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Água e óleo: usando o sistema HLB para criar emulsões não-iônicas

Naturalmente, água e óleo não se misturam por conta da tensão interfacial entre eles. Em cosmetologia, essa mistura é fundamental para adicionar ingredientes ativos solúveis em um tipo de fase (aquosa ou oleosa) ou partículas à uma base de fase diferente.

Emulsões proporcionam essa combinação com a ajuda de um agente ativo de superfície, ou seja, um surfactante, que proporciona a redução da tensão entre os elementos ou partículas e desta forma essa redução na tensão também reduz:

  • a quantidade de energia mecânica para formar a emulsão, 
  • o trabalho dos surfactantes na interface para evitar que as gotículas dispersas se unam novamente e 
  • a quantidade de surfactante necessária para atingir o efeito desejado de toque na pele.

Dependendo dos ingredientes que são adicionados em uma fórmula, surfactantes diferentes têm efeitos de redução diferentes. O surfactante que trouxer a menor tensão entre óleo e água pode ser considerado o HLB NECESSÁRIO para aquela formulação.

 
bolas amarelas e azuis em diferentes espaços representando a mistura de água e óleo graças ao sistema emulsificante HLB

O que é HLB?

A molécula de um surfactante possui um lado que se associa à fase oleosa e um lado que se associa à fase aquosa. O equilíbrio entre essas fases é chamado de valor HLB desse surfactante (HLB = hydrophile/lipophile balance – equilíbrio hidrofílico/lipofílico). 

Os surfactantes podem ser aniônicos (possuir carga negativa), catiônicos (possuir carga positiva), anfotéricos (carga varia com o pH) ou não-iônicos. O sistema HLB foi desenvolvido para surfactantes não-iônicos porque no geral eles são menos irritantes e mais compatíveis com os outros tipos de surfactantes, sais e com uma amplitude maior de pH. 

Por isso o HLB se tornou um sistema numérico muito útil que estima como os óleos e água interagem. Cada surfactante não-iônico tem um número de HLB associado a ele. HLBs mais altos indicam um surfactante mais hidrofílico, enquanto HLBs mais baixos indicam surfactantes mais lipofílicos.

Os óleos selecionados e o tipo de formulação que se deseja obter permitem calcular o HLB NECESSÁRIO, e o surfactante que mais se aproximar desse valor trará a melhor performance. Dessa forma, o guia de HLB permite ganhar tempo no desenvolvimento de seu produto.

Examples of HLB REQUIRED for some applications

FIGURA 1: Exemplos de HLB NECESSÁRIO para algumas aplicações

Como calcular o HLB NECESSÁRIO da sua formulação

Para realizar esse cálculo, precisamos fazer um teste simples e prático em nove pequenos experimentos. Você precisa dos seguintes materiais:

  • Um kit HLB,
  • Aproximadamente 250 g da sua fase oleosa,
  • Oito recipientes pequenos com tampa

O que é e como montar um kit HLB?

O kit HLB é um conjunto de recipientes com blends de surfactantes não-iônicos. Ele é composto da seguinte maneira:

 - HLB 2:   8% SPAN® 80 / 92% SPAN 85

 - HLB 4:   88% SPAN 80 / 12% SPAN 85

-  HLB 6:   83% SPAN 80 / 17% TWEEN®80

 - HLB 8:   65% SPAN 80 / 35% TWEEN 80

 - HLB 10: 46% SPAN 80 / 54% TWEEN 80

 - HLB 12: 28% SPAN 80 / 72% TWEEN 80

 - HLB 14:   9% SPAN 80 / 91% TWEEN 80

 - HLB 16: 60% TWEEN 20 / 40% TWEEN 80

 
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Esta ferramenta ajuda você a fazer recomendações adequadas de emulsificantes óleo em água com base nas expectativas do consumidor para ajudar a desenvolver formulações de cuidados com a pele com sensações direcionadas.

 

Etapa 1: Prepare as emulsões

A primeira emulsão é o controle apenas com óleo e água, sem surfactante. Afinal, você precisa saber se esse óleo já possui propriedades surfactantes inerentes em si. As emulsões possuem:

20 gramas de fase oleosa, 

Para o controle, 0 g de surfactante,

Para os frascos seguintes, 2 g de surfactante, cada uma com o seu valor HLB. 

Lembre-se de rotular os frascos como controle ou com o valor HLB de teste! 

Tampe e misture vigorosamente.

Acrescente 28 g de água deionizada.

Tampe novamente e balance cada uma 20 vezes.

Etapa 2: Observe qual emulsão é mais estável

Veja qual das emulsões teve a menor separação de fases, ou a emulsão cujas fases se separaram por último. O HLB do surfactante utilizado nessa emulsão é o HLB necessário para essa fase oleosa única.

Agora eu sei meu HLB NECESSÁRIO. Como seleciono o emulsificante para a minha formulação?

Com o HLB definido, você ainda tem alguns critérios que podem influenciar a sua escolha. Por exemplo, o tipo químico (éter ou éster), a forma física mais favorável para formular (líquido, sólido, pastilhas), o preço, e outras funções que ele pode oferecer. Você também pode selecionar um blend ao invés de um único surfactante. Conheça esses e outros critérios com o nosso guia de HLB.

 

Saiba mais

Tem alguma dúvida sobre HLB?