Контрактное производство нанокосметики с уникальными сенсорными свойствами методом двухфазного эмульгирования

Специалистами ООО «КоролёвФарм» разработаны технологии производства нанокосметики с помощью гидрокавитационной коллоидной мельницы роторного типа методом холодного эмульгирования. Специальная конструкция установки обеспечивает производство наноэмульсии за один проход сырья через смесительный узел. Система дозирования потоков обеспечивает получение наноэмульсии путем смешения холодной - температура 5оС - 10оС, и горячей фаз – температура плавления структурообразующих компонентов. Это позволяет не только сократить энергетические затраты на нагрев, но и исключить термическое воздействие на биологически активные компоненты в наноэмульсии. Нагрев производится только жировой фазы, в состав которой входят твердые фракции структурообразующих компонентов, так как необходимо достигнуть нужной текучести для её нагнетания по трубам в смесительный узел.

Практически не требуется время на охлаждение, так как при смешении холодной и горячей фаз полученная наноэмульсия имеет температуру значительно ниже, чем при классическом способе производства эмульсий.

В обычной косметической эмульсии для обеспечения устойчивости, т.е. предотвращая слияние капель в конгломераты в процессе эмульгирования в рецептуре продукта используются эмульгаторы. При производстве эмульсии классическим способом диаметр жировых капель или сфер очень значителен, межфазное натяжение, препятствующее слиянию частиц эмульсии возможно обеспечить только системой эмульгаторов, а это большой процент ввода эмульгаторов и ПАВов. Для улучшения потребительских свойств косметического продукта необходимо минимизировать размер капель-микросфер, так как чем меньше размер микросферы, тем она устойчивей, а значит, способствует устойчивости продукта и его эстетическому виду. Однако, классические гомогенизаторы не позволяют достигнуть размера менее 100нм, что и является наноразмером.

Применяя технологии производства нанокосметики с помощью гидрокавитационной коллоидной мельницы роторного типа обеспечивается нанорамер эмульсии. Благодаря наноразмеру, для нанокосметики, требуется значительно меньше структуробразующих ингредиентов, стабилизирующих продукцию, а это значительно снижает себестоимость наноэмульсии. В обычных эмульсиях из-за силы тяжести разница в плотности капель и среды, в которой они находятся, может привести к расслоению фаз. Если плотность капель меньше плотности среды, то они поднимутся на поверхность. Это расслоение не может быть устранено полностью, но его можно сократить, уменьшая размер капель. Таким образом, уменьшение размера частиц – создание наносфер, сдерживает нежелательное расслоение и продлевает жизненный цикл продукта.

Более того, наноэмульсия имеет лучшую биологическую совместимость с кожей человека – т.к. в нанокосметике количество структурообразующих, которые часто являются аллергенами и негативно воздействуют на кожу, существенно снижается.

Создание наноэмульсии также влияет и на другие параметры косметического средства, такие как вязкость, интенсивность цвета и запаха, текстура продукта.

Роторная гидрокавитационная коллоидная установка обеспечивает производство наноэмульсии с размером наносфер в диапазоне от 40 до 100 нм. РГККУ создает локальное сверхдавление на жировые шарики - наносферы эмульсии - в десятки тысяч атмосфер. Роторно-кавитационный принцип основан на использовании сверхдавления, получаемого в результате эффекта кавитации. Эффект кавитации сопровождается микровзрывами, ультразвуком, а также механическими срезами и соударениями при воздействии сотен режущих пар.

Эффект кавитации можно определить как микровакуумный взрыв с разрывом оболочки жировых макросфер во всем объеме камеры и образовании наносфер. Микровакуумный взрыв – это образование областей со сверхвысоким и сверхнизким давлениями.

Ниже приведены результаты микроскопирования обычных кремов и нанокосметической эмульсии, которые проводились на кафедре косметической химии РХТУ им. Менделеева. Цена деления микрометрической шкалы = 0,2 мкм = 200 нм (1мкм = 1000 нм)

Образец косметического крема, полученного на гомогенизаторе (увеличение 1500×). Фото 1.

Образец косметического крема, полученного на гомогенизаторе

Образец косметического крема, полученного на гомогенизаторе (увеличение 1500×). Фото 2.

Образец косметического крема, полученного на гомогенизаторе

Наноэмульсия №1, полученная на ГККМ (увеличение 1500×). Фото 3

Наноэмульсия №1, полученная на ГККМ

Наноэмульсия №3, полученная на ГККМ (увеличение 1500×). Фото 4

Наноэмульсия №3, полученная на ГККМ.

Наносферы дисперсной фазы нанокосметики, полученных на роторной гидрокавитационной коллоидной установке, на порядок меньше частиц в эмульсиях, полученных классическим методом. Наносферы имеют более равномерное распределение по размерам. Средний размер наносфер масляной фазы наноэмульсии, полученных на роторной гидрокавитационной коллоидной установке, находится в диапазоне от 40 до 100 нм.

Эмульсии полученные на классическом гомогенизаторе имеют средний размер около одного и более микрометров.

  • Двухфазный метод производства наноэмульсий. Процессы смешения и производства наноэмульсии происходят при кратковременном температурном воздействии до 420С, с традиционными структурообразующими компонентами. Это позволяет сохранить активность всех действующих веществ. В отличие от традиционных методов, при которых эмульгирование происходит при 850 С – 950 С. т.к. белковые структуры начинают деградировать при температуре более 450 С).
  • Применение нанотехнологии. Процесс создания наноэмульсии подтверждён средний размер наносфер в эмульсии составляет 40 – 80 нм (0,04 – 0,08 мкм) и не превышает 100 нм (0,1 мкм)
  • Производство нанокосметики с уникальными сенсорными свойствами
  • Снижение энергозатрат. При производстве эмульсий основные энергозатраты происходят при нагреве только восковой фракции, что составляет 150 - 200 кг (л) на 1000 кг (л), (30-40% от общего объема).

Обеспечение гипоаллергенности, биодоступности и биосовместимости за счёт существенного снижения уровня ввода ПАВ, эмульгаторов и консервантов, которые могут оказывать негативное воздействие на кожу человека.