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El control de calidad de los productos para el cuidado del cabello, la piel y los dientes sigue aumentando en importancia para los productores. Además de salvaguardar nuestra salud, es igualmente importante evitar la venta de productos fuera de especificación. Las retiradas de productos son muy caras y tienen un efecto duradero en la reputación de una empresa. Por lo tanto, las pruebas intensivas de estos diferentes productos para el cuidado son esenciales antes de que salgan al mercado. Este artículo muestra cómo utilizar la espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS) para el control de calidad y la detección de productos es la opción ideal para los productores de productos para el cuidado personal. La técnica no solo es rápida y no destructiva, sino que también es fácil de usar y no requiere productos químicos..
Las siguientes secciones presentarán varios tipos de productos para el cuidado personal seguidos de una explicación de la técnica analítica NIRS y un ejemplo de aplicación de cómo se puede usar NIRS para el control de calidad de champú y productos relacionados.
Productos para el cuidado del cabello:
Los champús y acondicionadores son mezclas complejas que contienen detergentes, conservantes e ingredientes activos (por ejemplo, compuestos anticaspa). Los acondicionadores para el cabello están compuestos por una mezcla de agua e ingredientes hidrofóbicos, formando una emulsión con un tamaño de gota específico. Este tamaño de gota varía a lo largo de los diferentes pasos del procesamiento y es de gran importancia controlarlo ya que afecta el desempeño del acondicionador. Como tal, el tamaño de la gota es un parámetro de calidad que debe determinarse periódicamente.
Los geles, ceras, cremas y sprays para el cabello son productos cosméticos que se utilizan para peinar y proteger el cabello. Para obtener las propiedades deseadas, se utilizan muchos ingredientes diferentes según fórmulas estrictas. Los aerosoles para el cabello sin aerosol (es decir, con bomba) contienen principalmente solventes y copolímeros. Algunas cremas para el cabello contienen ingredientes activos para tratar la caspa u otros problemas. En este caso, la cantidad de compuestos activos en el producto final es crucial. Por lo tanto, la concentración de ingredientes activos debe determinarse regularmente como uno de los muchos parámetros de control de calidad.
Productos para el cuidado de la piel:
El jabón se utiliza con fines de higiene, ya sea en forma líquida o sólida. La producción de jabón comienza con la saponificación, seguida de la purificación para eliminar las impurezas y los subproductos del proceso de saponificación. Al crear barras sólidas de jabón, la materia prima se seca y se corta en fideos después del paso de purificación. La especificación del producto terminado depende de la calidad de los fideos de jabón usados.
Las cremas y lociones se aplican externamente sobre la piel por varias razones, por ejemplo, actúan como portadores de ingredientes activos para ayudar con su absorción. Estos productos también ayudan a normalizar los niveles de humedad de la piel. Las lociones forman parte de los productos de cuidado personal, cosméticos o farmacéuticos y, por lo tanto, deben cumplir estrictos requisitos de control de calidad. Uno de los parámetros de calidad más importantes es el contenido de agua porque contribuye de manera importante a la textura y las características humectantes de las lociones.
Productos para el cuidado dental:
La pasta de dientes está destinada a la higiene bucal y debe cumplir múltiples requisitos de calidad para garantizar un uso seguro. Los parámetros que generalmente deben determinarse incluyen aditivos, colorantes e ingredientes activos. La determinación de estos parámetros a menudo requiere la preparación de muestras, técnicas analíticas complejas y productos químicos.
El enjuague bucal es una solución antiséptica destinada a reducir la carga microbiana en la cavidad bucal. Los parámetros tales como ingredientes activos, aceites esenciales, colorantes y más deben probarse para pasar las inspecciones de control de calidad.
Espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS): la herramienta ideal para el control de calidad de productos para el cabello, la piel y el cuidado dental
La espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS) ha sido un método establecido para el control de calidad rápido y confiable de productos cosméticos y de cuidado personal durante más de 30 años. Sin embargo, muchas empresas aún no consideran de manera consistente la implementación de NIRS en sus laboratorios de QA/QC. Las razones pueden ser una experiencia limitada con respecto a las posibilidades de aplicación o una duda general sobre la implementación de nuevos métodos.
Hay varias ventajas de usar NIRS sobre otras tecnologías analíticas convencionales. Por un lado, NIRS puede medir múltiples parámetros en solo 30 segundos sin ninguna preparación de muestra. La interacción luz-materia no invasiva utilizada por NIRS, influenciada por las propiedades físicas y químicas de la muestra, lo convierte en un método excelente para la determinación de ambos tipos de propiedades.
Para obtener información más detallada sobre NIRS como técnica secundaria, lea nuestras publicaciones de blog anteriores.
ASTM E1655: NIRS as a QC compliant technique
ASTM E1655 ((Prácticas estándar para el análisis cuantitativo multivariante de infrarrojos) es una guía para la calibración multivariante de espectrómetros infrarrojos utilizados para determinar las características físicas o químicas de los materiales. Estas prácticas son aplicables a los análisis realizados en la región espectral del infrarrojo cercano (NIR) (aproximadamente de 780 a 2500 nm) hasta la región espectral del infrarrojo medio (MIR) (aproximadamente de 4000 a 400 cm--1).
¿Qué parámetros y aplicaciones son generalmente posibles para el análisis NIRS?
Por lo general, los parámetros clave para el control de calidad de los productos para el cuidado del cabello, la piel y los dientes, como el contenido de humedad, los tensioactivos, los ingredientes activos, el índice de yodo y la materia grasa total (TFM), se determinan en el laboratorio mediante métodos químicos y físicos. Estos métodos no solo tienen altos costos de funcionamiento, sino que también consumen mucho tiempo.
La espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS) puede superar estos problemas, ya que no requiere productos químicos ni preparación de la muestra, proporciona resultados en menos de un minuto e incluso puede ser utilizada por personas que no son químicas. Además, se pueden determinar simultáneamente múltiples parámetros químicos y físicos. Los beneficios combinados de esta tecnología hacen que NIRS sea la solución ideal para muchas mediciones diarias de QA/QC o incluso análisis en línea ad-hoc.
Ejemplo de aplicación: control de calidad de tensioactivos en champú con NIRS
La determinación de tensioactivos como laurethsulfato de sodio (SLES), cocamidopropilbetaína (CAPB), óxido de cocamidopropilamina (CAW), dietanolamina de cocamida (DEA) y carbopol en champú es un proceso que requiere mucho tiempo y dinero debido al uso de grandes volúmenes de químicos requeridos para estos análisis con técnicas de laboratorio convencionales.
Para mostrar algunos de los beneficios del uso de NIRS como herramienta de control de calidad, se midieron muestras de champú con un Metrohm DS2500 Solid Analyzer en modo de transflexión en todo el rango de longitud de onda (400–2500 nm). A DS2500 Slurry Cup se empleó, lo que simplifica el posicionamiento de la muestra y la limpieza del recipiente de la muestra. El 1 reflector difuso mm oro define la misma longitud de trayectoria para todas las mediciones para garantizar resultados reproducibles.
Los espectros Vis-NIR obtenidos (Figura 1) se usaron para crear modelos de predicción para la determinación de varios ingredientes clave en el champú. La calidad de los modelos de predicción se evaluó mediante diagramas de correlación que muestran la correlación entre la predicción Vis-NIR y los valores del método primario (Figura 2). Las respectivas cifras de mérito (FOM) muestran la precisión esperada de una predicción durante el análisis de rutina (Figura 2 y Tabla 1).
Tabla 1. Rangos de concentración y cifras de mérito (FOM) para componentes clave medidos en muestras de champú con el analizador de sólidos DS2500.
| Parametro | Rango (%) | 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% |
Esta solución demuestra que la espectroscopia NIR es excelente para el análisis de múltiples ingredientes activos en champú sin preparación de muestras ni uso de reactivos químicos. Además, los resultados se obtienen en menos de un minuto, ahorrando a los usuarios un tiempo valioso.
Costes de funcionamiento: métodos de química húmeda frente a NIRS
Los costos de funcionamiento son significativamente más bajos cuando se utiliza la espectroscopia NIR en comparación con los métodos químicos húmedos. En la Figura 3 se ilustra la comparación de los costos de funcionamiento del uso de la titulación/HPLC con la espectroscopia NIR para la determinación de los parámetros clave de calidad en el champú.
Resumen.
El control de calidad es un aspecto crítico para las sustancias que utilizamos en nuestra piel y para nuestra higiene dental. Debido a nuestra exposición diaria a los productos de cuidado personal, es fundamental que sigan las normas y regulaciones de la industria y que sean seguros de usar. El análisis químico húmedo convencional de varios parámetros de control de calidad en productos para el cuidado del cabello, la piel y los dientes implica el uso de reactivos químicos, analistas químicos calificados y requiere tiempo para preparar y analizar las muestras. La espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS) es una alternativa rápida, que no requiere productos químicos ni pasos de preparación de muestras, y puede ser utilizada por personal no técnico. Se pueden medir varios parámetros a la vez, lo que reduce aún más el tiempo de análisis y los resultados se entregan en menos de un minuto.
Tus conocimientos para llevar
Aumente la eficiencia en el laboratorio de control de calidad: cómo NIRS ayuda a reducir los costos hasta en un 90 %
Subestimar los procesos de control de calidad es uno de los principales factores que conducen a fallas internas y externas del producto, que se ha informado que causan una pérdida de rotación de entre el 10 y el 30%. Como resultado, se implementan muchas normas diferentes para ayudar a los fabricantes con esto. Sin embargo, el tiempo de obtención de resultados y los costes asociados de los productos químicos pueden ser bastante excesivos, lo que lleva a muchas empresas a implementar la espectroscopia de infrarrojo cercano en su proceso de control de calidad. El siguiente documento técnico ilustra el potencial de NIRS y muestra potenciales de ahorro de costos de hasta un 90 %.
