МОДУЛЬ 2: ПРОМИСЛОВА ТЕХНОЛОГІЯ ПІНО-МИЮЧИХ КОСМЕТИЧНИХ ЗАСОБІВ, ПАРФУМЕРНИХ ЗАСОБІВ, КОСМЕТИЧНИХ ЗАСОБІВ ПО ДОГЛЯДУ ЗА РОТОВОЮ ПОРОЖНИНОЮ Й ЗУБАМИ
Змістовий модуль 3: Промислове виробництво косметичних засобів. Технологія засобів очищаючого призначення (шампуні,мила)
КОСМЕТИЧНІ ЗАСОБИ ПІНО-МИЮЧОГО ПРИЗНАЧЕННЯ. МИЛА. (ЧАСТИНА 2)
Відповідно до Державного стандарту України 2472-94 Продукція парфумерно-косметична «Терміни і визначення» туалетне мило – косметичний засіб, що виготовляється на основі солей синтетичних або натуральних жирних кислот.
Милами в широкому понятті називають різні солі вищих жирних, смоляних або нафтенових кислот. Мила являють собою складний продукт, одержаний взаємодією природних жирів або їхніх синтетичних аналогів з натрієвим або калієвим лугом.
Косметичний ефект мила полягає в очисній, пом’якшувальній, зволожуючій, ароматизуючій і дезодоруючій діях.
Класифікація мила визначається призначенням, типом шкіри, формою випуску й особливостями технологічного процесу одержання мил.
Залежно від призначення мила можна розділити на три основні групи:
господарські мила, які застосовуються головним чином для прання тканин і миття різних предметів;
туалетні мила, призначені для догляду за тілом і волоссям;
промислові і спеціальні мила.
Усі види мил в свою чергу залежно від форми випуску можуть бути твердими, кремоподібнимими, гелеподібними, рідкими і порошкоподібними.
У кожній групі мила відрізняються вмістом жирних кислот. Так, господарські мила можуть випускатися із вмістом жирних кислот від 40 до 72 %. Вітчизняними виробниками в даний час тверде господарське мило випускається в основному із вм істом 67-72 % жирних кислот. Туалетні тверді мила містять від 73 до 80 % і спеціальні мила від 40 до 85 % жирних кислот.
Господарські мила раніше випускали з наповнювачами, наприклад із глинами, певними каолінами. В даний час наповнювачі, як правило, не застосовуються.
Порошкоподібні мила випускаються двох типів:
1) пральні порошки, що містять від 15 до 30 % жирних кислот, найчастіше 25%, і
2) мильні порошки, що містять від 50 до 85 % жирних кислот.
Туалетні мила, призначені для догляду за шкірою і волоссям в залежності від призначення і косметичного ефекту класифікуються на:
Мило гігієнічне – косметичний засіб, який використовується для миття і догляду за тілом і придатками шкіри, володіє гарними піноутворюючими і очисними властивостями.
Мило запашне – туалетне мило з інтенсивним запахом, що використовується для ароматизації шкіри. Містить у своїй складі підвищену кількість ароматизатора. Якщо в середньому вміст ароматизатора в туалетному милі складає близько 1 %, то в даних сортах мила до 1,5-2 %.
Мило дитяче становить спеціальну асортиментну групу. Його сорти виробляються з високоякісної сировини і, як правило, без введення до складу ароматизатора і барвника. Для захисту ніжної дитячої шкіри від подразнення й антисептичного ефекту вводять 1 % ланоліну і до 1 % борної кислоти.
Мило лікувально-профілактичне – туалетне мило, що крім основних косметичних функцій має бактерицидну, дезодоруючу дію, пом’якшуючу, захисну і зволожувальну. Залежно від призначення до складу можуть вводитися спеціальні добавки: фенол, борна кислота, тимол, хіна, березовий дьоготь, а також гліцерин, ланолін, вазелінова олія, лецитин, спермацетова композиція, сульсенова паста й ін.
Серед туалетних мил розрізняють так звані медичні мила, що містять дезинфікуючі речовини; і спеціальні мила, у складі яких є воски, спирти й інші добавки. До них відноситься мило борне і борно-тимолове, що володіє бактерицидною дією. Містить у своєму складі 0,1 % борної кислоти, тимолу-0,5 %, мило дьогтеве, яке застосовується для миття голови з метою профілактики утворення лупи, що містить у складі до 5 % перегнаного дьогтю. Мило сульсенове містить сульсенову пасту (селен сірчистий) і застосовується з метою зміцнення волосся, профілактики лупи, зняття сверблячки шкіри голови. Мило кастильське – спеціальний сорт мила, який виробляють з використанням маслинової олії, що володіє гарними пом’якшуючими властивостями, рекомендоване для сухої шкіри. Мило зелене – зеленувата або темно-бура маса, яка одержується шляхом омилення рослинних олій, володіє високою дезинфікуючою дією.
Мило рідке туалетне являє собою прозорий водно-спиртовий розчин ароматизованого калійного мила. Спирт застосовується в складі рідкого мила для зниження в’язкості, забезпечення прозорості, зниження температури затвердіння.
Мило тверде туалетне (кускове мило) призначене для очищення і гігієнічного догляду за тілом. Володіє підвищеною піноутворюючою здатністю, гарною розчинністю в гарячій і холодній воді, приємним запахом. Для виготовлення твердого туалетного мила використовується сировина підвищеної якості, що покращує його споживчі властивості. Жирова суміш туалетних мил складається із сала тварин, саломасу, рафінованих рослинних олій, кокосової олії, світлої каніфолі. Кількісний вміст кокосової олії визначає ступінь сортності туалетного мила: мила 1 групи- 15 %, мила 2 групи – 10-12 %, мила 3 групи –до 10 %.
Туалетні мила відрізняються досить великою розмаїтістю кольору, запаху й обробки. Випускаються мила білі, незабарвлені або кольорові, пофарбовані в різні світлі тони, як правило, туалетні мила ароматизуються.
Особливу підгрупу займають мила косметичного призначення – мильний крем, мильний порошок, мильна паличка для гоління і т.п.
Серед промислових мил особливе місце займають мила лужноземельних і важких металів – кальцію, магнію, цинку, алюмінію, свинцю, кобальту, марганцю й інших, які застосовуються для спеціальних цілей. Ці мила використовуються в текстильній промисловості для просочування тканин, у промисловості пластичних мас і гумовотехнічних виробів, для виготовлення фармацевтичних і косметичних препаратів.
За способом виробництва розрізняють мила гарячого, напівгарячого і холодного варіння. В даний час найбільш прийнятним є гарячий спосіб.
За способом обробки тверді мила поділяються на звичайні і піліровані. Останні відрізняються вищими споживчими властивостями, тому випуск їх в останні роки усе зростає. Господарські мила випускаються в шматках вагою 400 і 250 г, туалетні мила – у шматках від 10 до 200 г.
Косметичний ефект і механізм дії туалетних мил
Мило, що відноситься до аніонних поверхнево-активних речовин, має здатність знижувати поверхневий натяг води; забезпечуючи миючу, піноутворюючу і змочувальну дію.
Головний недолік натуральних мил стосовно синтетичних поверхнево-активних речовин (ПАР) полягає в їхній здатності утворювати у твердій воді нерозчинні кальцієві і магнієві солі, що призводить до утворення коагулятів і зниженню піноутворюючої здатності.
При розчиненні в дистильованій воді невеликої кількості мила, молекули його, що містять довгий гідрофобний ланцюг і гідрофільний радикал, існують в розчині у вигляді вільних іонів, що знаходяться в безладному русі. В міру зростання концентрації мила його гідрофобні ланцюги починають агрегувати таким чином, що орієнтуються всередину, у напрямку до центра уявної краплі, у той час як кінцеві карбоксильні гідрофільні полярні групи спрямовані назовні. Такий агрегат молекул називають міцелою, а момент, коли міцели починають утворюватися у великій кількості, є межею граничної здатності мила розчинятися у воді. Концентрація, при якій відбувається агрегування молекул, називається критичною концентрацією міцелоутворення (ККМ). Для цієї концентрації характерна більша сталість значень, які визначають різні фізичні властивості розчину, що змінюються в міру зміни концентрації мила. Маються на увазі поверхневий натяг, електропровідність, світлорозсіювання, осмотичний тиск, здатність адсорбувати барвники і миюча здатність. Нерозчинні у воді речовини, наприклад жири і вуглеводні, втягуються всередину міцел і в такий спосіб набувають розчинності. Пізніше сферична теорія була замінена поняттям «ламінарна міцела». Передбачається, що така міцела складається з рівнобіжних рядів спарених іонів мила, гідрофобні кінці яких спрямовані не всередину, а назовні. Олія, введена в таку систему, буде проникати між шарами вуглеводневої частини, розташованими в рівнобіжних площинах міцел.
Механізм дії мила розглянемо на взаємодії міцели мила з часткою бруду, яку можна представити як частку, оточену жировою плівкою. Вкладена в таку оболонку частка бруду рухається в напрямку до гідрофобного ламінарного ланцюга. В міцелі жирова плівка розчиняється, частка бруду при цьому вивільняється і переходить у розчин. Однак якщо концентрація мила або синтетичного ПАР недостатня, то частка бруду знову осаджується. Щоб уникнути цього процесу, в розчин вводять ущільнювач, наприклад натрійкарбоксиметилцелюлозу.
Мило зменшує поверхневий натяг води, при цьому зростає її проникаюча і змочувальна здатність і вона захоплює міцели мила в глибину жирового забруднення. Під дією міцел мила частки бруду вивільняються і знову переходять у розчин. На цій стадії досягається ефект переходу часток бруду в проточну воду. У твердій воді, що містить солі кальцію або магнію, мило спочатку утворить нерозчинні солі, що піднімаються на поверхню води, і можуть частково осаджуватися на поверхні шкіри, волосся. При підвищенні концентрації мила в кількості, достатній для нейтралізації солей, відбувається «пом’якшення» води й утвориться ефективний мильний розчин, здатний забезпечувати змочування, вивільнення і суспензування забруднень.
Фізико-хімічні властивості мил і вимоги,запропоновані до їхньої якості.
Залежно від складу жирів (жирозамінників) і лугу, які застосовуються для виробництва мила, а також від вмісту жирнокислих солей у ньому, мило як вказувалося вище, може бути твердим, рідким або кремоподібним. Тверді жирні кислоти дають тверді мила, у той час як рідкі дають мила м’які -кремоподібні. Калієві мила м’якшої консистенції, ніж натрієві.
Безводні мила мають температуру плавлення 225-270 °С. Вода в складі мила знижує температуру плавлення, туалетні мила, що містять до 60 % жирних кислот, плавляться при температурі нижче 100 °С.
Мила гігроскопічні, калієве мило володіє більшою гігроскопічністю, ніж натрієве, мила ненасичених кислот більше гігроскопічні, ніж насичені. Поглинаючи воду, мило набрякає, збільшуючись в об”ємі. Набрякання супроводжується виділенням тепла, що пояснює саморозігрівання, що спостерігається іноді при попаданні води в суху мильну стружку або при збереженні суміші сухої і вологої мильної стружки. Іноді саморозігрівання мильної стружки призводить до її обвуглювання і навіть загоряння.
При досить великій кількості води мило може розчинятися. Розчинність мил з різних кислот у воді залежить від ряду факторів. Мила низькомолекулярних кислот розчиняються у воді швидше й у більшій мірі, ніж високомолекулярних кислот. Розчинність мил високомолекулярних кислот трохи підвищується в присутності мил більш низькомолекулярних кислот. Мила ненасичених кислот розчиняються краще, ніж мила насичених кислот. Стеаринове мило розчиняється у воді тільки при температурі 70 °С і вище. У той же час у сумішах з милом олеїнової або інших жирних ненасичених кислот стеаринове мило досить легко розчиняється у воді кімнатної температури. Мила нафтенових і смоляних кислот добре розчиняються у воді при кімнатній температурі. Калієві мила мають кращу розчинність, ніж натрієві.
Вимоги, запропоновані до якості туалетного мила
До твердого туалетного мила звичайно висувають наступні вимоги:
мило при кімнатній температурі повинно бути твердим, не липким, однорідного кольору по всій поверхні, без плям; на його поверхні не повинен виступати наліт солей;
мило не повинно мати запаху продуктів розкладання органічних речовин, прогірклих жирів, рибного й інших неприємних запахів (у 60 %-ному милі допускається слабкий запах нафтенових кислот);
туалетне мило повинно мати колір від білого до кремового (для незабарвлених мил); або рівномірно пофарбований колір світлих і чистих тонів, без сторонніх відтінків.
Основним показником, що характеризує якість мила є вміст у ньому жирних кислот (у вигляді солей). При збереженні більшість мил втрачає частину вологи, і вага його міняється. Щоб гарантувати споживачеві визначену кількість мила, незалежно від ваги шматка, у нормативно-аналітичній документації на усі види твердого мила введений показник – якісне число – це фактичний вміст жирних кислот у шматку мила в грамах. Воно являє собою добуток номінальної ваги шматка мила в грамах на процентний вміст жирних кислот, що повинна бути в даному виді мила. Так, наприклад: для шматка 60 %-ного мила вагою 400 м якісне число складає:
;
для шматка 72 % -ного мила вагою 250 м – м;
для шматка 75 % -ного мила вагою 100 м – м.
Дана кількість жирних кислот обов’язково повинна знаходитися в шматках мила відповідного сорту незалежно від їхнього висихання. Коливання допускаються в розмірі 1-1,5 % для туалетного і 2-2,5 % для господарського мила.
Нормативно-аналітичною документацією обмежується титр суміші жирних кислот, які виділяються із твердого мила. Для більшості твердих мил титр лежить у межах 34-42 °С. Зниження титру мила веде до підвищення швидкості його розчинення і стирання, що при використанні супроводжується підвищеною витратою мила. Підвищення титру погіршує розчинність мил або вимагає підвищення температури води, у якій воно застосовується, що не завжди можливо.
Особлива увага приділяється вмістові вільного їдкого лугу, що подразнює шкіру. Тому, вміст вільного їдкого лугу в пілірованому туалетному милі не повинен перевищувати 0,1-0,03 %. У мило, що містить 40 і 47 % жирних кислот, з метою підвищення його твердості вводиться до 2-3,5 % вуглекислої соди. У туалетному милі вміст вуглекислого лугу не повинен перевищувати 0,2-0,3 %.
Неомилювальні органічні речовини є баластом, що погіршує якість мила. Тому чим менший їхній вміст, тим вищі споживчі характеристики мила. У туалетних милах кількість неомилювальних речовин не повинна перевищувати 2 %. Знижує якість усіх видів мил присутність неомиленого жиру, що як правило, швидко гіркне, викликаючи появу на милі плям. Тому залишок неомиленого жиру в туалетному милі повинен бути не більший 0,2 % від маси жирних кислот; йодне число жирних кислот туалетного мила не повинно перевищувати 55-60.
Характеристика сировини, яка використовується в рецептурах туалетних мил.
Класичну основу туалетного мила складають натрієві солі аліфатичних кислот кокосової олії і яловичого жиру, взяті в співвідношенні (15-25) / (75-85). Жирнокислотний склад мила є визначальним у забезпеченні необхідних якісних і фізико-хімічних показників, головні з яких: твердість, однорідність, розчинність, ступінь набрякання, швидкість витрати, піноутворююча і миюча здатність, рівень подразнюючої дії на шкіру, стабільність кольору й аромату. Активний пошук еквівалентних, дешевших джерел сировини продовжується дотепер, але основу високоякісних туалетних мил, як і раніше забезпечує оптимальне поєднання кокосових і яловичих кислот. Відомо безліч варіантів рецептур з частковою заміною кокосових аліфатичних кислот на вибілені пальмоядрові і синтетичні. Яловичі кислоти замінюються кислотами тваринного і рослинного саломасу, пальмової, арахісової і маслинової олій, свинячого сала, причому в різних країнах переважають різні тенденції відносно складу. Добавки цих жирів звичайно не перевищують 10-20 %.
Основною сировиною для миловаріння є тваринні і рослинні жири, а також жири риб і морських тварин і жирозамінники, жирні синтетичні кислоти, каніфоль, нафтенові кислоти, талова олія й інші нафтопродукти. Склад жирів, які застосовуються у миловарінні, значною мірою визначає якість мила – його миючу здатність і товарний вигляд.
Тваринні жири й олії. Тваринні жири – найкоштовніша сировина для миловаріння. Вони містять до 40 % насичених жирних кислот, в основному з 16-18 атомами вуглецю. З них одержують тверді натрієві мила, добре розчинні в теплій воді, що утворюють дрібнодисперсну, стійку піну. Тваринне пряжене сало – особливо коштовна сировина для виробництва туалетного мила, перевагу віддають салу великої рогатої худоби. Бараняче сало, що володіє специфічним запахом, рідше використовується для варіння туалетного мила. Свиняче сало, що містить порівняно велику кількість лінолевої кислоти, вводиться в рецептуру туалетних мил рідко й в обмеженій кількості. Частково гідроване свиняче сало можна вводити в рецептуру туалетного мила в кількості 30-40 %.
Для поліпшення кольору туалетного мила тваринне сало попередньо рафінують, найчастіше, обробляючи його вибілювальними глинами; для поліпшення запаху мила тваринне сало іноді попередньо дезодорують.
Рослинні олії. Саломас з рослинних олій (соняшникової, бавовняної, соєвої) широко використовується у вітчизняному виробництві твердих мил. Для варіння господарського мила застосовують саломас з титром 46-50 °С і йодним числом не більшим 55. Для виготовлення туалетного мила вибирають найсвітліші кольори саломасу з титром 39-43 °С і йодним числом не більшим 65. При виготовленні туалетного мила, що містить 78-80 % жирних кислот, застосовують саломас з нищим титром, з таким розрахунком, щоб титр мила лежав у межах 36-37 °С. Вміст вологи і летучих речовин у саломасі не повинен перевищувати 0,3 %.
Як сировину для виробництва мила не рекомендується використовувати рапсову і суріпичну олії, які містять значну кількість ерукової кислоти, що легко викристалізовується, спричиняючи крихкість мила і змешуючи його пінистість.
Не вводять до складу твердого господарського мила лляну, конопельну й інші олії, що містять великі кількості високоненасичених кислот, які утворюють швидко гіркнучі мила.З цієї ж причини до складу твердого туалетного мила не вводять рідкі рослинні олії, що містять лінолеву і більш ненасичені жирні кислоти. Касторова олія в деяких випадках вводиться в рецептуру мила в кількості 3-5 % для поліпшення його пластичних властивостей.
Конопельна і лляна олія використовується для приготування рідкого медичного мила, що у випадку одержання його з конопельної олії має зелене забарвлення і тому називається «зеленим».
Серед рослинних олій особливе місце займають кокосова і пальмоядрова. З них одержують тверді мила, що добре розчиняються в холодній воді і дають розчини, що утворюють рясну великодисперсну піну. Ці олії особливо коштовні як сировина для виробництва туалетних і деяких спеціальних мил, наприклад, для миття в морській воді. Туалетне мило, без кокосової олії, має низькі піноутворюючі властивості. Через погану пластичність воно важко полірується, спресовується і тому виходить смугастим, із тріщинами й іншими недоліками. Тому кокосова або пальмоядрова олії є дуже коштовною сировиною для виробництва туалетних мил. В даний час їх значною мірою заміняють вузькою і чистою фракцією жирних синтетичних кислот С12 – С16, звільнених від домішок.
