Технологическое оборудование линии производства шампуняКомпания ООО «НЗПО» - Молпромлайн™ разрабатывает и изготавливает различные виды технологического оборудования, линии, широко используемое в косметической промышленности. Продукция выпускаемая на оборудовании НПО Молпромлайн: мази, шампуни, гели, краски для волос, скрабы, кремы, маски для лица, лосьоны, зубные пасты, эфирные масла и т.д. Косметическая продукция:
Оборудование для производства косметики:Оборудование для производства гелейОборудование для производства зубных пастОборудование для производства краски для волосОборудование для производства кремаОборудование для производства лосьоновОборудование для производства мазейОборудование для производства масок для лицаОборудование для производства скрабовОборудование для производства шампуняОборудование для производства эфирных масел |
Стерилизаторы, накопительная емкость, варочная емкость, варочный котел, варочный реактор, жиротопка, плавитель жира, гомогенизатор, вакуумный насос, вакуумный миксер, смеситель, вакуумный смеситель и т.д.
Вакуумно-гомогенизирующий аппарат для приготовления шампуня
ВГА-150. Емкость вакуумная трехслойная. Материал пищевая нержавеющая сталь AISI 304. Дно конус. Рабочий объем емкости 150 литров.
Мешалка рамная с мотором-редуктором 0,75 кВт. Скорость вращения вала мешалки 0-30 оборотов в минуту регулируемая посредством преобразователя частоты вращения «Веспер». Фторопластовые скребки.
Рубашка нагрева объемная. Нагрев посредством встроенных ТЭН, мощностью 9 кВт (две группы по 4,5 кВт).
Пульт с функцией автоматического и принудительного включения и выключения тэнов, автоматического поддержания температуры, процесса нагрева и охлаждения, функцией управления мешалкой, гомогенизатором и винтовым насосом.
Система охлаждения емкости через встроенный в рубашку нагрева змеевик с пневматическими клапанами «FESTO» на вход и выход охлаждающей жидкости. Штуцер для подачи воды. Два терморегулятора двухканальных ОВЕН. Датчики температуры (в продукт и в рубашку нагрева).
Запорная арматура с затворами дисковыми, диаметром 80мм на выгрузном патрубке по центру донышка емкости.
Система циркуляции и выгрузки продукта через гомогенизатор и винтовой насос с затворами дисковыми.
Крышка конус. Подъем крышки ручной, с амортизаторами.
Емкость на раме из нержавеющей стали. Вакуумный насос, моновакууметр электромагнитный, обратный клапан, вакуумный трубопровод с ловушкой и сливным бачком.
Смотровое окно ДУ 100 мм с освещением внутренней части реактора.
Две воронки для ввода сухих и жидких компонентов во время процесса приготовления.
Подготовка сырья. Сырье, поступившее на склад, перед использованием в производстве, обязательно подвергается внешнему осмотру и лабораторному анализу на соответствие требованиям, предусмотренным данной технологией, после чего оно подается на разгрузку в реактор.
Приготовление средства. Шампуни готовят путем механического смешения компонентов с водой в реакторе, оборудованном мешалкой. Использование мешалки специальной конструкции предупреждает вспенивание массы. Смешение компонентов производится при температуре производственного помещения и атмосферном давлении.
В реактор при включенной мешалке последовательно загружаются водно-спиртовой экстракт и ПАВ, которые затем перемешивают.
Питьевая вода проходит очистку на водоочистительном комплексе и подается в реактор при выключенной мешалке. Предварительно берется проба этой воды на соответствие требованиям, предъявляемым к качеству воды для приготовления шампуней. Подача воды контролируется счетчиком для воды. Далее производится перемешивание компонентов шампуня с водой.
Добавляются формалин и отдушка. Далее при выключенной мешалке с помощью насоса заливают предварительно приготовленный раствор хлористого натрия и перемешивают. Готовый продукт с помощью насоса подается в промежуточную емкость на отстой. Продукт отстаивается, после чего отбирается проба и делается анализ на соответствие техническим условиям, и при получении положительных результатов средство отправляется на расфасовку.
Современные шампуни в большинстве являются мультифункциональными и их рецептуры могут содержать от 10 до 15 ингредиентов и более. К ним относятся базовые ПАВ, загустители (регуляторы вязкости), эмульгаторы и стабилизаторы эмульсий, комплексообразователи (регуляторы жесткости воды), пенообразователи и стабилизаторы пен, кондиционеры, красители, ароматизаторы, консерваторы и другие функциональные добавки.
Согласно определению шампуней, они представляют собой однородные однофазные или многофазные жидкости с геле - или кремообразной массой без посторонних примесей. По агрегатному состоянию - это грубодисперсные системы класса эмульсий. Большинство эмульсий относятся к прямому типу дисперсий «масло в воде» с невысоким содержанием дисперсной «масляной» фазы. При приготовлении эмульсий водную и масляную фазы необходимо диспергировать одну в другой. Для диспергирования шампуней наиболее широко применяют механическое перемешивание жидкостей с использованием лопастных и пропеллерных мешалок (рисунок 6).
Рисунок 6. Лопастные мешалки
1. Подготовка водной фазы
Водная фаза эмульсий шампуней кроме воды как растворителя содержит водорастворимые ингредиенты: загустители, умягчители, увлажнители, базовые ПАВ, электролиты. Большая часть из них добавляется в воду изначально и лишь небольшое количество в ходе смешения с масляной фазой и доводке готовой эмульсии шампуня до заданной кондиции.
Технологическая вода
Согласно нормативной документации на моющие гигиенические косметические изделия в шампунях в качестве технологической воды как растворителя допускается использование воды для хозяйственных нужд, деминерализованной и деионизированной. Традиционно используют хозяйственную воду с добавлением в нее секвестрантов. Эти вещества предотвращаю образование нерастворимого осадка содержащихся в воде солей поливалентных металлов Са, Mg, Fe и других и одновременно понижают жесткость воды путем связывания секвестрантов с катионами Са 2+ , Mg 2+ , Fe 2+ в комплексные соединения.
Из веществ секвестрантов в шампунях наиболее часто применяют этилендиаминтетрауксусную кислоту(ЭТДА) и кристаллогидраты её динатриевой соли(Трилон Б).
Кислотно-щелочной баланс.
Согласно НД, величина водородного показателя рН в шампунях должна находиться в интервале от 5,0 до 8,5. В качестве регулятора значений величины рН в шампунях преимущественно используют лимонную кислоту и едкий натр. Основная масса лимонной кислоты вводится в воду сразу после ее дозировки, чтобы создать в ней кислую среду, обеспечивающей большую скорость растворения многих ингредиентов без нагрева водной фазы, а также исключающей гидролиз алкилоламидов с выделением аммиака. Едкий натр вводится в водную фазу в конце ее приготовления с целью доведения рН до заданной величины.
Загущение
Согласно техническим требованиям к шампуням их консистенция с геле- или кремообразной массой может изменяться от жидкой до густой. Большая часть загустителей (80% от их массы) вводятся в водную часть изначально при её приготовлении, оставшаяся часть - добавляется в готовую эмульсию при доводке ее до заданной вязкости.
В качестве загустителей применяют алкилоамиды, полимерные материалы, электролиты. При добавлении алкилоамидов и электролитов изменение вязкости водного раствора ПАВ производится за счет агрегативной трансформации мицелл в более сложные геометрические формы, что увеличивает напряжение внутреннего трения и вязкости и обеспечивает тем самым эффект загущения шампуней. Алкилоламиды вводят в шампунь на стадии образования водной фазы, а электролиты - в конечный состав шампуня с целью корректировки вязкости, улучшения совместимости.
При добавлении полимерных материалов (водорастворимые полимеры, этоксилированные многоатомные спирты с полиольной цепью). Загущающее действие основано на их способности самопроизвольно формировать дисперсные системы типа студней с пространственной сеткой - каркасом из полимерных цепей с двумерной или трехмерной решеткой.
Замутнение и опалесценция
Большинство шампуней изготавливаются непрозрачными и имеют перламутровый или опалевый вид. Их непрозрачность создается вводом в них веществ - замутнителей. В качестве последних используют соли жирных кислот С 16 -С 18 (пальмитаты и стеараты магния и цинка), алкилоламиды и глицериды жирных кислот, эфиры этиленгликоля и полиэтиленгликоля (моно- и диэтиленгликольмоностеараты), моноалкиловые эфиры жирных кислот.
Перламутровый эффект обусловлен изменением оптических свойств кристаллов, которые частично отражают и частично преломляют падающий свет. Кристаллы различных стеаратов создают разный перламутровый эффект. На перламутровый эффект также оказывает длина алкильной группы алкилоламидов: например, кокосовый диэтаноламид дает меньше блеска, а лауриновый моноизопропаноламид больше блеска. На степень мутности и уровень блеска значительное влияние оказывает величина скорости сдвига при смешении его с водной фазой и температура. При больших скоростях сдвига получается высокая степень мутности и низкий уровень блеска и, наоборот, при малых скоростях сдвига мутность уменьшается, а блеск увеличивается.
Ввод базовых и вспомогательных ПАВ.
В производстве шампуней в качестве базовых ПАВ в основном используют натриевые и аммониевые соли сульфоэфиров жирных спиртов (преимущественно лаурилового спирта С 12 и смеси жирных спиртов С 12 -С 14 кокосового масла):алкилсульфаты и алкилэтоксисульфаты со степенью оксиэтилирования от 2 до 3, сульфаты моно- и триэтаноламидов лауриновой кислоты и смеси жирных кислот кокосового масла.
Концентрация базовых ПАВ в шампунях определяется их рецептурой и потребительскими свойствами и составляет (масс%): в очищающих вспениваемых шампунях от 5 до 27, а в многофункциональных кондиционирующих от 7 до 30. Все перечисленные ПАВ являются анионными и хорошо растворяются в воде (за исключением лаурилэтоксисульфата).
При подготовке водной фазы базовые ПАВ вначале растворяют в чистой технологической воде. Масса этой воды равна величине разности между общей массой, вводимой в шампунь в качестве растворителя согласно рецептуре, и массой воды, расходуемой на стадии загущения и змутнения, а также при подготовке раствора натрия гидроксида для доводки рН в кислотно-щелочном балансе водной фазы. В среднем это количество воды составляет 50% от ее общей массы.
Вспомогательные ПАВ вводят в шампуни для усиления пенообразования и улучшения качества пены(более кремообразная и густая), придания дерматологической мягкости рецептуре(снижают раздражение кожи и глаз), а также повышения вязкости шампуня. В качестве вспомогательных ПАВ используют амфотерные ПАВ: кокамидопропилбетаины, кокамфокарбоксиглицинаты, лаурил(С 12)- миристил(С 14)- и кокдиметиламиноксиды, кокамидопропил-диметиламиноксиды, децил-, ундецил- и кокполиглюкозиды. Они хорошо растворимы в воде и для очищающих вспениваемых шампуней не содержащих масляной фазы, вводятся в водную фазу вместе с базовыми ПАВ.
Другие вещества
К ним относятся ингредиенты улучшающие функциональные и потребительские свойства. Это могут быть эмульгаторы, стабилизаторы эмульсий и пен, солюбилизаторы, консерванты, увлажнители, полезные добавки, обуславливающие вид шампуня.
2. Подготовка масляной фазы
Масляная фаза содержит водонерастворимые ингредиенты: красители, отдушки, кондиционеры, консерванты, эмоленты, полезные добавки. Некоторые из этих веществ могут быть водорастворимыми, но в рамках технологии изготовления шампуней, особенно многофункциональных кондиционирующих, их целесообразно вводить в масляную фазу.
В зависимости от состава и физико-химических свойств ингредиентов, масляную фазу готовят либо по частям. Либо полностью с одновременной загрузкой. В ходе загрузки ингредиентов в фазу, её непрерывно перемешивают до получения однородной массы и, если необходимо, нагревают до температуры 75-80?С, чтобы увеличить скорость растворения. Готовую масляную фазу добавляют в водную фазу при непрерывном перемешивании.
3. Корректировка вязкости и кислотно-щелочного баланса шампуня
Вязкость большинства шампуней корректируют с помощью добавления в них солевого раствора NaCl. Водородный показатель корректируют добавлением в шампунь раствора едкого натра NaOH и лимонной кислоты.
4. Технологическая установка
Технологический процесс производства шампуней включает в себя стадии взвешивания и дозировки ингредиентов, их загрузку и перемешивание, нагрев и охлаждение фаз, и их перекачивание, анализ промежуточных смесей и конечного продукта, доводка готового продукта до заданной кондиции (рН среды, вязкость, плотность, внешний вид и цвет) и перекачка его в емкость для хранения с последующей фасовкой.
Рисунок 7. Схема конструкции высокоэффективного смесителя с двойным циркуляционным контуром.
Для проведения этих стадий технологическая установка должна иметь в своём составе: аппараты-смесители, насосы, мерники и дозаторы, питатели, нагреватели/охладители, анализаторы, запорную арматуру.
В зависимости от производственной установки рабочий объём смесителей составляет от 50 до 6000 л. В качестве перемешивающих устройств в смесителях используют лопастные, пропеллерные (рисунок 8) и якорно-скребковые мешалки, снабженные стационарными волнорезами.
Современные смесители (рисунок 7) дополнительно оснащены автономной системой мойки, очищающей аппарат от предыдущей смеси после откачивания.
Рисунок 8. Пропеллерная мешалка.
Рисунок 9. Реактор для производства шампуней.
Рисунок 10. Вакуумно-гомогенизирующий аппарат для приготовления
косметических
Рисунок 11. Блок-схема технологической установки производства шампуней
Аппараты-смесители приготовления: водной фазы(1), водного раствора NaOH (2), масляной фазы (3,4), шампуня (5).
Шампуни представляют собой пеномоющие препараты для мытья кожи головы и волос с целью удаления загрязнений, пыли, жировых выделений и отмерших клеток кожи.
В настоящее время шампунь является одним из наиболее употребляемых косметических средств . Шампунь является не только средством гигиены, но и средством ухода за волосами. Потребитель ждет от использования этого продукта дополнительных свойств, например, отсутствия раздражения после применения продукта, наличие кондиционирующих свойств, таких как снятие статического электричества, легкое расчесывание волос, придание волосам блеска, обеспечение защиты от повреждений (теплового и механического), увеличение объема волос. Также важно наличие биологически активных компонентов и эстетических добавок. К этим шампуням предъявляют достаточно жесткие требования по качеству, безопасности , эффективности. Продукция должна иметь сбалансированный состав, обладающий свойствами защиты от воздействия внешней среды и способствующие восстановлению структуры поврежденных волос.
Производство шампуня для волос получило массовое развитие лет 50 назад. В это время было изобретено очень эффективное поверхностно-активное вещество , имеющее название лауретсульфат натрия, производящийся из кокосового масла.
При производстве шампуней можно использовать тоже оборудование, которое применяется для изготовления других видов косметической продукции .
Процесс производства шампуней состоит из нескольких стадий:
Подготовка сырья;
Изготовление шампуня;
Состав шампуня
Изготовление шампуня начинается с разработки рецептуры. Каждый компонент, входящий в состав шампуня, имеет свое предназначение.
Классические методы изготовления шампуней подразумевают использование воды в качестве основного компонента, которая составляет 70 – 75% шампуня. В РФ в косметической промышленности используется вода питьевая, соответствующая требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01. Такая вода должна быть подготовлена, очищена, умягчена и обезврежена. Однако, вода может быть полностью заменена на экстракты лекарственных трав . Компанией «КоролёвФарм» разработана, внедрена и успешно применяется технология производства шампуней на основе только экстрактов , полученных при помощи электроимпульсной плазменно-динамической экстракции. Это важно особенно для детской продукции. Это позволяет придавать продукту определенные свойства. Как известно, экстракты обладают свойством проникать в верхние слои кожи, оказывая при этом различное воздействие, например, смягчающее, увлажняющее, противовоспалительное или антибактериальное, успокаивающее, лечебно-профилактическое. Полезные вещества, содержащиеся в самих экстрактах, позволяют придавать продукту определенные свойства. А также экстракты придают шампуням различные ароматы и цвет, что, в свою очередь, позволяет не вводить в состав красители и отдушки.
- Поверхностно-активные вещества (сокращенное название ПАВ) . Одним из часто используемых является лауретсульфат натрия, которое относится к анионактивным ПАВ и отвечает за моющее действие шампуня, эффективное удаление загрязнений с волос. Содержание анионных ПАВ составляет 5-15%.
Вспомогательные СоПАВ, например, бетаины, которые обеспечивают придание свойств шампуню, которые улучшают его качество (например, пенообразующую способность), смягчают рецептуру и повышают безвредность шампуня, улучшают дерматологические характеристики, а также позволяют уменьшить количество соли, которое вводится для загущения шампуня.
Кондиционирующие и смягчающие добавки, такие как поликватерниум.
Компоненты, которые обеспечивают блеск волос, способствуют легкому расчесыванию (силиконовые масла, такие как циклометикон, диметикон).
Добавки, которые увлажняют волосы и придают им блеск (различные масла, пантенол).
Некоторые воски, которые способствуют улучшению внешнего вида шампуня (например, стеарат).
- Специальные добавки различной направленности в зависимости от заявленного эффекта (экстракты лечебных трав , протеины, кератин, витамины и др).
Отдушки, эфирные масла, консерванты.
Производство шампуня, технология
Производство шампуня заключается в растворении и смешении компонентов шампуня в воде в реакторе-смесителе. В реактор подается необходимое количества воды в соответствии с технологической картой, включаются мешалки и обогрев котла. Содержимое котлов нагревают до температуры 55-60 о С. Для смягчения воды добавляют разнообразные комплексообразователи и смягчители, например, динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты ЭДТА. Загружают анионактивное ПАВ и продолжают перемешивание до тех пор, пока оно полностью растворится и в реакторе будет однородная прозрачная масса. При этом используют такие мешалки и скорость их вращения, чтобы не вызывать сильного запенивания содержимого котла.
После этого включают охлаждение котлов до температуры 40-45 о С. В это время вводятся остальные компоненты шампуня в соответствии с рецептурой. По достижении температуры 35-40 о С вводятся консерванты и отдушки. После введения каждого компонента перемешивание продолжается до полного растворения вводимых веществ. Готовый шампунь выгружают с помощью насосов в емкости для отстаивания. Каждая варка шампуня проходит этап контроля по показателям качества и безопасности на соответствие установленным требованиям. Такие требования устанавливаются в спецификации на готовый продукт. Только после подтверждения соответствия варка допускается к фасовке и упаковке.
Фасовка
Шампуни чаще всего разливаются в пластиковые флаконы, которые, с одной стороны, обеспечивают сохранность продукта и, с другой стороны, обладают привлекательным и гармоничным внешним видом.
Шампуни российского производства выпускаются в соответствии с требованиями ТР ТС 009/2011 , где регламентированы требования безопасности продукции. Кроме этого, показатели качества шампуней установлены в ГОСТ 31696-2012 «Продукция косметическая гигиеническая моющая. Общие технические условия».
Оборудование для изготовления шампуней
Линия по производству шампуней, как правило, включает следующее оборудование:
Реакторы с возможностью нагрева и охлаждения, оснащенные мешалками;
Насосы для перекачивания;
Емкости (тара) для отстаивания и хранения шампуня;
Устройство для розлива и дозирования продукта;
Устройство для этикетирования флаконов.
Шампуни для детей
Особое место в производстве косметических средств занимает производство косметики для детей, в том числе детских шампуней. Такая продукция должна оказывать исключительно мягкое моющее действие. Состав не должен иметь очень активных биодобавок, запрещенных консервантов, красителей, не раздражать кожу головы и глаза, быть гипоаллергенным. Всеми этими преимуществами обладает серия косметики для «Magic Herbs », которая изготавливается на основе экстрактов лекарственных растений.
Идея открыть завод по производству шампуней может стать перспективным бизнесом, способным принести стабильный доход. Производство шампуней требует сравнительно небольших вложений, не нуждается в большом количестве персонала и в сложном оборудовании. Завод по производству шампуней окупится уже через 2–3 года.
Сырье для шампуней
Производство шампуней начинается с разработки рецептуры.
1. Основной компонент шампуня - это вода, в которой смешиваются все остальные составляющие. Она составляет до 70–75% шампуня.
2. Поверхностно-активные вещества (ПАВ) служат для удаления жира и грязи. На них приходится 20–25% ингредиентовы. В производстве шампуней используются лакрилсульфаты натрия и аммония.
3. Моющие вещества сгущают шампунь и образуют пену. В качестве моющих веществ используют кокамид, кокамидопропилбетаин, глицерет кокоат и дециловый глюкозид.
4. Смягчающие вещества уплотняют структуру шампуня и придают волосам мягкость. Это поликватерниум и кватерниум.
5. Силиконовые масла придают волосам блеск и гладкость, облегчают расчесывание.
6. Увлажнители волос питают кутикулу волоса и придают блеск. В качестве увлажнителей применяют пантенол, ореховое масло и масло ши.
7. Спирты играют роль смазки, облегчая расчесывание.
8. Воски (например, стеарат) используют для улучшения консистенции шампуня.
9. Натриевая соль лимонной кислоты поддерживает нужный кислотно-щелочной баланс шампуня.
10. Добавки: витаминные, лечебные, солнцезащитные, красящие.
11. Ароматизаторы, отдушки и консерванты.
Для того чтобы открыть завод по производству шампуней, нужно учитывать, что стоимость сырья для производства одной тонны продукта составляет около 13 тысяч рублей.
Технология
Завод по производству шампуней должен иметь собственную рецептуру. После определения рецептуры все компоненты шампуня проходят контроль качества, а вода - полную очистку. Производство шампуней начинается с того, что смесь воды и спиртов подают в реактор, добавляют ПАВ и начинают смешивание. Постепенно добавляются все остальные компоненты, в самом конце - отдушки и консерванты. Готовый шампунь откачивается насосом в емкость для отстоя, откуда берется проба на анализ. Завершается производство шампуней расфасовкой продукции по бутылкам и наклейкой этикеток.
Необходимое оборудование
Для того чтобы открыть завод по производству шампуней, нужно приобрести оборудование для линии производства и лаборатории.
Производственная линия включает:
Приемные и промежуточные емкости;
- трехслойный реактор с мешалкой;
- роторный насос;
- автоматическая дозировочная машина для разлива шампуня;
- машина для наклеивания этикеток.
Стоимость оборудования составляет от 1,8 до 3 млн рублей. Для его обслуживания потребуется 5 операторов.
Завод по производству шампуней нуждается в лаборатории по разработке рецептуры и тестированию продукции, для оснащения которой потребуются:
Стерилизатор;
- дистиллятор;
- биологический микроскоп;
- термостаты;
- весы;
- аппарат для встряхивания;
- водяная баня с электроплиткой;
- рН-метр;
- холодильник;
- таймер;
- бактерицидный облучатель;
- колбы, пипетки, ступки, чашки.
Необходимое оборудование для лаборатории будет стоить до 300 тысяч рублей.
Всего для того, чтобы открыть завод по производству шампуней , потребуется от 3 до 3,5 млн рублей. Окупается производство шампуней за 2–3 года. Наряду с шампунями можно производить и другие линии косметики, имеющие схожий технологический процесс: крема, жидкое мыло, зубные пасты и т. п., поэтому в будущем производство легко будет расширить.
Идея открыть завод по производству шампуней может стать отличным стартом для начинающего и послужить основой большого бизнеса.
Главная > МонографияСоставление рецептуры и выбор сырья должны осуществляться с учетом требований Руководства по косметической продукции, утвержденного ЕЭС (Директивы ЕЭС 76/768) и СанПиН 1.2.681-97 «Гигиенические требования к производству и безопасность парфюмерно-косметической продукции». Эти документы содержат перечни веществ, разрешенных, не разрешенных и ограниченно разрешенных к применению при составлении рецептур косметических средств и, в частности, средств для ухода за волосами и кожей головы.
В современной косметике все больше внимания уделяется активным добавкам – компонентам, которые в относительно небольшом количестве могут существенно влиять на свойства готового продукта. Однако во многих случаях введение активных компонентов в готовую рецептуру лимитируется их химической природой: неприятным запахом, низкой растворимостью, быстрой деградацией из-за окисления, чувствительностью к УФ-излучению или воде, а также плохой переносимостью кожей при нанесении в более высоких концентрациях.В ряде случаев антиоксиданты, комплексообразующие агенты и УФ-фильтры могут улучшать качество готового продукта, предохраняя его от окисления, изменения цвета, расслаивания и т.п. Вместе с тем повлиять на такие параметры, как биодоступность активного компонента и толерантность к нему кожи головы и волос, сложнее, поскольку они во многом зависят от рецептуры.При выборе основы разработчик косметики (в отличие от фармацевта) обычно руководствуется иными мотивами, нежели повышение биодоступности активного компонента. На первый план здесь выступают потребительские качества готового продукта и его безопасность. Часто бывает так, что выбранная основа не может предохранить активное соединение от деградации, в результате которой оно не только утрачивает свою биологическую активность, но и, более того, становится токсичным.При нанесении на кожу «незащищенное» активное соединение контактирует с воздухом и быстро окисляется или попадает под прямые солнечные лучи и разрушается под их действием. Классическими примерами таких сверхчувствительных соединений являются ненасыщенные жирные кислоты, витамины А (ретинол) и С (аскорбиновая кислота). Так, окисляясь по месту ненасыщенных двойных связей, ненасыщенные жирные кислоты способствуют быстрой порче продукта (его прогорканию). При окислении витамин С утрачивает свои антиоксидантные свойства, а витамин А может вызвать сильное раздражение. Инкапсулирование активных компонентов, т.е. заключение их в защитную оболочку, рассматривается как перспективное решение этой проблемы.Микрокапсулы – это, как правило, сферические системы, в которых активные компоненты располагаются в сердцевине (ядре). Ядро окружено одним или несколькими слоями оболочки. На современном рынке представлен широкий выбор материалов для капсульных оболочек. Наибольшее распространение получили натуральные или синтетические полимеры, такие как коллаген, альгинат, хитозан, молочная кислота, поликапролактон, полиакрилаты, а также воски.Эффективность микрокапсул в составе готового продукта во многом зависит от их поведения в косметической базе. Кроме того, следует принять во внимание, что инкапсулирование требует времени и дополнительных денежных затрат. Так что только те компоненты, инкапсулирование которых продиктовано необходимостью, достойны того, чтобы быть заключенными в защитную оболочку. 3.2 Технология получения косметических моющих средств Приготовление шампуней относится к категории сравнительно простых производств. В общем случае единицей оборудования является аппарат из нержавеющей стали, снабженный рубашкой для нагревания и охлаждения и перемешивающим устройством (для жидких и кремообразных шампуней устройство мешалки несколько различается). Важным является то, что все шампуни должны проходить обязательные испытания. Сначала проводят оценку органолептических показателей (внешнего вида, консистенции, цвета, запаха), которые определяются путем сенсорной оценки. Затем исследуют физико-химические характеристики, в том числе показатели безопасности: значение водородного показателя рН, массовую долю сухого вещества, пенообразующую способность, реологические характеристики (вязкость), содержание тяжелых металлов, а также определяют микробиологическую устойчивость. Потребительские свойства шампуня изучают на добровольцах (волонтерах). Особое внимание уделяется изучению токсикологических свойств шампуней, причем в последние годы все больше находят применение методики in vitro, которые используются вместо тестирования на животных и на добровольцах (in vivo).
1 – кран; 2 – смеситель 4 т; 3 – смеситель 10 т; 4 – нагрев воды;
5 – система очистки воды; 6 – насос; 7 – фильтр; 8 – емкость 2 т;
9 – дозатор
Рисунок 3.1 – Технологическая схема получения шампуней
Технологический процесс получения шампуня (рисунок 3.1) начинается с подбора и проверки сырьевых компонентов. Они должны быть безвредны во вводимых концентрациях и не образовывать токсичные комбинации между собой. Компоненты в составе шампуней должны быть совместимы, сбалансированы и стабильны при установленном значении водородного показателя рН. Прежде всего необходимо подготовить воду, т.к. это основной компонент шампуня. Вода должна быть очищена от механических примесей, железа, умяг-чена и микробиологически обезврежена. Содержание тяжелых металлов в воде не должно превышать установленные нормы. ПАВ должны быть заранее подготовлены, взвешены, а в зимнее время поме-щены в теплое помещение, чтобы избежать их застывания, но при температуре не более 50 °С, чтобы не допустить их разрушения. В основном технология приготовления шампуня представляет собой смешивание и растворение компонентов. Стадии технологического процесса получения шампуней следующие. Подготовка сырья. Сырье, поступившее на склад, перед использованием в производстве, обязательно подвергается внешнему осмотру и лабораторному анализу на соответствие требованиям, предусмотренным данной технологией, после чего оно подается на разгрузку в реактор. Приготовление средства. Шампуни готовят путем механического смешения компонентов с водой в реакторе, оборудованном мешалкой. Использование мешалки специальной конструкции предупреждает вспени-вание массы. Смешение компонентов производится при температуре производственного помещения и атмосферном давлении. В реактор при включенной мешалке последовательно загружаются водно-спиртовой экстракт и ПАВ, которые затем перемешивают. Питьевая вода проходит очистку на водоочистительном комплексе и подается в реактор при выключенной мешалке. Предварительно берется проба этой воды на соответствие требованиям, предъявляемым к качеству воды для приготовления шампуней. Подача воды контролируется счетчиком для воды. Далее производится перемешивание компонентов шампуня с водой. Добавляются формалин и отдушка. Далее при выключенной мешалке с помощью насоса заливают предварительно приготовленный раствор хлористого натрия и перемешивают. Готовый продукт с помощью насоса подается в промежуточную емкость на отстой. Продукт отстаивается, после чего отбирается проба и делается анализ на соответствие техническим условиям, и при получении положительных результатов средство отправляется на расфасовку. 3.3 Характеристика сырья для производства средств по уходу за волосами Современный шампунь – это давно уже не просто специализированное средство для мытья волос, а сложнейшая композиция, способная выполнять три главные задачи: удалять загрязнения, снимать с волос статическое электричество и защищать кожу головы. Если средство по уходу за волосами решает первую задачу – это просто шампунь, если вторую – кондиционер, третью – маска для волос. Сочетание в той или иной степени двух последних свойств сделает композицию бальзамом-ополаскивателем, двух первых – шампунем-кондиционером («два в одном»), а всех трёх – шампунем «три в одном».Все сырье, используемое для производства средств по уходу за волосами, можно разделить:- на натуральное (животного или растительного происхождения);- синтетическое.Плоды гибридных кокосовых пальм (рисунок 3.2) служат сырьём для производства многих компонентов шампуней.Рисунок 3.2 – Гибридная кокосовая пальма
Самой сложной задачей, стоящей перед химиками-разработчи-ками шампуней, является проблема совместимости различных компонентов.Масло, как известно, может быть эффективным гасителем пены. Но это означает, что добавка подобных смягчающих компонентов в шампуни должна обязательно сказаться на количестве и качестве пены, а значит, и ухудшить моющие свойства состава. Чтобы избежать этого, в смесь вводят так называемые эмульгаторы – вещества, способные обволакивать нерастворимые в воде капельки жиров. Микроплёнка из эмульгатора не даёт соприкасаться маслу с ПАВ напрямую, а также препятствует расслоению шампуня, не давая крошечным шарикам масла сливаться друг с другом.Ещё более современный способ сочетать несочетаемое – солюбилизация компонентов, нерастворимых в воде, то есть их перевод в растворимое состояние при помощи особых добавок. Дело в том, что многие ПАВ образуют в воде не истинные, а мицелярные растворы. Связано это с особен-ностями структуры молекул ПАВ, которые имеют полярную головку и длинный незаряженный хвост – углеводородный радикал (R) C 12 –C 14 (рисунок 3.3).Г
Рисунок 3.3 – Строение
молекул ПАВ
Оловки взаимодействуют с молекулами воды, а хвосты стремятся сблизиться друг с другом, в результате чего появляются правильные конгломераты молекул – мицеллы.Если концентрация ПАВ в растворе не очень велика, мицеллы напоминают шарики, если она растёт – шарики сливаются друг с другом, образуя трубочки (рисунок 3.4).Мицеллы образуются благодаря электростатическим взаимодействиям полярных головок молекул ПАВ с молекулами воды. Иногда внутри таких структур могут «растворяться» жироподобные вещества.М
икросреда внутри шариков и трубочек электрически нейтральная, и здесь вполне могут «раствориться» вещества, нерастворимые в воде, например, масла. Однако, не все молекулы ПАВ способны солюбилизировать различные добавки одинаково хорошо, и появление продуктов, активных в этом отношении, вывело производство шампуней на совершенно иной уровень.
Рисунок 3.4 – Механизм мицеллообразования
Не менее сложно «примирить» в одном флаконе анионные вещества с катионными. Такое стало возможно только после изобретения амфотерных и крипто-анионных ПАВ.Крипто-анионные ПАВ – это класс веществ, сочетающих в себе свойства анионных и неионогенных ПАВ. Молекулы таких ПАВ несут как положительный заряд (преимущественно на азоте), так и отрицательный заряд. Они встают мостиком между молекулой моющего и молекулой кондиционирующего вещества, образуя с ними слабые связи, что позволяет компонентам шампуня действовать более или менее независимо.Итак, основой для производства средств для мытья волос являются ПАВ, вспомогательные ПАВ (соПАВ) и загустители – это компоненты, обеспечивающие удаление загрязнений с волос и кожи головы. Дополнительно для решения других задач, стоящих перед средствами по уходу за волосами, вводят: конденсирующие добавки, красители, замутнители, отдушки, растительные масла, экстракты растений, витамины, консерванты. Всего в состав шампуней входит несколько десятков веществ.3.3.1 Поверхностно-активные вещества (ПАВ) Основным действующим началом шампуня являются детергенты – поверхностно-активные вещества, вызывающие появление пены при смешивании с водой и воздухом.Детергент является основным «смысловым» компонентом шампуня. На этикетке любого шампуня детергент обычно располагается одним из первых в составе. ПАВ обладают следующими свойствами:
снижают поверхностное натяжение между водой и жировыми частицами, облегчая, таким образом, удаление этих частиц и грязи;
образуют пену;
образуют взвесь частиц грязи в пене и препятствуют повторному оседанию грязи на волосах;
стабилизируют прочие ингредиенты шампуней или поддерживают их в растворенном виде;
увеличивают вязкость шампуней.
анионные ПАВ – в водном растворе распадаются с образованием отрицательно заряженных ионов;
катионные ПАВ – в водном растворе распадаются с образованием положительно заряженных ионов;
амфотерные ПАВ – в водном растворе в зависимости от рH среды могут проявлять катионные (в кислой среде рН<7) или анионные свойства (в щелочной среде рН>7);
неионогенные ПАВ – в водном растворе не образуют ионов.
Рисунок 3.5 – Классификация детергентов
Моющее действие обеспечивают в основном анионные ПАВ. Молекула анионактивных ПАВ содержит водорастворимую (гидрофильную) часть, заряженную отрицательно, и жирорастворимую (гидрофобную), нейтраль-ную. Жирорастворимая часть молекулы связывает и обволакивает частицы грязи и секрет сальных желез. Водорастворимая часть молекулы ориентиру-ется в сторону от волоса, который несет отрицательный заряд, в результате чего частицы грязи, соединенные с ПАВ, отторгаются волосом, растворяются в воде и удаляются.Анионные детергенты (сурфактанты, содержащие отрицательные ионы) являются наиболее распространенными веществами, использующимися в шампунях и гелях для мытья. Типичным представителем анионных ПАВ являются соли алкилэфирсульфатов, которые получают сульфатированием оксиэтилированных высших жирных спиртов с последующей нейтрализацией и образованием натриевых, реже магниевых, аммонийных солей. Чаще других используют оксиэтилированный натрий лаурилсульфат – натрий лауретсульфат. Оксиэтилированный магний лаурилсульфат – магний лауретсульфат используют преимущественно в детских шампунях, т.к. он наиболее «мягкий». Катионоактивные ПАВ в водном растворе распадаются с образованием положительно заряженных ионов, обладают слабым моющим эффектом, однако хорошо «притягиваются» к отрицательно заряженным волосам (субстантивность) и осуществляют фиксацию биодобавки на волосах.Катионные сурфактанты (содержат положительные ионы) используются реже и в высоких концентрациях. Многие из них вызывают раздражение при попадании в глаза. К ним относятся соли четвертичных аммониевых соединений, катионные полимеры, кватернизованные гидролизаты белка, производные растительных полисахаридов и другие.Амфотерные сурфактанты (содержат положительные или отрицательные ионы в зависимости от значения водородного показателя рН шампуня). Амфотерные сурфактанты используются в шампунях для поврежденных и сухих волос. К ним относятся: алкиламидопропил бетаины, которые используются в комбинации с анионными ПАВ для получения мягкой моющей субстанции. Последнее время все чаще в рецептурах используют амфотерные имидазол производные ПАВ (кокоамфоацетат), которые в сочетании с анионными ПАВ улучшают пенообразующую способность и повышают безвредность рецептур. А в сочетании с катионными полимерами усиливают положительное воздейст-вие силиконов и полимеров на волосы и кожу. Неионогенные ПАВ используют в составе шампуней для улучшения консистенции, реологических характеристик, придания волосам шелковистости и мягкости. Чаще других применяют оксиэтилированные спирты, оксиэтилированное касторовое масло, эфиры пропиленгликоля высокомолекулярных жирных кислот.Неионогенные ПАВ вызывают менее выраженный денатурирующий эффект, чем анионные, однако обладают большей проникающей способностью в кожу.Если расположить все детергенты в порядке возрастания их качества, то список будет выглядеть примерно так:Ammonium Lauryl Sulfate (аммония лаурил сульфат) – анионный сурфактант;Ammonium Laureth Sulfate (аммония лаурет сульфат) – анионный сурфактант;Sodium Lauryl Sulfate (натрия лаурил сульфат) – катионный сурфактант;Sodium Laureth Sulfate (натрия лаурет сульфат) – катионный сурфактант;TEA Layril Sulfate (ТЕА лаурил сульфат) – анионный сурфактант;ТЕА Laureth Sulfate (ТЕА лаурет сульфат) – анионный сурфактант.Таким образом, последние три сурфактанта являются лучшими.По способности к пенообразованию конкурентов у лауретсульфата нет до сих пор, но пена у него рыхлая и нестабильная. С ним мог бы соперничать только неэтоксилированный лаурилсульфат, но это вещество стоит в два раза дороже и сильнее раздражает кожу головы. В небольших концентрациях (около 1 %) его применяют в зубных пастах, а в рецептуру шампуней вводят редко, если необходимо подправить свойства готового продукта, и всегда вместе с лауретсульфатом.Однако если шампуни будут содержать только один из вышеперечисленных детергентов, в частности, лауретсульфат, то при частом применении шампуня кожа может воспаляться, и может появляться перхоть. Кроме того, поскольку лауретсульфат получают в виде водного раствора с концентрацией активного вещества от 5% до 15 %, то такой жидкий компонент очень неудобен при дозировании.Поэтому помимо вышеуказанных детергентов любой шампунь обязательно содержит ещё один или несколько «мягких» ПАВ, благотворно влияющих на свойства готового продукта. СоПАВ – это вспомогательное ПАВ, которое способствует созданию опти-мальных сбалансированных рецептур. Такие соПАВ, как кокогликозиды, алкил эфир карбоксилаты и другие, позволяют получить дерматологически мягкие шампуни с устойчивой интенсивной пеной, которые можно рекомендовать не только для мытья волос, но и тела.С помощью соПАВ решают сразу несколько задач. Главная – уменьшить раздражение кожи и слизистой оболочки глаз.Первыми соПАВ были лауретсульфосукцинаты натрия (анионные ПАВ на основе янтарной кислоты). Эти вещества обладают мягким моющим действием и хорошо снижают дерматологическую жёсткость моющей композиции в целом, даже если заменить ими только треть или даже четверть лауретсульфата в шампуне. Сульфосукцинаты до сих пор вводят в состав некоторых детских шампуней «без слёз».За 40 лет химики синтезировали немало мягких соПАВ, но цена любого из них превышает стоимость основного моющего вещества, как правило, в два-три раза.Поиски мягких ПАВ продолжаются всё время. Сразу вслед за сульфосукцинатами в шампунях, в том числе и детских, появились кокоамфодиацетаты натрия (BETADET ТНС–2), которые обладают хорошими дерматологическими свойствами. Но настоящий прорыв в производстве средств для мытья волос был связан с бетаинами (или кокоамидопропилбетаинами – BETADET HR–50K), которые появились в начале 70-х годов.Эти вещества не просто делают шампуни более мягкими: даже небольшая добавка бетаинов позволяет снизить концентрацию электролитов в шампунях, поскольку они сами по себе могут загущать растворы лауретсульфата натрия. Кроме того, по сравнению с сульфосукцинатами и кокоамфодиацетатами бетаины гораздо стабильнее физически. Если первые при длительном хранении или понижении температуры могут выпасть в осадок и сделать мутным готовый продукт, а вторые иногда придают шампуням нежелательный желтоватый оттенок, то шампуни с бетаинами нового поколения (так называемыми сульфобетаинами) можно хранить даже при отрицательных температурах. Такие растворы не мутнеют вплоть до минус 10 °С. Из криптоанионных ПАВ наибольшее распространение получилалкил эфиркарбоксилат. Он обес-печивает повышенную эффективность катионных кондиционирующих агентов, снижает раздражающее действие, увеличивает пенообразование.Фосфаты и эфиркарбоксилаты используют в косметических изделиях в каче-стве диспергаторов, эмульгаторов, солюбилизаторов.3.3.2 Кондиционирующие добавки За счет перехода части кожного сала в мыльный раствор на волосах остаётся небольшой отрицательный заряд, который желательно нейтрализовать. Для этой цели используют кондиционирующие составы, главные компоненты которых – катионоактивные вещества и катионные полимеры. Адсорбируясь на волосах, они снимают с них заряд, делают их более мягкими и послушными. Кондиционирующие вещества предназначены для выполнения следующих функций:снятия статического электричества, уменьшения «разлетаемости» волос;
приглаживания и выравнивания поврежденных участков стержней волос;
легкого расчесывания мокрых и сухих волос;
минимизации пористости;
придания волосам блеска и шелковистости;
обеспечения защиты от теплового и механического повреждений;
увлажнения;
увеличения объема и массы;
рекондиционирования поврежденных волос.
В то же вре-мя известно, что при правильном подборе комбинации ПАВ можно получить необходимую вязкость при меньшем содержании загустителей.В качестве загустителей используются полимеры: поливинилпирролидон, структурированные сополимеры акрилатов и т.д. Роль загустителей могут выпол-нять модифицированные глицериловые эфиры жирных кислот, производные полисахаридов растительного происхождения, а также некоторые катионные полимеры. Часто в качестве загустителя применяют хлорид натрия или цитрат натрия (2–4 %). Однако хлорид натрия может понижать адсорбцию катионного полимера на волосах и тем самым препятство-вать проявлению кондиционирующего эффекта. Кроме того, если плохо промыть голову, на коже головы останется соль, которая тоже внесет свой вклад в раздражение.В качестве загустителя также могут применяться многофункциональные добавки, такие как диэтаноламиды жирных кислот кокосового масла. Такая добавка, кроме того, повышает морозоустойчивость средства, защищает кожу от обезжиривания при мытье, позволяя ей сохранять природный водно-липофильный баланс. Эти вещества обладают и другими достоинствами: например, они стабилизируют пену и позволяют вводить в шампуни различные дисперсные добавки без риска, что смесь расслоится.
Похожие статьи
