V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Дисперсные системы. Разработка и создание эмульсионных кремов для рук.
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Актуальность
В современном мире наука, в частности – химия, активно развивается и пронизывает все сферы жизни, как человека, так и всего общества.
Однако, многие продукты, имеющие в себе большую научную основу, остаются так же недостаточно улучшены и крайне мало усовершенствованы.
Гипотеза: Возможно ли создать и усовершенствовать крема для рук различного состава и свойств в условиях школьной лаборатории?
Цель: создание эмульсионных кремов для рук различного состава, отвечающих всем нормам и показателям качества, с достойными лечебными и ухаживающими свойствами.
Задачи:
1.Изучить литературные источники:
-Понятие крема. Дисперсные системы. Эмульсии.
-Создание эмульсий и кремов для рук на их основе.
-Контроль качества эмульсий, в частности – кремов для рук.
2.Разработать рецепт качественных кремов для рук, создать данный продукт.
3.Произвести контроль качества полученного продукта.
Объект исследования: Дисперсные системы.
Предмет исследования: Процесс создания эмульсионных кремов.
Методы исследования:
1.Теоретические методы:
Анализ литературы.
Конкретизация.
Синтез найденного и полученного материала.
Моделирование объекта исследования.
2.Практические методы:
Эксперимент (создание продукции).
Наблюдение.
Тестирование (изучение свойств, установка качества продукции).
1.Теоретическая часть.
1.1.Создание продукции
1.1.1.Косметические средства. Эмульсии. Кремы
Косметические средства – это препараты, отличающиеся чрезвычайным многообразием форм. Все косметические средства можно классифицировать по их физико-химическому состоянию, либо по их потребительским свойствам и целям применения.
В технологии косметических изделий используются различные дисперсные гетерогенные системы, состоящие, по крайней мере, из двух фаз.[1]
Рисунок 1. Классификация косметических средств
Эмульсии – это однородные по внешнему виду системы, состоящие из двух практически взаимно нерастворимых жидкостей, одна из которых находится в диспергированном виде (дисперсная фаза), а другая представляет собой сплошную среду (дисперсную среду) с распределенными в ней частицами первой жидкости.
На практике часто используются такие эмульсии, в которых одна жидкость является водой, а другая – органической жидкостью, условно называемой маслом.[1]
Таблица 1. Типы эмульсий [1]
|
Тип |
Сокращенное обозначение |
Дисперсная фаза |
Дисперсионная среда |
Действие на кожу |
Рекомендации |
|
Прямая (Масло-вода) |
м/в |
Масло |
Вода |
Действуют охлаждающе, легко распределяются по коже, быстро впитываются. |
Рекомендуется использовать попеременно с эмульсиями типа в/м, чтобы кожа не осушалась (вследствие быстрого испарения свободной воды). |
|
Обратная (Вода-масло) |
в/м |
Вода |
Масло |
Увлажняют кожу, предотвращают осушение. |
Рекомендуется использовать регулярно, но с некоторыми периодами времени (от одного до нескольких дней) между нанесением. |
|
Смешанная (дифильная) |
в/м/в или м/в/м |
Вода или Масло |
Масло или Вода |
Обладают свойствами как эмульсий типа в/м, так и эмульсий типа м/в |
Рекомендуется для получения желаемого эффекта пользоваться регулярно. |
1.1.2 Рецепты эмульсий
Из литературных источников были выбраны рецепты трех видов эмульсий. Состав представлен в таблицах.
Таблица 2. Рецептура крема типа в/м[1]
|
Ингредиент |
Наличие/замена |
Роль в эмульсии |
Цель ввода |
Количество ввода Номер рецептуры |
|
|
1 |
2 |
||||
|
Пчелиный воск |
В наличии |
Натуральный загуститель. |
Природный консервант, антибиотик, натуральное противомикробное средство и сорбент. |
7% |
6% |
|
Масляная фаза – миндальное масло |
В наличии |
Базовая фаза. (Дисперсионная среда) |
Смягчающее средство. |
60% |
50% |
|
Масло жожоба |
В наличии |
Добавка к базовой фазе. |
Смягчающее средство. |
8% |
25% |
|
Соли (NaCl – морская) |
В наличии |
Эмульгатор |
Сорбент. |
- |
0,5% |
|
Вода |
В наличии |
Дисперсная среда |
Дополнительный нейтральный компонент, для поддержания качества (и возможности создания) эмульсии. |
25% |
18,5% |
Таблица 3. Рецептура крема м/в [1]
|
Ингредиент |
Наличие/замена |
Роль в эмульсии |
Цель ввода |
Количество ввода |
|
Номер рецептуры |
||||
|
1 |
||||
|
Стеариновая кислота |
В наличии |
Загуститель, стабилизатор, эмульгатор |
Оказывает увлажняющее действие. |
13,3% |
|
Гидроксид натрия |
В наличии |
Антибиотик, консервант |
Оказывает антисептическое действие. |
0,2% |
|
Гидроксид калия |
В наличии |
Эмульгатор |
Омыляющий компонент, антисептик. |
0,7% |
|
Изопропилмиристат |
Масло миндальное1 |
Дисперсная фаза |
Оказывает увлажняющее действие. |
1,0% |
|
Глицерин |
В наличии |
Дополнительный компонент дисперсной фазы |
Оказывает увлажняющее действие. |
14,6% |
|
Вода |
|
Дисперсионная среда |
Дополнительный нейтральный компонент, для поддержания качества (и возможности создания) эмульсии. |
70,2 % |
1ИЗОПРОПИЛМИРИСТАТ — эфир миристиновойкислоты и изопропилового спирта.
В качестве дисперсной фазы в эмульсиях могут быть использованы растительные масла, углеводороды, изопропилмиристат и др.
Изопропилмиристат может быть заменен любым из вышеперечисленных веществ, в частности – маслом миндальным. [2]
1.2 Контроль качества косметической продукции (кремов для рук)
1.2.1 Характеристики кремов - технические требования.
По органолептическим и физико-химическим показателям косметические кремы должны соответствовать требованиям и нормам, указанным в таблице 4[3]
Таблица 4. Показатели качества косметических кремов[3]
|
Наименование показателя |
Характеристика и норма |
|
Внешний вид |
Однородная масса без посторонних примесей |
|
Цвет |
Свойственный цвету данного крема |
|
Запах |
Свойственный запаху данного крема |
|
Массовая доля воды и летучих веществ, % |
5,0-98,0 |
|
Водородный показатель рН |
5,0 - 9,0 |
|
Коллоидная стабильность |
СТАБИЛЕН |
|
Термостабильность |
СТАБИЛЕН |
Требования безопасности
По токсикологическим показателям безопасности косметические кремы относят к 4-му классу опасности.
Косметические кремы не должны оказывать общетоксического, кожно-раздражающего и сенсибилизирующего действия.[3]
2.1.Разработка рецептуры
Разработку рецепта собственной продукции начали с воспроизведения рецептов эмульсий, основанных на литературных источниках.
2.1.1 Приготовление продукта по рецептуре, взятой из литературных источников.
Особое внимание следует уделить чистоте лаборатории, а так же стерилизации посуды для приготовления кремов.
|
|
|
|
Алгоритм приготовления кремов был следующий:
|
Ход деятельности |
Фото (слева – продукт№1/2, справа – продукт№3) |
|
1.Смешивание всех компонентов при повышенной температуре |
|
|
2.Доведение эмульсии до состояния однородности. |
2.2 Тестирование полученной продукции
Особое внимание в косметическом производстве уделяется безопасности продукции для здоровья человека. После приготовления кремов, продукты были протестированы на себе.
2.2.1 Требования безопасности
Исследование показало, что продукт 3 не удовлетворяет требованиям безопасности.
|
Продукт |
Норма |
Соответствие условленным нормам |
|
1 |
Косметические кремы не должны оказывать общетоксического, кожно-раздражающего и сенсибилизирующего действия |
Соответствует |
|
2 |
Соответствует |
|
|
3 |
Вызывает жжение кожи |
Следовательно, для продукта№3 требуется изменение рецептуры.
2.2.2.Корректировка состава продукта в соответствии с установленными нормами
Жжение кожи может быть вызвано высоким показателем кислотности, что говорит о том, что содержание щелочи превышает допустимую концентрацию. Таким образом, было принято решение удалить один из щелочных компонентов из состава.
Состав продукта:
|
Ингредиент |
Количество ввода (%) |
Рассчет на 100 гр. (гр) |
|
Стеариновая кислота |
13,3 |
13,3 |
|
Гидроксид натрия |
0,2 |
0,2 |
|
Гидроксид калия |
0,7 |
0,7 |
|
Изопропилмиристат |
1,0 |
1,0 |
|
Пропиленгликоль |
14,6 |
14,6 |
|
Вода |
70,2 +0,2 |
70,2+0,2 |
Далее было проведено повторное тестирование продукта, которое показало, что продукт №3 не оказывает кожно-раздражающего и сенсибилизирующего действия, а следовательно соответствует требованиям безопасности.
2.2.3.Соответсвие по органолептическим и физико-химическим показателям
К показателям качества косметической продукции так же относятся органолептические и физико-химические показатели. Результаты испытаний представлены в виде таблицы.
|
Продукты№1/2 |
|||||
|
Показатель |
Характеристика и норма, выполнение |
||||
|
Внешний вид |
Однородная масса без посторонних примесей |
||||
|
Цвет |
Свойственный цвету данного крема: Коричневато-желтый |
||||
|
Запах |
Свойственный запаху данного крема: Изначально имеет ощутимый аромат компонента – пчелиного воска. При добавлении эфирных масел «Ель» (продукт 1) и «Пихта» (продукт 2) имеет запах данных компонентов. |
||||
|
Массовая доля воды и летучих веществ, % |
5,0-98,0 Условие выполняется. |
||||
|
Водородный показатель рН |
5,0 - 9,0 Условие выполняется (Ph: 5,5) |
||||
|
Коллоидная стабильность |
СТАБИЛЕН Не расслаивается. |
||||
|
Термостабильность |
СТАБИЛЕН При повышенной температуре не расслаивается. |
||||
|
Продукт№3 |
|||||
|
Наименование показателя |
Характеристика и норма, выполнение |
||||
|
Внешний вид |
Однородная масса без посторонних примесей |
||||
|
Цвет |
Свойственный цвету данного крема: Молочно-белый. |
||||
|
Запах |
Свойственный запаху данного крема: Изначально ощущался легкий запах использованных компонентов. После добавления отдушки «Черешня», имеет соответствующий запах |
||||
|
Массовая доля воды и летучих веществ, % |
5,0-98,0 Условие выполняется |
||||
|
Водородный показатель рН |
|
||||
|
Коллоидная стабильность |
СТАБИЛЕН Не расслаивается |
||||
|
Термостабильность |
СТАБИЛЕН При повышенной температуре не расслаивается |
||||
Из приведенных выше таблиц следует, что продукция соответствует нормам по органолептическим и физико-химическим показателям.
Заключение
Проведенное исследование содержит в себе полный цикл создания такой косметической продукции, как крема для рук. Создание продукта основывалось исключительно на научных теоретических знаниях.
Были выявлены и решены проблемы несоответствия теоретического материала практике.
В ходе исследования были выполнены: цель, все поставленные задачи. Вся деятельность привела к ответу на вопрос гипотезы:
Возможно ли создать и усовершенствовать крема для рук различного состава и свойств в условиях школьной лаборатории?
В условиях школьной лаборатории, на основе теоретических знаний нами были созданы эмульсионные крема для рук трех типов рецептуры, все они были протестированы в соответствии с ГОСТ Р 52343-2005. Продукт №3, в ходе экспериментального тестирования был улучшен в соответствии с требованиями безопасности по соответствующему ГОСТу.
Список использованной литературы:
- Кривова А.Ю., Паронян В.Х. Технология производства парфюмерно-косметических продуктов
- Войцеховская А.Л., Вольфензон И.И.//"Химия для Вас. Косметика сегодня" //Химия 1988г. 176 с.
- ГОСТ Р 52343-2005 Кремы косметические.//Общие технические условия (с Изменением N 1)