Controllo qualità e screening dei prodotti per capelli, pelle e per la cura dei denti con NIRS
3 ott 2022
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Questo articolo mostra come l'utilizzo della spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS) per il controllo qualità (QC) e lo screening dei prodotti sia la scelta ideale per i produttori di prodotti per capelli, pelle e per la cura dei denti. Non solo la tecnica è veloce e non distruttiva, è anche facile da usare e non richiede prodotti chimici.
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Il controllo della qualità dei prodotti per capelli, pelle e per la cura dei denti continua ad aumentare di importanza per i produttori. Oltre a salvaguardare la nostra salute, è altrettanto importante evitare la vendita di prodotti fuori specifica. I richiami di prodotti sono molto costosi e hanno un effetto duraturo sulla reputazione di un'azienda. Pertanto, è essenziale testare intensamente questi diversi prodotti per la cura prima che vengano immessi sul mercato. Questo articolo mostra come l'utilizzo della spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS) per il controllo qualità e lo screening dei prodotti sia la scelta ideale per i produttori di prodotti per la cura della persona. Non solo la tecnica è veloce e non distruttiva, è anche facile da usare e non richiede prodotti chimici.
Le sezioni successive introdurranno vari tipi di prodotti per la cura personale, seguiti da una spiegazione della tecnica analitica NIRS e da un esempio applicativo di come NIRS può essere utilizzato per il controllo qualità di shampoo e prodotti correlati.
Prodotti per la cura dei capelli:
Shampoo e balsamo sono miscele complesse contenenti detergenti, conservanti e principi attivi (ad esempio composti antiforfora). I balsami per capelli sono composti da una miscela di acqua e ingredienti idrofobici, formando un'emulsione con una dimensione specifica delle gocce. Questa dimensione delle goccioline varia durante le diverse fasi di lavorazione ed è di grande importanza da controllare poiché influisce sulle prestazioni del condizionatore. In quanto tale, la dimensione delle goccioline è un parametro di qualità che deve essere determinato regolarmente.
Gel, cere, creme e spray per capelli sono prodotti cosmetici utilizzati per lo styling e la protezione dei capelli. Per ottenere le proprietà desiderate, vengono utilizzati molti ingredienti diversi secondo formule rigorose. Le lacche per capelli non aerosol (cioè a pompa) contengono principalmente solventi e copolimeri. Alcune creme per capelli contengono principi attivi per trattare la forfora o altri problemi. In questo caso, la quantità di composti attivi nel prodotto finale è fondamentale. Pertanto, la concentrazione di principi attivi deve essere determinata regolarmente come uno dei tanti parametri di controllo della qualità.
Prodotti per la cura della pelle:
Il sapone viene utilizzato per scopi igienici, in forma liquida o solida. La produzione del sapone inizia con la saponificazione, seguita dalla purificazione per rimuovere le impurità e i sottoprodotti del processo di saponificazione. Quando si creano saponette solide, la materia prima viene essiccata e tagliata a pasta dopo la fase di purificazione. Le specifiche del prodotto finito dipendono dalla qualità degli spaghetti di sapone utilizzati.
Creme e lozioni vengono applicate esternamente sulla pelle per vari motivi, ad esempio agendo come vettori di principi attivi per favorire il loro assorbimento. Questi prodotti aiutano anche a normalizzare i livelli di idratazione della pelle. Le lozioni fanno parte di prodotti per la cura della persona, cosmetici o prodotti farmaceutici e pertanto devono soddisfare severi requisiti di controllo della qualità. Uno dei parametri di qualità più importanti è il contenuto d'acqua perché contribuisce in modo determinante alla consistenza e alle caratteristiche idratanti delle lozioni.
Prodotti per la cura dei denti:
Il dentifricio è destinato all'igiene orale e deve soddisfare molteplici requisiti di qualità per garantire un uso sicuro. I parametri che di solito devono essere determinati includono additivi, coloranti e principi attivi. La determinazione di questi parametri richiede spesso la preparazione del campione, tecniche analitiche complesse e prodotti chimici.
Il collutorio è una soluzione antisettica destinata a ridurre la carica microbica nel cavo orale. Parametri come principi attivi, oli essenziali, coloranti e altro devono essere testati per superare le ispezioni di controllo qualità.
Spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS): lo strumento ideale per il controllo della qualità di prodotti per capelli, pelle e per la cura dei denti
La spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS) è un metodo consolidato per un controllo di qualità rapido e affidabile dei prodotti per la cura personale e dei cosmetici da oltre 30 anni. Tuttavia, molte aziende continuano a non considerare coerentemente l'implementazione di NIRS nei loro laboratori QA/QC. Le ragioni potrebbero essere sia un'esperienza limitata in merito alle possibilità di applicazione, sia un'esitazione generale sull'implementazione di nuovi metodi.
Ci sono diversi vantaggi nell'utilizzo di NIRS rispetto ad altre tecnologie analitiche convenzionali. Per uno, NIRS è in grado di misurare più parametri in soli 30 secondi senza alcuna preparazione del campione! L'interazione luce-materia non invasiva utilizzata da NIRS, influenzata dalle proprietà fisiche e chimiche del campione, lo rende un metodo eccellente per la determinazione di entrambi i tipi di proprietà.
Per informazioni più dettagliate su NIRS come tecnica secondaria, leggi i nostri precedenti blog post.
ASTM E1655: NIRS come tecnica conforme al QC
ASTM E1655 (Standard Practices for Infrared Multivariate Quantitative Analysis) è una guida per la calibrazione multivariata degli spettrometri a infrarossi utilizzati per determinare le caratteristiche fisiche o chimiche dei materiali. Queste pratiche sono applicabili alle analisi condotte nella regione spettrale del vicino infrarosso (NIR) (da circa 780 a 2500 nm) attraverso la regione spettrale del medio infrarosso (MIR) (da circa 4000 a 400 cm-1).
Quali parametri e applicazioni sono generalmente possibili per l'analisi NIRS?
Tipicamente, i parametri chiave per il controllo di qualità di prodotti per capelli, pelle e per la cura dei denti come contenuto di umidità, tensioattivi, principi attivi, valore di iodio e sostanza grassa totale (TFM) sono determinati in laboratorio con metodi chimici e fisici. Questi metodi non solo hanno costi di gestione elevati, ma richiedono anche molto tempo.
La spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS) può superare questi problemi in quanto non richiede né prodotti chimici né preparazione del campione, fornisce risultati in meno di un minuto e può essere utilizzata anche da non chimici. Inoltre, è possibile determinare più parametri chimici e fisici contemporaneamente. I vantaggi combinati di questa tecnologia rendono NIRS la soluzione ideale per molte misurazioni QA/QC quotidiane o anche analisi atline ad hoc.
Esempio applicativo: Controllo qualità dei tensioattivi nello shampoo con NIRS
La determinazione di tensioattivi come sodio laureth solfato (SLES), cocamidopropil betaina (CAPB), cocamidopropilammina ossido (CAW), cocamide dietanolamina (DEA) e carbopol nello shampoo è un processo costoso e dispendioso in termini di tempo a causa dell'uso di grandi volumi di sostanze chimiche necessarie per queste analisi con le tecniche di laboratorio convenzionali.
Per mostrare alcuni dei vantaggi dell'utilizzo di NIRS come strumento di controllo qualità, i campioni di shampoo sono stati misurati con Metrohm DS2500 Solid Analyzer in modalità di trasflessione sull'intero intervallo di lunghezze d'onda (400–2500 nm). È stata impiegato DS2500 Slurry Cup che semplifica il posizionamento del campione e la pulizia del recipiente del campione. Il riflettore diffuso in oro da 1 mm definisce la stessa lunghezza del percorso per tutte le misurazioni per garantire risultati riproducibili.
Gli spettri Vis-NIR ottenuti (Figura 1) sono stati utilizzati per creare modelli di previsione per la determinazione di diversi ingredienti chiave nello shampoo. La qualità dei modelli di previsione è stata valutata utilizzando diagrammi di correlazione che mostrano la correlazione tra la previsione Vis-NIR e i valori del metodo primario (Figura 2). I rispettivi valori di riferimento (FOM) mostrano la precisione attesa di una previsione durante l'analisi di routine (Figura 2 e Tabella 1).
Tabella 1. Intervalli di concentrazione e valori di riferimento (FOM) per i costituenti chiave misurati nei campioni di shampoo con l'analizzatore solido DS2500.
| Parametro | Range (%) | R2 | SECV |
|---|---|---|---|
| SLES | 2–13 | 0.991 | 0.4% |
| CAPB | 0–2 | 0.993 | 0.05% |
| CAW surfactant | 0–2 | 0.991 | 0.12% |
| Carbopol | 0–3 | 0.998 | 0.04% |
| Cocamide DEA | 0–3 | 0.997 | 0.05% |
| Polyquaternium-7 | 0.2–1.9 | 0.991 | 0.07% |
Questa soluzione dimostra che la spettroscopia NIR è particolarmente adatta per l'analisi di più principi attivi nello shampoo senza preparazione del campione o utilizzando reagenti chimici. Inoltre, i risultati si ottengono in meno di un minuto, facendo risparmiare tempo prezioso agli utenti.
Costi di esercizio: metodi chimici a umido vs. NIRS
I costi di esercizio sono significativamente inferiori quando si utilizza la spettroscopia NIR rispetto ai metodi chimici a umido. Il confronto dei costi di esercizio dell'utilizzo della titolazione/HPLC con la spettroscopia NIR per la determinazione dei parametri di qualità chiave nello shampoo è illustrato in Figura 3.
Riassunto
Il controllo della qualità è un aspetto critico per le sostanze che utilizziamo sulla nostra pelle e per la nostra igiene dentale. A causa della nostra esposizione quotidiana ai prodotti per la cura della persona, è fondamentale che seguano gli standard e le normative del settore e siano sicuri da usare. L'analisi chimica umida convenzionale di vari parametri QC in prodotti per capelli, pelle e cura dei denti comporta l'uso di reagenti chimici, analisti chimici esperti e richiede tempo per preparare e analizzare i campioni. La spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS) è un'alternativa rapida, non richiede sostanze chimiche o fasi di preparazione del campione e può essere utilizzata da personale non tecnico. È possibile misurare più parametri contemporaneamente, riducendo ulteriormente i tempi di analisi e i risultati vengono forniti in meno di un minuto.
Your knowledge take-aways
Aumenta l'efficienza nel laboratorio di controllo qualità: in che modo NIRS aiuta a ridurre i costi fino al 90%
La sottovalutazione dei processi di controllo qualità è uno dei principali fattori che portano al fallimento del prodotto interno ed esterno, che è stato segnalato per causare una perdita di fatturato tra il 10 e il 30%. Di conseguenza, vengono messe in atto molte norme diverse per supportare i produttori in questo. Tuttavia, il tempo necessario per ottenere risultati e i costi associati per i prodotti chimici possono essere piuttosto eccessivi, portando molte aziende a implementare la spettroscopia nel vicino infrarosso nel loro processo di controllo qualità. Il seguente white paper illustra il potenziale di NIRS e mostra potenziali di risparmio sui costi fino al 90%.
