การทดสอบฟอง (Foam Test) คือการวัดว่าผลิตภัณฑ์ที่มีสารลดแรงตึงผิวสร้างฟองได้มากเพียงใด เรียกว่าปริมาณฟอง (Foam Volume) และฟองคงอยู่ได้นานเพียงใด เรียกว่าความคงตัวของฟอง (Foam Stability) โดยทดสอบภายใต้สภาวะที่ควบคุม ผลที่ได้เป็นตัวเลขที่ใช้เปรียบเทียบสูตร ตรวจปล่อยล็อต และติดตามการเปลี่ยนแปลงตลอดอายุการเก็บรักษา
ในตลาดแชมพู ครีมอาบน้ำ ผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดผิว และเครื่องสำอางที่มีระบบสารลดแรงตึงผิว (Surfactant System) ฟองเป็นสิ่งที่ผู้บริโภคใช้ตัดสินคุณภาพตั้งแต่ครั้งแรกที่ใช้ แชมพูที่ฟองน้อยทำให้ผู้บริโภครู้สึกว่า “ไม่สะอาด” แม้ในทางวิทยาศาสตร์ปริมาณฟองจะไม่ได้แปรผันตรงกับความสามารถในการทำความสะอาด ส่วนครีมอาบน้ำที่ฟองยุบเร็วทำให้ผู้บริโภครู้สึกว่าผลิตภัณฑ์ “เจือจาง” และไม่คุ้มราคา ฟองจึงเป็นพารามิเตอร์ที่มีผลทั้งต่อความคาดหวังและการตัดสินใจซื้อซ้ำของผู้บริโภค
ฟองไม่ใช่สิ่งที่ต้องตัดสินด้วยความรู้สึกเพียงอย่างเดียว แต่เป็นปริมาณที่วัดได้ด้วยวิธีที่อุตสาหกรรมสารลดแรงตึงผิวใช้กันมาตั้งแต่ทศวรรษ 1940 (Ross & Miles, 1941) ปริมาณฟองคือปริมาตรหรือความสูงของฟองที่ตัวอย่างสร้างขึ้นภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด ส่วนความคงตัวของฟองบอกว่าฟองคงอยู่ได้นานเพียงใด มักรายงานเป็นปริมาณฟองที่เหลือเมื่อเวลาผ่านไป หรือเป็นครึ่งชีวิตของฟอง (Foam Half-life) คือเวลาที่ฟองยุบเหลือครึ่งหนึ่ง ทั้งสองค่าเกี่ยวข้องกันแต่ไม่ได้แปรผันตรงกันเสมอไป บางสูตรให้ฟองมากแต่ยุบเร็ว ขณะที่บางสูตรให้ฟองน้อยกว่าแต่คงอยู่ได้นาน
ห้องปฏิบัติการวิสไบโอให้บริการทดสอบปริมาณและความคงตัวของฟองภายใต้สภาวะที่ควบคุมด้วยวิธีเขย่าในกระบอกตวง (Cylinder Shake Method) ส่วนการวัดด้วยชุด Ross-Miles หรือเครื่องวิเคราะห์ฟองแบบอัตโนมัติดำเนินการร่วมกับห้องปฏิบัติการพันธมิตร บริการนี้ครอบคลุมตัวอย่างแชมพู ครีมอาบน้ำ ผลิตภัณฑ์ล้างหน้า สบู่เหลว และเครื่องสำอางอื่นที่มีระบบสารลดแรงตึงผิว
ทำไมฟองจึงเป็นพารามิเตอร์คุณภาพที่ผู้บริโภครับรู้ได้ทันที
ในขั้นการพัฒนาสูตร ปริมาณและความคงตัวของฟองบอกว่าระบบสารลดแรงตึงผิวที่เลือกใช้ตรงกับแนวคิดของผลิตภัณฑ์หรือไม่ สารลดแรงตึงผิวประจุลบ (Anionic Surfactant) เช่น โซเดียมลอริลซัลเฟต (Sodium Lauryl Sulfate: SLS) และโซเดียมลอเรธซัลเฟต (Sodium Laureth Sulfate: SLES) ให้ฟองมากและเกิดฟองเร็ว ขณะที่สารลดแรงตึงผิวชนิดอ่อนโยน (Mild Surfactant) เช่น กลุ่มกลูโคไซด์ (Glucoside) มักให้ฟองน้อยกว่าแต่อ่อนโยนต่อผิวกว่า การเปลี่ยนระบบสารลดแรงตึงผิวเพื่อตอบกระแส “ปราศจากซัลเฟต (Sulfate-free)” หรือ “ทำความสะอาดอย่างอ่อนโยน (Mild Cleansing)” จึงมักทำให้ปริมาณฟองลดลงอย่างเห็นได้ชัด ทีมพัฒนาสูตรต้องหาสมดุลระหว่างความอ่อนโยนของสูตรกับประสบการณ์การใช้งานที่ผู้บริโภคคาดหวัง
เมื่อผลิตกับผู้รับจ้างผลิต (OEM) สูตรที่ผลิตจริงในเชิงพาณิชย์อาจต่างจากล็อตทดลอง เช่น มีการเปลี่ยนชนิดหรือสัดส่วนของสารลดแรงตึงผิวเพื่อควบคุมต้นทุน ผลที่ตามมาคือปริมาณฟองในล็อตการผลิตอาจลดลงเมื่อเทียบกับล็อตทดลอง ข้อมูลฟองเชิงตัวเลขช่วยให้แบรนด์กำหนดเกณฑ์ไว้ในข้อตกลงการผลิต และตรวจสอบได้ว่าล็อตที่ได้รับเป็นไปตามสูตรที่ตกลงกัน สำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีระบบสารลดแรงตึงผิวซับซ้อน เช่น ผลิตภัณฑ์สำหรับสปาและร้านทำผม ความสม่ำเสมอของฟองยังมีผลต่อความเชื่อมั่นของช่องทางจัดจำหน่ายและช่างผมที่เป็นผู้แนะนำสินค้าให้ผู้บริโภค
ในการศึกษาความคงตัว ฟองเป็นพารามิเตอร์ที่เปลี่ยนแปลงได้ตามอายุการเก็บรักษา ระบบสารลดแรงตึงผิวบางระบบสร้างฟองได้น้อยลงหลังเก็บไปช่วงหนึ่ง เช่น จากการไฮโดรไลซิส (Hydrolysis) ของสารลดแรงตึงผิวบางชนิด หรือจากสารให้ความชุ่มชื้นและสารปรับสภาพ (Conditioning Agent) บางชนิดที่เข้าไปอยู่ที่ผิวของฟองจนฟิล์มของฟองไม่เสถียร การติดตามค่าฟองตลอดอายุการเก็บรักษาจึงช่วยยืนยันว่าผู้บริโภคที่ซื้อสินค้าในเดือนแรกและในช่วงท้ายของอายุการเก็บรักษาได้ประสบการณ์การใช้งานเดียวกัน
ในมุมของการกำกับดูแล พระราชบัญญัติเครื่องสำอาง พ.ศ. 2558 ไม่ได้กำหนดค่าฟองไว้ ฟองจึงเป็นเกณฑ์คุณภาพที่ผู้ผลิตกำหนดเองในข้อกำหนดเฉพาะ (Specification) ของผลิตภัณฑ์ หากฟองของสินค้าจริงไม่เป็นไปตามข้อกำหนดนั้น ถือเป็นข้อบกพร่องด้านคุณภาพ ส่วนในตลาดอาเซียน คำสั่งเครื่องสำอางอาเซียน (ASEAN Cosmetic Directive: ACD) กำหนดให้ผู้นำผลิตภัณฑ์ออกสู่ตลาดจัดเก็บแฟ้มข้อมูลผลิตภัณฑ์ (Product Information File: PIF) ซึ่งรวมข้อกำหนดเฉพาะของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปไว้ด้วย (ASEAN Cosmetic Committee, 2008) ในการค้าระหว่างประเทศ ผู้ซื้อแบบองค์กรธุรกิจบางรายยังกำหนดเกณฑ์การเปลี่ยนแปลงของปริมาณฟอง (Foam Volume Drift) ไว้ในข้อตกลงทางการค้า และใช้เป็นเงื่อนไขหนึ่งในการรับสินค้า
หลักการของการวัดปริมาณฟองและความคงตัวของฟอง
การวัดฟองมีสองขั้น ขั้นแรกคือการทำให้เกิดฟองจากสารละลายของตัวอย่างด้วยวิธีที่กำหนดและทำซ้ำได้ ขั้นที่สองคือการอ่านปริมาตรหรือความสูงของฟองทันทีหลังเกิดฟอง แล้วติดตามต่อเมื่อเวลาผ่านไปเพื่อประเมินความคงตัวของฟอง วิธีทำให้เกิดฟองที่ใช้กันแพร่หลายมีสามกลุ่ม
- วิธี Ross-Miles: ปล่อยสารละลายตัวอย่างจากปิเปตที่ระดับความสูงคงที่ลงสู่สารละลายเดียวกันในคอลัมน์แก้วที่ควบคุมอุณหภูมิ แล้ววัดความสูงหรือปริมาตรของฟองทันทีและอีกครั้งหลังเวลาที่กำหนด (Ross & Miles, 1941) วิธีนี้มีฉบับปรับปรุงที่เป็นมาตรฐานสากล คือ ISO 696 (International Organization for Standardization, 1975)
- วิธีเขย่าในกระบอกตวง (Cylinder Shake Method): ใส่สารละลายตัวอย่างในกระบอกตวงที่มีจุกปิด เขย่าตามจำนวนครั้งและจังหวะที่กำหนด แล้วอ่านปริมาตรฟองตามเวลา เป็นวิธีที่ง่ายและเหมาะกับการเปรียบเทียบหลายสูตรภายใต้สภาวะเดียวกัน
- เครื่องวิเคราะห์ฟองแบบอัตโนมัติ: สร้างฟองด้วยการเป่าก๊าซผ่านแผ่นกรองหรือการกวน แล้วใช้กล้องหรือเซนเซอร์แสงติดตามความสูงและโครงสร้างของฟองอย่างต่อเนื่อง
ไม่ว่าจะใช้วิธีใด ต้องควบคุมความเข้มข้นของตัวอย่าง อุณหภูมิ ความเป็นกรด-ด่าง (pH) และความกระด้างของน้ำที่ใช้เจือจางให้เหมือนกันทุกครั้ง เพราะตัวแปรเหล่านี้มีผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพของสารลดแรงตึงผิว ตัวเลขจากต่างวิธีจึงนำมาเทียบกันโดยตรงไม่ได้ การเปรียบเทียบระหว่างสูตรหรือระหว่างล็อตต้องใช้วิธีและสภาวะเดียวกัน
ในเชิงเคมี ชนิดและปริมาณของสารลดแรงตึงผิวเป็นตัวกำหนดหลักของการเกิดฟองและความคงตัวของฟอง การวิเคราะห์ปริมาณสารลดแรงตึงผิวด้วยการไทเทรต (Titration) หรือสเปกโทรโฟโตเมตรี (Spectrophotometry) จึงช่วยอธิบายว่าฟองที่ลดลงมาจากสารลดแรงตึงผิวที่น้อยกว่าสูตร หรือมาจากปัจจัยอื่น ส่วนความคงตัวของฟองยังขึ้นกับโปรตีน พอลิเมอร์ และสารเพิ่มความหนืด (Thickening Agent) ในสูตรด้วย
ห้องปฏิบัติการวิสไบโอวัดฟองด้วยวิธีเขย่าในกระบอกตวง (Cylinder Shake Method) โดยควบคุมความเข้มข้น อุณหภูมิ และความกระด้างของน้ำ แล้วอ่านปริมาตรหรือความสูงของฟองทันทีหลังเขย่าและตามเวลา ส่วนการวัดด้วยชุด Ross-Miles หรือเครื่องวิเคราะห์ฟองแบบอัตโนมัติดำเนินการร่วมกับห้องปฏิบัติการพันธมิตร ข้อมูลที่ได้ช่วยให้นักพัฒนาสูตรปรับปรุงคุณภาพของฟองและควบคุมความสม่ำเสมอระหว่างล็อต ทั้งนี้ ผลการทดสอบฟองบอกคุณภาพด้านการใช้งาน ไม่ได้ใช้ยืนยันความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์
ขอบเขตบริการทดสอบฟองของห้องปฏิบัติการวิสไบโอ
บริการของห้องปฏิบัติการวิสไบโอครอบคลุมตัวอย่างสามกลุ่ม
- ผลิตภัณฑ์ดูแลเส้นผม: แชมพูทั่วไป แชมพูสูตรอ่อนโยน แชมพูปราศจากซัลเฟต แชมพูผสมครีมนวด (2 in 1) และผลิตภัณฑ์สำหรับช่างผม
- ผลิตภัณฑ์อาบน้ำ: ครีมอาบน้ำ เจลอาบน้ำ (Body Wash) สบู่เหลว และผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดผิวกาย
- ผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดผิวหน้า: โฟมล้างหน้า เจลล้างหน้า คลีนเซอร์สำหรับผิวมัน ผิวแห้ง และผิวผสม และไมเซลลาร์วอเตอร์ (Micellar Water) ที่มีระบบสารลดแรงตึงผิว
ผลที่รายงานประกอบด้วยปริมาตรฟองเริ่มต้น (Initial Foam Volume) เป็นมิลลิลิตร หรือความสูงของฟองเป็นมิลลิเมตรตามวิธีที่ใช้ ครึ่งชีวิตของฟอง (Foam Half-life) กราฟการยุบของฟองตามเวลา (Foam Decay Profile) ลักษณะของฟองเชิงคุณภาพ เช่น ฟองแน่นละเอียด (Dense) หรือฟองหยาบ (Loose) และการเทียบกับเกณฑ์ในข้อกำหนดเฉพาะ ลูกค้าเลือกได้ระหว่างการทดสอบครั้งเดียวสำหรับการตรวจปล่อยล็อต หรือการศึกษาต่อเนื่องเพื่อประเมินการเปลี่ยนแปลงของฟองตลอดอายุการเก็บรักษา
การนำผลการทดสอบฟองไปใช้ประโยชน์
ผลการทดสอบฟองใช้ได้ในหลายช่วงของผลิตภัณฑ์
- ขั้นวิจัยและพัฒนา: ใช้เปรียบเทียบสูตรต้นแบบหลายสูตรเพื่อเลือกระบบสารลดแรงตึงผิวที่ให้ปริมาณฟองและความคงตัวตรงกับแนวคิดของผลิตภัณฑ์ และทดสอบผลกระทบเมื่อเปลี่ยนผู้ส่งวัตถุดิบ
- ขั้นก่อนเปิดตัว (Pre-launch): ใช้เป็นค่าตั้งต้น (Baseline) ของข้อกำหนดเฉพาะ และตั้งเกณฑ์การเปลี่ยนแปลงของปริมาณฟองที่ยอมรับได้สำหรับการปล่อยล็อต
- ขั้นการผลิตเชิงพาณิชย์: ใช้เป็นเกณฑ์ตรวจปล่อยล็อตที่สะท้อนประสบการณ์การใช้งานของผู้บริโภค
- การศึกษาความคงตัว: ใช้คู่กับการศึกษาความคงตัวภายใต้สภาวะจริง (Real-time Stability) และสภาวะเร่ง (Accelerated Stability) เพื่อยืนยันว่าพฤติกรรมการเกิดฟองยังเป็นไปตามข้อกำหนดเฉพาะตลอดอายุการเก็บรักษา
- ขั้นส่งออก: ใช้เป็นเอกสารแนบใบรับรองผลการวิเคราะห์ (Certificate of Analysis: COA) สำหรับผู้ซื้อที่กำหนดเกณฑ์การเปลี่ยนแปลงของฟองไว้ในข้อตกลงทางการค้า
- การสื่อสารทางการตลาด: ใช้ข้อมูลฟองเชิงตัวเลขเป็นหลักฐานประกอบเนื้อหาที่แบรนด์สื่อสาร เช่น ปริมาณฟองที่คงที่ตลอดช่วงการศึกษาความคงตัว โดยข้อความที่ใช้ต้องตรงกับผลที่วัดได้
คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับการทดสอบฟอง
การทดสอบฟอง (Foam Test) วัดอะไรบ้าง
วัดสองค่าหลัก คือปริมาณฟอง (Foam Volume) ซึ่งเป็นปริมาตรหรือความสูงของฟองที่ตัวอย่างสร้างขึ้นภายใต้สภาวะที่กำหนด และความคงตัวของฟอง (Foam Stability) ซึ่งบอกว่าฟองคงอยู่ได้นานเพียงใด มักรายงานเป็นครึ่งชีวิตของฟอง คือเวลาที่ฟองยุบเหลือครึ่งหนึ่ง
ฟองมากหมายความว่าทำความสะอาดได้ดีกว่าหรือไม่
ไม่จำเป็น ในทางวิทยาศาสตร์ ปริมาณฟองไม่ได้แปรผันตรงกับความสามารถในการทำความสะอาด แต่ฟองมีผลต่อการรับรู้คุณภาพและการตัดสินใจซื้อซ้ำของผู้บริโภค
ทำไมผลิตภัณฑ์ปราศจากซัลเฟตจึงมักมีฟองน้อยกว่า
สารลดแรงตึงผิวประจุลบอย่าง SLS และ SLES ให้ฟองมากและเกิดฟองเร็ว ส่วนสารลดแรงตึงผิวชนิดอ่อนโยน เช่น กลุ่มกลูโคไซด์ มักให้ฟองน้อยกว่า การเปลี่ยนไปใช้สูตรปราศจากซัลเฟตจึงมักทำให้ปริมาณฟองลดลงอย่างเห็นได้ชัด
ฟองเปลี่ยนไประหว่างการเก็บรักษาได้หรือไม่
ได้ ระบบสารลดแรงตึงผิวบางระบบสร้างฟองได้น้อยลงหลังเก็บไปช่วงหนึ่ง เช่น จากการไฮโดรไลซิสของสารลดแรงตึงผิวบางชนิด การติดตามค่าฟองตลอดการศึกษาความคงตัวจึงช่วยยืนยันว่าผลิตภัณฑ์ให้ประสบการณ์การใช้งานเดิมตลอดอายุการเก็บรักษา
ตัวแปรใดต้องควบคุมระหว่างการทดสอบฟอง
ต้องควบคุมความเข้มข้นของตัวอย่าง อุณหภูมิ ความเป็นกรด-ด่าง (pH) และความกระด้างของน้ำให้เหมือนกันทุกครั้ง และใช้วิธีเดียวกันเมื่อเปรียบเทียบระหว่างสูตรหรือระหว่างล็อต เพราะตัวเลขจากต่างวิธีนำมาเทียบกันโดยตรงไม่ได้
รายงานผลการทดสอบฟองมีข้อมูลอะไรบ้าง
รายงานประกอบด้วยปริมาณฟองเริ่มต้น ครึ่งชีวิตของฟอง กราฟการยุบของฟองตามเวลา ลักษณะของฟองเชิงคุณภาพ และการเทียบกับเกณฑ์ในข้อกำหนดเฉพาะ ลูกค้าเลือกได้ระหว่างการทดสอบครั้งเดียวสำหรับการตรวจปล่อยล็อต และการศึกษาต่อเนื่องตลอดอายุการเก็บรักษา
เอกสารอ้างอิง:
- ASEAN Cosmetic Committee. (2008). ASEAN Cosmetic Directive. ASEAN Secretariat.
- International Organization for Standardization. (1975). Surface active agents — Measurement of foaming power — Modified Ross-Miles method (ISO 696:1975). ISO.
- Ross, J., & Miles, G. D. (1941). An apparatus for comparison of foaming properties of soaps and detergents. Oil & Soap, 18(5), 99–102. https://doi.org/10.1007/BF02545418
- ราชกิจจานุเบกษา. (2558, กันยายน 8). พระราชบัญญัติเครื่องสำอาง พ.ศ. 2558. ราชกิจจานุเบกษา, 132(86 ก), 1–22.