Ciao a Tutti,
questa volta voglio parlarvi di cos'è esattamente un'emulsione, e quindi di cosa comporta a livello cosmetico.
Innanzitutto l'emulsione, viene chimicamente definita come una dispersione, più o meno stabile, di un fluido, sottoforma di minutissime goccioline o bollicine (fase dispersa) in un altro fluido non miscibile (fase continua o disperdente) [Wikipedia.it]
Il sistema emulsione fa parte di una classe di sistemi a due fasi più generale: i sistemi colloidali.
L'esempio più classico di sistema colloidale è il Latte, che infatti rappresenta uno stato intermedio fra la dispersione e la soluzione.
L'emulsione può essere lo stato naturale di alcune sostanze biologiche, come appunto il Latte o lo Yogurt, ma può essere anche ricreata tramite l'uso di un emulsionante, ed è il caso più comune, non solo in campo farmaceutico o cosmetico, ma anche in cucina.
La maionese è un semplice esempio di emulsione “artificiale”, in questo caso si sfrutta la capacità emulsionante dei fosfolipidi, categoria di grassi di cui fa parte la fosfatidilcolina, componente principale della Lecitina di Soia (ve ne avevo parlato in questo post), presenti nell'uovo, che “circondano” i grassi e li disperdono in goccioline all'interno della fase continua, acquosa.
Ma la maionese è solo uno dei casi più comuni di emulsioni in cucina, quasi tutti i dolci industriali contengono emulsionanti, che servono ad esempio ad emulsionare il cioccolato nei dolci.
Gli emulsionanti alimentari più usati sono appunto la Lecitina (indicata dal codice E322) e gli Esteri degli Acidi Grassi, (diversi e contraddistinti da diversi codici dall’E472a-E472f ed E473 e E475 in base agli esteri specifici).
Tutte queste molecole hanno una caratteristica: una doppia affinità, infatti la molecola è caratterizzata da una parte idrofila, e da una parte lipofila. Questa doppia interfaccia rende queste molecole in grado di fare da collegamento fra liquidi immiscibili fra loro, come appunto acqua e olio.
Nell'ambito cosmetico si utilizzano tantissimi emulsionanti, alcuni di derivazione petrolchimica (la maggior parte di quelli usati in campo farmaceutico e cosmetico di larga distribuzione) e altri, soprattutto con l'avvento della cosmesi green, di origine vegetale.
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| Emulsionante Lipofilo a Freddo |
In ogni caso, si possono trovare diversi tipi di emulsionanti, con caratteristiche molto diverse fra loro:
1) Emulsionanti a Caldo vs Emulsionanti a Freddo: i primi emulsionano solamente una volta sciolti nella fase oleosa, ma anche raggiunta una certa temperatura, quando la temperatura scende, realizzata o meno la crema, l'emulsionante smette di fare il suo lavoro. I secondi invece lavorano sempre e comunque, sia durante l'emulsione, che successivamente, e bisogna considerare che proprio per questa loro caratteristica emulsionano anche i grassi naturalmente presenti sulla pelle, quindi se si esagera con l'emulsionante a freddo, può essere troppo aggressivo.
2) Emulsionanti Idrofili vs Emulsionanti Lipofili: i primi sono adatti a realizzare emulsioni dove l'olio viene disperso in acqua, i secondi emulsioni dove è l'acqua ad essere dispersa nell'olio.
3) Gli emulsionanti hanno una diversa forza emulsionante, quindi è importante guardare sempre la scheda tecnica per sapere quanto emulsionante va usato e in che proporzioni rispetto alla fase dispersa.
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| Mix di Emulsionanti Idrofilo a Caldo |
4) Ogni emulsionante da un tocco personale alla crema. In base alla loro composizione, saranno più adatti per creare emulsioni ricche per pelli secche, oppure emulsioni leggere ed evanescenti per pelli grasse e impure, emulsionanti cerosi come l’Olivem 1000 (inci: Cetearyl Olivate, Sorbitan Olivate) o il Montanov 68 (inci: Cetearyl Glucoside, Cetearyl Alcohol) sono adatti per creme corpo/mani ricche in emollienti, emulsionanti come il PGE-3 Metilglucosio Distearato (a caldo), o la Lisolecitina (a freddo), sono invece più adatte a creme e sieri viso a bassa percentuale di grassi.
Caratteristica specifica e importante di ogni emulsionante, comunque, è il rapporto fra affinità con l'acqua e affinità con l'olio, che trova specificazione nel parametro HLB: Hydrophylic Lipidic Balance.
L'HLB varia da 0 a 20, dove 0 è la totale affinità con l’olio, e 20 la totale affinità con l'acqua
HLB 0-3: nessuna dispersione in acqua, la molecola è solamente un fattore di consistenza lipofilo o un surgrassante
HLB 3-6: scarsa dispersione in acqua, l'emulsionante è lipofilo e realizza emulsioni Acqua in Olio
HLB 6-8: dispersione in acqua dopo vigorosa agitazione, l'emulsionante ha proprietà intermedie
HLB 8-10: dispersione lattea stabile, l'emulsionante ha proprietà intermedie
HLB 10-13: dispersione da traslucida a chiara, l'emulsionante è idrofilo e realizza emulsioni Olio in Acqua, o agisce da Solubilizzante
HLB 13-20: dispersione trasparente, l'emulsionante è idrofilo, realizza emulsioni Olio in Acqua ed è anche Solubilizzante o Tensioattivo
Si ottengono emulsioni stabili Acqua in Olio (A/O) con un HLB totale tra 2 e 6
Si ottengono emulsioni stabili Olio in Acqua (O/A) con HLB totale tra l'8 e il 16
Si ottengono solubilizzazioni trasparenti con HLB sopra il 13
Questo parametro resta comunque un’indicazione di base, e in alcuni casi fuorviante, infatti si limita a definire “dove la molecola sceglie di stare”, non quanto sia un buon emulsionante.
Ci sono emulsionanti che possono essere usati a basse percentuali e formano emulsioni più stabili di emulsionanti che invece necessitano percentuali d'utilizzo più alte, a prescindere dal loro HLB.
Ma è molto importante sapere cosa sia questo parametro, anche se non è quello principale su cui basarsi quando si progetta un cosmetico andando quindi a scegliere l'emulsionante più adatto.
La stabilità di un'emulsione, comunque dipende da diversi parametri, non solo dalla forza dell'emulsionante e dal suo HLB, ma anche dalle caratteristiche generali dell'emulsione:
1) Densità/Viscosità delle due fasi – più le fasi sono vicine allo stato solido, più è difficile che si separino, è anche il motivo per cui si riesce a far stare insieme una fase acquosa gelificata in un burro montato: il prodotto non si separa perché le molecole non hanno grandi possibilità di movimento. In ogni caso è la fase continua che deve essere portata alla giusta densità, si usano gelificanti per le fasi continue acquose, e fattori di consistenza lipofili per le fasi continue lipofile.
2) Temperatura – più la temperatura è alta, più le molecole tendono a muoversi, e di conseguenza la fase dispersa è più probabile che riesca a riunirsi in gocce sempre più grosse fino alla separazione, è il motivo per cui i cosmetici industriali devono superare anche dei test di temperatura per essere commercializzati.
3) Presenza o meno di elettroliti – più l'emulsione è ricca di elettroliti, più viene destabilizzata.
4) Il tipo di emulsione – le emulsioni O/A sono molto più stabili delle emulsioni A/O, questo perché l'olio è fisicamente meno adatto a “contenere”, rispetto all'acqua, lo si vede guardando come si dispone il liquido all’interno di un contenitore. L'acqua tende ad “abbracciare” i bordi, mentre l'olio a “ritrarsi” formando una conformazione il più simile ad una sfera
5) Quantità di fase dispersa in proporzione alla fase continua – più la fase dispersa è alta in proporzione alla fase continua, più l'emulsione sarà instabile, è il motivo per cui di solito le emulsioni O/A reggono bene fino a circa il 25% di grassi, mentre le emulsioni A/O con basse quantità di olio sono molto complesse da realizzare (Teoria di Ostwald)
6) Diametro delle goccioline di fase dispersa – Più le goccioline sono fini (nanoemulsioni), più l'emulsione sarà stabile nel tempo, perché le goccioline avranno bisogno di molto più tempo per riunirsi (Legge di Stokes)
Differenze principali tra le emulsioni O/A/ e A/O:
La maggior parte delle creme in commercio è formata da emulsioni O/A, quando si parla normalmente di emulsione in campo cosmetico è a questo tipo che si fa riferimento.
Sono più semplici e stabili da realizzare, possono comporre i sieri, dove si predilige una bassissima percentuale di grassi a favore di un prodotto estremamente leggero e arricchito in attivi, non in emollienti, possono comporre prodotti detergenti più delicati dei classici detergenti a base di acqua e tensioattivi, ma vere e proprie emulsioni che detergono per affinità.
Invece le emulsioni A/O compongono un prodotto completamente diverso, infatti hanno la primaria caratteristica di rendere la pelle “impermeabile”, questo non solo limita la perdita di acqua tramite la naturale traspirazione (infatti sono creme che vanno applicate quando serve), ma favorisce la reidratazione dello strato corneo, dato che l'acqua trasportata raggiunge più facilmente agli strati più profondi.
Questo tipo di emulsioni trova anche un vantaggio nella realizzazione di prodotti struccanti, l'affinità dell'olio come fase continua, permette che il trucco (anch'esso a base oleosa), si disperda più facilmente, che non in un'emulsione O/A.
Esistono anche sistemi più complessi come le emulsioni multiple: O/A/O oppure A/O/A. Sono studiate principalmente in campo farmaceutico, per la cessione di sostanze incompatibili fra loro, ma anche in cosmesi, per ottenere effetti particolari, come creme emollienti, ma dall’effetto estremamente fresco (A/O/A).
Ci sono anche metodi per creare emulsioni molto particolari, come le PIT (Phase Inversion Temperature), ovvero emulsioni spruzzabili iperfluide; queste emulsioni particolari sono le tipiche che vediamo nei deodoranti spray dall'aspetto lattiginoso.
Consistono in relativamente piccole percentuali d’olio (8-12%) che riescono ad essere mantenute in dispersione a lungo, senza separazione, in una quantità d'acqua aumentabile all'infinito.
Il nome dell'emulsione è dovuto alla preparazione: prima si realizza un'A/O a caldo, ma che si trasforma in O/A una volta raffreddata al di sotto di una determinata temperatura, a quel punto riesce ad essere allungabile all'infinito con ulteriore fase acquosa.
In ogni caso qui ho cercato di condensare un po’ di teoria (che comunque è esageratamente ampia), nella pratica, basatevi sulle indicazioni d’uso degli emulsionanti indicate in scheda tecnica, infatti non sempre ha senso seguire la Teoria di Ostwald, ci sono alcuni emulsionanti che permettono di realizzare emulsioni con fase dispersa anche di oltre il 90%, anche se necessitano di una preparazione non indifferente (un esempio è ad esempio realizzare una crema A/O con l'Ewocream, un emulsionante lipofilo a freddo piuttosto forte)
In ogni caso, cominciate col non staccarvi troppo dalla Teoria di Ostwald realizzando emulsioni O/A dove la fase acquosa sia almeno al 70%, poi con l'esperienza potrete fare tentativi differenti e verificare in modo diretto cosa succede.
Spero che questa panoramica sull'emulsione sia stata utile.
Chiaramente non rappresenta tutto quello che c'è da sapere, anzi, ma è una buona base per partire e per pensare a come spignattare qualcosa di paragonabile alle emulsioni professionali.
Alla Prossima!
Rasmus
Si ringraziano il Forum di Lola, il Forum di Sai Cosa Ti Spalmi, Biodizionario.it, Promiseland.it e la fondazione Wikipedia inesauribili fonti di informazioni e di ispirazione
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