Esta nota de aplicação demonstra como a adição de sebo sintético revela diferenças de desempenho entre sabonetes líquidos que, em testes convencionais, parecem equivalentes.
Dois produtos destinados a banheiros públicos (Sabão A e Sabão B) foram diluídos a 1% e avaliados com o Analisador de Estabildiade de Espumas FOAMSCAN da TECLIS Instruments pelo método de injeção de gás.
Sem sebo, ambos apresentaram perfis de espuma quase idênticos e alta eficiência de captura de gás. Com sebo a 0,1%, porém, a eficiência do Sabão A manteve-se em 94%, enquanto a do Sabão B caiu para 21%, acompanhada de bolhas maiores, maior heterogeneidade e colapso rápido da espuma.
O estudo conclui que a presença de uma fase lipídica é um parâmetro-chave para uma avaliação mais realista e correlacionada com a percepção do consumidor.
Nesse texto você verá:
- O que é o teste de espumabilidade e por que ele é essencial na avaliação de sabonetes;
- Por que o sebo atua como agente antiespumante e altera a estrutura da espuma;
- Como as amostras foram preparadas e qual o protocolo de medição no FOAMSCAN;
- A diferença de desempenho entre os dois sabões com e sem sebo (R = 94% vs 21%);
- A análise da estrutura da espuma: tamanho de bolha, homogeneidade e cinética de colapso;
- Por que a presença de sebo torna a avaliação mais realista e alinhada à percepção do consumidor.
O que é o teste de espumabilidade e por que ele importa
Os testes de espumabilidade (foamability) são amplamente usados para diferenciar formulações de sabonetes líquidos. Eles medem a capacidade de um produto de gerar espuma e mantê-la estável ao longo do tempo, avaliando parâmetros como volume máximo, eficiência de captura de gás e cinética de decaimento.
Sabonetes destinados a ambientes públicos, escritórios, aeroportos e outras instalações, precisam garantir higiene eficaz, otimizando consumo e experiência do usuário. Isso torna essencial identificar as formulações de melhor desempenho.
Na prática, porém, esses produtos costumam exibir capacidades de espuma semelhantes, o que dificulta distinguir formulações apenas com o teste tradicional.
Por que o sebo importa na avaliação de espumas
Em condições reais de uso, as formulações de sabonete devem ser avaliadas na presença de sebo, que frequentemente atua como agente antiespumante. As gotículas lipídicas formam pontes oleosas que promovem a ruptura do filme entre as bolhas.
Esses eventos de coalescência alteram a distribuição de tamanho das bolhas, aceleram a drenagem do líquido e intensificam o engrossamento (coarsening) da espuma. O mecanismo de destruição de espuma por antiespumantes à base de óleo é bem descrito na literatura de físico-química de interfaces.
O objetivo deste estudo é demonstrar como a adição de sebo sintético pode revelar diferenças de desempenho entre formulações espumantes que, sem a fase lipídica, exibem comportamento praticamente idêntico.
Preparação das amostras
Dois sabonetes líquidos destinados a aplicações em banheiros públicos foram avaliados. Por questões de confidencialidade, são referidos como:
Sabão A e Sabão B.
Composição e diluição dos sabões
Ambos foram diluídos a 1% (m/m) em água de torneira para reproduzir as condições típicas de uso. Parte de cada solução foi analisada diretamente; a alíquota restante recebeu sebo sintético.
Adição de sebo sintético
O sebo artificial comercial (ASTM D4265-14, não estabilizado) foi adicionado a uma concentração final de 0,1% (m/m). As misturas foram homogeneizadas por agitação magnética.
| Parâmetro | Sabão A | Sabão A + sebo | Sabão B | Sabão B + sebo |
|---|---|---|---|---|
| Ingredientes de origem natural | ≥ 94% | ≥ 94% | 99% | 99% |
| Concentração do produto | 1% | 1% | 1% | 1% |
| Concentração de sebo | 0% | 0,1% | 0% | 0,1% |
Protocolo de medição
As espumas foram geradas pelo método de injeção de gás (sparging) com o Analisador de Estabildiade de Espumas FOAMSCAN (TECLIS Instruments). Os volumes de espuma e de líquido foram monitorados continuamente durante a geração e o decaimento da espuma.
| Condição experimental | Especificação |
|---|---|
| Método de geração | Injeção de gás (sparging) |
| Frit de vidro poroso | 40–100 µm |
| Vazão de ar | 100 mL/min |
| Tempo de injeção | 90 s |
| Análise de imagem | TECLIS BubbleStatistics |
| Repetições | Triplicata, temperatura ambiente |
As imagens da estrutura da espuma foram adquiridas ao longo do experimento e analisadas pelo software BubbleStatistics para determinar o tamanho e a distribuição das bolhas em função do tempo.
Capacidade e estabilidade da espuma
Os perfis de volume de espuma são típicos de análises por injeção de gás: o volume aumenta durante a fase de sparging (0–90 s) e depois diminui à medida que a espuma se desestabiliza. O volume máximo é atingido ao final da injeção de gás (90 s).
Comportamento sem sebo
Na ausência de sebo, ambos os produtos exibem perfis de espuma semelhantes, com excelente eficiência de captura de gás (R), indicando que quase todo o gás injetado é incorporado à espuma.
Comportamento com sebo
Com sebo, surgem diferenças significativas. Enquanto o Sabão A mantém a maior parte de seu desempenho (R = 94%), o volume de espuma do Sabão B é acentuadamente reduzido devido à sua eficiência de captura de gás muito menor (R = 21%). As duas formulações também apresentam cinéticas de decaimento claramente distintas na presença de sebo.
Com sebo, a eficiência de captura de gás cai de 94% (Sabão A) para apenas 21% (Sabão B), uma diferença invisível na ausência da fase lipídica.
Análise da estrutura da espuma
Estrutura sem sebo
Na ausência de sebo, as estruturas de espuma dos dois sabões são altamente semelhantes. Os tamanhos médios de bolha são comparáveis, com raios médios de Sauter (R32) de 313 µm e 372 µm, respectivamente.
Ambas as espumas apresentam distribuições de tamanho muito homogêneas, refletidas pelos baixos índices de polidispersidade (PDI) de 0,33 e 0,35. A análise ao longo do tempo mostra dinâmicas de estabilidade semelhantes para as duas formulações.
Estrutura com sebo
A adição de sebo altera significativamente a estrutura e a estabilidade. No Sabão A, o R32 aumenta gradualmente durante os primeiros 120 s antes de subir mais rapidamente. Já o Sabão B exibe bolhas substancialmente maiores logo após atingir a produção máxima.
A evolução da heterogeneidade (PDI) segue a mesma tendência. No Sabão A com sebo, o PDI permanece relativamente estável por cerca de dois minutos antes de aumentar. Em contraste, a espuma do Sabão B é altamente heterogênea desde o início e colapsa rapidamente: após apenas 45 s, decaiu a ponto de não permitir mais aquisição de imagens no campo da câmera.
A figura a seguir apresenta a análise estatística comparativa. Para cada sabão, mostram-se imagens da espuma com e sem sebo em dois momentos: no pico de produção e 30 s após o fim da injeção de gás.
Nos painéis com sebo, o contraste é evidente, o Sabão B apresenta bolhas grandes e distribuição irregular já no pico, enquanto o Sabão A mantém uma malha de bolhas mais fina e uniforme.
Os gráficos acompanham a evolução do raio médio de Sauter (R32) e do índice de polidispersidade (PDI) em função do tempo após o pico de espuma.
Conclusão
Este estudo demonstra que testes convencionais de espumabilidade em sistemas ricos em surfactantes são frequentemente insuficientes para discriminar formulações, pois elas geralmente exibem capacidades de espuma igualmente elevadas.
A introdução de sebo sintético como fase lipídica oferece um método de avaliação mais discriminante e relevante para a aplicação real.
Embora ambas as formulações apresentem comportamento comparável sem sebo, suas respostas diferem marcadamente na presença dele. O Sabão A mantém geração e estrutura de espuma relativamente estáveis, enquanto o Sabão B exibe menor eficiência de captura de gás e desestabilização mais rápida, diferenças refletidas na evolução do tamanho das bolhas e da heterogeneidade ao longo do tempo.
Em conjunto, a adição de sebo mostra-se um parâmetro-chave para avaliar a estabilidade da espuma em condições de uso mais realistas, tendendo a correlacionar-se melhor com estudos de percepção do consumidor.
O equipamento utilizado no estudo: analisador de espumas FOAMSCAN™
Todas as medições deste estudo foram realizadas com o FOAMSCAN, da TECLIS Scientific, um analisador de espumas de alta precisão desenvolvido para caracterizar e controlar espumas líquidas em processos industriais e de pesquisa. O equipamento permite gerar uma espuma controlada, monitorar sua evolução em tempo real e otimizar formulações em diferentes setores.
Métodos de geração de espuma
O FOAMSCAN™ suporta múltiplos métodos de geração de espuma, adaptáveis ao tipo de estudo. Neste trabalho, utilizou-se a injeção de gás através de um meio poroso, o método mais indicado para reprodutibilidade em sistemas de surfactantes.
Além da injeção de gás, o equipamento oferece agitação mecânica (misturadores ou shakers), recirculação de jato líquido para simular processos industriais e a possibilidade de reproduzir dispositivos como sprays e reações químicas controladas. Cada método é ajustado pelo software, garantindo que a espuma seja gerada de forma reprodutível e com parâmetros totalmente controlados.
Software de análise de imagens em múltiplas escalas
O FOAMSCAN™ inclui um software avançado que mede o volume total de espuma e a fração líquida em tempo real, monitora a drenagem para avaliar a estabilidade e determina o tamanho e a distribuição das bolhas por análise de imagem em múltiplas escalas.
Foi essa capacidade que permitiu, neste estudo, quantificar o raio médio de Sauter (R32) e o índice de polidispersidade (PDI) ao longo do tempo. O software controla ainda a taxa de fluxo de gás, a velocidade de agitação e o tempo de experimento, tornando a análise automatizada e reprodutível.
Gama completa de medições
Durante os experimentos, o equipamento mede volume de espuma e de líquido, frações líquidas (drenagem), densidade, estabilidade e distribuição das bolhas. Na fase de formação, calcula a capacidade da espuma e o índice de Bikerman; após o fim da geração, mede também o coeficiente de expansão, a condutância, a densidade máxima e o índice de estabilidade da espuma.
Essa amplitude de parâmetros é o que torna o FOAMSCAN™ adequado tanto para pesquisa e desenvolvimento quanto para controle de qualidade — e o que possibilitou, aqui, revelar diferenças de desempenho que os testes convencionais não captam.
Aplicações do FOAMSCAN™
Embora este estudo seja voltado a cosméticos (sabonetes), o FOAMSCAN™ é aplicado em diversos setores: petróleo bruto (formação de espuma na injeção de gás e testes de antiespumantes), bebidas (controle de espuma em cerveja, champanhe e refrigerantes), meio ambiente (extração e descontaminação de solos) e química (análise de antiespumantes, detergentes e espumas sólidas como cimento).
Nos cosméticos especificamente, o equipamento avalia textura da espuma, fração líquida e estabilidade em sabonetes, cremes e mousses, exatamente o tipo de caracterização explorada nesta nota de aplicação.
Mais informações sobre o analisador de espumas FOAMSCAN™ da TECLIS
O FOAMSCAN™ é distribuído no Brasil pela Dafratec, especializada em instrumentação científica para laboratórios de pesquisa, desenvolvimento e controle de qualidade. Se a sua aplicação envolve caracterização de espumas — seja em cosméticos, petróleo, bebidas, química ou meio ambiente — a equipe da Dafratec pode ajudar a identificar a configuração ideal do equipamento para o seu processo.
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Referências
- Pappas, A. Epidermal surface lipids. Dermatoendocrinol. 2009, 1(2), 72–76. DOI: 10.4161/derm.1.2.7811
- Draelos, Z. D. Essentials of Hair Care often Neglected: Hair Cleansing. Int. J. Trichology 2010, 2(1), 24–29. DOI: 10.4103/0974-7753.66909
- Denkov, N. D. Mechanisms of foam destruction by oil-based antifoams. Langmuir 2004, 20(22), 9463–9505. DOI: 10.1021/la049676o
- Garrett, P. R. Defoaming: Antifoams and mechanical methods. Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 2015, 20(2), 81–91. DOI: 10.1016/j.cocis.2015.03.007
- Nota Origina: https://www.teclis-scientific.com/_files/ugd/b406d9_739651183e904048b9296997427d2d2b.pdf?index=true
