Pomiar pH produktu

Pomiar pH produktu jest przy niektórych sposobach tworzenia kosmetyków naturalnych bardzo ważny. Wyjaśniamy, jak się do tego zabrać.

Z pewnością spotkali się już Państwo przy kosmetykach z różnymi pojęciami związanymi z pH. Czy to dany produkt miał pH zbliżone do pH skóry, czy też był przedstawiany jako pH neutralny. Co jednak pH właściwie oznacza i jakie są metody pomiaru pH produktów? Dlaczego w ogóle jest to ważne? Tego dowiedzą się Państwo w poniższym artykule.

Czym jest pH i co nam mówi

W uproszczeniu można powiedzieć, że wartość pH mówi nam, jak bardzo kwaśny lub zasadowy jest produkt. Z pojęciem kwasowości na pewno już się Państwo zetknęli — kwas octowy czy cytrynowy stosuje się na co dzień przy gotowaniu, a ich kwaśny smak da się szybko rozpoznać.

Pojęcie zasadowości, czyli alkaliczności, jest przeciwieństwem kwasowości. Substancje zasadowe, z którymi można spotkać się na co dzień, to na przykład soda oczyszczona czy zwykłe mydło w kostce. Pośrodku między substancjami zasadowymi a kwaśnymi znajdują się te obojętne, czyli takie, które mają neutralne pH. Taką substancją jest na przykład woda demineralizowana (zwykła woda z kranu zawiera rozpuszczone substancje mineralne czy chlor, które wpływają na jej pH).

pH najlepiej wyobrazić sobie jako skalę od 0 do 14. Od wartości 0 do 7 kwasowość maleje (substancje o pH 0 są skrajnie kwaśne i żrące, a te o pH bliskim 7 są minimalnie kwaśne). Wartość pH 7,0 oznacza neutralne pH, a od pH 7 do 14 rośnie zasadowość (substancje o pH 14 są skrajnie zasadowe i żrące).

Dla uproszczonego wyobrażenia o pH wystarczy więc wiedzieć, że wartość ta mówi o kwasowości lub zasadowości produktu. Dla tych, którzy chcieliby wiedzieć więcej: pH w rzeczywistości wyraża, jak duży jest ujemny logarytm dziesiętny aktywności (względnie stężenia) jonów H+, czyli tych, które odszczepiają kwasy w roztworze.

Przy pH 1 ich stężenie wynosi 10^-1 mol/l, przy pH 7 jest to 10^-7 mol/l, co pokazuje, że kwasowość maleje. Przy prostym domowym wyrobie kosmetyków nie trzeba się tym zajmować. Jeśli jednak chcą Państwo produkować na większą skalę lub są bardziej zaawansowani w formulacji kosmetyków, dokładniejsza znajomość pH z pewnością się przyda.

Dlaczego pomiar pH produktu jest ważny?

Skoro już wiemy, czym jest pH, z pewnością interesuje Państwa, do czego ta wartość służy. pH ma szerokie zastosowanie w kosmetyce, nie tylko ze względu na reklamowe hasła na produktach, ale przede wszystkim ze względu na bezpieczeństwo.

pH a zagrożenia dla bezpieczeństwa

Gdyby nałożyć na skórę produkt o zbyt wysokim lub zbyt niskim pH, doszłoby do oparzenia chemicznego, które w zależności od powierzchni uszkodzonej skóry jest poważnym urazem. Jeśli nie zetknęli się Państwo dotąd z oparzeniem chemicznym, można je do pewnego stopnia porównać z oparzeniem termicznym — skóra jest mocno zaczerwieniona i piecze, a przy poważniejszym oparzeniu pojawiają się pęcherze i mogą powstawać blizny (oczywiście bardzo dużo zależy od rodzaju chemikaliów, oparzenie nie zawsze musi objawiać się tylko w ten sposób).

Fizjologiczne pH skóry mieści się w przedziale 4,5 – 5,5. Dlatego przy skórze wrażliwej warto celować z preparatami właśnie w ten przedział. Przy domowym wyrobie należy unikać produktów o niższym pH, aby niepotrzebnie nie uszkodzić skóry.

Istnieją także produkty nieco bardziej kwaśne, o pH około 4, jednak nadają się one wyłącznie do okazjonalnej aplikacji (jak peelingi chemiczne) i często są dostępne tylko w salonach kosmetycznych, gdzie nakładają je profesjonaliści. Z tego również wynika, że pomiar pH przy wyrobie domowych kosmetyków odgrywa ważną rolę.

Skórze nie służą też produkty zbyt zasadowe. Idealnie jest utrzymać przy produkcji pH produktu do wartości 7,5, ewentualnie 9, jeśli chodzi o mydła w kostce lub mydła w płynie wytwarzane z wodorotlenku.

Skuteczność konserwantów przy różnych wartościach pH

Kolejnym powodem, dla którego pomiar pH produktów jest przydatny, jest dobór odpowiedniego konserwantu. Przy każdym konserwancie znajdą Państwo informację od producenta o tym, w jakim zakresie pH ten konserwant jest skuteczny. Jeśli produkt nie mieści się w tym zakresie, konserwant nie będzie w nim działać albo jego skuteczność będzie obniżona, co ma wyraźny wpływ także na stabilność produktów i ich trwałość.

Ponieważ prawie wszystkie konserwanty naturalne mają ograniczoną skuteczność powiązaną z końcowym pH produktu, to jeśli chcą Państwo formułować stabilne produkty, warto upewnić się, że znają Państwo tę wartość dla swojego konserwantu i że końcowe pH produktu jej odpowiada.

Przykładem jest konserwant Cosgard, który działa w pH 2 – 7, przy czym największą skuteczność ma poniżej pH 5,5. Dlatego konserwant ten nadaje się do produktów bardziej kwaśnych, jak różne serum witaminowe czy produkty z kwasami AHA. Z drugiej strony Euxyl PE 9010 jest skuteczny aż do pH 12, dlatego jest dobrym wyborem dla początkujących w wyrobie kosmetyków, jest to jednak konserwant syntetyczny.

Stabilność pH w produkcie

Wartość pH wpływa również na niektóre właściwości produktu, takie jak jego zabarwienie, lepkość (w uproszczeniu gęstość) czy inne właściwości fizyczne i chemiczne, które podczas przechowywania produktu nie powinny się zmieniać.

Jednocześnie gwałtowne zmiany pH w produkcie mogą być także sygnałem, że doszło do wyraźnego zanieczyszczenia mikrobiologicznego. Dlatego niewahająca się wartość pH produktu podczas jego przechowywania jest warunkiem dobrej stabilności i bezpieczeństwa wyrobu.

Skuteczność substancji aktywnych w powiązaniu z pH

Niektóre substancje aktywne dodawane do kosmetyków są skuteczne tylko przy określonych wartościach pH. Na przykład kwas askorbinowy (witamina C) będzie nieskuteczny w produktach zbyt zasadowych, ponieważ dojdzie do jego neutralizacji. Zarazem czysty, bardziej stężony wodny roztwór witaminy C ma stosunkowo niskie pH, nieodpowiednie dla skóry, dlatego znów warto to pH nieco podnieść przez dodanie zasady do fizjologicznej wartości pH skóry.

Retinol (forma witaminy A) jest z kolei najskuteczniejszy przy pH 5,5 do 6. Alfa-hydroksykwasy (kwasy AHA), takie jak kwas mlekowy czy kwas glikolowy, które często wykorzystuje się do peelingów chemicznych, są jak na kwasy organiczne stosunkowo silne. Ich roztwory 10 % byłyby zbyt kwaśne i uszkodziłyby skórę zanadto, dlatego przy wyrobie kosmetyków z nimi konieczny jest pomiar pH i ewentualne skorygowanie go do wartości fizjologicznej.

To prawda, że część kwasu zostanie w ten sposób zneutralizowana, co może wydawać się nieekonomiczne. Z drugiej strony, gdyby chcieli Państwo dodać tylko niewielką ilość kwasu, dokładnie taką, aby osiągnąć pH 4,5, nie da się takiej ilości odważyć na zwykłej wadze — jest bowiem zbyt mała, ponieważ chodzi o silne kwasy.

Pomiar pH produktu — jak się do tego zabrać?

Istnieje kilka metod pomiaru pH produktu, od tych mniej dokładnych po najdokładniejsze. Przedstawimy kilka z nich. Ważne jest jednak, aby zdawać sobie sprawę, że pomiar pH zawsze odbywa się w roztworze jednorodnym (tj. dobrze wymieszanym, mającym więc wszędzie taki sam skład, w którym nie pływają kawałki substancji).

Dlatego jeśli chcą Państwo zmierzyć pH gęstszego serum czy kremu do twarzy, trzeba z nich przygotować roztwór 10 % w wodzie demineralizowanej (np. 5 g produktu i 45 g wody albo 10 g produktu i 90 g wody). Należy zadbać o dokładne wymieszanie roztworu, inaczej pomiar pH nie będzie dokładny. Rozcieńczenie w wodzie demineralizowanej będzie miało tylko znikomy wpływ na końcowe pH.

Jeśli chcą Państwo przyspieszyć pomiar pH, istnieją także specjalne pH-metry kalibrowane do stosowania w bardzo gęstych roztworach (tj. kremach, serum) bez potrzeby ich rozcieńczania.

Papierki lakmusowe do pomiaru pH

Jest to najłatwiejsza forma, w jakiej można zrealizować pomiar pH. Papierki lakmusowe są nasączone wskaźnikiem kwasowo-zasadowym, lakmusem, który w zależności od pH roztworu zmienia barwę. Papierki te sprzedaje się razem z dołączoną skalą barwną, zwykle od pH 1 do 12, ewentualnie 14.

Sposób pomiaru papierkiem jest prosty:

1. Nanieść roztwór na papierek

   Na papierek należy nakropić kroplę roztworu produktu. Ewentualnie można zanurzyć jego koniec w roztworze, może się jednak zdarzyć, że barwnik z papierka lekko zabarwi także roztwór.

2. Natychmiast odczytać wartość

   Natychmiast odczytać wartość ze skali według zabarwienia — barwa może się bowiem szybko zmienić.

Czasem może się zdarzyć, że nie da się zdecydować pomiędzy dwiema barwami na skali. W takim przypadku można sięgnąć także po dokładniejsze papierki wskaźnikowe, które mają na sobie cztery różne poduszeczki (kawałki papieru) ze wskaźnikiem. Każda zabarwia się inaczej przy danym pH, dzięki czemu łatwiej odczytać wartość na dołączonej skali, ponieważ ma się aż 4 punkty kontrolne.

Papierki lakmusowe stanowią więc prostą i szybką możliwość orientacyjnego sprawdzenia pH produktu. Nie jest to jednak bardzo dokładny pomiar pH. Zarazem ważne jest, aby przechowywać papierki z dala od wilgoci, światła i ciepła.

pH-metry

pH-metry to urządzenia elektroniczne, które w zależności od swojej dokładności umożliwiają pomiar pH nawet do dwóch miejsc po przecinku. Zawierają w swoim wnętrzu jonoselektywną elektrodę szklaną, która jest wrażliwa właśnie na jony H+ wpływające na pH.

Wyniki uzyskane pH-metrami są dokładniejsze, z drugiej strony obsługa jest trudniejsza, a same urządzenia droższe. pH-metry trzeba kalibrować przynajmniej raz w miesiącu, zanurzając je w roztworach kalibracyjnych o dokładnej wartości pH (można je kupić).

Elektrody muszą być w pH-metrze zanurzone w roztworze buforowym podczas przechowywania, a po każdym użyciu trzeba je opłukać, zanurzając pH-metr w naczyniu z wodą demineralizowaną. Elektrody są zarazem wrażliwe na zarysowanie i zniszczenie, dlatego nigdy nie należy ich dotykać ani wycierać.

W zależności od tego, na jaki rodzaj pH-metru zdecydują się Państwo, można prowadzić pomiar pH także w próbkach bez ich wcześniejszego rozcieńczania (zawsze jednak należy postępować zgodnie z informacjami producenta). Jeśli chcą Państwo korygować pH swoich wyrobów, pH-metry są niezbędne do dokładnej pracy.

Pomiar pH mydła

Mydło jest specyficznym produktem, który wymaga pomiaru pH, ponieważ zbyt zasadowe mydło może łatwo podrażnić lub uszkodzić skórę. Przy mydłach w płynie sposób pomiaru pH jest taki sam jak przy kremach czy innych gęstszych wyrobach.

Przy pomiarze pH mydła w kostce należy albo przygotować z niego roztwór 10 % w sposób opisany powyżej, albo do szybkiego pomiaru pH o mniejszej dokładności wykorzystać papierki lakmusowe, ewentualnie fenoloftaleinowe. Wystarczy przyłożyć papierek do mokrej powierzchni mydła i odczytać wartość z barwnej skali.

Korygowanie pH wyrobu

Jeśli pomiar pH wyrobu udało się przeprowadzić, ale wartość jest zbyt wysoka lub zbyt niska dla danego produktu, istnieją możliwości, aby to zmienić. Chodzi o korygowanie pH produktów. Korektę tę wykonuje się jeszcze zanim doda się do wyrobu składnik, który wymaga określonego pH środowiska, na przykład konserwant.

Oczywiście przy korygowaniu pH trzeba brać pod uwagę także cały skład produktu. Przed zmianą pH warto upewnić się, czy w wyrobie nie ma innych składników, które w nowym pH mogłyby nie być skuteczne.

Na przykład: chcą Państwo użyć konserwantu do środowiska kwaśnego, ale wytwarzają piankę oczyszczającą do twarzy zawierającą mydło w płynie, które jest naturalnie zasadowe i przez to podnosi także całkowite pH produktu. W takim przypadku trzeba zmienić konserwant, ponieważ mydło zawsze będzie zasadowe (gdyby miało inne pH niż zasadowe, nie jest to już mydło). W razie takiej niekompatybilności surowców trzeba skorygować recepturę i często wymienić dany surowiec na inny.

Obliczanie pH dla zaawansowanych

W tym przypadku chodzi już raczej o metodę dla smakoszy, ponieważ im większa liczba składników w wyrobie wpływających na jego kwasowość czy zasadowość, tym bardziej złożone jest też obliczenie. Dla prostszych wyrobów, jak toniki z kwasami AHA czy podobne produkty, metoda ta może być jednak odpowiednia do orientacyjnego określenia pH. Za pomocą obliczenia można z góry w przybliżeniu wiedzieć, ile zasady czy kwasu będzie potrzebne do skorygowania wartości pH.

Dzięki temu nie trzeba dodawać roztworu korygującego pH od początku kroplami, lecz dodaje się większą ilość, nieco jednak niższą niż obliczona, a następnie dodaje się już kroplami, mieszając i na bieżąco mierząc pH. Przy tego rodzaju obliczeniach najczęściej wychodzi się z równania Hendersona-Hasselbalcha i stałych dysocjacji kwasów.

Obniżanie pH produktu

Jeśli chcą Państwo sprawić, aby produkt był bardziej kwaśny, trzeba obniżyć jego pH. Spadek wartości pH osiąga się za pomocą roztworów kwasów. Najczęściej używa się do tego celu kwasu cytrynowego, który jest tani, dobrze dostępny i bezpieczny.

Ewentualnie kwasu mlekowego, który w stanie rozcieńczonym również jest bezpieczny, stężony może jednak spowodować oparzenie chemiczne. Jego zaletą jest to, że pracuje się od razu z roztworem, który wystarczy rozcieńczyć — nie trzeba go rozpuszczać w wodzie demineralizowanej, w odróżnieniu od krystalicznego kwasu cytrynowego.

1. Przygotować roztwór kwasu

   Aby użyć któregokolwiek ze wspomnianych kwasów, trzeba najpierw przygotować ich roztwór 10 % w wodzie demineralizowanej.

2. Dodawać kroplami

   Roztwór można następnie dodawać kroplami do produktu, dokładnie mieszając. Należy dodawać naprawdę małe ilości i dokładnie mieszać produkt, ponieważ czasem nawet kilka kropli kwasu może spowodować wyraźny spadek pH.

3. Na bieżąco mierzyć pH

   Za każdym razem trzeba pobrać niewielką ilość produktu i przygotować z niej roztwór 10 % do pomiaru pH za pomocą pH-metru, jak wspominaliśmy powyżej.

   Papierki lakmusowe nie nadają się do tego celu najlepiej ze względu na mniejszą dokładność. Można jednak znaleźć także papierki wskaźnikowe, które działają na przykład tylko w zakresie pH 4 – 7, dlatego mają skalę z mniejszą podziałką, choć wielokrotnie i to nie będzie wystarczająco dokładne.

Podwyższanie pH produktu

Przeciwieństwem obniżania kwasowości jest podwyższanie zasadowości, czyli innymi słowy podniesienie pH produktu za pomocą zasad. Najczęściej używa się do tego celu roztworu wodorotlenku sodu 10 %.

1. Przygotować roztwór w odpornym naczyniu

   Wodorotlenek sodu jest substancją stałą, sprzedawaną w postaci granulek. Po ich rozpuszczeniu w wodzie uwalnia się duża ilość ciepła, dlatego do przygotowania roztworu należy zawsze używać naczyń plastikowych lub ze stali nierdzewnej.

   Powstałe ciepło mogłoby spowodować pęknięcie szkła, a na inne zwykłe kuchenne materiały metalowe (poza stalą nierdzewną) wodorotlenek sodu działa korozyjnie. Wyjątkiem wśród szkła jest szkło chemiczne (najczęściej borokrzemowe), z którego wytwarza się zlewki i inne przybory do laboratoriów, mające wytrzymać także obciążenie cieplne (zawsze jednak warto sprawdzić, czy są certyfikowane).

2. Dodawać i na bieżąco mierzyć

   Dodawanie wodorotlenku i następujący po nim pomiar pH należy wykonywać tak samo jak w przypadku zakwaszania, aż do osiągnięcia żądanego pH.

Alternatywą dla wodorotlenku sodu może być wodorowęglan sodu (soda oczyszczona).

Pomiar pH — podsumowanie

Pomiar pH z pomocą tego artykułu wcale nie musi być już taką filozofią. Wystarczy wybrać sposób, który będzie Państwu najbardziej odpowiadać, i zabrać się do dzieła. Trwa to tylko chwilę i wynik jest od razu.

• Bezpieczny dla skóry

  Produkt o zbyt wysokim lub zbyt niskim pH może spowodować oparzenie chemiczne — kontrola pH temu zapobiega.

• Działająca konserwacja

  Każdy konserwant działa tylko w określonym zakresie pH — poza nim jego skuteczność spada, a trwałość produktu na tym cierpi.

• Stabilny wyrób

  Wahania pH podczas przechowywania sygnalizują pogorszoną stabilność lub zanieczyszczenie mikrobiologiczne.

• Skuteczne substancje aktywne

  Witamina C, retinol czy kwasy AHA działają tylko przy właściwych wartościach pH.

Wierzymy, że ten artykuł pomógł lepiej zrozumieć cały temat pH i jego pomiaru. Będzie nam miło.

Życzymy pięknego, twórczego dnia. Do zmydlenia, przyjaciele.

Źródło informacji: https://skinchakra.eu/blog/archives/497-How-to-adjust-the-pH-of-your-cosmetic-products.html

Częste pytania o pomiarze pH