Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Na czym polega proces homogenizacji oraz jak badać wytworzone emulsje? Stabilność kosmetyków naturalnych a stabilność kosmetyków syntetycznych
Na czym polega proces homogenizacji oraz jak badać wytworzone emulsje? Stabilność kosmetykó

Proces homogenizacji polega na wytworzeniu jednorodnej emulsji z dwóch niemieszających się cieczy. Faza wodna oraz faza tłuszczowa dyspergują przy użyciu emulgatora, czyli substancji, która obniża napięcie międzyfazowe i powoduje połączenie się dwóch faz. Powstaje dyspersja, w której cząstki fazy rozproszonej są zdyspergowane w fazie ciągłej. Im mniejsze cząstki fazy rozproszonej, tym emulsja jest bardziej gładka, jednorodna i wykazuje lepsze właściwości reologiczne. Proces homogenizacji można prowadzić na różne sposoby, różne są też metody badania powstałych emulsji.

 

Głównym założeniem procesu homogenizacji jest uzyskanie jednorodnej emulsji o odpowiednich właściwościach reologicznych i fizykochemicznych oraz odpowiednie rozdrobnienie cząstek fazy rozproszonej. Aby to zrobić, należy użyć odpowiednich metod. W tym momencie jest ich wiele, ponieważ wiele gałęzi przemysłu nawiązuje ze sobą współprace, aby otrzymać pożądane efekty. Stosuje się metody homogenizacji takie jak: mieszanie wysokoobrotowe, homogenizator wysokociśnieniowy, młyn koloidalny, homogenizator ultradźwiękowy strumieniowy.

Wykorzystanie ultradźwięków w tworzeniu emulsji polega na tworzeniu się w polu akustycznym sił, które przyciągają do siebie cząstki. Otrzymane w ten sposób emulsje wykazują dobre właściwości reologiczne, a cząstki fazy rozproszonej dochodzą do mikrometrów, a nawet ułamków mikrometrów. Dzięki temu uzyskujemy wyższą stabilność otrzymanej emulsji, a ilość zastosowanego emulgatora niezbędna do otrzymania stabilnej emulsji jest nieco zmniejszona. Poza tym ta metoda znacznie skraca czas trwania procesu.

Tradycyjną metodą otrzymywania emulsji są mieszalniki mechaniczne z homogenizatorem wysokoobrotowym. Są one złożone z mieszadła, dyspergatora, homogenizatora oraz płaszcza wodnego. Płaszcz wodny służy do stopniowego ochładzania i podgrzewania produktu, a homogenizator stanowi szybkoobrotowe mieszadło turbinowe. Ważne jest zapełnienie minimum 30% pojemności całkowitej mieszalnika, aby nie doszło do zjawiska kawitacji hydraulicznej. Mieszanie w trakcie homogenizacji zachodzi za pomocą mieszadeł kotwicowych ze zgarniaczami w postaci łamaczy fal. Zgarniacze uniemożliwiają przegrzanie emulsji przy ściankach wewnętrznych mieszalnika. W okolicach wału mieszadła mogą pojawiać się martwe strefy, co wynika z braku mieszadła w tych miejscach. W związku z tym stosuje się dyspergator szybkoobrotowy, łamacze fal na mieszadle kotwicowym oraz kierunkowe blachy mieszające. Homogenizator umieszczony jest pionowo w dennicy zbiornika, a napęd przekazywany jest z wału silnika. Prędkość liniowa powinna wynosić około 30 m/s.

Podręczne homogenizatory opierają się na technologii rotor-stator. Końcówka homogenizatora zasysa ciecz, po czym dochodzi do przeciskania się cieczy przez szczeliny układu, gdzie ulegają działaniu sił tnących.

Homogenizatory wysokociśnieniowe składają się z zaworu homogenizującego i wysokociśnieniowej pompy tłokowej. Pod ciśnieniem przetłaczana jest otrzymywana emulsja. Zjawiska, jakie zachodzą podczas tego procesu to: zderzenia cząstek, kawitacja hydrauliczna, działanie sił ścinających. Powoduje to otrzymanie stabilnej i dobrze rozdrobnionej emulsji.

Wykonywanie badań reologicznych emulsji jest ważne, ponieważ emulsje mogą różne zachowywać się pod wpływem wysokich sił ścinania. Może to zmieniać właściwości fizykochemiczne, które za każdym razem należy sprawdzić. Ze względu na to, jaki sposób homogenizacji jest przeprowadzany, aby otrzymać daną emulsję, należy sprawdzić jej parametry. Pozwala to na dobranie odpowiedniego urządzenia, dzięki któremu otrzymamy oczekiwane cechy produktu. Pierwszą wartością, jaką należy sprawdzić, jest lepkość. Dobre urządzenia do homogenizacji pozwalają na otrzymanie produktów o wysokiej lepkości, ponieważ w odpowiedni sposób zostały rozproszone cząstki. Jednorodność emulsji należy sprawdzić pod mikroskopem, dzięki czemu jesteśmy w stanie zaobserwować, jakie rozmiary mają cząstki rozproszone w fazie ciągłej. Kolejne ważne parametry to pH oraz gęstość. Ważne, aby  pH nie osiągnęło wartości poniżej pH skóry, natomiast gęstość jest sprawdzana w celu określenia tego, czy produkowane partie kosmetyków są porównywalne.

Jak się okazuje, stabilność kosmetyków naturalnych może być inna niż stabilność kosmetyków przy użyciu surowców syntetycznych. Wynika to z tego, że emulgatory naturalne wykazują nieco słabsze właściwości obniżania napięcia międzyfazowego. Ponadto, oleje naturalne zazwyczaj są cięższe do ustabilizowania. Wynika z tego fakt, że kosmetyki naturalne są jak najbardziej modne i pożądane przez konsumentów, jednak metody wyprodukowania ich wcale nie są tak oczywiste i wymagają podejścia indywidualnego oraz często mozolnej i długotrwałej pracy.

KOMENTARZE
Newsletter