شناخت دقیق انواع امولسیون در کازمتیک نخستین گام در طراحی فرمولاسیون‌های پایدار، کارآمد و دارای بافت خوشایند پوستی است. بخش عمده‌ای از کرم‌ها، لوسیون‌ها و سرم‌های مراقبت از پوست بر پایه سیستم‌های امولسیونی توسعه می‌یابند؛ سیستم‌هایی که دو مایع غیرقابل اختلاط را به کمک نیروهای مکانیکی و عوامل فعال سطحی در کنار یکدیگر نگه می‌دارند. انتخاب هوشمندانه نوع بستر امولسیونی نه‌تنها حس سبکی، چربی یا جذب محصول را بر روی پوست مشخص می‌کند، بلکه بر نفوذ مواد مؤثره و ثبات فیزیکی فرآورده در طول زمان اثر مستقیم دارد.
مبانی فیزیکوشیمیایی تشکیل و پایداری امولسیون
امولسیون (Emulsion-ایمۆلشِن ) یک سیستم دوفازی پراکنده است که در آن دست‌کم یک مایع به شکل قطرات بسیار ریز درون مایع دیگری که با آن امتزاج‌ناپذیر است، پخش می‌شود. مایعی که به شکل قطره درآمده را «فاز پراکنده» یا درونی (Dispersed or Internal Phase) و مایعی را که قطرات را در بر می‌گیرد، «فاز پیوسته» یا بیرونی (Continuous or External Phase) می‌نامند. در دانش آرایشی، متداول‌ترین اجزای تشکیل‌دهنده این دو فاز آب و روغن هستند.
آب و روغن به دلیل تفاوت شدید در قطبیت ساختار مولکولی تمایلی به پیوند با یکدیگر یا انحلال در یکدیگر را ندارند. مولکول‌های آب تمایل دارند از طریق پیوندهای هیدروژنی متراکم در کنار هم بمانند و مولکول‌های روغن با پیوندهای واندروالسی گرد هم می‌آیند. زمانی که این دو مایع را به اجبار و با اعمال انرژی برشی مخلوط می‌کنیم، مساحت سطح تماس میان آن‌ها به‌شدت افزایش می‌یابد. این افزایش سطح تماس به افزایش قابل توجه انرژی آزاد سیستم منجر می‌شود که عامل آن کشش بین‌سطحی (Interfacial Tension) بالاست. از منظر قوانین طبیعی، سیستم تمایل دارد انرژی آزاد خود را به حداقل برساند؛ بنابراین قطرات به سمت یکدیگر کشیده می‌شوند تا با الحاق به هم، مساحت سطح تماس را کم کنند و سیستم در نهایت دوفاز شود که این حالت پایدار طبیعت است و سیستم در این وضعیت راحتتر است ولی ما فرمولاتورها میخواهیم با استفاده از ابزارهایی حالت دیگری را به سیستم بدهیم و شیوه پایدار جدیدی را برای سیستم تعریف نماییم.
نقش امولسیفایر (Emulsifier) دقیقاً شکستن همین چرخه ناپایداری است. مولکول‌های امولسیفایر ماهیت دوگانه‌دوست (Amphiphilic) دارند؛ یعنی دارای یک سر قطبی آب‌دوست (Hydrophilic) و یک دم غیرقطبی چربی‌دوست (Lipophilic) هستند. در زمان اختلاط، این مولکول‌ها بلافاصله به سمت مرز مشترک میان آب و روغن هدایت می‌شوند. دم چربی‌دوست در فاز روغنی و سر آب‌دوست در فاز آبی قرار می‌گیرد. این آرایش منظم، کشش بین‌سطحی را تا حد زیادی کاهش می‌دهد و مانع از تماس مستقیم توده‌های بزرگ آب و روغن می‌شود. افزون بر این، امولسیفایرها لایه‌ای محافظ دور قطرات تشکیل می‌دهند که از طریق ممانعت فضایی (Steric effects) یا ایجاد بارهای الکتریکی هم‌نام، جلوی نزدیک شدن و به‌هم‌پیوستن قطرات را می‌گیرد.
امولسیون‌ها برخلاف محلول‌های حقیقی یا میکروامولسیون‌ها، از نظر ترمودینامیکی ناپایدار هستند؛ یعنی وضعیت تعادل طبیعی آن‌ها جدایی فازها است. هدف ما در فرمولاسیون صنعتی، ایجاد پایداری کینتیکی (Kinetic Stability) است؛ به این معنی که با کاهش اندازه قطرات، افزایش ویسکوزیته فاز پیوسته و بهره‌گیری از موانع فضایی، سرعت پدیده‌های تخریب‌کننده مانند خامه‌ای شدن، به‌هم‌پیوستن قطرات و دوفاز شدن را به قدری کُند کنیم که محصول دست‌کم تا پایان تاریخ انقضای تجاری خود بدون تغییر باقی بماند.
- پایداری ترمودینامیکی (Thermodynamic Stability): وضعیتی که در آن سیستم در پایین‌ترین سطح انرژی آزاد قرار دارد و به‌طور خودبه‌خودی و دائمی پایدار می‌ماند و دوفاز نمی‌شود.
- پایداری کینتیکی (Kinetic Stability): پایداری ظاهری که در آن سدهای انرژی و مقاومت فیزیکی، مانع از دوفاز شدن سیستم در یک بازه زمانی مشخص می‌شوند، هرچند سیستم از نظر ترمودینامیکی متمایل به جدایی است.
- کشش بین‌سطحی (Interfacial Tension): نیروی جاذبه نامتعادل در مرز تماس دو مایع مخلوط‌نشدنی که مانع از پخش شدن یکی در دیگری می‌شود و تمایل دارد مساحت تماس را به حداقل برساند.
امولسیون روغن در آب (O/W)؛ ویژگی‌ها و تکنیک‌های پایدارسازی
امولسیون روغن در آب (Oil-in-Water O/W) متداول‌ترین پایه در میان انواع امولسیون در کازمتیک برای محصولات مراقبت از پوست است. در این ساختار، فاز روغنی به صورت قطرات مجزا و ریز در بستر پیوسته آب پخش می‌شود. چون فاز بیرونی در تماس مستقیم با پوست، فاز آب است، فرآورده بلافاصله حس سبکی، خنکی و طراوت ایجاد می‌کند، با سرعت جذب پوست می‌شود و احساس چربی سنگین بر جا نمی‌گذارد. کرم‌های روز، لوسیون‌های بدن و سرم‌های امولسیونی پرکاربردترین نمونه‌های این سیستم هستند.
پایداری این ساختار بر پایه مهار حرکت قطرات روغن و جلوگیری از الحاق آن‌ها شکل می‌گیرد. در سیستم‌های روغن در آب، قطرات روغنی چگالی کمتری نسبت به بستر آبی دارند؛ بنابراین نیروی شناوری قطرات را به سمت بالا هدایت می‌کند و پدیده خامه‌ای شدن (Creaming) رخ می‌دهد. برای مقابله با این روند، دو ابزار اصلی در اختیار فرمولاتور است: نخست کاهش اندازه قطرات تا زیر ۲ میکرومتر به کمک نیروهای برشی قوی در دیگ ساخت، و دوم افزایش ویسکوزیته فاز پیوسته با غلیظ‌کننده‌ها تا مانع از شناوری قطره‌ها شود.
در گام انتخاب امولسیفایر، نخستین ابزار غربالگری مفهوم مقیاس تعادل آب‌دوست-چربی‌دوست یا همان اچ‌ال‌بی (Hydrophilic-Lipophilic Balance یا HLB) است. این مقیاس عددی بین ۰ تا ۲۰ دارد؛ ترکیباتی با عدد HLB بالاتر از ۸ بخش قطبی بزرگ‌تری دارند، حلالیت بیشتری در آب نشان می‌دهند و انحنای لایه سطحی را طوری شکل می‌دهند که بستر پیوسته را فاز آب تشکیل دهد. برای نمونه، مخلوط امولسیفایری با عدد ۱۲ به خوبی می‌تواند قطرات استرها یا روغن‌های گیاهی را در آب مهار کند.
با این حال، عدد HLB تنها یک تخمین اولیه برای شروع کار است و تکیه صرف به آن فرمول را با شکست مواجه می‌کند؛ زیرا این مقیاس فقط برای امولسیفایرهای غیریونی ساده تعریف شده است و اثر متغیرهای بحرانی مثل دما، وجود الکترولیت‌ها، غلیظ‌کننده‌های پلیمری و نوع فاز روغنی را نادیده می‌گیرد. فرمولاتورهای صنعتی در کنار این عدد، رفتار بین‌سطحی فازها را در عمل و با آزمون‌های پایداری می‌سنجند.
برای تثبیت نهایی بستر آبی، استفاده از پلیمرهای شبکه‌ساز ضروری است. پایدارکننده‌های فاز آب شامل صمغ‌های طبیعی مانند زانتان گام (Xanthan Gum) و پلیمرهای سنتزی آکریلیک مانند کربومر (Carbomer) هستند. این ترکیبات ساختار سه‌بعدی ژل‌مانندی در آب می‌سازند که حرکت براونی (Brownian Motion-جنبش و برخوردهای تصادفی قطرات) قطرات را قفل می‌کند و ویسکوزیته ساختاری را بالا می‌برد.
در خصوص حرکت براونی لازم است بدانیم قطرات روغن درون کرم ساکن نیستند؛ مولکول‌های آب مدام از هر طرف به این قطرات ضربه می‌زنند. این ضربه‌ها باعث می‌شود قطرات ریز مدام تکان بخورند و به این‌سو و آن‌سو پرتاب شوند. در اثر این جنبش تصادفی، قطرات دیر یا زود به هم برخورد می‌کنند؛ اگر این برخوردها کنترل نشود، قطرات به هم می‌چسبند و کرم دوفاز می‌شود. وقتی در فرمولاسیون صمغ یا کربومر اضافه می‌کنیم، آب غلیظ شده و یک شبکه توری تشکیل می‌دهد؛ این شبکه جلوی همین لرزش‌ها و برخوردهای تصادفی را می‌گیرد و قطرات را سر جای خود قفل می‌کند.
از نمونه‌های تجاری تثبیت‌شده برای فرمولاسیون امولسیون روغن در آب، می‌توان به مخلوط گلیسریل استئارت و پی‌ئی‌جی-۱۰۰ استئارت (Glyceryl Stearate and PEG-100 Stearate) با نام تجاری Arlacel 165 ساخت شرکت کرودا (Croda) اشاره کرد که به همراه ستیل الکل (Cetyl Alcohol) به عنوان قوام‌دهنده، ساختاری منسجم و بدون جداشدگی پدید می‌آورد.
- تعادل آب‌دوست-چربی‌دوست (HLB): مقیاس عددی از ۰ تا ۲۰ برای اندازه‌گیری نسبت وزن بخش آب‌دوست به چربی‌دوست در مولکول امولسیفایر، جهت پیش‌بینی نوع امولسیون تشکیل‌شده.
امولسیون آب در روغن (W/O)؛ چالش‌های بافتی و فرمولاسیون سدهای محافظ
در دسته‌بندی انواع امولسیون در کازمتیک، امولسیون آب در روغن (Water-in-Oil W/O) سیستمی است که در آن قطرات ریز آب در بستر پیوسته روغنی پراکنده شده‌اند. چون فاز بیرونی محصول روغن است، نخستین لایه‌ای که با سطح پوست تماس پیدا می‌کند چربی است؛ بنابراین این امولسیون‌ها فیلمی پیوسته، مقاوم به آب و با خاصیت انسدادی (Occlusive) بالا بر روی لایه شاخی ایجاد می‌کنند. این فیلم از تبخیر آب ترانس‌اپیدرمال جلوگیری می‌کند و پوست را به شکل عمیق محافظت می‌نماید. محصولات مخصوص خشکی شدید، کرم‌های محافظت از پای کودک در برابر سوختگی ادرار و پمادهای محافظتی در این دسته قرار دارند.
امولسیفایرهای مناسب برای این سیستم دارای عدد HLB پایین (معمولاً بین ۳ تا ۶) هستند. این مولکول‌ها بخش چربی‌دوست بزرگ‌تری دارند و انحنای لایه سطحی را طوری شکل می‌دهند که روغن فاز بیرونی بماند. بر خلاف سیستم‌های روغن در آب که غلیظ‌کننده‌ها در فاز بیرونی (آب) ویسکوزیته می‌سازند، در سیستم‌های W/O بخش عمده ویسکوزیته ناشی از کسر حجمی فاز درونی (قطرات آب) و فشردگی آن‌ها در کنار یکدیگر است. هر چه قطرات آب ریزتر و متراکم‌تر باشند، حرکت لایه‌های روغنی سخت‌تر شده و کرم قوام سفت‌تری پیدا می‌کند.
یکی از اجزای کلیدی برای پایداری این سیستم‌ها، افزودن الکترولیت‌ها (مانند ۰.۵ تا ۱ درصد منیزیم سولفات یا سدیم کلرید) به فاز آبی است. وجود این نمک‌ها فشار اسمزی میان قطرات آب را متعادل می‌کند و با فشرده کردن لایه دوگانه الکتریکی و کاهش اثر حلالیت قطرات بسیار ریز در روغن، مانع از الحاق قطرات آب به یکدیگر و شکستن ساختار کرم می‌شود. همچنین برای تثبیت فاز پیوسته روغنی، استفاده از وکس‌ها (مانند موم زنبور عسل یا وکس میکروکریستالین) و مشتقات ارگانوکلی مانند دی‌استئاردی‌مونیوم هکتوریت (Disteardimonium Hectorite) ضروری است تا شبکه ژلی پایداری در روغن تشکیل دهند.
فرآیند تولید سیستم‌های W/O بسیار حساس‌تر از O/W است. فاز آبی باید به آرامی، با جریان کم و تحت هم‌زدن مداوم به فاز روغنی افزوده شود تا قطرات آب به تدریج در روغن محبوس شوند. پس از اتمام اختلاط، کنترل سرعت سرمایش اهمیت حیاتی دارد؛ سرمایش ناگهانی باعث تبلور نامنظم موم‌ها و روغن‌های جامد می‌شود که به خروج روغن و دوفاز شدن فرآورده می‌انجامد. سرمایش باید آرام و تحت هم‌زدن پیوسته تا دمای محیط انجام گیرد.
از نمونه‌های تجاری امولسیفایرهای پرکاربرد در این دسته می‌توان به پلی‌گلیسریل-۳ دی‌ایزواستئارت (Polyglyceryl-3 Diisostearate) با نام تجاری Lameform TGI ساخت شرکت BASF اشاره کرد که به همراه منیزیم استئارت پایداری بالایی در کرم‌های کودک و پایه‌های ضدآب ایجاد می‌کند.
- «ارگانوکلی» (Organoclay) نوعی خاک رس اصلاح‌شده است (مثل بنتونیت یا هکتوریت) که سطح آن را با زنجیره‌های آلی پوشانده‌اند تا بتواند به جای آب، در روغن باز شود و روغن را ژل و غلیظ کند. در کرم‌های چرب و کرم‌پودرها، این ماده شبکه روغنی را سفت نگه می‌دارد تا کرم آب نیندازد.
- در تولید امولسیون‌های W/O در مقیاس صنعتی، اضافه کردن شتاب‌زده فاز آب به فاز روغن در میکسر رایج‌ترین خطاست که به تشکیل دانه‌های درشت آب یا وارونگی ناخواسته فاز منجر می‌شود. کنترل قدرت هموژنایزر و ورود قطره‌ای یا تدریجی فاز آب پایداری کرم را تضمین می‌کند.
امولسیون آب در سیلیکون (W/Si)؛ فناوری ایجاد حس مخملی و مهار چربی
امولسیون‌های آب در سیلیکون (Water-in-Silicone W/Si) یکی از نوآوری‌های مهم در صنایع آرایشی مدرن هستند که برای برطرف کردن حس سنگینی و چربی روغن‌های سنتی توسعه یافته‌اند. در این ساختار، قطرات آب به جای روغن‌های گیاهی یا هیدروکربنی، در یک بستر پیوسته از پلیمرهای سیلیکونی (سیلوکسان‌ها) معلق می‌شوند. سیلوکسان‌ها ساختاری بر پایه پیوندهای سیلیسیم-اکسیژن(Si-O) دارند که انعطاف‌پذیری فوق‌العاده و کشش سطحی بسیار پایینی به مایع می‌دهد. نتیجه این ساختار، فرآورده‌ای با حس مخملی، پخش‌پذیری بی‌نظیر، مهار چربی پوست و ایجاد پایه‌ای کاملاً ضدآب و بدون چسبندگی است. این سیستم ستون اصلی کرم‌پودرهای مایع با ماندگاری بالا، پرایمرها و ضدآفتاب‌های سبک مات است.
روغن‌های سیلیکونی به دلیل تفاوت شدید در قطبیت و زاویه تماس، با امولسیفایرهای معمولی O/W یا حتی W/O سنتی پایدار نمی‌شوند. برای تثبیت فاز پیوسته سیلیکونی، باید از امولسیفایرهای سیلیکونی اصلاح‌شده استفاده کرد. این مولکول‌ها از یک ستون فقرات دایمتیکونی (سازگار با فاز پیوسته سیلیکون) تشکیل شده‌اند که زنجیره‌های جانبی پلی‌اتیلن گلیکول یا پلی‌پروپیلن گلیکول (بخش آب‌دوست متصل به قطرات آب) به آن پیوند خورده‌اند. این چیدمان فضایی به شکلی مؤثر کشش بین‌سطحی بسیار پایین سیلیکون-آب را مهار می‌کند و قطرات آب را درون ماتریس سیلیکونی به دام می‌اندازد.
در فرمولاسیون این سیستم‌ها معمولاً ترکیبی از سیلیکون‌های فرار مانند سیکلوپنتاسیلوکسان (Cyclopentasiloxane) یا دایمتیکون‌های بسیار رقیق با ویسکوزیته پایین به همراه سیلیکون‌های سنگین‌تر استفاده می‌شود. پس از مصرف محصول، سیلیکون‌های فرار به آرامی از روی پوست تبخیر می‌شوند؛ این رخداد باعث برجای ماندن یک فیلم یکدست و نازک از ذرات فعال، رنگدانه‌ها یا فیلترهای ضدآفتاب روی پوست می‌شود بدون آنکه هیچ حس چربی یا چسبندگی احساس شود.
یکی از نمونه‌های تجاری مرجع برای ساخت امولسیون‌های W/Si، امولسیفایر مایع ستیل پی‌ای‌جی/پی‌پی‌جی-۱۰/۱ دایمتیکون (Cetyl PEG/PPG-10/1 Dimethicone) با نام تجاری Abil EM 90 ساخت شرکت Evonik است که حتی در حضور مقادیر بالای نمک و رنگدانه‌ها، ثبات بافتی و فیزیکی بسیار بالایی از خود نشان می‌دهد.
- سیلوکسان‌ها (Siloxanes): دسته‌ای از ترکیبات آلی سیلیسیم‌دار با زنجیره اصلی متناوب از اتم‌های سیلیسیم و اکسیژن که به دلیل انعطاف پیوندها، کشش سطحی بسیار پایین و حس غیرچرب روی پوست ایجاد می‌کنند.
امولسیون‌های چندگانه (W/O/W و O/W/O)؛ سامانه‌های رهایش هوشمند و پایداری پیچیده
امولسیون‌های چندگانه (Multiple Emulsions) پیچیده‌ترین ساختار را در میان انواع امولسیون در کازمتیک دارند که در آن‌ها قطرات فاز درونی، خود حاوی قطرات کوچک‌تری از فاز دیگری هستند. رایج‌ترین نوع در فرمولاسیون محصولات پوستی، ساختار آب در روغن در آب (Water-in-Oil-in-Water W/O/W) است. در این سامانه، قطرات بسیار ریز آب درون قطرات بزرگ‌تر روغن محبوس شده‌اند و کل این مجموعه روغنی به نوبه خود درون یک فاز پیوسته آبی معلق است. حالت معکوس آن یعنی روغن در آب در روغن (O/W/O) نیز وجود دارد، اما به دلیل حس سنگین‌تر، کاربرد کمتری در محصولات آرایشی روزمره دارد. ساختار چندگانه این امکان منحصربه‌فرد را به فرمولاتور می‌دهد تا حس سبکی یک محصول بر پایه آب را با توانایی محبوس‌سازی و آزادسازی تدریجی مواد فعال تلفیق کند.
هدف اصلی از توسعه سیستم‌های چندگانه، رهایش کنترل‌شده (Controlled Release) مواد مؤثره و جداسازی فیزیکی ترکیبات ناسازگار است. برای نمونه، می‌توان یک ماده فعال حساس به اکسیداسیون یا رطوبت (مانند ویتامین C خالص یا پپتیدهای آسیب‌پذیر) را در فاز درونی‌ترین آب محبوس کرد. لایه روغنی میانی مانند یک سد محافظ فیزیکی مانع از تماس مستقیم ماده فعال با اکسیژن یا سایر ترکیبات فعال موجود در فاز آبی بیرونی می‌شود. پس از مصرف محصول روی پوست، ابتدا فاز بیرونی پخش می‌شود و با ماساژ مکانیکی یا نفوذ آرام، لایه میانی تخریب شده و ماده فعال به شکل پیوسته و تدریجی در سطح پوست آزاد می‌گردد.
پایدار نگه‌داشتن یک امولسیون چندگانه دشوارترین چالش در مهندسی کلوئیدها است، زیرا دو فصل مشترک جداگانه با نیازمندی‌های کاملاً متفاوت در یک ظرف وجود دارد. برای تولید سامانه W/O/W، فرآیند باید در دو مرحله مستقل انجام شود. در گام نخست، یک امولسیون اولیه W/O با استفاده از یک امولسیفایر با HLB پایین (مانند پلی‌گلیسریل استئارت‌ها) تحت برش مکانیکی بسیار شدید تولید می‌شود تا ریزترین قطرات آب حاصل شوند. در گام دوم، این امولسیون اولیه به آرامی و تحت برش بسیار ملایم به یک فاز آبی حاوی امولسیفایر آب‌دوست با HLB بالا (مانند پلی‌سوربات‌ها) افزوده می‌شود. اگر برش در گام دوم اندکی بالا باشد، لایه میانی روغن متلاشی شده و قطرات درونی آب تخلیه می‌شوند که به شکست کامل سیستم می‌انجامد.
علاوه بر کنترل تنش برشی در فرآیند، مهار پدیده انتقال آب ناشی از فشار اسمزی (Osmotic Pressure) میان دو فاز آبی درونی و بیرونی نقش تعیین‌کننده دارد. اگر غلظت املاح یا مواد محلول در آب در یکی از این دو فاز بیشتر باشد، مولکول‌های آب از طریق لایه روغنی نفوذ کرده و جابه‌جا می‌شوند؛ این اتفاق یا به تورم شدید و ترکیدن قطرات روغنی منجر می‌شود و یا قطرات درونی را کاملاً چروکیده و تهی می‌کند. فرمولاتور باید با افزودن مقادیر دقیق اسمولیت‌ها (مانند گلیسرین، گلوکز یا نمک‌ها) تعادل اسمزی کاملی میان دو فاز آبی برقرار سازد.
- اسمولیت‌ها (Osmolytes / اُزمولایتس): ترکیباتی با وزن مولکولی پایین و محلول در آب (مانند گلیسرین، قندها یا نمک‌ها) که بدون واکنش شیمیایی، فشار اسمزی آب را تنظیم می‌کنند و مانع از حرکت ناخواسته مولکول‌های آب میان فازهای درونی و بیرونی می‌شوند.
- رایج‌ترین اشتباه در پایلوت صنعتی امولسیون‌های W/O/W، استفاده از همان دور روتور-استاتور گام اول برای گام دوم اختلاط است. هموژنایزر در مرحله دوم مانند یک خردکننده ساختار عمل می‌کند و کرم چندگانه را بلافاصله به یک امولسیون ساده و ناپایدار O/W تبدیل می‌سازد؛ گام دوم تنها به همزن پره‌ای با چرخش آرام نیاز دارد.
روش‌های تشخیص نوع امولسیون و آزمون‌های سریع آزمایشگاهی
در فرآیند طراحی فرمولاسیون یا بررسی محصولات موجود در بازار، شناسایی نوع فاز پیوسته اهمیت بالایی دارد. خواص فیزیکی کلیدی امولسیون همواره توسط فاز پیوسته تعیین می‌شود؛ به همین دلیل، روش‌های تجربی استانداردی برای تشخیص نوع امولسیون (O/W یا W/O و W/Si) در محیط آزمایشگاهی توسعه یافته است. سه آزمون غربالگری اولیه شامل تست رقیق‌سازی، آزمون رنگ‌پذیری و آزمون هدایت الکتریکی هستند که بدون نیاز به تجهیزات پیچیده، ساختار سامانه را آشکار می‌کنند.
آزمون رقیق‌سازی بر این اصل استوار است که یک امولسیون تنها با مایعی رقیق و همگن می‌شود که با فاز پیوسته آن اختلاط‌پذیر باشد. اگر یک قطره از نمونه در لوله آزمایش حاوی آب اضافه شود و به سرعت و بدون تلاطم شدید با آب مخلوط گردد، فاز پیوسته آب بوده و امولسیون از نوع O/W است؛ اما اگر قطره روی سطح آب شناور بماند یا به شکل گلوله‌ای ته‌نشین شود، سیستم W/O یا W/Si خواهد بود.
در آزمون رنگ‌پذیری، از رنگ‌های نشانگر قطبی و غیرقطبی استفاده می‌شود. افزودن مقدار ناچیزی از یک رنگ محلول در آب (مانند CI 42090) به امولسیون O/W بلافاصله زمینه فرآورده را به شکل یکدست رنگی می‌کند، در حالی که در سیستم‌های پایه روغنی، پودر رنگ حل نشده و به شکل ذرات متمرکز باقی می‌ماند.
دقیق‌ترین آزمون سریع بر روی میز آزمایشگاه، آزمون رسانایی الکتریکی (Conductivity Test) است. آب فاز پیوسته به دلیل حضور یون‌ها و امولسیفایرهای باردار هدایت الکتریکی قابل اندازه‌گیری دارد، در حالی که روغن‌ها و سیلیکون‌ها نارسانا هستند. با اتصال پروب هدایت‌سنج به نمونه، امولسیون‌های O/W مقادیر مشخصی از هدایت الکتریکی را ثبت می‌کنند، اما در نمونه‌های W/O یا W/Si جریان الکتریسیته برقرار نمی‌شود و رسانایی نزدیک به صفر باقی می‌ماند.
پس از شناسایی ماهیت فازها، برای ارزیابی پایداری اولیه در آزمایشگاه، آزمون‌های تنش‌زای سریع مانند تست سانتریفیوژ (به عنوان مثال ۳۰۰۰ دور در دقیقه به مدت ۳۰ دقیقه برای غربالگری سریع پدیده خامه‌ای شدن) و چرخه‌های ذوب و انجماد فریز-تاو (Freeze-Thaw) اعمال می‌شوند تا از عدم مهاجرت زودهنگام ذرات اطمینان حاصل شود.
| نوع امولسیون | فاز پیوسته (بیرونی) | محدوده معمول HLB امولسیفایر | ویژگی بافتی و حسی روی پوست | محصولات رایج |
|---|---|---|---|---|
| روغن در آب (O/W) | آب | ۸ تا ۱۶ | سبک، جذب سریع، شست‌وشوی آسان، بدون حس چربی سنگین | انواع لوسیون، کرم روز، سرم‌های شیری، ژل‌کرم‌ها |
| آب در روغن (W/O) | روغن (گیاهی، معدنی، استری) | ۳ تا ۶ | غنی، انسدادی، دافع آب، ماندگاری بالا، حس چرب و محافظت‌کننده | کرم پای کودک، کرم‌های ترمیم‌کننده پوست خشک، پمادها |
| آب در سیلیکون (W/Si) | پلیمرهای سیلیکونی (سیلوکسان) | امولسیفایرهای سیلیکونی تخصصی | حس پودری و مخملی، عدم ایجاد چربی، ضدآب و مات‌کننده | کرم‌پودر مایع با ماندگاری بالا، پرایمر، ضدآفتاب‌های سبک مات |
| چندگانه (W/O/W) | آب | ترکیبی از HLB پایین و بالا (دو مرحله‌ای) | حس اولیه خنک و سبک با اثر تغذیه‌کنندگی و نرم‌کنندگی پایدار | محصولات ضدچروک با ویتامین C، سامانه‌های رهایش هوشمند |
سوالات متداول
تفاوت امولسیون روغن در آب (O/W) با آب در روغن (W/O) چیست؟
در امولسیون روغن در آب، فاز پیوسته و بیرونی محصول آب است و روغن به شکل قطرات ریز در آن پراکنده می‌شود؛ در نتیجه محصول حس سبک و جذب سریع دارد و به راحتی با آب شسته می‌شود. در امولسیون آب در روغن، عکس این ساختار برقرار است؛ فاز پیوسته روغن بوده و قطرات آب در دل آن محبوس شده‌اند. چنین محصولی فیلمی انسدادی و ضدآب روی پوست می‌سازد، ماندگاری بالاتری دارد و برای خشکی شدید و محافظت از پوست مناسب‌تر است. نوع امولسیفایر استفاده‌شده با عدد HLB پایین یا بالا، تعیین‌کننده شکل نهایی این ساختار است.
امولسیون آب در سیلیکون برای چه محصولاتی مناسب است؟
امولسیون آب در سیلیکون برای محصولاتی که باید حس سبک، مخملی و مات داشته باشند و از بروز چربی روی پوست جلوگیری کنند، بهترین گزینه است. فیلم پلیمر سیلیکونی به جای مانده روی پوست، یک لایه یکدست و ضدآب ایجاد می‌کند که برای تثبیت رنگدانه‌ها و فیلترهای ضدآفتاب ایده‌آل است. به همین دلیل این سیستم پایه اصلی کرم‌پودرهای مایع با ماندگاری بالا، پرایمرها و ضدآفتاب‌های سبک مات به شمار می‌رود.
رهایش کنترل‌شده در امولسیون چندگانه چگونه عمل می‌کند؟
در امولسیون چندگانه آب در روغن در آب، ماده فعال محلول در آب، درونی‌ترین فاز آبی محبوس می‌شود و لایه میانی روغن مانند یک سد محافظ از تماس زودهنگام آن با اکسیژن یا سایر ترکیبات جلوگیری می‌کند. پس از اعمال محصول روی پوست، فاز بیرونی پخش شده و با ماساژ یا نفوذ آرام، لایه میانی تخریب می‌شود. بدین ترتیب ماده فعال به صورت پیوسته و تدریجی در سطح پوست آزاد می‌شود و از این مسیر، نفوذ و دوام اثر بهبود می‌یابد.
