МОДУЛЬ 1: ТЕХНОЛОГІЯ ЛІКАРСЬКИХ КОСМЕТИЧНИХ ЗАСОБІВ
Змістовий модуль 1: Технологія косметичних кремів, nдезодоруючих косметичних засобів та засобів декоративної косметики
КОСМЕТИЧНІ ЗАСОБИ ДЛЯ nДОГЛЯДУ ЗА ШКІРОЮ М’ЯКОЇ КОНСИСТЕНЦІЇ. КРЕМИ ЕМУЛЬСІЙНІ
Відповідно до Державного nстандарту України 2472-94 Продукція парфюмерно-косметичної промисловості n«Терміни і визначення» косметичний крем – nзасіб по догляду за обличчям та тілом у nвигляді мазеподібної маси з додаванням активнодіючих речовин. За складом креми nподіляють на жирові й емульсійні типу вода/олія, олія/вода і змішаний тип; за nконсистенцією поділяють на рідкі і густі.
Сучасні креми nкласифікуються:
За складом:
– nжирові (кремоподібний стан яких забезпечується комплексом nжирів і жироподібних речовин);
– nемульсійні (кремоподібний стан визначається наявністю і nспіввідношенням жирів і води);
– nсуспензійний (кремоподібний стан забезпечується консистенцією nдисперсійного середовища і концентрацією твердої дисперсної фази);
– nкомбіновані (суспензійні креми в яких як дисперсійне nсередовище використовуються емульсії);
– nбезжирові – (креми, що не містять у своїй сполуці жирів і nжироподібних речовин).
За призначенням:
– nгігієнічні (у т.ч. креми спеціального призначення);
– nлікувально-профілактичні;
– nдекоративні.
за консистенцією:
– nрідкі;
– nвласне креми;
– nгусті.
Емульсійні системи складають nоснову більшості форм косметичної продукції – кремів, лосьонів, аерозолей n(мусів), бальзамів, декоративної косметики і т.д.. , Отже, найчисельнішою, nнайтиповішою і показовою у всіх nвідношеннях (фізіологічних, технологічних) є група емульсійних КЗ у формі nкрему. Це пов’язано, з тим, що засоби по догляду за шкірою є традиційною nкосметичною продукцією, здатною задовольнити ряд споживчих вимог, а саме:
· nвільно видавлюватися з nтуб чи виливатися з флакона (екструзія);
· nлегко наноситися, швидко всмоктуватися шкірою;
· nмати цілеспрямований косметичний вплив на шкірні покриви;
· nлегко видалятися при необхідності з поверхні шкіри.
Виконання цих вимог nзабезпечують структурно-механічні параметри косметичних форм із пружно-в”зким nдисперсійним середовищем.
Залежно від значень фізико-хімічних параметрів n(в’язкості, пружності, текучості й ін. реологічних характеристик) емульсійні nкреми розрізняють за консистенцією: рідкі креми; власне креми; густі креми. Як nрідкі так і густі креми можуть бути представлені емульсіями 1 і 2 роду, nоскільки консистентні властивості емульсій в/о і о/в регулюються за допомогою nдопоміжних речовин (емульгаторів, nзагущувачів і т.д.).
З огляду на властивості nемульсійних систем, здатність їхнього проникнення в шкіру, за ступенем впливу nна структури шкіри емульсійні креми можна класифікувати на:
· nкреми поверхневої дії (епідермальні);
· nкреми трансдермальної дії.
До першої групи відносяться nКЗ, рівень впливу, яких обмежується зовнішнім шаром епідермісу і забезпечує:
· nочищення шкіри;
· nзволоження шкіри;
· nзахист від несприятливих атмосферних впливів, дії хімічних nреагентів і т.д.
Друга група характеризується nнаявністю високоактивних біологічних добавок, здатних включатися в біохімічні nпроцеси структур,шкіри, стимулюючи трофіку тканин, і впливати на nжиттєдіяльність організму в цілому. nЗалежно від специфічної спрямованості дії креми цієї групи можна nкласифікувати на:
· nстимулятори водно-сольового обміну
· nстимулятори ліпідного обміну,
· nстимулятори білкового обміну і т.д.
Звичайно цю групу ЕКЗ nназивають «живильними» кремами. Однак, і ця класифікація відносна, оскільки nсучасною тенденцією при розробці косметичних засобів є створення nполіфункціональних високоактивних рецептур, здатних мати, комплексний вплив на nструктури шкіри Прикладом може служити косметичне молочко, яке містить nгідратуючі, утримуючі і nбіокаталізуючі добавки; креми, що захищають від впливу Уф-променів з nбіоекстрактами; губні помади, тональні креми, фарби, ополоскувачі для волосся, nщо містять речовини,які зволожують шкіру.
За місцем застосування емульсійні креми можна поділити, nяк засоби по догляду:
· nза шкірою;
· nза волоссям
У свою чергу, враховуючи nанатомічні і фізіологічні особливості різних областей тіла (наприклад, nвідсутність підшкірної жирової клітковини в області шиї, навколо очей; nінтенсивність секреції сальних і потових залоз в області чола, носа, волосистої nчастини голови), що визначають необхідність інтенсивного косметичного впливу а nотже, вимог до складу, дерматологічних, косметичних, споживчих характеристик nкремів (м’якші, «гіпоалергічні» засоби по догляду за областю навколо очей, nшиї), засоби по догляду за шкірою класифікують на:
– nКЗ по догляду за шкірою обличчя (60 % усього торгового nобороту);
– nКЗ по догляду за шкірою навколо очей;
– nКЗ по догляду за шкірою шиї;
– nКЗ по догляду за шкірою рук;
– nКЗ по догляду за шкірою ніг.
Як уже відзначалося, nемульсії залежно від виду емульгатора, nприроди і кількості дисперсної фази класифікують на: емульсії 1 роду типу nолія/вода й емульсії 2 роду – типу вода/олія.
Класифікація, характеристика і номенклатура біологічно активних, діючих і nдопоміжних речовин, які використовуються у складі косметичних кремів
Головним критерієм nналежності речовин до класу ліпідів є їх нерозчинність у воді. Ліпіди непогано nрозчиняються в органічних розчинниках: бензолі, хлороформі або ефірі. У цілому nліпіди можна розподілити на такі групи:
Ліпідна, або масляна, nфаза косметичних продуктів значно впливає на газо- та водообмін шкіри, її nзовнішній вигляд, блиск, гладкість та еластичність. З цієї причини до ліпідів у nскладі косметичних олій та кремів застосовують термін «елент» (emolient). Цим терміном nхарактеризують допоміжні органічні речовини, які роблять шкіру м’якшою та nеластичнішою, вони не відносяться до якогось конкретного класу речовин.
Тригліцериди.
Природні тригліцериди nявляють собою складні ефіри гліцерину з трьома жирними кислотами. Найчастіше це nнасичені та ненасичені кислоти С16 та С18
Як правило, жири nназемних тварин мають високий вміст насичених жирних кислот, і тому вони зараз nдосить рідко використовуються в косметичних препаратах.
Рослинні олії з вищим nвмістом поліненасичених жирних кислот (лінолева, ліноленова та інші) більш nпідходять для косметичних продуктів, але вони швидко окислюються. Тригліцериди, які містять лише насичені жирні кислоти, отримують гідруванням nкокосової олії. Для цього її після гідрування спочатку гідролітично розщеплюють nна насичені жирні кислоти та гліцерин, потім видаляють гліцерин, а отримані nпісля фракційної розгонки насичені жирні кислоти із середньою довжиною ланцюжка nзнову етерифікують гліцерином у потрібній пропорції. Штучні жири, отримані nтаким напівсинтетичним шляхом, дуже стабільні, стійкі до окиснення і не мають nнеприємного запаху. Каприлові/капринові nолії відзначаються високою розчинністю; вони змішуються не тільки з nжирними оліями, а й з етанолом.
Воски
Воски — це складні nефіри вищих жирних кислот та одноатомних довголанцюгових спиртів. Рідкі воски — nце складні ефіри каприлової, лауринової та міристинової кислот з одного боку та nспиртів від ізопропанолу до октанолу — з другого.
У косметиці nзастосовують ізопропілпальмітат, nоктилпальмітат. Перший використовується як розчинник та емолент, який nшвидко розтікається, другий — як косметична олія емульсійних композицій, він nмає низьку температуру плавлення (від мінус 1 до мінус 5 °С).
Цетилпальмітат — це суміші складних ефірів насичених натуральних жирних кислот nта жирних спиртів. Його ще називають штучний nспермацет. Вміст цетилпальмітата — не менше ніж 50 %, температура nкаплепадіння — 43–49 °С. Ці м’які білі, жирні на дотик лусочки використовують nдля посилення консистенції кремів, олівців для підведення губ та очей.
Бджолиний віск — теж твердий природний віск із високим вмістом ефірів. Завдяки nсвоїй твердості він використовується для поліпшення консистенції мазей та nкремів. Його стабілізувальна дія пов’язана з використанням у кольдкремі.
Лецитин, спермацет, nканделільський та карнаубський воски в косметичних кремах практично не nвикористовуються, проте мають широке застосування в декоративних засобах.
Парафіни
У косметичних виробах nвикористовують рідкі та тверді вуглеводні прямоланцюгові та розгалужені. У них nнемає функціональних груп, вони хімічно майже інертні. Лише ненасичені nпредставники вуглеводнів, такі як сквален, чутливі до процесів окиснення. Зате nвони сумісні зі всіма іншими компонентами. Твердий парафін та мікрокристалічний nвіск — це суміш твердих, насичених та ненасичених вуглеводнів. Молекулярна маса nїх 225–450. Тверді парафіни мають великокристалічну структуру, а воски — nкристаліти значно тонкіші. Останні добре емульгують олії і тому широко nвикористовуються для отримання емульсій типу «вода в олії».
Жирні кислоти
Жирними кислотами nназивають усі аліфатичні насичені та ненасичені, розгалужені та нерозгалужені nкарбонові кислоти, які містять більше чотирьох атомів вуглецю. Жирні кислоти, nщо містять до семи атомів вуглецю, називають нижчими; вісім-дванадцять атомів — nсередніми, а більше дванадцяти атомів вуглецю — вищими. Це дуже слабкі кислоти. nУ косметиці використовують головним чином кислоти С10–С18, які отримують nвиключно розщепленням жирів і олій тваринного та рослинного походження.
Жирні спирти
Жирні спирти — це nпервинні спирти, які роблять шкіру матовою і мають у своєму складі більше nчотирьох атомів вуглецю. Для косметики найважливішим є цетиариловий спирт (Cetearyl Alcohol) — nсуміш цетилового та стеарилового спиртів змінного складу. Ця суміш дуже nстабільна до дії кисню, лугів та кислот, має температуру плавлення в межах n49–56 °С. Ці спирти не мають сильної емульгуючої властивості, але вони nпідвищують в’язкість емульсій типу «олія у воді» та поліпшують усмоктування nвологи шкірою.
Кремнійорганічні сполуки
Силікони (поліорганосілоксани) — це кремнійорганічні сполуки, основна nструктура яких — це зв’язок кремнію та кисню. Атоми кремнію з класу речовин, nкотрі використовуються в косметиці, має різні замінники.
Замісниками можуть nбути:
— метильні групи n(диметикони та циклометикони);
— фенільні з метильними n(фенілдиметикони);
— вищі алкільні та nалкоксигрупи в сополімерів полісилоксан / поліалкілен (циклодиметикон).
Силіконові масла — nдиметикони — це рідини, які характеризуються низькою в’язкістю. Вона зростає з nпідвищенням ступеня полімеризації. Низький поверхневий натяг (20 мН/м) nзабезпечує їм добре розтікання. Це хороші захисники шкіри від шкідливих впливів nгідрофільних та ліпофільних речовин. Їхній недолік — низький біорозпад.
Циклічні силікони, крім nтого, що мають низький поверхневий натяг, швидко й без залишку випаровуються. nТому креми з ними сприймаються як легкі та нежирні. У них повна відсутність nхімічної спорідненості як до води, так і до олій. Це робить їх особливо привабливими в складі універсальних продуктів nдля захисту шкіри в «нежирній» косметиці.
Гідрофільно-ліпофільний баланс
Ефективність будь-якого емульгатора nхарактеризується спеціальним числом – гідрофільно-ліпофільним балансом (ГЛБ). nПід ГЛБ розуміють співвідношення двох протилежних груп молекули – гідрофільної nта гідрофобної (ліпофільної).
Числа ГЛБ для всіх відомих ПАР nскладають шкалу («шкала Гриффіна») від 1 до 40. Число 10 є наближеною кордоном nміж ліпофільними і гідрофільними ПАР. Жиророзчинні емульгатори, що утворюють nемульсії в/о (характеризуються числами ГЛБ нижче 10. Чим вище число ГЛБ, тим nбільше схильність до утворення емульсії о/в.
Емульгатори І роду:
l Гліцерил стеарат
l Цетет-2
l Стеарет-2
l Цетеариловий спирт
l Полісорбат-60
l Полісорбат-80
l Цетеарет-12
l ПЕГ-25 гідрогенізати рицинової олії
l Лаурет- 3
l Лаурет- 8
l Монтанов L
l Olive-еmuls
l Prolipid
l Емульсійний віск Polawax
Емульгатори ІІ роду:
l Лаурет-2
l Цетолет-2
l Полігліцерил-2 диполігідроксистеарат
l ПЕГ-30 диполігідроксистеарат
l ПЕГ -4 стеарат
l Сорбітан сесквіолеат
l Сорбітан олеат
l Лецетин
l Сорбітан оліват
l Сорбітан стеарат
l Сорбітан ізостеарат
l Олет-2
l Сахарози дистеарат .
Деякі зволожуючі компоненти nкосметики:
І – nутворюють плівку, перешкоджаючи випаровуванню:
– nвуглеводи n(парафін, вазелін, петролатум, рідкий парафін);
– nкремнійорганічні nречовини (силікони);
– nтваринні nі рослинні жири (переважно насичені і моно ненасичені жирні кислоти – гусячий, nкитовий, свинячий, олії манго, какао, ши тощо);
– nвоски n(ланолін, бджолиний, хвойний, спермацет тощо);
ІІ – nутримують вологу:
– nгліцерин;
– nсорбітол;
– nполігліколі n(пропіленгліколь, етиленгліколь);
– nполісахариди n- гіалуронова кислота, хітозан, полісахариди рослинного і морського походження n(хондроїтинсульфат, муко полісахариди, альгінати), пектини, камеді;
– nбілкові nмолекули і їх гідролізати тваринного і рослинного походження (колаген та nеластин);
– nполінуклеїнові nкислоти (ДНК) і їх гідролізати.
Високомолекулярні nсполуки:
Природні полімери (желатин, гідролізати колагену, nеластину, молока імолочної сироватки, планктона, глютену);
Полісахариди (амілоза, гіалуронова кислота, декстрини, nпектини, хітозан);
Природні смоли (карагенан, гуарова смола, ксантанова nсмола);
Похідні целюлози (Na–КМЦ, МЦ, мікрокристалічна целюлоза);
Синтетичні полімери (гліколі, ПВП, ПВС, карбопол, nполіквотерніуми, силікони)
Пігменти
Білі (оксиди Ti, Zn; стеарати Mg,Al; ліпотон)
Жовті (жовтий залізоокисний, охра)
Червоні (оксид Fe, залізний сурик, мумійо)
Коричневі (сієна, умбра, марганцева коричнева, nкассельська коричнева, марс)
Зелені (смарагдова зелена, фосфат, силікат і оксид Cr, зелений Со)
Сині і фіолетові (синій Со, темно-фіолетовий Со, nсвітло-фіолетовий Со, ультрамарин)
Перламутрові (титанова слюда, оксихлорид Ві)
Наповнювачі
Глина
Каолін
Слюда
Тальк
Крейда
Аеросил
Крохмаль
УФ фільтри
Хімічні nфільтри
Aminobenzoic acid and derivatives (PABA, nLisadimate (Glyceryl PABA) Padimate, Roxadimate)
nAnthranilates (Menthyl nanthranilate)
Benzophenones n(Dioxybenzone (benzophenone-8), Oxybenzone (benzophenone-3), Sulisobenzone n(Eusolex 4360) (benzophenone-4)
Camphor nderivatives (Benzoate-4 methylbenzylidene camphor, Mexoryl nSX )
nCinnamates (Octocrylene, Octyl nmethoxycinnamate (Parsol MCX) Dibenzoylmethanes (Avobenzone (Parsol 1789; butyl nmethoxydibenzoylmethane)
nSalicylates (Homosalate, Octyl nsalicylate, Trolamine salicylate)
nOthers– Phenylbenzimidazole
Фізичні фільтри
n– Titanium dioxide
n– Zinc oxide
Відбілюючі засоби
Гідрохінон
Арбутин
Коєва кислота та її похідні
Азелаїнова кислота
Аскорбинова кислота
Гліколева, яблучна, саліцилова, лимонна, молочна nкислоти
Біологічно-активні речовини
вітаміни,
настої й екстракти nлікарських трав,
ферменти,
білкові гідролізати,
біологічно активні речовини nтваринного походження
синтетичні продукти
Принципи складання рецептури nемульсійних косметичних кремів
Емульсії є дисперсії однієї рідини nв іншій, при цьому очевидно, що ці дві рідини не змішуються один з одним. Майже всі емульсії містять воду в якості однієї з фаз і nорганічну рідину в якості іншої фази. Органічну фазу прийнято називати «маслом», але це не nозначає, що вона обов’язково є маслом у прямому nзначенні цього слова. Зустрічаються nемульсії і не містять води, наприклад емульсії nфторуглеродов в вуглеводні. Можна навести nприклади емульсій, які складаються з двох водних фаз. У таких емульсіях обидві фази звичайно є розчинами двох різних полімерів, наприклад декстрану і поліетиленгліколю. n
Емульсії nможна розділити на два основних типи: «масло у воді» і «вода в маслі”. Поширеними прикладами nемульсій першого типу є фарби, клеї, бітумні емульсії, композиції для nсільськогосподарських потреб і т.д. Прикладом емульсій другого типу служать nмаргарини. Існують також подвійні емульсії, nякі можуть бути двох типів: «вода в маслі» у воді або n«масло у воді» у маслі. Такі емульсії становлять nінтерес як засобу доставки лікарських речовин. Краплі nрідини в емульсіях утворюють дисперсну фазу, а nнавколишня їх рідина – дисперсійне середовище.
Якщо nмасло дисперговані у воді без добавок поверхнево-активних речовин або будь-яких nстабілізаторів інших типів, стійкість емульсії дуже nнизька. Краплі nолії стикаються один з одним, що викликають їх злиття, тобто коалесценції. nШвидкість руху індивідуальних крапель під дією гравітаційних сил пропорційна різниці густин дисперсної nфази і дисперсійного середовища, а також квадрату радіусу крапель і обернено nпропорційна в’язкості дисперсійного середовища. Для nтипової емульсії вуглеводню у воді розрахунки показують, що швидкість руху nкрапель розміром 0.1 мкм дорівнює 0.4 мм / добу, крапель розміром 1 мкм – 40 мм n/ добу, а краплі розміром 10 мкм седіментіруют вже зі швидкістю 4 м / добу. nЗвідси випливає, наскільки nважливо отримувати емульсії з краплями малого розміру.
Крім nтого, розрахунки показують, що напівперіод життя краплі олії радіусом 1 мкм в nемульсії “масло у воді», яка містить рівні обсяги nмасла і води, при в’язкості води рівною 1 мПа-с, становить 0.77 с.
Для nемульсій, що зберігаються протягом шести місяців, напівперіод життя дорівнює n1.6-10 с. Порівняння nнаведених значень не залишає сумнівів у тому, що nкраплі в емульсіях необхідно стабілізувати. Нижче nрозглянуті кілька способів стабілізувати емульсії.
Висококонцентровані nемульсії
У nбільшості емульсій, призначених для технологічного застосування, концентрація nдисперсної фази складає 25-50%. В’язкість таких емульсій практично не відрізняється nвід в’язкості дисперсійного середовища. Оскільки nвисока в’язкість дисперсійного середовища сприяє стійкості nемульсій, склалася практика вводити в дисперсійне середовище полімери або інші nдобавки, що збільшують в’язкість цієї фази.
У nмонодісперних емульсіях з 50%-ною концентрацією дисперсної фази спостерігається nмайже щільна упаковка крапель. Насправді частки в таких емульсіях часто знаходяться в другому мінімумі. Теоретичний nмаксимум для статистичної упаковки сфер – 64% внутрішньої фази, а для nгексагональної упаковки – 74%. Тим не менш nемульсії можуть містити більше 90 об.% Дисперсної фази. Для сферичних часток це можливо при nширокому розподілі часток за розмірами, що дозволяє маленьким краплях nзаповнювати «порожнечі» між великими краплями. Прикладом таких концентрованих, nважливих з технологічної точки зору емульсій є емульговані вибухові речовини. nЗазвичай це емульсії типу “вода в маслі», що nмістять до 90% води, в якій розчинений нітрат амонію. nНітрат амонію окисляє вуглеводень з утворенням nгазоподібних продуктів, що супроводжується різким nзростанням обсягу.
В nекстремальних випадках емульсії можуть містити 99% дисперсної фази, такі nемульсії мають гелеподібний вигляд, а їх структура більше схожа на поліедріческую nструктуру концентрованих пен, ніж на сферичну форму крапель і бульбашок.
Механізми nруйнування емульсій
За nруйнування емульсій відповідають різні механізми. Відстоювання або седиментація відбуваються nчерез різницю щільності дисперсної фази і дисперсійного середовища. Відстоювання спостерігається частіше, ніж седиментація, nоскільки більш поширені емульсії типу “масло у воді», а щільність олійною nфазою менше щільності водної фази. У деяких nмасел щільність більше, ніж у води, тому додавання таких розчинників до nмасляної фазі використовується для підвищення стабільності емульсій, які nпотребують тривалого зберігання. Краплі в nемульсіях можуть також флокуліровать, а це означає, що система буде знаходиться nпід «вторинному мінімум». У цьому випадку nсистема знаходиться у енергетично стійкому стані, в якому краплі максимально nзближені одна з одною, але зберігають свою цілісність. Відстоювання, седиментація і флокуляція є оборотними nпроцесами. Це означає, що при певних умовах nсистему можна повернути в початковий стан, наприклад при накладенні зсувних nнавантажень. Набагато більш глибокі зміни в nемульсіях викликає процес коалесценції, при якому краплі зливаються один з nодним. Коаленценцію можна розглядати як nнезворотний процес. У ряді випадків, якщо вторинний nмінімум невеликий або зовсім відсутня, розділити процеси флокуляції та nкоалесценції практично неможливо.
Рис. 1. Механізми nдестабілізації емульсій. Зверніть увагу, що nрізні процеси можуть відбуватися одночасно
Існує nще один механізм дестабілізації емульсій – це оствальдово дозрівання. У цьому процесі з nмаленьких крапель, отже, крапель з великим співвідношенням площі та об’єму, йде nречовина, і врешті-решт ці краплі зникають, у той час як більш великі краплі nзбільшуються в розмірі. Процес здійснюється за nрахунок дифузії молекул дисперсної фази через дисперсійне середовище. Швидкість оствальдова дозрівання в емульсіях типу «масло у nводі» залежить від розчинності масла у воді, тому процес набагато помітніше для nемульсій нижчих вуглеводнів а не вищих вуглеводнів.
При nобговоренні стабілізації емульсій можна провести паралель зі стабілізацією nдисперсій, які містять тверді частинки, тобто суспензій. У суспензіях зазвичай щільність частинок nдисперсної фази більше, ніж щільність дисперсійного середовища, тому для них nхарактерний процес седиментації, а не спливання крапель. Процеси флокуляції також притаманні суспензіям; як і у nвипадку емульсій, завдяки флокуляції суспензія виявляється у вторинному nмінімумі, що має на увазі оборотність системи. Рано nчи пізно частки твердої фази необоротно агрегує, що еквівалентно процесу nкоалесценції в емульсіях. Якщо частинки nдисперсної фази в якійсь мірі розчиняються у воді, як, наприклад, більшість nсолей і оксидів, в результаті оствальдова дозрівання поступово збільшується nрозмір часток дисперсної фази, причому часто процес закінчується утворенням nсуспензії з більш вузьким розподілом частинок за розмірами.
Необхідність nпотенційного енергетичного бар’єру для крапель в емульсіях
Як nзгадувалося вище, напівперіод життя стандартної емульсійної краплі радіусом 1 nмкм не перевищує 1 с. Якщо nна поверхні створюється потенційний енергетичний бар’єр, час життя може nзбільшитися до декількох днів і навіть років. Можна nпоказати, що енергетичний бар’єр, рівний 10 кТ {к – константа Больцмана, n— абсолютная температура) на расстоянии радиуса от частицы, обеспечивает nповышение времени жизни капли до 2 ч, а барьер в 15 кТ — до 1.3 сут. T – абсолютна nтемпература) на відстані радіуса від частки, забезпечує підвищення часу життя nкраплі до 2 год, а бар’єр в 15 кТ – до 1.3 добу. Збільшення бар’єру до 20 кТ призводить до збільшення nнапівперіоду життя краплі до 5 років. Таким nчином, потенційний бар’єр має принципове значення для стабільності емульсій. nЗадамося питанням, як можна створювати такі бар’єри? n
Прийнято nрозрізняти такі механізми стабілізації емульсій, незважаючи на те, що реально nвони часто комбінуються.
Електростатична nстабілізація
Електростатична nстабілізація емульсій за допомогою іонних поверхнево-активних речовин дуже nшироко поширена. Крім nтого, для цієї мети можна використовувати поліелектроліти. Електростатична стабілізація заснована на відштовхуванні, nяке виникає при перекривання подвійних електричних шарів, існують навколо nчастинок. У результаті перекривання в цій зоні nпідвищується концентрація іонів, що приводить до програшу в ентропії.
Стеричних nстабілізація
Стеричних nстабілізація досягається за допомогою неіонних поверхнево-активних речовин з nдовгими поліоксіетіленовимі ланцюгами. Неіонні полімери також часто використовуються для nзабезпечення стеричних стабілізації. Для nзабезпечення ефективної стеричних стабілізації необхідно виконувати наступну nвимогу: дисперсійне середовище повинна бути хорошим розчинником для полімерних nланцюгів, які поширюються від поверхні в навколишнє середовище. Такий розчинник повинен бути «краще, ніж тета-розчинник». nСтеричних стабілізація обумовлена відштовхуванням, що виникають внаслідок зниження ентропії, коли полімерні nланцюги від двох крапель починають переплутуються.
На рис. 2 проілюстровані nелектростатична і стеричних стабілізації, забезпечувані аніонними і неіонних nповерхнево-активними речовинами відповідно.
Стабілізація nемульсій твердими частинками
Для стабілізації nемульсій можна використовувати тверді частинки. Частинки повинні бути малі в порівнянні з nкраплями емульсії і досить гідрофобні. Найкращий nефект досягається, коли частинки утворюють з краплями олії крайової кут -90 °. nТакі частинки вважаються збалансованими, оскільки nвони в рівній мірі занурені в обидві рідкі фази. Гідрофобні білки, часто білки в ізоелектричній точці, можуть діяти nаналогічним чином.
Стабілізація nламелярного рідкими кристалами
Поверхнево-активні nречовини можуть утворювати навколо крапель мультіслоі з утворенням ламелярного nрідкокристалічної фази. Ці nбагатошарові структури стабільні і можуть забезпечувати дуже великий час життя nемульсій. У разі стабілізації nрідкокристалічною фазою витрачається мінімальна енергія для отримання емульсій. nЦе так зване «спонтанне емульгування». На рис. 4 показані nламелярного рідкі кристали на поверхні краплі олії.
Рис. 2. Електростатична і nстеричних стабілізація емульсії поверхнево-активними речовинами
Комбінація nмеханізмів стабілізації
Як згадувалося nраніше, у стабілізації емульсій часто проявляється декілька механізмів. У багатьох системах nпоєднуються електростатична і стеричних стабілізація; в цьому випадку іноді nговорять про «електростеріческой» стабілізації. Наприклад, nтака стабілізація відбувається в емульсіях технічного призначення, nстабілізованих етоксильовані жирними спиртами та додецилсульфату натрію. n
Рис. 3. Стабілізація емульсії твердими маленькими частинками n
Рис. 4. nСтабілізація емульсії ламелярного рідкокристалічною фазою
Рис. 5. Стабілізація емульсії n”масло у воді» сумішшю етоксильовані спирту і додеціл-сульфату натрію n
Бутербродні масла, nбудучи емульсіями типу «вода в маслі», можуть бути стійкими за рахунок трьох nмеханізмів стабілізації: аніонні фос-фоліпіди забезпечують електростатичну nстабілізацію, біополімери – стеричних, а кристали жиру – стабілізацію твердими nчастинками.
Теорія ДЛФО – nнаріжний камінь у розумінні стабілізації емульсій
Теорія ДЛФО, nназвана на честь чотирьох розробили її вчених – Деряги-ну, Ландау, Фервея і nОвербека, – описує картину взаємодії між ван дер Ваальсових притяганням і nвідштовхуванням подвійних електричних шарів. Між цими силами існує конкуренція, що і nвизначає стійкість дисперсних систем. Тяжіння nпереважає на коротких і на великих відстанях між частинками. На проміжних відстанях відштовхування подвійних електричних nшарів, забезпечене сильно зарядженими поверхнями при не дуже великих nконцентраціях електроліту в дисперсійному середовищі, може перевершувати сили nтяжіння. Солі екранують заряди на поверхні nчастинок і таким чином знижують стійкість емульсій. электростатическое nотталкивание нивелируется. Теорія ДЛФО пророкує, а nексперименти підтверджують, що при концентрації солі 0.1 M електростатичне nвідштовхування нівелюється. Електростатична nстабілізація може бути надзвичайно ефективною в модельних системах, в той же nчас чутливість до електролітів виявляється серйозною перешкодою використання nемульсій для безлічі практичних цілей.
На рис. 6 показані криві енергії nвзаємодії для двох ситуацій. Енергія nпритягання однакова в обох випадках, а електростатичне відштовхування сильне і nслабке. имеет максимум отталкивания, а на кривой Результуюча крива J 7 має максимум відштовхування, а на nкривій V такий максимум відсутня.
Теорія ДЛФО і nнайбільш загальні концепції стабілізації емульсій та їх дестабілізації nзастосовні і до дисперсних систем, в яких дисперсна фаза представлена твердими частинками, тобто до суспензіям. Зазвичай nсуспензії характеризуються великою різницею густин дисперсної фази і nдисперсійного середовища, що сильно утрудняє їх стабілізацію. Однак тверді частинки часто виявляються сильнішими nзарядженими порівняно з краплями емульсій, що сприяє стабілізації. В особливо важливих ситуаціях для стабілізації кожної nіндивідуальної системи, емульсії або суспензії, розробляються спеціальні nкомпозиції. Але в будь-якому випадку всі nсистеми мають одну загальну властивість: вони термодинамічно нестійкі. Рано чи пізно, іноді через роки зберігання емульсії і nсуспензії поділяються на макроскопічні фази.
У емульсій також nбагато спільних властивостей з піною. Вони є дисперсними системами, що складаються з полярної nфази, наприклад води, і неполярної фази – масла або повітря. Для отримання тонкодисперсних систем з великою міжфазної nповерхнею необхідно використовувати низькомолекулярні ПАР – емульгатори або nпіноутворювачі. Обидва типи дисперсій можна nстабілізувати за допомогою високомолекулярних речовин або твердих частинок, які nакумулюються на міжфазній межі. Крім того, nмеханізми дестабілізації пін та емульсій мають багато спільного, тому реагенти, nщо використовуються для дестабілізації, часто виявляються одними і тими ж. n
Рис. 6. Потенційна енергія nвзаємодії як функція відстані між частинками для випадків сильно заряджених і nслабко заряджених частинок. Fr – відштовхування подвійних електричних шарів; – nвандерваальсово тяжіння; —результирующее взаимодействие V-результуюче взаємодія
Емульгатори – nповерхнево-активні речовини, що сприяють утворенню емульсій
Для стабілізації емульсій використовують nповерхнево-активні речовини. Для цієї ж nмети застосовують з’єднання інших типів, наприклад діфільние полімери, невеликі nтверді частинки і ін Поверхнево-активні речовини використовують також при nотриманні емульсій, тобто для тонкого диспергування олії у воді чи води в nмаслі. Для цього необхідно виконання двох nумов: ПАР повинно знижувати міжфазну натяг до низьких значень і має швидко nдифундувати до знову виникає міжфазної поверхні. Остання умова особливо важливо, тільки в тому випадку, якщо нова nміжфазна поверхня швидко покривається монослоем ПАР, вона буде стійкою по nвідношенню до коалесценції. Високомолекулярні nполімери, гідрофобні частинки, білки в ізоелектричній точці і рідкі кристали nздатні ефективно стабілізувати міжфазну кордон масло-вода. Але ці великі частки повільно дифундують до виникає nміжфазної поверхні. Для створення емульсій nкраще використовувати низькомолекулярні ПАР. Інші nзгадані компоненти виконують більш значиму роль у стабілізації системи. Поверхнево-активні речовини, що додаються в систему для nутворення емульсій, називають «емульгаторами».
Концепція nгідрофільно-ліпофільного балансу
У емульсійної технології існує емпіричне nправило: водорозчинні емульгатори зазвичай утворюють емульсії “масло у nводі», в той час як маслорастворімие емульгатори – емульсії «вода в nмаслі”. Ця концепція відома як правило nБанкрофт.
Правило Банкрофт суто якісне. Гріффін, намагаючись перетворити його на деякий кількісне nспіввідношення між гідрофільністю ПАР та його функціями в розчині, запропонував nконцепцію гідрофільно-ліпофільного балансу поверхнево-активної речовини. nЧисла ГЛБ для нормальних неіонних ПАР определеляются nнаступними простими розрахунками.
1) Для етоксильовані спиртів і етоксильовані nалкилфенолов:
2) Для етоксильовані багатоатомних спиртів:
3) Для складних ефірів жирних кислот і nбагатоатомних спиртів:
Концепція чисел ГЛБ Гріффіна згодом була nрозвинена Девісом, який запровадив схему, що дозволяє приписувати групові числа nГЛБ хімічних груп, що становлять молекулу ПАР. Формула Девіса та значення деяких типових групових чисел nнаведено в табл. 1. З цієї таблиці видно, що сульфатна група потенційно nнабагато більш полярна, ніж карбоксильна, і що кінцева гідроксильна група nполіоксіетіленовой ланцюгу більш гідрофільна, ніж гідроксильна група Сахаров. n
Таблиця 1. Числа nГЛБ по Девісу
Таблиця 2. nВикористання чисел ГЛБ Гріффіна
|
Діапазон чисел ГЛБ |
Змішування з водою |
|
1-4 |
Диспергування не відбувається |
|
3-6 |
Слабке диспергування |
|
6-8 |
Молочна дисперсія після струшування |
|
8-10 |
Стійка молочна дисперсія |
|
10-13 |
Опалесцентна або прозора система |
|
13-20 |
Прозорий розчин |
|
Діапазон чисел ГЛБ |
Застосування |
|
3-6 |
Емульгатори для систем «вода в маслі» |
|
7-9 |
Змочувальні агенти |
|
8-14 |
Емульгатори для систем «масло у воді» |
|
9-13 |
Миючі склади |
|
10-13 |
Солюбілізатори |
|
12-17 |
Диспергатори |
Концепція чисел ГЛБ, особливо у версії nГріффіна, виявилася корисною при первинному відборі ПАР для певних цілей. Таблиця 2 показує кореляцію між видом водного розчину ПАР і nГЛБ, а також типовим застосуванням ПАР з даними числами ГЛБ. Емульгатор для емульсії «вода в маслі» повинен бути nгідрофобним з числом ГЛБ 3-6, а емульгатор для емульсії “масло у воді» nповинен мати числа ГЛБ в інтервалі 8-18. Це nзнаходиться в хорошому злагоді з правилом Банк-рофта.
Для кімнатної температури числа ГЛБ, nрозраховані за Гріффіну або по Девісу, дозволяють вибрати емульгатор, що буде nпоказано нижче. Проблема виникає при nпідвищенні температури в процесі емульгування або при зберіганні готової nемульсії при низьких температурах. Поліоксіетілірованние nнеіонні ПАР надзвичайно чутливі до температури. Багато nхто з них утворюють емульсію типу “масло у воді» за звичайних температурах nі типу «вода в маслі» – при підвищених температурах. Такі фактори, як концентрація електроліту в водній фазі, nполярність масла і співвідношення води і масла, впливають на тип утворюється nемульсії. Очевидно, що числа ГЛБ неможливо nвикористовувати як універсальний спосіб вибору емульгатора або визначення типу nемульсії, яка утворюється з даними ПАР.
Метод ГЛБ – nнаближений, але простий спосіб вибору емульгатора
Емпірично було встановлено, що для одержання nстійкої емульсії комбінація ПАР, одного більш гідрофільного, а іншого більш nгідрофобного, виявляється більш ефективною, ніж використання одного ПАР з nпроміжними числами ГЛБ. Найімовірніше, комбінація nПАР з сильно розрізняються значеннями КПУ забезпечує кращу упаковку ПАР на nміжфазній поверхні в порівнянні з упаковкою індивідуального ПАР. Перевага суміші ПАР може бути також пов’язане зі швидкістю nпідведення ПАР до міжфазної поверхні. У nприсутності маслорастворімих і водорозчинних емульгаторів до знову створюється nміжфазної поверхні стабілізуючі її ПАР підводяться одночасно з двох сторін. nНезалежно від механізму використання комбінації ПАР з nнизькими і високими числами ГЛБ для отримання емульсій виявляється дуже nефективним і часто застосовується на практиці. Типовий nприклад такої комбінації наведено на рис. 7. n
Ряд загальних правил підбору ПАР-емульгатора nможна сформулювати наступним чином.
1) Поверхнево-активна речовина має мати nсильно вираженою схильністю мігрувати до міжфазної поверхні.
2) Маслорастворімие ПАР переважно утворюють nемульсії «вода в маслі”.
3) Стійкі емульсії часто утворюються при nвикористанні суміші гідрофільного і гідрофобного ПАР.
4) Чим більше полярна масляна фаза, тим вище nповинна бути гідрофільність емульгатора.
Числа ГЛБ приписані різним часто nемульгіруемим речовин: рослинних масел, парафіну, ксилол та ін Ці числа nотримані з експериментів по емульгуванню: речовини емульгуюча з різними nгомологами неіонних ПАР та визначаються значення числа ГЛБ для оптимального nПАР. У таблиці 3 наведені числа ГЛБ найбільш nпоширених «масел».
У процесі емульгування емульгатор або nкомбінація емульгаторів повинні бути обрані з числом ГЛБ, що дорівнює кількості nГЛБ фази, яку потрібно емульгувати. При nвикористанні сумішей ПАР її ГЛБ визначається як середньозважене число з чисел nГЛБ індивідуальних ПАР. Приклад використання nметоду ГЛБ для вибору емульгатора наведено на рис. 7.
Рис. 7. Приклад використання методу nГЛБ для підбору емульгатора
Незважаючи на те, що метод ГЛБ корисний для nпопереднього вибору емульгатора, він має ряд обмежень. Наприклад, він абсолютно непридатний, якщо при емульгуванні nвідбувається зміна температури. Крім того, на nефективність такого підходу сильно впливають такі фактори:
1) домішки в олії;
2) електроліт у воді;
3) присутність ко-ПАР або інших речовин.
Концепція nтемператури інверсії фаз
Фізико-хімічні властивості неіонних ПАР із nполіоксіетіленовимі ланцюгами сильно залежать від температури. Одне і те ж ПАР може стабілізувати емульсії з водою як nдисперсійного середовища при низьких температурах і з маслом в якості nдисперсійного середовища при високих температурах. Концепція, в основі якої лежить температура інверсії фаз, nвизначила більш кількісний підхід для оцінки емульсійних систем, стабілізованих nПАР. Прийнята наступна процедура для nвизначення ТИФ: емульсію масла у воді, яка містить -5% неионного ПАР, струшують nпри підвищенні температури. Температуру, при nякій відбувається інверсія фаз і емульсія “масло у воді» переходить в nемульсію «вода в маслі» визначають як ТИФ системи. Інверсію фаз можна легко визначити за різкого падіння nелектропровідності, коли емульсія з водною дисперсійним середовищем nтрансформується в емульсію з масляною дисперсійним середовищем.
У лабораторних умовах ТИФ визначають, як nправило, використовуючи модельні неіонні ПАР з вузьким гомологічних розподілом. У зв’язку з цим важливо відмітити, що ТИФ такого НПАВ nвідрізняється від ТИФ технічних НПАВ з тим же середнім числом етоксілірованія. nРізниця особливо велика для НПАВ з відносно короткими nполіоксіетіленовимі ланцюгами. Це пояснюється nтим, що у складі ПАР з широким гомологічних розподілом діфільние молекули з nкороткими поліоксіетіленовимі ланцюгами переважно розчиняються в масляній фазі, nа фракції з довгими поліоксіетіленовимі ланцюгами значною мірою розчиняються у nводній фазі. Зазвичай розчинність в масляній nфазі більше, ніж у водній фазі, тому більша частка ПАР «загубиться» в масляній nфазі, а ПАР, адсорбована на міжфазної поверхні, виявиться більш гідрофільним, nніж «усереднене ПАР», введене в систему. Отже, nТИФ буде вище, ніж при відсутності такого фракціонування. Розподіл між водною і масляною фазами відбувається і для nіндивідуального поверхнево-активного гомолога, але це не впливає на температуру nінверсії фаз, оскільки у всіх фазах – у водному, масляної і на межі розділу фаз n- присутні одні й ті ж молекули.
У той час як число ГЛБ є характеристикою nвластивостей ізольованою молекули ПАР, ТИФ характеризує властивості емульсії, в nякій гідрофіліі-но-ліпофільні властивості неионного поверхнево-активної nречовини, використаного в якості емульгатора, повністю збалансовані. Безумовно, між ТИФ і числами ГЛБ є кореляція. Збільшення довжини поліок-сіетіленовой ланцюга в неіонних nповерхнево-активних речовинах призводить до збільшення чисел ГЛБ і збільшенню nТИФ. Інші фактори, що впливають на ТИФ, такі. n
Рис. 8. Для технічних етоксильовані nспиртів характерна більш висока температура інверсії фаз, ніж для nіндивідуального ПАР з тією ж середнім ступенем етоксілірованія. Різниця в ТИФ пов’язана з nрозподілом гідрофільних і гідрофобних фракцій у маслі і воді відповідно. nВелика частка ПАР nпереходить в масло, а не у воду
1) Природа масла. Чим менше полярно nмасло, тим вище ТИФ. Наприклад, у nетокі-сілірованного нонілфенола в системі бензол-вода при співвідношенні рідких nфаз 1:1 ТИФ дорівнює ~ 20 ° С. При заміні бензолу nна циклогексан ТИФ зростає до 70 ° С, при заміні масляної фази на гексадекан nТИФ перевищує 100 ° С.
2) Концентрація електроліту і тип солі. nТИФ знижується при додаванні більшості солей. Заміна дистильованої води на 5%-ний розчин хлориду натрію nпризводить до зниження ТИФ майже на 10 ° С. Залежність nТИФ від концентрації та типу солі аналогічна залежності, характерною для точки nпомутніння.
3) Добавки в масляній фазі. Добавки, nщо призводять до збільшення полярності олії, наприклад жирні кислоти або nспирти, помітно знижують ТИФ. Добавки, nдобре розчинні у воді, наприклад етанол і ізопропанол, надають на ТИФ nпротилежний вплив.
4) Співвідношення обсягів олії і води. nМожна вважати, що точка інверсії фаз індивідуального НПАВ не залежить від nспіввідношення обсягів олії і води в інтервалі від 0.2 до 0.8. У випадку технічних поверхнево-активних речовин, які nмістять гомологи з різними числами ГЛБ, співвідношення обсягів рідких фаз nвпливає на розподіл компонентів суміші ПАР між рідкими фазами, приводячи до nзбільшення ТИФ зі збільшенням співвідношення обсягів масло / вода. Якщо виміряти ТИФ при різних співвідношеннях обсягів рідких nфаз і екстраполювати цю залежність до нульового співвідношення обсягів олії / nвода, то отримане значення в першому наближенні відповідає точці помутніння nповерхнево-активної речовини.
Ці ефекти знаходяться в повній згоді з nправилом Банкрофт, тобто з тим, що розчинність емульгатора контролює процес nемульгування. Так, додавання полярного, що nрозчиняються у маслі органічного компонента призводить до збільшення полярності nмасляної фази, що в свою чергу призводить до збільшення розчинності в олії nповерхнево-активної речовини. Правило Банкрофт nстверджує, що в цих умовах переважно утворюються емульсії типу “вода в nмаслі”. Для отримання збалансованої nсистеми необхідно посилити розчинність поверхнево-активної речовини у воді, що nдосягається зниженням температури, оскільки НПАВ, що містять поліоксиетилену-ші nланцюга, сильніше розчиняються у воді при знижених температурах. Введення домішок знижує ТИФ.
Рис. 9. Вплив полярності масла, nконцентрації електроліту і температури на кривизну міжфазної межі масло-вода n
Підбір емульгатора nметодом визначення ТИФ
Міжфазну натяг на поверхні масло-вода мінімально nпри температурі інверсії фаз. Емульсії, що nутворюються при цій температурі, тонкодисперсні, але нестійкі по відношенню до nкоа-лесценціі. Користуючись методом визначення nТИФ, емульгатор вибирають такий емульгатор, який має точку ТИФ приблизно на 40 nвыше температуры хранения готовой эмульсии, полученной при одинаковых объемах nжидких фаз и 5%-ном содержании НПАВ. 0 C вище температури зберігання готової емульсії, отриманої nпри однакових обсягах рідких фаз та 5%-ном змісті НПАВ. Емульгування проводять при температурі на 2-4 ниже nТИФ, а затем эмульсию быстро охлаждают до температуры хранения, при которой nкоалесценция протекает с низкой скоростью. 0 C нижче ТИФ, а потім емульсію швидко охолоджують до nтемператури зберігання, при якій коалесценція протікає з низькою швидкістю. nЕфективний спосіб охолодження полягає в тому, що nемульгування проводять у відносно невеликому кількістю води, а потім додають nхолодну воду.
Можна також отримати емульсію при температурі nтрохи вище ТИФ, при цьому утворюється емульсія “вода в маслі”. Потім додають холодну воду, що призводить до інверсії фаз з nутворенням емульсії “масло у воді». Цей nспосіб зазвичай використовують при емульгуванні дуже в’язких олій, наприклад nалкідних та інших смол, проте краплі в емульсіях при цьому не такі маленькі, як nпри використанні методу ТИФ без інверсії фаз.
Різні типи неіонних nПАР як емульгатори
Традиційно в якості емульгаторів nвикористовували етоксильовані алкіл-феноли. Через пильної уваги до питань биоразлагаемости і nтоксичності у водному середовищі ці НПАВ були витіснені етоксильовані спиртами nз приблизно такими ж числами ГЛБ. Іноді така nзаміна не є адекватною, що можна пояснити відмінностями структур гідрофобних nчастин НПАВ цих двох типів. Гідрофобний nрадикал в етоксильовані спиртах звичайно представлений нерозгалужених nвуглеводневими ланцюгами аліфатичних вуглеводнів, а етоксильовані АЛКІЛФЕНОЛ nмістять об’ємний і сильно поляризуються гідрофобний “хвіст”.
Адсорбція поверхнево-активної речовини на nміжфазної кордоні визначається його молекулярною структурою. У порівнянні з розміром молекул ПАР міжфазну кордон nмасло-вода на емульсійної краплі можна вважати плоскою. Отже, щоб отримати оптимальну упаковку молекул ПАР на nміжфазній межі, яка контролює стійкість емульсій, молекули поверхнево-активної речовини nповинні мати таку геометрію, щоб розмір полярної групи був приблизно однаковим nз розміром гідрофобного «хвоста». Іншими nсловами, значення КПУ такого ПАР має бути близьким до одиниці. Легко побачити, наприклад розглядаючи молекулярні моделі, nщо у лінійних етоксильовані спиртів, зазвичай використовуються в якості nемульгаторів при отриманні емульсій “масло у воді», обсяг гідрофобного n«хвоста» набагато менше обсягу полярної групи. У nвідповідних етоксильовані алкілфенолів обсяг гідрофобних «хвостів» також менше, nніж обсяг полярної групи, але ця відмінність не настільки велика. Тому лінійні етоксильовані жирні спирти гірше упаковуються nна межах розділу фаз, ніж етоксильовані АЛКІЛФЕНОЛ. Різниця в упаковці молекул даних НПАВ на міжфазних межах nможна пояснити також тим, що рушійна сила адсорбції таких етоксильовані спиртів nменше, ніж для етоксильовані алкілфенолів.
Етоксильовані спирти, молекули яких містять nгідрофобні розгалужені фрагменти, характеризуються більш збалансованої nгеометрією, ніж їх лінійні аналоги. Так звані n«спирти Герб» – спирти з довгими бічними ланцюгами у nдругого атома вуглецю, є перспективною сировиною для отримання збалансованих nетоксильовані спиртів. Було встановлено, що nтакі НПАВ потенційно можуть замінити етоксильовані АЛКІЛФЕНОЛ в різноманітних nпрактичних цілях. Спирти з бічними метальнимі nгрупами, одержувані в процесі «оксосинтез», представляють інший тип nрозгалужених спиртів.
Рис. 10. Структури нормальних nетоксильовані спиртів і етоксильовані нонілфенола
-электронов в гидрофобной части нонилфенолов, что влияет nна взаимодействия между ПАВ и ненасыщенными компонентами масла. Ще одна відмінність між етоксильовані нонiлфенол та nетокси-ваними спиртами – це наявність шести р-електронів в гідрофобною частини nнонілфенолов, що впливає на взаємодії між ПАР і ненасиченими компонентами олії. n-электроны молекулам-акцепторам электронов. Відомо, nщо феноли здатні виступати донорами електронів при утворенні донорно-акцепторів nкомплексів, надаючи р-електрони молекулам-акцепторів електронів. Ця взаємодія може бути досить сильним, хоча природа зв’язку nдо кінця не ясна. Розумно припустити, що при nвзаємодії етоксильовані алкілфенолів з подвійним зв’язком молекул, що знаходяться в масляній фазі, утворюються nтакі комплекси, чого не може бути у випадку етоксильовані спиртів. Освіта донор-но-акцепторного комплексу за участю nетоксильовані нонілфенола показано на рис. 11. n
Електронні ефекти не настільки всюдисущі, як nефекти геометричній упаковки. Донорно-акцепторні nкомплекси можуть виникати тільки в тому випадку, якщо олія містить компоненти, nздатні виступати як акцептори електронів. Такими nкомпонентами можуть бути олефіни і ароматичні сполуки, особливо містять групи, nздатні відтягувати електрони. Безліч харчових nемульсій, як і багато технічних емульсії, містять олії з ненасиченими nкомпонентами. Освіта комплексів сприяє nпосиленню взаємодії між емульгатором і масляної фазою. У свою чергу це дозволяє використовувати поверхнево-активні nречовини з трохи довшими поліоксіетіленовимі ланцюгами, ніж зазвичай. Довші оксіетил-ленів ланцюги забезпечують більш високу nрозчинність поверхнево-активної речовини у воді. Такі ПАР, не дають додаткового вкладу в гідрофобні взаємодії неполярних nрадикалів з маслом, nпереважно знаходяться у водній фазі. Використання nповерхнево-активних речовин з більш довгими оксіетиленових ланцюгами вигідно, nоскільки такі ланцюги забезпечують сильне стеричні відштовхування між краплями, nзапобігаючи їх коалесценції.
Рис. 11. Електронний nдонорно-акцепторні комплекс між етоксильовані нонiлфенол та ненасиченої nзв’язком
Правило Банкрофт і nдинаміка адсорбції ПАР
Рис. 12 nпояснює правило Банкрофт, пророчі тип утворюється емульсії в присутності nконкретного ПАР. При накладенні зсувних nнапружень на суміш олії і води міжфазна межа масло-вода розширюється з nутворенням «пальців» води в олії і олії у воді. Така ситуація нестійка. nЯкщо відбувається розрив «пальців» масла, утворюється nемульсія типу “масло у воді»; якщо, навпаки, відбувається розрив «пальців» nводи, утворюється емульсія “вода в маслі”. Для стабілізації нових утворюються крапель, незалежно від nтипу виникає структури, потрібен певний час для дифузії емульгатора до nміжфазної кордоні та його адсорбції на ній у кількості, необхідній для nзапобігання швидкої коалесценції.
В експерименті, результати якого лягли в nоснову схеми на рис. 12, був використаний nмаслорастворімий емульгатор. Все подальше nобговорення засноване на тому, що адсорбція ПАР на виникає міжфазної кордоні nмасло-вода відбувається не миттєво. «Пальці» nводи руйнуються, і відразу після цього реалізується ситуація, показана на рис. n12, б. Адсорбція ПАР nне досягає рівноваги: вона nбільше в місцях, де вже раніше існувала міжфазна межа і нижче в просторі між nкраплями, оскільки саме в цих місцях утворюється нова міжфазна поверхня. Молекули емульгатора не мають достатнього часу, щоб досягти nцих місць.
Рис. 12. Динамічна інтерпретація nправила Банкрофт: точки зображують молекули емульгатора
У результаті створюються динамічні градієнти nміжфазного натягу, що призводять до перетікання масла в зазори між краплями за nрахунок вязкостних сил-це приклад прояву ефекту Марангоні. Далі краплі на якийсь час швидко розходяться, але цього nчасу достатньо для їх стабілізації. Якби nвідбувався розрив «пальців» масла, то молекули емульгатора перебували б nвсередині крапель і покриття поверхні було б однаковим з самого початку. nПри цьому не створювалися б умови для прояву ефекту nМарангоні, необхідного для поділу крапель протягом критичного початкового nперіоду емульгування.
Правило Банкрофт і nгеометрія молекули поверхнево-активної речовини
Існує ще один підхід для пояснення правила nБанкрофт: передбачається, що тип утворюється емульсії визначається геометрією nмолекул ПАР. Поверхнево-активні речовини з nвеликим значенням КПУ вимагають більше простору з боку масла, і тому вони nпереважно утворюють емульсії «вода в маслі”. У поверхнево-активних речовин з великими полярними групами nвимоги протилежні, тому вони утворюють емульсії “масло у воді». Подібні ідеї висловлювались і раніше при спробах пояснити, nчому деякі ПАР утворюють емульсії з неполярної дисперсійним середовищем, тоді nяк інші – з водної. Однак при порівнянні nрозмірів крапель в емульсіях і молекул ПАР стає зрозуміло, що в масштабі nмолекул ПАР міжфазна межа масло-вода майже плоска, так що різниця між двома nспособами орієнтації молекул ПАР повинна бути невеликою.
Нещодавно підхід на основі геометрії молекул nотримав подальший розвиток з іншої точки зору. Показано, що спонтанна кривизна міжфазної межі контролює nшвидкості коалесценції емульсій через величини відповідних енергетичних nбар’єрів процесу коалесценції. При розриві nемульсійної плівки утворюються два сильно викривлених монослоя.
З часом радіус кривизни значно збільшується, nале в момент розриву плівки виникають невеликі радіуси кривизни. У цей перехідний момент ПАР з високим значенням КПУ, nнаприклад поверхнево-активні речовини з двома гідрофобними радикалами, сприяють nутворенню структур типу «вода в маслі», і навпаки. Витрати енергії на викривлення монослоя можуть бути nвеликими для таких сильно викривлених поверхонь.
Яскравим прикладом використання концепції nкривизни для пояснення типу утворюється емульсії є системи масло-вода-ПАР nпоблизу ТИФ, коли в якості поверхнево-активної речовини використовується nоксіетілірованное НПАВ. Такі суміші утворюють три nфази: мікроемульсії в рівновазі з надлишками масла і води. Якщо після видалення мікроемульсійний фази, що містить майже nвсі поверхнево-активна речовина, дві залишаються фази перемішувати, може nутворитися емульсія. Тип утворюється емульсії nцілком залежить від того, чи проводиться емульгування при температурі вище або nнижче ТИФ даної системи. При температурі нижче nТИФ спонтанна кривизна мікроемульсії опукла по відношенню до води, тобто КПУ nНПАВ трохи менше 1. У цих умовах утворюється nемульсія “масло у воді». При температурі nвище ТИФ кривизна опукла по відношенню до масла і КПУ НПАВ трохи більше 1, nвідповідно, утворюється емульсія типу «вода в маслі”. У цьому випадку, мабуть, відносна розчинність НПАВ в олії nта воді не грає ніякої ролі. Молекулярна nрозчинність нормальних аліфатичних етоксильовані спиртів, наприклад С12Е5, у nвуглеводнях на кілька порядків вище, ніж у воді.
Рис. 13. Розрив тонкої плівки масла в nсистемі масло – вода – ПАР призводить до утворення сильно викривленого nмонослоя. Геометрія nмолекул ПАР з двома вуглеводневими ланцюгами не сприяє стабілізації розірвалася nплівки масла. Порівняйте nз розривом пінних плівок
При використанні дуже невеликих концентрацій nабо малоефективного поверхнево-активної речовини тип утворюється емульсії nконтролюється швидше процесом змішування, а не вибором ПАР. У таких системах правило Банкрофт може не виконуватися. nНаприклад, додавання олії до розчину НПАВ у воді може nпризводити до утворення емульсії “масло у воді» також і при температурі nвище температури інверсії фаз, якщо концентрація ПАР дуже низька. Емульсії, утворення яких лімітується гідродинаміки, nзазвичай малостійкі і не представляють інтересу для практичних цілей.
В основу складання рецептур nемульсійних косметичних засобів (ЕКЗ) різних форм і спрямованості дії nпокладений принцип раціонального підбора типу емульсійної системи, природи і nкількості складових компонентів.
Одним з nосновних складових компонентів емульсійних косметичних кремів є жири і nжироподібні речовини. Як уже відзначалося, ліпіди є складовою частиною шкірного nпокриву і мають величезне фізіологічне значення. Це, насамперед, пов’язано з nзахисними функціями, а також забезпеченням еластичності шкірних покривів. nОчевидно, що природню втрату ліпідних nкомпонентів з віком при порушенні функції сальних залоз, а також штучну – при nвикористанні миючих засобів, якщо неможливо попередити, то варто компенсувати. nЗ цією метою в сполуки КЗ вводять різні «знежируючі» добавки, кількість яких nзалежить від спрямованості дії крему. Необхідно також враховувати той факт, що nприрода гідрофобних формотворних речовин визначає ступінь косметичного впливу nемульсійного крему.
Від правильного nвибору олійної фази залежать не тільки споживчі, але і функціональні nвластивості косметичного препарату. Як уже відзначалося застосування як гідрофобного компоненту nвисокоактивних жирів натурального походження, забезпечує виражену nтрансдермальну спрямованість препарату. Використання ж вуглеводневих похідних nзабезпечує поверхневу епідермальну дію, основано на утворенні на поверхні шкіри nплівки. Це ж відноситься і до натуральних і синтетичних олій.
У nкосметичних емульсіях типу о/в вміст води, що є, відповідно, дисперсійним nсередовищем, переважає і складає порядку 70-90 %. Кількість олійної фази nобмежено 10-30 %.
Подібні nсистеми становлять більшість усіх ЕКЗ, що обумовлено їх високою субстативністю nдо природного водно-жирового змащування поверхні шкіри, широким діапазоном nконсистентних властивостей, що забезпечує легке нанесення й всмоктування nшкірою. Емульсії типу о/в не залишають жирного сліду на шкірі, легко nвидаляються, змиваються водою.
Ці nфакти обумовили застосування даних емульсійних систем як основи для кремів по nдогляду за різними типами шкіри, а також у КЗ різній спрямованості дії:
1. гігієнічного;
2. лікувально-профілактичного nпризначення:
– nКЗ по догляду за шкірою тіла;
– nКЗ по догляду за волоссям
3. КЗ декоративного nпризначення.
Косметичні nкреми по догляду за шкірою на основі емульсій о/в використовуються як очисні nзасоби (косметичне молочко); засоби, що стимулюють водно-сольовий, білковий і nінші обмінні процеси шкірних структур (так звані «живильні» креми); засоби, що nзахищають від шкідливих впливів (фотозахисні креми).
Як nуже відзначалося, залежно від фізико-хімічних параметрів системи, розрізняють nрідкі і густі емульсії о/в.
Системи nв складі 60-70 % водного дисперсійного середовища лежать в основі густих nкремів.
Рідкі nемульсії типу о/в (косметичне молочко) призначені для щоденного очищення шкіри nвід залишків макіяжу чи для вмивання. nКількість води в подібних кремах складає до 90 % об”єму. З огляду на переважну nкількість гідрофільних речовин, косметичне молочко о/в рекомендується для nдогляду за нормальною чи жирною шкірою обличчя.
Емульсії, nщо містять до 70-80 % води як дисперсійне середовище, використовуються як nоснова для кремів гідратантної (зволожуючої) дії. Подібна спрямованість є nпереважною тенденцією в створенні КЗ, особливо по догляду за шкірою обличчя. Це nперспективний напрямок у косметології обумовлений зростаючим попитом на КЗ по nдогляду за сухою, в”янучою шкірою.
Особливе nмісце в рецептурі займають речовини з так званим зволожуючим ефектом. Їхня дія nна шкіру досягається або за рахунок стимулювання проникнення вологи, або за nрахунок утворення захисної плівки, що затримує надмірну втрату вологи. В nемульсійних системах о/в гідратантна дія забезпечується за допомогою введення nспеціальних речовин, що потенціюють проникнення вологи в шкірні структури. nСтимулювання проникнення вологи гідратантними кремами основано на введенні в nїхню сполуку так званих «факторів природного зволоження» – лактату натрію, nпіролідонкарбонової кислоти, похідних амінокислот, протеїнів. Певною вологоутримуючою nздатністю володіє гіалуронова кислота – природний мукополісахарид, nвідповідальний за підтримку водного балансу в шкірі. Думають, що гіалуронова nкислота сприяє утворенню на шкірі захисної плівки, що перешкоджає втраті nвологи, але не порушує при цьому шкірного подиху. До вологоутримуючої здатності nкомпонентів емульсійних систем відноситься гліцерин. І хоча його nвологоутримуюча здатність (поглинає 40 % вологи) нижча, ніж гідратантні nможливості натрій-піролідонкарбонату (поглинає 60 % вологи), його широко nвикористовують у складі зволожуючих кремів. Кількість гліцерину, однак, не nповинна перевищувати 10 %. При вищому nвмісті він утворить не просихаючу слизьку плівку.
Раціональне nпоєднання ПАР з перевагою гідрофільних і гідрофобних властивостей лежить в nоснові створення т.зв. емульгуючих сумішей, nстабілізуючий ефект яких у nвідносно гетерогенних систем перевищує емульгуючу здатність ПАР одного виду. Це nзв’язано, насамперед, з тим, що поєднання ПАР різних типів дає можливість nодержати сумарне значення ГЛБ суміші ПАР близьке до значення критичного ГЛБ nолійної фази емульсії, що у свою чергу підвищує товщину адсорбційного шару і nвідповідно підвищує стійкість емульсії.
Для nодержання стабільної емульсії о/в використовується суміш ПАР, що складає з 30 % nемульгатора 1 роду і 70 % -2 роди.
У nразі потреби підвищення в’язкості емульсій, вміст олійної фази збільшують до 45 n%, що відповідно вимагає підвищення концентрації емульгаторів, що складає 4-10 n% і підвищується зі збільшенням кількості олійної фази.
На nвідміну від густих і власне кремів, рідкі емульсії характеризуються більшою nчутливістю в плані фізичної стабільності, яка може бути забезпечена створенням nв об’ємі водного дисперсійного середовища nгелевих структур які формують консистенцію. Тривимірна просторова сітка, nщо сприяє стабілізації диспергованої олійної фази в об”ємі водного середовища, nзабезпечується за допомогою введення поліморфних водорозчинних сполук і nстабілізується ПАР. Як допоміжні речовини, що підвищують в’язкість і nстабільність рідких емульсій використовуються неводні розчинники: гліцерин, nпропіленгліколь і ін., а також різні ВМС, так звані гідроколоїди (карбомери, nсополімери акрилатів і т.д.) у концентрації 5-10 і 1-3 % відповідно.
Емульсійні nсистеми типу в/о характеризуються високим вмістом жирових компонентів – від 30 nдо 70 %, що є дисперсійним середовищем, кількість водної фази обмежено 30-50 % nвідповідно.
Внаслідок nвисокого вмісту ліпофільних компонентів, подібні системи служать основами для:
– nКЗ по догляду за дуже сухою, чутливою шкірою;
– nКЗ захисної (водовідштовхувальної) дії;
– nКЗ по догляду за сухим, знежиреним, ламким волоссям (живильні nбальзами);
– nКЗ декоративного призначення (наприклад, губні помади).
КЗ nпо догляду за шкірою на основі емульсій в/о здебільшого представлені кремами, nяк рідкої, так і густої консистенції, призваними забезпечити трансдермальну nдію: живильну, стимулюючу ліпідний nобмін на дуже сухій і чутливій шкірі. Це nтак звані «нічні», «живильні» креми. Виражену трансдермальну спрямованість nданих кремів обумовлює застосування в якості олійного дисперсійного середовища nвисокоактивних природних жирів, а також застосування сприятливих стимулюванню процесів трофіки nшкірних структур, що забезпечують живлення, активізацію життєдіяльності шкірних nтканин.
До nкремів поверхневої дії на даних основах відносяться: «косметичне молочко, nзахисні (здебільшого водовідштовхувальні), дитячі, фотозахисні креми. nВуглеводневі, силіконові похідні в рецептурах даних препаратів сприяють nутворенню на шкірі поверхневої водонепроникної плівки, що забезпечує nвідповідний ефект.
Тенденцією nсучасного ринку косметичних засобів є створення таких, біологічно активних nкомпозицій, що поєднують і очисну дію, і певний біологічний ефект.
Останнім nчасом відходять від традиційних рецептур емульсійних кремів з високим вмістом nліпофільних компонентів, беручи до уваги фізіологічну невиправданість nприсутності великої кількості “знежирювачів». Це пов’язано з тим, що шкіра nздатна всмоктувати всього 6-8 % ліпідів. Кількість гідрофобних речовин, що не nвсмокталася обумовлює появу «жирного» блиску на шкірі, при тривалішому контакті зі шкірою кількість жиру, що не всмокталася закупорює nпротоки сальних і потових залоз, порушує природний тепло- газообмін шкіри з nнавколишнім середовищем, що може стати причиною серйозних порушень функції nшкірних покривів у цілому. Тому дуже суперечливим є питання про необхідність nзастосування «жирних» кремів протягом тривалого проміжку часу (наприклад, на nніч). У зв’язку з цим широке nзастосування знаходять емульсійні креми в/о, кількість жирового компоненту, у nяких складає 30-45 %, а вміст води обмежений 50 %. Емульсії в/о можуть складати nоснову як рідких, так і густих кремів.
З nметою забезпечення стабільності емульсій типу в/о використовується комплекс nемульгаторів з оптимальним співвідношенням: 30 % емульгатора 2 роду, 70 % – 1 nроду. Додатковим стабілізуючим фактором, що забезпечує необхідні консистентні nвластивості косметичного засобу є використання тугоплавких гідрофобних речовин, nприрода яких повинна відповідати природі середовища (приклад: рослинні олії nзгущують натуральними восками, мінеральні – вазеліном, парафіном).
Технологія емульсійних косметичних кремів
Емульсійні nкосметичні креми відповідно до нормативно-технічної документації повинні мати nтривалу стабільність у температурному діапазоні (закордонного виробництва – + n40 до – 10 ос, вітчизняного – +25 до +5 ос n(ДСТ-29189-91 термін придатності вітчизняних кремів – 12 місяців, біокремів, nрідких кремів – 6 місяців.). Виконання цих вимог обумовлено наявністю nстабілізуючих добавок, що забезпечують, як було зазначено вище фізичну, хімічну nі мікробіологічну стабільність емульсій, а також багато в чому визначається nтехнологією виробництва. Одним з факторів, що забезпечують стабільність системи nє оптимальна дисперсність і гомогенність системи. Дані вимоги можуть бути nреалізовані технологічним шляхом за допомогою процесу емульгування і nгомогенізації.
Оптимальна nдисперсність часток емульсійних кремів І~2 мкм. Креми, дисперсність яких nперевищує 2-3 мкм, характеризуються матовістю, крупинчастістю, схильністю до nрозшарування. Креми, дисперсність яких значно нижче 1 мкм, відрізняються nпідвищеною чутливістю до низьких температур.
Процес nемульгування здійснюється за допомогою спеціального устаткування (реактори, nгомогенізатори), оснащені роторно-статорними, роликовими, колоїдними млинами, nрізними мішалками і шкребками. Використовуються мішалки якірного, планетарного nтипу, оснащені додатково лопатевим nшкребком. Для виробництва більшості косметичних емульсій недостатньо однієї nлише механічної дії описаних змішувальних апаратів для одержання однорідної nстійкої емульсії з рівномірним розподілом диспергованих часток. З цією метою nвикористовують універсальні установки для емульгування, оснащені додатковими nпристроями для гомогенізації. Такі гомогенізатори, що діють звичайно по nроторно-статорному принципі, можуть вбудовуватися в реактор для емульгування. nПри необхідності в роторно-статорного гомогенізатора може регулюватися ширина nзазору диспергуючої щілини, а також число оборотів змішувача, що дозволяє nздійснювати цілеспрямоване керування процесом гомогенізації.
Залежно від nпристрою подрібнюючих елементів гомогенізатори звуться колоїдними млинами, що nпрацюють за принципом стирання диспергованих часток; фрикційні – удару; nстирання й удару; кавітації
Ефективними nу виробництві емульсій і суспензій є пристрої для ультразвукового nдиспергування. При озвучуванні гетерогенних рідин у зонах стиску і розрідження nвиникає тиск. Надлишковий тиск, створюваний ультразвуковою хвилею, накладається nна постійний гідростатичний тиск і сумарно може складати кілька атмосфер. У nфазу розрідження у всьому об”ємі рідини, особливо на межах розмежування фаз, у nмісцях, де є пухирці газу і дрібні тверді частки, утворюються порожнини, nкавітаційні пухирці. При повторному стиску кавітаційні пухирці лопаються, nдоводячи тиск до сотень атмосфер. Утвориться ударна хвиля високої nінтенсивності, що призводить до механічного руйнування твердих часток і nвиривання з поверхні розділу фаз невеликі об”єми рідини, що розпадаються на nдрібні крапельки і знову входять в неї. У процесі озвучування системи nвідбувається не тільки диспергування часток, але і коагуляція, якщо завишена nмежа інтенсивності ультразвуку і внаслідок цього порушена цілісність захисних nшарів часток дисперсної фази. З введенням стабілізуючих речовин ефективність nемульгуючої дії ультразвуку різко зростає, підвищується і ступінь дисперсності. nІснує певна залежність між інтенсивністю ультразвуку і типом одержуваної nемульсії. При низькій інтенсивності ультразвуку утвориться емульсія типу о/в, nзі збільшенням її – в/о.
Для nодержання ультразвукових хвиль використовують різні апарати й установки, що nгенерують ультразвукові коливання. Джерелами ультразвуку можуть бути механічні nй електромеханічні випромінювачі, останні підрозділяються на електродинамічні, магнітострикційні nі електрострикційні.
Варто nврахувати, що для кожного виду емульсії існують оптимальні (рівноважні) nзначення інтенсивності і тривалості гомогенізації. Для рідких емульсій о/в з nінтенсивністю перемішування зростає ступінь дисперсності часток, що сприяє nутворенню тонкої, однорідної дисперсії. Однак така високе реологічне nнавантаження негативно позначається на в’язкості, що обумовлено руйнуванням nгелевої структури полімеру,який загущує дисперсійне середовище емульсії. Для nемульсій же в/о, на противагу емульсіям о/в, зі збільшенням кількості обертів, nтобто інтенсифікацією механічного перемішування, спостерігається підвищення nв’язкості.
Для косметичних кремів на основі емульсій типу в/о, а також кремів на nоснові суспензій використовується стадія пластичної обробки, що досягається nдвома способами: протиранням на nситах чи обробкою на вальцьових nмашинах. Дана стадія значно поліпшує зовнішній вигляд крему; крім того, при протиранні nна ситах затримуються сторонні механічні включення, кремова маса набуває nвеликої рухливості, що полегшує подальшу її обробку на вальцьовій машині.
Температурний режим виробництва
Крім nапаратів для емульгування і гомогенізації, особливе значення має температурний nрежим виробництва косметичних емульсій, що викликано необхідністю створення nтонкої однорідної дисперсії інгредієнтів з різними температурами плавлення.
Традиційним nспособом є режим високотемпературного впливу, при якому окремо готуються олійна n(А) і водна (Б) фази при нагріванні до 80-90 ос; потім вводиться А к nБ чи Б к А при температурі 80 ос. Суміш емульгується за допомогою nгомогенізатора до досягнення ступеня nдисперсності в середньому 1-2 мкм. На цьому безпосередній процес емульгування nзакінчується. Гомогенізація емульсій до повного охолодження служить, головним nчином, для забезпечення рівномірності теплообміну, утворення формуючих nконсистенцію структур (для систем в/о). Охолодження емульсії рекомендується nвести при постійному перемішуванні суміші, з низькою інтенсивністю nперемішування, не менше 60 хв. Цей режим є оптимальним для формування nконсистенції емульсій. Певне загущення проходить протягом наступних 1-2 днів.
Введення nтермолабільних речовин, парфумування здійснюється при 45 ос, фасовка n- при 30-32 ос. Найбільшу витрату часу складають операції по nнагріванню водної, олійної фаз, а ще в більшій мірі охолодження маси (70 % nзагальної витрати часу). Теплова енергія складає близько 70 % усієї спожитої nенергії. У цьому зв’язку запропоновані способи високо-низькотемпературного nвпливу і низько-низькотемпературного впливу, що забезпечують економію часу й nенергії.
Спосіб nнизько-низькотемпературного впливу є ідеальним для рецептур, олійна фаза яких nне містить інгредієнтів з високими температурами плавлення (наприклад, nтугоплавких гідрофобних речовин, присутність яких викликає необхідність nнагрівання до 70-80 ос), процес емульгування проходить при nтемпературі 15-30 ос. Так зване холодне емульгування можна nзастосовувати для рідких емульсій типу о/в (гідрофільного косметичного nмолочка).
Метод nвисоко-низькотемпературного емульгування полягає в тому, що в гарячу олійну nфазу подають холодну воду (15-30 ос), що значно скорочує тривалість nвиробничого процесу. Ця методика прийнятна для рідких емульсій типу в/о n(«жирного» косметичного молочка).
Креми ж nобох типів рекомендується готувати по високо-високотемпературному режимі з nврахуванням температур плавлення «градації в’язкості».
Технологічні стадії виробництва кремів на основі емульсій типу о/в і в/о
Технологія виробництва емульсійних nкремів типу о/в передбачає виконання наступних операцій:
– nготування nводної фази;
– nготування nолійної фази;
– nемульгування;
– nохолодження;
– nвведення nтермолабільних БАР;
– nпарфумування;
– nфасовка nй упакування крему.
Технологічні nоперації процесу виробництва крему типу в/о
– nготування nводної фази;
– nготування nолійної фази;
– nемульгування;
– nохолодження;
– nвведення термолабільних БАР;
– nпарфумування;
– nпластична nобробка;
– nфасовка nй упакування крему.
ДОСЛІДЖЕННЯ ЯКОСТІ КОСМЕТИЧНИХ КРЕМІВ
Косметичні nкреми виготовляються відповідно до вимог нормативної документації, за nтехнологічними інструкціями і рецептурами, затвердженими у встановленому nпорядку.
Відповідно до вимоги ДСТ 29189-91 «Креми косметичні» за органолептичними nі фізико-хімічними показниками повинні відповідати вимогам і нормам, приведеним nу табл. 12. Конкретні значення приводяться в нормативно-технічній документації nна кожне найменування крему.
Косметичні креми зберігають у сухих приміщеннях з відносною вологістю не nбільш 70,0 %, при температурі не нижче +5 ос і не вище +25 ос. nУ процесі збереження емульсійних кремів в/о, що містять більш 50 % натуральних nжирів допускається поява тонкої окисної плівки. Допускається також незначне nрозшарування рідких кремів, однорідність яких відновлюється після легкого nзбовтування.
Гарантійний nтермін збереження косметичних кремів – 12 місяців; рідких кремів і біокремів – n6 місяців з моменту виготовлення.
Методи випробовування косметичних кремів
Зовнішній nвигляд і колір косметичних кремів визначають переглядом nпроби, поміщеної тонким, рівним шаром на предметне скло чи лист білого паперу. Однорідність – nвідсутність грудок і крупинок – визначають на дотик долонею, розтиранням проби.
Запах nкремів визначають органолептичним методом.
Методи nконтролю косметичних кремів можуть бути розділені на фізико-хімічні і хімічні. nХімічний-фізико-хімічні методи передбачають визначення таких показників, як nстабільність, рН, типу емульсії, консистенції. Ці показники характеризують nспоживчу якість косметичних кремів. Хімічні методи аналізу дозволяють визначити nкомпоненти, що входять до складу кремів.
