第二章化妆品科学的基础知识模板.ppt
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1、六、化妆品学的基础理论1化妆品作为一种时尚产品,其发展方向是日趋倾向于天然性、疗效性和多功能性。以科技为先导,采用新工艺、新设备迅速推出新产品,是近年来国际化妆品工业发展的一大趋势。由于许多化妆品受温度、PH值、黏度等的影响,故对产品的生产工艺提出了更高的要求。不过,化妆品生产工艺在化妆品生产过程中是比较简单的。其生产过程主要是各组分的混配,很少有化学反应的发生,而且多采用间歇式批量生产,毋须用投资大、控制难的连续化生产线。化妆品生产工艺中,乳化技术是最重要、最复杂的技术。在化妆品原料中,既有亲油成分又有亲水成分。欲使其混合均匀,必须采用良好的混合乳化技术。乳化体在实际生产过程中,有时虽然采用
2、相同的配方,但是由于操作时温度、乳化时间、加料速度和搅拌条件等不同,制得的产品的稳定性及其物理性能也会不同,有时相差悬殊。因此根据不同的配方和不同的要求,采用合适的生产工艺,才能得到较高的产品。2而水剂类化妆品,由于此类产品必须要保持清澈透明,所以在生产过程中,其对温度(过滤温度、冷冻温度)及陈化时间的要求也是非常严格的。一般粉类化妆品的生产过程主要有粉料灭菌、混合、磨细、过筛、加香、加脂、包装等过程。随着化妆品科技含量的提高,生产设备也趋向于电脑化管理,如真空均质乳化器已从单一的均质乳化发展到电脑程控,生产时只需把整个工艺条件输入,电脑就会自动控制工艺流程,使称量、加料等全过程准确、安全地自
3、动完成。并且可以自动记录整个生产过程中的粘度、电导度和温度等方面的变化。灌装设备也实现了电脑控制,使送瓶、灌装、加盖、拧盖、装盒一次完成。因此,未来化妆品市场竞争将日趋激烈,为了在竞争中立于不败之地,必须在不断地提高产品的质量、改进包装装潢、扩大产品影响的同时,时刻把握市场情况,利用现代科学和技术,不断创新,跟上时代发展,满足客户需求。3溶液的表面张力溶液的表面张力2表面张力表面张力3 1(一)表面、界面现象表面活性剂表面活性剂3 3化妆品中的泡沫化妆品中的泡沫44表面张力表面张力3 1表面分子受到液相分子的吸表面分子受到液相分子的吸引力大引力大,表面层分子受到指表面层分子受到指向液体内部的拉
4、力,有向内向液体内部的拉力,有向内部迁移以及液体表面积自动部迁移以及液体表面积自动收缩的倾向。收缩的倾向。5溶液的表面张力溶液的表面张力3 2表面张力随溶质表面张力随溶质浓度增加而增大浓度增加而增大稀溶液中能明显稀溶液中能明显降低水溶液的表面张力降低水溶液的表面张力很少量溶质能显著降低溶液表面张力;再增大,表面张力不再明显改变。表面活性剂表面活性剂非表面活性物质非表面活性物质6表面活性剂:表面活性剂:当以低浓度存在于某体系中,能够显著降低体系的当以低浓度存在于某体系中,能够显著降低体系的表面张力。表面张力。表面活性剂的结构和分类表面活性剂的结构和分类1234表面活性剂胶束的形成和特征表面活性剂
5、胶束的形成和特征表面活性剂的增溶作用表面活性剂的增溶作用表面活性剂的亲水亲油性表面活性剂的亲水亲油性表面活性剂表面活性剂3 37表面活性剂的结构和分类表面活性剂的结构和分类1表面活性剂结构表面活性剂结构:8表面活性剂胶束的形成和特征表面活性剂胶束的形成和特征2表面活性剂能够在界面上吸附,形成吸附膜。表面活性剂能够在界面上吸附,形成吸附膜。9表面活性剂能在溶液内部自聚,表面活性剂能在溶液内部自聚,形成有序组合体。形成有序组合体。2表面活性剂胶束的形成和特征表面活性剂胶束的形成和特征临界胶束浓度:形成胶束时表面活性剂的最低浓度临界胶束浓度:形成胶束时表面活性剂的最低浓度(CMC)103表面活性剂的
6、增溶作用表面活性剂的增溶作用增溶作用:增溶作用:当表面活性剂浓度超过当表面活性剂浓度超过CMC时,其水溶液时,其水溶液能使不溶或微溶于水的有机物的溶解度显著提高。能使不溶或微溶于水的有机物的溶解度显著提高。增溶作用的应用:增溶作用的应用:l 将难溶于水的香精油溶于水制备香水和花露水;将难溶于水的香精油溶于水制备香水和花露水;l 去除油脂污垢;去除油脂污垢;11表面活性剂的HLB值(亲水亲油平衡值)HLB值越大,亲水性越强;反之,亲油性越强。HLB值范围应用HLB值范围应用1.5-3.0消泡剂8-18油/水型乳剂3-6水/油乳剂13-15洗涤剂7-9润湿剂15-18增溶剂4表面活性剂的亲水亲油性
7、表面活性剂的亲水亲油性12化妆品中泡沫化妆品中泡沫3 5泡沫:泡沫:以气体为分散相的分散体系,连续相为液体和固体。以气体为分散相的分散体系,连续相为液体和固体。泡沫的形成:泡沫的形成:加入起泡剂,如表面活性剂和大分子化合物。加入起泡剂,如表面活性剂和大分子化合物。泡沫的作用:泡沫的作用:能带走洗下的油污和尘埃,起到清洁作用;能带走洗下的油污和尘埃,起到清洁作用;改善化妆品的感官应用;改善化妆品的感官应用;使皮肤润滑、减少磨擦力,防止皮肤受伤害;使皮肤润滑、减少磨擦力,防止皮肤受伤害;13(二)乳化和乳状液141.乳状液一种或几种液体以小液珠的形式分散于另一种与其不互溶的液体中,形成相对稳定的多
8、相分散体系。乳状液分散相液珠直径约0.110m。以液珠形式存在的液体称为内相/分散相/不连续相;另一相称为外相/分散介质/连续相。类型类型水包油型:水包油型:O/W油包水型:油包水型:W/O鉴别方法鉴别方法l 稀释法稀释法l 电导法电导法 l 染色法染色法l 滤纸润湿法滤纸润湿法15稀释法能被水稀释,不影响其稳定性的乳状液是水包油型加入水后不易分散,乳状液浮于水面或者被破坏,则是油包水型(1)鉴别方法)鉴别方法16电导法油类导电性差,水溶液有较好的导电能力O/W型乳状液导电能力比W/O型大很多17染色法油溶性染料加入乳状液中使乳液染色很均匀,则油为外相,乳液为W/O型若只有星星点点的液珠带颜色
9、,说明油是内相,乳液为O/W型18滤纸润湿法乳状液滴在滤纸上,如果液体迅速铺开,在中心留有一滴油滴,说明为O/W型反之,为W/O型19(2)乳状液的外观乳状液的外观乳状液液珠大小与外观液珠大小(m)外观1可分辨出两相1乳白色乳状液0.11蓝白色乳状液0.050.1灰色半透明乳状液0.05透明液20(3)乳乳液液类化妆品生产工艺类化妆品生产工艺a)油相的制备 将油、脂、蜡、乳化剂和其他油溶性成分加入夹套溶解锅内,开启蒸汽加热,在不断搅拌条件下加热至7075,使其充分熔化或溶解均匀待用。要避免过度加热和长时间加热以防止原料成分氧化变质。容易氧化的油分、防腐剂和乳化剂等可在乳化之前加入油相,溶解均匀
10、,即可进行乳化。21乳化设备-1000/2000L锅主锅结构搅拌设备22(3)乳乳液液类化妆品生产工艺类化妆品生产工艺 b)水相的制备 先将去离子水(采用离子交换来制取)加入夹套溶解锅中,水溶性成分如甘油、丙二醇、山梨醇等保湿剂,碱类,水溶性乳化剂等加人其中,搅拌下加热至90100,维持20min灭菌,然后冷却至7080待用。如配方中含有水溶性聚合物,应单独配制,将其溶解在水中,在室温下充分搅拌使其均匀溶胀,防止结团,如有必要可进行均质,在乳化前加入水相。要避免长时间加热,以免引起粘度变化。为补充加热和乳化时挥发掉的水分,可按配方多加35的水,精确数量可在第一批制成后分析成品水分而求得。23(
11、3)乳乳液液类化妆品生产工艺类化妆品生产工艺c)乳化和冷却 乳化:上述油相和水相原料通过过滤器按照一定的顺序加入乳化锅内,在一定的温度(如7080)条件下,进行一定时间的搅拌和乳化。乳化过程中,油相和水相的添加方法(油相加入水相或水相加入油相)、添加的速度、搅拌条件、乳化温度和时间、乳化器的结构和种类等对乳化体粒子的形状及其分布状态都有很大影响。均质的速度和时间因不同的乳化体系而异。含有水溶性聚合物的体系、均质的速度和时间应加以严格控制,以免过度剪切,破坏,聚合物的结构,造成不可逆的变化,改变体系的流变性质。如配方中含有维生素或热敏的添加剂,则在乳化后较低温下加入,以确保其活性,但应注意其溶解
12、性能。24冷却:乳化后,乳化体系要冷却到接近室温。卸料温度取决于乳化体系的软化温度,一般应使其借助自身的重力,能从乳化锅内流出为宜。当然也可用泵抽出或用加压空气压出。冷却方式一般是将冷却水通人乳化锅的夹套内,边搅拌,边冷却。冷却速度,冷却时的剪切应力,终点温度等对乳化剂体系的粒子大小和分布都有影响,必须根据不同乳化体系,选择最优条件。特别是从实验室小试转人大规模工业化生产时尤为重要。25(3)乳乳液液类化妆品生产工艺类化妆品生产工艺加入香精和防腐剂粘度的调节 陈化和灌装 一般是贮存陈化一般是贮存陈化l天或几天后再用灌天或几天后再用灌装机灌装。灌装前需对产品进行质量评装机灌装。灌装前需对产品进行
13、质量评定,质量合格后方可进行灌装。定,质量合格后方可进行灌装。26(4)水剂类化妆品的生产工艺水剂类化妆品的生产工艺水剂类化妆品主要有香水,头水类制品,主要是以酒精溶液为基质的透明液体,这类产品必须保持清晰透明,香气纯净无杂味,即使在5左右的低温,也不能产生混浊和沉淀。因此,对这类产品所用原料、包装容器和设备的要求是极严格的。特别是香水用酒精,不允许含有微量不纯物(如杂醇油等),否则会严重损害香水的香味。包装容器必须是优质的中性玻璃,与内容物不会发生作用。所用色素必须耐光,稳定性好,不会变色,或采用有色玻璃瓶。设备最好用不锈钢或耐酸搪瓷材料。27目前化妆品中广泛使用O/W型和W/O型乳状液。O
14、/W乳状液有较好的铺展性,使用中不会有油腻感,但净洗效果和润肤作用不如W/O型乳状液。W/O型乳状液具有光滑的外感,高效的净洗效果和优良的润滑作用,但油腻感受重,使用有发黏的感觉。(W/O)/W型多重乳状液可兼备W/O型、O/W型乳状液的优点。2.2.多重乳液多重乳液28结构结构293.3.微乳状液微乳状液组成组成 微乳状液是指一种液体以粒径在10-100nm的液珠分散在另一不相混溶的液体中形成透明或半透明的分散体系。微乳状液是由油、水、浓度相当大的乳化剂和辅助乳化剂等组成。类型类型u O/W 和和 W/O 型型30性质性质u 外观呈透明、半透明和灰色;u 稳定性高,为热力学稳定体系;u 可以
15、与水和油在一定范围内混合。在化妆品中的应用在化妆品中的应用u 其稳定性高,可长期储存;u 光学透明,不影响化妆品的外观;u 能增溶油性成分;u 液滴尺寸小,能较好渗入皮肤。31七、化妆品的杀菌与防腐32近年来,化妆品工业所使用的天然原料和各种功能性添加剂日趋增多,产品更易被微生物所侵蚀。随着社会经济的发展和生活水平的提高,消费者的产品安全意识不断增强,化妆品的防腐问题越来越受到重视。因此,一个良好的防腐体系,对于化妆品产品来说是必不可少的。大多数化妆品富含微生物生长所需的养分,环境中的微生物一旦进入,即可迅速繁殖,破坏产品的感官品质,损害消费者的健康。33微生物是一类形体微小,结构简单,肉眼看
16、不见,必须借助光学显微镜或电子显微镜才能观察到的微小生物,是自然界生态平衡中一个必要的组成环节,其种类至少在10万种以上。化妆品中的微生物主要有细菌、霉菌和酵母菌。表一是部分类别化妆品及包装物中发现的菌群。化妆品受到微生物污染引起变质,有时在产品的外观上就可以看出来。(一)化妆品变质问题及原因(一)化妆品变质问题及原因341.1.变色:细菌产生色素,使化妆品变黄、发褐、发黑。变色:细菌产生色素,使化妆品变黄、发褐、发黑。2.2.发酵:产生气泡和怪味,是细菌发酵,使有机物分解、发酵:产生气泡和怪味,是细菌发酵,使有机物分解、产气。产气。3.3.出斑:出现绿色、黄色、黑色等霉斑是潮湿使霉菌污出斑:
17、出现绿色、黄色、黑色等霉斑是潮湿使霉菌污染化妆品。染化妆品。4.4.油水分离:变稀出水是菌体里含有水解蛋白质和脂类油水分离:变稀出水是菌体里含有水解蛋白质和脂类的酶,乳化程度受到破坏。的酶,乳化程度受到破坏。5.5.霉变与发胀:出现絮状或发散是由于膏体内的微生物霉变与发胀:出现絮状或发散是由于膏体内的微生物在温度较高的情况下,细菌繁殖产生二氧化碳气体而在温度较高的情况下,细菌繁殖产生二氧化碳气体而产生的。产生的。35原因:微生物污染对化妆品的影响原因:微生物污染对化妆品的影响u 产品变色u 酸败u 气味变化u 发胀u 乳化型被破坏u 产生毒素36(二)化妆品中微生物的生长条件1.水化妆品中大量
18、的水分使得微生物的生长成为可能。在微生物代谢过程中所有的化学反应,营养的吸收、渗透、分泌和排泄均须有水才能进行。2.营养物质化妆品配方的复杂性为微生物的生长、繁殖提供了丰富的碳源、氮源、无机盐和生长因子。3.PH值产品的PH值影响着微生物细胞壁的电荷和营养物质的电离程度,决定着微生物中酶的生长和活性。374.温度微生物的整个生长过程依赖于各种化学反应,而温度又影响这些反应的速率,也就明显影响着微生物的生长。5.氧细菌和酵母菌的生长都是需要氧的。除压力容器外,大多数化妆品的容器中都可提供其生长所需的氧。38(三)化妆品被微生物污染的途径(三)化妆品被微生物污染的途径u 生产过程的污染(一次污染)
19、生产设备和工具 原料 生产环境的污染 包装容器 u 使用过程的污染(二次污染)u 自身的不稳定性39(三)微生物污染的控制(三)微生物污染的控制消毒和灭菌u 加热灭菌法火焰灭菌法:适用于耐火的工具和器械;干热灭菌法:在电烘箱或灭菌器内高温按热杀死微生物;常压蒸汽灭菌法:适用于不耐高压蒸汽的器皿和制剂;高压蒸汽灭菌法:适用于器械和水性原料灭菌。u 紫外线灭菌消毒法(波长为253.7nm、温度为20-40时杀菌效果最好)室内空气、水、包装材料和器皿的消毒u 化学消毒法(乙醇、次氯酸钠、过氧化氢、环氧乙烷、甲醛、甲酚)通过涂抹、浸泡、喷洒、和蒸汽方式进行消毒,适用于设备、仪器、衣服、工作人员的皮肤,
20、空气和粉状原料的消毒40(四)化妆品的防腐(四)化妆品的防腐防腐剂的要求 抗菌活性抗菌活性 与表面活性剂有较好的配伍性与表面活性剂有较好的配伍性 安全性安全性 水溶性水溶性防腐剂的作用机理防腐剂的作用机理使微生物蛋白变性或凝固使微生物蛋白变性或凝固微生物体内有大量的蛋白质,凡能破坏蛋白质立体构型的因素,微生物体内有大量的蛋白质,凡能破坏蛋白质立体构型的因素,均能使蛋白质变性或凝固。均能使蛋白质变性或凝固。2.干扰微生物的酶系统干扰微生物的酶系统微生物胞内酶的作用与其活性基团有关,凡能改变或破坏胞内微生物胞内酶的作用与其活性基团有关,凡能改变或破坏胞内酶活性基团功能的物质,均能抑制微生物酶的活性
21、。酶活性基团功能的物质,均能抑制微生物酶的活性。3.改变细胞膜的通透性改变细胞膜的通透性阳离子表面活性剂和酚类作用于微生物后,可改变细胞膜结构,阳离子表面活性剂和酚类作用于微生物后,可改变细胞膜结构,干扰其正常功能,进而死亡。干扰其正常功能,进而死亡。41(五)影响防腐剂防腐性能的因素(五)影响防腐剂防腐性能的因素 浓度:浓度应高于最低抑菌浓度;pH值:不同防腐剂适应杀菌环境的pH值不同;温度:温度升高时,防腐剂效能有所下降;配方中其他组分的影响。42八、化妆品的特性和质量评价438.18.1化妆品与微量元素化妆品与微量元素 (1 1)铁铁及及其其配配合合物物:铁铁对对人人体体微微循循环环和和
22、完完善善微微血血管管有有重重要要作作用用,人人体体汗汗腺腺和和角角质质层层的的脱脱落落可可能能造造成成体体内内铁铁的的损损失失,使使体体内内血血浆浆中中铁铁受受到到影影响响。化化妆妆品品中中的的铁铁主主要要是是铁铁配配合合物物,此此配配合合物物能够溶入血液,以增加身体对铁的吸收。能够溶入血液,以增加身体对铁的吸收。(2 2)锗锗及及其其配配合合物物:化化妆妆品品中中的的有有机机锗锗主主要要以以氨氨基基酸酸锗锗氧氧化化物物形形式式存存在在。此此类类化化妆妆品品能能够够作作用用于于皮皮肤肤并并且且通通过过微微血血管管、皮皮下下组组织织细细胞胞作作用用于于更更深深层层,使使其其发发挥挥有有机机锗锗等
23、等成成分分的的作作用用。有有机机锗锗能能够够防防止止脂脂质质的的氧氧化化,所所以以,此此类类化化妆妆品品能能够够保保护护机机体体,维维持持皮皮肤肤的的弹弹性性,减减缓缓皮皮肤肤的的衰衰老老和和皱皱纹纹的的出出现现,对对皮皮肤肤具具有有增白作用,可以消除异常色素的沉着斑等作用。增白作用,可以消除异常色素的沉着斑等作用。由由于于微微量量元元素素有有着着特特殊殊的的生生理理活活性性,微微量量元元素素进进入入化化妆妆品品是是通通过过与与蛋蛋白白质质、氨氨基基酸酸、核核苷苷酸酸连连接接而而实实现现的的。若若微微量量元元素素以以配配合合物物的的形形式式进进入入化化妆妆品品,使使产产品品更更具具有有调调理理
24、性性和和润润湿湿性性,容易被皮肤等吸收和利用,起到真正的美容作用。容易被皮肤等吸收和利用,起到真正的美容作用。44 (3 3)铬铬及及其其配配合合物物:三三价价铬铬能能够够保保持持正正常常的的葡葡萄萄糖糖代代谢谢,铬铬起起胰胰岛岛素素辅辅助助因因子子作作用用。有有机机铬铬在在类类脂脂物物中中有有重重要要作作用用,能能够够预预防防动动脉脉粥粥样样硬硬化化斑斑块块及及角角膜膜浑浑浊浊。化化妆妆品品中中的的有有机机铬铬配配合合物物,有利于机体对铬的吸收和同化。有利于机体对铬的吸收和同化。(4 4)硒硒及及其其配配合合物物:硒硒在在人人体体中中的的代代谢谢与与维维生生素素E E有有关关。硒硒能能够够防
25、防止止过过氧氧化化物物对对细细胞胞质质膜膜的的不不饱饱和和脂脂肪肪酸酸的的作作用用,可可以以减减少少体体内内硒硒的的所所需需量量,以以保保证证膜膜的的完完整整性性。化化妆妆品品中中的的硒硒蛋蛋白白质质配配合合物物能能够够增增加加产产品品的的润润湿湿性性和和亲亲和和性性,有有利利于于机机体体皮皮肤肤的的硒硒的吸收和利用。的吸收和利用。(5 5)碘碘及及其其配配合合物物:微微量量元元素素碘碘具具有有阻阻止止头头发发的的分分叉叉的的作作用用,碘碘能能够够刺刺激激与与毛毛发发生生长长有有关关的的甲甲状状腺腺荷荷尔尔蒙蒙的的分分泌泌,对对毛毛发发正正常常的的生生长长发发育育有有着着重重要要作作用用。化化
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