Home » Температурний режим виробництва

Температурний режим виробництва

24 Червня, 2024

МОДУЛЬ 1: ТЕХНОЛОГІЯ ЛІКАРСЬКИХ КОСМЕТИЧНИХ ЗАСОБІВ

Змістовий модуль 1. Технологія косметичних кремів, дезодоруючих косметичних засобів та засобів декоративної косметики

КОСМЕТИЧНІ ЗАСОБИ ДЛЯ ДОГЛЯДУ ЗА ШКІРОЮ М’ЯКОЇ КОНСИСТЕНЦІЇ. КРЕМИ ЕМУЛЬСІЙНІ

Відповідно до Державного стандарту України 2472-94 Продукція парфюмерно-косметичної промисловості «Терміни і визначення» косметичний крем – засіб по догляду за обличчям та тілом у вигляді мазеподібної маси з додаванням активнодіючих речовин. За складом креми поділяють на жирові й емульсійні типу вода/олія, олія/вода і змішаний тип; за консистенцією поділяють на рідкі і густі.

Сучасні креми класифікуються:

За складом:

– жирові (кремоподібний стан яких забезпечується комплексом жирів і жироподібних речовин);

– емульсійні (кремоподібний стан визначається наявністю і співвідношенням жирів і води);

– суспензійний (кремоподібний стан забезпечується консистенцією дисперсійного середовища і концентрацією твердої дисперсної фази);

– комбіновані (суспензійні креми в яких як дисперсійне середовище використовуються емульсії);

– безжирові – (креми, що не містять у своїй сполуці жирів і жироподібних речовин).

За призначенням:

– гігієнічні (у т.ч. креми спеціального призначення);

– лікувально-профілактичні;

– декоративні.

за консистенцією:

– рідкі;

– власне креми;

– густі.

Емульсійні системи складають основу більшості форм косметичної продукції – кремів, лосьонів, аерозолей (мусів), бальзамів, декоративної косметики і т.д.. , Отже, найчисельнішою, найтиповішою і показовою у всіх відношеннях (фізіологічних, технологічних) є група емульсійних КЗ у формі крему. Це пов’язано, з тим, що засоби по догляду за шкірою є традиційною косметичною продукцією, здатною задовольнити ряд споживчих вимог, а саме:

· вільно видавлюватися з туб чи виливатися з флакона (екструзія);

· легко наноситися, швидко всмоктуватися шкірою;

· мати цілеспрямований косметичний вплив на шкірні покриви;

· легко видалятися при необхідності з поверхні шкіри.

Виконання цих вимог забезпечують структурно-механічні параметри косметичних форм із пружно-в”зким дисперсійним середовищем.

Залежно від значень фізико-хімічних параметрів (в’язкості, пружності, текучості й ін. реологічних характеристик) емульсійні креми розрізняють за консистенцією: рідкі креми; власне креми; густі креми. Як рідкі так і густі креми можуть бути представлені емульсіями 1 і 2 роду, оскільки консистентні властивості емульсій в/о і о/в регулюються за допомогою допоміжних речовин (емульгаторів, загущувачів і т.д.).

З огляду на властивості емульсійних систем, здатність їхнього проникнення в шкіру, за ступенем впливу на структури шкіри емульсійні креми можна класифікувати на:

· креми поверхневої дії (епідермальні);

· креми трансдермальної дії.

До першої групи відносяться КЗ, рівень впливу, яких обмежується зовнішнім шаром епідермісу і забезпечує:

· очищення шкіри;

· зволоження шкіри;

· захист від несприятливих атмосферних впливів, дії хімічних реагентів і т.д.

Друга група характеризується наявністю високоактивних біологічних добавок, здатних включатися в біохімічні процеси структур,шкіри, стимулюючи трофіку тканин, і впливати на життєдіяльність організму в цілому. Залежно від специфічної спрямованості дії креми цієї групи можна класифікувати на:

· стимулятори водно-сольового обміну

· стимулятори ліпідного обміну,

· стимулятори білкового обміну і т.д.

Звичайно цю групу ЕКЗ називають «живильними» кремами. Однак, і ця класифікація відносна, оскільки сучасною тенденцією при розробці косметичних засобів є створення поліфункціональних високоактивних рецептур, здатних мати, комплексний вплив на структури шкіри Прикладом може служити косметичне молочко, яке містить гідратуючі, утримуючі і біокаталізуючі добавки; креми, що захищають від впливу Уф-променів з біоекстрактами; губні помади, тональні креми, фарби, ополоскувачі для волосся, що містять речовини,які зволожують шкіру.

За місцем застосування емульсійні креми можна поділити, як засоби по догляду:

за шкірою;

· за волоссям

У свою чергу, враховуючи анатомічні і фізіологічні особливості різних областей тіла (наприклад, відсутність підшкірної жирової клітковини в області шиї, навколо очей; інтенсивність секреції сальних і потових залоз в області чола, носа, волосистої частини голови), що визначають необхідність інтенсивного косметичного впливу а отже, вимог до складу, дерматологічних, косметичних, споживчих характеристик кремів (м’якші, «гіпоалергічні» засоби по догляду за областю навколо очей, шиї), засоби по догляду за шкірою класифікують на:

– КЗ по догляду за шкірою обличчя (60 % усього торгового обороту);

– КЗ по догляду за шкірою навколо очей;

– КЗ по догляду за шкірою шиї;

– КЗ по догляду за шкірою рук;

– КЗ по догляду за шкірою ніг.

Як уже відзначалося, емульсії залежно від виду емульгатора, природи і кількості дисперсної фази класифікують на: емульсії 1 роду типу олія/вода й емульсії 2 роду – типу вода/олія.

Класифікація, характеристика і номенклатура біологічно активних, діючих і допоміжних речовин, які використовуються у складі косметичних кремів

Створення косметичних кремів на основі таких потенційно хитливих дисперсних систем, якими є емульсії, вимагає спільного використання цілого комплексу допоміжних речовин, що забезпечують фізичну, хімічну і мікробіологічну стабільність крему протягом визначеного проміжку часу. Це формотворні речовини, емульгатори, консерванти, антиоксиданти, а також речовини, що поліпшують споживчі властивості косметичного препарату – барвники, ароматизатори.

Окремі групи допоміжних речовин забезпечують не тільки необхідні фізико-хімічні властивості емульсій, але можуть володіти визначеною біологічною активністю, що дозволяє їм включатися в ряд біохімічних процесів шкірних структур, потенціюючи косметичну ефективність діючих інгредієнтів. Для прикладу – високоактивні формотворні речовини – натуральні жири й олії стимулюють обмінні процеси в шкірі; ПАР ініціюють процеси всмоктування біологічно активних речовин і т.д.

Принципи складання рецептури емульсійних косметичних кремів

В основу складання рецептур емульсійних косметичних засобів (ЕКЗ) різних форм і спрямованості дії покладений принцип раціонального підбора типу емульсійної системи, природи і кількості складових компонентів.

Одним з основних складових компонентів емульсійних косметичних кремів є жири і жироподібні речовини. Як уже відзначалося, ліпіди є складовою частиною шкірного покриву і мають величезне фізіологічне значення. Це, насамперед, пов’язано з захисними функціями, а також забезпеченням еластичності шкірних покривів. Очевидно, що природню втрату ліпідних компонентів з віком при порушенні функції сальних залоз, а також штучну – при використанні миючих засобів, якщо неможливо попередити, то варто компенсувати. З цією метою в сполуки КЗ вводять різні «знежируючі» добавки, кількість яких залежить від спрямованості дії крему. Необхідно також враховувати той факт, що природа гідрофобних формотворних речовин визначає ступінь косметичного впливу емульсійного крему.

Від правильного вибору олійної фази залежать не тільки споживчі, але і функціональні властивості косметичного препарату. Як уже відзначалося застосування як гідрофобного компоненту високоактивних жирів натурального походження, забезпечує виражену трансдермальну спрямованість препарату. Використання ж вуглеводневих похідних забезпечує поверхневу епідермальну дію, основано на утворенні на поверхні шкіри плівки. Це ж відноситься і до натуральних і синтетичних олій.

У косметичних емульсіях типу о/в вміст води, що є, відповідно, дисперсійним середовищем, переважає і складає порядку 70-90 %. Кількість олійної фази обмежено 10-30 %.

Подібні системи становлять більшість усіх ЕКЗ, що обумовлено їх високою субстативністю до природного водно-жирового змащування поверхні шкіри, широким діапазоном консистентних властивостей, що забезпечує легке нанесення й всмоктування шкірою. Емульсії типу о/в не залишають жирного сліду на шкірі, легко видаляються, змиваються водою.

Косметичні креми по догляду за шкірою на основі емульсій о/в використовуються як очисні засоби (косметичне молочко); засоби, що стимулюють водно-сольовий, білковий і інші обмінні процеси шкірних структур (так звані «живильні» креми); засоби, що захищають від шкідливих впливів (фотозахисні креми).

Як уже відзначалося, залежно від фізико-хімічних параметрів системи, розрізняють рідкі і густі емульсії о/в.

Системи в складі 60-70 % водного дисперсійного середовища лежать в основі густих кремів.

Рідкі емульсії типу о/в (косметичне молочко) призначені для щоденного очищення шкіри від залишків макіяжу чи для вмивання. Кількість води в подібних кремах складає до 90 % об”єму. З огляду на переважну кількість гідрофільних речовин, косметичне молочко о/в рекомендується для догляду за нормальною чи жирною шкірою обличчя.

Емульсії, що містять до 70-80 % води як дисперсійне середовище, використовуються як основа для кремів гідратантної (зволожуючої) дії. Подібна спрямованість є переважною тенденцією в створенні КЗ, особливо по догляду за шкірою обличчя. Це перспективний напрямок у косметології обумовлений зростаючим попитом на КЗ по догляду за сухою, в”янучою шкірою.

Раціональне поєднання ПАР з перевагою гідрофільних і гідрофобних властивостей лежить в основі створення т.зв. емульгуючих сумішей, стабілізуючий ефект яких у відносно гетерогенних систем перевищує емульгуючу здатність ПАР одного виду. Це зв’язано, насамперед, з тим, що поєднання ПАР різних типів дає можливість одержати сумарне значення ГЛБ суміші ПАР близьке до значення критичного ГЛБ олійної фази емульсії, що у свою чергу підвищує товщину адсорбційного шару і відповідно підвищує стійкість емульсії.

Для одержання стабільної емульсії о/в використовується суміш ПАР, що складає з 30 % емульгатора 1 роду і 70 % -2 роди.

У разі потреби підвищення в’язкості емульсій, вміст олійної фази збільшують до 45 %, що відповідно вимагає підвищення концентрації емульгаторів, що складає 4-10 % і підвищується зі збільшенням кількості олійної фази.

На відміну від густих і власне кремів, рідкі емульсії характеризуються більшою чутливістю в плані фізичної стабільності, яка може бути забезпечена створенням в об”ємі водного дисперсійного середовища гелевих структур які формують консистенцію. Тривимірна просторова сітка, що сприяє стабілізації диспергованої олійної фази в об”ємі водного середовища, забезпечується за допомогою введення поліморфних водорозчинних сполук і стабілізується ПАР. Як допоміжні речовини, що підвищують в’язкість і стабільність рідких емульсій використовуються неводні розчинники: гліцерин, пропіленгліколь і ін., а також різні ВМС, так звані гідроколоїди (карбомери, сополімери акрилатів і т.д.) у концентрації 5-10 і 1-3 % відповідно.

Емульсійні системи типу в/о характеризуються високим вмістом жирових компонентів – від 30 до 70 %, що є дисперсійним середовищем, кількість водної фази обмежено 30-50 % відповідно.

КЗ по догляду за шкірою на основі емульсій в/о здебільшого представлені кремами, як рідкої, так і густої консистенції, призваними забезпечити трансдермальну дію: живильну, стимулюючу ліпідний обмін на дуже сухій і чутливій шкірі. Це так звані «нічні», «живильні» креми. Виражену трансдермальну спрямованість даних кремів обумовлює застосування в якості олійного дисперсійного середовища високоактивних природних жирів, а також застосування сприятливих стимулюванню процесів трофіки шкірних структур, що забезпечують живлення, активізацію життєдіяльності шкірних тканин.

До кремів поверхневої дії на даних основах відносяться: «косметичне молочко, захисні (здебільшого водовідштовхувальні), дитячі, фотозахисні креми.Вуглеводневі, силіконові похідні в рецептурах даних препаратів сприяють утворенню на шкірі поверхневої водонепроникної плівки, що забезпечує відповідний ефект.

Тенденцією сучасного ринку косметичних засобів є створення таких, біологічно активних композицій, що поєднують і очисну дію, і певний біологічний ефект.

Останнім часом відходять від традиційних рецептур емульсійних кремів з високим вмістом ліпофільних компонентів, беручи до уваги фізіологічну невиправданість присутності великої кількості “знежирювачів». Це пов’язано з тим, що шкіра здатна всмоктувати всього 6-8 % ліпідів. Кількість гідрофобних речовин, що не всмокталася обумовлює появу «жирного» блиску на шкірі, при тривалішому контакті зі шкірою кількість жиру, що не всмокталася закупорює протоки сальних і потових залоз, порушує природний тепло- газообмін шкіри з навколишнім середовищем, що може стати причиною серйозних порушень функції шкірних покривів у цілому. Тому дуже суперечливим є питання про необхідність застосування «жирних» кремів протягом тривалого проміжку часу (наприклад, на ніч). У зв’язку з цим широке застосування знаходять емульсійні креми в/о, кількість жирового компоненту, у яких складає 30-45 %, а вміст води обмежений 50 %. Емульсії в/о можуть складати основу як рідких, так і густих кремів.

З метою забезпечення стабільності емульсій типу в/о використовується комплекс емульгаторів з оптимальним співвідношенням: 30 % емульгатора 2 роду, 70 % – 1 роду. Додатковим стабілізуючим фактором, що забезпечує необхідні консистентні властивості косметичного засобу є використання тугоплавких гідрофобних речовин, природа яких повинна відповідати природі середовища (приклад: рослинні олії згущують натуральними восками, мінеральні – вазеліном, парафіном).

Технологія емульсійних косметичних кремів

Емульсійні косметичні креми відповідно до нормативно-технічної документації повинні мати тривалу стабільність у температурному діапазоні (закордонного виробництва – + 40до – 10 ^ос, вітчизняного – +25 до +5 ^ос (ДСТ-29189-91 термін придатності вітчизняних кремів – 12 місяців, біокремів, рідких кремів – 6 місяців.). Виконання цих вимог обумовлено наявністю стабілізуючих добавок, що забезпечують, як було зазначено вище фізичну, хімічну і мікробіологічну стабільність емульсій, а також багато в чому визначається технологією виробництва. Одним з факторів, що забезпечують стабільність системи є оптимальна дисперсність і гомогенність системи. Дані вимоги можуть бути реалізовані технологічним шляхом за допомогою процесу емульгування і гомогенізації.

Оптимальна дисперсність часток емульсійних кремів І~2 мкм. Креми, дисперсність яких перевищує 2-3 мкм, характеризуються матовістю, крупинчастістю, схильністю до розшарування. Креми, дисперсність яких значно нижче 1 мкм, відрізняються підвищеною чутливістю до низьких температур.

Процес емульгування здійснюється за допомогою спеціального устаткування (реактори, гомогенізатори), оснащені роторно-статорними, роликовими, колоїдними млинами, різними мішалками і шкребками. Використовуються мішалки якірного, планетарного типу, оснащені додатково лопатевим шкребком. Для виробництва більшості косметичних емульсій недостатньо однієї лише механічної дії описаних змішувальних апаратів для одержання однорідної стійкої емульсії з рівномірним розподілом диспергованих часток. З цією метою використовують універсальні установки для емульгування, оснащені додатковими пристроями для гомогенізації. Такі гомогенізатори, що діють звичайно по роторно-статорному принципі, можуть вбудовуватися в реактор для емульгування. При необхідності в роторно-статорного гомогенізатора може регулюватися ширина зазору диспергуючої щілини, а також число оборотів змішувача, що дозволяє здійснювати цілеспрямоване керування процесом гомогенізації.

Залежно від пристрою подрібнюючих елементів гомогенізатори звуться колоїдними млинами, що працюють за принципом стирання диспергованих часток; фрикційні – удару; стирання й удару; кавітації

Ефективними у виробництві емульсій і суспензій є пристрої для ультразвукового диспергування. При озвучуванні гетерогенних рідин у зонах стиску і розрідження виникає тиск. Надлишковий тиск, створюваний ультразвуковою хвилею, накладається на постійний гідростатичний тиск і сумарно може складати кілька атмосфер. У фазу розрідження у всьому об”ємі рідини, особливо на межах розмежування фаз, у місцях, де є пухирці газу і дрібні тверді частки, утворюються порожнини, кавітаційні пухирці. При повторному стиску кавітаційні пухирці лопаються, доводячи тиск до сотень атмосфер. Утвориться ударна хвиля високої інтенсивності, що призводить до механічного руйнування твердих часток і виривання з поверхні розділу фаз невеликі об”єми рідини, що розпадаються на дрібні крапельки і знову входять в неї. У процесі озвучування системи відбувається не тільки диспергування часток, але і коагуляція, якщо завишена межа інтенсивності ультразвуку і внаслідок цього порушена цілісність захисних шарів часток дисперсної фази. З введенням стабілізуючих речовин ефективність емульгуючої дії ультразвуку різко зростає, підвищується і ступінь дисперсності. Існує певна залежність між інтенсивністю ультразвуку і типом одержуваної емульсії. При низькій інтенсивності ультразвуку утвориться емульсія типу о/в, зі збільшенням її – в/о.

Для одержання ультразвукових хвиль використовують різні апарати й установки, що генерують ультразвукові коливання. Джерелами ультразвуку можуть бути механічні й електромеханічні випромінювачі, останні підрозділяються на електродинамічні, магнітострикційні і електрострикційні.

Варто врахувати, що для кожного виду емульсії існують оптимальні (рівноважні) значення інтенсивності і тривалості гомогенізації. Для рідких емульсій о/в з інтенсивністю перемішування зростає ступінь дисперсності часток, що сприяє утворенню тонкої, однорідної дисперсії. Однак така високе реологічне навантаження негативно позначається на в’язкості, що обумовлено руйнуванням гелевої структури полімеру,який загущує дисперсійне середовище емульсії. Для емульсій же в/о, на противагу емульсіям о/в, зі збільшенням кількості обертів, тобто інтенсифікацією механічного перемішування, спостерігається підвищення в’язкості.

Для косметичних кремів на основі емульсій типу в/о, а також кремів на основі суспензій використовується стадія пластичної обробки, що досягається двома способами: протиранням на ситах чи обробкою на вальцьових машинах. Дана стадія значно поліпшує зовнішній вигляд крему; крім того, при протиранні на ситах затримуються сторонні механічні включення, кремова маса набуває великої рухливості, що полегшує подальшу її обробку на вальцьовій машині.

Температурний режим виробництва

Крім апаратів для емульгування і гомогенізації, особливе значення має температурний режим виробництва косметичних емульсій, що викликано необхідністю створення тонкої однорідної дисперсії інгредієнтів з різними температурами плавлення.

Традиційним способом є режим високотемпературного впливу, при якому окремо готуються олійна (А) і водна (Б) фази при нагріванні до 80-90 ^ос; потім вводиться А к Б чи Б к А при температурі 80 ^ос. Суміш емульгується за допомогою гомогенізатора до досягнення ступеня дисперсності в середньому 1-2 мкм. На цьому безпосередній процес емульгування закінчується. Гомогенізація емульсій до повного охолодження служить, головним чином, для забезпечення рівномірності теплообміну, утворення формуючих консистенцію структур (для систем в/о). Охолодження емульсії рекомендується вести при постійному перемішуванні суміші, з низькою інтенсивністю перемішування, не менше 60 хв. Цей режим є оптимальним для формування консистенції емульсій. Певне загущення проходить протягом наступних 1-2 днів.

Введення термолабільних речовин, парфумування здійснюється при 45 ^ос, фасовка – при 30-32 ^ос. Найбільшу витрату часу складають операції по нагріванню водної, олійної фаз, а ще в більшій мірі охолодження маси (70 % загальної витрати часу). Теплова енергія складає близько 70 % усієї спожитої енергії. У цьому зв’язку запропоновані способи високо-низькотемпературного впливу і низько-низькотемпературного впливу, що забезпечують економію часу й енергії.

Спосіб низько-низькотемпературного впливу є ідеальним для рецептур, олійна фаза яких не містить інгредієнтів з високими температурами плавлення (наприклад, тугоплавких гідрофобних речовин, присутність яких викликає необхідність нагрівання до 70-80 ^ос), процес емульгування проходить при температурі 15-30 ^ос. Так зване холодне емульгування можна застосовувати для рідких емульсій типу о/в (гідрофільного косметичного молочка).

Метод високо-низькотемпературного емульгування полягає в тому, що в гарячу олійну фазу подають холодну воду (15-30 ^ос), що значно скорочує тривалість виробничого процесу. Ця методика прийнятна для рідких емульсій типу в/о («жирного» косметичного молочка).

Креми ж обох типів рекомендується готувати по високо-високотемпературному режимі з врахуванням температур плавлення «градації в’язкості».