Quality Control of Shampoo

Význam tématu

Moderní postupy kontroly kvality šamponů vyžadují rychlé, spolehlivé a ekologičtější metody analýzy obsahu povrchově aktivních látek. Standardní mokré chemické metody jsou nákladné a časově náročné a vyžadují velké množství chemikálií. Ve výrobních procesech i QA/QC laboratořích se proto stále více uplatňuje spektroskopie v regionu viditelného a blízkého infračerveného záření (Vis-NIR) jako alternativa, která umožňuje simultánní stanovení klíčových složek během několika sekund bez nutnosti přípravy vzorku.

Cíle a přehled studie

Studie se zaměřila na kvantifikaci pěti hlavních složek šamponů: sodium laureth sulfate (SLES), cocamidopropyl betaine (CABP), cocamidopropylamine oxide (CAW), cocamide diethanolamine (DEA) a carbopol, pomocí Vis-NIR spektroskopie. Klíčové cíle:

• Vývoj a validace predikčních modelů na datech získaných přístrojem DS2500 Solid Analyzer.
• Srovnání výsledků se standardními titračními metodami z hlediska přesnosti, rychlosti a nákladovosti.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky šamponů se měřily v transflekčním režimu na DS2500 Solid Analyzer v rozsahu 400–2500 nm bez předchozí přípravy. Pro měření se využil otevřený DS2500 Slurry Cup a zlatý difuzní reflektor s optickou délkou 1 mm, který garantuje reprodukovatelné optické podmínky. Sběr dat a vývoj modelů probíhal ve softwaru Vision Air Complete.
Instrumentace:

• DS2500 Solid Analyzer (400–2500 nm)
• DS2500 Slurry Cup
• Gold Diffuse Reflector 1 mm
• Vision Air Complete

Hlavní výsledky a diskuse

Predikční modely dosáhly vysoké přesnosti:

• Sodium laureth sulfate: R² = 0,998; kalibrace SE = 0,13 %; cross-validation SE = 0,14 %.
• Cocamidopropyl betaine: R² = 0,996; kalibrace SE = 0,04 %; cross-validation SE = 0,05 %.
• Cocamidopropylamine oxide: R² = 0,998; kalibrace SE = 0,031 %; cross-validation SE = 0,058 %.
• Cocamide diethanolamine: R² = 0,998; kalibrace SE = 0,034 %; cross-validation SE = 0,036 %.
• Carbopol: R² = 0,969; kalibrace SE = 0,29 %; cross-validation SE = 0,41 %.

Metoda umožňuje vyhodnocení každé složky za méně než minutu bez použití chemikálií a komplexní přípravy vzorku. Výsledky jsou srovnatelné se standardními titračními postupy.

Přínosy a praktické využití metody

• Výrazná úspora času: analýza za 1 min místo 5 min standardní titrací.
• Snížení nákladů na spotřební materiál a chemikálie na přibližně 20 % původních nákladů (roční úspora přes 16 000 USD).
• Bezodpadový provoz díky eliminaci chemikálií.
• Jednoduchá obsluha vhodná pro on-line kontrolu ve výrobě i rutinní laboratorní analýzy.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Implementace Vis-NIR spektroskopie jako součást procesní analytické technologie (PAT) ve výrobních linkách.
• Rozšíření aplikace na další přípravky osobní péče a kosmetické emulze.
• Využití pokročilých algoritmů strojového učení pro zlepšení predikce nízkých koncentrací.
• Automatizovaná kalibrace a sledování stability modelů v reálném čase.

Závěr

Vis-NIR spektroskopie na DS2500 Solid Analyzer představuje rychlou, nákladově efektivní a ekologickou alternativu k tradičním mokrým chemickým metodám pro stanovení povrchově aktivních látek v šamponech. Metoda nabízí vysokou přesnost, minimální obsluhu a rychlou návratnost investice.

Reference

• Metrohm Application Note AN-NIR-054