Yağ fazınızın gerektirdiği HLB değerini ve bu değere ulaşmak için gereken emülgatör oranlarını hesaplayın.
Farmasötik ve kozmetik bilimlerinde en sık karşılaşılan dozaj formlarından biri emülsiyonlardır. Bir emülsiyon, birbiri içinde çözünmeyen iki sıvının (genellikle yağ ve su), üçüncü bir madde olan emülgatör (yüzey aktif madde) yardımıyla homojen bir şekilde dağıtılmasıyla oluşturulan heterojen bir sistemdir. Kremler, losyonlar, bazı merhemler ve hatta bazı enjektabl preparatlar bu tanıma uyar. Bir emülsiyonun başarısı, onun "stabilitesine", yani zamanla yağ ve su fazlarının birbirinden ayrılmamasına bağlıdır. Bu stabiliteyi sağlamanın anahtarı ise doğru emülgatör veya emülgatör karışımını, doğru oranda kullanmaktır. 1940'larda William C. Griffin tarafından geliştirilen HLB (Hidrofilik-Lipofilik Denge) sistemi, bu seçimi bilimsel bir temele oturtan, günümüzde de yaygın olarak kullanılan paha biçilmez bir yöntemdir.
Emülgatör olarak kullanılan yüzey aktif maddeler, moleküler yapılarında iki zıt karakterli kısım bulundururlar: Suyu seven (hidrofilik) bir baş kısım ve yağı seven (lipofilik veya hidrofobik) bir kuyruk kısım. Bu çift karakterli (amfifilik) yapıları sayesinde, yağ ve su damlacıklarının ara yüzeyine yerleşerek bu iki faz arasındaki yüzey gerilimini düşürürler. Bu, yağ damlacıklarının su içinde (veya tam tersi) ince partiküller halinde dağılmasını ve bir araya gelerek tekrar ayrışmalarını engeller, böylece stabil bir emülsiyon oluşturur.
Griffin, her yüzey aktif maddenin hidrofilik ve lipofilik kısımlarının gücünü dengeleyen sayısal bir değer atamıştır. Bu değer 0 ile 20 arasında değişen HLB skalasıdır. Skala üzerindeki bir emülgatörün değeri, onun daha çok suda mı yoksa yağda mı çözüneceğini ve ne tür bir emülsiyon oluşturmaya eğilimli olduğunu gösterir:
Tıpkı emülgatörler gibi, emülsiyonun yağ fazını oluşturan her bir yağ, mum veya lipofilik maddenin de stabil bir emülsiyon oluşturmak için "gereksinim duyduğu" bir HLB değeri vardır. Buna Gerekli HLB (RHLB) denir. Örneğin, Setil Alkol'ün Y/S tipi bir emülsiyon oluşturmak için RHLB değeri 15.5 iken, Parafin Yağı'nın RHLB değeri 12'dir. Bir formülasyondaki yağ fazı birden fazla bileşen içeriyorsa, bu fazın toplam RHLB değeri, her bir bileşenin ağırlıkça oranına göre hesaplanan bir ortalamadır.
Stabil bir emülsiyon hazırlamanın sırrı, kullanılacak emülgatör karışımının ortalama HLB değerini, yağ fazının Gerekli HLB değerine eşitlemektir. Bu genellikle iki aşamada hesaplanır.
Yağ fazı birden fazla bileşenden oluşuyorsa, her bir bileşenin ağırlığı, kendi RHLB değeri ile çarpılır. Bu çarpımların toplamı, yağ fazının toplam ağırlığına bölünerek ortalama Gerekli HLB değeri bulunur.
$$ RHLB_{ karışım} = \frac{(Ağırlık_1 \times RHLB_1) + (Ağırlık_2 \times RHLB_2) + ...}{Toplam \ Ağırlık_{yağ}} $$Genellikle tek bir emülgatör, gereken HLB değerini tam olarak sağlamaz ve daha stabil emülsiyonlar elde etmek için düşük HLB'li ve yüksek HLB'li iki emülgatörün karıştırılması tercih edilir. Bu iki emülgatörün, bir önceki adımda hesaplanan Gerekli HLB değerini elde etmek için hangi oranlarda karıştırılması gerektiği Alligasyon Metodu ile bulunur.
Örneğin, Gerekli HLB değeri 12 olan bir sistem için HLB'si 4.3 olan Emülgatör A ve HLB'si 15.0 olan Emülgatör B kullanılacaksa; bu iki emülgatörün hangi yüzdelerde karıştırılacağı bu metotla hesaplanır.
HLB sistemi, sadece stabiliteyi sağlamakla kalmaz, aynı zamanda oluşacak emülsiyonun tipini (Y/S veya S/Y) belirlemede de yol gösterir.
Bu emülsiyonlarda, yağ damlacıkları su fazı içinde dağılmıştır. Genellikle daha akışkan, yağlı his bırakmayan ve suyla kolayca yıkanabilen bir yapıya sahiptirler. Losyonlar ve birçok nemlendirici krem bu tiptedir. Y/S emülsiyonları hazırlamak için genellikle yüksek HLB değerli (9-16 aralığında) emülgatörler veya emülgatör karışımları kullanılır.
Bu emülsiyonlarda ise su damlacıkları, sürekli bir yağ fazı içinde dağılmıştır. Daha yoğun, yağlı ve suya dayanıklı bir yapıları vardır. Soğuk kremler, koruyucu merhemler ve bazı fondötenler bu tiptedir. S/Y emülsiyonları hazırlamak için ise düşük HLB değerli (3-8 aralığında) emülgatörler tercih edilir.