Desenvolvimento de novos produtos na cosmética sólida
Abstract
A presente tese visa a apresentação do trabalho realizado na empresa Groupe GM Cosmética Portugal S.A. Tal trabalho consistiu no desenvolvimento de novos produtos na área da cosmética sólida, já que a empresa em questão, produz e comercializa, até ao momento, sabonetes e champôs sólidos. O processo de desenvolvimento de novos produtos de cosmética sólida, como champô, condicionador e hidratantes sólidos consistiu em várias etapas: formulação, ensaio em pequena escala (laboratório), teste de eficácia (na aplicabilidade), produção em grande escala (nas linhas de produção da fábrica) e, por fim, análise de estabilidade do produto. Nesta última etapa foram avaliados os parâmetros organoléticos, como cor, aspeto e odor e também, parâmetros físico-químicos, como teor de humidade e pH, tendo sido desenvolvidos alguns procedimentos laboratoriais e a respetiva validação de métodos. Para além da referida análise de estabilidade standard foram realizadas também, nos novos produtos, análises complementares por cromatografia líquida e gasosa (HPLC e GC). À exceção do champô, todos os outros produtos desenvolvidos, condicionador sólido e hidratante sólido, ainda se encontram em análise. O champô revelou-se estável quando sujeitos aos testes acima mencionados, sendo que este já se encontra produzido e comercializado. Nas condições standard este produto apresentou valores que se encontram dentro das especificações definidas pela empresa. No que toca aos hidratantes sólidos, e após testes de estabilidade a diferentes temperaturas, não se verificaram alterações a 60°C e a 185°C, concluindo-se deste modo que são estáveis a estas temperaturas.
Full text
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ii DIREITOS DE AUTOR E CONDIÇÕES DE UTILIZAÇÃO DO TRABALHO POR TERCEIROS Este é um trabalho académico que pode ser utilizado por terceiros desde que respeitadas as regras e boas práticas internacionalmente aceites, no que concerne aos direitos de autor e direitos conexos. Assim, o presente trabalho pode ser utilizado nos termos previstos na licença abaixo indicada. Caso o utilizador necessite de permissão para poder fazer um uso do trabalho em condições não previstas no licenciamento indicado, deverá contactar o autor, através do RepositóriUM da Universidade do Minho. Licença concedida aos utilizadores deste trabalho Atribuição CC BY https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
iii Agradecimentos Quero começar por agradecer cordialmente à Dra. Marta Dias e à Dra. Susana Costa por me terem concedido a possibilidade de realizar a presente dissertação na empresa Groupe GM Cosmética Portugal S.A. Na verdade, só a boa vontade e gentileza destas pessoas permitiu que tal se pudesse concretizar. Por outro lado, saliente‐se que foi para mim um orgulho imenso ter sido orientada por estas pessoas, tão competentes e por quem tanta estima tenho. Aos meus colegas da Groupe GM Cosmética Portugal S.A. e do mestrado, os quais estiveram presentes durante todo o trabalho, agradeço a confiança, o constante apoio e incentivo e os momentos divertidos que me proporcionaram. A finalizar e como não poderia deixar de o fazer, gratifico os meus pais, o meu irmão e os restantes familiares pelo apoio incondicional e em todos os momentos. A sua força foi crucial para atingir todas as metas a que me propus. Por último e por tudo o que também representam para mim, deixo aqui um sincero obrigado a todos os meus amigos.
iv DECLARAÇÃO DE INTEGRIDADE Declaro ter atuado com integridade na elaboração do presente trabalho académico e confirmo que não recorri à prática de plágio nem a qualquer forma de utilização indevida ou falsificação de informações ou resultados em nenhuma das etapas conducente à sua elaboração. Mais declaro que conheço e que respeitei o Código de Conduta Ética da Universidade do Minho.
v Título Desenvolvimento de novos produtos na cosmética sólida Resumo A presente tese visa a apresentação do trabalho realizado na empresa Groupe GM Cosmética Portugal S.A. Tal trabalho consistiu no desenvolvimento de novos produtos na área da cosmética sólida, já que a empresa em questão, produz e comercializa, até ao momento, sabonetes e champôs sólidos. O processo de desenvolvimento de novos produtos de cosmética sólida, como champô, condicionador e hidratantes sólidos consistiu em várias etapas: formulação, ensaio em pequena escala (laboratório), teste de eficácia (na aplicabilidade), produção em grande escala (nas linhas de produção da fábrica) e, por fim, análise de estabilidade do produto. Nesta última etapa foram avaliados os parâmetros organoléticos, como cor, aspeto e odor e também, parâmetros físico-químicos, como teor de humidade e pH, tendo sido desenvolvidos alguns procedimentos laboratoriais e a respetiva validação de métodos. Para além da referida análise de estabilidade standard foram realizadas também, nos novos produtos, análises complementares por cromatografia líquida e gasosa (HPLC e GC). À exceção do champô, todos os outros produtos desenvolvidos, condicionador sólido e hidratante sólido, ainda se encontram em análise. O champô revelou-se estável quando sujeitos aos testes acima mencionados, sendo que este já se encontra produzido e comercializado. Nas condições standard este produto apresentou valores que se encontram dentro das especificações definidas pela empresa. No que toca aos hidratantes sólidos, e após testes de estabilidade a diferentes temperaturas, não se verificaram alterações a 60°C e a 185°C, concluindo-se deste modo que são estáveis a estas temperaturas. Palavras-chave: champô sólido, condicionador sólido, hidratante sólido, testes de estabilidade.
vi Title Development of new solid cosmetic products Abstract The present thesis describes the work carried out at Groupe GM Cosmética Portugal S.A., on the development of new solid cosmetic products, as the referred company’s core business is solid soaps. During the development of new solid cosmetic products such as solid moisturizing, solid shampoo and solid conditioner some stages were taken into account: formulation, small scale test (laboratory), effectiveness (when applied on the skin), mass production (using automatic production lines) and stability analysis. In this last stage organoleptic (color, odour, and aspect) and physical-chemical (moisture percentage and pH) parameters are evaluated, according to specific laboratory methods. In addition to this standard analysis, complementary tests were performed involving HPLC (High Performance Liquid Chromatography) and GC (Gas Chromatography). In fact, with the exception of the solid shampoo, all the other developed products (solid conditioner and solid moisturizing) are still under analysis. Solid shampoo is stable when submitted to the above tests and is already on the market. This product showed acceptable values inside the range for the standard characteristics defined by the company. As for the solid moisturizing, stability tests at different temperatures were carried out and no changes occurred at 60°C e 185°C, thus revealing that the product is stable at these temperatures. Keywords: solid shampoo, solid conditioner, solid moisturizing, stability test
vii Índice Capítulo 1 ................................................................................................................................... 1 Fundamentação teórica ......................................................................................................... 1 1. A empresa ........................................................................................................................... 2 2. Introdução ........................................................................................................................... 4 2.1. Processo de saponificação ........................................................................................... 4 2.2. Desenvolvimento de novos produtos .......................................................................... 6 2.3. Enquadramento legal ................................................................................................... 6 2.4. Matérias-primas utilizadas em cosméticos ................................................................ 12 2.4.1. Barras Syndet versus Sabão ................................................................................ 17 2.5. Produtos de aplicação cutânea .................................................................................. 18 2.6. Produtos de aplicação nas fibras capilares (cabelo) .................................................. 20 2.6.1. Champô sólido .................................................................................................... 21 2.6.2. Condicionador sólido .......................................................................................... 22 2.7. Formulação do produto ............................................................................................. 24 2.8. Processos de produção .............................................................................................. 31 2.8.1. Processo a frio (cold process) .............................................................................. 31 2.8.2. Processo a quente (hot process) ......................................................................... 34 Capítulo 2 ................................................................................................................................. 36 Materiais e métodos ............................................................................................................ 36 1. Controlo de Qualidade ...................................................................................................... 37 1.1. Análises Organoléticas ............................................................................................... 38 1.2. Análises Físico-Químicas ............................................................................................ 39 1.2.1. Análise de perda de água .................................................................................... 39 1.2.2. Análise do pH ...................................................................................................... 41 1.2.3. Análises Complementares .................................................................................. 44 i. Análises por HPLC-UV (High Performance Liquid Chromatography) .................. 45 ii. Análises por GC (Gas Chromatography).............................................................. 47 Capítulo 3 ................................................................................................................................. 48 Validação de método ........................................................................................................... 48
viii 1. Validação de método ........................................................................................................ 49 1.1. Análises Físico-Químicas ............................................................................................ 49 1.1.1. pH ........................................................................................................................ 49 a) Linearidade .......................................................................................................... 49 b) Repetibilidade .............................................................................................................. 50 c) Incertezas ..................................................................................................................... 50 d) Veracidade ................................................................................................................... 52 Capítulo 4 ................................................................................................................................. 54 Resultados e Discussão ......................................................................................................... 54 i. Validação de métodos ................................................................................................ 55 pH 55 a) Linearidade ................................................................................................................... 55 b) Repetibilidade .............................................................................................................. 56 c) Veracidade .................................................................................................................... 57 ii. Estabilidade acelerada ............................................................................................... 58 a) Champô sólido .............................................................................................................. 58 Parâmetros organoléticos e físico-químicos do produto 1 .............................................. 59 Parâmetros Organoléticos e físico-químicos do produto 2 ............................................. 62 Parâmetros organoléticos e físico-químicos do produto 3 .............................................. 65 b) Condicionador sólido ................................................................................................... 68 iii. Análise de HPLC-UV .................................................................................................... 68 a) Champô Sólido ............................................................................................................. 68 b) Condicionador sólido ................................................................................................... 72 c) Hidratante Sólido .......................................................................................................... 74 iv. Análise por cromatografia gasosa .............................................................................. 77 a) Champô Sólido ............................................................................................................. 77 Capítulo 5 ................................................................................................................................. 79 Conclusões ............................................................................................................................ 79 Capítulo 6 ................................................................................................................................. 81 Referências ........................................................................................................................... 81
Capítulo 1| Fundamentação Teórica 2 1. A empresa A empresa de cosméticos onde foi desenvolvido o projeto de mestrado, a Groupe GM Cosmética Portugal S.A. foi fundada em março de 2003, na cidade de Esposende, com apenas com 4 colaboradores e 1 linha de produção, com o intuito de responder às necessidades do grupo francês Groupe GM e à sua rede de fornecedores, dedicando-se assim ao fabrico de sabonetes de baixa gramagem destinados à indústria hoteleira. Mais tarde, em 2008, adquiriu novos conhecimentos e novas linhas de fabrico, iniciando o fabrico de sabonetes para marcas de retalho. Em dezembro de 2014 a empresa adquiriu a marca Real Saboaria e em janeiro de 2015 a marca Morgadio da Calçada. Sendo esta uma empresa com foco e preocupações na qualidade, segurança e sustentabilidade, é detentora de algumas normas e certificações como: - ISO 22716:2007 – Cosmetics - Good Manufacturing Practices (GMP), sendo esta uma norma internacional que especifica os requisitos para os sistemas de gestão de segurança de produtos cosméticos através da incorporação dos elementos de Boas Práticas de Fabrico e da avaliação de riscos em combinação com um sistema de gestão da qualidade abrangente; - ISO 9001:2015 – Sistema de Gestão da Qualidade – Requisitos – que se trata de uma ferramenta de gestão que visa, essencialmente, uma melhoria de credibilidade e da imagem, melhoria da satisfação do cliente, integração dos processos, criação de uma cultura de melhoria contínua, envolvendo sempre os funcionários. - ISO 14001:2012 – Sistema de Gestão Ambiental – Requisitos – que constitui uma ferramenta importante para as organizações que pretendem alcançar uma confiança acrescida por parte dos clientes, colaboradores, comunidade envolvente e sociedade, pela demonstração do compromisso voluntário com a melhoria contínua do seu desempenho ambiental; - Certificação RSPO – Roundtable on Sustainable Palm Oil (RSPO) Standard – assegura a rastreabilidade do óleo de palma, garantindo que o mesmo é sustentável. Os principais benefícios da implementação do óleo de palma, garantindo que o mesmo é sustentável. Os principais benefícios da implementação e certificação de acordo com este referencial são:
Capítulo 1| Fundamentação Teórica 3 I. Maior facilidade de entrada em mercados mais exigentes evidenciando aos consumidores finais, e outras partes interessadas, a sua preocupação com os impactos da sua atividade no ambiente e na sociedade; II. Promoção do consumo mais sustentável; III. Permite ao consumidor tomar decisões mais conscientes. De salientar ainda, que a Groupe GM Cosmética Portugal S.A. atua através da exportação dos seus produtos, em países da Europa como França, Suíça, Suécia, Inglaterra e também Estados Unidos, Chile, Peru, Japão entre outros. Em março de 2018 a empresa mudou-se para novas instalações em Neiva, Viana do Castelo.1
Capítulo 1| Fundamentação Teórica 4 2. Introdução Atualmente a Groupe GM Cosmética Portugal S.A. tem como principal objetivo, a produção de sabonetes sólidos. Como tal seguem-se alguns conceitos básicos da produção de sabonetes, como o da reação de saponificação, avançando depois para o desenvolvimento de novos produtos sólidos, como o condicionador sólido, champô sólido em dois processos, frio e quente, e o desenvolvimento de um hidratante sólido. 2.1. Processo de saponificação O sabão é feito com gordura saponificada, através de uma reação química que ocorre entre óleos ou gorduras (animais ou vegetais) e uma base, normalmente o hidróxido de sódio ou potássio. O produto desta reação, chamada reação de saponificação, é uma massa sólida que, entre outras propriedades, tem um forte poder tensioativo. Deste modo, a reação de saponificação representa, na verdade, a hidrólise dos triglicerídeos (ácidos gordos) na presença de uma base forte, donde resulta a formação de um sal alcalino de ácidos gordos – sabão – e um subproduto da reação – glicerol (Figura 1). 𝑇𝑟𝑖𝑔𝑙𝑖𝑐𝑒𝑟í𝑑𝑒𝑜𝑠+𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑠𝑎𝑝𝑜𝑛𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎çã𝑜 → 𝐺𝑙𝑖𝑐𝑒𝑟𝑜𝑙+𝑆𝑎𝑏ã𝑜 Gorduras+NaOHsaponificação → Sabão(massa)+Glicerol 𝐋í𝐩𝐢𝐝𝐨𝐬 𝐛𝐚𝐬𝐞 𝐟𝐨𝐫𝐭𝐞 𝐒𝐚𝐥 𝐝𝐞 á𝐜𝐢𝐝𝐨 𝐠𝐨𝐫𝐝𝐨 Figura 1 | Reação geral de saponificação. Adaptado de 2,3
Capítulo 1| Fundamentação Teórica 5 O glicerol é um poliálcool de fórmula estrutural apresentada na Figura 1. É difícil encontrar o glicerol na sua forma “livre” nos organismos vivos, geralmente é encontrado como um triglicerídeo combinado com ácidos gordos como os ácidos oleico, palmítico e esteárico. O glicerol pode ser removido ou mantido no sabão, podendo agir como humectante (absorvendo a humidade do ar e mantendo a humidade na pele) e como emoliente (tornando a pele mais macia, através da hidratação). A consistência do sabão obtido depende, sobretudo, do tipo de base utilizada. Neste sentido, utilizando o hidróxido de potássio (KOH) produzir-se-á um sabão mole, já o hidróxido de sódio (NaOH) originará um sabão mais duro. O mecanismo de saponificação pode ser dividido em três etapas: 1. ataque nucleofílico pelo ião hidróxido no grupo carbonilo do triglicerídeo; 2. eliminação do glicerol como ião alcóxido; 3. desprotonação dos ácidos gordos resultantes (Figura 2). Figura 2 | Etapas envolvidas na saponificação de triglicerídeos (R = cadeia carbonada, C10 a C18).2 O sabão é constituído por uma cadeia carbonada apolar, capaz de interagir com a gordura/óleos, e uma parte polar capaz de interagir com a água, sendo esta a responsável pela Sabão 1. 2. 3.
Capítulo 1| Fundamentação Teórica 6 diminuição da tensão superficial da água, uma vez que o sabão é um elemento tensoativo que influencia a superfície de contato entre dois líquidos.4 2.2. Desenvolvimento de novos produtos Os desenvolvimentos no âmbito da presente dissertação são produtos direcionados para a cosmética sólida, que estão alinhados com a visão e estratégia da empresa. Assim, foram formulados produtos para duas aplicações distintas: hidratação de pele (hidratante sólido) e produtos de utilização capilar (champôs sólidos e um condicionador sólido). Para o efeito utilizaram-se os equipamentos já existentes na Groupe GM Cosmética Portugal SA. 2.3. Enquadramento legal Antigamente os produtos cosméticos na União Europeia eram regulados por diretivas. Uma diretiva precisa de ser transposta para a legislação de cada Estado Membro. Ao transporem as diretivas, havia sempre interpretações divergentes por parte de alguns Estados Membros, incluindo Portugal. Um regulamento é um ato legislativo vinculado, aplicável a todos os países da União Europeia. O regulamento é de aplicação direta. Não precisa de ser transposto para a legislação nacional, evitando-se assim as referidas interpretações divergentes. Desta forma, a legislação da cosmética é composta por: Cadeia apolar (Hidrofóbica) Cadeia polar (Hidrofílica) Figura 3| Estrutura base do sabão do ácido palmítico 4
Capítulo 1| Fundamentação Teórica 7 - Regulamento (CE) nº 1223/2009 de 30 de novembro, do Parlamento Europeu e do Conselho; - Diretrizes - Emendas Nos anexos do Regulamento (CE) nº 1223/2009 de 30 de novembro é possível encontrar variada informação (Tabela 1): Tabela 1| Índice da informação encontrada nos Anexos que constam no Regulamento da Cosmética nº1223/2009 ANEXOS Informação I Relatório de Avaliação de Segurança do Produto Cosmético. II Lista de substâncias proibidas em cosmética (1328 substâncias proibidas). III Lista das substâncias admitidas em produtos cosméticos com restrições. IV Lista dos corantes autorizados nos produtos cosméticos. V Conservantes autorizados nos produtos alguns com restrições. VI Lista dos filtros para a radiações ultravioleta autorizadas. VII Símbolos a utilizar nas embalagens/ Recipientes. VIII Lista de métodos validados alternativamente à experimentação animal. IX Diretivas revogadas e as suas alternativas sucessivas. Lista dos prazos de transposição para o direito nacional e de aplicação. X Quadro de correspondência entre a primeira Diretiva publicada sobre produtos cosméticos (Diretiva 76/768/CEE) e o presente regulamento. O artigo 11º do Regulamento (CE) nº 1223/2009 de 30 de novembro, do Parlamento Europeu e do Conselho, determina que cada produto cosmético colocado no mercado deve ter um ficheiro de informação, com os seguintes dados e informações: a) Identificação do produto. b) Relatório de avaliação de segurança. c) Método de fabrico acompanhado de uma declaração de conformidade com as boas práticas de fabrico referidas na Norma EN ISO 22716:2007. d) Alegações. Provas documentais dos efeitos alegados.
Capítulo 1| Fundamentação Teórica 8 No parâmetro b) Relatório de avaliação de segurança devem constar as seguintes informações: 1. Composição qualitativa e quantitativa do produto cosmético, com o nome dos ingredientes em INCI (International Nomenclature of Cosmetic Ingredients), número CAS (Chemical Abstracts Service) e a sua função; 2. Características físico-químicas e estabilidade do produto cosmético ▪ Características físico-químicas dos ingredientes, indicadas nas especificações das matérias-primas; ▪ Características físico-químicas do produto cosmético ▪ Estabilidade do produto cosmético 3. Qualidade microbiológica (Consultar a norma EN ISO 17516:2014) para saber os limites permitidos - Tabela 2. Tabela 2| Limites microbiológicos para produtos cosméticos 5,6 Tipo de microrganismos Produtos para crianças com menos de 3 anos, para aplicação na área dos olhos ou nas mucosas Outros produtos cosméticos Microrganismos aeróbios mesófilos1 totais – bactérias, bolores e leveduras < 100 ufc por g ou ml. < 1000 ufc por g ou ml. Escherichia coli Ausente Ausente Pseudomonas aeruginosa Ausente Ausente Staphyloccocus aureus Ausente Ausente Candida albicans Ausente Ausente 1Aeróbios, que se reproduzem na presença do ar; Mesófilos, que se reproduzem à temperatura média de 37 °C. 4. Informações sobre o material de embalagem ▪ O recipiente ou embalagem primária que está em contacto com o produto cosmético, à semelhança dos recipientes para uso alimentar, deve ser inerte,
Capítulo 1| Fundamentação Teórica 9 isto é, não deve haver migração ou transferência das substâncias químicas que constituem o recipiente para o produto cosmético. 5. Utilização normal e razoavelmente previsível ▪ São exemplos de uma utilização fora do normal, mas razoavelmente previsível, a utilização de um champô como gel de banho ou a troca de uma loção tónica por uma loção capilar. 6. Exposição ao produto cosmético dependendo do local de aplicação e propósito (Descrita detalhadamente em Cosmetics Fact Sheet, do instituto holandês de saúde pública.7 7. Exposição às substâncias tendo em conta a informação do ponto 6. ▪ Uma vez que a absorção dérmica não é igual em todas as zonas do corpo. É mínima nas palmas das mãos, média no rosto e no couro cabeludo e máxima nas axilas. A absorção dérmica depende, entre outros fatores, do peso molecular dos ingredientes. A dose de exposição sistémica a um ingrediente cosmético (Systemic Exposure Dose, SED) é a quantidade desse ingrediente que se prevê que possa entrar na circulação sanguínea. 8. Perfil toxicológico das substâncias 9. Outras informações relevantes.5 A avaliação da segurança dos produtos cosméticos, tal como estabelecida na parte B do Anexo I do Regulamento (CE) nº 1223/2009 de 30 de Novembro, do Parlamento Europeu e do Conselho, deve ser efetuada por uma pessoa que possua um diploma ou outra prova formal de habilitações adquiridas com a conclusão de um curso universitário teórico e prático, em farmácia, toxicologia, medicina ou disciplina semelhante, ou de um curso reconhecido como equivalente por um Estado-Membro. Relativamente à avaliação das matérias-primas, os fornecedores, constituem uma fonte de informação essencial, uma vez que todos as matérias-primas são acompanhadas de uma Ficha Técnica (em inglês: Technical Data Sheet), onde constam informações como a
Capítulo 1| Fundamentação Teórica 10 identificação química (INCI e CAS Number), especificações técnicas (p.e. aparência, valor de acidez, entre outros), características típicas (p.e. odor, solubilidade, ponto de fusão), propriedades de aplicação e conselhos de armazenamento . No entanto, é possível encontrarse literatura científica e complementar em bancos de dados, órgãos regulatórios e institucionais como: 5,8 ▪ Bases de dados eletrónicos: ❖ PubMed ( https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed ) ❖ ToxNet ( https://www.toxnet.nlm.nih.gov/ ) ▪ Publicações periódicas: ❖ Internacional Journal of Toxicology ❖ Toxicology Research ▪ Pareceres dos comités científicos: ❖ Scientific Committe on Consumer Safety (SCCS) ❖ Cosmetic Ingredient Review (CIR) ❖ International Agency for Research on Cancer (IARC) ❖ Environmental Proteccion Agency (EPA) ❖ Human & Environmental Risk Assessment (HERA) ❖ National Toxicology Program (NTP) Desta forma, em cima são citadas fontes importantes de informação sobre as matériasprimas em formato de revisões, artigos, entre outros, onde consta a utilização comum da matéria prima, resultados de estudos toxicológicos (p.e. toxicidade oral por dose repetida, irritação ocular, irritação e sensibilidade), sendo possível aferir através desta análise novos pareceres sobre as concentrações recomendadas de utilização dependendo do produto que está a ser desenvolvido. Um exemplo de uma publicação tendo como conteúdo especificidades cutâneas que são factos importantes, e a ter em consideração no processo de formulação de um novo produto cosmético é possível de ser consultada no NCBI (Nacional Center for Biotechnology Information).27 Ainda, outros exemplos de utilização das fontes supracitadas são os artigos relativos às matérias-primas Disodium Lauryl Sulfosuccinate10; e do Cocamidopropil 9.
Capítulo 1| Fundamentação Teórica 11 Para além das fontes acima referidas também a associação COLIPA (Cosmetics Europe – The Personal Care Association) tem um impacto importante na legislação direcionada para cosméticos, sendo esta também responsável por publicações de normas importantes. É importância salientar também a norma internacional ISO 22716:2007, constituída por diretrizes relacionadas com as Boas Práticas de Fabricação para Produtos Cosméticos (BPF). Esta norma da Organização Internacional de Padronização (ISO), apresenta uma abordagem abrangente para o sistema de gestão da qualidade da cadeia produtiva envolvida na fabricação, embalagens, testes, armazenamento e transporte de produtos cosméticos acabados.13 A supervisão do mercado dos produtos cosméticos é assegurada pelo INFARMED, I.P. que, enquanto autoridade competente, atua garantindo a fiscalização e vigilância do cumprimento dos requisitos legalmente exigidos para estes produtos. Relacionado com os produtos químicos utilizados, o regulamento (CE) nº1907/2006 do Parlamento Europeu e do Conselho, de 18 de dezembro de 2006, relativo ao Registo, Autorização e Restrições dos produtos químicos é vulgarmente designado por REACH (Registration, Evaluation, Authorization and Restriction of Chemicals). O REACH está em vigor desde 1 de junho de 2007 tendo como objetivo a melhoraria do quadro legislativo comunitário em matéria de substâncias químicas. O princípio básico deste regulamento, é que a indústria é responsável por garantir que as substâncias contidas nos produtos não afetam negativamente a saúde humana ou o ambiente, em condições normais e razoavelmente previsíveis de utilização. As substâncias utilizadas na formulação de produtos cosméticos são abrangidas pelo REACH.12,14,15
Capítulo 1| Fundamentação Teórica 18 Figura 9| Folículo capilar42 Uma das principais preocupações com o uso de sabão é o seu valor de pH. Os verdadeiros sabonetes artesanais, feitos com ingredientes naturais, têm um pH que varia de 8 a 11, dependendo de como são feitos. Os detergentes sintéticos podem ter um pH mais ácido do que os sabonetes naturais feitos à mão. Enquanto as barras Syndet podem ter um pH neutro ou levemente ácido, elas ainda são agentes de limpeza e são feitas com detergentes sintéticos que dissolvem a camada de gordura protetora natural em nossa pele enquanto limpam. Os consumidores atualmente dão preferência aos sabonetes e champôs sólidos syndets, porque estes têm basicamente o mesmo efeito de limpeza que as formulações líquidas de champô e gel de banho, mas com a vantagem de não terem as embalagens de plástico. Outra vantagem, no caso dos sabonetes é que, como não são sabão, enxaguam com mais facilidade, o que é especialmente útil em águas duras. 21,42 2.5. Produtos de aplicação cutânea A pele é o órgão de maior dimensão do organismo humano, representando cerca de 16% do peso corporal, com a função de proteger o corpo, pelo facto de se tratar de uma barreira dotada de resistência, semi-permeabilidade e plasticidade. O envelhecimento da pele é um processo complexo e multifactorial do qual resultam alterações severas em termos estéticos e funcionais. Com o tempo, estas alterações levam ao declínio das funções biológicas da pele que deixa de ter capacidade para se adaptar às constantes agressões de que vai sendo alvo.
Capítulo 1| Fundamentação Teórica 19 Em termos anatómicos, a pele é constituída fundamentalmente por dois tecidos justapostos que são a epiderme e a derme. Além destas, é comum verificar que alguns autores consideram a estratificação da pele em três camadas distintas pois incluem a hipoderme.22 Figura 10| Representação esquemática da pele.41 Os produtos de hidratação de pele são formulados com matérias-primas com função emoliente / hidratante, agentes de consistência, espessantes, antioxidantes e fragrância. Um dos parâmetros considerados importantes de avaliar no produto final, é o pH, sendo o pH mais favorável perto do pH da pele, para que esta não sofra processo de ressecamento, contrários ao esperado com a utilização de um hidratante. Desta forma, foi consultado um estudo de avaliação do pH da pele (Figura 10) onde se percebe que o valor estimado de pH natural da pele é cerca de 4,7. Este valor foi estimado através de um estudo com 330 amostras num período de 24h sem contacto de água e produtos cosméticos com a pele, de forma a ser possível estimar o pH natural da pele.
Capítulo 1| Fundamentação Teórica 20 Figura 11| Deslocamento do pH na superfície da pele avaliado no antebraço durante 24h sem contato com água ou produtos cosméticos (número de voluntários = 330).27 É importante que haja um equilibro entre o pH natural da pele e o pH dos produtos cosméticos de utilização cutânea, desta forma é importante ter em consideração o pH de diferentes produtos cosméticos (Figura 12). Figura 12| Produtos cosméticos e respetiva escala da pH33 2.6. Produtos de aplicação nas fibras capilares (cabelo) O cabelo humano é um filamento queratinizado que cresce a partir de cavidades em forma de sacos chamados folículos. Cada folículo piloso está rodeado por células e glândulas que contribuem para a sua estrutura física.Na constituição do cabelo existe 85% de uma proteína insolúvel denominada de alfa-queratina com aproximadamente 8% de água associada. A queratina é composta por 19 aminoácidos destacando-se a cistina, serina, ácido glutâmico, reonina, glicina e arginina. Outros ingredientes principais são lípidos 3%, pigmento
Capítulo 1| Fundamentação Teórica 21 2%, além de pequenas quantidades de outras substâncias. O cabelo humano é composto por cinco elementos, 45% de carbono, 28% de oxigénio, 15% de nitrogénio, 6,5% de hidrogénio e 5,2% de enxofre. Uma fibra de cabelo é formada por três diferentes estruturas: medula (parte central), cutícula (parte externa), e córtex (localizado entre a medula e a cutícula). 37,38 Figura 13| Estrutura hierárquica do cabelo Adaptado de 34 2.6.1. Champô sólido A demanda dos consumidores, relacionada a uma rápida limpeza capilar e do couro cabeludo, com benefícios adicionais para a macieza e o brilho dos cabelos, está a aumentar o interesse pelo desenvolvimento de novas formulações de champôs como, por exemplo, o sólido.23 Os champôs sólidos apresentam algumas vantagens adicionais em relação aos tradicionais, consideram-se como principais vantagens neste novo produto, a diminuição da quantidade de produtos tóxicos utilizados, a economia e a sustentabilidade. Relacionado com este último parâmetro podemos considerar que, como existe menor quantidade de água utilizada tanto na sua formulação como na sua fabricação, torna este produto mais sustentável. 14 Em particular, são fáceis de transportar e podem ser usados por um longo período de tempo, graças a uma maior estabilidade microbiológica comparativamente com as formulações líquidas. De facto, entre os ingredientes, a água está amplamente presente em champôs líquidos e, por essa razão, o uso de conservantes é necessário. Nos champôs sólidos,
Capítulo 1| Fundamentação Teórica 22 em vez disso, pode diminuir-se ou mesmo eliminar a água da formulação, reduzindo também a quantidade de conservantes. Algumas indústrias cosméticas já fizeram isso, especialmente para preservar a água como recurso humano primário, no que diz respeito à ideia de ecosustentabilidade de uma nova era de produtos cosméticos. . Entre as primeiras tentativas de formular um champô sólido, algumas patentes descrevem a formulação destes, sendo que os primeiros são baseados em Dodecil sulfato de sódio (SDS), como principal surfactante aniónico (de 70 a 90%), óleos vegetais, conservantes, corantes, agentes condicionantes, perfumes e aglutinantes (como fatores de consistência), enquanto as últimas formulações apresentadas são à base de bicarbonato de sódio e amido de milho.36,34 2.6.2. Condicionador sólido Os condicionadores capilares podem conter na sua formulação vários princípios ativos como: - Emolientes com propriedades hidratantes temos como e.g. os silicones, os óleos minerais, vegetais e animais, as ceras vegetais (e.g. lanolina) e a manteiga carité. Todos estes ingredientes formam um filme sobre os fios de cabelo originando uma película protetora e oclusiva ao redor dos fios, diminuindo a perda de água pelos cabelos e, consequentemente, evitam a sua desidratação. Péptidos, aminoácidos, proteínas animais (p.e. queratina, elastina e a seda) ou vegetais como trigo, soja, deixam os fios de cabelo sedosos e com brilho intenso, promovendo a regeneração da estrutura interna dos fios, reduzindo o impacto das possíveis lesões externas aos fios (como o calor) deixando-os mais resistentes.Uma fibra hidratada terá boa característica de brilho, maleabilidade, redução de eletricidade estática e redução do atrito entre os cabelos. 37 Os condicionadores são formados por tensioativos, emolientes, emulsionantes, conservantes e na maioria das formulações por fragrância. Alguns exemplos de componentes utilizados comumente em condicionadores sólidos são apresentados na tabela seguinte.
Capítulo 1| Fundamentação Teórica 23 Tabela 3| Exemplos de componentes encontrados nas formulações37 INCI Tensioativos Sodium laurel sulfate Trideceth-12 Behentrimonium chloride Cetrimonium chloride Behentrimonium methosulfate Emolientes Petrolatum Paraffinum liuidum Mineral oil Ethylhexyl stearate Lanolin 2-oleamido-1,3-octadecanediol Cetearyl alcohol Candelilla wax Amodimethicone Cetyl Esters Cetearyl alcohol Cetyl alcohol Glycine soja oil Acetylated lanolin Lecithin Hidrogenated polysobutene Glyceryl linoleate Glyceril oleate Dimethiconol Cyclomethicone Isopropyl palmitate Paraffinum liquidum Butyrospermum parkii butter (manteiga de carité) Trimethylsilyamodimethicone Componentes diferenciais / Aditivos Hydrolyzed keratin A queratina hidrolisada (em inglês: Hydrolyzed keratin) é uma molécula de baixo peso molecular, que para além das suas propriedades condicionantes é também considerada com a função emoliente, possuindo facilidade de penetração na cutícula dos cabelos proporcionando hidratação, nutrição e brilho, aumentando a resistência e força dos fios de cabelo. 37
Capítulo 1| Fundamentação Teórica 24 2.7. Formulação do produto Para a formulação destes novos produtos é importante ter em atenção a legislação suprarreferida, sendo importante ter em consideração vários fatores como características e propriedades das matérias-primas. Desta forma, é necessário ter conhecimento sobre: - Mecanismos de degradação dos ingredientes; - Possíveis incompatibilidades; - Riscos envolvidos em cada etapa do processo de fabricação; - Conhecimentos dos fatores realmente críticos a cada formulação.28 Alguns destes parâmetros encontram-se descritos nas fichas técnicas de cada ingrediente. Uma vez que as matérias-primas utilizados são fundamentais no desenvolvimento do produto, são apresentadas as matérias-primas de 4 amostras desenvolvidas: condicionador de cabelo, hidratante sólido, champô sólido – processo a frio e champô sólido – processo a quente (Tabela 4 a 7).
Capítulo 1| Fundamentação Teórica 25 Tabela 4| Formulação do condicionador sólido INCI Conteúdo ativo do produto (matéria-prima) Nº CAS Conteúdo na formulação do produto Função Behentrimonium Chloride (Docosyltrimethyla mmonium chloride) 50,00% 17301-530; 68607-24-9 7,50% Acondicionador Glyceryl Stearate 20,00% 123-94-4 3,00% Emulsionante não iónico Lauryl alcohol 14,00% 112-53-8 2,10% Acondicionador Cetearyl alcohol 12,00% 67762-27-0 1,80% Acondicionador Myristyl alcohol 4,00% 112-72-1 0,60% Acondicionador Cetearyl alcohol 100,00% 36653-82-4; 112-92-5 40,00% Agente de consistência O/W, Emoliente Butyrospermum Parkii (Shea butter) 100,00% 194043-92-0 35,00% Emoliente Hydrolyzed Silk Protein 100,00% 96690-41-4 2,00% Propriedades Amaciantes/ Emoliente / Humectante / Glycerin 100,00% 56-81-5 5,00% Emulsionante Fragrance 100,00% -- 1,00% Fragrância Tocopherol (Vitamin E) 100,00% 54-28-4 2,00% Antioxidante
Capítulo 1| Fundamentação Teórica 26 Tabela 5| Formulação do hidratante sólido INCI Conteúdo ativo do produto (matéria-prima) Nº CAS Conteúdo na formulação do produto Função Butyrospermum Parkii (Shea butter) 45,50% 194043-92-0 45,50% Emoliente Persea Gratissima (Avocado butter) 12,00% 8024-32-6 12,00% Emoliente Cetearyl alcohol 20,00% 36653-82-4; 112-92-5 20,00% Agente de consistência/ Emoliente Prunus Amygdalus Dulcis (Sweet Almond oil) 10,00% 8007-69-0 90320-37-9 10,00% Emoliente Helianthus Annuus Seed Cera (Sunflower Seed Wax) 10,00% 36653-82-4 10,00% Consistência/ Estabilizante da fase oleica/ Lubrificante Tocopherol (Vitamin E) 1,70% 54-28-4 1,70% Antioxidante Fragrance 0,80% - 0,80% Fragrância
Capítulo 1| Fundamentação Teórica 27 Tabela 6| Formulação do champô sólido (processo a frio) INCI Conteúdo ativo do produto (matéria prima) Nº CAS Conteúdo na formulação do produto Função Disodium Lauryl Sulfosuccinate 32,00% 13192-12-6 19040-44-9 26838-05-1 31,04% Agente de limpeza/ Emulsificante/ Agente de espuma/ Tensioativo/ Surfactante Sodium Cocoyl Isethionate 27,00% 61789-32-0 58969-27-0 26,19% Tensioativo/ Surfactante Stearic Acid 15,50% 57-11-4 15,04% Emulsionante / Estabilizante da emulsão / Surfactante Maltodextrin 7,50% 9050-36-6 7,28% Agente ligante / Absorvente / Estabilizante da emulsão / Condicionador de pele e cabelo Water 7,00% 7732-18-5 6,79% Solvente Hydrogenated Castor Oil 2,50% 8001-78-3 2,43% Emoliente/ Emulsificante/ Condicionador de pele/ Surfactante/ Controlador de Viscosidade Cetyl Alcohol 2,00% 36653-82-4 1,94% Emulsificante/ Emoliente/ Espessante
Capítulo 1| Fundamentação Teórica 34 2.8.2. Processo a quente (hot process) O processo a quente não está ainda implementado na Groupe GM Cosmética Portugal S.A, porque se encontra ainda em fase de testes. Este processo inicia-se com uma etapa de derretimento das matérias-primas em simultâneo, num intervalo de temperatura entre 50°C a 70°C. Posteriormente, avança para um processo de mistura, realizado com um agitador encaixado no reator (pot tipperFigura 18). Para finalizar, a massa em estado líquido é transferida para formas com as especificações definidas para o molde final do produto. Em suma, as três etapas principais são apresentadas em seguida: 1) Aquecimento/ Derretimento das matérias-primas 2) Mistura 3) Moldagem Figura 18| Reator (Pot tipper) Foram testados alguns produtos com este tipo de processo, tais como champô sólido, condicionador sólido e hidratante sólido.
Capítulo 1| Fundamentação Teórica 35 1. Champô sólido O champô testado continha base vegetal com alto teor de glicerina. A esta base sólida de champô, constituída também, por água, propilenoglicol, estearato de sódio, laurato de sódio, lauriléter sulfato de sódio, tiossulfato de sódio, foi adicionada a fragrância e o pantenol (precursor do ácido pantoténico, uma vitamina muito importante para a saúde da pele, unhas e cabelos).20 2. Condicionador sólido O condicionador sólido testado, consistiu na adição de várias matérias primas, tais como acondicionares, p.e. o cloreto de behentrimónio, o dodecanol, o álcool miristílico, agentes de consistência, p.e. álcool cetearílico também utilizado como emoliente, emolientes como p.e. a manteiga de carité, emulsionantes como p.e. a glicerina, e também, a fragrância e antioxidantes, como p.e. a vitamina E. Este processo, atualmente não é, para a Groupe GM Cosmética Portugal S.A., considerado exequível. Existem vários condicionamentos que limitam este processo, nomeadamente, a duração, os moldes necessários, e de certa forma o embalamento. Desta feita, este processo será apenas considerado para situações muito pontuais.
Capítulo 2 Materiais e métodos
Capítulo 2| Materiais e métodos 37 1. Controlo de Qualidade Um dos parâmetros fundamentais para o controlo de qualidade é a avaliação da estabilidade de qualquer produto cosmético, para garantir a validade do produto.Como forma de avaliação da estabilidade do produto são avaliadas as características organoléticas (aspeto, cor, odor) e as características físico-químicas (pH, teor de humidade e perda de água). O processo de avaliação da estabilidade acelerada tem como objetivo fornecer dados para prever a estabilidade do produto, tempo de vida útil e compatibilidade da formulação com o material de acondicionamento. Estes testes são realizados durante a fase de desenvolvimento do produto (Escala Laboratorial e Piloto de Fabricação), estendendo-se pelas primeiras produções.28 O Controlo de Qualidade realizado aos produtos desenvolvidos e produzidos na empresa Groupe GM Cosmética Portugal SA é realizado em 4 condições diferentes de armazenamento, sendo estas: • em frigorífico a 5ºC; • em câmara climática a 40ºC ± 2/ 70% HR±2; • à temperatura ambiente; • sob exposição solar. A exposição dos sabonetes a estas 4 condições decorre durante um período de 90 dias, onde os produtos são avaliados a cada 30 dias. Também é possível avaliar a compatibilidade da formulação com o material de acondicionamento, e.g. verificar se é possível alteração de alguma matéria-prima da formulação e/ou material de embalagem. Na avaliação dos resultados consideram-se alterações significativas, as seguintes: • Variação de 20% do valor do parâmetro obtido inicialmente de % de perda de água; • Uma impureza ou produto de degradação fora da especificação; • Resultados fora da especificação para aspeto, propriedades físicas (cor, separação de fases); • pH fora de especificação, ou seja, variação de 10% do valor obtido inicialmente 28,29
Capítulo 2| Materiais e métodos 38 1.1. Análises Organoléticas Nas análises organoléticas aos produtos cosméticos são avaliados pelos órgãos dos sentidos, os parâmetros: aspeto, a cor e o odor. Para a realização destas análises existem, em laboratório, amostras padrão ou de referência guardadas em “condições ambientais controladas, para evitar modificações nas propriedades organoléticas”. Os padrões utilizados foram definidos pela empresa. A amostra considerada padrão é a amostra acondicionada a temperatura ambiente, como tal, foi usada para comparação olfativa e visual com as amostras expostas a outras condições (temperaturas e fontes de radiação distintas). ❖ Aspeto Esta análise é realizada visualmente, em macro escala. Observa-se se a amostra em estudo mantém as mesmas características da amostra de referência (padrão) ou se ocorreram alterações como por exemplo: separação de fases, fissuras, ressecamento, ou retenção de humidade à superfície, ou apresentação de impurezas. Esta análise é realizada no final da linha de produção por um técnico especializado e posteriormente no laboratório de controlo de qualidade da empresa. ❖ Cor Para a análise de cor efetuada em laboratório é acondicionada uma amostra padrão em condições especificas (temperatura ambiente e isolado da exposição solar). A análise é efetuada visualmente sob condições de luz “branca” natural ou artificial. ❖ Odor A comparação é realizada olfativamente, analisando se a amostra em estudo apresenta o mesmo odor da amostra de referência (padrão) quando ambas estão acondicionadas em embalagens de mesmo material. Esta análise é feita durante todo o processo de fabricação e, posteriormente, no laboratório de controlo de qualidade.
Capítulo 2| Materiais e métodos 39 1.2. Análises Físico-Químicas As análises físico-químicas avaliam as alterações na formulação que nem sempre são percetíveis visualmente. Estas análises podem indicar problemas de estabilidade entre os ingredientes ou decorrentes do processo de fabricação. As análises físico-químicas usuais do controlo de qualidade dos produtos sólidos englobam a determinação do valor de pH e teor de humidade. No desenvolvimento dos novos produtos, champô sólido, hidratante sólido e condicionador sólido, foi realizada também uma análise complementar por cromatografia (HPLC e GC) e uma análise microbiológica. 1.2.1. Análise de perda de água A perda de água dos produtos sólidos é determinada pelo seu peso fresco, à saída da produção. Posteriormente, é colocada numa câmara climática a 40 °C com 70% HR. Em intervalos regulares de 30 dias fazem-se pesagens do produto. Ao fim de 90 dias regista-se o valor final. A perda de água é dada através do cálculo da Equação 1. 𝑉𝑎𝑟𝑖𝑎çã𝑜 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎 (%)=𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙−𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 (𝑎𝑝ó𝑠 𝑠𝑒𝑐𝑎𝑔𝑒𝑚) 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 Equação 1 Para determinar a humidade de um produto ou matéria-prima que não esteja incluído no procedimento de estabilidade, é utilizada a balança de humidade (Tabela 8). ❖ Materiais e Reagentes • Balança de Humidade • Pratos metálicos • Almofariz e Pilão • Ralador
Capítulo 2| Materiais e métodos 40 Tabela 8| Características do equipamento Condições Marca do equipamento VWR Modelo MB 160 Máximo da massa permitida 160 g Input 230V – 50 Hz ❖ Procedimento a. Preparação da amostra i. Ralar a amostra e triturar com o almofariz e pilão para homogeneizar (massa = aprox. (5 ± 0,01)g) b. Medição i. Calibrar a balança (Colocar o círculo no centro) ii. Ligar o equipamento iii. Verificar se a balança está em: 0,00g iv. Colocar o prato e tarar. v. Escolher o programa: “Measure”, “PrG Time”, “Select Time”, “Select Temperature”, “ PrH YES”, “Wait”, “Ready”, Abrir a tampa da balança, Colocar a amostra homogeneamente, “Enter”, Anotar o valor de massa inicial, “Enter”.23 ❖ Responsabilidades É da responsabilidade dos técnicos do Laboratório da Groupe GM Cosmética Portugal S.A. o seu cumprimento.
Capítulo 2| Materiais e métodos 41 1.2.2. Análise do pH A análise do pH em produtos cosméticos é fundamental, pois é importante conhecer o pH do produto tendo em consideração o pH ideal da região de aplicação. Uma vez que o pH difere nas diferentes zonas corporais, ou seja, o pH da pele é diferente do pH do couro cabeludo e com o intuito de não ocorrerem danos para estas estruturas com pH diferente influenciadas pelo pH dos cosméticos utilizados, é importante ter conhecimento do pH da zona corporal onde será empregue o produto tal como ter conhecimento do pH do próprio produto. Estão entre os malefícios da utilização de produtos com pH diferente do da zona de aplicação o aumento do frisado nas fibras capilares ou/e o ressecamento da pele. Para a análise de pH foi seguido o procedimento, orientado sobre a Norma Portuguesa EN1262:1999. Para a determinação do pH utilizou-se um elétrodo de vidro combinado, Figura 19. Figura 19| Elétrodo combinado de vidro para a determinação do pH.50
Capítulo 2| Materiais e métodos 42 ❖ Calibração O aparelho é calibrado de acordo com as soluções de calibração tampão de referência. Para que se conclua o ajuste é então, calibrado em dois ou mais pontos. Normalmente utilizam-se tampões de pH 7,0 e 4,0, para a medição de amostras ácida. Para a medição de soluções básicas, utilizam-se para a calibração as solução tampão de pH 7,0 e 10,0. Uma vez calibrado estará pronto a utilizar. ❖ Materiais e Reagentes • Medidor de pH • Água destilada • Soluções-padrão para calibração • Papel absorvente • Amostra – sabonete Tabela 9| Características do equipamento48 Condições Marca do medidor 827 pH Lab Metrohm Marca do Elétrodo Primatrode Methrom Elétrodo de referência Ag/AgCl/c(KCl) = 3 mol/L Tipo de elétrodo indicador Elétrodo combinado de vidro pH range 0 - 14 Ponto zero do elétrodo (mV) ± 15
Capítulo 2| Materiais e métodos 43 ❖ Procedimento a. Preparação da amostra i. Produtos solúveis em água (Solução de matéria ativa a 1% (m/m), em água) 1. Pesar (1 ± 0,01) g de sabonete e colocar 100 mL de água destilada (quente se não se conseguir a dissolução completa). 2. Homogeneizar até à completa dissolução. ii. Produtos pouco solúveis ou insolúveis em água (Solução de matéria ativa a 5% (m/m) de uma amostra numa mistura de etanol/água) 1. Pesar (5 ± 0,01)g de sabonete e adicionar (47,5 ± 0,01) g de etanol (96% v/v). Se necessário aquece-se até ao máximo de 50ºC para facilitar a dissolução. 2. Adiciona-se (47,5 ± 0,01)g de água destilada; 3. Homogeneizar até à completa dissolução e arrefecer até à temperatura ambiente. ❖ Medição 1. Retirar o elétrodo da solução de KCl, lavá-lo bem com água destilada e enxugá-lo cuidadosamente com o papel macio; 2. Proceder à calibração do instrumento conforme o procedimento-padrão (procedimento do equipamento); 3. Imergir o elétrodo na amostra de tal modo que o bolbo esteja, no mínimo, 1 polegada abaixo da superfície da solução. As paredes e o fundo do recipiente não deverão ser tocados; 4. Proceder a leitura e aguardar de 10-15 segundos para estabilização; 5. A leitura do valor é direta, sem unidade; 6. Lavar muito bem o elétrodo e acondicioná-lo novamente no estojo plástico de segurança com a solução de KCl. 24,25
Capítulo 3| Validação de método 50 b) Repetibilidade O estudo de repetibilidade consiste na aproximação entre resultados de medições sucessivas da mesma mensuranda, realizada nas mesmas condições de análise em curtos intervalos de tempo, isto é, no mesmo laboratório, pelo mesmo analista, utilizando o mesmo equipamento e os mesmos reagentes. Para se determinar a repetibilidade do método efetua-se uma série de medições do ensaio nas condições anteriormente descritas.47 Para um nível de confiança de 95%, o limite de repetibilidade (r) é calculado segundo a Equação 2. 𝑟=2,8⋅√𝑆𝑟𝑖 2 Equação 2 Onde, 𝑆𝑟𝑖 2 corresponde à variância associada aos resultados considerados. Na prática aceitam-se os resultados de duas determinações efetuadas em condições de repetibilidade se |𝑋𝑖−𝑥𝑖−1|≤𝑟. Também a partir dos dados obtidos é possível determinar o coeficiente de variação de repetibilidade (CVr) pelo quociente entre o desvio padrão de repetibilidade e a média dos valores considerados de acordo com a Equação 3.45 𝐶𝑉𝑟=𝑆𝑟𝑖 𝑥.100 Equação 3 Geralmente, considera-se a repetibilidade aceitável sempre que o 𝐶𝑉𝑟≤10% para este tipo de amostras. c) Incertezas Na prática, a incerteza associada a um resultado provem de várias fontes possíveis, tais como amostragem, interferência da matriz, condições ambientais, incertezas dos
Capítulo 3| Validação de método 51 equipamentos de massa e volumétricos, valores de referência, aproximações e suposições incorporadas ao método e ao procedimento de medição. O cálculo de incertezas é definido como um parâmetro associado ao resultado de uma medição e caracteriza a dispersão dos valores que podem, com razoabilidade, ser atribuídos à mensuranda. É importante determinar a incerteza para avaliar a confiança de um resultado, ter segurança nas decisões baseadas no seu uso, e comparar resultados de medidas.45 Quando a grandeza é obtida através de réplicas da medição, como por exemplo nos métodos volumétricos, a grandeza deve ser apresentada juntamente com o intervalo de confiança tendo como base a Equação 4. 𝑐=𝑐±𝑡𝑠 √𝑛 Equação 4 em que, t representa o parâmetro da distribuição estatística t de Student, para uma probabilidade de 95% e para um número de graus de liberdade igual a n-1, em que n representa o número de réplicas da medição e s é o desvio padrão. O desvio padrão (s), indica uma medida de dispersão dos dados em torno da média amostral. Um baixo desvio padrão indica que os pontos dos dados tendem a estar próximos da média ou do valor esperado. Um alto desvio padrão indica que os pontos dos dados estão espalhados por uma ampla gama de valores. O desvio padrão amostral é a raiz quadrada da amostra, de modo a ser uma medida de dispersão que seja um número não negativo e que use a mesma unidade de medida dos dados fornecidos.45,46 𝑠=√1 𝑛−1∑(𝑥−𝑥)2 𝑛 𝑖=1 Equação 5 Nas equações das retas, determinadas pelo método dos mínimos quadrados, considerase que as incertezas em y são independentes de x. As incertezas associadas ao declive, b, e à
Capítulo 3| Validação de método 52 ordenada na origem, a, devem ser determinadas a partir do desvio padrão dos pontos à reta, do desvio padrão do declive (sb) e do desvio padrão da ordenada na origem (Sa) atendendo às Equação 6, Equação 7 e Equação 8, respetivamente. 𝑆𝑦∕𝑥≡√∑(𝑦𝑖−𝑦𝑖)2 𝑛−2 Equação 6 𝑆𝑏=𝑆𝑦∕𝑥 √𝛴(𝑥−𝑥)2 Equação 7 𝑆𝑎=𝑆𝑦/𝑥⋅√∑ 𝑥2 𝑛×𝛴(𝑥−𝑥)2 Equação 8 A equação deve ser apresentada sob a forma da expressãoEquação 9, em que t representa o parâmetro de distribuição estatística t de Student, para uma probabilidade de 95% para um número de graus de liberdade igual a n-2 em que n representa o número de padrões na reta de calibração. 𝑦=(𝑏±𝑡𝑠𝑏)𝑥+(𝑎±𝑡𝑠𝑎) Equação 9 d) Veracidade A veracidade expressa concordância entre o valor médio de um conjunto de resultados analíticos obtidos após a aplicação do método analítico e o valor de referência que é aceite como verdadeiro. A veracidade reúne dois componentes, erros aleatórios e sistemáticos e a esta componente sistemática designa-se de desvio (do inglês, bias). Assim, o desvio de um método analítico define-se como a diferença entre a melhor estimativa dos resultados obtidos após aplicação do método e o valor de referência considerado convencionalmente como verdadeiro e, geralmente, é determinada mediante a realização de ensaios com materiais de referência certificados (MRC), participação em ensaios interlaboratoriais ou através de amostras fortificadas. 51
Capítulo 3| Validação de método 53 Uma das mais importantes propriedades de um método analítico é que este seja livre de erros sistemáticos. Isso significa que o valor que se obtém com o método para a quantidade do analito deve ser o valor verdadeiro. No entanto, mesmo que não hajam erro sistemáticos, os erros aleatórios tornam muito improvável que o valor medido seja exatamente igual ao valor padrão. Com a finalidade de decidir se a diferença entre as quantidades medidas e padrão pode ser explicada por erro aleatório, um teste estatístico conhecido como teste de significância pode ser aplicado. Como o próprio nome indica, essa abordagem testa se a diferença entre os dois resultados é significativa ou se pode ser explicada apenas por variações aleatórias. Testes de significância são amplamente utilizados na avaliação de resultados experimentais. Existem vários testes que são particularmente úteis na química analítica. Um dos quais é testar se os valores de um novo método analítico podem ser considerados aceitáveis comparando-os com os valores obtidos usando um segundo método (talvez de referência). Neste caso, existem duas médias 𝑥1 e 𝑥2. Tendo como hipótese nula de que os dois métodos dão o mesmo resultado, ou seja, H0: μ1 = μ2, é necessário testar se diferem significativamente de zero. Se as duas amostras tiverem desvios padrão (sagrupado) que não sejam significativamente diferentes (Equação 10), para uma estimativa agrupada do desvio padrão pode ser calculada a partir dos dois desvios padrão individuais s1 e s2 (Equação 5) obtendo-se a variância agrupada 𝑠𝑎𝑔𝑟𝑢𝑝𝑎𝑑𝑜 2 e posteriormente o desvio padrão agrupado 𝑠𝑎𝑔𝑟𝑢𝑝𝑎𝑑𝑜 utilizado na Equação 11.45 𝑠𝑎𝑔𝑟𝑢𝑝𝑎𝑑𝑜 2=(𝑛1−1)𝑠12+(𝑛2−1)𝑠22 (𝑛1+𝑛2−2) Equação 10 Para decidir se a diferença entre duas médias da amostra é significativa, ou seja, para testar a hipótese nula, H0: μ1 = μ2, a necessário calcular a estatística de teste t (Equação 11). 𝑡= (𝑥1 −𝑥2) 𝑠⋅√1 𝑛1+1 𝑛2 Equação 11
Capítulo 4 Resultados e Discussão
Capítulo 4| Resultados e Discussão 55 1. Resultados e Discussão i. Validação de métodos pH O pH é um parâmetro característico de uma análise de controlo diário, aplicável à determinação do pH das matérias-primas e do produto final. A sua determinação é realizada através da utilização de um elétrodo de vidro combinado, tal como referido no procedimento supramencionado, obtendo-se os resultados em unidades de pH entre uma escala de valores de 0 a 14. a) Linearidade O elétrodo é calibrado diariamente com soluções padrão comerciais (pH 4,01; 7,01 e 10,01). O procedimento de calibração é realizado segundo o descrito no capítulo 2, sendo escolhidos as soluções padrão de acordo com a natureza ácida ou alcalina das soluções a analisar. Para verificar o estado de funcionamento do elétrodo foi traçada uma reta de calibração, obtida à temperatura de 20 °C, apresentada na Figura 21. Figura 21| Reta de calibração da diferença de potencial em função do pH y = -55,9069x + 404,2012 R² = 1,0000 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 E (mV) pH
Capítulo 3| Validação de método 56 Desta forma, através das equações Equação 7 e Equação 8 calcularam-se as respetivas incertezas associadas ao declive e à ordenada na origem que são apresentadas em seguida sobre a forma de equação da reta de calibração, em que t representa o parâmetro de distribuição estatística t de Student, para uma probabilidade de 95% para um número de graus de liberdade igual a n-2 em que n representa o número de padrões na reta de calibração. 𝑦=(−55,91±0,11)𝑥+(404,20±0,78) Os desvios da ordenada na origem e do declive são apresentados na Tabela 13. Tabela 13| Valores da reta de calibração e respetivos desvio, declive e correlação calculados b (declive) a (ordenada na origem) sa sb t(n-2) 95% -55,91 404,21 0,062 0,008 12,71 Desta forma conclui-se que a diferença de potencial varia linearmente com o pH e o declive apresenta um valor de 55,9 ± 011 mV, que é um valor próximo do valor esperado teoricamente (58,17 mV a uma temperatura de 20ºC).49 b) Repetibilidade Um dos parâmetros para a avaliação da precisão do método foi a repetibilidade. Para tal, foram efetuadas 6 medições do pH sucessivas na mesma amostra (Tabela 14), nas mesmas condições de análise em curtos intervalos de tempo, isto é, no mesmo laboratório – Groupe GM Cosmética Portugal S.A., pelo mesmo analista, utilizando o mesmo equipamento e os mesmos reagentes tal como descrito no procedimento apresentado no capítulo 2 e determinou-se a média, desvio padrão (Equação 5), coeficiente de variação (CV) (Equação 3) o limite de repetibilidade (r) (Equação 2) e o intervalo de confiança (Equação 4).
Capítulo 3| Validação de método 57 Tabela 14| Valores determinados no ensaio de repetibilidade Ensaio pH 1 10,55 2 10,47 3 10,37 4 10,43 5 10,47 6 10,50 Tabela 15| Parâmetros determinados para a repetibilidade Média Desvio padrão (s) Intervalo de Confiança CV (%) Limite de repetibilidade (r) 10,465 0,061 10,47 ± 0,064 0,59 0,17 Para um nível de confiança de 95%, o limite de repetibilidade (r) é calculado segundo a Equação 2, obtendo-se os valores apresentados na Tabela 15. Na prática aceitam-se os resultados de duas determinações efetuadas em condições de repetibilidade se |𝑋𝑖−𝑥𝑖−1|≤𝑟, ou seja, a diferença absoluta entre duas réplicas independentes não deve ser aceite exceder o limite de repetibilidade. Geralmente, considera-se a repetibilidade aceitável sempre que o 𝐶𝑉𝑟≤10% para este tipo de amostras. c) Veracidade Para a avaliação da veracidade considerou-se os resultados de análise fornecidos pelo laboratório externo para a mesma amostra, já que o laboratório não dispõe de materiais de referência (certificados ou não certificados), (Tabela 16). Tabela 16| Valores medidos de pH obtidos pelos laboratórios Groupe GM Laboratório externo 10,55 10,50
Capítulo 3| Validação de método 58 10,47 10,50 10,37 10,48 10,43 10,49 10,47 10,47 10,50 10,59 Média (𝑥 ) 10,465 10,505 Desvio padrão da amostra (s) 0,061 0,043 Variância (S2) 0,004 0,002 n (número de réplicas) 6 6 Os valores obtidos através da análise das duas amostras são apresentados na Tabela 17. Tabela 17| Valores da análise estatística para aceitar ou rejeitar a hipótese nula Variância agrupada (s2) Desvio padrão agrupado (s) GL t(n1+n2-2) 95% t calculado 0,0028 0,053 10 2,23 -1,307 Uma vez que para 10 graus de liberdade, e 95% de confiança, o valor crítico da tabela t de distribuição bi-caudal é 2,23 (P = 0,05), ou seja, maior que o valor experimental, podemos concluir que a hipótese nula é aceite H0: μ1 = μ2, por isso não existem diferenças significativas entre os valores obtidos nos dois laboratórios. ii. Estabilidade acelerada a) Champô sólido O controlo de qualidade dos 3 produtos de champô sólido foi realizado através dos testes de estabilidade acelerada. Foram testados e concluídos 3 produtos de champô sólido: Produto 1: Amostra piloto em laboratório, testada sem embalagem final, produzido em Cold Process. Produto 2: Amostra em grande escala, testada sem a embalagem final, produzido em Hot Process. Produto 3: Amostra em grande escala, testada com a embalagem final, produzido em Cold process.
Capítulo 4| Resultados e Discussão 59 Parâmetros organoléticos e físico-químicos do produto 1 Tabela 18| Controlo de qualidade do champô sólido produzido em teste piloto a cold process no produto 1 Parâmetros Métodos Especificações T0 (dias) T30 (dias) T60 (dias) T90 (dias) Tamb Tamb T=5±2º C T=40±2º C Tamb T=5±2º C T=40±2º C Tamb T=5±2º C T=40±2º C Aspetos Organoléticos Aparência Visual Sólido Conforme Seco Seco Húmido Seco Seco Húmido Conforme Conforme Inchado Cor Visual Branco Conforme Conforme Conforme Conforme Conforme Ligeiramente alterado Alterado Conforme Conforme Muito amarelado Odor Visual Padrão (tamb) Conforme Conforme Conforme Conforme Diminuiu Conforme Alterado Conforme Diminuição considerável Alterado pH pH meter ± 10% do valor inicial 6,99 6,70 6,74 6,81 7,20 7,31 7,61 7,70 6,92 7,14 Perda de água (%) 40ºC±2ºC Variação ≤ 20% do valor inicial - - - -5,05% - - -2,93% - - -1,97% 5ºC±2ºC - -1,18% - - -1,49% - - -1,44% - Tamb (Temperatura ambiente) 0,20% - - 0,15% - - 0,20% - -
Capítulo 4| Resultados e Discussão 66 Os resultados obtidos na análise da % de perda de água realizado com 3 réplicas em cada condição da análise do champô sólido produzido no processo a frio, a grande escala, são expressos na Figura 28. Figura 28| Perda de humidade do produto 3 exposto às 3 condições de análise num período de 90 dias. Verificam-se variações constantes em ambas as condições de exposição da amostra e todas estas variações inferiores ao limite de variação de 20% do valor inicial. Desta forma, conclui-se que as variações % de perda de água não foram significativas, ou seja, manteve-se o peso inicial da amostra, sem absorção ou perda de água do meio externo, ou seja, a embalagem de armazenamento do produto é adequada. -2,00% 0,00% 2,00% 30 60 90 Perda de água (%) Dias T amb T 5ºC T 40ºC 6,50 6,75 7,00 7,25 7,50 030 60 90 pH Dias pH Tambiente pH 5ºC pH 40ºC Figura 29| Variação do pH ao longo do período de controlo de estabilidade acelerada do produto 3.
Capítulo 3| Validação de método 67 Relativamente às variações de pH, estas não foram consideradas significativas, uma vez que foram variações inferiores a 10% do valor inicial. Concluindo-se que o valor de pH se encontra constante ao longo da análise, ou seja, entre 6,75 e 7,25. Figura 31| Aparência do champô (produto 3) após a produção e embalamento (dia da produção). Figura 30| Aparência do champô (produto 3) ao final dos 90 dias (Temperatura ambiente, Temperatura= 40ºC e Temperatura = 5ºC, da esquerda para a direita).
Capítulo 3| Validação de método 68 Através da análise do controlo de qualidade do produto final, após os 90 dias em estudo, verifica-se que não existem variações significativas no champô sólido 3, embora na condição de temperatura de 40 °C umas vez está é uma condição extrema, se observe uma ligeira variação da cor, esta não é considerada significativa, uma vez que a análise nestas condições se considera uma análise de limite. Desta forma, o champô é considerado estável. b) Condicionador sólido Neste produto, embora já se tenham realizado ensaios experimentais, ainda se encontra em fase de testes: de estabilidade do produto, estabilidade do produto com a embalagem, e também ensaios de aplicabilidade e processo produtivo de forma a encontrar o processo produtivo mais apropriado para o desenvolvimento deste produto. Desta forma, ainda não foi possível concluir o controlo de qualidade deste produto realizado no processo a quente (hot process – melt and pour) no pot tipper. iii. Análise de HPLC-UV Para cada uma das análises foram variados os parâmetros de forma a otimizar a análise de HPLC. Todos os parâmetros são apresentados antes da apresentação do cromatograma obtido para cada uma das amostras. Para cada uma das amostras foram realizadas 2 a 3 réplicas para confirmar a reprodutibilidade do método, após a otimização do mesmo. a) Champô Sólido Os parâmetros utilizados para a análise do champô sólido como o comprimento de onda (λ), o fluxo do eluente: ACN/H2O (1:1), a escala de absorvância do detetor (Range) e a escala do eixo dos yy do registador (Atten) são apresentados na Tabela 21. É importante referir que para além da preparação da amostra supracitada, também foi necessário para se obter o cromatograma completo com a escala selecionada, nesta amostra, uma diluição da amostra de 1:1 em metanol, obtendo-se uma concentração final de 2 g/ml da amostra a ser injetada.
Capítulo 3| Validação de método 69 Tabela 21| Parâmetros da análise da amostra de champô λ Fluxo (ml/min.) Range Atten (0) 250 0,4 2,56 0 Os cromatogramas obtidos para as amostras de champô expostas às duas condições (temperatura de 60 °C e 185 °C), tal como a amostra padrão (temperatura ambiente) são apresentados em seguida, sendo a injeção da amostra padrão, amostra a 60 °C e 185 °C realizados em triplicado.
Capítulo 4| Resultados e Discussão 70 Figura 32| Cromatogramas HPLC-UV correspondentes à amostra de champô exposta a temperatura ambiente (esquerda), amostra exposta a 60ºC (meio) e amostra exposta a 185ºC (direita). Interferente
Capítulo 3| Validação de método 71 O último pico encontrado no cromatograma a temperatura de 60ºC é considerado um interferente uma vez que apenas aparece num dos cromatogramas. Todos os outros componentes aparecem em ambos os cromatogramas, mas com áreas inferiores à da amostra padrão. Numa comparação global dos cromatogramas, verifica-se que todos os cromatogramas das réplicas analisadas nas 3 condições, apresentam visualmente muitas semelhanças relativamente aos tempos de retenção dos componentes nos componentes com maior área, ou seja, maior concentração. Em relação aos componentes detetados no final da análise cromatográfica (com tempos de retenção maiores), apresentam menos área e desta forma, não é adequado comentar que as áreas são semelhantes, nas 3 réplicas tal como nas 3 condições. Desta forma, conclui-se através da análise visual que os compostos não se alteraram com o aumento da temperatura, nas duas temperaturas analisadas embora se verifique uma diminuição das áreas detetas. Uma vez que a área é proporcional à concentração, assume-se que ocorreu uma diminuição da concentração de cada componente original, podendo indicar uma decomposição relacionada com o aumento da temperatura. É importante referir que esta análise por cromatografia não permitiu identificar a natureza dos componentes individuais por se tratar de mistura complexas e para as quais não se possuía os componentes puros isolados que pudessem ser injetados nas mesmas condições. Desta forma, a única análise que pode ser considerada é a análise qualitativa e não quantitativa.
Capítulo 3| Validação de método 72 b) Condicionador sólido Os parâmetros utilizados para a análise de condicionador sólido são apresentados na Tabela 22. Tabela 22| Parâmetros da análise da amostra do condicionador sólido. λ Fluxo de eluente de ACN/H2O (1:1) (ml/min.) Range Atten (0) 250 0,6 0,32 0 Os cromatogramas obtidos para as amostras de condicionador às duas condições (temperatura de 60ºC e 185ºC), tal como a amostra padrão (temperatura ambiente) são apresentados em seguida, sendo as injeções nas 3 condições realizada em triplicado.
73 . Figura 33| Cromatogramas HPLC-UV/Vis correspondentes à amostra de condicionador exposta a temperatura ambiente (esquerdo), amostra exposta a 60ºC (meio) e amostra exposta a 185ºC (direita).
74 A análise destes cromatogramas sugere que na amostra de condicionador ocorreu realmente degradação dos componentes, uma vez que se verifica uma enorme dispersão dos picos detetados nos cromatogramas. Por outro lado, uma vez que não é possível identificar os componentes em cada análise, também não é coerente garantir que estes foram realmente alterados, pois as modificações podem dever-se a erros aleatórios e/ou sistemáticos. c) Hidratante Sólido Os parâmetros utilizados para a análise do hidratante sólido são apresentados na Tabela 23. Tabela 23| Parâmetros da análise da amostra de hidratante sólido λ Fluxo de eluente de ACN/H2O (1:1) (ml/min.) Range Atten (0) 250 0,4 1,28 0 Os cromatogramas obtidos para as amostras de hidratante sólido às duas condições (temperatura de 60ºC e 185ºC), tal como a amostra padrão (temperatura ambiente) são apresentados em seguida, sendo a injeção da amostra padrão realizada em triplicado.
75 Figura 34| Cromatogramas HPLC-UV/Vis correspondentes à amostra de hidratante sólido exposta a temperatura ambiente (esquerda), amostra exposta a 60ºC (meio) e amostra exposta a 185ºC (direita).
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