Politechnika Wrocławska. Wydział Chemiczny. Technologia form kosmetycznych. - laboratorium

Transkrypt

1 Politechnika Wrocławska Wydział Chemiczny Technologia form kosmetycznych - laboratorium Część 1: EMULSJE KOSMETYCZNE Część 2: PŁYNY DO MYCIA CIAŁA opracował: Dr inż. Ryszard Janik

2 WPROWADZENIE Kosmetykiem, według Ustawy o kosmetykach, jest każda substancja przeznaczona do zewnętrznego kontaktu z ciałem człowieka: skórą, włosami, wargami, paznokciami, zewnętrznymi narządami płciowymi, zębami i błonami śluzowymi jamy ustnej, którego wyłącznym lub głównym celem jest utrzymywanie ich w czystości, pielęgnowanie, ochrona, perfumowanie lub upiększanie. Wszystkie kosmetyki dzieli się na następujące kategorie: depilatory, dezodoranty i środki przeciw poceniu, kremy, emulsje, płyny, żele i oliwki do skóry (rąk, twarzy, stóp, itp.), maseczki do twarzy (z wyłączeniem służących do peelingu), mydła toaletowe, mydła dezodoryzujące, itp., perfumy, wody toaletowe i kolońskie, podkłady barwiące (płyny, pasty, pudry), pudry do makijażu, pudry po kąpieli, pudry higieniczne, itp., środki do golenia (kremy, pianki, płyny, żele, itp.), środki do higieny intymnej, środki do kąpieli i pod prysznic (oliwki, pianki, płyny, sole, żele, itp.), środki do makijażu i demakijażu twarzy i oczu, środki do opalania, środki do pielęgnacji i malowania paznokci, środki do pielęgnacji włosów: - farby do włosów i środki do rozjaśniania, - odżywki (płyny, kremy, oliwki), - środki do mycia (płyny, pudry, szampony), - środki do trwałej ondulacji, do prostowania i utrwalania, - środki do układania, - środki do układania i utrwalania fryzury (płyny, lakiery, brylantyna), środki do pielęgnacji zębów i jamy ustnej, środki do rozjaśniania skóry, środki do samoopalania, środki przeciw zmarszczkom, środki przeznaczone do ust. Ćwiczenia laboratoryjne Formulacje kosmetyczne przeznaczone są dla studentów specjalności Chemia surfaktantów i układów zdyspergowanych. Program ćwiczeń obejmuje dwie grupy wyrobów kosmetycznych tj. emulsji kosmetycznych i płynów do mycia ciała (skóry i włosów), w których surfaktanty zajmują dominujący udział jako emulgatory lub składniki odpowiedzialne za mycie ciała.

3 Część 1: EMULSJE KOSMETYCZNE Zadanie A 1. Oznaczenie zawartości wody w emulsjach kosmetycznych metodą destylacji azeotropowej z toluenem. 2. Określenie typu emulsji kosmetycznej w kremach, mleczkach i śmietankach kosmetycznych metodą rozcieńczania. 3. Oznaczanie ph emulsji kosmetycznej typu olej-woda (o/w) lub wyciągu wodnego emulsji kosmetycznej typu woda-olej (w/o). Zadanie B 1. Sporządzenie próbek zadanych emulsji kosmetycznych (krem, mleczko) i określenie typu i ph otrzymanych emulsji. 2. Oznaczanie zawartości wody w wybranej ze sporządzonych emulsji kosmetycznej metodą destylacji azeotropowej z toluenem i porównanie otrzymanego wyniku z recepturą tej emulsji.

4 Emulsje kosmetyczne, których postaci handlowe i użytkowe znane są jako kremy, mleczka, śmietanki, lotiony i balsamy są stosowane przez człowieka przede wszystkim w kosmetyce skóry. Potrzeby użytkowników i praktyka wykazała, że poszczególne emulsje kosmetyczne wytwarzane są przez producentów dla różnych typów skóry utożsamianych z rodzajami cery [1]: cera normalna wydzielanie łoju dla tej cery jest umiarkowane i wystarczające dla odpowiedniego natłuszczenia skóry. Skóra jest gładka i aksamitna, o drobnych porach, lekko błyszcząca. cera tłusta wydzielanie łoju jest nadmierne co powoduje, że skóra jest mocno błyszcząca, natłuszczona i często blada na skutek niedostatecznego ukrwienia. Niedostateczne ukrwienie wynika z tego, że skóra taka jest na ogół gruba. Wykazuje ona ponadto skłonność do wyprysków i wągrów. cera sucha wydzielanie łoju jest istotnie zmniejszone i skóra nie błyszczy przez co jest wyjątkowo wrażliwa. Jest to najczęściej występujący typ cery. Skóra taka wymaga intensywnego nawilżania i natłuszczania, ponieważ w tym typie cery zmarszczki pojawiają się najwcześniej. cera mieszana niektóre partie skóry, najczęściej w okolicach nosa, brody i czoła, mają skłonność do przetłuszczania, a partie w okolicach oczu, na policzkach i na szyi są przesuszone. W tym typie cery wymagany jest odmienny sposób pielęgnacji w różnych partiach skóry. Każdy typ skóry wymaga odpowiedniej dla niej pielęgnacji, polegającej na oczyszczeniu skóry i włosów w trakcie mycia (kąpieli) ciała z zastosowaniem takich środków kosmetycznych jak tradycyjne mydła w kostce i/lub mydła w płynie, płyny do kąpieli lub pod prysznic i szampony do włosów. Ponadto skórę oczyszcza się stosując kosmetyczne mleczka oczyszczające, kremy do mycia twarzy, kremy lub olejki oczyszczające, toniki lub stosując peeling twarzy. Różny cel stosowania emulsji kosmetycznych powoduje, że wśród kremów, mleczek, śmietanek, lotionów i maseczek znajdujemy przeznaczone do oczyszczania lub pielęgnacji cery normalnej, tłustej, suchej i wrażliwej oraz dla każdego typu cery. Wśród trzech zasadniczych grup wyrobów kosmetycznych: kosmetyki zachowawcze zapobiegają zmianom fizjologicznym skóry i włosów, związanym z wiekiem oraz z działaniem czynników zewnętrznych, głównie atmosferycznych. Do tej grupy należą kosmetyczne preparaty o działaniu natłuszczającym, nawilżającym i odżywczym, kosmetyki upiększające są to kosmetyki zmieniające wygląd zewnętrzny człowieka w sposób korzystny i akceptowany zarówno przez samego użytkownika kosmetyków jak i otoczenie, w którym żyje, kosmetyki lecznicze (kosmeceutyki) służą do zmniejszania lub usuwania niekorzystnych skutków zaburzeń fizjologicznych wywołanych procesami chorobowymi, Emulsje kosmetyczne lokują się przede wszystkim w grupie kosmetyków zachowawczych. Ich głównym zadaniem jest oczyszczanie i pielęgnacja skóry w celu zachowania równowagi wodno-tłuszczowej w naskórku i zapobieganie zachwianiu tej równowagi. Oprócz substancji tłuszczowych (olejowych) i wody, głównych składników większości emulsji kosmetycznych, w przywracaniu równowagi fizjologicznej skóry istotną rolę odgrywają takie składniki, jak: witaminy, substancje biologicznie czynne i preparaty pochodzenia roślinnego. Składniki te dostając się do głębszych warstw cery mogą korygować już zaistniałe, niepożądane zmiany, regenerować włókna sprężyste i kolagenowe, naczynia krwionośne i gruczoły. Niektóre emulsje kosmetyczne pełnią rolę ochronną np. przed szkodliwym działaniem warunków

5 atmosferycznych lub czynników chemicznych. Ze względu na własności fizyczne emulsji kosmetycznych można podzielić je na następujące grupy: kremy bardzo lepkie, nie płynące od twardych, trudno topiących się i rozprowadzających na skórze do miękkich i łatwo rozprowadzających się, śmietanki łatwo lub trudno płynące emulsje kosmetyczne o podwyższonej lepkości, mleczka mało lepkie, płynne emulsje kosmetyczne, toniki najmniej lepkie zbliżone zachowaniem do płynów. Pod względem zastosowań emulsje kosmetyczne można podzielić na: oczyszczające, natłuszczające, nawilżające, odżywcze, ochronne. Emulsje kosmetyczne, jako układy zdyspergowane złożone z dwóch głównych składników tj. wody i hydrofobowych substancji tłuszczowych lub pochodzenia mineralnego, są termodynamicznie nietrwałe. Obecność składników stabilizujących emulsję (surfaktantyemulgatory, substancje typu hydrokoloidów zwiększające lepkość układu zdyspergowanego) powoduje, że emulsje kosmetyczne wykazują trwałość kinetyczną tzn. czas, po którym emulsja ulega z różnych powodów rozpadowi i rozdziela się np. na fazę wodną i olejową, jest dłuższy niż jeden rok a osiągać może nawet kilka i więcej lat. Emulsje o małej trwałości nie osiągającej 1 roku są praktycznie nieprzydatne jako emulsje kosmetyczne. Otrzymanie trwałej emulsji kosmetycznej spełniającej żądane wymagania użytkowe i mikrobiologiczne jest zadaniem trudnym, wymagającym dużej wiedzy i doświadczenia. Poniższe zdjęcia mikroskopowe (1 6) różnych emulsji kosmetycznych stanowią ilustrację różnorodności struktury wewnętrznej tych emulsji, od której, oprócz rodzaju składników zastosowanych do wytworzenia emulsji, istotnie zależą własności użytkowe emulsji kosmetycznej

6 Podstawowe typy emulsji kosmetycznych to O/W (olej rozproszony w wodzie; olej w wodzie), w której olej jest rozproszony w wodzie stanowiącej fazę ciągłą emulsji, lub W/O (woda rozproszona w oleju; woda w oleju), w której woda jest rozproszona w oleju stanowiącym fazę ciągłą. Bardziej złożone typy emulsji to O/W/O [emulsja typu olej w wodzie (O/W) rozproszona w oleju stanowiącym globalną fazę ciągłą] lub W/O/W [emulsja typu woda w oleju (W/O) rozproszona w wodzie stanowiącej globalną fazę ciągłą]. Emulsje kosmetyczne typu O/W wykazują dużą skłonność do rozwoju mikroflory bakteryjnej i dlatego muszą być dobrze konserwowane dodatkiem środków konserwujących. Emulsje tego typu stanowią najczęściej kremy dzienne nawilżające, nawilżająco-natłuszczające i podkładowe pod makijaż. Do kremów dziennych często wprowadza się ekstrakty i wyciągi roślinne, soki z owoców, warzyw i jarzyn. Na bazie emulsji O/W preparowane są rozmaite kremy zawierające rozpuszczalne w wodzie substancje czynne takie jak: kolagen, alantoina, aminokwasy, itp. Emulsje kosmetyczne typu W/O wykazują własności doskonałego nawilżania i zmiękczania skóry oraz rozpuszczania zanieczyszczeń skóry. Zalety te są dość często pomijane ze względu na ich niezbyt dużą trwałość oraz estetykę. Są szczególnie polecane dla cery suchej, ponieważ zatrzymują wodę zaabsorbowaną przez skórę poprzez tworzenie i osadzanie na skórze ciągłej, okluzyjnej warstewki ochronnej. Emulsje te charakteryzują się niskim lub obojętnym ph i wykazują mniejszą tendencję do rozwoju drobnoustrojów. Mogą być nośnikami aktywnych, rozpuszczalnych w oleju dodatków. Uwalnianie z nich biologicznie czynnych substancji zachodzi wolniej niż z emulsji O/W. Nadają się do wytwarzania emulsji dla dzieci i niemowląt. Emulsje W/O łatwiej roztapiają się lub miękną po nałożeniu na skórę. Wytwarzają bardziej odbijającą światło i błyszczącą warstewkę niż emulsje O/W. Powodują uczucie większego natłuszczenia skóry. Emulsjami kosmetycznymi typu W/O są zwykle kremy tłuste, półtłuste, kremy na noc, zmiękczające i do masażu. Zawierają one najczęściej lanolinę i jej pochodne, olej norczy, lisi, avokado, żółwiowy, a także rozpuszczalne w tłuszczach substancje czynne jak np. witaminy A, E, F, mleczko pszczele, itp. Ramowy skład emulsji kosmetycznej przedstawia się następująco: 1. Emulgatory pojedyncze lub mieszanina emulgatorów naturalnych lub syntetycznych [surfaktanty otrzymane z surowców pochodzenia naturalnego przekształconych w emulgatory w bezpiecznych (nie naruszających drastycznie naturalnego charakteru produktu) dla człowieka procesach chemicznych], 2. Hydrofobowe (oleofilowe) substancje tłuszczowe i mineralne oleje mineralne, alkohole tłuszczowe, estry kwasów i alkoholi tłuszczowych, triglicerydy, oleje roślinne, 3. Woski pochodzenia naturalnego, 4. Glikole, gliceryna i inne alkohole wielowodorotlenowe, 5. Składniki konserwujące, 6. Składniki pomocnicze antyutleniacze, polimery hydrofilowe, regulatory ph i in., 7. Składniki specjalne silikony, wyciągi i ekstrakty roślinne, soki z owoców i jarzyn, witaminy, substancje białkowe, środki promieniochronne i in., 8. Kompozycja zapachowa, 9. Woda. Zgodnie z wymogami zawartymi w Art. 6 ust. 2 pkt 8 aktualnie obowiązującej ustawy o kosmetykach [2], producent kosmetyku powinien umieścić na opakowaniu jednostkowym kosmetyku wykaz składników określonych nazwami przyjętymi w Międzynarodowym Nazewnictwie Składników Kosmetycznych (INCI International Nomenclature Cosmetic

7 Ingredients), poprzedzony wyrazem składniki. Nazwa składnika w nomenklaturze INCI nie odpowiada pełnej nazwie chemicznej danego składnika, np. surfaktantu, a jest nazwą uproszczoną utworzoną według reguł przyjętych w tym nazewnictwie. W poniższej tabeli zestawiono przykładowo składniki emulsji kosmetycznych podane przez producentów na etykietach wybranych losowo handlowych kremów, mleczek, śmietanek, lotionów i balsamów podając ich nazwy INCI, nazwy chemiczne i funkcje jakie pełnią w emulsji. Dicocoyl Pentaeritrytyl Distearyl Citrate Złożony ester kwasu cytrynowego z alkoholem stearynowym i estrem bis(cocoacylo)pentaerytrytu chelatujący Emolient* ) Nazwa INCI Nazwa chemiczna Funkcja składnika 2-Bromo-5-Nitropropane-1,3-Diol Bronopol Konserwant Aluminium Stearates Di- i tristearyniany glinu Emolient* ), stabilizator emulsji Benzophenone-4 Sulizobenzen Filtr UV BHT 2,6-di-tert-butylo-p-krezol Antyutleniacz Butylene Glycol Butan-1,2-diol Nawilżacz Caramel Karmel Barwnik kosmetyczny Carbomer Carbomer Stabilizator emulsji, regulator lepkości Cetearyl Alcohol Alkohole C 16 C 18 Emolient* ), emulgator, stabilizator emulsji, regulator lepkości Cera Alba Wosk pszczeli Emolient* ), emulgator, składnik filmotwórczy Cera Microcristallina Mikrokrystaliczne woski parafinowe i węglowodorowe Składnik wiążący, filmotwórczy, emulgator Cetearyl Glucoside C 16 C 18 Alkilo-D-glukozyd Emulgator, surfaktant Cetostearyl Alcohol Alkohole C 16 C 18 Emolient* ) Chlorhexidine D-Diglukonian N,N -bis-(4-chlorofenylo)- Konserwant Digluconate 3,12-diimino-2,4,11,13-tetraazatetradekanodiamidyny Cholesterol Cholesterol Emolient* ), emulgator CI Kompleksy aluminiowo-(3-[(2,4-dimetylo-5- Barwnik kosmetyczny sulfofenylo)azo]-4-hydroksy-1-naftylosulfoniano)sodowe CI Sól disodowa kwasu 6-hydroksy-5-[(3-sulfonatofenylo)azo]naftylo-2-sulfonowego Barwnik kosmetyczny CI Sól trisodowa kwasu 1-(1-naftyloazo)-2- Barwnik kosmetyczny hydroksynaftylo-4,6,8-trisulfonowego CI Kompleksy aluminiowo-[2-(1,3-dihydro-1,3- Barwnik kosmetyczny diokso-2h-inden-2-ylideno)-1,2-dihydro-6,7- chinolinodisulfoniano]sodowe Citric Acid Kwas cytrynowy Regulator ph, składnik Dimethicone Dimetikon Emolient* ), składnik przeciwpieniący Disodium Związek amfoteryczny typu pochodnej Emulgator, surfaktant Cocoamphodiacetate imidazoliny Disodium EDTA Diwodoroetylenodiaminotetraoctan disodowy Składnik chelatujący, regulator lepkości DMDM Hydantoin 1,3-Bis-(hydroksymetylo)-5,5-dimetyloimidazolidyno-2,4-dion Konserwant

8 Silicate Methylparaben, Ethylparaben, Propylparaben lepkości 4-Hydroksybenzoesany metylu, etylu, propylu Konserwanty Myristyl Myristate Mirystynian tetradecylu Emolient* ), składnik zmętniający, olejowy (hydrofobowy) Ethylhexyl Stearate Stearynian 2-etyloheksylu Emolient* ), składnik olejowy (hydrofobowy) Glycerin Gliceryna Nawilżacz Glyceryl Oleate Olejan gliceryny Emolient* ), emulgator, surfaktant Glyceryl Stearate SE Monoester kwasu stearynowego i gliceryny Emolient* ), emulgator, surfaktant Glycol Stearate Stearynian 2-hydroksyetylu Emolient* ), emulgator, surfaktant Glycyrrhetinic Acid Enoxolone Emolient* ) Hydrolyzed Milk Hydrolizaty protein mleka Antystatyk Protein Hydrolyzed Silk Hydrolizaty protein jedwabiu Antystatyk, nawilżacz Imidazolidinyl Urea N,N -Metyleno-bis-[N -[3-(hydroksymetylo)-2,5-dioksoimidazolidyn-4-ylo]mocznik] Konserwant Iodopropynyl 3-Jodopropynylobutylokarbaminian Konserwant Butylcarbamate Izopropyl Myristate Mirystynian izopropylu Emolient* ), składnik wiążący, składnik olejowy (hydrofobowy) Magnesium Aluminium Krzemian magnezowo-glinowy Absorbent, regulator Oleth-12 α-9-oktadecenylo-ω-hydroksypoli(oksy-1,2- Emulgator, surfaktant etandiyl) Parafin Wosk parafinowy zawierający głównie prostołańcuchowe węglowodory C 20 C 50 Emolient* ), regulator lepkości Paraffinum Liquidum Olej parafinowy Emolient* ), antystatyk, składnik olejowy (hydrofobowy) PEG-2 Stearate Stearynian 2-(2-hydroksyetoksy)etylu Antystatyk, emulgator, surfaktant PEG-75 Lanolin Oksyetylenowana lanolina Emolient* ), emulgator, surfaktant Persea Gratissima Olej avocado Emolient* ) Petrolatum Mieszanina nasyconych i ciekłych Emolient* ), antystatyk węglowodorów > C 25 Phenoxyethanol 2-Fenoksyetanol Konserwant Polyacrylic Acid Homopolimer kwasu akrylowego Składnik wiążący, filmotwórczy, regulator lepkości, stabilizator emulsji Polysorbate 20 Oksyetylenowany monolaurynian sorbitanu Emulgator, surfaktant Propylene Glycol Glikol propylenowy-1,2 Nawilżacz, rozpuszczalnik Quaternium-15 Chlorek 3-chloroallilometenaminy Konserwant (heksametylenotetraaminy) Retinyl Palmitate Palmitynian retinylu Dodatek Serica Sproszkowany jedwab lub ekstrakt jedwabiu Nawilżacz, antystatyk na gorąco Sodium Lauryl Sulphate Dodecylosiarczan sodu Emulgator, surfaktant

9 Sorbitol D-Glucitol Nawilżacz Stearyn Alcohol Oktadekan-1-ol Emolient* ), stabilizator emulsji, regulator lepkości Tocopheryl Acetate Octan α-tokoferylu Antyutleniacz Triethanolamine 2,2,2 -Nitrylotrietanol Regulator ph Xanthan Gum Guma ksantanowa Składnik wiążący, stabilizator emulsji, regulator lepkości * ) Emolient środek zmiękczający i wygładzający skórę. Częstym składnikiem emulsji kosmetycznych są tzw. botanicals czyli ekstrakty z roślin. Metody wytwarzania emulsji kosmetycznych, nie biorąc pod uwagę technologicznie właściwej aparatury do produkcji tych emulsji, można podzielić na następujące: metoda gorąco-gorąco jest stosowana w przypadku hydrofobowych składników emulsji, które w temperaturze otoczenia są ciałami stałymi. Składniki stałe przeprowadza się w stan ciekły przez ich stopienie i ogrzanie do temperatury ok C. Ciekłe składniki olejowe ogrzane do 80 0 C miesza się następnie z częścią wodną ogrzaną również do tej samej temperatury lub odwrotnie i emulguje, metoda gorąco-gorąco i zimno jest stosowana najczęściej przy produkcji kremów O/W z zastosowaniem emulgatorów pomocniczych, które przez ogrzanie do temperatury ponad 60 0 C przeprowadza się w stan płynny, a w przypadku stosowania wosków temperaturę podnosi się do ponad 80 0 C. W metodzie tej część gorącej fazy wodnej poddaje się wmieszaniu w gorącą część olejową, a następnie dodaje się pozostałą część zimnej części wodnej, intensywnie miesza połączone składniki emulsji i homogenizuje. Taki sposób postępowania zapobiega szokowemu ochładzaniu stopionej części olejowej i powstawaniu niejednorodnego kremu o strukturze ziarnistej. metoda gorąco-zimno w tej metodzie stosuje się część wodną emulsji o temperaturze C i część olejową o temperaturze ok C. Metoda ta wymaga dynamicznego mieszadła i intensywnie działającego homogenizatora. Istotne jest również bardzo dokładne dozowanie składników. metoda zimno-zimno jest to najlepsza metoda wytwarzania emulsji kosmetycznych pod każdym względem. Obydwie części składowe emulsji (wodna i olejowa) nie muszą być podgrzewane przed jak i w trakcie homogenizowania, co umożliwia wytwarzanie emulsji w prostych i tanich mieszalnikach. Otrzymywane emulsje kosmetyczne są trwałe i mało wrażliwe na działanie podwyższonej temperatury. WYKONANIE ĆWICZEŃ Z EMULSJI KOSMETYCZNYCH Ćwiczenia laboratoryjne z emulsji kosmetycznych polegają na wykonaniu dwóch zadań (A i B) obejmujących typową charakterystykę zadanej przez osobę prowadzącą handlowej (rynkowej) emulsji kosmetycznej (krem, mleczko, śmietanka, itp.) oraz wytworzenie według przepisu i scharakteryzowanie zadanych przez osobę prowadzącą emulsji kosmetycznych. Zadanie A 1. Oznaczanie zawartości wody w emulsjach kosmetycznych metodą destylacji azeotropowej z toluenem

10 Oznaczenie wykonuje się dla otrzymanej do analizy emulsji kosmetycznej według normy branżowej BN-77/ /09. W kolbie destylacyjnej, okrągłodennej i jednoszyjnej na szlif o pojemności 250 cm 3 odważa się g otrzymanej do analizy handlowej emulsji kosmetycznej 0,05g (należy zanotować tarę kolby destylacyjnej), dodaje się 100 cm 3 toluenu wysyconego wodą, kamyczki wrzelne i umieszcza kolbę w koszu grzejnym. Wylot kolby łączy się z odbieralnikiem pomiarowym (aparat Deana Starka), posiadającym zbiorniczek z podziałką na destylat, odbieralnik łączy się z chłodnicą zwrotną (najlepiej spiralną lub z podwójnym płaszczem wodnym) z podłączonymi wężami: doprowadzającym i odprowadzającym wodę chłodzącą i włącza się zasilanie elektrycznego kosza grzejnego. Napięcie zasilające kosz reguluje się tak, aby mieszanina w kolbie wrzała w sposób umiarkowany, pary azeotropu woda-toluen skraplały się całkowicie w chłodnicy a skraplany destylat napełnił całkowicie cześć kalibrowaną odbieralnika pomiarowego i następowało ciągłe zawracanie się nadmiaru wydzielonej, górnej warstwy toluenowej w odbieralniku pomiarowym do kolby destylacyjnej. Destylację azeotropową prowadzi się tak długo, aż objętość wydzielonej wody w odbieralniku pomiarowym (położenie granicy między fazami woda-toluen) nie ulegnie zmianie w ciągu kolejnych minut destylacji. Po zakończeniu destylacji azeotropowej z kolby destylacyjnej, ze schłodzoną zawartością, oddestylowuje się całkowicie toluen pod próżnią pompki wodnej, na próżniowej wyparce rotacyjnej i na łaźni wodnej o temperaturze do C. Kolbę z zawartością po oddestylowaniu toluenu waży się i określa masę pozostałości po azeotropowym oddestylowaniu wody z badanej emulsji kosmetycznej. Zawartość wody w emulsji kosmetycznej oblicza się ze wzoru: X V m % 100 gdzie: X zawartość wody w emulsji kosmetycznej, % (m/m) V objętość wody w odbieralniku pomiarowym, cm 3 3 ( dh2o 1,0 g cm ) m naważka emulsji kosmetycznej, g oraz ze wzoru: gdzie: X m m % X1 zawartość wody w emulsji kosmetycznej, % (m/m) m naważka emulsji kosmetycznej, g m1 masa pozostałości emulsji kosmetycznej po azeotropowym oddestylowaniu wody, g 2. Określenie typu emulsji w kremach, mleczkach i śmietankach kosmetycznych metodą rozcieńczania Oznaczenie wykonuje się dla otrzymanej do analizy handlowej emulsji kosmetycznej i otrzymanych laboratoryjnie emulsji kosmetycznych według norm branżowych BN-77/ /05 i BN-77/ /06.

11 Do jednej probówki szklanej wlewa się około 5 cm 3 oleju parafinowego, a do drugiej probówki około 5 cm 3 wody destylowanej. Następnie do każdej probówki dodaje się kilka kropli (mleczka, śmietanki kosmetycznej) lub 1-2 g badanej emulsji kosmetycznej (kremu), dokładnie miesza zawartość każdej probówki (przez wytrząsanie lub bagietką szklaną) i ocenia powstały układ zdyspergowany. Jeżeli dodana emulsja kosmetyczna dokładnie rozprasza się w oleju parafinowym dając jednorodną, rozcieńczoną emulsję, a w wodzie pozostaje bez zmian nie ulegając rozproszeniu (rozcieńczeniu) to świadczy to o emulsji typu woda w oleju (w/o). Natomiast jeżeli dodana emulsja kosmetyczna nie rozprasza się w oleju parafinowym, a w wodzie ulega rozproszeniu (rozcieńczeniu) dając jednorodną, rozcieńczoną emulsję to świadczy to o emulsji typu olej w wodzie (o/w). 3. Oznaczanie ph emulsji kosmetycznej typu olej-woda (o/w) lub wyciągu wodnego emulsji kosmetycznej typu woda-olej (w/o) Oznaczenie wykonuje się dla otrzymanej do analizy handlowej emulsji kosmetycznej i otrzymanych laboratoryjnie emulsji kosmetycznych według norm branżowych BN-77/ /07 lub BN-77/ /08. Sposób wykonania pomiaru ph dla badanej emulsji kosmetycznej zależy od jej typu (o/w lub w/o), który określa się wcześniej w zadaniu A.2.. Do pomiaru stosuje się pehametr wyposażony w elektrodę kombinowaną, wykalibrowany przy pomocy wzorcowego roztworu buforowego o ph = 4,00 lub innego o zbliżonej wartości ph. W przypadku emulsji kosmetycznej typu o/w, w której fazę ciągłą stanowi woda, pomiar ph wykonuje się w temperaturze pokojowej zanurzając elektrodę pomiarową pehametru bezpośrednio w badanej emulsji, najlepiej znajdującej się w oryginalnym opakowaniu handlowym lub przeniesionej do małej, wysokiej zlewki z zachowaniem jednorodności masy emulsji (pozbawionej wolnych przestrzeni wypełnionych powietrzem). Po zanurzeniu elektrody pomiarowej pehametru, odczyt wartości ph dokonuje się dopiero po ustabilizowaniu się układu pomiarowego (brak istotnych zmian wartości ph na wyświetlaczu pehametru). Należy wykonać do 5 odczytów wartości ph, z których oblicza się wartość średnią. W przypadku emulsji kosmetycznej typu w/o, w której fazę ciągłą stanowi olej, pomiar ph wykonuje się również w temperaturze pokojowej zanurzając elektrodę pomiarową pehametru w wyciągu wodnym, uprzednio otrzymanym z tego typu badanej emulsji kosmetycznej przez wytrząsanie tej emulsji z toluenem nasyconym wcześniej wodą. W celu otrzymania wyciągu wodnego w zlewce o pojemności 150 cm 3 odważa się 20±1 g badanej emulsji, dodaje do zlewki 50 cm 3 toluenu (nasyconego wcześniej wodą), dokładnie miesza składniki dla uzyskania jednorodnej zawiesiny i przenosi zawiesinę do rozdzielacza o pojemności 250 cm 3, wypłukując pozostałość w zlewce dwukrotnie porcjami po 30 cm 3 toluenu i dodając toluen z przemywania pozostałości do rozdzielacza. Zawartość rozdzielacza wstrząsa się dla jej ujednorodnienia, dodaje 20 cm 3 świeżo przegotowanej i ostudzonej wody, ponownie dokładnie wstrząsa i pozostawia do rozdzielenia warstw. W przypadku, gdy powstała emulsja nie wykazuje tendencji do rozdzielania się na warstwy: wodną i olejową, można ostrożnie ogrzewać rozdzielacz (po usunięciu korka) ciepłym powietrzem, promiennikiem podczerwieni, itp. dla przyspieszenia procesu rozwarstwienia się powstałej emulsji wodno-toluenowej. Po zanurzeniu elektrody pomiarowej pehametru w otrzymanym odczynie wodnym o temperaturze pokojowej, odczyt wartości ph dokonuje się dopiero po ustabilizowaniu się układu pomiarowego (brak istotnych zmian wartości ph na wyświetlaczu pehametru). Należy wykonać do 5 odczytów wartości ph, z których oblicza się wartość średnią.

12 Zadanie B Sporządzenie próbki emulsji kosmetycznej i określenie jej typu oraz ph GLICERYNOWY KREM NAWILŻAJĄCY DO RĄK Skład kremu (na 100g): Szkło: 1. Carbomer ETD ,4 g 2. Rokanol L ,0 g 3. Olej parafinowy. 8,0 g 4. Woda destylowana 78,6 g 5. Gliceryna... 8,0 g 6. Glikol propylenowy.. 2,0 g 7. Roztwór wodny 2,5M NaOH. 1,0 ml 8. Kompozycja zapachowa q.s. - zlewka szklana, wysoka o poj. 250 cm 3, 1 szt. - pipetka kalibrowana do NaOH, 1 szt. - bagietka szklana, 1 szt. - bagietka (szpatułka) metalowa do naważania polimeru, 1 szt. - kosz grzejny, 1 szt Wykonanie emulgowania: W zlewce szklanej o poj. 250 cm 3 odważa się składniki 1, 2 i 3 a następnie przy ogrzewaniu w koszu grzejnym (maksymalnie 80 0 C), miesza zawartość zlewki bagietką szklaną do uzyskania jednorodnej mieszaniny. Do przygotowanej mieszaniny w zlewce odważa się kolejno składniki 4, 5, 6 i 7 i miesza wszystkie składniki ogrzewając zawartość zlewki do temperatury 80 0 C. Mieszanie wykonuje się aż do otrzymania śnieżnobiałej emulsji. Do otrzymanej emulsji dodaje się następnie kilka kropli kompozycji zapachowej i ponownie dokładnie miesza. Otrzymany glicerynowy krem nawilżający do rąk przenosi się do słoiczka i określa typ i ph otrzymanej emulsji. Pozostały po oznaczeniach krem po opisaniu słoiczka (nazwa emulsji, imiona i nazwiska wykonawców, nr grupy) przekazuje się prowadzącemu do oceny. Wszystkie wyniki uzyskane w Części I laboratorium, dotyczącej emulsji kosmetycznych, grupa opracowuje w formie sprawozdania na druku do sprawozdań i przekazuje osobie prowadzącej ćwiczenia do oceny, a wytworzone próbki emulsji kosmetycznych pozostałe po wykonaniu wszystkich analiz i oznaczeń przekazuje prowadzącemu (na życzenie grupa może zabrać te próbki do własnych celów za zgodą prowadzącego).

13 Część 2: PŁYNY DO MYCIA CIAŁA Analiza preparatu handlowego i sporządzenie własnej kompozycji Zadanie C 1. Określenie barwy, zapachu i postaci fizycznej. 2. Identyfikacja klasy i typu surfaktantów. 3. Oznaczanie własności pianotwórczych. 4. Oznaczanie lepkości dynamicznej. Zadanie D 1. Oznaczanie ph. 2. Oznaczanie zawartości surfaktantu anionoaktywnego. 3. Oznaczanie zawartości wody. 4. Oznaczanie chlorków w przeliczeniu na NaCl. Zadanie E 1. Sporządzenie próbki płynu do mycia ciała według własnej receptury. Szampony do włosów, płynne mydła i płyny do kąpieli, które można potraktować ogólnie jako środki kosmetyczne (głownie płyny i żele) do mycia i pielęgnacji ciała, stanowią jedne z podstawowych wyrobów kosmetycznych do higieny osobistej człowieka. Ich zadaniem jest usunięcie wszelkich zanieczyszczeń z włosów i skóry człowieka pojawiających się wskutek naturalnych procesów zachodzących w organizmie ludzkim jak i pochodzących z otoczenia człowieka. Płyny do mycia i pielęgnacji ciała muszą spełniać szereg wymagań: Dobre własności myjące dla skutecznego usuwania z powierzchni skóry i włosów wydzielonego łoju, potu i osadzonych zanieczyszczeń zewnętrznych oraz złuszczonego naskórka i pozostałości innych kosmetyków. Dobre własności pianotwórcze. Obfita i delikatna piana ułatwia dokładne rozprowadzenie kąpieli myjącej na powierzchni ciała, a szczególnie we włosach. Ponadto taka piana sprawia dobre samopoczucie i przyjemność osobie korzystającej z kąpieli. Kąpiel myjąca powinna być łatwo spłukiwana ze skóry i włosów nie pozostawiając nie przeznaczonych do tego celu składników płynu. Kompozycja płynu powinna zapewniać kontrolowane odkładanie się na skórze i włosach składników kondycjonujących.

14 Składniki płynu powinny zabezpieczyć skórę po umyciu przed nadmiernym wysychaniem warstewką środka nawilżającego, w miejsce usuniętej przy myciu naturalnej, ochronnej warstewki lipidowo-wodnej. Nadanie ciału po umyciu przyjemnego i akceptowanego przez daną osobę zapachu. Funkcjonalność płynu do mycia ciała musi być niezależna od warunków jego stosowania efektywne działanie niezależnie od wody użytej do kąpieli «twarda czy miękka» i np. typu włosów. Płyn powinien mieć atrakcyjny dla użytkownika wygląd i zapach oraz powinien być łatwo dozowany i bez znaczących strat wykorzystywany w procesie mycia. Płyn nie może zawierać składników drażniących skórę i szczególnie śluzówkę oczu, a jego ph powinno być dokładnie równe lub bliskie wartości 5,5 tj. punktu izoelektrycznego skóry. Płyn nie może również powodować elektryzowania się włosów po ich umyciu. 7 8 Zgodnie z powyższymi wymaganiami szampony do włosów powinny umożliwiać łatwe jego rozprowadzanie we włosach i intensywne wytwarzanie piany w niezbyt efektywnych warunkach spieniania kąpieli myjącej w trakcie mieszania szamponu z wodą we włosach. Powstająca przy tym kąpiel myjąca włosy i skórę głowy stanowi praktycznie mieszaninę piany kulkowej i piany poliedrycznej (zdjęcie 7 i 8). Surfaktanty zawarte w kompozycjach szamponów odgrywają istotną rolę w procesie mycia włosów, polegającą na zwilżaniu włosa, otaczaniu zanieczyszczenia zaadsorbowanego na włosie, np. łoju, warstewką adsorpcyjną cząsteczek surfaktantu i odtransportowaniu zanieczyszczenia z powierzchni włosa do kąpieli myjącej (rysunki 9 11). Szampon powinien również efektywnie usuwać zanieczyszczenia z włosów już po jednokrotnym myciu w temperaturze C, być łatwo wypłukiwanym z włosów w temperaturze mycia, powodować łatwość rozczesywania i układania włosów na mokro i na sucho, nadawać im naturalny połysk po wyschnięciu, puszystość i chwyt oraz nie powodować elektryzacji

15 Nasze włosy ulegają z wiekiem starzeniu i jednocześnie przez całe nasze życie podlegają za naszym przyzwoleniem lub bez niego korzystnym lub niekorzystnym oddziaływaniom różnych czynników zewnętrznych. Włosy ulegają uszkodzeniu pod wpływem kumulatywnego działania światła słonecznego, zanieczyszczeń powietrza, wiatru, wody morskiej i wody chlorowanej. Najgorszym z tych czynników jest światło słoneczne powodujące fotochemiczny rozpad wiązań chemicznych w cystynie (głównie wiązania ~CH2S SCH2~) z utworzeniem wolnych rodników, powodujący powstawanie pęknięć w zewnętrznej warstwie włosa. Coraz bardziej skutecznemu przywracaniu stanu normalnego włosom służą pojawiające się od kilku lat szampony wielofunkcyjne tzw. X w 1. Ten trend rozwojowy obserwowany w kompozycjach współczesnych kosmetyków (obok różnorodności postaci fizycznych, nowych nut w kompozycjach zapachowych i rosnącego asortymentu kosmetyków naturalnych) obserwuje się również i w innych kategoriach kosmetyków. Płynne mydła, jak sama nazwa wskazuje, różnią się od klasycznych mydeł toaletowych postacią fizyczną oraz typem występujących w nich surfaktantów. Ich zadanie w higienie osobistej człowieka jest w zasadzie identyczne z działaniem klasycznych mydeł w postaci stałej, inne są natomiast ich własności użytkowe (np. ph przyjazne" dla skóry człowieka, odporność na wodę twardą) i sposób dozowania do mycia. Płyny do kąpieli, podobnie jak i pozostałe środki do higieny osobistej człowieka, mają za zadanie efektywnie myć i odtłuszczać skórę i włosy. Powinny one ponad to umożliwiać powstawanie obfitej, trwałej i delikatnej piany. Surowce podstawowe do wytwarzania szamponów do włosów, płynnych mydeł i płynów do kąpieli są w zasadzie takie same. Różnice pomiędzy poszczególnymi środkami związane są z przede wszystkim z zawartością substancji aktywnej oraz z obecnością składników specjalnych, nutą zapachu i zabarwieniem. Zawartość substancji aktywnej w szamponach do włosów wynosi zazwyczaj %, w płynnych mydłach % a w płynach do kąpieli %. W kompozycjach omawianych środków do mycia ciała stosowane są surfaktanty anionowe, amfoteryczne i niejonowe. Wszystkie omawiane płyny do mycia ciała są najczęściej zagęszczane (zwiększenie lepkości) dodatkiem chlorku sodowego lub hydrokoloidów naturalnych i syntetycznych. Dodatek tych substancji powoduje znaczny wzrost lepkości roztworu formulacji kosmetycznej zawierającej surfaktanty co ułatwia dozowanie płynu do mycia oraz wywołuje wrażenie u użytkownika, iż stężenie substancji aktywnej w danym preparacie jest duże. Ramowy skład szamponu do włosów, płynnego mydła lub płynu do kąpieli: Składnik Szampon, % Płyn, % 1. surfaktant anionowy surfaktant amfoteryczny surfaktant niejonowy substancje biologicznie czynne środek konserwujący 0,01 0,5 0,01 0,5 6. botanicals q.s. q.s. 7. środek zagęszczający kompozycja zapachowa q.s. q.s. 9. barwnik kosmetyczny q.s. q.s. 10. inne dodatki q.s. q.s. 11. woda do 100 do 100

16 Ilustracją złożoności jakościowego składu formulacji wszystkich płynów do mycia ciała jest poniższe zestawienie składników, które wchodziły w skład losowo wybranych współczesnych handlowych szamponów do włosów, płynnych mydeł i płynów do kąpieli. Nazwa INCI Nazwa chemiczna Funkcja składnika Allantoin Alantoina Botanicals Aloe Vera Ekstrakt z liści aloesu Botanicals Arnica Motana Ekstrakt arniki górskiej Botanicals Beet Root Ekstrakt korzenia buraka Botanicals Black Walnut Stell Ekstrakt łupiny czarnego orzecha włoskiego Botanicals 2-Bromo-2-Nitropropane-1,3- Bronopol Konserwant Diol Calendula Ekstrakt z nagietka lekarskiego Botanicals Cetyl Alkohol Heksadekan-1-ol Emolient* ) Chamomille Ekstrakt z rumianku Botanicals Cholecalciferol Witamina D3 Dodatek CI Sól diodowa 4-hydroksy-3-[(4-sulfonaftylo) Barwnik kosmetyczny azo]naftalenosulfonianu CI Kompleks aluminiowy z kwasem 4,5-diwo- Barwnik kosmetyczny doro-5-okso-1-(4-sulfofenylo)-4-(4-sulfofe- nylo)azo-1h-pirazolo-3-karboksylowym CI Sól tetrasodowa kwasu 1-acetamido-2- Barwnik kosmetyczny hydroksy-3-(4-((4-sulfofenylazo)-7-sulfo-1- naftyloazo))naftylo-4,6-disulfonowego CI Sól wapniowo bis[wodoro[4-[4-(dietyloami- Barwnik kosmetyczny no)-2,4 -disulfobenzhydrylideno]cyklo- heksa-2,5-dien-1-ylideno]dietyloamoniowa CI Sól diodowa kwasu diwodoro(etylo)[4-[4- Barwnik kosmetyczny etylo(3-sulfobenzylo)amino]-2 - sulfobenzhydrylideno]cykloheksa-2,5-dien- 1-ylideno](3-sulfobenzylo)amoniowego CI Kompleks aluminiowy 2-(1,3-diwodoro- Barwnik kosmetyczny 1,3-dioxa-2H-inden-2-ylideno)-1,2- diwodoro-6,7-chinolinodisulfonianu CI Tritlenek nichromu Barwnik kosmetyczny Citirc Acid Kwas cytrynowy Regulator ph, składnik chelatujący Citrus Limonum Ekstrakt z drzewa cytrynowego Botanicals Clone Ekstrakt goździków Botanicals Cocamide MEA (DEA) Mono- lub dietanoloamid kwasów oleju kokosowego Surfaktant, emulgator, regulator lepkości Cocamide MIPA 2-Hydroksypropanoamid kwasów oleju kokosowego Surfaktant, emulgator, regulator lepkości Cocamidopropyl Betaine Betaina N,N-dimetyloaminopropanoamidu Surfaktant kwasów oleju kokosowego Cocamidopropylamine Oxide N-Tlenki 3-(N,N-dimetyloamino)propanoamidów Surfaktant kwasu oleju kokosowego Decyl Glucoside Decylo-D-glukozyd Surfaktant Diazolidynyl Urea 1-[1,3-bis(hydroksymetylo)-2,5-diokso- Konserwant imidazolidyn-4-ylo]-1,3-bis(hydroksyme- tylo)mocznik Disodium PEG-5 Surfaktant Laurylcitrate Sulfosuccinate DMDM Hydantoin 1,3-Bis(hydroksymetylo)-5,5-dimetyloimid- Konserwant

17 azolidyn-2,4-dion Gingko Biloba Ekstrakt miłorząbu Botanicals Glyceryl Cocoate Monoglicerydy kwasów oleju kokosowego Emolient* ), emulgator Glyceryl Stearate Monogliceryd kwasu stearynowego Emolient* ), emulgator Glycine Soya Proteiny soi Botanicals Guar Hydroxypropyltimonium Guma guarowa Antystatyk Chloride Hair Keratin Amino Acids Hydrolizaty keratyny Konserwant Hydrogenated Jojoba Oil Uwodorniony olej jojoby Botanicals Hydrolyzed Whole Wheat Hydrolizowane proteiny pszenicy Botanicals Protein Jojoba Oil Olej jojoby Botanicals Lactic Amid Kwas mlekowy Regulator ph, nawilżacz Laureth-10 Oksyetylenowany alkohol laurylowy Surfaktant, emulgator Magnesium Laureth-8 Sulfate Sól magnezowa siarczanu oksyetylenowanego Surfaktant alkoholu laurylowego Magnesium Oleth Sulfate Sól magnezowa siarczanowanego Surfaktant oksyetylatu alkoholu olejowego Maiden Hair Fern Ekstrakt paproci zanokcica Botanicals Methylchloroisothiazolinone 5-Chloro-2-metylo-2H-izotiazol-2-on Konserwant Methylisothiazolinone 2-Metylo-2H-izotiazol-3-on Konserwant Metyl Gluceth-10 Oksyetylenowany metylo-α-d-glukopirano- Nawilżacz, emulgator Metyl-, Etyl-, Propyl- Isobutylparaben zyd Ester metylowy, etylowy, propylowy lub izobutylowy kwasu p-hydroksybenzoesowego Konserwant Nettle Ekstrakt pokrzywy Botanicals Niacinamide Amid kwasu nikotynowego Dodatek Panthenol Prowitamina B5 Dodatek PEG-120 Methyl Glucose Dioleate Oksyetylenowany diolejan metylo-dglukopiranozydu PEG-200 Hydrogenated Uwodorniony oksyetylat glicerydów oleju Glyceryl Palmate palmowego Emolient* ) PEG-40 Hydrogenated Castor Uwodorniony oksyetylat oleju rycynowego Oil Pellitory Ekstrakt pierściennika Botanicals Phenoxyethanol Fenoksyetanol Konserwant Pine Tar Żywica sosnowa Botanicals Polyquaternium-10 Polyquaternium-7 Chlorek eteru 2-[2-hydroksy-3-(trimetyloamoniowo)propoksy]etylowego celulozy Kopolimer chlorku [N,N-dimetylo-N-(2- propenylo]-2-propen-1-amoniowego z 2- propenamidem Surfaktant, emulgator Surfaktant, emulgator Antystatyk, składnik filmotwórczy Antystatyk, składnik filmotwórczy Polysorbate-20 Oksyetylenowany monoester kwasu laurynowego i sorbitanu Propylene Glycol Glikol propylenowy-1,2 Nawilżacz Quaternium-15 Chlorek 3-chloroallilometenaminy Konserwant Quillaja Saponaria Ekstrakt saponin kwillai Botanicals Retinyl Palmitate Witamina E Dodatek Rosemary Ekstrakt rozmarynu Botanicals Saccharum Officinarium Ekstrakt z trzciny cukrowej Botanicals Sage Ekstrakt szałwii lekarskiej Botanicals Sodium Benzoate Benzoesan sodu Konserwant Surfaktant, emulgator

18 Sodium C14-C16 Olefin Sole sodowe sulfonianów α-olefin Surfaktant Sulfonate C14 C16 Sodium Chloride Chlorek sodowy Regulator lepkości Sodium Cocoamphoacetate Pochodna imidazoliowa Surfaktant Sodium Cocoyl Glutamate Sole monosodowe N-acylowych Surfaktant pochodnych kwasu L-glutaminowego i kwasów oleju kokosowego Sodium Cocoyl Isethionate Sole sodowe estrów 2-sulfoetylowych Surfaktant kwasów oleju kokosowego Sodium Laureth Sulfate Sól sodowa siarczanu oksyetylenowanego Surfaktant alkoholu laurylowego Sodium Laureth-8 Sulfate Sól sodowa siarczanu oksyetylenowanego Surfaktant alkoholu laurylowego Sodium Methyl Cocoyl Sole sodowe N-Metylotaurydów kwasów Surfaktant Taurate oleju kokosowego Sodium Oleth Sulfate Sól sodowa siarczanowanego oksyetylatu Surfaktant, emulgator alkoholu olejowego Sodium PCA Sól sodowa 5-okso-L- lub 5-okso-DLproliny Konserwant Sodium Salicylate Salicylan sodu Konserwant Sweet Almond Oil Olej migdałowy Botanicals Tocopherol Acetate Witamina E Dodatek Trisodium EDTA Sól wodorotrisodowa EDTA Składnik chelatujący White Ginger Ekstrakt białego imbiru Botanicals Witch Hazel Ekstrakt leszczyny Botanicals Xanthan Gum Guma ksantanowa Regulator lepkości, składnik wiążący Zinc Pyrithione Kompleks cynku z N-tlenkiem 2-merkaptopirydyny Konserwant * ) Emolient środek łagodzący podrażnienia skóry

19 WYKONANIE ĆWICZEŃ Z PŁYNÓW DO MYCIA CIAŁA Ćwiczenia laboratoryjne z płynów do mycia ciała i włosów polegają na wykonaniu zadań z analizy handlowego szamponu do mycia włosów, płynnego mydła lub płynu do kąpieli (zadania C i D) obejmujących typową charakterystykę zadanego przez osobę prowadzącą handlowego (rynkowego) płynu oraz opracowanie własnej receptury płynu do mycia ciała i scharakteryzowanie wykonanej laboratoryjnie próbki według tej receptury (zadania E i F). Analiza preparatu handlowego Zadanie C 1. Określenie barwy, zapachu i postaci fizycznej Oznaczenia wykonuje się dla handlowego szamponu, płynnego mydła, płynu lub żelu do kąpieli zadanego przez prowadzącego ćwiczenia. Barwę określa się wizualnie według normy BN-74/ /01. Zapach określa się organoleptycznie podając czy jest on łagodny, ostry, owocowy, ziołowy, itp. Postać fizyczną określa się wizualnie podając, czy to jest ciecz o małej lub podwyższonej lepkości, klarowna, mętna, zawierająca substancję perlizującą lub zmętniającą itp. 2. Identyfikacja klasy i typu surfaktantów Analizę jakościową surfaktantów w otrzymanym, handlowym płynie do mycia ciała wykonuje się przy wykorzystaniu opisanych niżej metod jakościowych identyfikacji surfaktanów w kompozycjach. Metoda z błękitem metylenowym Odczynniki: 1. Roztwór błękitu metylenowego 2. Roztwór 0,05 % surfaktantu anionoaktywnego 3. Chloroform Wykonanie: W probówce szklanej o poj. 25 cm 3 z korkiem na szlif umieszcza się 8 cm 3 roztworu błękitu metylenowego oraz 5 cm 3 CHCl3 i dodaje po kropli 0,05 % roztwór surfaktantu anionoaktywnego, okresowo mieszając i odstawiając probówkę dla rozdzielenia się faz, aż do dokładnego zrównania się intensywności zabarwienia fazy wodnej i fazy chloroformowej. Do tak przygotowanego układu dwu faz o jadnakowym, niebieskim zabarwieniu dodaje się 2 cm 3 ok. 20-krotnie rozcieńczonej wodą małej próbki analizowanej kompozycji użytkowej, całość dokładnie miesza i odstawia dla rozdzielenia warstw. Jeśli zabarwienie warstwy chloroformowej uległo pogłębieniu, przy prawie bezbarwnej warstwie wodnej, to wskazuje na obecność surfaktantu anionoaktywnego w analizowanej kompozycji. Mydła karbonowe nie są wykrywane, ponieważ odczynnik jest kwaśny. Jeśli zabarwienie warstwy wodnej uległo pogłębieniu, to w analizowanej kompozycji jest obecny surfaktant kationoaktywny. Surfaktanty amfoteryczne zachowują się w tej próbie zwykle jako kationoaktywne (słaby efekt) z uwagi na kwaśny odczyn roztworu barwnika.

20 Jeśli obie warstwy posiadają w przybliżeniu taką samą intensywność zabarwienia (i jednocześnie faza wodna ma mleczny wygląd), to w badanej próbce występuje surfaktant niejonowy. Dla upewnienia się warto wykonać oznaczenie kontrolne z 2 cm 3 wody zamiast analizowanej kompozycji. Metoda z błękitem metylenowym i kwasem siarkowym W przypadku stwierdzenia obecności surfaktantu anionaktywnego w analizowanej formulacji należy 5 g preparatu rozpuścić w 25 cm 3 wody, dodać 20 cm 3 0,5M roztworu H2SO4, ogrzewać po chłodnicą zwrotną do wrzenia przez 1 godzinę i ponownie wykonać próbę na obecność surfaktantu anionoaktywnego metodą z błękitem metylenowym. Wynik negatywny wskazuje, że analizowany środek do mycia zawiera wyłącznie siarczany alkilowe jako surfaktanty anionoaktywne (ulegają całkowitej hydrolizie przy ogrzewaniu z roztworem kwasu mineralnego). Wynik pozytywny nie daje jednoznacznej odpowiedzi - siarczany i sulfoniany alkilowe mogą występować obok siebie. Metoda z rodanokobaltynem amonu Odczynniki: 1. Roztwór rodanokobaltynu amonowego [(NH4)2Co(SCN)4] Wykonanie: Do 5 cm 3 10-krotnie rozcieńczonej wodą małej próbki analizowanego środka do mycia ciała dodaje się 5 cm 3 roztworu rodanokobaltynu amonu, dokładnie miesza i pozostawia na 1 godzinę. W obecności niejonowego surfaktantu polioksyetylenowego roztwór zabarwia się na niebiesko. W obecności surfaktantu kationoaktywnego wypada z roztworu niebieski osad a roztwór przyjmuje czerwono-purpurowe zabarwienie. W przypadku niejednoznacznego wyniku próby (np. wskutek intensywnego, niebieskiego zabarwienia analizowanego płynu do mycia) korzystne jest dodanie 5 cm 3 benzenu lub chloroformu, energiczne wymieszanie układu dwufazowego i obserwowanie, czy warstwa organiczna zabarwia się na niebiesko. Zabarwienie się warstwy organicznej na niebiesko jednoznacznie potwierdza obecność surfaktantu niejonowego. Metody z błękitem tymolowym. żółcienią metanilową i błękitem bromofenolowym Odczynniki: 1. Roztwór błękitu tymolowego 2. Roztwór wodny żółcieni metanilowej 3. Roztwór błękitu bromofenolowego N HCl N HCl 6. Bufor octanowy o ph = 4,6 Wykonanie: Do 2 cm 3 0,005N HCl dodaje się 1-2 krople roztworu błękitu tymolowego, 2 cm 3 ok 20- krotnie rozcieńczonej, małej próbki analizowanego środka do mycia (roztwór badany) i dokładnie miesza. Zmiana zabarwienia z czerwono-żółtego na czerwono-fioletowe wskazuje na obecność surfaktantu anionoaktywnego w kompozycji.

21 Do 2 cm 3 buforu octanowego o ph = 4,6 dodaje się 1-2 krople roztworu błękitu bromofenolowego, 2 cm 3 badanego roztworu i dokładnie miesza. Zmiana zabarwienia roztworu z niebiesko-fioletowego na czysto niebieskie wskazuje na surfaktant kationoaktywny. Do 2 cm 3 0,1N HCl dodaje się 1-2 krople roztworu błękitu tymolowego, 2 cm 3 badanego roztworu i dokładnie miesza. Zmiana zabarwienia z czerwonego na żółte wskazuje na obecność związku kationoaktywnego. Surfaktanty niejonowe typu pochodnych polioksyetylenowych nie przeszkadzają w powyższych oznaczeniach surfaktantów aniono- i kationoaktywnych. Odwrotna relacja nie jest jednak prawdziwa i warto wykonać poniższe próby na obecność pochodnych polioksyetylenowych: Do 2 cm 3 0,1N HCl dodaje się 1-2 krople roztworu żółcieni metanilowej, 2 cm 3 badanego roztworu i dokładnie miesza. Zmiana zabarwienia z czerwonego na żółte wskazuje na surfaktant niejonowy (lub także kationowy). Do 2 cm 3 buforu octanowego o ph = 4,6 dodaje się 1-2 krople błękitu bromofenolowego, 2 cm 3 badanego roztworu i dokładnie miesza. Zmiana zabarwienia z niebieskofioletowego na zielone wskazuje na surfakatant niejonowy (lub także anionowy). Metody z żółcienią metylową, benzydyną i metawanadanem sodu Odczynniki: 1. Roztwór A 2. Roztwór B 3. Roztwór C 4. Roztwór wodny kwasu winowego 25 % Wykonanie: Do 10 cm 3 ok. 20-krotnie rozcieńczonej wodą małej próbki analizowanego środka do mycia ciała (roztwór badany) dodaje się 2 krople roztworu B i miesza Po sprawdzeniu ph za pomocą papierka uniwersalnego, roztwór zakwasza się kwasem winowym jeśli potrzeba. Następnie dodaje się 2 krople roztworu C i ponownie miesza. Ciemnozielone zabarwienie roztworu wskazuje na obecność surfaktantu niejonowego (w nieobecności surfaktantów anionoi kationoaktywnych). Intensywnie purpurowe zabarwienie wskazuje na surfaktant anionoaktywny typu sulfonianu. Jasnożółte zabarwienie wskazuje na obecność surfaktantu anionoaktywnego typu siarczanu alkilowego. Mętne żółte zabarwienie wskazuje na surfaktant kationoaktywny. Do probówki z zabarwionym roztworem dodaje się dodatkowo 2 krople roztworu A i miesza. Nie zmienione purpurowe zabarwienie wskazuje na surfaktant anionoaktywny typu sulfonianu, wiśniowo-czerwone na surfaktant anionoaktywny typu siarczanu alkilowego, ciemne, czerwono-brunatne na surfaktant niejonowy a pomarańczowe na surfaktant kationoaktywny. Odczynniki: Metoda z KI3

22 Wykonanie: 1. Roztwór jodu w jodku potasu Do 5 cm 3 10-krotnie rozcieńczonej wodą małej próbki analizowanego środka do mycia dodaje się 10 cm 3 odczynnika i dokładnie miesza. Czerwono-brązowe lub szare zabarwienie roztworu wskazuje na obecność niejonowych pochodnych polioksyetylenowych jak i niektórych surfaktantów kationoaktywnych. Odczynniki: 1. Roztwór KBiI4 2. Roztwór wodny BaCl2, 20 %. Wykonanie: Metoda z odczynnikiem Dragendorffa Do mieszaniny 3 cm 3 roztworu KBiI4 i 3 cm 3 roztworu BaCl2 dodaje się 4 cm 3 10 krotnie rozcieńczonej wodą małej próbki analizowanego środka do mycia ciała. Pomarańczowy lub pomarańczowo-czerwony osad wskazuje na obecność surfaktantu niejonowego typu pochodnej polioksyetylenowej. Odczynniki: 1. KI 2. Lodowaty kwas octowy. Wykonanie: Metoda z jodkiem potasowym Do 2 cm 3 roztworu 10-krotnie rozcieńczonej, małej próbki analizowanego środka do mycia ciała dodaje się 0,5 g KI, 2 cm 3 lodowatego kwasu octowego, dokładnie miesza i ogrzewa na palniku. W obecności surfaktantów typu N-tlenków amin wydziela się jod barwiąc roztwór na brunatno. Dla potwierdzenia wyniku oznaczenia wykonuje się próbę kontrolną stosując 2 cm 3 wody destylowanej zamiast roztworu analizowanego środka do mycia ciała. 3. Oznaczanie własności pianotwórczych Oznaczenie własności pianotwórczych wykonuje się za pomocą aparatu Ross-Milesa, przedstawionym na zdjęciu obok, według normy BN- 86/ /03. Pomiary wykonuje się dla roztworu badanego płynu do mycia ciała o stężeniu 10±0,05 g/dm 3, przygotowanego w wodzie wodociągowej. Przygotowuje się 1 dm 3 roztworu, co wystarcza na wykonanie trzech pomiarów, z których oblicza się średnie. Przed wykonywaniem pomiarów cylinder pomiarowy aparatu i roztwór badanego płynu do mycia ciała powinny być ogrzane do temperatury pomiaru 37±2 0 C (kolbę pomiarową z roztworem badanym

23 wstawia się do termostatu na ok minut). Z kolby pobiera się 50 cm 3 roztworu i wlewa do cylindra pomiarowego po ściance cylindra tak, aby nie spowodować spienienia się roztworu (przy zamkniętym kraniku w dolnej części cylindra pomiarowego). Następnie napełnia się ogrzanym roztworem do kreski jednomiarową pipetę szklaną o pojemności 200 cm 3 z kranikiem i umieszcza pipetę w uchwycie z tworzywa sztucznego na szczycie cylindra pomiarowego (jak na zdjęciu). W celu napełnienia pipety szklanej do rurki pipety z kranikiem podłącza się pompkę wodną, dolną rurkę (wylewkową) zanurza się w roztworze znajdującym się w zlewce o pojemności 300 cm 3 i kranikiem reguluje się podciśnienie w pipecie tak, żeby zasysany roztwór badany nie ulegał spienieniu. Następnie otwiera się kranik pipety, koryguje pionowe ustawienie pipety tak, aby strumień wypływającego roztworu dokładnie wpadał w środek powierzchni roztworu znajdującego się w dolnej części cylindra pomiarowego. W momencie przerwania się strumienia roztworu wypływającego z pipety włącza się sekundomierz (stoper) i mierzy wysokość słupa piany za pomocą taśmy pomiarowej po 30 sekundach (h1) i po 5 minutach (h2). Zdolność pianotwórczą (X), wyrażoną w cm 3, oblicza się ze wzoru: gdzie: X[cm ] 3 d średnica wewnętrzna cylindra pomiarowego aparatu Rossa-Milesa, cm h1 odczytana wysokość słupa piany po 30 sekundach, cm. 2 d 4 h 1 Wskaźnik trwałości piany (X1), wyrażony w procentach, oblicza się ze wzoru: gdzie: h 2 X [%] h h1 odczytana wysokość słupa piany po 30 sekundach, cm h2 odczytana wysokość słupa piany po 5 minutach, cm. 4. Oznaczanie lepkości dynamicznej Oznaczenie wykonuje się przy użyciu wiskozymetru Hoepplera (zdjęcie obok) w temperaturze 25±01 0 C. Pomiar polega na oznaczeniu czasu opadania kulki szklanej lub metalowej w badanej cieczy, znajdującej się w szklanej, termostatowanej rurze cylindrycznej wiskozymetru. Ciecz znajdująca się w rurze pomiarowej nie może być napowietrzona (banieczki powietrza rozproszone w badanym roztworze utrudniają opadanie kulki w rurze pomiarowej i fałszują wyniki). Przed wykonaniem właściwego pomiaru należy dobrać jedną z kulek o numerach 1 6 (patrz tabela KUGELN/BALLS/BOLUES dla danego zestawu) tak, aby czas jej opadania w analizowanej cieczy, pomiędzy skrajnymi kreskami na szklanej rurze pomiarowej wiskozymetru, mieścił się w zakresie sekund. Następnie wykonuje się właściwy pomiar czasu opadania kulki (po odczekaniu ok. 10 minut na wyrównanie się temperatury cieczy i kulki w rurze pomiarowej z temperaturą cieczy termostatującej), przyjmując tśr z 3-4 pomiarów. Lepkość dynamiczną oblicza się ze wzoru: gdzie: η - lepkość dynamiczna, cp [cp] t śr (d 1 d 2 ) K