Każdy krem, ten domowy jak i ten, ktory znajdziecie na półkach sklepowych składa się z dwóch typów składników, które najprościej możemy określić jako faza wodna i faza olejowa. Jak doskonale wiemy olej i woda to substancje niemieszalne, a ich połączenie i utworzenie emulsji jest możliwe tylko dzięki dodaniu niezbędnego składnika – emulgatora. O tym, czym są emulgatory i jakie emulgatory stosuję w kosmetykach DIY dowiecie się z poniższego artykułu.
Faza wodna kosmetyku jak sama nazwa wskazuje składa się przede wszystkim z wody, wody demineralizowanej lub przegotowanej, kwiatowych lub ziołowych hydrolatów i wywarów. W skład fazy wodnej wchodzą również substancje, które dobrze rozpuszczają się w wodzie, jak np. substancje nawilżające – gliceryna roślinna, sorbitol, NMF cukry, alkohole czy ekstrakty roślinne. W skład drugiej fazy, czyli fazy olejowej (fazy tłuszczowej) wchodzą oleje roślinne, masła, woski, olejki eteryczne, a także substancje rozpuszczalne w tłuszczach, jak np. estry kwasów tłuszczowych, alkohole tłuszczowe, estry, witaminy. Tak więc krem to nic innego jak połączenie składników wodnych i tłuszczowych. Jak wiadomo jednak substancje takie jak woda i olej nie mieszają się ze sobą. Brak możliwości połączenia się tych związków wynika z budowy molekularnej obu tych cząsteczek. Cząsteczka wody jest polarna, w przeciwieństwie do cząsteczki oleju, ktora jest niepolarna. Polarność to właściwość związków chemicznych, której zasada działania jest podobna do działania magnesów, gdzie po jednej stronie magnesu jest większe stężenie ładunków ujemnych, a po drugiej – dodatnich. W przypadku czasteczki wody, elektrony wodoru (jako ładunki ujemne) są przesunięte bardziej w kierunku tlenu, co powoduje, że po stronie wodoru występuje większe skupienie ładunków dodatnich – zjawisko to nazywa się polaryzacja wiązań. Końcowy czynnik na polaryzację ma jednak symetria budowy cząstki, mimo spolaryzowania wiązań, cząsteczka może pozostawać niepolarna, gdy budowa cząsteczki jest ,,liniowa” – taka sytuacja występuje w przypadku cząsteczki oleju. Cząsteczka wody zaś ma kształt tetraedru z atomem tlenu w środku i atomami wodoru oraz wolnymi parami elektronowymi w wierzchołkach. W związku z różnicą elektroujemności wodoru i tlenu wiązanie H – O jest wyraźnie spolaryzowane, a cała cząsteczka ma charakter polarny, jest również dipolem.
Kiedy czasteczki dwóch związków wykazują polarność sa wzajemnie rozpuszczalne (polarne rozpuszcza się w polarnym, a niepolarne rozpuszcza się w niepolarnym). Z racji tego, że woda posiada cząsteczkę o charakterze polarnym, a olej niepolarnym, substancje te są ze sobą niemieszalne.
Czym jest emulsja i emulgator?
Przyśpieszona lekcja chemii za nami… możemy przejść dalej 🙂 Kolejne pytanie nasuwa się samo, a mianowicie jak więc z tak opornych i „nie lubiących się” składników może powstać krem o jednorodnej i gładkiej konsystencji? Wszystko ze sprawą kluczowego składnika – emulgatora, dzięki któremu faza wodna może połączyć się z fazą olejową, tworząc mieszaninę jednorodną, zwaną emulsją. Fachowo rzecz ujmując emulsja to dwufazowy, ciekły układ dyspersyjny, czyli taki, w którym w jednej cieczy (zwanej fazą ciągłą lub zewnętrzną) zawieszone są mikroskopijne kropelki drugiej cieczy (zwanej faż rozproszoną lub wewnętrzną). Najprostszymi przykładami emulsji, które możesz spotkać w życiu codziennym są m.in. majonez, mleko, masło czy farba.
Emulgator czyli substancja dzięki której powstaje emulsja. Mogą to być alkohol cetylowy, guma celulozowa, guma arabska, lanolina, lecytyna sojowa, mydła, Olivem 1000, wosk pszczeli (płatkowany lub granulowany). Substancje te stosowane są również jako zagęszczacze, ale swoją podstawową rolę pełnią jako emulgatory. W kremach często stouje się więcej niż jeden emulgator, bo w ten sposób jeden wspomaga działani drugiego (tzw. koemulgator) i wówczas układ jest stabilniejszy. Emulgatory to zazwyczaj bardzo duże cząsteczki o charakterystycznej budowie. Na jednym końcu mają grupy atomów, które chętnie otaczają się cząsteczkami wody, czyli są hydrofilowe. Z drugiej strony mają natomiast łańcuch wodorowęglowy, który woli towarzystwo tłuszczów, czyli jest hydrofobowy. Ta różnorodna budowa sprawia, że cząsteczka emulgatora jest w stanie się dopasować do otaczających ich cząsteczek, tworzac jednorodny układ, zwany emulsją.
Typy emulsji kosmetycznych
Emulsje typu „olej w wodzie” O/W, rodzaj emulsji, w której faza olejowa jest rozproszona w wodzie. W małym stopniu zabezpieczają skórę przed wysuszaniem, ponieważ woda szybciej paruje, dzięki czemu emulsje tego typu dostarczają skórze uczucie ochłodzenia/odświeżenia. Przykładem takich produktów kosmetycznych są np. mleczka kosmetyczne. Emulsje tego typu można mieszać z wodą bez zmiany jednorodności mieszaniny. Charakteryzują się one dobrym wchłanianiem przez skórę, bez pozostawienia na jej powierzchni tłustego filmu. W postaci emulsji O/W produkowany jest cały asortyment kosmetyków przeznaczonych do pielęgnacji skóry, a więc kremy, mleczka, balsamy. Z uwagi na mniejszą zawartość substancji tłuszczowych są one najczęściej stosowane w kremach nawilżających, do rąk lub do depilacji i golenia.
Siła mieszania: zwykłe mieszanie, emulsja powstaje łatwo, wręcz spontanicznie.
Temperatura procesu: zazwyczaj 70-75 stopni Celsjusza.
Sposób łączenia faz: faza olejowa dodawana do fazy wodnej.
Emulsje typu „woda w oleju” W/O, rodzaj emulsji, w której faza wodna jest rozproszona w fazie olejowej. Emulsje te mieszają się tylko z substancjami niepolarnymi -„olejami”. Są to na ogół kleiste i lepkie układy. Można je stosować jako mieszaniny wodoodporne. Duża lepkość tego typu emulsji powoduje konieczność dodatku związków ułatwiających ich rozprowadzanie na powierzchni skóry. Zaletą tego typu preparatów jest tworzenie filmu lipidowego na skórze co ogranicza lub nawet zapobiega parowaniu wody z jej powierzchni. Preparaty te są szczególnie polecane dla cery suchej. Występują w kremach silnie natłuszczających bądź preparatach z filtrem przeciwsłonecznym, gdyż zostawiają na skórze cienką warstwę tłuszczu chorniącą ją przed działanim czynników zewnętrznych. Emulsje typu W/O są również często spotykane w odżywczych kremów nocnych z dodatkiem witamin A, E, F, olejku z kiełków zbożowych, mleczka pszczelego itp.
Siła mieszania: wymaga silnego mieszania, a niekiedy nawet procesu zwanego homogenizacją.
Temperatura procesu: zazwyczaj 68-70 stopni Celsjusza, wrażliwa na podwyższoną temperaturę.
Sposób łączenia faz: faza wodna dodawana do fazy olejowej.
Emulsje wielokrotne są to emulsje typu W/O/W lub O/W/O będące układami złożonymi. Pierwszy z nich uwzględnia występowanie układu wody w oleju rozproszonego dodatkowo w wodzie. Drugi natomiast jest układem odwrotnym czyli olejem w wodzie rozproszonym w oleju. Emulsje wielokrotne pozwalają na wprowadzenie na powierzchnię skóry dwóch wzajemnie niemieszających się lub reagujących ze sobą substancji. W przypadku zastosowania emulsji typu W/O/W faza olejowa tworzy swoistego rodzaju membranę olejową pomiędzy obiema częściami fazy wodnej. Membrana ta izoluje od siebie substancje, które w innych warunkach mogłyby ze sobą reagować. Taka struktura emulsji umożliwia także kontrolę szybkości uwalniania z kosmetyku substancji aktywnych. Wewnątrz emulsji typu W/O/W znajdują się krople rozproszonej fazy wodnej, w których umieścić można substancje biologicznie czynne.
Najważniejsze emulgatory stosowane w przemyśle kosmetycznym
- alkohol cetylowy – tłuszczowy jednowodorotlenowy alkohol, będący głównym emulgatorem w emulsjach typu W/O i pomocniczym w O/W. Dodatkowo może pełnić funkcje substancji konsystencjo twórczej, kondycjonującej, emolienta;
- cerezyna- stanowi składnik stałych roztworów tłuszczowych oraz fazy tłuszczowej emulsji;
- bentonit – jest dobrym stabilizatorem wodnych zawiesin i emulsji typu O/W;
- euceryna – składnik preparatów pielęgnacyjnych W/O;
- cholesterol – składnik ludzkiego sebum i cementu międzykomórkowego warstwy rogowej naskórka. Można go pozyskać z frakcji niezmydlanej tłuszczów i olejów roślinnych oraz lanoliny. Jest głównym emulgatorem typu W/O i pomocniczym O/W. Stosowany ponadto jako regulator konsystencji;
- guma arabska – jest emulgatorem w emulsjach typu O/W;
- lanolina – główny emulgator W/O oraz pomocniczy emulsji O/W;
- lecytyna – oczyszczona jest stabilizatorem emulsji typu O/W, natomiast gdy zawiera zanieczyszczenia może utrwalać emulsje typu W/O;
- sole kwasu oleinowego (mydła) – stanowią dobre emulgatory w emulsjach typu O/W;
- estry oksyetylenowe i oksypropylenowe kwasów tłuszczowych i alkoholi wielowodorotlenowych.
Najczęściej stosowane przeze mnie emulgatory w domowych kosmetykach
W doborze emulgatorów do kosmetyków DIY w pierwszej kolejności sprawdzam, czy posiadają certyfikaty organiczności Eco-cert, a tym samym czy są ekologiczne i bezpieczne dla skóry. Dodatkowo wybieram emulgator, który jest odpowiedni do danego typu receptury. Najczęściej stosownaymi prze mnie emulgatorami w domowych kosmetykach są Olivem 1000, wosk pszczeli oraz lanolina. Poniżej znajdziecie charakterystykę emulgatorów oraz ich zastosowanie w domowym laboratorium.
Olivem 1000 (Cetearyl Olivate, Sorbitan Olivate) jest emulgatorem do przygotowywania emulsji typu olej w wodzie (O/W). Emulgator ten produkowany jest z pochodnych oliwy z oliwek, powstaje w wyniku zestryfikowania grup kwasów tłuszczowych sorbitolem i alkoholem cetylostearylowym. Olivem 1000 produkowany jest całkowicie z naturalnych i biodegradowalnych surowców, jest akceptowany przez ekologiczne jednostki certyfikujące. Olivem 1000 jest szczególnym emulgatorem, gdyż oprócz tworzenia emulsji wykazuje silne działanie nawilżające i emoliencyjne (wygładzające, natłuszczające). Jest niejonowym emulgatorem, stabilnym w szerokim zakresie pH (3-12), tworzy stabilne emulsje z wieloma surowcami.
Olivem 1000 to zdecydowanie mój faworyt wśród emulgatorów. Do tej pory nie zawiódł mnie ani razu. Stosuję go do wszelkiego rodzaju kremów do twarzy, kremów pod oczy, kremów do rąk, a także kremów do stóp z mocznikiem. Olivem 1000 to również niezastąpiony emulgator w tworzeniu balsamów i odżywek do włosów. Sprawdza się rownież w przypadku produkcji lotionów i mleczek kosmetycznych, tylko w tym przypadku musimy niedo zmniejszyć jego stężenie (3-4%). Olivem 1000 nadaje się do tworzenia stabilnych emulsji z rozmaitymi surowcami. Świetnie łączy się on zarówno z olejami, jak i hydrolatami.
Przepisy z dodatkiem tego emulgatora możecie znaleźć na blogu w zakładce Przepisy/kremy/balsamy/odżywki do włosów.
Zalecane stężenie w domowych kosmetykach
3 – 4% – płynne balsamy, serum,
5% – kremy do twarzy,
6 – 8% treściwe kremy regenerujące.
Wosk pszczeli żółty(Cera Alba) produkowany jest przez pszczołę miodną. W temperaturze pokojowej jest ciałem stałym o barwie jasnożółtej. Ma słodki miodowy aromat, który przechodzi do produkowanych kosmetyków. Wosk pszczeli posiada zdolności lecznicze, dzięki karotenoidom i nienasyconym kwasom tłuszczowym. Wykazuje działanie natłuszczające, ochronne i zapobiega wysuszaniu skóry. Wosk pszczeli żółty poprawia twardość i konsystencje gotowego produktu. Poprawia rozsmarowywalność kremów i balsamów do ciała. Natłuszcza skóre oraz tworzy na jej powierzchni cienki okluzyjny film zabezpieczający ją przed utratą wody.
Wosk pszczeli biały farmaceutyczny (Cera Alba) jest oczyszczonym woskiem żółtym, poddanym dodatkowo lekkiej rafinacji w 180°C – stąd jego biała barwa, dzięki temu nie barwi na żółto domowych kosmetyków i jest bezzapachowy. Wosk pszczeli jest naturalnym emulgatorem kremów, maści i balsamów zawierających fazę wodną. Sprawdzi się do zagęszczania kosmetyków na bazie maseł i olejów roślinnych (balsamów, masek do włosów, zabiegów na dłonie i pięty). Nadaje im bardziej zbitą, łatwa w aplikacji konsystencję. Wosk pszczeli biały to idealny składnik pomadek i balsamów do ust – zapewnia ochronę przed szkodliwymi i wysuszającymi czynnikami środowiska zewnętrznego.
Wosk pszczeli stosuję do przygotowywania pomadek ochronnych i maseł do ust, a także tłustych regenerujących kremów do rąk, balsamów i maści.
Przepisy z dodatkiem tego emulgatora możecie znaleźć na blogu w zakładce Przepisy/pomadki do ust/maści.
Zalecane stężenie w domowych kosmetykach do 6%.
Lanolina (Lanolin) wosk chroniący wełnę owiec przed zamoczeniem. Lanolina ma bardzo dobre własności pielęgnacyjne, ze względu na podobny skład do warstwy lipidowej skóry ludzkiej. Ponadto jest naturalnym emulgatorem. Nie rozpuszcza się w wodzie, lecz jest w stanie wchłonąć jej dwukrotną ilość w stosunku do swojej wagi tworząc stabilną emulsję W/O (woda w oleju). Od dawna znane są jej właściwości jako środka oczyszczającego, wygładzającego i natłuszczającego. Dobrze przenika w głąb skóry reguluje gospodarkę wodną, zmiękcza naskórek oraz zmniejsza szorstkość skóry. Lanolina jest emulgatorem przeznaczonym do skóry bardzo suchej, silnie natłuszcza skórę, tak więc w recepturach stosuję ją rzadko, głównie w porze zimowej, kiedy warunki atmosferyczne nie sprzyjają.
Zalecane stężenie w domowych kosmetykach
4-10% w pomadkach do ust, maściach,
1-20% w mydłach.
Glukozyd laurylowy (Lauryl Glucoside) emulgator O/W, składnik umożliwiający powstanie emulsji. Substancja pianotwórcza, stabilizująca i poprawiająca jakość piany w mieszaninie z anionowymi substancjami powierzchniowo czynnymi. Pełni rolę modyfikatora reologii (czyli poprawia konsystencję powodując wzrost lepkości) w preparatach myjących, zawierających anionowe substancje powierzchniowo czynne, dzięki tworzeniu tzw. mieszanych miceli. Solubilizator, umożliwia wprowadzanie do roztworu wodnego substancji nierozpuszczalnych lub trudno rozpuszczalnych w wodzie, np. kompozycje zapachowe, wyciągi roślinne, substancje tłuszczowe.
Substancja łagodna dla skóry, łagodzi ewentualne drażniące działanie wywołane przez anionowe substancje powierzchniowo czynne na skórę. Substancja myjąca, usuwa zanieczyszczenia z powierzchni skóry i włosów. Glukozyd laurylowy stosuję jako emulgator w kosmetykach DIY, takich jak żele pod prysznic, żele do higieny intymnej oraz szampony do włosów. Szczegółowe przepisy na komsetyki myjące znajdziecie na blogu w zakładce Przepisy/Żele pod prysznic/Żele do higieny intymnej/Szampony do wlosów.
Zalecane stężenie w domowych kosmetykach 4-30 %
do 20% w szamponach,
do 30% w żelach, płynach pod prysznic, mydłach w płynie.
Glukozyd kaprylowo-kaprynowy (Caprylyl/Capryl Glucoside) to niejonowy, łagodny, naturalny solubilizujący środek powierzchniowo czynny wytwarzany z surowców pochodzenia roślinnego, zgodny z ECOCERT. Charakteryzuje się wysoką kompatybilnością z innymi składnikami. Może być używany jako środek czyszczący, dodatkowy emulgator i środek umożliwiający rozpuszczenie nierozpuszczalnych w wodzie składników, np. olejków zapachowych i eterycznych. Stosuję go przede wszystkim w produktach zmywalnych (np. szamponach, żelach pod prysznic), choć może być stosowany również w przypadku kremów i balsamów.
Zalecane stężenie w domowych kosmetykach do 40%.
Jako solubilizator w produktach niepieniących się do 5% (powyżej 5% powoduje powstawanie piany).
Powyższe emulgatory możecie kupić w sklepach internetowych, które oferują surowce kosmetyczne. Ja najczęściej robię zakupy na stronie Ecospa, Naturalne piękno czy Zrób swój kosmetyk. Więcej inspiracji znajdziecie na moim instagramie domowekosmetyki.pl.
Trzymajcie się ciepło!
Ola
Źródła
www.ecospa.pl; www.zrobsobiekrem.pl; www.zielonyklub.pl; www.naturalne-piekno.pl
Literatura
Marzec, Chemia kosmetyków – surowce, półprodukty, preparatyka wyrobów, Toruń 2005.
Arct, K. Pytkowska, K. Barska, K. Kifert, A. Pauwels Leksykon surowców kosmetycznych.
Gumkowska A. Damskie laboratorium. Przepisy na domowe kosmetyki. PWN, Warszawa 2017.