Hydrofil-lipofil balans (HLB)

HLB-skala

Detta är en konventionell skala, den första i historien, kallad Griffinskalan , som har tjugo grader, från 0 till 20, och hänvisar huvudsakligen till nonjoniska tensider . Placeringen av ett ämnes egenskaper på skalan gör det möjligt att förutsäga vissa egenskaper:

1. Det antas att från noll till tio har ett ämne en större affinitet för lipofila molekyler och löses därför upp bättre i oljor och hydrofoba föreningar än i vatten.
2. Över tio ökar affiniteten för vatten och hydrofila partiklar. Tensider med ett HLB-värde >10 är därför mer hydrofila, och deras löslighet ökar i vatten och minskar i oljor.
3. Ett mellanvärde på 10 betyder att föreningen har både hydrofila och hydrofoba delar av molekylerna. Förhållandet mellan deras värden är ungefär 1:1.
4. Extremvärden: 0 indikerar en förening som uteslutande består av hydrofoba grupper, och 20 tilldelas ämnen som endast har hydrofila delar i sin struktur.

Vad säger HLB-skalan oss?

I samband med användning av tensider är den hydrofila-hydrofoba balansskalan grunden för formuleringsutveckling. Beroende på dess värde har tensider olika egenskaper:

1. Värden från 1 till 3 – skumdämpande medel ,
2. Värden från 3 till 6 – W/O-emulgeringsmedel, dvs. vatten i olja, som ger effekten av en mjölkaktig suspension,
3. Värden från 7 till 9 – vätmedel och beläggningsmedel, som är en stabil mjölkaktig suspension,
4. Värden från 9 till 18 – O/W-emulgeringsmedel, dvs. olja i vatten, vilka mestadels är transparenta och klara suspensioner,
5. Värden från 13 till 15 – tvättmedel, tvättmedel , transparenta lösningar,
6. Värden från 13 till 18 – löslighetsmedel , transparenta lösningar.

Att känna till HLB-värdet gör det bland annat möjligt att välja rätt emulgeringsmedel för ett givet emulsionssystem.

Utvidgning av Griffin-skalan

Den ursprungliga 20-punktsskalan utökades så småningom till 40 poäng. Detta beror på joniska lipofila föreningar, som blir alltmer hydrofila vid lösningsförändringar.

Hur beräknar man HLB?

1. För de flesta ämnen använder vi en förenklad formel:

2. För oxietylerade fettsyror, dvs. föreningar från estergruppen, härleddes en formel, utökad med deras förtvålnings- och syratal.

Där:

• LZ – förtvålningsnummer för oxietyleringsprodukten ,
• LK – syranummer för den oxietylerade syran .

Experimentella metoder

HLB-talet kan inte bara beräknas, utan även bestämmas och verifieras experimentellt. Detta görs med hjälp av tekniker som emulsionsmetoder, NMR -spektrofotometri och gaskromatografi, vilka är baserade på de karakteristiska egenskaperna hos tensider, inklusive:

• Adsorptionsvärme,
• Skummande egenskaper,
• Vätningsvinkel,
• Gränssnittsspänning,
• CMC, eller kritisk micellkoncentration ,
• PIT, eller fasinversionstemperatur.

Emulsioner

Hydrofil-hydrofob balans är en nyckelfaktor vid valet av funktionella formuleringar. Varje emulsion, till exempel: krämer, lotioner och balsam, består av två delar – en vattenfas och en oljefas. På grund av deras olika kemiska egenskaper blandas dessa två delar inte med varandra, och när de tvingas homogeniseras bildar de endast instabila emulsioner. Molekylerna i den ena vätskan dispergeras eller suspenderas mellan molekylerna i den andra.

Av denna anledning tillsätts ämnen som kallas emulgeringsmedel till formuleringar för att förbättra de andra ingrediensernas förmåga att bilda stabila emulsioner.

Vad avgör valet av det ideala emulgeringsmedlet?

1. 1. Egenskaper och sammansättning av lipidfasen,
   2. Önskad typ av emulsion:
      1. O/W, eller olja i vatten, är en typ av emulsion som vanligtvis används inom kosmetika, där den lipofila oljefasen är dispergerad i den hydrofila vattenfasen. Sådana emulsioner kännetecknas av en lätt konsistens och lätt absorption.
      2. W/O, eller vatten i olja, är en emulsion där den hydrofila vattenfasen är dispergerad i den lipofila oljefasen. Sådana emulsioner kännetecknas av en fetare och tätare konsistens, vilket bidrar till att minska fuktförlust och skydda huden från yttre faktorer.

Exempel på W/O-emulgeringsmedel

Icke-joniska emulgeringsmedel, som är estrar av alkoholer och fettsyror, estrar av flervärda alkoholer och fettsyror, estrar av sorbitan och högre fettsyror:

1. 1. • Vitt bivax,
      • Gult bivax,
      • Lanolin,
      • Glycerylmonostearat.

Exempel på O/W-emulgeringsmedel

Denna grupp omfattar anjoniska och nonjoniska emulgeringsmedel:

1. 1. • Tvålar: natrium-, kalium- och ammoniumsalter av högre fettsyror och flervärda metalltvålar, såsom magnesiumoleat,
      • Polysorbater: Tween, Myrj, blockpolymerer.

HLB i praktiken

För feta råvaror kan vi skapa en lista över de bästa emulgeringsmedlen, beroende på vilken typ av emulsion vi vill erhålla. Nedan följer exempel på HLB-emulgeringsmedel som kan användas för att erhålla en emulsion från ett givet råmaterial och vatten:

Lipofil faskomponent för emulsioner

Exempel: För att erhålla en vatten-/vattenemulsion (W/O) för bivax och vatten bör en emulgeringsmedel med ett HLB-värde på 4 användas. För att erhålla en O/W-emulsion från samma ingredienser är det nödvändigt att använda en emulgeringsmedel med ett HLB-värde på 12. När det gäller cetyl- och stearylalkohol kräver inte produktionen av en W/O-emulsion närvaron av en emulgeringsmedel.

Beräkning av HLB för en emulgeringsmedel

För att stabilisera den aktuella emulsionen måste HLB-värdet för emulgeringsmedlet eller emulgeringsmedelsblandningen beräknas. För detta ändamål beräknas HLB-värdet endast för fettdelen, även om dess andel i formuleringen är försumbar. För emulgeringsmedelsblandningar beräknas HLB-värdet baserat på de enskilda komponenterna och deras relativa andel i blandningen. De flesta oljor, smör och vaxer har ett HLB-värde mellan 6 och 8, men vissa fetter kan avvika avsevärt från dessa värden. Till exempel är HLB-värdet för ricinolja 14. Detta innebär att användningen av en blandning av fetter i oljefasen kan orsaka en fullständig förändring av HLB-värdet för det emulgeringsmedel som rekommenderas för emulgering, beroende på deras komponentproportioner.

Exempel på HLB-värden för emulgeringsmedel

1. • GMS: 3-4,
   • Propylenglykolmonostearat: 3,4,
   • Glycerolmonostearat: 3,8
   • Spännvidd 80: 4,3,
   • Mellan 80 och 15
   • Polysorbate 20 : 16-17.