PL236231B1 - Sposób wytwarzania perfum bezalkoholowych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania perfum bezalkoholowych o właściwościach nanoemulsji.

W składzie klasycznych produktów perfumeryjnych obecnych na rynku, etanol stosowany jest jako rozpuszczalnik dla hydrofobowych substancji zapachowych. Wprowadzenie lipofilowych układów do wody bez solubilizatora (np.etanolu) jest niezwykle trudne. Wyzwaniem technologicznym jest otrzymanie stabilnych nanoemulsji typu olej w wodzie zawierających kompozycje zapachowe, bez dodatku etanolu lub innych rozpuszczalników (kosurfaktantów) z grupy alkoholi wielowodorotlenowych takich jak glikole czy gliceryna.

Obecne na rynku perfumy na bazie alkoholu stanowią standardowe rozwiązanie, jednak alkohol etylowy jest rozpuszczalnikiem o określonym potencjale drażniącym. Produkty perfumeryjne w postaci stałej i olejków perfumowanych, wykazują szereg wad z użytkowego punktu widzenia, a mianowicie nie ma możliwości rozproszenie produktu na ubraniu, w powietrzu, pozostawiają na perfumowanych powierzchniach tłuste i śliskie plamy. Omówione wyroby perfumeryjne mają więc swoje wady i zalety dlatego poszukiwane są nowe rozwiązania dotyczące formy fizykochemicznej preparatów perfumeryjnych. Dodatkowo chcąc rozszerzyć rynek o nowe grupy konsumentów: dzieci, młodzieży, alergicy, rynki Bliskiego Wschodu, eliminacja najpopularniejszego rozpuszczalnika kompozycji zapachowych, czyli alkoholu etylowego staje się koniecznością, ale i wyzwaniem.

Nanoemulsje są nowoczesną formą preparatów kosmetycznych, będącą osiągnięciem nanotechnologii. Z fizykochemicznego punktu widzenia są to ciekłe układy koloidalne charakteryzujące się wysokim stopniem dyspersji w zakresie od 20 do 500 nm, składające się z fazy wodnej, fazy olejowej i surfaktanta, czasami z dodatkiem kosurfaktanta. Układy te charakteryzują się wysoką kinetyczną stabilnością. Mały rozmiar cząstek nanoemulsji powoduje zmniejszenie działania siły grawitacji, która jest przezwyciężana przez ruchy Browna, co zapobiega procesowi sedymentacji i śmietanowania. Jednak z termodynamicznego punktu widzenia nanoemulsje są systemami nierównowagowymi, co może prowadzić do ich destabilizacji, czyli flokulacji, koalescencji i/lub dojrzewania Ostwalda. W przeciwieństwie do mikroemulsji, ich otrzymywanie wymaga zużywania mniejszych ilości surfaktantu, co pozwala otrzymać układy bardziej bezpieczne dla organizmu. Przejrzysty wygląd, płynność oraz niska lepkość czynią nanoemulsje atrakcyjną formą dla wielu zastosowań przemysłowych, w tym w technologii kosmetyków.

W opisanych w literaturze i otrzymywanych na większą skalę nanoemulsji najczęściej, jako fazę olejową, stosuje się pojedynczy składnik lipofilowy (nierozpuszczalny w wodzie). Należy podkreślić, że w skład kompozycji zapachowych wchodzi od kilku do kilkudziesięciu związków, o różnej strukturze chemicznej (alkohole, fenole, aldehydy, estry, węglowodory nasycone, nienasycone, cykliczne, rozgałęzione), przez co są trudną bazą do uzyskania stabilnych układów nanoemulsyjnych. Otrzymanie perfum na bazie wody jest niezwykle trudnym zadaniem, ze względu na hydrofobowy charakter kompozycji zapachowej i jej złożony skład.

Zasadniczym problemem technologicznym jest otrzymanie stabilnego produktu stanowiącego mieszaninę nierozpuszczalnych wzajemnie cieczy: wody i hydrofobowej kompozycji zapachowej w ilości od 3 do 15%, odpowiadającej zawartości kompozycji zapachowej w klasycznych produktach perfumeryjnych. Nanoemulsja nie tylko pełni rolę nośnika kompozycji zapachowej, ale również zwiększa stabilność chemiczną związków zawartych w kompozycji.

W literaturze opisane są przykłady produktów perfumeryjnych opracowanych na bazie bezpiecznego rozpuszczalnika, jakim jest woda, tzw. „alcohol free”. Stosowane, jako esencja w produktach perfumeryjnych kompozycje zapachowe z natury są mieszaniną hydrofobowych (nierozpuszczalnych w wodzie) związków, dlatego otrzymanie stabilnych formulacji jest bardzo trudne. Jednym z rozwiązań ułatwiających wprowadzenie do wody substancji zapachowych jest zastosowanie solubilizatorów czyli substancji zwiększających rozpuszczalność, olejków zapachowych na przykład glikoli czy gliceryny czy zastosowanie związków powierzchniowo czynnych tak zwanych surfaktantanów w celu uzyskania stabilnych produktów, zawierających hydrofobowe substancje zapachowe w postaci emulsji, mikroemulsji, miceli czy liposomów.

W literaturze patentowej opisane są rozwiązania dotyczące perfum bezalkoholowych.

Ze zgłoszenia patentowego CN103637942(A) „Bezalkoholowa transparentna kompozycja perfum [„Alcohol-free transparent perfume composition”] znana jest kompozycja o wysokim stężeniu surfaktantów wynoszącym powyżej 10% i obecności alkoholi wieolwodorotlenowych, takich jak 1,3-butanediol i gliceryna.

PL 236 231 B1

Ze zgłoszenia patentowego US5468725(A) „Perfumy bezalkoholowe [„Alcohol free perfume”] znane są perfumy mające formę mikroemulsji zawierającej wysokie stężenie surfaktantów, w tym kationowych, które są drażniące dla skóry.

W zgłoszeniu patentowym US5736505(A) „Perfumy bezalkoholowe lub woda kolońska [„Nonalcoholic perfume or cologne”] ujawniony został skład perfum zawierających dodatkowy solubilizator trójester kwasu octowego z polioksyetylenowanym glicerolem, zawierający średnio 7 moli tlenku etylenu [glycereth-7-triacetate], w stężeniu od 3 do 12%.

Natomiast w zgłoszeniu EP2127632 A1 „Kompozycja perfum o obniżonej zawartości alkoholu” [„Perfume composition with reduced alcohol content”] opisano skład perfum zawierających glicerynę, dodatkowy rozpuszczalnik hydrofobowy, między innymi izoheksadekan i izoeikozan, oraz anionowe emulgatory, na przykład sól dwusodową estru alkoholu laurylowego z kwasem sulfobursztynowym [Disodium Lauryl Sulfosuccinate], towarzyszące emulgatorom niejonowym.

W recepturach perfum opisanych w powyższych patentach poza dodatkowymi solubilizatorami takimi jak alkohole wielowodorotlenowe czy węglowodory parafinowe znajdują się kationowe lub anionowe surfaktanty, wykazujące potencjał drażniący dla skóry.

Istota rozwiązania według wynalazku polega na tym, że w pierwszej kolejności, w celu uzyskania pre-emulsji, określoną ilość fazy olejowej, składającej się z

a) kompozycji zapachowej (O), która stanowi mieszaninę kilkunastu lub kilkudziesięciu małocząsteczkowych, lotnych, lipofilowych substancji o strukturze cyklicznej, alifatycznej lub aromatycznej i b) emulgatora (S), który jest związkiem z grupy oksyetylenowych pochodnych oleju rycynowego, pochodną poligliceroli w formie estrów poliglicerolu-4 oraz kwasów sebacynowego i laurylowego, pochodną poligliceroli w formie estrów poliglicerolu-6 oraz kwasów kaprynowego i kaprylowego oraz fazy wodnej, będącej mieszaniną c) wody i d) substancji konserwującej, którą jest stabilizator czystości mikrobiologiczej z grupy koloidów srebra nAg lub z grupy koloidów złota nAu albo kwas anyżowy lub jego sól sodowa albo kwas lewulinowy lub jego sól sodowa, dysperguje się za pomocą mieszadła mechanicznego o szybkości obrotów mieszadła od 450 do 550 obrotów na minutę, w czasie od 10 do 15 min, przy czym proces prowadzi się w temperaturze od 20°C do 30°C, a otrzymaną pre-emulsję poddaje się następnie procesowi homogenizacji za pomocą ultrasonifikatora z sondą, stosując moc nadźwiękawiania od 10 do 30 W, przy czym czas prowadzenia procesu homogenizacji jest determinowany uzyskaniem transparentnego układu, a fazę olejową uzyskuje się poprzez połączenie od 5 do 10 % masowych emulgatora i od 5 do 15% masowych kompozycji zapachowej, przy czym stosunek wagowy S : O emulgatora (S) do kompozycji zapac howej (O) mieści się w przedziale od 1 : 1 do 1 : 3, natomiast fazę wodną uzyskuje się poprzez połączenie substancji konserwującej w ilości od 0,00025 do 1% masowych z wodą w ilości będącej uzupełnieniem do 100% masowych składników.

Korzystnie proces uzyskania pre-emulsji prowadzi się w temperaturze 25°C. Korzystnie moc nadźwiękawiania wynosi 15 W.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest otrzymanie receptur nanoemulsji kompatybilnych z kompozycjami zapachowymi, bez dodatku etanolu lub innych rozpuszczalnik ów (kosurfaktantów) z grupy alkoholi wielowodorotlenowych. Na podkreślenie zasługuje również fakt, iż nie ma konieczności stosowania dodatkowego solubilizatora na przykład w postaci oleju o niskiej polarności (np. izoheksadekanu), zwiększającego stabilność układu. Jako emulgatory stosuje się wyłącznie niejonowe, łagodne dla skóry emulgatory w stężeniu bezpiecznym dla organizmu, nieprzekraczającym 10%. Należy również podkreślić, iż proces pre-emulsyfikacji korzystnie prowadzony jest w temperaturze 25°C, co znacznie redukuje koszty procesu produkcji i zwiększa stabilność chemiczną substancji wchodzących w skład kompozycji zapachowych, wrażliwych na podwyższona temperaturę.

Opracowanie perfum w formie nanoemulsji na bazie wody, pozwala na wyeliminowanie etanolu lub innych rozpuszczalników na rzecz wody. Eliminacja alkoholu - łatwopalnego, a w większych stężeniach drażniącego rozpuszczalnika - pozwala stworzyć bezpieczny produkt dla szerszej grupy konsumentów. Dodatkowo należy podkreślić aspekt ekonomiczny związany z wymianą towarów w skali międzynarodowej i obniżeniem kosztów transportu.

Niska lepkość w granicach od 60 do 110 mPas ułatwia dodatkowo aplikację, natomiast fluidalna natura systemu nadaje nanoemulsji przyjemne właściwości użytkowe.

Przedmiot wynalazków został przedstawiony w przykładach wykonania.

PL 236 231 B1

P r z y k ł a d 1

Odważa się składniki fazy olejowej (kompozycja zapachowa nr 1 ) w ilości 6% masowych, surfaktant - oksyetylenowany 35 molami tlenku etylenu olej rycynowy (PEG-35 Castor oil) w ilości 10% masowych, koloid srebra (nAg) w ilości 0,00025% masowych oraz wodę w uzupełnieniu do 100% masowych. W celu uzyskania pre-emulsji, określoną ilość fazy olejowej i fazy wodnej dysperguje się za pomocą mieszadła mechanicznego w czasie 10 min, stosując szybkość obrotów mieszadła v=500 rpm. Proces prowadzi się w temperaturze 25°C. Otrzymaną pre-emulsję poddaje się następnie procesowi homogenizacji za pomocą ultrasonifikatora z sondą, stosując moc nadźwiękawiania 15 W. Czas prowadzenia procesu homogenizacji jest determinowany uzyskaniem transparentnego układu.

Odpowiednio dobrany stosunek wagowy surfaktantu do fazy olejowej zapewnia otrzymanie stabilnej nanoemulsji.

Otrzymuje się nanoemulsję o następującym składzie w % masowych:

- nAg - 0,00025%,

- kompozycja zapachowa nr 1 - 6%

- oksyetylenowany 35 molami tlenku etylenu olej rycynowy (PEG-35 Castor oil) -10% woda - do 100%.

P r z y k ł a d 2

Odważa się składniki fazy olejowej {kompozycja zapachowa nr 2) w ilości 6% masowych, surfaktant - oksyetylenowany 35 molami tlenku etylenu olej rycynowy (PEG-35 Castor oil) w ilości 6% masowych, koloid srebra w ilości 0,00025% masowych oraz wodę w uzupełnieniu do 100% masowych. Stosuje się procedurę wytwarzania nanoemulsji opisaną w przykładzie 1 i otrzymuje nanoemulsję o następującym składzie w % masowych:

- nAg - 0,00025%,

- kompozycja zapachowa nr 2 - 6%

- oksyetylenowany 35 molami tlenku etylenu olej rycynowy (PEG-35 Castor oil) - 6%

- woda - do 100%.

P r z y k ł a d 3

Odważa się składniki fazy olejowej (kompozycja zapachowa nr 3) w ilości 15% masowych, surfaktant - oksyetylenowany 35 molami tlenku etylenu olej rycynowy (PEG-35 Castor oil) w ilości 10% masowych, koloid srebra koloid srebra w ilości 0,00025% masowych oraz wodę w uzupełnieniu do 100% masowych. Stosuje się procedurę wytwarzania nanoemulsji opisaną w przykładzie 1 i otrzymuje sie nanoemulsję o następującym składzie w % masowych:

- nAu - 0,00025%

- kompozycja zapachowa nr (3) - 15%

- oksyetylenowany 35 molami tlenku etylenu olej rycynowy (PEG-35 Castor oil) - 10%

- woda - do 100%.

P r z y k ł a d 4

Odważa się składniki fazy olejowej (kompozycja zapachowa 4) w ilości 6% masowych, surfaktant (poliglukozyd decylowy) w ilości 10% masowych, koloid srebra (nAg) w ilości 0,00025% oraz wodę w uzupełnieniu do 100% masowych. Stosuje się procedurę wytwarzania nanoemulsji opisaną w przykładzie 1 i otrzymuje się nanoemulsję o następującym składzie w % masowych:

- nAu - 0,00025%,

- kompozycja zapachowa nr (4) - 6%

- poliglukozyd decylowy (decyl glucoside) - 10% woda - do 100%.

P r z y k ł a d 5

Odważa się składniki fazy olejowej (kompozycja zapachowa nr 1) w ilości 6% masowych, surfaktant (mieszanina estrów poliglicerolu-4 i kwasów sebacynowego i laurylowego oraz estrów poliglicerolu -6 i kwasów kaprynowego i kaprylowego) w ilości 10% masowych, mieszanina soli sodowych kwasów lewulinowego i anyżowego w ilości 1 % masowych oraz wodę w uzupełnieniu do 100% masowych.

W celu uzyskania pre-emulsji, określoną ilość fazy olejowej i fazy wodnej dysperguje się za pomocą mieszadła mechanicznego w czasie 12 min, stosując szybkość obrotów mieszadła v=520 rpm. Proces prowadzi się w stałej temperaturze 23°C. Otrzymaną pre-emulsję poddaje się następnie procesowi homogenizacji za pomocą ultrasonifikatora z sondą, stosując moc nadźwiękawiania 20 W. Czas prowadzenia procesu homogenizacji jest determinowany uzyskaniem transparentnego układu.

PL 236 231 B1

Otrzymuje się nanoemulsję o następującym składzie w % masowych: - mieszanina soli sodowych kwasów lewulinowego i anyżowego - 1% - kompozycja zapachowa nr (1) - 6% - estry ptóigticefolu-4 i kwasów sebacynowego i laurylowego oraz estry poliglicerolu -6 i kwasów kaprynowego i kaprylowego - 10% - woda - do 100%.

Otrzymane w przykładach od 1 do 5 nanoemulsje charakteryzowały się średnim rozmiarem cząstek fazy wewnętrznej rzędu 20 do 100 nm, transparentnym wyglądem, niską lepkością w granicach 60 - 100 mPas, (T=25°C, v=50 s^-1) niskim napięciem powierzchniowym; 28 - 30 mN/m, (T= 25°C), pH odpowiadającym filologicznemu pH skóry.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania perfum bezalkoholowych, znamienny tym, że w pierwszej kolejności, w celu uzyskania pre-emulsji, określoną ilość fazy olejowej, składającej się z

   a) kompozycji zapachowej (O), którą stanowi mieszanina kilkunastu lub kilkudziesięciu małocząsteczkowych, lotnych, lipofilowych substancji o strukturze cyklicznej, alifatycznej lub aromatycznej i b) emulgatora (S), który jest związkiem z grupy oksyetylenowych pochodnych oleju rycynowego, pochodną poligliceroli w formie estrów poliglicerolu-4 oraz kwasów sebacynowego i laurylowego, pochodną poligliceroli w formie estrów poliglicerolu-6 oraz kwasów kaprynowego i kaprylowego oraz fazy wodnej, będącej mieszaniną c) wody i d) substancji konserwującej, którą jest stabilizator czystości mikrobiologicznej z grupy koloidów srebra nAg lub z grupy koloidów złota nAu albo kwas anyżowy lub jego sól sodowa albo kwas lewulinowy lub jego sól sodowa, dysperguje się za pomocą mieszadła mechanicznego o szybkości obrotów mieszadła od 450 do 550 obrotów na minutę, w czasie od 10 do 15 min, przy czym proces prowadzi się w temperaturze od 20°C do 30°C, a otrzymaną pre-emulsję poddaje się następnie procesowi homogenizacji za pomocą ultrasonifikatora z sondą, stosując moc nadźwiękawiania od 10 do 30 W, przy czym czas prowadzenia procesu homogenizacji jest determinowany uzyskaniem transparentnego układu, a fazę olejową uzyskuje się poprzez połączenie od 5 do 10 % masowych emulgatora i od 5 do 15 % masowych kompozycji zapachowej, przy czym stosunek wagowy S : O emulgatora (S) do kompozycji zapachowej (O) mieści się w przedziale od 1 : 1 do 1 : 3, natomiast fazę wodną uzyskuje się poprzez połąc zenie substancji konserwującej w ilości od 0,00025 do 1% masowych z wodą w ilości będącej uzupełnieniem do 100% masowych składników.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że proces uzyskania pre-emulsji prowadzi się w temperaturze 25°C.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że moc nadźwiękawiania wynosi 15 W.