Estudo do impacto das variáveis de processo e composição no efeito nacarado de bases perolizantes a frio.
Data
2021-07-29
Autores
Fernandes, Dayane Aparecida [UNIFESP]
Orientadores
Silva, Classius Ferreira da [UNIFESP]
Tipo
Dissertação de mestrado
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Resumo
Pearlizing bases are raw materials widely used in personal care formulations in order to promote the pearl effect, consisting of a blend of water, surfactants and ethylene glycol distearate and/or monostearate (EGDS / EGMS). The pearlescent aspect is obtained through the recrystallization of EGDS/EGMS in an oil-in-water emulsion system that results in the formation of insoluble crystals in the systems in which they are used, and the pearl effect quality is directly related to the physical characteristics of the crystals obtained. To promote the nucleation and growth of faceted crystals with adequate dimensions, it is necessary that all the process parameters, as well as the composition of the pearlizing base, are kept properly controlled to achieve the desired result. The ideal manufacturing conditions are not available in the public domain literature, which makes the production of pearlescent bases a challenge for the industry, given the complexity of the system and the lack of knowledge about how each of the process variables interferes in the characteristics of the product. Thus, the purpose of this work was to evaluate the impact of the parameters: cooling rate, agitation rate, type of impeller and composition (content of ethylene glycol mono and distearate, ethoxylated lauryl alcohol, ethoxylated linear alcohol (C11), lauryl ether sodium sulphate, ammonium lauryl sulphate, cocamidopropyl betaine, cetyl betaine, monoethanolamide and fatty acid diethanolamine) in the final appearance of the pearlizing bases in two distinct steps, applying the Plackett-Burman planning and the central composite design to determine the critical variables. Particle size analysis, total solids, optical microscopy, bulk density were used as response parameters and shampoo formulation tests were also performed for visual evaluation of the pearl effect, evaluation of viscosity variation in shampoos resulting from the addition of pearl bases and accelerated stability. The results obtained indicated that the process variables directly impact the particle size of the pearlizing bases but did not noticeably influence the morphology of the crystals and the control of polydispersion. The anchor impeller proved to be the most suitable for the type of process in question, since it was more effective in maintaining the homogeneity of the cooling rate in the system for pearlizing bases that presented high apparent viscosity. The surfactants directly interfered with the morphology of the crystals, the distribution profile of the particles, contributed to the control of polydispersion and impacted the size of the crystals. It can be mentioned that cetyl betaine, cocamide DEA and linear alcohol ethoxylate (C11) were responsible for contributing to the increase in particle size, while cocamide DEA acted in the reduction of crystal size, all with statistical significance. The surfactants sodium lauryl ether sulfate and ammonium lauryl sulfate did not show statistical significance in the evaluations, but they were shown to contribute to the reduction of crystal size.
As bases perolizantes são matérias-primas amplamente utilizadas em formulações de cuidados pessoais com o intuito de promover o efeito pérola, sendo constituídas por um blend de água, tensoativos e diestearato e/ou monoestearato de etilenoglicol (EGDS / EGMS). O aspecto perolado é obtido através da recristalização do EGDS/EGMS em um sistema de emulsão óleo em água que resulta na formação de cristais insolúveis nos sistemas em que são utilizados, sendo a qualidade do efeito pérola diretamente relacionada às características físicas dos cristais obtidos. Para promover a nucleação e o crescimento de cristais facetados com dimensões adequadas é necessário que todos os parâmetros de processo, assim como a composição da base perolizante, sejam mantidos devidamente controlados para atingir o resultado desejado. As condições ideais de manufatura não estão disponíveis na literatura de domínio público, o que torna a produção de bases perolizantes um desafio para a indústria tendo em vista a complexidade do sistema e a falta de conhecimento sobre como cada uma das variáveis do processo interfere nas características finais do produto. Desta forma, a proposta deste trabalho foi avaliar o impacto dos parâmetros: taxa de resfriamento, taxa de agitação, tipo de impelidor e composição (teores de mono e diestearato de etilenoglicol, álcool laurílico etoxilado, álcool linear etoxilado (C11), lauril éter sulfato de sódio, lauril sulfato de amônio, cocoamidopropil betaína, cetil betaína, monoetanolamida e dietanolamina de ácido graxo) no aspecto final da bases perolizantes em duas etapas distintas, aplicando-se o planejamento de Plackett-burman e o delineamento composto central para determinar as variáveis críticas. Foram utilizados como parâmetros de resposta as análises de tamanho de partículas, sólidos totais, microscopia óptica, densidade aparente e também foram realizados testes com formulação de xampus para avaliação visual do efeito perolado, avaliação da variação de viscosidade nos xampus resultante da adição de bases perolizantes e estabilidade acelerada. Os resultados obtidos indicaram que as variáveis de processo impactam diretamente no tamanho das partículas das bases perolizantes, mas não influenciaram de forma perceptível na morfologia dos cristais e no controle da polidispersão. O impelidor de âncora se mostrou o mais adequado para o tipo de processo em questão, uma vez que este foi mais eficaz na manutenção da homogeneidade da taxa de resfriamento no sistema para bases perolizantes que apresentaram alta viscosidade aparente. Os tensoativos interferiram diretamente na morfologia dos cristais, no perfil de distribuição das partículas, contribuíram para o controle da polidispersão e impactaram no tamanho dos cristais. Pode-se citar que a cetil betaína, cocamida DEA e álcool linear etoxilado (C11) foram responsáveis por contribuir para o aumento no tamanho das partículas, enquanto a cocamida DEA atuou na redução da dimensão dos cristais, todos com significância estatística. Neste sentido, os tensoativos lauril éter sulfato de sódio e lauril sulfato de amônio não apresentaram efeitos com significância estatística nas avaliações, mas demonstraram contribuir para a redução do tamanho dos cristais.
As bases perolizantes são matérias-primas amplamente utilizadas em formulações de cuidados pessoais com o intuito de promover o efeito pérola, sendo constituídas por um blend de água, tensoativos e diestearato e/ou monoestearato de etilenoglicol (EGDS / EGMS). O aspecto perolado é obtido através da recristalização do EGDS/EGMS em um sistema de emulsão óleo em água que resulta na formação de cristais insolúveis nos sistemas em que são utilizados, sendo a qualidade do efeito pérola diretamente relacionada às características físicas dos cristais obtidos. Para promover a nucleação e o crescimento de cristais facetados com dimensões adequadas é necessário que todos os parâmetros de processo, assim como a composição da base perolizante, sejam mantidos devidamente controlados para atingir o resultado desejado. As condições ideais de manufatura não estão disponíveis na literatura de domínio público, o que torna a produção de bases perolizantes um desafio para a indústria tendo em vista a complexidade do sistema e a falta de conhecimento sobre como cada uma das variáveis do processo interfere nas características finais do produto. Desta forma, a proposta deste trabalho foi avaliar o impacto dos parâmetros: taxa de resfriamento, taxa de agitação, tipo de impelidor e composição (teores de mono e diestearato de etilenoglicol, álcool laurílico etoxilado, álcool linear etoxilado (C11), lauril éter sulfato de sódio, lauril sulfato de amônio, cocoamidopropil betaína, cetil betaína, monoetanolamida e dietanolamina de ácido graxo) no aspecto final da bases perolizantes em duas etapas distintas, aplicando-se o planejamento de Plackett-burman e o delineamento composto central para determinar as variáveis críticas. Foram utilizados como parâmetros de resposta as análises de tamanho de partículas, sólidos totais, microscopia óptica, densidade aparente e também foram realizados testes com formulação de xampus para avaliação visual do efeito perolado, avaliação da variação de viscosidade nos xampus resultante da adição de bases perolizantes e estabilidade acelerada. Os resultados obtidos indicaram que as variáveis de processo impactam diretamente no tamanho das partículas das bases perolizantes, mas não influenciaram de forma perceptível na morfologia dos cristais e no controle da polidispersão. O impelidor de âncora se mostrou o mais adequado para o tipo de processo em questão, uma vez que este foi mais eficaz na manutenção da homogeneidade da taxa de resfriamento no sistema para bases perolizantes que apresentaram alta viscosidade aparente. Os tensoativos interferiram diretamente na morfologia dos cristais, no perfil de distribuição das partículas, contribuíram para o controle da polidispersão e impactaram no tamanho dos cristais. Pode-se citar que a cetil betaína, cocamida DEA e álcool linear etoxilado (C11) foram responsáveis por contribuir para o aumento no tamanho das partículas, enquanto a cocamida DEA atuou na redução da dimensão dos cristais, todos com significância estatística. Neste sentido, os tensoativos lauril éter sulfato de sódio e lauril sulfato de amônio não apresentaram efeitos com significância estatística nas avaliações, mas demonstraram contribuir para a redução do tamanho dos cristais.