МОДУЛЬ 1. ТЕХНОЛОГИЯ ЛЕКАРСТВЕННЫХ КОСМЕТИЧЕСКИХ СРЕДСТВ
Содержательный модуль. 2. Технология косметических препаратов пенно-моющего назначения, косметических жидкостей и средств оральной косметики
КОСМЕТИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ПЕНО-МОЮЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ. МЫЛА, ПЕНЫ ДЛЯ ВАНН
В соответствии с Государственным стандартом Украины 2472-94 Продукция парфюмерно-косметическая «Термины и определения» туалетное мыло – очищающее косметическое средство на основе солей синтетических и/или натуральных жирных кислот.
Мылами в широком смысле называют различные соли высших жирных, смоляных или нафтеновых кислот. Мыла представляют собой сложный продукт, получаемый взаимодействием природных жиров или их синтетических аналогов с натриевой или калиевой щелочью.
Косметический эффект мыла заключается в очищающем, смягчающем, увлажняющем, ароматизирующем и дезодорорирующем действии.
Классификация мыла определяется назначением, типом кожи, формой выпуска и особенностями технологического процесса получения мыл.
В зависимости от назначения мыла можно разделить на три основные группы:
1. хозяйственные мыла, применяемые главным образом для стирки тканей и мытья различных предметов;
2. туалетные мыла, предназначенные для ухода за телом и волосами;
3. промышленные и специальные мыла.
Все виды мыл в свою очередь в зависимости от формы выпуска могут быть твердыми, кремообразнымими, гелеобразными, жидкими и порошкообразными.
Порошкообразные мыла выпускаются двух типов:
1) стиральные порошки, содержащие от 15 до 30 % жирных кислот, чаще всего 25%, и
2) мыльные порошки, содержащие от 50 до 85 % жирных кислот.
Туалетные мыла, предназначенные для ухода за кожей и волосами в зависимости от назначения и косметического эффекта классифицируются на:
Мыло гигиеническое – косметическое средство, используемое для мытья и ухода за телом и придатками кожи, обладает хорошими пенообразующими и очищающими свойствами.
Мыло душистое – туалетное мыло с интенсивным запахом, которое используется для ароматизации кожи. Содержит в своем составе повышенное количество отдушки. Если в среднем содержание отдушки в туалетном мыле составляет около 1 %, то в данных сортах мыла до 1,5-2 %.
Мыло детское образует специальную ассортиментную группу. Его сорта производятся из высококачественного сырья и, как правило, без введения в состав отдушки и красителя. Для защиты нежной детской кожи от раздражения и антисептического эффекта вводят 1 % ланолина и до 1 % борной кислоты.
Мыло лечебно-профилактическое – туалетное мыло, которое помимо основных косметических функций оказывает бактерицидное, дезодорирующее действие, смягчает, защищает и увлажняет кожу. В зависимости от назначения в состав могут вводиться специальные добавки: фенол, борная кислота, тимол, хина, березовый деготь, а также глицерин, ланолин, вазелиновое масло, лецитин, спермацетовая композиция, сульсеновая паста и др.
Мыло жидкое туалетное представляет собой прозрачный водно-спиртовый раствор ароматизированного калийного мыла. Спирт применяется в составе жидкого мыла для снижения вязкости, обеспечения прозрачности, понижения температуры затвердевания.
Мыло твердое туалетное (кусковое мыло) предназначено для очищения и гигиенического ухода за телом. Обладает повышенной пенообразующей способностью, хорошей растворимостью в горячей и холодной воде, приятным запахом. Для изготовления твердого туалетного мыла используется сырье повышенного качества, что повышает его потребительские свойства. Жировая смесь туалетных мыл состоит из сала животного, саломаса, рафинированных растительных масел, кокосового масла, светлой канифоли. Количественное содержание кокосового масла определяет степень сортности туалетного мыла: мыла 1 группы- 15 %, мыла 2 группы – 10-12 %, мыла 3 группы –до 10 %.
Туалетные мыла отличаются довольно большим разнообразием окраски, запаха и отделки. Выпускаются мыла белые, неокрашенные или цветные, окрашенные в различные светлые тона, как правило, туалетные мыла ароматизируются.
Особую подгруппу занимают мыла косметического назначения – мыльный крем, мыльный порошок, мыльная палочка для бритья и т. п.
Среди промышленных мыл особое место занимают мыла щелочноземельных и тяжелых металлов – кальция, магния, цинка, алюминия, свинца, кобальта, марганца и других, применяемые для специальных целей. Эти мыла используются в текстильной промышленности для пропитывания тканей, в промышленности пластических масс и резинотехнических изделий, для изготовления фармацевтических и косметических препаратов.
По способу производства различают мыла горячей, полугорячей и холодной варки. В настоящее время наиболее приемлемым является горячий способ.
По способу обработки твердые мыла делятся на обычные и пилированные. Последние отличаются более высокими потребительскими свойствами, поэтому выпуск их в последние годы все возрастает. Хозяйственные мыла выпускаются в кусках весом 400 и 250 г, туалетные мыла – в кусках от 10 до 200 г.
Физико-химические свойства мыл и требования, предъявляемые к их качеству.
В зависимости от состава жиров (жирозаменителей) и щелочи, применяемых для производства мыла, а также от содержания жирнокислых солей в нем, мыло как указывалось выше, может быть твердым, жидким или кремообразным. Твердые жирные кислоты дают твердые мыла, в то время как жидкие дают мыла мягкие – кремообразные. Калиевые мыла более мягкой консистенции, чем натриевые.
Безводные мыла имеют температуру плавления 225-270 °С. Вода в составе мыла снижает температуру плавления, туалетные мыла, содержащие до 60 % жирных кислот, плавятся при температуре ниже 100 °С.
При достаточно большом количестве воды мыло может растворяться. Растворимость мыл из разных кислот в воде зависит от ряда факторов. Мыла низкомолекулярных кислот растворяются в воде быстрее и в большей степени, чем высокомолекулярных кислот. Растворимость мыл высокомолекулярных кислот несколько повышается в присутствии мыл более низкомолекулярных кислот. Мыла ненасыщенных кислот растворяются лучше, чем мыла насыщенных кислот. Стеариновое мыло растворяется в воде только при температуре 70 °С и выше. В то же время в смесях с мылом олеиновой или других жирных ненасыщенных кислот стеариновое мыло довольно легко растворяется в воде комнатной температуры. Мыла нафтеновых и смоляных кислот хорошо растворяются в воде при комнатной температуре. Калиевые мыла обладают лучшей растворимостью, чем натриевые.
Требования, предъявляемые к качеству туалетного мыла
К твердому туалетному мылу обычно предъявляют следующие требования:
· мыло при комнатной температуре должно быть твердым, не липким, однородного цвета по всей поверхности, без пятен; на его поверхности не должен выступать налет солей;
· мыло не должно иметь запаха продуктов разложения органических веществ, прогорклых жиров, рыбного и других неприятных запахов (в 60 %-ном мыле допускается слабый запах нафтеновых кислот);
· туалетное мыло должно иметь цвет от белого до кремового (для неокрашенных мыл); или равномерно окрашенный цвет светлых и чистых тонов, без посторонних оттенков.
Основным показателем, характеризующим качества мыла является содержание в нем жирных кислот (в виде солей). При хранении большинство мыл теряет часть влаги, и вес его меняется. Чтобы гарантировать потребителю определенное количество мыла, независимо от веса куска, в нормативно-аналитической документации на все виды твердого мыла введен показатель – качественное число – это фактическое содержание жирных кислот в куске мыла в граммах. Оно представляет собой произведение номинального веса куска мыла в граммах на процентное содержание жирных кислот, которое должно быть в данном виде мыла. Так, например: для куска 60 %-ного мыла весом 400 г качественное число составляет:
;
для куска 72 % –ного мыла весом 250 г – г;
для куска 75 % –ного мыла весом 100 г – г.
Данное количество жирных кислот обязательно должно находиться в кусках мыла соответствующего сорта независимо от их высыхания. Колебания допускаются в размере 1-1,5 % для туалетного и 2-2,5 % для хозяйственного мыла.
Нормативно-аналитической документацией ограничивается титр смеси жирных кислот, выделяемых из твердого мыла. Для большинства твердых мыл титр лежит в пределах 34-42 °С. Снижение титра мыла ведет к повышению скорости его растворения и истираемости, что при использовании сопровождается повышенным расходом мыла. Повышение титра ухудшает растворимость мыл или требует повышения температуры воды, в которой оно применяется, что не всегда возможно.
Особое внимание уделяется содержанию свободной едкой щелочи, которая раздражает кожу. Поэтому, содержание свободной едкой щелочи в пилированном туалетном мыле не должно превышать 0,1-0,03 %. В мыло, содержащее 40 и 47 % жирных кислот, с целью повышения его твердости вводится до 2-3,5 % углекислой соды. В туалетном мыле содержание углекислой щелочи не должно превышать 0,2-0,3 %.
Неомыляемые органические вещества являются балластом, ухудшающим качество мыла. Поэтому чем меньше их содержание, тем выше потребительские характеристики мыла. В туалетных мылах количество неомыляемых веществ не должно превышать 2 %. Понижает качество всех видов мыл присутствие неомыленного жира, который, как правило, быстро прогоркает, вызывая появление на мыле пятен. Поэтому остаток неомыленного жира в туалетном мыле должен быть не более 0,2 % от массы жирных кислот; йодное число жирных кислот туалетного мыла не должно превышать 55-60.
В технологическом процессе изготовления мыла можно выделить два основных этапа. Первый – приготовление водных растворов жирнокислых солей различной концентрации из жиров, жирозаменителей и щелочей. Этот химический процесс называется варкой мыла.
В зависимости от ряда условий: качества исходного сырья, вида и сорта мыла, эта стадия может состоять:
а) из одной операции омыления триглицеридов или нейтрализации карбоновых кислот (прямой метод варки мыла);
б) из двух операций: 1) собственно получения жирнокислых солей и 2) обработки полученного раствора (мыльного клея) электролитами. В результате такой обработки мыло освобождается от многих нежелательных примесей, а при омылении нейтральных жиров также и от глицерина (косвенный метод варки мыла).
Второй этап технологического процесса состоит из смешивания сваренного мыла с различными добавками и придание ему товарного вида. В зависимости от вида выпускаемого мыла придание ему товарного вида может состоять из различных операций: охлаждения, сушки, формования в куски или распыления в порошки, отделки и упаковки готового продукта.
С развитием мыловаренного производства, с изменением видов применяемого сырья совершенствуются методы, и аппаратура для варки мыла, при этом периодические методы все чаще заменяются непрерывными с соответствующим изменением оборудования.
Прямой метод варки мыла, при котором из смеси жиров и жирозаменителей готовят так называемый мыльный клей. Концентрацию омыленных жирных кислот в мыле при этом доводят до уровня, установленного нормативной документацией на тот или иной сорт мыла: 40, 47, 60 %. Сваренное таким образом мыло охлаждают и придают ему товарную форму.
Косвенный метод отличается тем, что сваренный прямым методом мыльный клей обрабатывают электролитами, под действием которых однородная структура мыльного клея нарушается. В результате высаливания над раствором электролита всплывает концентрированный раствор мыла, содержащий 60-63 % жирных кислот в виде мыла. Это так называемое мыльное ядро. Полученное таким образом мыло называют иногда ядровым; его охлаждают и формуют, как и мыло, сваренное прямым методом.
Варка основы туалетного мыла
Туалетное мыло готовят путем специальной обработки ядрового мыла, сваренного из лучших по качеству жиров, нейтральных или расщепленных. Такое ядровое мыло получают преимущественно косвенным методом, при обеспечении соответствующих условий возможно применение и прямого метода варки. Получаемое при этом ядровое мыло называют мыльной основой туалетного мыла, или туалетной основой.
Варка мыльной основы из нейтральных жиров косвенным методом состоит из следующих операций: первое омыление; первая высолка; второе омыление; вторая высолка; шлифование мыла; отстаивание.
Первое омыление ведется в чистом котле или на подмыльном клее, оставшемся от предыдущих варок. При омылении жиров в чистом котле в него загружают небольшое количество сала или саломаса и затем, при нагревании острым паром до 100 °С, вводят второй подмыльный щелок, оставшийся от предыдущих варок, в количестве, достаточном для полного омыления жира. После этого при непрерывном слабом кипении постепенно загружают остальное количество жиров, предусмотренное рецептурой, за исключением 1,5-2 %, оставляемых для корректировки щелочности мыльной массы в конце первого омыления.
Кокосовое масло и синтетические жирные кислоты фракции С10-С1б вводят при втором омылении. Одновременно с жирами добавляют второй подмыльный щелок (до 60 % от загружаемых жиров) и раствор едкого натра концентрацией 35-40 % (последний в котле разбавляется до 14-16 % за счет воды, содержащейся во втором подмыльном щелоке).
Чтобы масса не загустевала и не образовывалось «безэлектролитное» мыло, после омыления примерно половины всех жиров в мыльной массе должно содержаться примерно 0,5 % хлористого натрия. Его вводят в котел вместе с едким натром в виде производственной примеси (до 4 % от массы NаОН), а также с подмыльным щелоком. Если это не обеспечивает необходимой концентрации NаСl, то недостающее количество его добавляют в виде 20 %-ного раствора.
При подаче жиров и щелока следят за тем, чтобы остаток свободной щелочи в котле составлял не менее 0,3-0,4 %. К концу омыления содержание свободной щелочи снижается до 0,15- 0,2 %. Перед высолкой мыльный клей должен иметь лишь слабощелочную реакцию. Для нейтрализации нежелательного избытка свободной щелочи в котел добавляют остальные 1,5-2 % жиров. Первое омыление считают законченным при содержании неомыленного жира не более 1 % и свободной щелочи не более 0,05 %. Операцию ведут с таким расчетом, чтобы мыльный клей содержал 47-49 % жирных кислот.
Содержание воды, регулируют путем изменения количества второго подмыльного щелока, добавляемого на омыление. Этим обеспечивается нормальное количество первого подмыльного щелока, который затем перерабатывают на глицерин.
Первое омыление на клеевом остатке ведут следующим образом. Клеевой остаток от предыдущих варок проверяют на содержание соли. Если в нем содержится много соли, то в клей добавляют небольшое количество горячей воды и кипятят его, пока он не станет однородным. Тогда выключают пар и отделившийся после кратковременного отстаивания подмыльный щелок спускают. Затем в котел одновременно и постепенно подают жиры и раствор едкого натра, а также второй подмыльный щелок. Количество последнего регулируют так, чтобы в конце омыления получить мыльный клей с содержанием 47-49 % жирных кислот. Для окончания омыления вводят недостающее количество раствора едкого натра. В остальном процесс ведут так же, как и в чистом котле.
Первая высолка следует за окончанием первого омыления. При этом пользуются насыщенным раствором поваренной соли (относительной плотностью 1,2) при непрерывном не очень интенсивном кипячении содержимого котла. Раствор соли подается порциями в таком количестве, чтобы содержимое котла превратилось в подвижную массу зернистого строения, легко разделяющуюся на ядро и подмыльный щелок.
После введения последней порции раствора соли для контроля продолжают кипячение не менее 20 мин и, если никаких отклонений не обнаружено, закрывают пар и дают массе отстаиваться 2-4 ч. В это время в котле должны образоваться два четко выраженных слоя: ядро и первый подмыльный щелок. Отстоявшийся первый подмыльный щелок в горячем состоянии должен содержать не более 0,8 % жирных кислот, 0,1 % свободной щелочи, 7-9 % хлористого натрия и 8-12 % глицерина.
При правильно проведенной высолке после сливания из котла первого щелока вслед за ним должно сразу появиться ядро, а не подмыльный клей. Количество подмыльного щелока составляет около 80-90 % от массы жировой загрузки, или 50-55 % от массы ядра. Первый подмыльный щелок спускают из котла в сборную коробку, откуда после охлаждения и выделения части мыла его перерабатывают на глицерин. После высолки в мыльном ядре остается еще до 2,6-4 % глицерина. Для уменьшения потерь глицерина рекомендуется проводить повторную промывку ядра раствором соли. Для этого оставшееся в котле ядро расклеивают, добавляя к нему при нагревании острым паром горячую воду и раствор соли. Количество их в сумме не должно быть больше количества слитого из котла первого подмыльного щелока. Для повторной высолки применяют поваренную соль в виде 20 %-ного раствора. После отстаивания в течение 1,5-2 ч второй подмыльный щелок спускают в промежуточную коробку, из которой после охлаждения его также передают в глицериновое отделение.
Второе омыление кокосового масла и синтетических жирных кислот фракции С10-С16 нужно проводить отдельно от других жиров. Так как кокосовое масло и синтетические жирные кислоты фракции С10-С16 как клеевые жиры, требуют для высолки из них мыла очень высокой предельной концентрации электролитов. Если процесс омыления вести вместе с другими жирами, то при первой высолке для отделения первого подмыльного щелока пришлось бы применять электролит более высокой концентрации, что затрудняет переработку щелока в глицериновом цехе. При омылении кокосового масла и синтетических жирных кислот в процессе второго омыления высолка образующегося мыла проводится крепким раствором едкого натра, который затем в виде второго подмыльного щелока используется для первого омыления.
В результате обработки мыльной массы раствором едкой щелочи при высаливании мыльного клея после второго омыления кокосового масла и синтетических жирных кислот С10-С16 фракции мыло хорошо очищается от загрязнений. Ввод кокосового масла и синтетических жирных кислот в процессе второго омыления позволяет увеличить полезную загрузку мыловаренного котла.
Второе омыление ведут следующим образом. В котел с мыльным ядром подают раствор щелочи и горячую воду с таким расчетом, чтобы содержание свободной щелочи в мыльной массе оказалось в пределах 1 -1,5 %. Содержимое котла кипятят до перевода ядра в клеевое состояние, затем постепенно подают в котел предусмотренное по рецептуре кокосовое масло и синтетические жирные кислоты. Омыление кокосового масла и нейтрализацию жирных кислот ведут при кипячении. К моменту окончания второго омыления в котле должно быть 52-55 % жирных кислот, а неомыленного жира не более 0,2 %.
Вторую высолку проводят по окончании второго омыления крепким раствором едкого натра (30-35 %), который подают в котел порциями, интенсивно перемешивая мыло. Вторую высолку, как и первую, ведут до тех пор, пока мыло не станет подвижным, и приобретет зернистое строение, а охлажденная проба отделившегося щелока не будет содержать мыла.
После введения последней порции щелока содержимое котла энергично кипятят 30-40 мин, после чего пар выключают и дают массе отстояться 3-4 ч. В результате содержимое котла разделяется на ядро и второй подмыльный щелок.
Второй подмыльный щелок содержит 6-8 % едкой щелочи и до 3 % соли. Соли может быть меньше, если первая высолка была проведена достаточно тщательно. Второй подмыльный щелок спускают в приемную коробку, из которой затем его берут для первого омыления.
Иногда операцию второй высолки проводят повторно. Для этого после удаления второго подмыльного щелока ядро вновь переводят в клей, разваривая его при кипячении с водой. Воду добавляют в таком количестве, чтобы содержание жирных кислот находилось в пределах 52-55 %. Полученный мыльный клей снова высаливают концентрированным раствором едкого натра и поваренной соли. Отстоявшийся в течение 1,5-2 ч третий подмыльный щелок смешивают со вторым и возвращают в производственный цикл. Повторная высолка, как показывает опыт, повышает выход глицерина за счет более полного вымывания его из ядра и улучшает цвет последнего.
Шлифование мыла при варке основы туалетного мыла ведется горячей водой, содержащей едкий натр. Шлифование поваренной солью в данном случае менее желательно, так как способствует повышению содержания соли в мыле, что вредно влияет на его пластичность, повышая хрупкость. Раствор едкого натра вводится в котел небольшими порциями. Содержание свободной щелочи в мыле поддерживается в пределах 0,5-0,8 %, поваренной соли в пределах 0,7-1 %.
После подачи каждой порции шлифовочного раствора мыльную массу кипятят острым паром. К концу шлифования в мыльном клее должно содержаться 50-54 % жирных кислот.
Шлифование можно считать законченным, когда мыло в котле хорошо подвижно; при легком кипячении оно волнисто переливается от центра котла к периферии, не расслаивается на ядро и щелок и, взятое на стальной горячий шпатель, медленно стекает с него отдельными крупными пластами, оставляя совершенно чистой его поверхность.
Суммарное содержание поваренной соли и свободной щелочи в мыльном клее при шлифовании туалетной основы, сваренной по общепринятой жировой рецептуре с содержанием кокосового масла, должно оставаться в пределах 1-1,2 %, из них поваренной соли не более 0,7 %.Такое содержание электролитов в мыльной массе при шлифовании мыла обеспечивает наибольшее выделение ядра и наименьший остаток в нем электролитов.
Отстаивание. После шлифования мыло отстаивается с разделением на ядро и клеевой остаток. Длительность отстаивания зависит от емкости котлов. При применении мыловаренных котлов емкостью 50 м3 отстаивание длится 24-36 ч.
При нормальном проведении процесса варки и обработки мыла количественное соотношение ядра и клеевого остатка должно быть равно 2:1. При более чистых жирах это соотношение повышается до 3:1 и даже 4:1. В том случае, если мыло при отстаивании нормально не разделяется на ядро и подмыльный клей, его нужно перешлифовать.
Основа для туалетного мыла считается готовой, если она после отстаивания содержит жирных кислот не менее 61,5 %, неомыленного жира не более 0,2 % (к массе жирных кислот), свободного едкого натра 0,1 – 0,2 %, поваренной соли не более 0,3-0,4 %. Мыло должно быть светлым, однородным, без клеевых прожилок.
Готовое мыло перекачивают из котла в мылосборник через шарнирную трубу, опускаемую в котел осторожно и постепенно, чтобы не захватить с ядром и клеевого остатка.
Обработка твердого туалетного мыла
Получение твердого туалетного мыла из сваренной основы заключается в придании ему товарного вида: подсушивании мыльной основы до содержания 74-80 % жирных кислот, смешивании их с различными добавками, пилировании, штамповке, отделке и упаковке.
Техника обработки туалетного мыла непрерывно совершенствуется. В последние годы внедряются методы и аппаратура для непрерывного охлаждения и сушки туалетной основы в вакуум-сушильных камерах с последующей обработкой полученной стружки на высокопроизводительном автоматическом оборудовании.
Пилирование представляет собой пластическую обработку туалетного мыла. Правильно пилированное мыло, выходя из шнекпресса, образует мыльный брусок нормального вида, с блестящей ровной поверхностью, без полос, трещин, чешуи, шероховатости и задиров, без вкраплений на поверхности бруска пятен краски, налета и др. Эта стадия обработки предполагает использование пилировочной машины.
Резка. Бруски туалетного мыла разрезают на куски с помощью автоматической мылорезальной машины. После этой операции проводят подсушивание на конвейере, установленном между резальной машиной и прессами для штамповки мыла
Штамповка. Заключительной операцией обработки всех видов и сортов твердого туалетного мыла перед упаковкой является штамповка для придания мылу хорошего товарного вида. В процессе штамповки мылу, обладающему хорошей пластичностью, можно придать любую форму. Это необходимо производить с большей тщательностью, чтобы на его поверхности не было выбоин, чтобы надписи и рисунки были четко отпечатаны на поверхности куска.
Упаковка. Готовое туалетное мыло после штамповки или завертки укладывают в бумажные или картонные упаковочные коробки.
