จากคลื่นอัลตราโซนิกสู่ครีมบำรุงผิวหนึ่งกระปุก: เกิดอะไรขึ้นภายในถังผสม?

1. ภายในครีมบำรุงผิวหนึ่งกระปุกมีอะไรบ้าง?

ก่อนทำความเข้าใจบทบาทของอัลตราโซนิก ควรรู้ก่อนว่าครีมบำรุงผิวมีโครงสร้างอย่างไร

ครีมบำรุงผิวหลายสูตรจัดเป็นอิมัลชัน ซึ่งเกิดจากการรวมเฟสน้ำมันและเฟสน้ำเข้าด้วยกันเป็นระบบกระจายตัว สำหรับอิมัลชันชนิดน้ำมันในน้ำ (O/W) หยดน้ำมันขนาดเล็กจะกระจายอยู่ภายในเฟสน้ำที่ต่อเนื่อง

ขึ้นอยู่กับสูตร ครีมอาจประกอบด้วยสารให้ความชุ่มชื้น สารออกฤทธิ์สำหรับดูแลผิว สารเพิ่มความหนืด สารทำอิมัลชัน สารกันเสีย และวัตถุดิบอื่น ๆ

ส่วนผสมเหล่านี้ต้องถูกนำมารวมกันตามลำดับที่เหมาะสม เนื่องจากน้ำมันและน้ำมีแนวโน้มแยกชั้น จึงจำเป็นต้องควบคุมขั้นตอนการทำอิมัลชันเพื่อให้ได้หยดที่มีขนาดและการกระจายตัวเหมาะกับเป้าหมายของสูตร

2. เมื่อเฟสน้ำมันและเฟสน้ำเข้าสู่ถังผสม จะเกิดอะไรขึ้น?

ในการผลิต มักเตรียมเฟสของวัตถุดิบแยกกันตามข้อกำหนดของสูตร จากนั้นจึงนำมารวมกันด้วยเครื่องกวนหรืออุปกรณ์โฮโมจีไนซ์

แรงกวนช่วยให้เฟสต่าง ๆ สัมผัสกันและกระจายภายในถัง ส่วนเครื่องโฮโมจีไนเซอร์ให้แรงทางกลที่เข้มข้นกว่า เพื่อสร้างหยดน้ำมันที่กระจายในเฟสน้ำสำหรับระบบ O/W

อย่างไรก็ตาม อาจพบปัญหาทางเทคนิคสามประการดังนี้

ประเด็นเหล่านี้เป็นปัจจัยที่ควรควบคุมระหว่างการพัฒนาสูตรอิมัลชัน และสามารถศึกษาการใช้อัลตราโซนิกเป็นขั้นตอนเสริมเพื่อแก้ปัญหาเฉพาะด้านได้

4. จากอิมัลชันหยาบสู่ระบบครีมที่มีโครงสร้างเหมาะสม

แนวทางทางเทคนิคหนึ่งที่สามารถศึกษาได้ คือการสร้างอิมัลชันหยาบด้วยการกวนเชิงกลก่อน แล้วจึงใช้อัลตราโซนิกเพิ่มเติมเพื่อกระทำต่อระบบกระจายตัว

การเลือกว่าจะใช้อัลตราโซนิกในขั้นตอนใดต้องพิจารณาตามสูตร บางระบบอาจเหมาะกับการประมวลผลในช่วงที่อิมัลชันยังมีความหนืดต่ำ ขณะที่บางระบบอาจต้องศึกษาการจัดการแยกแต่ละเฟส หรือการหมุนเวียนผ่านห้องประมวลผลอัลตราโซนิกแบบไหลผ่าน

สำหรับครีมที่มีสารเพิ่มความหนืดหรือส่วนผสมที่ไวต่อความร้อนและแรงทางกล การกำหนดช่วงเวลาที่ใช้กระบวนการมีความสำคัญเป็นพิเศษ

5. ใช้อัลตราโซนิกนานขึ้นจะทำให้ครีมดีขึ้นเสมอหรือไม่?

ไม่มีเวลาประมวลผลที่เหมาะสมเพียงค่าเดียวสำหรับทุกสูตร

งานวิจัยบางส่วนพบว่าขนาดหยดอิมัลชันอาจลดลงอย่างรวดเร็วในช่วงแรก จากนั้นอัตราการเปลี่ยนแปลงจะค่อย ๆ ลดลงและเข้าใกล้ค่าขีดจำกัด การเพิ่มเวลาหรือพลังงานต่อไปจึงอาจไม่ก่อให้เกิดการปรับปรุงในสัดส่วนที่เท่ากัน

อัลตราโซนิกยังอาจทำให้อุณหภูมิของของเหลวสูงขึ้น ดังนั้นระหว่างการพัฒนากระบวนการจึงควรติดตามตัวแปรสำคัญดังนี้

• แอมพลิจูดการสั่น: มีผลต่อความเข้มของแรงทางกลจากหัวโพรบ
• เวลาที่ปล่อยคลื่นจริง: ระบุระยะเวลาที่ตัวอย่างได้รับอัลตราโซนิกอย่างแท้จริง
• ปริมาตรและรูปทรงของถัง: มีผลต่อการกระจายพลังงานและการไหลของของเหลว
• อุณหภูมิ: ต้องควบคุมเพื่อลดความเสี่ยงที่วัตถุดิบจะเปลี่ยนแปลงไปในทางที่ไม่พึงประสงค์
• ความหนืดและองค์ประกอบ: เป็นปัจจัยกำหนดความสามารถในการประมวลผลและความเหมาะสมของอุปกรณ์

โดยเฉพาะเมื่อขยายจากตัวอย่างทดลองขนาดเล็กสู่ถังผลิตขนาดใหญ่ การเพิ่มกำลังเครื่องตามสัดส่วนปริมาตรเพียงอย่างเดียวไม่สามารถรับประกันผลลัพธ์ที่เทียบเท่ากันได้

6. จะตรวจสอบได้อย่างไรว่าการโฮโมจีไนซ์มีประสิทธิผล?

การที่เนื้อครีมดูเรียบเนียนจากภายนอกยังไม่เพียงพอต่อการประเมินคุณภาพของอิมัลชันทั้งหมด จึงควรกำหนดตัวชี้วัดที่ตรวจวัดได้อย่างชัดเจน

การเปรียบเทียบกับตัวอย่างควบคุมที่ผลิตด้วยกระบวนการทั่วไปช่วยให้ระบุได้ว่าอัลตราโซนิกทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงใดบ้าง นอกจากนี้ควรติดตามผลหลังการเก็บรักษา ไม่ควรประเมินเฉพาะทันทีหลังการประมวลผล

7. เทคโนโลยีอัลตราโซนิกกับแนวทางพัฒนาครีมบำรุงผิว MAI

ในการศึกษาแนวทางนำเทคโนโลยีอัลตราโซนิกมาประยุกต์ใช้ในเครื่องสำอาง แบรนด์ MAI เป็นกรณีที่น่าสนใจ

ตามรายการส่วนผสมพื้นฐานที่ได้รับ ครีมบำรุงผิว MAI มีส่วนผสม เช่น Tranexamic Acid, Alpha Arbutin, Niacinamide (วิตามิน B3), Panthenol (วิตามิน B5), กลีเซอรีน สารสกัดว่านหางจระเข้ สารสกัดคาโมมายล์ วัตถุดิบที่เรียกว่า Nano White Turmeric และ Caprylic/Capric Triglyceride

วัตถุดิบเหล่านี้มีคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีแตกต่างกัน บางชนิดละลายในตัวกลางที่เหมาะสม บางชนิดอยู่ในเฟสน้ำมัน และบางชนิดจำเป็นต้องพิจารณาสภาพการกระจายตัว

ตามเอกสารแนะนำผลิตภัณฑ์ MAI มีการกล่าวถึงการโฮโมจีไนซ์ด้วยอัลตราโซนิกในฐานะขั้นตอนที่ช่วยสนับสนุนการทำอิมัลชันและการกระจายตัวของวัตถุดิบในการผลิตครีม

แนวทางดังกล่าวยังช่วยเชื่อมโยงองค์ความรู้ด้านอุปกรณ์อัลตราโซนิกกับการพัฒนาสูตรเครื่องสำอางผ่านผลการตรวจวัดที่ชัดเจน

8. จากถังผสมสู่กระปุกครีม: ยังมีขั้นตอนใดอีกบ้าง?

หลังขั้นตอนโฮโมจีไนซ์ ระบบครีมยังต้องผ่านขั้นตอนปรับแต่งตามข้อกำหนดของการผลิต

ขั้นตอนเหล่านี้อาจรวมถึงการปรับอุณหภูมิ การเติมวัตถุดิบในช่วงที่เหมาะสม การควบคุม pH การจัดการฟองอากาศ การตรวจลักษณะภายนอก และการยืนยันเกณฑ์คุณภาพก่อนบรรจุ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสูตรผลิตภัณฑ์

การควบคุมจุลินทรีย์ ระบบสารกันเสีย สุขอนามัยของอุปกรณ์ และการทดสอบเสถียรภาพ ยังคงต้องดำเนินการตามข้อกำหนดที่เกี่ยวข้อง อัลตราโซนิกไม่ได้ทดแทนขั้นตอนเหล่านี้โดยอัตโนมัติ

เพื่อให้ครีมทุกกระปุกมีคุณภาพสม่ำเสมอ ผู้พัฒนาจำเป็นต้องควบคุมกระบวนการทั้งหมด ตั้งแต่วัตถุดิบและพลังงานในการผสมจนถึงบรรจุภัณฑ์และเงื่อนไขการเก็บรักษา