Estabilidad de una emulsión cosmética con reología y Raman
Cómo relacionar la caída de viscosidad de una emulsión al calentarla con la fusión de sus estabilizantes, midiendo a la vez reología y espectros Raman.
La reología es más útil cuando se combina con la medida simultánea de las propiedades físicas o químicas que controlan el flujo. En esta nota, Thermo Fisher Scientific y el NIST (Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de EE. UU.) relacionan la viscosidad de una emulsión cosmética con lo que ocurre a nivel molecular en sus estabilizantes.
La muestra y el montaje
La emulsión estaba formada por gotas de aceite (de coco y almendra) en agua, estabilizadas por una mezcla de tensioactivos y alcoholes grasos. Se midió con un reómetro HAAKE MARS acoplado a un espectrómetro Raman DXR3 Flex a través de una base óptica transparente, de modo que viscosidad y espectros se registraban sobre la misma muestra y al mismo tiempo.
Los espectros muestran las bandas típicas de las cadenas alquílicas de estabilizantes y ácidos grasos. Al analizar la región del modo de torsión CH₂ se puede cuantificar la fracción de cadenas ordenadas (con secuencias «trans» consecutivas), que disminuye a medida que esas cadenas funden.
Qué se observó
Se calentó la emulsión de 25 a 90 °C a 1 °C/min, midiendo la viscosidad a una velocidad de cizalla constante de 30 s⁻¹ con una separación de 200 µm. (A velocidades menores la cizalla se localizaba en una capa fina de líquido, un efecto que la nota menciona como advertencia práctica).
- La viscosidad bajó suavemente al aumentar la temperatura hasta unos 50 °C y, a partir de ahí, cayó bruscamente.
- En el mismo intervalo, entre 45 y 55 °C, la fracción de cadenas ordenadas medida por Raman también cambió de forma marcada.
- Ese intervalo coincide con la fusión de estabilizantes de la emulsión como el alcohol cetílico y el cloruro de estearalconio.
Conclusión práctica: la pérdida de consistencia de la emulsión al calentarse se debe a la fusión de la red de estabilizantes, no solo al efecto normal de la temperatura sobre la viscosidad. Saberlo orienta la reformulación si el producto debe aguantar temperaturas altas de transporte o almacenamiento.
Por qué medir a la vez
Las muestras blandas son sensibles a la temperatura y a la historia de cizalla. Si reología y espectroscopía se hacen por separado, nunca se tienen exactamente las mismas condiciones. Midiendo a la vez, la correlación entre estructura química y respuesta mecánica es directa.
El montaje utiliza el módulo RheoRaman para el reómetro HAAKE MARS 40/60. En la nota sobre la cristalización de la manteca de cacao se ve otra aplicación de la misma técnica.
