Keseimbangan hidrofilik-lipofilik (HLB)

Skala HLB

Ini ialah skala konvensional, yang pertama dalam sejarah, dipanggil skala Griffin , yang mempunyai dua puluh darjah, dari 0 hingga 20, dan merujuk terutamanya kepada surfaktan bukan ionik . Kedudukan sifat bahan pada skala membolehkan ciri-ciri tertentu diramalkan:

1. Diandaikan bahawa dari sifar hingga sepuluh, bahan mempunyai pertalian yang lebih besar untuk molekul lipofilik, dan oleh itu larut lebih baik dalam minyak dan sebatian hidrofobik daripada dalam air.
2. Di atas sepuluh, pertalian untuk air dan zarah hidrofilik meningkat. Surfaktan dengan nilai HLB >10 oleh itu lebih hidrofilik, dan keterlarutannya meningkat dalam air dan berkurangan dalam minyak.
3. Nilai perantaraan 10 bermakna sebatian mempunyai kedua-dua bahagian hidrofilik dan hidrofobik molekul. Nisbah nilai mereka antara satu sama lain adalah lebih kurang 1:1.
4. Nilai melampau: 0 menunjukkan sebatian yang terdiri secara eksklusif daripada kumpulan hidrofobik, dan 20 diberikan kepada bahan yang hanya mempunyai bahagian hidrofilik dalam strukturnya.

Apakah yang diberitahu oleh skala HLB kepada kita?

Dalam konteks penggunaan surfaktan , skala keseimbangan hidrofilik-hidrofobik adalah asas untuk pembangunan formulasi. Bergantung pada nilainya, surfaktan mempunyai sifat yang berbeza:

1. Nilai dari 1 hingga 3 – agen anti-berbuih ,
2. Nilai dari 3 hingga 6 – Pengemulsi W/O, iaitu air dalam minyak, memberikan kesan penggantungan susu,
3. Nilai dari 7 hingga 9 – agen pembasahan dan salutan, yang merupakan penggantungan susu yang stabil,
4. Nilai dari 9 hingga 18 – pengemulsi O/W, iaitu minyak dalam air, yang kebanyakannya adalah ampaian yang telus dan jernih,
5. Nilai dari 13 hingga 15 – agen pencuci, detergen , penyelesaian telus,
6. Nilai dari 13 hingga 18 – pelarut , penyelesaian telus.

Mengetahui nilai HLB membolehkan, antara lain, untuk memilih pengemulsi yang betul untuk sistem emulsi tertentu.

Sambungan skala Griffin

Skala 20 mata asal akhirnya dilanjutkan kepada 40 mata. Ini disebabkan oleh sebatian lipofilik ionik, yang menjadi semakin hidrofilik semasa perubahan dalam larutan.

Bagaimana untuk mengira HLB?

1. Untuk kebanyakan bahan, kami menggunakan formula ringkas:

2. Untuk asid lemak beroksietilasi, iaitu sebatian daripada kumpulan ester, formula telah diperoleh, dilanjutkan dengan saponifikasi dan nombor asidnya.

Di mana:

• LZ – nombor saponifikasi produk oksietilasi ,
• LK – nombor asid bagi asid oksietilasi .

Kaedah eksperimen

Nombor HLB bukan sahaja boleh dikira, tetapi juga ditentukan dan disahkan secara eksperimen. Ini dilakukan menggunakan teknik seperti kaedah emulsi, spektrofotometri NMR, dan kromatografi gas, yang berdasarkan sifat ciri surfaktan, termasuk:

• Haba penjerapan,
• Sifat berbuih,
• Sudut basah,
• Ketegangan antara muka,
• CMC, atau kepekatan misel kritikal ,
• PIT, atau suhu penyongsangan fasa.

Emulsi

Imbangan hidrofilik-hidrofobik ialah elemen utama dalam pemilihan formulasi berfungsi. Setiap emulsi, contohnya: krim, losyen dan balm, terdiri daripada dua bahagian – fasa akueus dan fasa minyak. Oleh kerana sifat kimianya yang berbeza, kedua-dua bahagian ini tidak bercampur antara satu sama lain, dan apabila dipaksa untuk menghomogenkan, ia hanya membentuk emulsi yang tidak stabil. Molekul-molekul satu cecair diserakkan atau terampai di antara molekul-molekul yang lain.

Oleh sebab ini, bahan-bahan yang dipanggil pengemulsi ditambah kepada formulasi untuk meningkatkan keupayaan bahan-bahan lain membentuk emulsi yang stabil.

Apakah yang menentukan pilihan pengemulsi yang ideal?

1. 1. Sifat dan komposisi fasa lipid,
   2. Jenis emulsi yang dikehendaki:
      1. O/W, atau minyak dalam air, ialah sejenis emulsi yang biasa digunakan dalam kosmetik, di mana fasa minyak lipofilik tersebar dalam fasa air hidrofilik. Emulsi sedemikian dicirikan oleh konsistensi yang ringan dan penyerapan yang mudah.
      2. W/O, atau air dalam minyak, ialah emulsi di mana fasa berair hidrofilik tersebar dalam fasa minyak lipofilik. Emulsi sedemikian dibezakan oleh konsistensi yang lebih berminyak dan padat, yang membantu mengurangkan kehilangan lembapan dan melindungi kulit daripada faktor luaran.

Contoh pengemulsi W/O

Pengemulsi bukan ionik, iaitu ester alkohol dan asid lemak, ester alkohol polihidrik dan asid lemak, ester sorbitan dan asid lemak yang lebih tinggi:

1. 1. • lilin lebah putih,
      • lilin lebah kuning,
      • Lanolin,
      • Gliseril monostearat.

Contoh pengemulsi O/W

Kumpulan ini termasuk pengemulsi anionik dan bukan ionik:

1. 1. • Sabun: garam natrium, kalium dan ammonium daripada asid lemak yang lebih tinggi dan sabun logam multivalen, seperti magnesium oleat,
      • Polisorbat: Tween, Myrj, polimer blok.

HLB dalam amalan

Untuk bahan mentah berlemak, kita boleh membuat senarai pengemulsi terbaik, bergantung pada jenis emulsi yang ingin kita perolehi. Di bawah ialah contoh pengemulsi HLB yang boleh digunakan untuk mendapatkan emulsi daripada bahan mentah dan air tertentu:

Komponen fasa lipofilik untuk emulsi

Contoh: Untuk mendapatkan emulsi W/O untuk lilin lebah dan air, pengemulsi dengan nilai HLB 4 harus digunakan. Untuk mendapatkan emulsi O/W daripada bahan yang sama, perlu menggunakan pengemulsi dengan nilai HLB 12. Dalam kes setil dan stearyl alkohol, penghasilan emulsi W/O tidak memerlukan kehadiran pengemulsi.

Mengira HLB pengemulsi

Untuk menstabilkan emulsi yang diminati, nilai HLB untuk campuran pengemulsi atau pengemulsi mesti dikira. Untuk tujuan ini, nilai HLB dikira hanya untuk bahagian berlemak, walaupun bahagiannya dalam perumusan boleh diabaikan. Untuk campuran pengemulsi, nilai HLB dikira berdasarkan komponen individu dan perkadaran relatifnya dalam campuran. Kebanyakan minyak, mentega dan lilin mempunyai nilai HLB antara 6 dan 8, tetapi sesetengah lemak mungkin menyimpang dengan ketara daripada nilai ini. Sebagai contoh, nilai HLB minyak kastor ialah 14. Ini bermakna penggunaan campuran lemak dalam fasa minyak boleh menyebabkan perubahan lengkap dalam nilai HLB pengemulsi yang disyorkan untuk pengemulsi, bergantung pada perkadaran komponennya.

Contoh nilai HLB untuk pengemulsi

1. • GMS: 3-4,
   • Propilena glikol monostearat: 3.4,
   • Gliserol monostearat: 3.8,
   • Span 80: 4.3,
   • Antara 80: 15,
   • Polysorbate 20 : 16-17.