смеси консервантов имеют ограниченную растворимость, могут распределяться в масляную фазу или изменять запах, цвет и вязкость. Технически стабильная эмульсия не является пригодным продуктом, если система консервантов не может эффективно работать при заданных условиях pH и упаковки.

Условия производства — часть выбора ингредиентов

Ингредиенты, которые выглядят совместимыми на бумаге, могут не показать нужного результата в реальном производственном процессе. Температура нагрева должна обеспечивать плавление восков, жирных спиртов и эмульгаторов, не подвергая термочувствительные активные вещества, отдушки или растительные компоненты излишнему воздействию тепла. Энергия гомогенизации влияет на размер капель, однако чрезмерный сдвиг может снизить вязкость некоторых полимерных систем, привести к захвату воздуха или повредить хрупкие ламеллярные структуры.

Порядок добавления ингредиентов не менее важен. Предварительное диспергирование камедей, правильная гидратация полимеров, растворение жирорастворимых материалов до эмульгирования и охлаждение при контролируемом перемешивании могут определить, получится ли из одного и того же сырья однородный или нестабильный продукт. Лабораторную рецептуру следует оценивать с использованием процесса, в разумной степени соответствующего предполагаемому производственному оборудованию; в противном случае риск масштабирования останется незамеченным.

Используйте испытания на стабильность для выявления слабых систем, а не только для подтверждения внешнего вида

После первоначальной визуальной оценки продукт следует хранить при комнатной, повышенной и низкой температуре в условиях, соответствующих его категории. Контроль должен включать расслоение, изменение вязкости и pH, изменение цвета и запаха, результаты центрифугирования, если оно уместно, и микроскопическое исследование при подозрении на увеличение капель или образование кристаллов. Циклическое замораживание и оттаивание может быть полезно для продуктов, которые могут подвергаться воздействию низких температур при дистрибуции, но его не следует использовать как единственный способ прогнозирования стабильности при хранении.

Как правило, лучший выбор ингредиентов — это система с достаточным запасом стабильности, а не та, которая лучше всего выглядит в день изготовления. Выбор ингредиентов для средств личной гигиены по этому принципу снижает вероятность позднейшего изменения рецептуры из-за новой отдушки, активного вещества, формата упаковки или изменения масштаба производства.