Từ sóng siêu âm đến hũ kem dưỡng: chuyện gì diễn ra trong bồn phối trộn?

1. Bên trong một hũ kem dưỡng có những gì?

Để hiểu vai trò của sóng siêu âm, trước hết cần biết kem dưỡng được hình thành như thế nào.

Nhiều công thức kem dưỡng thuộc nhóm nhũ tương, trong đó dầu và nước được kết hợp thành một hệ phân tán. Với nhũ tương dầu trong nước (O/W), các giọt dầu được phân bố trong pha nước liên tục.

Tùy công thức, hệ kem còn chứa chất giữ ẩm, hoạt chất chăm sóc da, chất làm đặc, chất nhũ hóa, chất bảo quản và những nguyên liệu khác.

Khi phối trộn, những thành phần này cần được kết hợp theo trình tự thích hợp. Riêng dầu và nước có xu hướng phân tách, vì vậy quá trình nhũ hóa phải tạo được những giọt phân tán có kích thước và sự phân bố phù hợp với mục tiêu công thức.

2. Điều gì xảy ra khi dầu và nước đi vào bồn phối trộn?

Trong quá trình sản xuất, các pha nguyên liệu thường được chuẩn bị riêng theo yêu cầu công thức, sau đó kết hợp bằng thiết bị khuấy hoặc đồng hóa.

Lực khuấy giúp các pha tiếp xúc và phân bố trong bồn. Thiết bị đồng hóa tạo tác động cơ học mạnh hơn, giúp hình thành những giọt dầu phân tán trong pha nước đối với hệ O/W.

Tuy nhiên, ba vấn đề kỹ thuật có thể xuất hiện:

Đây là những vấn đề cần kiểm soát khi phát triển công thức nhũ tương. Công nghệ siêu âm có thể được khảo sát như một công đoạn hỗ trợ để xử lý một số mục tiêu cụ thể.

4. Từ nhũ tương thô đến hệ kem có cấu trúc phù hợp

Một phương án kỹ thuật có thể khảo sát là tạo nhũ tương thô bằng khuấy cơ học, sau đó dùng siêu âm để tiếp tục tác động lên hệ phân tán.

Việc đưa siêu âm vào giai đoạn nào cần được xác định theo công thức. Một số hệ có thể xử lý ở giai đoạn nhũ tương còn có độ nhớt thấp; những hệ khác cần khảo sát việc xử lý riêng từng pha hoặc tuần hoàn qua buồng siêu âm.

Ở hệ kem chứa chất làm đặc hoặc thành phần nhạy cảm với nhiệt và tác động cơ học, lựa chọn thời điểm xử lý đặc biệt quan trọng.

5. Có phải xử lý siêu âm càng lâu thì kem càng tốt?

Không có một thời gian xử lý tối ưu áp dụng chung cho mọi công thức.

Trong một số nghiên cứu, kích thước giọt nhũ tương giảm nhanh ở giai đoạn đầu, sau đó tốc độ thay đổi chậm dần và tiến tới trạng thái giới hạn. Tiếp tục tăng thời gian hoặc năng lượng chưa chắc mang lại cải thiện tương ứng.

Siêu âm còn có thể làm tăng nhiệt độ chất lỏng. Vì vậy, khi phát triển quy trình cần theo dõi đồng thời những thông số quan trọng:

• Biên độ dao động: ảnh hưởng đến cường độ tác động của đầu dò.
• Thời gian phát siêu âm: xác định thời lượng mẫu thực sự chịu tác động.
• Thể tích và hình học bồn: ảnh hưởng đến phân bố năng lượng và dòng chảy.
• Nhiệt độ: cần kiểm soát để hạn chế thay đổi bất lợi của nguyên liệu.
• Độ nhớt và thành phần: quyết định khả năng xử lý và tính phù hợp của thiết bị.

Đặc biệt, khi chuyển từ mẫu thử nhỏ sang bồn sản xuất lớn, không thể chỉ tăng công suất theo tỷ lệ thể tích rồi mặc định sẽ thu được kết quả tương đương.

6. Làm sao biết quá trình đồng hóa có hiệu quả?

Một mẫu kem có bề mặt mịn chưa đủ để xác định chất lượng của toàn bộ hệ nhũ tương. Quá trình đánh giá cần gắn với các chỉ tiêu cụ thể.

Việc so sánh với mẫu đối chứng được xử lý bằng quy trình thông thường giúp xác định siêu âm tạo ra thay đổi nào đáng kể. Kết quả cũng cần được theo dõi sau thời gian lưu mẫu, thay vì chỉ đánh giá ngay sau khi xử lý.

7. Công nghệ siêu âm và định hướng phát triển kem dưỡng MAI

Trong định hướng ứng dụng công nghệ siêu âm vào mỹ phẩm, thương hiệu MAI là một trường hợp đáng quan tâm.

Theo danh sách thành phần cơ bản được cung cấp, kem dưỡng MAI có các thành phần như Tranexamic Acid, Alpha Arbutin, Niacinamide (Vitamin B3), Panthenol (Vitamin B5), glycerin, chiết xuất nha đam, cúc la mã, Nano Nghệ Trắng và Caprylic/Capric Triglyceride.

Những nguyên liệu này có đặc điểm lý hóa khác nhau. Có thành phần hòa tan trong môi trường thích hợp, có thành phần thuộc pha dầu và có nguyên liệu cần xem xét trạng thái phân tán.

Theo tài liệu giới thiệu sản phẩm MAI, công nghệ đồng hóa siêu âm được đề cập như một bước hỗ trợ quá trình nhũ hóa và phân tán nguyên liệu trong sản xuất kem dưỡng.

Đây cũng là hướng để kết nối kiến thức thiết bị siêu âm với việc phát triển công thức mỹ phẩm trên cơ sở những phép đo cụ thể.

8. Từ bồn phối trộn đến hũ kem: còn những bước nào?

Sau khi hoàn thành công đoạn đồng hóa, hệ kem cần tiếp tục trải qua những bước hoàn thiện theo yêu cầu sản xuất.

Tùy công thức, quá trình này có thể bao gồm điều chỉnh nhiệt độ, bổ sung nguyên liệu ở giai đoạn thích hợp, kiểm soát pH, xử lý bọt khí, kiểm tra ngoại quan và xác nhận các chỉ tiêu chất lượng trước khi chiết rót.

Những công đoạn như kiểm soát vi sinh, hệ bảo quản, vệ sinh thiết bị và đánh giá độ ổn định vẫn cần được thực hiện theo yêu cầu riêng. Siêu âm không mặc nhiên thay thế các công đoạn này.

Để một hũ kem đến tay người sử dụng với chất lượng nhất quán, nhà phát triển cần kiểm soát toàn bộ quá trình, từ nguyên liệu, năng lượng phối trộn đến điều kiện đóng gói và bảo quản.