وبلاگ
فرمول شامپو: راهنمای جامع طراحی فرمول محصولات مو
فهرست مطالب
پیش‌گفتار
شامپوها گروه مهمّی از محصولات بهداشت فردی را تشکیل می‌دهند. اغلب مردم حسّاسیت بالایی روی کیفیت، قوام، تمیزی و حالت‌دهی موی خود دارند و از این‌روی در انتخاب شامپو دقّت نظر زیادی به خرج می‌دهند. این گزینش‌گری، طراحی فرمولاسیون شامپو را به موضوعی چالش‌‌برانگیز مبدل ساخته‌است. فرمول شامپو باید به‌گونه‌ای طراحی شود که هم با نیازهای روز بازار همخوانی داشته‌باشد و هم ویژگیهای کیفی مطلوبی داشته‌باشد.
در مقالۀ حاضر، کوشیده‌ایم تا حد امکان به ملزومات طراحی فرمولاسیون شامپو بپردازیم و در انتها نمونه‌ای از فرمول شامپو را ارائه کنیم.
اجزای اصلی شامپوها
طبیعتاً نمی‌توان انتظار فرمول جامعی را برای تمام شامپوها و تمام انواع مو داشت. اما بااین‌حال، می‌توانیم نوعی تقسیم‌بندی کاربردی برای اجزای شیمیایی مختلف شامپو و نقش هر دسته از این مواد ارائه دهیم. به‌طور عمومی، در فرمولاسیون شامپو، یا به‌عبارتی ساختار عمومی غالب شامپوها، کم‌وبیش با همین اجزا و دسته‌ها سر و کار داریم:
سورفکتانت‌ها: سورفکتانت‌ها را می‌توان اصلی‌ترین جزء فرمولاسیون شامپو قلمداد کرد. این ترکیبات با ماهیت دوگانۀ هیدروفیل-هیدروفوب یا آبدوست-آب‌گریز خود قادرند که به‌طور توأمان با آب و مولکول‌های چربی برهمکنش کنند. این برهمکنش سبب زدودن مولکول‌های چربی از سطوح پوست سر و مو، پایداری آن‌ها در آب و در نهایت پاک‌سازی کاملشان پس از آب‌کشی می‌شود.
از سوی دیگر، سورفکتانت‌ها سبب پایداری سایر اجزا در فرمول شامپو می‌شوند. در حقیقت شامپو نوعی امولسیون است که پایداری آن وابسته به امولسیفایر مصرفی است. در فرمولاسیون شامپوها، عموماً سورفکتانت‌ها نقش امولسیفایر را نیز برعهده دارند.
چنان‌چه پیش‌تر نیز در کمارت بررسی شده‌است، سورفکتانت‌ها انواع مختلفی دارند و در نقش‌های مختلفی به‌کار می‌روند. به‌طور خلاصه، سورفکتانت‌ها را می‌توان این‌چنین دسته‌بندی کرد:
سورفکتانت‌های آنیونی: این دسته از سورفکتانت‌ها، اصلی‌ترین سورفکتانت‌های مصرفی در فرمول شامپو هستند. وظیفۀ اصلی، پاک‌کنندگی و کف‌کنندگی در فرمولاسیون شامپو بر عهدۀ سورفکتانت‌های آنیونی است. در میان ترکیبات مختلف این دسته‌نیز، سورفکتانت‌های سولفاته، رایج‌ترین سورفکتانت‌های مصرفی به‌شمار می‌روند.
به‌طور عام، خانوادۀ آلکیل‌اتر‌سولفات‌ها مانند سدیم لوریل اتر سولفات (تگزاپن) یا SLES، آمونیوم لوریل سولفات (ALS) و آمونیوم لوریل اتر سولفات (ALES)، تری‌اتانول‌آمین‌لوریل‌سولفات (TLS) و تری‌اتانول‌آمین‌لوریل‌اتر سولفات (TLES)، محبوب‌ترین سورفکتانت‌های آنیونی این دسته محسوب می‌شوند. لازم به‌توضیح است که مهم‌ترین چالش استفاده از سورفکتانت‌های آنیونی، حساسیت‌زایی و امکان بروز خارش پوستی در اثر استفاده از آن‌ها است. درست به‌همین دلیل برخی از مردم ترجیح می‌دهند از شامپوهای خانگی یا دست‌ساز استفاده کنند.
لازم‌به‌توضیح‌است که در فرمول شامپو بدون سولفات، از سورفکتانت‌های غیرسولفاته استفاده می‌شود سورفکتانت‌هایی مانند دی‌سدیم‌لوریل‌اتر سولفوسوکسینات و یا سدیم لوریل سارکوزینات نیز از جمله سورفکتانت‌های آنیونی رایجِ غیر سولفاته به‌شمار می‌روند. در فرمولاسیون شامپو بدون سولفات، عموماً از چنین ترکیباتی استفاده می‌شود. لازم به توضیح است که پیش‌تر در مقاله‌ای به بررسی تفاوت‌های اصلی شامپوهای سولفاته و غیر سولفاته پرداخته‌ایم.
سورفکتانت‌های غیریونی: این گروه از سورفکتانت‌ها به‌سبب ماهیت ملایم خود عموماً به‌عنوان سورفکتانت ثانویه و در جهت تقویت خواص سورفکتانت اصلی به‌کار گرفته می‌شوند. رایج‌ترین سورفکتانت این دسته، آلکیل‌پلی‌گلوکوزایدها مانند لوریل پلی‌گلوکوزاید و کوکوپلی‌گلوکوزاید هستند.
سورفکتانت‌های آمفوتریک: این گروه از سورفکتانت‌ها که به‌طور توأمان حاوی گروه‌های مثبت‌و‌منفی در ساختار خود هستند نیز از جمله سورفکتانت‌های غیرحساسیت‌زا و ملایم‌اند. کوکامیدوپروپیل بتائین، رایج‌ترین سورفکتانت مصرفی این گروه است که در فرمولاسیون بسیاری از شامپوها به‌عنوان سورفکتانت ثانویه و در راستای تقویم کف‌زایی و پاک‌کنندگی سورفکتانت اصلی به‌کار گرفته می‌شود.
سورفکتانت‌های کاتیونیک: در فرمولاسیون شامپوها، استفاده از این گروه از سورفکتانت‌ها در کاربرد پاک‌کنندگی چندان رایج نیست. بااین‌حال چنان‌چه در ادامه ارائه خواهد شد، ترکیبات کاتیونیک یکی از اصلی‌ترین گروه مواد حالت‌دهندۀ مو به‌شمار می‌روند.
عوامل نرم‌کننده
ترکیبات نرم‌کننده با هدف جلوگیری از خشکی بیش از حد مو پس از شست‌وشو و همین‌طور بهبود بافت و شانه‌خوری مو به‌کار گرفته می‌شوند. از آن‌جا که ساقۀ مو بار جزئی منفی دارد، ترکیبات کاتیونی با پدید آوردن جاذبۀ الکترواستاتیک به خوبی بر سطح مو می‌نشینند. این ترکیبات با رسوب بر روی ساقه مو، به آن نرمی و درخشندگی می‌بخشند و از سوی دیگر، بار الکتریکی سطح مو را خنثی می‌سازند.
رایج‌ترین ترکیبات نرم‌کننده در فرمولاسیون شامپو عبارت‌اند از:
- سیلیکون‌ها: دای‌متیکون، و سیکلومتی‌کن و انوع روغن‌های سیلیکونی در این دسته قرار می‌گیرند.
- پلیمرهای کاتیونی: پلی‌کواترنیوم-۱۰، پلی‌کواترنیوم-7، گوارهیدروکسی‌پروپیل‌تریمونیوم‌کلراید، بهن‌ترمونیوم‌کلراید، رایج‌ترین پلیمرهای کاتیونی در این مصارف به‌شمار می‌روند.
- روغن‌ها و کره‌های طبیعی: از این دست می‌توان به روغن آرگان، انوع روغن‌های گیاهی و همین‌طور کره شی اشاره کرد.
غلیظ‌کننده‌ها و اصلاح‌کننده‌های رئولوژیکی
غلظت‌دهنده‌ها ویسکوزیته شامپوها را تنظیم می‌کنند و بر قابلیت پخش و البته جذابیت ظاهری محصول نهایی تأثیر می‌گذارند. این مواد در حقیقت، خواص جریان‌شناسی شامپو را تحت تأثیر قرار می‌دهند و از ثبات محصول و سهولت مصرف آن اطمینان حاصل می‌کنند. افزون‌براین، برخی از خواص ظاهری مانند صدفی‌بودن، تلألو و ظاهر رنگی شامپو نیز تا حدودی وابسته به ویسکوزیتۀ محصول نهایی است.
رایج‌ترین غلیظ‌کننده‌های مصرفی در شامپو عبارت‌اند از:
نمک: رایج‌ترین و ارزان‌ترین غلیظ‌کننده‌های مصرفی در فرمول شامپو، نمک‌هایی نظیر نمک طعام‌اند! البته نمک‌ها عموماً بر سامانه‌های حاوی سورفکتانت‌های آنیونی اثرگذارند. این ترکیبات با متراکم ساختن مایسل‌های حاصل از سورفکتانت‌ها، سبب افزایش ویسکوزیتۀ ترکیب می‌شوند.
غلظت‌دهنده‌های پلیمری: در بسیاری از محصولات، غلظت‌دهنده‌های پلیمری کارآمدترین غلظت‌دهنده‌های مصرفی به‌شمار می‌روند. در میان این ترکیبات می‌توان به کربومرها، زانتان گام و هیدروکسی اتیل سلولز اشاره کرد.
غلظت‌دهنده‌های آمفوتریک و غیر یونی: برخی از سورفکتانت‌های آمفتوری و غیر یونی مانند کوکامیدو پروپیل بتائین، یا کوکونات فتی‌اسید دی‌اتانول آمید (کوکامید یا لورامید) و حتّی کوکامیدوپروپیل هیدروکسی‌سولتین سبب افزایش قابل توجّه ویسکوزیتۀ محصول می‌شوند. البته استفاده از این ترکیبات عموماً بر خواص کف‌کنندگی و پاک‌کنندگی محصول نهایی نیز موثر است.
تنظیم‌کننده‌های pH
حفظ pH بهینه برای ثبات محصول، عدم حساسیت‌زایی و همین‌طور احساس بهتر مصرف‌کننده در هنگام مصرف ضروری است. pH شامپوها عموماً در محدودۀ ۵.۵ تا ۶.۵ تنظیم می‌شوند تا با pH طبیعی پوست سر و مو سازگار باشند. البته این مورد در مورد شامپو بچه تا حدودی متفاوت است.
تنظیم‌کننده‌های رایج pH در محصولات پوست و مو عبارت‌اند از:
- اسید سیتریک: اسید آلی ضعیف که برای کاهش pH استفاده می‌شود.
- هیدروکسید سدیم: برای افزایش pH به‌کار گرفته می‌شود.
- تری‌اتانول آمین: باعث افزایش pH می‌شود و معمولاً حساسیت‌زایی کمتری در قیاس با هیدروکسید سدیم دارد.
نگهدارنده‌ها
هر محصول آرایشی-بهداشتی که حاوی آب است، مستعد رشد میکروب‌‌ها و میکروارگانیسم‌‌های مخرب است. نگهدارنده‌ها از رشد میکروبی جلوگیری می‌کنند و ایمنی و ماندگاری شامپو را تضمین می‌کنند.
رایج‌ترین نگهدارنده‌ها در فرمولاسیون شامپو عبارت‌اند از:
- پارابن‌ها: متیل پارابن و پروپیل پارابن از جمله موثرترین نگهدارنده‌های محصولات آرایشی محسوب می‌شوند.
- فنوکسی‌اتانول: نگهدارنده‌ای با طیف وسیع کاربرد و محدودۀ قابل توجّه pH عملکردی است.
- پتاسیم سوربات: معمولاً در ترکیب با سایر نگهدارنده‌ها استفاده می‌شود.
- ایروتیازولین‌ها: یکی از رایج‌ترین و موثّر‌ترین نگهدارنده‌های شامپوها به‌شمار می‌روند.
رنگ‌ها و اسانس‌ها
رنگ و اسانس از جمله مهم‌ترین اجزای فرمولاسیون شامپو به‌شمار می‌روند چرا که به‌طور گسترده‌ای با تجربۀ حسی مصرف‌کننده و در نتیجه استقبال و رضایت از محصول مرتبط است. نکتۀ مهم در انتخاب رنگ و اسانس، سازگاری آن‌ها با سایر اجزای فرمولاسیون است. یکی از چالش‌های رایج فرمولاتورها در طراحی فرمول شامپو، انتخاب اسانس و رنگی است که سبب افت ویسکوزیته و یا افت عملکرد سایر اجزاء نشود. از این رو لازمۀ انتخاب اسانس و رنگ مناسب، انجام آزمون‌های دقیق پایداری و عملکردی است.
برخی از ملاحظات رایج:
- یکی از مواردی که باید به‌طور ویژه بررسی شود، حساسیت‌زایی اسانس است.
- از سازگاری اسانس با سایر اجزاء فرمولاسیون شامپو اطمینان حاصل کنید.
- رنگ مصرفی باید در طول عمر مفید محصول، یکپارچگی خود را حفظ کند.
- اگر از رنگ پودری استفاده می‌کنید بهتر است پیش از استفاده، آن را در مقداری از آب فرمول حل کنید.
مواد فعال
مواد فعال یا اصطلاحاً اکتیوها، باعث مرتفع شدن نیاز خاصی می‌شوند که در واقع ادعا یا claim اصلی آن محصول به‌شمار می‌رود. برخی از رایج‌ترین اکتیو‌های مصرفی در فرمولاسیون شامپو عبارت‌اند از:
- عوامل ضد شوره: زینک پیریتیون، پیروکتون اولامین، سلنیوم سولفید، کلیمبازول.
- تحریک‌کننده‌های رشد مو: ماینوکسیدیل، بیوتین.
- عوامل مرطوب‌کننده: پانتنول (پروویتامین B5)، گلیسیرین.
کف‌زایی از جمله ویژگیهای مهم تجربۀ حسی مصرف‌کننده است.
ملاحظات عمومی و چالش‌هاص اصلی در فرمولاسیون شامپو
در نظر گرفتن انواع مو و پوست سر
انواع مختلف مو (چرب، خشک، معمولی) و شرایط پوست سر (حساس، مستعد شوره) نیاز به فرمولاسیون‌های خاص دارند. به عنوان مثال، موهای چرب ممکن است از عوامل تمیزکننده قوی‌تری بهره‌مند شوند، در حالی که فرمول شامپوهای مناسب موی خشک حاوی نرم‌کننده‌های کاربردی هستند.
پایداری فیزیک و شیمیایی محصول
طبیعتاً انجام آزمون‌های پایداری مانند آزمون شوک دمایی، برای اطمینان از پایداری فیزیکی و شیمیایی محصول ضروری است. در حقیقت، فرمولاتو باید از عدم جدایی فازی، حفظ ویسکوزیته و سازگاری مواد در طول عمر محصول اطمینان حاصل کند.
انطباق با مقررات بین‌المللی و داخلی
فرمول شامپو باید با مقررات منطقه‌ای و بین‌المللی مربوط به مواد مجاز، محدودیت‌های غلظت و الزامات برچسب‌گذاری انطباق داشته‌باشد. بهتر است پیش از انتخاب هرمادهای در فرمولاسیون شامپو، از قوانین استفاده و دوز مجاز آن در سایت کازینگ مطلع شوید.
چالش‌های زیست محیطی
در دنیای مدرن، توجّه مصرف‌کنندگان به سازگاری‌های محیط‌زیستی محصولات مختلف به‌طور چشمگیری افزایش یافته‌است. در حقیقت در نگاه مصرف‌کنندۀ امروزی، تجزیۀ زیستی سورفکتانت‌ها و بسته‌بندی‌های سبز حائز اهمیّت است.
به‌عنوان فرمولاتور این نکته را به‌یاد داشته‌باشید که اگرچه در کشورهایی مانند ایران، هنوز توجّه مصرف‌کنندگان و قوانین به مسائل زیست‌محیطی به‌اندازه‌ای نیست که نیاز به اقدامی اساسی در تغییر فرمولاسیون باشد، امّا در همین دوره هم شاهد تغییرات آرام مقررات و بازار به‌سوی محصولات سبز هستیم. بنابراین بهتر است فرمول محصولات آرایشی بهداشتی خود را به‌تدریج به‌سوی استفادۀ بیشتر از مواد دوستدار محیط زیست سوق دهید.
تعادل بین تمیزکنندگی و ملایمت
یکی از چالش‌های اساسی فرمولاسیون شامپو، برقراری تعادل بین قدرت پاک‌کنندگی و ملایمت ترکیب است. در حقیقت، بسیاری از سورفکتانت‌های آنیونی، قدرت پاک‌کنندگی فوق‌العاده‌ای دارند امّا استفادۀ زیاد از این سورفکتانت‌ها سبب زدودن سبوم طبیعی مو و خشکی پوست سر می‌شود.
از سوی دیگر برخی از سورفکتانت‌ها نیز مانند سدیم لوریل سولفات یا SLS با وجود قدرت پاک‌کنندگی بالا، سبب حساسیت‌زایی و بروز خارش‌های پوستی می‌شوند. ازاین‌روی یکی از ملاحظات اساسی در طراحی فرمول شامپو انتخاب موثر سورفکتانت‌ها به‌گونه‌ای است که از یک‌سو قدرت پاک‌کنندگی مطلوبی داشته‌باشند و از سوی دیگر باعث بروز خشکی یا حساسیت‌های پوستی نشوند.
کنترل ویسکوزیته و خواص رئولوژیک
چنان‌چه پیش‌تر عنوان شد، یکی از اصلی‌ترین چالش‌های طراحی فرمول شامپو دست‌یابی به خواص رئولوژیک مطلوب است. یکی از نکاتی که باید در سنجش ویسکوزیتۀ نهایی شامپو مورد توجّه قرار گیرد نوع خواص رئولوژیک نهایی محصول است. به‌عنوان نمونه، اگر رفتار رئولوژیکی شامپو shear thinning یا نازک‌شده در اثر برش باشد، شامپو در بطری غلیظ است اما در هنگام استفاده به راحتی جریان خواهد یافت.
از سوی دیگر، ویسکوزیته باید در شرایط نگهداری و دمای مختلف، ثبات نسبی داشته باشد. وابستگی بیش از حد ویسکوزیته به دما سبب افت کیفیت شامپو در دماهای غیرمتعارف خواهد شد.
آزمون‌های رایج مشخصه‌یابی شامپوها
آزمون‌های متعددی برای بررسی کیفیت فرمول شامپو و متعاقباً عمکرد محصول نهایی در میان تولیدکنندگان رایج است. جدول زیر، مهم‌ترین آزمون‌های عددی بررسی کیفیت شامپو را نشان می‌دهد.
| هدف از انجام آزمون | توضیحات | آزمون |
| اطمینان از سازگاری pH با پوست و مو و حفظ پایداری فرمولاسیون. | تعیین میزان اسیدی یا قلیایی بودن شامپو با استفاده از پی‌اچ‌متر. | اندازه‌گیری pH |
| کنترل ویژگیهای جریان و کاربردپذیری محصول. | اندازه‌گیری غلظت شامپو با استفاده از ویسکومتر. | اندازه‌گیری ویسکوزیته |
| تضمین کیفیت تجربه مصرف‌کننده و کارایی پاک‌کنندگی. | ارزیابی میزان و پایداری کف تولید شده توسط شامپو. | آزمایش کف‌زایی |
| حفظ ایمنی محصول و جلوگیری از فساد میکروبی. | بررسی حضور میکروارگانیسم‌ها و اطمینان از عدم آلودگی محصول. | آزمایش ثبات میکروبی |
| تضمین یکپارچگی و کیفیت ظاهری محصول در طول عمر مفید. | ارزیابی پایداری فیزیکی شامپو در طول زمان مانند جدایش فاز یا رسوب. | آزمون ثبات فیزیکی |
| کنترل خواص مرطوب‌کنندگی و جلوگیری از خشک‌کنندگی مو. | اندازه‌گیری میزان آب جذب شده توسط مواد تشکیل‌دهنده شامپو. | آزمایش جذب آب |
| اطمینان از جذابیت بصری و تطابق با استانداردهای کیفی. | بررسی یکنواختی و پایداری رنگ شامپو و ارزیابی شفافیت آن. | آزمون رنگ و شفافیت |
| جلوگیری از تشکیل رسوبات و حفظ یکنواختی محصول. | ارزیابی قابلیت حل شدن مواد افزودنی در فرمولاسیون شامپو. | آزمون حلالیت |
| تضمین اثربخشی پاک‌کنندگی محصول. | ارزیابی کارایی شامپو در حذف آلودگی‌ها و چربی‌ها از مو و پوست سر. | آزمون عملکرد شوینده |
| بهبود تجربه مصرف‌کننده و افزایش رضایت مشتری. | ارزیابی ویژگیهای حسی شامپو مانند طعم، بو، و احساس پس از مصرف به‌وسیلۀ مصرف‌کنندگان. | آزمون ارزیابی ویژگیهای حسی |
| تضمین کارایی و ایمنی مواد فعال در طول عمر محصول. | بررسی تغییرات شیمیایی مواد فعال و سایر ترکیبات در طول زمان و تحت شرایط مختلف. | آزمون پایداری شیمیایی |
| اطمینان از سازگاری محصول با استانداردهای زیست‌محیطی و کاهش تاثیرات منفی زیست‌محیطی. | ارزیابی قابلیت تجزیه مواد شامپو در محیط زیست. | آزمون تجزیه‌پذیری زیستی |
افزون‌بر آزمون‌های یادشده، شمار دیگری از آزمون‌های عملکردی نیز مانند آزمون شانه‌خوری موی تر یا خشک (پس از مصرف شامپو) و آزمون‌های حالت‌دهی و غیره، در میان فرمولاتورها و تولید‌کننده‌های شامپو متداول است.
کنترل ویسکوزیتۀ شامپو از جمله مهم‌ترین و حساس‌ترین بخش‌های طراحی فرمول شامپو است.
نمونه‌ای از فرمولاسیون شامپو روزانه برای موهای معمولی
با توجّه به‌توضیحات ارائه‌شده در مورد مواد در ادامه، فرمولاسیونی به‌عنوان فرمول شامپوی نمونه ارائه می‌شود.
| درصد وزنی | نقش | ماده |
| 14 | سورفکتانت آنیونی | Sodium Lauryl Ether Sulfate (70%) (SLES) |
| 4.3 | سورفکتانت ثانویه (آمفوتری) | Betaine Cocamidopropyl |
| 1 | حالت‌دهندۀ کاتیونی | Polyquaternium-10 |
| 0.5 | حالت‌دهندۀ سیلیکونی | Dimethicone |
| 0.5 | نرم‌کننده و غلظت‌دهنده | PEG-7 Glyceryl Cocoate |
| 2.5 | غلیظ‌کننده | Cocamide diethanolamine |
| برای تنظیم pH در محدوده 5.5-6.5 | تنظیم pH | Citric Acid |
| 0.1 | نگهدارنده | MIT/CMIT |
| به میزان لازم | نمک | NaCl salt |
| بسته به دستور‌العمل اسانس 0.1-1 | اسانس | Fragrance |
| باقیمانده تا 100 | حلال | Deionized Water |
جمع‌بندی
همان‌طور که پیش‌تر عنوان شد، طراحی فرمول شامپو نیازمند شناخت کاملی از آناتومی مو، انواع پوست، شیمی کلوئید و سطح، اکتیو‌های مختلف و نیازهای بازار است. در این مقاله کوشش شد که تا حد ممکن، کلیاتی از جوانب مختلف طراحی فرمولاسیون شامپو ارائه شود. در صورت بروز هرگونه پرسش و یا نیاز به راهنمایی و مشاوره در طراحی فرمولاسیون می‌توانید با متخصصین فرمولیک در ارتباط باشید.
نظرات اخیر