Технология приготовления косметических гелей

Содержание

Введение

1. Технология приготовления гелей

2. Исходные вещества для приготовления гелей

2.1 Жироподобные вещества        

2.2 Дезинфицирующие и консервирующие вещества. Антиоксиданты       

2.3 Душистые вещества

2.4 Растворители        

3. Асептика и контроль качества на производстве

Заключение

Список литературы

Введение

На фоне довольно высоких темпов развития химической промышленности сегодня ученому-исследователю очень трудно уследить за тенденциями развития производства косметической продукции еще и по той причине, что крупные международные компании строго охраняют секреты синтеза веществ и составления композиций на их основе.

Химия - наука о превращениях веществ, сопровождающихся изменением их состава и (или) строения. Химически индивидуальное вещество состоит из чрезвычайно малых частиц однородного состава. Вещество, частицы которого нельзя разделить химическим путем на более мелкие частицы, называют элементом (или простым веществом). Два или более элемента могут образовывать химическое соединение. Весь окружающий нас мир состоит примерно из ста элементов и огромного числа разнообразных химических соединений.

Химия рассматривается в четырех ее разделах:

1) общая и неорганическая;

2) органическая;

3) биологическая;

4) промышленная.

Общая химия и неорганическая химия рассматривают наиболее важные элементы и их соединения, за исключением соединений углерода. Органическая химия рассматривает углерод и его соединения. В биологической химии рассматриваются соединения и реакции этих соединений, наиболее характерные для живых организмов.

Знание основ химии является необходимой предпосылкой для понимания состава и строения различных соединений и их изменений в различных частях человеческого тела, например в коже и подкожных тканях, волосах, ногтях и т.п. Знание химии необходимо также для получения и правильного применения косметических средств. Таким образом, понятно, что изучение всех четырех разделов химической науки и понимание химических явлений составляет важную часть при подготовке косметологов и парикмахеров.

Цель данной работы – рассмотреть гели в косметологии.

Задачи:

- изучить теоретический материал по данной теме;

- выявить технологию приготовления гелей;

- рассмотреть исходные вещества для приготовления гелей: жироподобные вещества, дезинфицирующие и консервирующие вещества, антиоксиданты, душистые вещества, растворители;

- изучить вопросы асептики и контроля качества на производстве.

1. Технология приготовления гелей

Коллоидный раствор не является истинным гомогенным раствором. В нем в жидкой или газообразной среде (например, в воде) диспергированы крупные молекулы или частички, состоящие из небольших молекул. Коллоид, или коллоидная частица, настолько мала, что не выпадает в осадок, а находится во взвешенном состоянии. Размер частиц колеблется обычно от 1 до 100 нм, самое большее 500 нм.

При освещении коллоидного раствора он опалесцирует, так как частицы, содержащиеся в нем, препятствуют прямолинейному прохождению света в жидкости.

В живом организме все физиологические процессы происходят в растворах, коллоидных растворах и гелях (гелями называют плотные коллоидные растворы).

Из коллоидных растворов можно назвать такие, как яичный белок, мыльный раствор, желатиновое желе, клеи. В косметике широко применяются различные гели. Их основные элементы - это вода и какое-нибудь коллоидное вещество, как, например, желатин, гуммиарабик, карбоксиметилцеллюлоза и другие.

Гели - весьма распространенная форма продукции, используемой в косметике и в парикмахерском деле. Обе фазы гелей готовятся сначала по отдельности: в водной фазе растворяют водорастворимые вещества, а жирорастворимые вещества смешивают друг с другом в масляной фазе. Обе процедуры сопровождаются нагреванием жидкостей для облегчения растворения.

Сами гели изготавливаются обычно в закрытом котле. Поскольку производство эмульсии происходит при температуре 80-90°С, в котле, как правило, имеется смеситель со стержнем А, в который для нагревания можно вводить горячую воду, для ускорения охлаждения - холодную воду. Как показано на рисунке, котел снабжен мешалкой Б и гомогенизатором В, который постоянно вращает эмульсионную смесь, тем самым значительно уменьшая размеры капель эмульгируемой (как правило, масляной) фазы (рис. 1).

Рис. 1. Котел с кожухом, в котором находятся приспособления для изготовления гелей: А - стержневой смеситель, Б - малая мешалка, В - гомогенизатор, Г - отверстие для заполнения, Д - отвод к вакуумному насосу, Е - отверстие для спуска, Ж - водяной кожух

С помощью перемешивания гели готовят в течение нескольких часов. Если в состав гелей входят компоненты, которые не переносят нагревания (как, например, некоторые ферменты, экстракты трав и т. д.), то их добавляют только на стадии охлаждения. Если в результате этой операции гель не получается достаточно однородным, тонкодисперсным, то смесь можно гомогенизировать с помощью так называемой вальцевой мельницы. Это машина, в которой вещество проводится сквозь вращающиеся вальцы, удаленность которых друг от друга можно регулировать и с помощью которых слишком крупные капли как бы дробятся на более мелкие(1).

Густоту гелей или их вязкость можно регулировать с помощью карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) или одного из ее многочисленных производных. При этом КМЦ образует в зависимости от количества водной фазы более или менее плотный гель, который, разумеется, изменяет всю структуру и, следовательно, консистенцию. Было отмечено, что используемая в определенном количестве КМЦ образует в водной фазе единую сетку геля; при этом она не только увеличивает вязкость продукции, то также стабилизирует, препятствуя встрече капелек масла и объединению их в более крупные капли. Размер капель готовых гелей проверяется под микроскопом обычно сразу же после изготовления. Одновременно следят за тем, чтобы в процессе производства в гель не попадал воздух. Это нередко происходит, если стержень мешалки двигается таким образом, что не находится постоянно в жидкости, например, при изготовлении небольшой партии или при гомогенизации. Если к эмульсии применился в виде маленьких пузырьков воздух, его можно удалить, вакуумируя аппарат. Среди приборов, аппаратов и прочих устройств наиболее важное место занимают следующие:

- котлы для смешивания и наполнения, изготовленные из нержавеющей стали или пластмассы;

- нагревательные котлы с кожухом, изготовляемые обычно из стали;

- перемешивающие устройства;

- гомогенизаторы;

- взвешивающие устройства, мерная посуда;

- специальные приспособления для наполнения бутылок, тюбиков, для закрывания сосудов и для наклеивания на них этикеток;

- жаровые шкафы, шкафы для сушки сухим воздухом и стерилизации(2).

2. Исходные вещества для приготовления гелей

2.1 Жироподобные вещества

Из неочищенной нефти, добываемой из недр земли, получают путем перегонки различные нефтяные и воскообразные продукты. В косметике используют, прежде всего, жидкое текучее парафиновое (или белое) масло, вязкий плотный вазелин, твердый, воскообразный горный воск (или озокерит) и более чистый парафин.

Парафиновое масло - прозрачное маслообразное вещество без запаха и вкуса, которое может быть различной плотности.

Вазелин представляет собой белое, вязкое, липкое маслообразное вещество, не имеющее запаха. В таком виде его применяют в качестве мази для массажа, а также в качестве основы для приготовления различных лекарственных мазей.

Озокерит и парафин - твердые переменной плотности белые вещества.

Все эти сырьевые продукты, получаемые из нефти, находят широкое применение в косметической промышленности благодаря их дешевой цене и хорошей устойчивости при хранении. Они не могут с легкостью впитываться в кожу, но являются прекрасным исходным материалом для изготовления, например, геля и косметического молочка, а также и для декоративной косметики.

Природные масла благодаря наличию в них ненасыщенных связей менее вязки и более текучи, чем жиры. И масла, и жиры - это сложные эфиры жирных кислот и глицерина; в природе они всегда встречаются в виде различных смесей. Природные жиры быстро портятся из-за своей химической ненасыщенности. Поэтому их часто гидрируют, присоединяя по ненасыщенным связям атомы водорода. В таком виде жир становится твердым и лучше сохраняется, зато одновременно становится менее пригодным для использования в косметике(3).

Жиры растительного и животного происхождения еще используются для изготовления косметических веществ, хотя по вышеупомянутым причинам они все более уступают место синтетическим веществам, жирным кислотам, жирным спиртам и др. Важнейшими растительными и животными маслами и жирами являются следующие (табл.1)(4).

Таблица 1 Растительные и животные масла и жиры

Помимо приведенных выше находят применение также и некоторые другие природные масла, поскольку в них содержатся определенные дополнительные вещества. В качестве примера можно привести следующие.

Черепаховое масло в сыром виде желтого цвета и имеет очень неприятный запах (его получают путем экстрагирования из половых органов и мышц одного из видов черепах). В нем содержатся, в частности, витамины А, О, К и Н, а также линолевая и линоленовая кислоты. После очистки оно становится пригодным к употреблению косметическим сырьем.

Норковое масло, подобно предыдущему, является животным маслом, насыщенным витаминами (его получают из мышц норки).

В масле из проросших пшеничных семян помимо масел всегда содержится еще 2-12% жирных кислот. Оно хорошо сохраняется и богато, в частности, витамином Е, каротином, линолевой и линоленовой кислотами, эргостерином, а также содержит в небольшом количестве витамин К.

Важнейшим натуральным воском, применяемым в изготовлении гелей, является пчелиный воск. Это твердое желтое или (будучи отбеленным) белое вязкое вещество. В пчелином воске содержится 72% различных натуральных восков (восковых эфиров), около 14% свободных высокомолекулярных жирных кислот, свободных жирных спиртов и др.

Карнаубский воск получают из листьев карнаубской пальмы. Это самый твердый из натуральных восков. Он хорошо смешивается со многими жирами, маслами, восками и т. п., повышая их температуру плавления и увеличивая твердость композиции.

Шерстяной жир - это жироподобное вещество, получаемое из овечьей шерсти в результате ее мытья. Когда к шерстяному жиру добавляют 25% воды, то получают вещество, называемое ланолином. Сырой ланолин по цвету желто-коричневый, а в очищенном виде почти белый. В нем содержится большое количество холестерина (в значительной мере этерифицированного различными жирными кислотами), различных восков, а также свободных высокомолекулярных жирных кислот и жирных спиртов.

Таким образом, очищенный ланолин вполне пригоден в качестве исходного сырья. Кроме того, из него изготавливают для различных целей всевозможные продукты, как, например, ланолиновое масло, разнообразные фракции ланолина.

Все природные жиры и масла являются триглицеридами, т. е. эфирами трехосновного спирта глицерина. В природе нет жиров и масел, в которых глицерин был бы этерифицирован только одной жирной кислотой; природные жиры всегда являются эфирами двух или нескольких жирных кислот.

Животные жиры (такие, как сало) и растительные жиры можно при высокой температуре и давлении гидролизовать с помощью воды на жирные кислоты и глицерин. В результате этого получают главным образом стеариновую кислоту, пальмитиновую кислоту и миристиновую кислоту. Все три кислоты - твердые воскообразные вещества без цвета и запаха. В таком виде они представляют собой прекрасное сырье для приготовления кремов, гелей и различных эмульсий.

В натуральных маслах, помимо приведенных выше кислот, содержатся также ненасыщенные жирные кислоты, такие, например, как олеиновая кислота с одной двойной связью, линолевая кислота с двумя двойными связями и линоленовая кислота с тремя двойными связями. Ненасыщенные жирные кислоты и их эфиры являются жидкими при комнатной температуре. Благодаря наличию в них двойных связей они весьма чувствительны к реакциям разложения, например, к действию микробов, и легко распадаются на более мелкие молекулы, имеющие зачастую неприятный запах. Таким образом, они быстро портятся. Поэтому их обычно гидрируют по двойным связям, и из всех трех вышеназванных ненасыщенных жирных кислот образуется стеариновая кислота; одновременно все они становятся твердыми, почему этот метод и называется отверждением жиров.

Воск образуется из эфира низкомолекулярной карбоновой кислоты, например уксусной, и макромолекулярного так называемого жирного спирта; жирные спирты получают, в частности, путем разложения натуральных восков. Для приготовления гелей важнейшими сырьевыми веществами являются стеариновый спирт и цетиловый спирт.

Эти сравнительно высокомолекулярные соединения, получаемые в результате переработки натуральных жиров и восков, широко используются в косметике. Они представляют собой воскообразные или жироподобные вещества, хорошо ложащиеся на кожу. Они легко смешиваются с кожным салом и создают прекрасное дополнение к основе кремов, гелей и других средств, улучшая их свойства.

Как было отмечено ранее, натуральные жиры, масла и воски всегда представляют собой смеси, содержащие большое количество различных органических соединений. Поэтому в зависимости от места происхождения и других факторов среды они различаются по своему составу и свойствам. Современная промышленность стремится, однако, производить косметические изделия постоянного качества, поэтому устойчивые синтетические вещества заметно потеснили собственно натуральные продукты.

Путем переработки натуральных жиров и восков получают, как было изложено выше, необходимые для промышленного производства жирные кислоты, жирные спирты и, конечно, глицерин. Соединяя их вновь синтетическим способом, получают чистые и с устойчивыми характеристиками жиры и воски. В соответствии с происхождением и способом изготовления их называют полусинтетическими продуктами.

Из синтетических восков можно назвать эфиры стеариновой, пальмитиновой и миристиновой кислот, получаемые в большом количестве из природных веществ. Вторым компонентом в них является чаще всего изопропиловый спирт.

Силиконы представляют собой весьма важную группу синтетических жировых и воскообразных сырьевых веществ. Эти вещества имеют в своей основе цепь чередующихся атомов кремния и кислорода, к которой присоединены боковые органические группы. В качестве примера силиконов можно привести силиконовое масло, являющееся относительно низкомолекулярным производным метилсилоксана.

Говоря о свойствах силиконов, необходимо отметить, что они устойчивы при хранении и, кроме того, отлично переносятся организмом. Они не размягчаются с ростом температуры (это очень важно для использования их в качестве жидкого компонента плотной косметики), хорошо смешиваются с кожным салом и при обильном употреблении образуют водоотталкивающую пленку.

Полиспирт (полиол) - это органическое соединение, в молекуле которого содержится более одной гидроксильной группы ОН. Этиленгликоль и глицерин, имеющие соответственно две и три группы ОН, являются самыми простыми полиспиртами. К этой группе относятся также и все сахара и различные производные гликоля, такие, как, полиэтиленгликоли, которые уже рассматривались выше. В гелях полиспирты используются в качестве увлажнителей; в этом смысле наиболее важными являются глицерин, пропиленгликоль, сорбит и фруктоза.

К коллоидам можно отнести разнообразные вещества растительного и животного происхождения, которые образуют с водой коллоидные растворы; многие из них являются полисахаридами. Из коллоидов, имеющих полисахаридную основу, можно упомянуть следующие (табл. 2).

Таблица 2 Коллоиды, имеющие полисахаридную основу