DETERGENTI

La stabilizzazione dei sistemi tensioliti rappresenta una sfida importante nella formulazione di prodotti detergenti delicati, come quelli destinati alla cura dei bambini o a specifiche esigenze cutanee. L’uso di stabilizzanti come il NaCl, gelling agents e stabilizzanti idrofili e idrofobici è fondamentale per ottenere la viscosità desiderata, ma la scelta di ingredienti naturali e sostenibili sta guadagnando sempre più attenzione. I nuovi stabilizzanti come il Sorbityl/Xylityl Pelargonate, ottenuti tramite processi ecologici e a bassa energia, offrono soluzioni performanti per sistemi tensioliti PEG-free, garantendo stabilità e una buona sensorialità. La ricerca di ingredienti naturali risponde così alla crescente domanda di prodotti efficaci e rispettosi dell’ambiente.

Stabilizzare i sistemi tensioliti è la sfida che i formulatori si trovano ad affrontare nella loro quotidianità in laboratorio.

La richiesta del mercato di sistemi detergenti mild per specifiche applicazioni (baby care) o per particolari necessità cutanee del consumatore, ha reso il cimentarsi in questa sfida ancora più complesso.

Dopo una panoramica sui sistemi stabilizzanti più utilizzati in detergenza, ci soffermeremo su un nuovo prodotto più sostenibile e delicato ma allo stesso tempo performante nell’ottenere la stabilità della formula finale.

LETTERIA GRECO

Business manager – care solutions, Evonik, Italia

MEMBRO DEL COMITATO SCIENTIFICO 

di BEAUTY HORIZONS ITALIA

Letteria Greco
Farmacista con Master in Scienze Cosmetiche, comincia la sua esperienza in un’azienda di fragranze in Germania. Tornata in Italia, lavora nel settore delle materie prime, prima come tecnico di laboratorio RD, poi nel marketing e infine nelle vendite.
Approda in Evonik, dove approfondisce il suo interesse per la sostenibilità in cosmesi.

Il modo più comune per viscosizzare un sistema tensiolita basato su Sodium Laureth Sulfate (SLES) e Cocoamidopropyl Betaine è il Sodio Cloruro.

Il Sodio Cloruro è un elettrolita che sarà in grado di aumentare la forza ionica della fase, questo si tradurrà nella formazione di micelle più grandi e quindi in un aumento della viscosità. (1)

Questo metodo ha la sua efficacia in presenza di un tensioattivo anionico (SLES) ed è dipendente dalla concentrazione. Oltre una concentrazione soglia di NaCl, infatti, il sistema collassa e la viscosità crolla a causa dell’eccesso nella presenza di elettroliti in formula.

Figura 1. Curva di risposta del sistema tensiolita, viscosità in relazione alla % di NaCl aggiunta al fine di stabilizzare il prodotto (2)

Un altro metodo per viscosizzare un sistema tensiolita è l’utilizzo dei cosiddetti «Gelling Agents» quali – tra i più comuni – il Carbomer, le gomme naturali e il guar.

Prendiamo come esempio la Gomma Xantana. Questa gomma naturale è un acido polisaccaridico composto da D-glucosio, D-mannosio e D-acido glucuronico. È un’ottima soluzione di impiego per viscosizzare i tensioliti in quanto si può utilizzare a bassa temperatura di lavoro ed è stabile in un ampio range di pH (1).

Queste materie prime sono però elettrolito-sensibili oltre a dare un aspetto poco gradevole alla formula e una texture talvolta appiccicosa (2).

Possiamo dividere gli stabilizzanti per tensioliti in due grandi categorie:

• Gli idrofobi, generalmente con un basso peso molecolare, monomerici o oligomerici (come ad es. il Glyceryl Laurate o la Cocamide DEA)
• Gli idrofili, polimerici e ad alto peso molecolare, come ad esempio il PEG-120 Methyl Glucose Dioleate.

Meccanismo d’azione degli stabilizzanti idrofili e idrofobici

Inserendo in un sistema tensiolita di micelle sferiche uno stabilizzante idrofobo, questo causa la transizione delle micelle a «worm-like» ovvero a micelle di forma cilindrica.
Gli idrofili, mediante un meccanismo associativo, sono capaci di causare aggregazione tra le micelle (bridging).

Molto spesso, una combinazione di uno stabilizzante idrofilo e di uno idrofobo, è la migliore soluzione per viscosizzare un tensiolita.

Temperatura

I viscosizzanti idrofili danno una minore stabilità in relazione agli sbalzi di temperatura.
Bisogna evitare l’effetto borsone da palestra (sportbag effect), ovvero il caso in cui i tensioliti, come ad esempio gli shampoo, in borsa diventano molto poco viscosi in estate e molto viscosi in inverno, a causa della temperatura a cui sono sottoposti (3).

Figura 2. Andamento del flusso in un sistema tensiolita dopo l'aggiunta di uno stabilizzante idrofilo o idrofobico. Viscosità in relazione alla forza di taglio (3).

Figura 3. Meccanismo d'azione degli stabilizzanti idrofili e idrofobici (4)

Figura 4. Come la temperatura influisce sulla viscosità del sistema in presenza di stabilizzante idrofilo o idrofobico (3)

Le formule considerate mild sono ben note per essere difficili da viscosizzare, oltre a produrre una scarsa schiuma. Questo perché le esigenze di mercato sono a richiedere formule PEG e Sulfate – Free (2).

Cos’è un tensiolita mild? Un sistema tensiolita che sia delicato sulla pelle, si pensi ad esempio a uno shampoo o a un detergente per neonati, ma che allo stesso tempo abbia un’alta capacità lavante (2).

Quali sono le aspettative del consumatore riguardo, ad esempio, ad uno shampoo?

• Lo shampoo deve lavare i capelli ma essere anche un’esperienza piacevole
• L’aspetto della formula deve essere piacevole ma anche fuoriuscire in modo agevole dal pack
• Facile applicazione, non deve avere una sensazione «gelatinosa» sui capelli
• Deve produrre una schiuma ricca e cremosa.

Che ingredienti usare?

• Stabilizzanti di origine naturale (es. Sorbitan Caprylate, Glyceryl Oleate)
• Una combinazione di stabilizzante idrofilo (es. Isostearamide MIPA;Glyceryl Laurate) e idrofobo (es. PCA Glyceryl Oleate, Sorbitan Caprylate, Glyceryl Oleate)
• Nuovi stabilizzanti naturali(es. Sorbityl/Xylityl Pelargonate) (3)

Molto spesso in un sistema tensiolita sono presenti polveri, come ad esempio agenti perlanti.
La legge di Stokes ci permette di comprendere come una polvere di questo tipo rimane in sospensione senza avere un prodotto separato (4).

v = velocità di sedimentazione
g = costante gravitazionale
DQ = differenza tra la densità apparente del sistema opacizzante e il sistema tensiolita
d = diametro delle particelle di perla
η = viscosità della formulazione
Maggiore sarà la viscosità della formula, minore sarà la velocità di sedimentazione delle particelle della polvere tenuta in sospensione.
Questo ci permetterà di ottenere un prodotto stabile e non separato.

Di recente sono stati sviluppati nuovi ingredienti naturali per rispondere all’esigenza di stabilizzare sistemi tensioliti che fossero sia mild che sostenibili (5).
Nel caso di un prodotto con INCI Sorbityl/ Xylityl Pelargonate, ci si è basati sulle seguenti caratteristiche:

• Ricerca di fonti di approvvigionamento alternative
• Fare upcycling di scarti industriali non più utilizzabili per altre risorse
• Utilizzo di un processo enzimatico a basse temperature
• Avere un basso impatto sull’ambiente
• Utilizzo dei principi della green chemistry

Nel caso del Sorbityl/Xylityl Pelargonate, a partire da scarti industriali della carta, dall’olio di girasole e dal grano si ottengono i tre componenti della materia prima, che vengono poi fatti reagire con un processo enzimatico a bassa energia per ottenere poi l’ingrediente finale di cui sopra.

Un prodotto naturale di questo tipo:

• viscosizza con successo sistemi tensioliti PEG-free
• È in grado di conferire una buona sensorialità alla formula
• Crea una schiuma cremosa
• Stabilizza sistemi tensioliti a diverse temperature e con diversa reologia.

Figura 5. Produzione del Sorbityl/Xylityl Pelargonate a partire da scarti della carta, olio di girasole e grano (6)

Stabilizzare un sistema tensiolita in termini di viscosità e di performance può sembrare a prima vista un’arte ma tutto può essere spiegato basandosi sulle proprietà chimico fisiche e reologiche della formulazione.
L’arrivo sul mercato di nuovi ingredienti naturali e sostenibili ci mette di fronte alla sfida delle richieste del consumatore, sempre più esigente in termini di texture, proprietà lavanti e delicatezza del prodotto.