不只環保節能!低能量乳化(Low-Energy Emulsification)技術...@MSMF知識PART

2023/09/03閱讀時間約 4 分鐘
Cosmetics&Toiletries報導:通過「低能量乳化(Low-Energy Emulsification)技術」不只節省生產成本(時間&能源),更能通過參數調整,提供更細緻的乳化滴...
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隨著工業化及現代化生活模式需求──「電力」似乎永遠處在不夠的狀態。

加上對製造商來說──能在生產過程中越節約成本(不管是時間&能源),當然越好!

於是「低能量乳化(Low-Energy Emulsification,LEE)技術」就有用武之地。


低能量乳化(Low-Energy Emulsification,LEE)技術

根據T. Joseph Lin博士在Cosmetics&Toiletries雜誌上的文章《Low-Energy Emulsifi cation: Beyond Energy Conservation》表示:

在工廠中最普遍的節約模式就是「放大一次性產量」──例如原本生產3批次300kg的產品內料,改換成能一次製造900kg的鍋具來生產,肯定節省人力、時間與電力等各方面的成本。(只要工廠願意添購更大的鍋具設備使用)

但是林博士表示:

透過「增加單一批次的產量」來節約能源成本的方法──僅限於那些「無需加熱」的劑型,如化妝水、水性精華液或洗臉慕斯(液)等。

對於需要「熱作」的劑型,如配方含蠟脂或高級醇類的乳液或霜體,就不見得划算──因為更大的鍋具,往往需要更久的時間,來完成加熱與降溫至特定溫度需求。

不過若藉由LEE技術──將乳化配方中的[水相]分兩大部分:其中參與高溫乳化的[水相%]盡可能減低至能滿足乳化滴完成的%即可;剩下的另一部分[水相]維持室溫,就能用來幫助加快降溫過程──前者等於需要加熱的體量縮小,加熱至所需溫度的時間縮短;後者比起單純被動擴散至鍋壁散熱降溫,主動添加的相對低溫[水相],能更快速幫助內部降溫,使短整體製造時間,達節約成本效果。*文章中林博士實測比對相同O/W配方,大批量的製造時間,約可降至與小批量者相近。

另外,林博士還發現:參與高溫乳化的[水相%]減少(=用來降溫的[水相]%保留更多),反而促使最終製品的乳化滴粒徑更細緻。(一般來說:乳霜配方的乳化滴粒徑越小,被認為比具有較大乳化滴尺寸的乳液或霜體更好、相對穩定性更高。)*文章中林博士所測試的O/W配方,在高溫乳化的[水相]取20%時,所產生的乳化滴粒徑最細小。


MSMF觀點

其實對於「熱製型」乳/霜配方,LEE技術多少都有應用到──因為[活性相]部分,往往是乳化滴形成後,溫度小於45℃以下加入,這多少都有加速降溫、縮短時間的效果。

且直觀來看:上述LEE技術,等於讓高溫乳化的[油+水]兩相「總體積」縮小了──那麼乳化滴被均質頭(葉片)剪切的循環次數,肯定被放大──所以LEE技術讓乳化滴變細,似乎理所當然吧?!

只是實務上乳液或霜體的品質,是受到許多加工變數的影響,如乳化溫度、均值攪拌速度、冷卻速度、添加順序、甚至單批生產量大小......等──換句話說:LEE技術的引入,可能真的需要「Case-by-case」去測試。

想將某乳化配方量產LEE技術優化──要預留多少的降溫用[水相%]?何者最適,能得到最佳化、細緻同時穩定的乳液或霜體?──在不同的配方,所需的參數設定肯定有所差異。因此,這就是需要「製程工程師(負責:將實驗室配方程序,轉換並優化工廠量產製造的參數條件)」的努力,透過實測微調、優化之。


*不過身為代工製造廠的一名小研發,目前實務上代工廠有著不小侷限:要將實驗室配方有效轉換工廠量產製程,真的很吃重「經驗值 (尤其對自家工廠的生產製造、設備屬性的熟悉度)」──畢竟品牌客戶不見得願意給充分的預算(開發期程&訂單量),讓代工廠可以去針對同一產品配方,不斷測試優化、調整出品質最佳的製造參數。且代工廠的老闆,也大概率不願意付出更多成本,讓生產製造有條件去試錯(∵報廢賠錢機率大)。


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