La centrifugazione asimmetrica duale (DAC) ha suscitato l’interesse dei ricercatori come tecnologia di miscelazione alternativa per la formulazione di cosmetici emulsionati.
In un contesto industriale sempre più guidato da requisiti di sostenibilità ed efficienza energetica, l’ottimizzazione dei processi di formulazione è diventata una sfida di crescente rilevanza. Ridurre le fasi di riscaldamento, semplificare i protocolli di lavorazione e garantire l’adattabilità a diverse dimensioni di lotto sono ora criteri chiave nella progettazione di processi più efficienti e flessibili.
In questo scenario, la centrifugazione asimmetrica duale (DAC), basata sulla combinazione di moto planetario e centrifugazione, rappresenta una tecnologia promettente. Tale approccio genera una miscelazione intensiva attraverso la rotazione e la rivoluzione simultanee del contenitore, senza la necessità di utensili di taglio immersi. Questa configurazione consente la lavorazione a temperatura ambiente, limitando così l’apporto termico e risultando adatta ad un’ampia gamma di dimensioni di lotto (da 10 g a 15 kg). La ridotta incorporazione di aria contribuisce, inoltre, a migliorare la stabilità del sistema e a preservare gli ingredienti sensibili al calore o all’ossidazione.
Tecnologia di miscelazione alternativa su scala di ricerca e sviluppo
La formulazione di prodotti cosmetici emulsionati, comprese sia le emulsioni fluide sia le creme strutturate, si basa sul controllo combinato della composizione della formulazione e delle condizioni di lavorazione.
Le matrici cosmetiche richiedono un controllo preciso della microstruttura per garantire la stabilità, la consistenza e le proprietà sensoriali attese dai consumatori. La scelta della tecnologia di miscelazione è un parametro chiave, che influenza la dispersione delle goccioline, la formazione della rete viscoelastica e la coesione meccanica del prodotto finale.
Il presente lavoro, pubblicato sull’International Journal of Cosmetic Science, prende in esame la centrifugazione asimmetrica duale (DAC) a temperatura ambiente come tecnologia di miscelazione alternativa nell’ambito della ricerca e sviluppo per emulsioni cosmetiche olio in acqua e creme strutturate (200 g), confrontandola con i processi a rotore-statore ad alto taglio e termomeccanici, con particolare attenzione alle proprietà del prodotto e al fabbisogno energetico.
Emulsioni cosmetiche
Il termine “emulsione” fa riferimento a un sistema fluido olio in acqua disperso con un’organizzazione strutturale limitata, mentre il termine “crema strutturata” designa un’emulsione olio in acqua che presenta una rete viscoelastica sviluppata e proprietà di consistenza migliorate.
Nello specifico, le formulazioni sono state caratterizzate mediante valutazione visiva, monitoraggio della conducibilità e del pH per trenta giorni. La stabilità fisica è stata analizzata tramite la tecnica di diffusione multipla della luce. Sono state effettuate misurazioni di flusso e oscillazione, integrate da analisi della consistenza. Parallelamente, è stata condotta un’analisi comparativa del consumo energetico, considerando sia l’energia meccanica fornita dai dispositivi di miscelazione sia, ove applicabile, l’energia termica necessaria per il riscaldamento delle fasi.
Proprietà fisico-chimiche del cosmetico e fabbisogno energetico del processo
Indipendentemente dal processo utilizzato, è possibile ottenere sistemi olio in acqua stabili e omogenei con proprietà fisico-chimiche comparabili. Le analisi di stabilità, reologiche e di consistenza indicano che le differenze indotte dalle tecnologie di miscelazione rimangono limitate e non influenzano significativamente le prestazioni della formulazione finale.
I test reologici confermano un comportamento pseudoplastico per tutti i sistemi e un modulo elastico dominante nelle creme, indicativo della formazione di reti strutturate comparabili. Le variazioni osservate in rigidità o coesione rimangono moderate e compatibili con le applicazioni cosmetiche standard.
L’analisi energetica evidenzia, tuttavia, un chiaro effetto di scala. Mentre la miscelazione convenzionale appare più efficiente su scala molto piccola, la centrifugazione asimmetrica duale diventa competitiva o addirittura vantaggiosa per lotti di dimensioni maggiori, in particolare grazie all’eliminazione delle fasi di riscaldamento.
Da una prospettiva di ottimizzazione del processo e riduzione del consumo energetico, la centrifugazione asimmetrica duale rappresenta, quindi, una valida alternativa ai metodi convenzionali, consentendo di bilanciare le prestazioni del prodotto e l’efficienza energetica nella formulazione di emulsioni cosmetiche.
Verger A, Azzoug M, Munnier E. Dual asymmetric centrifugation to prepare cosmetic emulsions and creams: Physico-chemical and energy considerations. Int J Cosmet Sci. 2026; 00: 1–12. https://doi.org/10.1111/ics.70130.
