Determination of water content in moisturizing skin creams using near-infrared spectroscopy

Význam tématu

Obsah vody výrazně ovlivňuje texturu, vzhled a stabilitu hydratačních krémů.
Je klíčovým parametrem pro kvalitu kosmetických a farmaceutických produktů.
NIR spektroskopie umožňuje rychlou a bezkontaktní analýzu bez použití chemikálií nebo přípravy vzorku.

Cíle a přehled studie / článku

Hlavním cílem bylo vyvinout kvantitativní NIR model pro stanovení obsahu vody v krémech na základě referenční metody Karl Fischerovy titrace.
Studie demonstruje možnosti at-line monitoringu surovin a finálních výrobků v režimu rutinní kvality.

Použitá instrumentace

• Metrohm NIRS DS2500 Analyzer (400–2500 nm)
• NIRS Slurry Cup pro transflekční měření
• NIRS Diffuse Reflectors, Gold 1 mm
• Software Vision Air 2.0 Complete pro sběr dat

Použitá metodika

Vzorková sada obsahovala 42 komerčních hydratačních krémů.
Referenční obsah vody byl stanoven v triplikátu metodou Karl Fischerovy titrace podle AN-K-011.
Měření NIR spektroskopií probíhalo v transflekčním režimu bez přípravy vzorku.
Předzpracování spekter: Detrend (2. řád) a 1. derivace.
Multivariační regresní model: PLS s 4 skrytými faktory v oblastech 1350–1500 nm a 1800–2000 nm.

Hlavní výsledky a diskuse

Ze 42 vzorků byly tři identifikovány jako odlehlé (významně odlišná matrice).
Kalibrační sada: 31 vzorků, validační sada: 8 vzorků.
Vybrané ukazatele kvality modelu:

• R2 = 0,992
• SEC = 0,565 %
• SECV = 0,745 %
• SEP = 0,819 %

Vysoká přesnost a robustnost modelu potvrzuje vhodnost NIR pro danou aplikaci.

Přínosy a praktické využití metody

NIR analýza poskytuje výsledky během sekund bez spotřeby rozpouštědel a chemikálií.
Minimalizuje výrobní odpad a urychluje rozhodovací procesy v kvalitativní kontrole.
Lze ji využít pro kontrolu surovin, meziproduktů i finálních produktů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Plný spektrální rozsah umožňuje detekci dalších složek, jako jsou UV filtry či aktivní látky.
Integrace s výrobní linkou pro on-line a in-line měření.
Využití pokročilých metod strojového učení pro rozšíření analýz kvality.

Závěr

NIR spektroskopie se osvědčila jako rychlá a spolehlivá metoda pro stanovení obsahu vody v hydratačních krémech.
Poskytuje přesné výsledky bez náročné přípravy a generování odpadů.
Umožňuje zvýšit efektivitu a udržitelnost procesů v kvalitativní kontrole.

Reference

• KF Application Note No. K-11, Water in moisturizing creams (cosmetic products).