Химия и технологии эмульсий и косметических продуктов ИОТ

Практика 03.09 (лекция)

(Екатерина Романовна) Лекция 1.

Характеристика, классификация и создание дисперсных систем, поверхностные явления в реальных системах.

дисперсная система - образованная из двух или более фаз, которые практически не смешиваются и не реагируют друг с другом химически. В типичном случае двухфазной системы первое из веществ (дисперсная среда) мелко распределено во втором (дисперсионная среда).

Поверхностные явления - это то, что происходит на границах раздела фаз.

Каждая дисперсная система характеризуется дисперсностью (размером частиц дисперсной среды): мелкодисперсные, грубодисперсные, среднедисперсные

Формула дисперсности: Д = 1/а

Где а - линейный размер частиц (диаметр либо длина ребра).

При высокой дисперсности частицы можно назвать мицеллами и их размер составляет от 10^-5 до 10^-7.

Размер молекул измеряется в ангстремах, средняя величина молекулы составляет 10^-8. Следовательно, мицеллы это агрегаты молекул.

Дисперсная система - вид коллоидных систем. Коллоидные системы гетерогенны всегда (главное отличие от истинных растворов). Важное свойство коллоидных систем - наличие поверхности раздела фаз. Величина межфазной поверхности, приходящаяся на единицу массы или объема дисперсной фазы, называется удельной поверхностью:

S уд = S1,2/m или S уд = S1,2/V

S1,2 - межфазная поверхность

m,V - масса и объем дисперсной фазы

Sуд = Sш/mш = Sш/Vшρ= 4πr²/[(4/3)πr³ρ] или Sуд= 3/rρ

Твердел тело в жидкости - суспензия

Жидкость в жидкости - эмульсия

Газ в жидкости - пена, гели

Дисперсные системы классифицируют на 2 группы: лиофильные системы (которые могут самопроизвольно растворяться в растворе и растворяются на молекулы) это растворы ВМС, например, гель; лиофобные системы (в которых дисперсная фаза не взаимодействует с дисперсионной средой) это эмульсия масло в воде;

Вторая классификация: свободнодисперсные (частицы дисперсной фазы не связаны с друг другом и могут свободно перемещаться) и связаннодисперсные системы (частицы связаны между собой межмолекулярными силами).

Поверхностные явления и адсорбция

Адсорбент - поглощает только поверхностью.

Абсорбент - поглощение всем телом.

Вещество, на поверхности которого происходит адсорбция, называется адсорбентом, а адсорбирующееся вещество - адсорбатом. Количественно адсорбция А выражается в мольг/г (количество адсорбата, поглощенного 1 г адсорбента) или моль/м²

При химической адсорбции адсорбента и адсорбата связи между молекулами химические (хемосорбция). Адсорбция бывает: химическая и физическая.

Получение дисперсных систем

Диспергационные методы. Диспергирование - это измельчение твердых или жидких тел в инертной среде.

Конденсационные методы. Получение только высокодисперсных или тонкодисперсных высокостабильных систем. В основе - физическая (например, образование тумана) или химическая (например, в гексане(орг растворитель) растворяем масло и добавляем в раствор воду(полярный растворитель), затем выпариваем гексан и оставшиеся вода с маслом расслоятся) конденсация.

Оптические свойства коллоидных систем

Устойчивость и коагуляция дисперсных систем.

В большинстве дисперсных систем существует некоторый избыток поверхностной энергии. Следовательно, эти системы термодинамически неустойчивые. Ввиду наличия свободной энергии могут происходить побочные (попутные) хим реакции, приводящие к укрупнению частиц.

2 способа:

Коагуляция - процесс слипания частиц при их столкновении с образованием крупных агрегатов.

Изотермическая «перегонка» - перенос вещества от мелких частиц к крупным.

Факторы влияющие на коагуляционную систему:

1. Термодинамический фактор.

2. Кинетический фактор.

Адсорбционно-сальватный (термодинамический) - заключается в снижении поверхностного натяжения в системе.

Энтропийный фактор (термодинамический) - любая система стремится к хаосу.

Электростатический (термодинамический) - на уровне образования ионных связей и зарядов в системе.

Структурно-механический фактор (кинетический)

Гидродинамический фактор (кинетический) - на скорость коагуляции влияют вязкость, плотность среды и дисперсность фазы.

Смешанные факторы

Дисперсные системы

Эмульсии

В прямых эмульсиях - дисперсионная фаза - вода, дисперсная среда - липофильные компоненты (масло)

Обратная эмульсия - липофильные компоненты (масло) дисперсионная фаза, дисперсная фаза - вода

Смешанная - три и более фаз: крупная дисперсионная среда, в которой распределена дисперсная фаза, в которой содержатся ещё более мелкие частицы (вода-масло-вода / масло-вода-масло). Они еще более термодинамически нестабильны и при небольшом механическом воздействии она превращается в обычную эмульсию (прямую или обратную).

Концентрированные - от 0.1% до 74% дисперсной фазы.

Разбавленные - менее 0.1% дисперсной фазы.

Желатинированные (не обладают текучестью, зернистые) - более 70% дисперсной фазы.

Пены

Длина световой волны очень маленькая.

Практическая работа 1.

Изучение понятия эмульсия и её свойств.

Цель работы: изучение понятия эмульсия и дисперсионная среда, овладение методами получения эмульсий.

Материалы и приборы: косметические эмульгаторы, растительное масло, дистиллированная вода, миксер, электрическая плита, штатив с пробирками.

Методы получения эмульсий:

Конденсация

Диспергация

1. Механическое диспергирование

2. Эмульгирование ультразвуком. Волны ультразвука проникают в жидкость и формируют механическую работу.

3. Эмульгирование электрическими методами.

4. Самопроизвольное эмульгирование.

Они термодинамически стабильны.

ПАВ

ПАВ - вещества с дифильным строением (содержат как гидрофильную, так и липофильная часть). Например к ПАВ относят:

Короткоцепочечные спирты и короткоцепочечные жирные кислоты.

Короткоцепочечные - не более 8 атомов углерода. Эмульгирующая способность у ПАВ проявляется, если число атомов углерода от 10 (в идеале 10-18 атомов). Установлено, что прямые эмульсии образуются при введении в систему ПАВ с сильно гидратированной полярной частью. Например, олеат натрия. Для обратных эмульсий - развита углеводородная гидрофобная часть. Например, олеат кальция.

При эмульгировании водной средой становится жидкость, в которой молекулы ПАВ лучше растворимы.

Значение ГЛБ - гидрофильно-липофильный баланс (соотношение полярных и неполярных атомных групп в молекулах поверхностно-активных веществ (ПАВ), которое определяет их основные физико-химические и технологические свойства.)

Таблица 2. Рецептура модельных эмульсий.

1. Рафинированное растительное масло

2. Дистиллированная вода

3. Эмульгатор

Приготовить 3 разные эмульсии с разными массовыми долями.

Процентное соотношения для трех групп (по столбикам): масло, (ниже) дистиллят; (ниже) эмульгатор.

30	35	40
65	59	53
5	6	7

Все измерения по МАССЕ! Всё в граммах

Практическое занятие 15.10

Лабораторная работа "Базовый рецепт туалетного мыла с нуля"

1. Делаем щелочной раствор (гидроокись натрия - химически чистый)

На весах необходимо отменить нужное количество щелочи и воды (можно рассчитать на сайте milovarpro). Медленно всыпаем щёлочь в воду, помешивая палочкой. Раствор щелочи необходимо делать под вытяжкой в проветриваемом помещении. В этот момент особо важно соблюдать технику безопасности (быть в перчатках, очках, респираторе), не допускать попадания щелочи на кожу.

Отмеряем необходимое количество масел. Твердые масла растапливаем на водяной бане. В ёмкость с растопленным маслами добавляем жидкие масла и хорошо перемешиваем смесь.

2. Замеряем температуру щелочного раствора и масел. Температура обоих смесей должна быть одинаковой, но не превышать 40°. Через сито или марлю щелочной раствор медленно вливают в масляную смесь. После добавления масляного раствора перемешиваем смесь несколько минут включенным блендером, затем периодически включаем на 3-5 сек и выключаем, продолжаем перемешивать. Таким способом взбиванием мы должны довести смесь до стадии следа: мыло густеет до такого состояния, что если поднять блендер вверх - стекающие капли оставляют следы на поверхности массы.

3. Добавление отдушки.

На 100 г мыла - 15-20 г отдушки (для аромата). После этого мыльную массу перекладывают в форму. Через некоторое время свои можно нарезать.

Практическое занятие 29.10.2024

Ход работы изготовления мыла:

Все твердые масла растворяют на водяной бане. Позже к ним добавляют нагретый раствор заранее подготовленного раствора натрия и воды. Далее полученную смесь непрерывно помешивают на кипящей бане, при этом добавляют воду.

По истечении этого времени приливают 100 мл 20% р-ра поваренной соли (20г соли на 180г воды). Далее снова нагревают до полного отделения мыла. Дать смеси остыть, а выделившийся на поверхности слой собираем в марлю и отжимаем.

Далее мыло промывают в холодной воде, при желании добавляют отдушку и отправляют на созревание.

Рецепт:

Оливковое масло 25

Кокосовое масло 18

Пальмовое масло 23

Щёлочь 8,94

Вода 22

Вывод: мы ознакомились с техникой изготовления мыла и приготовили его.