EMULSIONE COSMETICA

TEORIA DELL'EMULSIONE COSMETICA, SCALA HLB, MODIFICATORI REOLOGICI E PERCENTUALI  DI UTILIZZO... PER UNA MAGGIORE CONSAPEVOLEZZA TECNICA...

Spesso presi dall'abitudine nelle cose che facciamo, ci sfuggono degli aspetti che possono esserci utili al fine di migliorare ciò che appunto “per abitudine” autoproduciamo. Ormai faccio le mie autoproduzioni da più di un anno, in questi ultimi mesi riflettevo sul fatto che spesso in questo mondo definito “dello spignatto”, (termine che non gradisco molto, poco musicale e armonico e non rappresenta per nulla la bellezza di questa passione di autoprodurre dei cosmetici per la cura della bellezza), si sente spesso dire: “faccio così perchè lo dice tizio/a”, “faccio così perchè è scritto in quel forum tal dei tali” oppure “ho preso spunto dalla ricetta fatta da tizio/a e ne ho cambiato qualche ingrediente (però magari senza chiedere a tizio/a il perchè ha formulato in quel modo, l'interazione degli ingredienti e perchè e con cosa sostituire), all'inizio ci sono caduto anch' io in questa trappola, e pensai che sarebbe stato meglio dire: “faccio così perchè ho studiato in maniera critica e ho raggiunto grazie  alla pratica sperimentativa e alla formulazione ex-novo, queste consapevolezze”... Mi sono preso di coraggio e  ho cominciato uno studio più approfondito e poi ho preso a formulare le ricette senza più basarmi su quelle di nessuno... Si inizia prendendo spunto dall'esperienza altrui e poi si sviluppa la propria!

C'è voluto un bel po' di tempo e di pratica per poter riassumere in un unico articolo i concetti che ho appreso nelle mie ricerche in testi accademici, articoli universitari, lezioni personali seguite in facoltà, manuali, scambi di opinione con chi pratica da più tempo ecc... devo dire che, almeno per me ne è valsa la fatica e prima di mettermi davanti ad un foglio bianco a formulare una crema tengo conto di tutto ciò e non agisco più “per abitudine” o “perchè in quel forum o blog si fa così”, anzi c'è molta più soddisfazione nel formularsi nero su bianco un cosmetico, ma è chiaro che ci vuole tempo, pratica, passione, studio. Scusate se l'articolo sarà prolisso ma per sviscerare queste tematiche non potevo non dilungarmi un minimo. Sono felice di condividere la mia esperienza con voi. Ovviamente aspetto anche le vostre integrazioni ed esperienze in merito.

Quelle che noi definiamo “emulsioni cosmetiche” sono un sott'insieme della famiglia delle Dispersioni che a loro volta sono incluse nel grande insieme detto: Miscele. 

Per miscela o miscuglio intendiamo un insieme di più sostanze le cui componenti possono essere liquide, gassose, solide, unite in proporzioni variabili.

Distinguiamo due tipi di miscele: omogenee ed eterogenee.

Le miscele eterogenee rientrano nel nostro campo di interesse, in esse sono contenute l'insieme di miscele dette “dispersioni” che includono al loro interno le Emulsioni. Una dispersione è un sistema costituito in genere da due fasi che non sono miscibili fra loro, la fase presente in maniera prevalente è definita “fase disperdente o esterna o continua” e l'altra è detta “fase dispersa o interna o discontinua”. Quando la fase disperdente è liquida e la fase dispersa è  liquida si ottengono delle emulsioni. 

Cosa è un' emulsione?

EMULSIONE: DUE FASI LIQUIDE IMMISCIBILI (ACQUA e GRASSI).

Una emulsione è una dispersione costituita da un sistema bifasico in cui sia la fase dispersa (ad es. la nostra FASE B) sia la fase disperdente ( ad es. la nostra FASE A) sono in forma liquida e non sono miscibili tra di loro. 


Possiamo classificare due categorie di emulsioni:

EMULSIONI OLIO IN ACQUA (O/A- OIL/WATER): FASE DISPERDENTE o ESTERNA o MEZZO DISPERDENTE=ACQUA e FASE DISPERSA O INTERNA =OLIO/GRASSI; (Es. Latte, Maionese)

EMULSIONI ACQUA IN OLIO (A/O- WATER/OIL): FASE DISPERDENTE O ESTERNA=OLI/GRASSI e FASE DISPERSA O ESTERNA=ACQUA; (Es. Burro, Margarina)

Da queste due possibili categorie di emulsioni noi possiamo ottenere una varietà di prodotti che possono essere creme da vasetto, latti  e fluidi idratanti  ecc...

Emulsione vista al microscopio

Quando andiamo a fornire energia meccanica al sistema costituito da due fasi (frulliamo con minipimer o fruste elettriche), questa energia disperde le due fasi l'una nell'altra formando goccioline molto piccole ma in assenza di altri agenti stabilizzanti (emulsionanti, modificatori reologici, viscosizzanti), quando cesseremo di fornire energia le due FASI torneranno a separarsi ricostituendo il sistema bifasico.  Le emulsioni O/A sono la forma più nota, in quanto consentono un veloce effetto idratante e poco untuoso e quindi di facile stendibilità. In una crema con emulsione O/A con % di grassi media possiamo trovare: 20% di grassi, 5% di sistema emulsionante e 75% di acqua. 

Le emulsioni A/O invece garantiscono una maggiore emollienza, ed un effetto barriera che impedisce l'evaporazione dell'acqua da strati profondi della pelle, fanno parte di questa categoria le pomate e gli unguenti. In creme con emulsione A/O in media troviamo 30-40% di fase grassa, 5-10% di sistema emulsionante e 50-65% di acqua.

EMULSIONANTE o SURFATTANTE

L'aggiunta di un Emulsionante denominato anche Surfattante, ci aiuterà a garantire, insieme all'azione dei modificatori reologici, di cui parleremo in seguito, la stabilizzazione del sistema ed a disperdere i due liquidi immiscibili. L'energia meccanica aumenterà la superficie di contatto tra i due liquidi e l'emulsionante si disporrà alle interfacce tra i due, diminuirà la tensione interfacciale ed avendo affinità per entrambe le fasi darà stabilità al sistema. La tensione interfacciale è la forza con cui un liquido si oppone ad un aumento della sua area superficiale tendendo a minimizzare l'area di contatto con la fase a lui immiscibile. Il valore di questa energia superficiale diminuisce all'aumentare della temperatura, infatti le emulsioni si ottengono per agitazione rapida ad una temperatura tra i 60°-70°, (spesso vi ho scritto che metto il contenitore con le due fasi unite dentro il pentolino con l'acqua intiepidita dal bagnomaria fatto precedentemente, ovviamente a fuoco spento ormai, e poi frullo con minipimer giusto il tempo di ottenere l'emulsione e poi tolgo dal bagnomaria e lascio raffreddare, in quanto ulteriori aumenti di temperatura possono destabilizzare l'emulsione). Quindi aumentando l'energia cinetica delle molecole ed incrementando la temperatura si tende a vincere la forza attrattiva tra le molecole e con l'emulsionante posto all'interfaccia otterremo una stabile emulsione.

Ma come fa l'emulsionante a fare tutto ciò?

Grazie alla particolare composizione delle sue molecole, dette “anfifiliche” o “anfipatiche” con proprietà di idro e lipo-solubilità, che si dispongono velocemente all'interfaccia delle due fasi.

La porzione idrofila della molecola ama l'acqua, la porzione lipofila odia l'acqua, ma grazie a questa composizione l'emulsionate riesce a fare da collante tra le fasi in quanto inserisce la sua coda lipofila nella fase oleosa e la sua testa idrofila nella fase acquosa, diminuisce quindi la tensione interfacciale tra le due fasi immiscibili ed aumenta la viscosità della fase esterna, inoltre crea un film protettivo all'interfaccia acqua-olio che tende piegarsi ed a chiudersi intorno alla fase in cui esso è meno solubile e quindi dove la tensione interfacciale è maggiore. (ved. Regola di Bancroft in seguito).

Come andiamo a determinare il tipo di emulsione e di emulsionante da usare?

Attraverso la regola di Bancroft: “la fase in cui l'agente emulsionante è maggiormente solubile và a formare la fase esterna o disperdente dell'emulsione”. Pertanto se il surfattante è più solubile in acqua otterremo un'emulsione O/A, invece se è lipofilo avremo emulsione A/O (nella mia esperienza mi sono sempre trovato bene combiando insieme emulsionanti che avessere entrambe le caratteristiche per creare un'emulsione equilibrata ed aiutare entrambe le parti delle due fasi ad essere stabili).

Questo concetto fu sviluppato nel 1947 da Griffin il quale introdusse il sistema HLB (Hydrophylic-Lipophylic-Balance, Bilanciamento Idrofilo-Lipofilo). Il sistema HLB è il rapporto tra gruppi idrofili e gruppi lipofili, esso può tendere verso il lipofilo o l'idrofilo ed il valore è quantificato in una scala da 1 a 20 che con i suoi valori ci dà la capacità di emulsionare di un dato agente emulsionante. 

HLB<10 emulsione A/O (emulsionante lipofilo, liposolubile, disperde l'acqua in olio)
HLB>10 emulsione O/A (emulsionante idrofilo, idrosolubile, solubilizza oli in acqua)

Per ulteriori dettagli possiamo dire che:

HLB da 3 a 6= emulsionanti lipofili (emulsioni A/O)
HLB da 8 a 18= emulsionanti  idrofili (emulsioni O/A)

Vediamo gli HLB dei surfattanti che usiamo più spesso nelle nostre emulsioni autoprodotte:

GLYCERYL STEARATE HLB 3.8 (lipofilo)
GLYCERYL STEARATO CITRATO HLB 12 (idrofilo)
LAMECREME: il suo inci è formato da Glyceryl Stearate e Glyceryl stearato citrato, quindi formato da un emulsionante di ognuna delle categorie.
METIL GLUCOSIO SESQUISTEARATO HLB 6.6 (mediamente lipofilo)
LECITINA HLB 4 (mediamente lipofilo)
CETYL PALMITATE HLB 9 (mediamente idrofilo)
ALCOOL CETILICO (CETYL ALCOHOL) HLB 5 (mediamente lipofilo)
ACIDO STEARICO (STEARIC ACID) HLB 5.5 


Sceglieremo quindi a senconda dell'emulsione che vogliamo fare il tipo di surfattante più adatto alle nostre esigenze. In genere è consigliato scegliere o due emulsionanti, uno con affinità idrofila e uno lipofila, oppure usare un emulsionante ad esempio come il Lamecreme che li contiene entrambi e può essere usato singolarmente senza la necessità di altri co-emulsionanti. Poi se vogliamo una crema più corposa possiamo sempre aggiungere dei co-emulsionanti nella quantità di 1-2% insieme all'emulsionante principale. 

Noi abbiamo usato le seguenti  combinazioni:

Metil Glucosio Sesquistearato 3%  e Alcol Cetilico 1,5% ed abbiamo ottenuto emulsioni più fluide, tipo latte idratante. Molti in associazione a questi due usano anche il Cetyl Palmitate per dare più corposità o la cera d'api.

emulsione fluida

Il Lamecreme al 5% dà creme di buona consistenza, classiche da vasetto, solitamente usato come unico emulsionante, quando volevo emulsioni  più corpose ho aggiunto cera d'api all'1%. La cera d'api non la uso oltre il 2% nelle emulsioni O/A.

emulsione con Lamecreme

Alcol Cetilico ed Acido Stearico sono ottimi in sinergia per creare dei burri partendo da un olio vegetale come base.

Esistono vari modi di combinare gli emulsionanti, voi magari avete fatto altri tentativi e se ben riusciti condivideteli pure con noi. Si consiglia comunque un totale non inferiore al 5% di sistema emulsionante nelle emulsioni O/A.

Emulsione con Lamecreme + cera d'api

Facciamo adesso il punto sulle % di utilizzo delle varie materie prime in base alla tipologia di emulsione. Sono dati indicativi generali ed ognuno in base alle proprie esigenze ed a ciò che si aspetta di ottenere sceglierà la % che più si addice.

PER EMULSIONI O/A:

Emulsionanti 5-7,5% (HLB 8-15)

Fattori di consistenza 1-5%

Fase oleosa: creme medie corpo 20%, creme medie viso 9-10%

Umettanti (reg. l'evaporazione) 3-5%

Principi attivi liposolubili 1-5%

Principi attivi idrosolubili 1-5%

fragranze, profumo 0,01-0,5%

Modificatore reologico idrofilo 0,1-1%

Acqua qb a 100 (generalmente si ottine dal 60-75% in base alla % della fase grassa)

Conservante (dosaggio indicato in base al tipo)

PER EMULSIONI A/O:

Emulsionanti 3-10%  (HLB 3-6)

Cere 1-10%

Fase oleosa 5-40%

Principi attivi liposolubili 1-5%

Principi attivi idrosolubili 1-5%

profumo, fragranza 0,01-0,5%

Umettanti (reg. l'evaporazione) 3-10%

Acqua qb (generalmente dal calcolo finale si ottiene 50-65%)

Conservante (dosaggio indicato in base al tipo)

Famosa emulsione A/O è la “Ceratum Galeni” (cera d'api, olio vegetale ed acqua di rose) ed anche il “Linimento oleo calcareo” (olio di oliva ed acqua di calce). L'introduzione della lanolina e dei suoi alcoli ha poi caratterizzato le prime moderne formulazioni A/O. 

Concludo adesso parlando di un' altra importante classe di agenti di stabilità che ci viene in aiuto per ottenere delle belle emulsioni, sto parlando dei Modificatori reologici.

MODIFICATORI REOLOGICI

Per dare maggiore stabilità alle emulsioni si utilizzano anche i cosiddetti viscosizzanti o modificatori reologici. La reologia è una branca della fisica che studia la capacità di scorrimento delle sostanze, ed in ambito cosmetico studia ad esempio come si comporta un gel o una crema al momento dell'applicazione. Alcune sostanze, dette additivi reologici, sono in grado di trasformare un olio o l'acqua in una sostanza gelatinosa, modificandone il comportamento reologico e facilitandone l'applicazione. Queste sostanze  hanno la capacità di trasformare un liquido in un gel o in una sostanza semisolida, ovvero hanno in comune la capacità di aumentare la viscosità delle emulsioni. La viscosità è una grandezza fisica che misura la difficoltà di un fluido allo scorrimento. Oltre a trasformare l'acqua in un gel, i modificatori reologici possono modificare sia la fase acquosa che la fase oleosa all'interno di un'emulsione. In un'emulsione A/O si può rendere la fase olio più solida, oppure si può rendere meno acquosa la fase continua in un'emulsione O/A. Nella maggior parte dei casi, i modificatori reologici servono per gelificare le soluzioni. Gli additivi reologici idrofili, a contatto con l'acqua, tendono a rigonfiarsi, grazie alla notevole affinità che c'è tra i loro gruppi idrofili e l'acqua. In base alla quantità di modificatore reologico aggiunto al liquido, il prodotto finale risulterà più o meno consistente. Gli additivi reologici naturali sono: alginati, carragenine (vedi articolo LA RICCHEZZA DELLE ALGHE), gomma xantana, gomma arabica, agar agar, farina di semi di carrube, idrossietilcellulosa, argille, ecc... Per info su dove acquistare le materie prime puoi vedere l'articolo MATERIE PRIME PARTE 1 e 2.

Gel con alginato di sodio

Gel con gomma xantana

Gel con farina di semi di carrube

Spero che questo articolo sia stato di vostro gradimento e vi sia utile questa ricerca come lo è stata per me, per una maggiore consapevolezza nella pratica della nostra passione ed arte casalinga per la cura di noi e di chi amiamo. Grazie per avermi letto con pazienza fino alla fine e mi scuso ancora per la prolissità ma una simile tematica la richiedeva.

Creazione

DARIO&SIMONA

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