1 На правах рукописи КОРЕНЕВА Ольга Владимировна
advertisement
1 На правах рукописи КОРЕНЕВА Ольга Владимировна РАЗРАБОТКА РЕЦЕПТУР КОСМЕТИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ И ФИКСАЦИИ ПРИЧЕСКИ Специальность 05.18.06 — Технология жиров, эфирных масел и парфюмерно-косметических продуктов АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Краснодар 2013 2 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» (ФГБОУ ВПО «КубГТУ») Научный руководитель: Тарасов Василий Евгеньевич доктор технических наук, профессор Официальные оппоненты: Вилкова Светлана Архипповна доктор технических наук, профессор, руководитель сертификационного центра «Энтест», эксперт по сертификации товаров бытовой химии и парфюмернокосметических продуктов, г.Энгельс Федорович Анна Николаевна кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры химии, метрологии и стандартизации ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» Ведущая организация: Северо-Кавказский филиал ГНУ Всесоюзный научно-исследовательский институт жиров Россельхозакадемии, г.Краснодар Защита состоится « 24 » декабря 2013 года в 1600 часов на заседании диссертационного совета Д 212.100.03 Кубанского государственного технологического университета по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, ауд. Г-248. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного технологического университета. Автореферат диссертации разослан « 22 » ноября 2013 года Ученый секретарь диссертационного совета, канд. техн. наук, доцент Филенкова М.В. 3 1 Общая характеристика работы 1.1 Актуальность работы Согласно современным статистическим данным большинство женщин имеют поврежденные волосы. К факторам, приводящим к повреждению волос можно отнести – использование средств для химической завивки, окраски и осветления волос, сушку феном и укладку электрощипцами, воздействие хлорированной и морской воды, а также УФизлучение, ветер, общее загрязнение окружающей среды. Среди средств, которые способны улучшить состояние поврежденных волос, особое место занимают муссы и пенки для укладки волос, так как в отличие от других средств по уходу за волосами, они наносятся на влажные волосы и не смываются в течение нескольких дней. Таким образом, в настоящее время, помимо своей основной функции - фиксировать прическу, укладочные средства должны кондиционировать, увлажнять, питать волосы, а также защищать их от вредного воздействия высоких температур и окружающей среды. Современные укладочные средства имеют достаточно сложный состав, включающий как фиксирующие компоненты, так и различные добавки, улучшающие состояние волос. Однако, именно эти добавки, даже в малых количествах, являются причиной ухудшения непосредственно функциональных свойств продукта. При разработке современных укладочных средств основной проблемой является подбор оптимального содержания фиксирующих, кондиционирующих компонентов, а также введение в рецептуру комплекса биологически активных добавок, улучшающих состояние волос, без ухудшения функциональных свойств продукта. В связи с этим, возникает необходимость различных добавок, в сочетании с исследования влияния пленкообразующими и кондиционирующими компонентами, на свойства укладочных средств. Актуальность темы исследования подтверждается тем, что она включена в перечень тем, соответствующих НТП Минобразования РФ «Научные исследования госрегистрации высшей школы 1200004210) по и технологии соответствует живых научной систем» тематике (№ и 4 соответствует научной тематике кафедры технологии жиров, косметики, товароведения, процессов и аппаратов ФГБОУ ВПО «КубГТУ». Цель работы заключается в разработке рецептур косметических средств для формирования и фиксации прически. Основные задачи исследования: 1.2 - изучение и анализ научно-технической литературы и патентной информации по теме исследования; изучение причин повреждения волос и способов их защиты и укрепления; изучение влияния белковых изолятов, жирных кислот, фосфолипидов и восков, выделенных из вторичных продуктов комплексной переработки семян подсолнечника на функциональные свойства продуктов по уходу за волосами; подбор рецептурных компонентов новых укладочных средств с профилактическими свойствами и определение их оптимального количества; разработка методики оценки потребительских свойств, разработанных продуктов по уходу за волосами на основе введения единого коэффициента качества; разработка технологии производства муссов с применением белковых изолятов, жирных кислот, фосфолипидов и восков; разработка лаков для волос с улучшенными функциональными свойствами и обладающих профилактическим эффектом путем оптимального подбора пленкообразующих веществ и жирных кислот; разработка научной документации на производство средств для формирования использованием и фиксации различных прически в аэрозольной пленкообразователей, упаковке белковых с изолятов, фосфолипидов, жирных кислот и восков; оценка экономической эффективности производства новых видов косметической продукции. 5 1.4 Научная новизна Научно и экспериментально обоснована целесообразность и высокая эффективность применения белковых изолятов, представляющих собой водорастворимую фракцию, выделенную из обезжиренного подсолнечного шрота, жирных кислот, фосфолипидов и восков, выделенных из вторичных продуктов комплексной рафинации подсолнечного масла при разработке и производстве средств по уходу за волосами, обладающими функциональными и профилактическими свойствами. Экспериментально установлена эффективность применения белковых изолятов подсолнечных шротов для усиления фиксирующих свойств средств для формирования прически. Доказано, что применение жирных кислот, фосфолипидов и восков, выделенных из вторичных продуктов комплексной рафинации подсолнечных масел, в качестве термозащитных компонентов средств для формирования прически позволяют уменьшить температурное воздействие на волос. Впервые установлена эффективность применения жирных кислот в качестве поверхностно активных веществ, снижающих краевой угол смачивания лаковой пленки на поверхности волоса, с целью улучшения их потребительских свойств. 1.5 Практическая значимость Разработаны рецептуры муссов для укладки волос и лаков для фиксации прически с улучшенными потребительскими и профилактическими свойствами: мусс для укладки нормальных и жирных волос с белковым изолятом подсолнечного шрота; мусс для укладки поврежденных волос на основе фосфолипидов, жирных кислот и восков, выделенных из вторичных продуктов комплексной рафинации подсолнечных масел; лак для фиксации волос с применением жирных кислот; предложена методика оценки потребительских свойств косметических средств для формирования и фиксации прически на основе единого коэффициента качества и разработанной программы для ЭВМ. 6 Разработана технологическая инструкция на производство средств для формирования и фиксации прически с применением белковых изолятов, фосфолипидов, жирных кислот и восков, выделенных из вторичных продуктов комплексной рафинации подсолнечных масел и лака для фиксации волос с применением жирных кислот. Разработанные рецептуры средств для формирования и фиксации прически приняты к внедрению на предприятиях ОАО «Арнест» г. Невинномысск, Ставропольский край и ООО «Квад», г. Краснодар. Разработанные научные положения и практические решения нашли применение при организации научно-исследовательской работы студентов специальности 260401 - Технология жиров, эфирных масел и парфюмернокосметических товаров и 080401 - Товароведение и экспертиза товаров (в сфере обращения и потребления непродовольственных товаров и сырья). Ожидаемый экономический эффект от внедрения технологических и технических решений производства средства для формирования и фиксации прически при объеме производства 2200 тыс. шт/год составит 1658 тыс. руб. 1.6 Апробация работы Результаты работы доложены, обсуждены и получили одобрение на IV Всероссийской студенческой научно-практической конференции «Студенчество в науке – инновационный потенциал будущего»: г. Набережные Челны, март 2011 г.; на XVI Международной научнопрактической конференции «Косметическая индустрия: взгляд в будущее». – Москва, 24-26 октября 2011 г.; на Международной научно-практической конференции «Тенденции развития российской экономики в начале XXI века». – Краснодар, апрель 2012 г.; на Международной научно-практической конференции «Инженерные, экологические, экономико-правовые и управленческие аспекты развития национальной экономики: проблемы, поиски, решения» - Русская секция: «Проблемные аспекты экономического развития России» - Германия, г. Ганновер, 28 ноября-5 декабря 2012 г. 7 1.7 Публикации По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работы, из них 5 в журналах, рекомендованных ВАК, получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. 1.8 Объем и структура диссертации Диссертационная работа изложена на 170 страницах машинописного текста, содержит 34 рисунка, 51 таблицу и состоит из введения, экспериментальной части, аналитического обзора, включает источников 117 методической, литературы отечественных и зарубежных авторов и 5 приложений. 2 МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 2.1 Методы исследования При проведении исследований качества и потребительских свойств готовых косметических продуктов применялись стандартные методики определения органолептических и физико-химических свойств, а также современные физико-химические методы анализа – хроматографические и спектральные. Для определения состава липидов применяли метод высокоэффективной жидкостной хроматографии, жирнокислотный состав липидных продуктов определяли методом газожидкостной хроматографии. Адгезию и смачиваемость волоса косметическими продуктами оценивали сравнением величин краевого угла смачивания θ или cos θ на полимерной поверхности. Прочность волос определяли методом определения разрушающей нагрузки при разрыве при испытании на приборе ИП-10. Потребительские свойства средств для укладки и сохранения прически в аэрозольной упаковке оценивали по следующим показателям: изначальное провисание локона; влажности; смываемость; степень фиксации завивки в условиях высокой время высыхания и степень клейкости лака; липкость; прозрачность; запах лака; жесткость волос; блеск волос; расчесываемость; опадание лака в виде хлопьев; статическое налипание. При проведении токсикологических исследований определяли: острую токсичность; хроническую токсичность (при длительном применении); кожно- 8 резорбтивное действие; раздражающее действие; сенсибилизирующее (аллергиизирующее) действие. 2.2 Методика комплексной оценки потребительских свойств Одной из задач работы потребительских является свойств создание с методики обработкой комплексной полученных оценки результатов математической моделью и расчетом обобщенного коэффициента. Методика проводится поэтапно и включает: составление перечня показателей качества продукта, проведения испытания статистической обработки потребительских свойств с привлечением показателей. устанавливается показателей в одну функцию респондентов, Окончательная путем объединения оценка всех F на основе использования весовых коэффициентов n F 1 S 2 S n S , условие i 1 ср 2 ср n ср i1 1 (1) 𝑛 где 𝑆ср - среднее статистическое значение признака; n – количество респондентов. Предложенная комплексная методика позволяет производить численное сравнение исследуемых образцов косметических продуктов. Заключения об эффективности косметического средства на основании анализа величины значения единого показателя исключает возможность субъективной и неполной оценки качества анализируемого продукта. 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 3.1 Изучение причин повреждения волос и определение способов их защиты и укрепления При длительном использовании фиксирующего средства волосы, особенно, ослабленные химической завивкой, действием красителей или обесцвечиванием, под воздействием пленкообразующих веществ и растворителей пересушиваются, становятся тусклыми, появляется перхоть. Влияние технологических приемов обработки волоса приводит к значительным изменениям его структуры. Вначале появляются локальные выщерблены на поверхности, а в дальнейшем могут появиться сплошные 9 трещины. Применение обесцвечивания полностью умертвляет волос. Примеры поврежденных волос приведены на рисунке 1(а-в). а) Волос после частого применения высушивания феном б) Волос после выпрямления утюжком в) Обесцвеченный волос Рисунок 1 – Фотографии поврежденного волоса (увеличение 60 раз) Проблема повреждения волос решается путем ввода в рецептуры средств по уходу за волосами веществ, улучшающих состояние волос. Традиционно в качестве таких добавок используются растительные экстракты, содержащие биологически активные вещества определенного действия. Однако, как показывают результаты многочисленных экспериментов, экстракты часто становятся причиной ухудшения функциональных свойств фиксирующих препаратов, таких как, фиксирование прически и ее длительность сохранности, образование белых хлопьев при расчесывании и др. 10 Для снижения вредного воздействия температуры при сушке и выпрямлении волос, а также восстановления поврежденных волос после химического воздействия нами предложено в средствах для создания локонов, выпрямления волос и фиксации прически применять белковые изоляты, растительные воски и жирные кислоты. 3.2 Разработка средств для формированию прически Средства для формирования прически, как правило, наносятся на влажные волосы и должны обеспечивать легкое формирование прически, придавать волосу эластичность, увеличивать время сохранности локона, снижать вредное воздействие температуры при сушке и выпрямлении волос, а также осуществлять восстановление поврежденных волос. Физическая форма продукта наиболее приемлема в виде мусса. В качестве одного из компонентов, определяющего вышеперечисленные требования выбран белковый изолят, как в качестве пленкообразователя, так и в качестве биологически активной добавки. Белковый изолят представляет собой водорастворимую фракцию, выделенную из обезжиренного подсолнечного шрота методом экстракции. Полученный белковый изолят, соответствует требованиям ТУ 9116-568-87634221-2011, приведенным в таблице 1. Белковый изолят, в отличие от ранее используемого модифицированного крахмала, по своей природе более близок к волосу, а при воздействии температуры в отличие от крахмала создает защиту волос от вредного воздействия. Т а б л и ц а 1 – Органолептические и физико-химические показатели белкового изолята Наименование показателя Внешний вид Цвет Запах Влажность, % Клетчатка, % Зола, % Характеристика и норма Порошкообразная рассыпчатая консистенция От желтого до светло-коричневого Чистый обезличенный. Слабый запах, свойственный подсолнечному шроту 7,0-7,8 0,2-0,4 0,7 Для предотвращения окислительных процессов на поверхности волоса в рецептуру в качестве природного антиоксиданта вводили масляный раствор βкаротина, который представляет собой 0,2 %-ный масляный раствор 11 микробиологического β-каротина в рафинированном дезодорированном подсолнечном масле соответствует требованиям ТУ 9141-00341341380-01. Масляный раствор β-каротина имел следующие характеристики: плотность препарата 0,917-0,930; показатель преломления – 1,474-1,480, кислотное число 0,3-0,4 мг КОН/г; перекисное число 4,5-5,1 ммоль активного кислорода/кг. Разработка и оптимизация рецептуры проводилась на основе методов математического моделирования компонентов рецептуры по методу симплексных решеток Шеффа (состав-состояние). Основными функциями отклика математической модели были выбраны показатели функциональных (сохранность локона) и потребительских свойств (липкость пленки мусса). Оптимизацию рецептуры проводили варьированием массовой доли: полимера, белкового изолята и масляного раствора β-каротина. Уравнение регрессии для функции отклика Y1 – фиксирующая способность мусса, имеет вид 5 , 31 x 8 , 31 x 12 , 31 x 4 , 21 x x 0 , 21 x x 5 , 79 x x (2) 1 1 2 3 1 2 1 3 2 3 Y2 –липкость плёнки мусса, имеет вид 3 , 88 x 3 , 88 x 2 , 88 x 2 , 42 x x 0 , 42 x x 0 , 42 x x . (3) 2 1 2 3 1 2 1 3 2 3 Сравнительные характеристики провисания локона и его сохранности после температурного воздействия приведены на рисунках 2 и 3. В таблице 2 представлены области оптимальных концентраций основных компонентов в рецептуре мусса. 1 2 3 Рисунок 2 - Первоначальное провисание локона 1- волосы, обработанные муссом, содержащим белковый изолят; 2- волосы, обработанные муссом по традиционной рецептуре; 3- волосы без обработки 12 100 90 Сохранность локона, % 80 70 60 50 40 Рисунок 3 – Сохранность локона 30 20 10 0 0 5 10 15 20 25 Время, час Мусс с белковым изолятом Мусс традиционной рецептуры Т а б л и ц а 2 – Области оптимальных концентраций Области оптимальных концентраций, % Белковый изолят Масляный раствор β-каротина Функции отклика Полимер Y1 1,8-2 0,5-1,1 0,1-0,5 Y2 1,5-1,7 0,7-1,0 0,5-0,8 Оптимизированная рецептура мусса для укладки волос с применением белкового изолята в сравнении с муссом на основе модифицированного крахмала приведена в таблице 3. Т а б л и ц а 3 – Оптимизированная рецептура средства для формирования прически Наименование компонента Кватернизированный катионный полимер Модифицированный крахмал Белковый изолят Масляный раствор β-каротина Эмульгатор Кремофор А6 Эмульгатор Кремофор А25 Солюбилизатор - ПЭГ-40 гидрогенизированное касторовое масло Отдушка Кнсервант Углеводородный пропеллент Деминерализованная вода Массовая доля, % Разработанная Контрольная рецептура рецептура 1,5 2,5 1,5 1,0 0,5 1,0 1,5 1,0 1,5 0,5 0,30 0,20 0,075 11,00 До 100 0,2 0,01 15,00 До 100 Разработанный мусс для укладки волос с применением белкового изолята по органолептическим и физико-химическим показателям качества соответствует требованиям ГОСТ Р 53427-2009 «Средства для волос в аэрозольной упаковке показателям качества готовой продукции. По потребительским свойствам разработанный продукт обеспечивает лучшую сохранность волоса, не оставляет липкость и придает волосу здоровый вид. 13 3.3 Разработка косметических средств для выпрямления волос Самым распространенным является способ выпрямления волос с помощью утюжка, который предусматривает нагревание волос до температуры 240 °С. При этой операции происходит сплавление чешуек волоса со стержнем. Волос становится прямым. Уменьшение негативного температурного воздействия можно обеспечить косметическими средствами для формирования прически. В качестве добавок выбрана группа активных веществ, сопутствующих триацилглицеринам в маслах, выделяемых из вторичных продуктов на стадии комплексной рафинации подсолнечных масел. Выбраны основные группы физиологически активных компонентов: фосфолипиды, жирные кислоты и воски. Фосфолипиды представляют собой обезжиренную фракцию, соответствующую требованиям ГОСТ Р 53970-2010, их основные показатели качества приведены в таблице 4. Таблица 4 – Показатели качества обезжиренной фосфолипидной фракции Наименование показателя Консистенция Цвет Запах Массовая доля веществ, нерастворимых в толуоле, % Массовая доля веществ нерастворимых в ацетоне, % Массовая доля влаги и летучих веществ, % Кислотное число, мг КОН/г Перекисное число, ммоль активного кислорода/кг Цветное число 10 %-ного раствора в толуоле, мг йода Массовая доля мышьяка, млн-1(мг/кг) Массовая доля свинца, млн-1(мг/кг) Массовая доля ртути, млн-1(мг/кг) Массовая доля ДДТ и его метаболитов, млн-1(мг/кг) Характеристика и норма Порошок, гранулы От светло-желтого до темно-коричневого Характерный для сырья, из которого изготовлен. Не допускается затхлый, кислый или какой-либо другой посторонний запах, в том числе запах растворителей (ацетона и др.) 0,30 95,0 1,0 36,0 10,0 80,0 0,1 0,1 0,05 0,2 Следующим компонентом являлись жирные кислоты соответствующие ТУ 10.04.40.23-89 «Кислоты жирные растительных масел», требования к качеству приведены в таблице 5. 14 Т а б л и ц а 5 – Физико-химические показатели фракции жирных кислот Наименование показателя Внешний вид Цвет Нерастворимые в петролейном эфире, % Прозрачность при t=24ºC Массовая доля неомыляемых веществ, % Кислотное число, мг КОН/г Массовая доля влаги, % Массовая доля золы, % Характеристика и норма Жидкость Бесцветный со слегка желтоватым оттенком Отсутствие Прозрачная 0,5 197-213 0,2 0,2 Воски получают по известной технологии из прессового подсолнечного масла после его комплексной рафинации, их характеристика приведена в таблице 6. Таблица 6 – Органолептические и физико-химические показатели качества подсолнечных восков Наименование показателя Характеристика и норма Внешний вид Твердое вещество Цвет Слегка желтоватый с серым оттенком Запах Слабый запах, свойственный подсолнечному маслу Кислотное число, мг КОН/г 10-17 Эфирное число, мг КОН/г 104-117 Йодное число, % J2 4-12 Показатель преломления при 80 ºС 1,4410-1,4500 Относительная плотность, г/см3 0,936-0,960 Температура плавление, ºС 72-77 Массовая доля влаги, % 0,5 Массовая доля золы, % 0,2 Фосфолипиды, жирные кислоты и воски имеют явно выраженные полярные свойства. Механизм поведения жировых веществ в составе мусса представлен на рисунке 4. Рисунок 4 — Механизм действия мусса на поверхности волоса Планирование эксперимента при изучении диаграммы состав-свойство проводили методом симплексных решеток. С целью сравнения субъективных ощущений на волосах, проведена экспериментальная оценка показателей – 15 внешний вид пены, распределение по волосам, способность волос к укладке, жесткость, легкость при расчесывании и липкость методом попарного сравнения аналогичных рецептур по сравнению с контрольным. Варианты исследуемых муссов, представлены в таблице 7. Т а б л и ц а 7 - Состав тестируемых муссов для выпрямления волос Наименование компонента Acrylates Copolymer Aminomethyl propanol Polyquaternium-11 Panthenol PEG-40 Hydrogenated Castor Oil Cocotrimonium Methosulfate Benzophenone-4 Фосфолипиды Жирные кислоты Воски Отдушка Вода деминерализованная Пропеллент Массовая доля, % Контрольный образец Вариант 1 Вариант 2 Вариант 3 3,00-10,00 0,34-0,70 1,00-5,00 0,10-5,00 0,10-0,50 3,00-10,00 0,34-0,70 1,00-5,00 0,10-5,00 0,10-0,50 3,00-10,00 0,34-0,70 1,00-5,00 0,10-5,00 0,10-0,50 3,00-10,00 0,34-0,70 1,00-5,00 0,10-5,00 0,10-0,50 0,10-5,00 0,10-5,00 0,10-5,00 0,10-5,00 0,01-1,00 0,10-0,50 до 100,00 0,01-1,00 0,01-1,00 0,10-0,50 до 100,00 0,01-1,00 0,01-1,00 0,10-0,50 до 100,00 0,01-1,00 0,01-1,00 0,10-0,50 до 100,00 10,00 10,00 10,00 10,00 Испытания проводились группой, состоящей из семи экспертов. В процессе тестирования каждый из экспертов оценивал свойство продукта в баллах. Прочность волос определялась методом определения разрушающей нагрузки при разрыве волоса. Волосы, обработанные испытуемым муссом, выпрямляли при температуре поверхности утюжка 240 °С. Окончательная оценка потребительских свойств устанавливается путем объединения всех показателей в функцию F – обобщенная функция качества. Обобщенная функция качества 3 0,847 x1 0,862 x2 0,809 x3 0,165 x1 x2 0,034 x1 x3 0,08 x2 x3 2,61x1 x2 x3 (4) Предел прочности волоса 4 1,493 x1 1,189 x2 1,357 x3 2,018 x1 x2 0,333 x1 x3 1,864 x2 x3 0,677 x1 x2 x3 (5) Зависимость изменения липкости волоса 5 4,788 x1 4,4 x2 4,51x3 0,507 x1 x2 2,381 x1 x3 1,16 x2 x3 11,143x1 x2 x3 (6) 16 Оптимальная рецептура мусса для выпрямления волос с применением липидных компонентов приведена в таблице 10. Т а б л и ц а 10 – Рецептура мусса для выпрямления волос Наименование компонента Acrylates Copolymer Aminomethyl propanol Polyquaternium-11 Panthenol PEG-40 Hydrogenated Castor Oil Cocotrimonium Methosulfate Benzophenone-4 Фосфолипиды Жирные кислоты Воски Отдушка Вода деминерализованная Пропеллент Массовая доля компонентов, % Разработанный 3,00 0,40 1,00 0,50 0,01 0,25 0,40 0,20 0,100 до 100,00 10,00 Традиционный 3,00 0,40 1,00 0,50 0,20 0,50 0,01 0,10 до 100,00 10,00 На рисунке 5 показано влияние мусса, полученного по разработанной рецептуре на состояние волос после температурного воздействия. Прочность волоса на разрыв, кг/мм2 2 1.5 1 Разработанный мусс Традиционный 0.5 0 24 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 Температура поверхности утюжка, ºС Рисунок 5 – Зависимость изменения прочности волоса от температуры поверхности утюжка при выпрямлении волоса Как видно из результатов, приведенных на рисунке 5, прочность волоса, обработанного перед термической обработкой муссом, полученного по разработанной рецептуре больше в среднем от 0,8 до 1,0 кг/мм2. Потребительские характеристики волоса, обработанного муссом, полученным по разработанной рецептуре, в сравнении с контрольным приведены на рисунке 6 . 17 Липкость волоса Внешний вид пены 5 4 3 2 1 0 Легкость расчесывания Распределяемость по волосам Жесткость волоса Разработанный мусс Контрольный Рисунок 6 – Профилограмма потребительских характеристик качества мусса для выпрямления волос Для визуального наблюдения за изменением внешнего вида волоса были сделаны микроскопические снимки с шестидесятикратным увеличением (рисунок 7). Волосы, обработанные муссом Необработанные волосы Рисунок 7 – Выпрямленные волосы Результаты исследования показали, что волосы, обработанные разработанным муссом, после воздействия термического выпрямления утюжком имеют меньше повреждений, приобретают способность к выпрямлению при понижении температурных воздействиях, имеют гладкую поверхность, что позволяет лучше отражать свет и придавать волосу более здоровый вид. Волосы так же становятся менее жесткими и легче расчесываются. 3.3 Разработка лака для волос Основные свойства лака – фиксация волос. Однако волосы должны при этом оставаться подвижными, не иметь вид склеенных волос, но и должны обязательно держать форму. Лак для волос представляет собой раствор в этиловом спирте различных смол. Профессиональный лак включает в рецептуру дополнительно полезные вещества, которые придают волосу натуральный блеск и защищают от внешнего воздействия окружающей среды. 18 Лаки отличаются по многим показателям, и прежде всего по силе фиксации (от мягкой фиксации до сильной и очень сильной фиксации), длительности фиксации, фиксации в условиях повышенной влажности и так далее. Основной потребительской формой лаков для волос является аэрозольная упаковка. Эвакуация лака из баллона происходит за счет избыточного давления создаваемого газом пропеллентом. В качестве пропеллента применяется смесь пропана и бутана при избыточном давлении в аэрозольной упаковке 0,45 – 5,5 МПа. При эвакуации лака из баллона образуется физическая форма эмульсии типа жидкость/газ. Размер капель образовавшейся эмульсии зависит от концентрации пленкообразующего вещества, его природы, избыточного давления газа в упаковке, конструкции клапана и т.д. Механизм распыления лака при нанесении его на волосы из аэрозольной упаковки можно представить в виде схемы, которая показана на рисунке 8. Рисунок 8 - Механизм распыления лака при нанесении его на волосы из аэрозольной упаковки Свойство равномерного распределения лака в виде пленки по поверхности волоса при нанесении, нами выделено как главное. Данное свойство можно улучшить за счет введения в рецептуру лака поверхностноактивных веществ. 19 В качестве природных ПАВ использовали жирные кислоты, соответствующие ТУ 10.04.40.23-89 «Кислоты жирные растительных масел», требования к качеству приведены в таблице 5. Выбор оптимальных дозировок пластифицирующих веществ и жирных кислот в рецептуре лака проводили экспериментально планированием эксперимента на ортогональном латинском треугольнике «состав-состояние». Состав компонентов и диапазоны их варьирования приняты следующие: - пластифицирующая смола октилакриламид/акрилат от 4,0 до 18,0 %; - лувискол С от 0,1 до 1,8 %; - жирные кислоты от 0,0 до 0,5 %. Функцией отклика была взята характеристика, отвечающая за качество и сохранность прически – способность к распределению капли лака по поверхности волоса. Способность к растеканию по поверхности мы определяли как величину краевого угла смачивания θ 𝑌6 = 4,74𝑥1 + 2,84𝑥2 + 1,498𝑥3 − 10,86𝑥1 𝑥2 − 10,55𝑥1 𝑥3 − 6,54𝑥2 𝑥3 + 15,904𝑥1 𝑥2 𝑥3 . (7) Определение проводилось на полимерной поверхности. Оптимизация функции проводилась с определением минимального краевого угла смачивания, т.е. для получения возможности максимального растекания лака на волосе. Оптимизированная рецептура лака для фиксации волос представлена в таблице 11. Т а б л и ц а 11 – Рецептура лака для фиксации прически волос Наименование компонента Acrylates Copolymer Aminomethyl propanol Лувискол С Жирные кислоты Отдушка Пропеллент Спирт этиловый Массовая доля компонентов, % Разработанный лак Традиционный 11,00 11,00 0,5 0,5 1,0 1,0 0,40 0,10 0,10 45,00 45,00 остальное остальное Использование в рецептуре жирных кислот подсолнечного масла позволило получить минимальные значения краевого угла смачивания. Зависимость изменения растекаемости лаковой капли от процента ввода жирных кислот представлена на рисунке 9. Краевой угол смачивания, град 20 5.00 4.50 4.00 3.50 3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 0 0.1 0.2 0.3 0.4 Массовая доля жирных кислот, % 0.5 Рисунок 9 – Изменение краевого угла смачивания θ Этот эффект приводит к значительным улучшениям потребительских свойств лака, таких как снижение времени высыхания лака и улучшение его клейкости, снижение жесткости волос обработанных лаком, улучшение расчесываемости волос, что в результате способствует увеличению длительности сохранности прически. Эти выводы подтверждаются данными, приведенными на рисунке 10. Для сравнения приведены данные по контрольному образцу. Липкость лаковой пленки Жесткость волос Расчесываемость Спосодность к распределению по волосу "Прелесть Шик" Разработанный лак 0 1 2 3 4 Оценка в баллах 5 Рисунок 10 – Профиль балльных характеристик потребительских свойств лака 4 Разработка технологии производства средств по формированию и фиксации прически Для производства всех представленных продуктов на одной производственной линии нами разработана универсальная схема, приведенная на рисунке 11. 21 Наименование потоков: 1.1 – вода питьевая; 1.2 – вода техническая; 1.3 – вода техническая горячая; 1.8 – конденсат; 2.2 – пар насыщенный; 5.1 – азот; 8.1 – спирт этиловый; 8.2 – amihomethyl propanol; 8.5 – спиртовая эмульсия липидлв; 8.5.1 – ЖК; 8.2.2 – фосфолипиды; 8.5.3 – воски; 8.5.4 – akrilat copolymer; 8.5.5 – polyquaternium – 11; 8.5.7 – PEG – 40; 8.5.8 – cocotrimonium; 8.5.9 – benzophenone4; 9.6 – мусс. Обозначение оборудования: 1 – емкость дименирализованной воды; 2 – центробежный насос; 3 – мембранный насос; 4 – большой мерник для спирта; 5 – фильтр; 6 – шнековый насос; 7 – реактор для приготовления липидного комплекса; 8 – реактор – основной; 9 – спиртомерник малый; 10 – мерник для воды. Рисунок 11 – Технологическая схема производства косметических продуктов по формированию и фиксации прически Для подготовки компонентов, вводимых в рецептуру, в схему включен реактор поз.7. Для растворения белкового изолята в воде при приготовлении средства для формирования прически применяются следующие режимы: температура 25 -27 ºС, время растворения 45-47 мин, гидромодуль 1:5. При приготовлении средства для выпрямления волос, рецептурное количество фосфолипидов, жирных кислот и восков в соответствии с рецептурой растворяли при температуре 50-55 ºС в Aminomethyl propanol, а затем из емкости поз. 7 подаются в реактор поз. 8. При приготовлении лака, жирные кислоты в емкости поз. 7 предварительно растворяются в этиловом спирте гидромодуль 1:8, температура 30-40 ºС, а затем вводятся в реактор поз.8 Определения соответствия требованиям ГОСТ Р 53427-2009 приведены в таблице 15. Для оценки безопасности разработанных продуктов, были проведены клинико−лабораторные исследования, результаты приведены в таблице 16. 22 Т а б л и ц а 15 – Органолептические и физико-химические показатели средств для ухода за волосами Требования ГОСТ Р 53427-2009 Наименование показателя Внешний вид Цвет Запах Массовая доля нелетучих веществ, % Время высыхания, с Лак Мусс пена Результаты испытаний Лак Однородная прозрачная жидкость без посторонних включений Свойственный цвету изделия конкретного наименования Свойственный запаху изделия конкретного наименования не менее не менее 1,5 2,0 не более 120 Водородный показатель рН 5,0-9,0 3,0-8,5 Мусс для Мусс для выпрямления формирования волос прически Однородная прозрачная жидкость Белый с легким желтоватым оттенкомд Свойственный применяемой отдушки 2,1 105 6,8 2,7 2,2 Не определяли 6,5 5,7 Т а б л и ц а 16 – Результаты клинико−лабораторных показателей безопасности Лак Мусс для выпрямления волос Мусс для формирования прически отсутствие отсутствие отсутствие Наименование показателя Кожно-раздражающее сенсибилизирующее действие и Как видно из приведенных результатов, продукты, произведенные по разработанным рецептурам, полностью соответствуют требованиям ГОСТ Р 53427-2009. Выводы В результате выполненной работы можно сделать следующие выводы: - изучено влияние белковых изолятов, жирных кислот, фосфолипидов и восков, выделенных из продуктов комплексной переработки семян подсолнечника на функциональные и профилактические свойства укладочных средств; - предложена методика оценки потребительских свойств косметических средств для формирования и фиксации прически на основе единого коэффициента качества, для его расчета разработана программа для ЭВМ; - установлена эффективность применения белкового изолята, представляющего собой водорастворимую фракцию, выделенную из 23 обезжиренного подсолнечного шрота в количестве 0,8-1,0 % для уменьшения температурного воздействия и увеличения длительности времени сохранности прически (более чем на 30%); - доказано, что применение жирных кислот, фосфолипидов и восков соответственно в массовых долях рецептуры 0,40: 0,25:0,20, выделенных из подсолнечных масел в качестве термозащитных компонентов в средства для формирования прически придают волосу способность к изменению формы при пониженных температурных воздействиях, волосы приобретают гладкую поверхность и более здоровый вид; - установлена эффективность применения жирных кислот в количестве 0,40 % в лаках для волос, что приводит к сокращению времени высыхания лака и улучшению его клейкости, снижению жесткости волос, улучшению расчесываемости; - проведены испытания потребительских свойств муссов и лаков с включением полного блока показателей и единого коэффициента качества; - разработаны способы приготовления продуктов для укладки волос в аэрозольной упаковке; - разработана технологическая инструкция производства средств для выпрямления волос, формирования прически и ее фиксации применительно к производству данных продуктов в аэрозольной упаковке. - ожидаемый экономический эффект от внедрения технологических и технических решений производства средства для формирования и фиксации прически при объеме производства 2200 тыс. шт/год составит 1658 тыс. руб. Основные положения диссертации опубликованы в работах: Статьи в журналах, рекомендованных ВАК при Минобрнауки России 1. Коренева О.В. Белковый изолят: новый ингредиент для средств по уходу за волосами и формированию прически / Гречина С.М., Тарасов В.Е.// Известия вузов. Пищевая технология.-2011. - №1. - с. 58-60. 2. Коренева О.В. Методика оценки потребительских свойств средств по уходу за волосами на основе обобщенного коэффициента / Тарасов В.Е., 24 Данович Л.М. // Новые технологии. Вып.5. – Майкоп: изд-во ФГБОУ ВПО «МГТУ», 2012. – с. 55-60. 3. Коренева О.В. Косметические средства для выпрямления волос / Тарасов В.Е. // Известия вузов. Пищевая технология. - 2012. - №1. - с. 75-78. 4. Коренева О.В. Технология получения восков семян подсолнечника в качестве сырья для косметических изделий. / Тарасов В.Е., Данович Л.М. // Известия вузов. Пищевая технология. - 2013. - №1. - с. 67-69. 5. Коренева О.В. Использование жирных кислот растительного масла в рецептурах косметических средств для фиксации волос. / Тарасов В.Е. // Известия вузов. Пищевая технология. - 2013. - №4. - с. 90-92. Статьи и доклады на международных конференциях 6. Коренева О.В. Технология получения восков семян подсолнечника в качестве сырья для косметических изделий. / Тарасов В.Е., Данович Л.М. // Международная научно-практическая конференция «Инженерные, экологические, экономико-правовые и управленческие аспекты развития национальной экономики: проблемы, поиски, решения» - Русская секция: «Проблемные аспекты экономического развития России» - Германия,г. Ганновер, 28 ноября-5 декабря 2012 г. – с. 424-428. 7. Коренева О.В., Тарасов В.Е. Комплексная методика оценки потребительских свойств средств по формированию и фиксации прически / XVI Международная научно-практическая конференция «Косметическая индустрия: взгляд в будущее». – Москва, 24-26 октября 2011- конференц-зал «НАТИ». 8. Коренева О.В. Методика оценки потребительских свойств косметических продуктов / Лосева Н.В. IV Всероссийская студенческая научно-практическая конференция «Студенчество в науке – инновационный потенциал будущего»: Сб. статей – г. Набережные Челны, март 2011. 9. Коренева О.В., Тарасов В.Е., Данович Л.М. Технология получения фосфолипидов семян подсолнечника в качестве сырья для косметических изделий / Международная научно-практическая конференция «Тенденции развития российской экономики в начале XXI века». – Краснодар, апрель 2012. Свидетельство 10. Коренева О.В., Тарасов В.Е. Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2011617625 «Методика создания единого оценочного коэффициента качества средств по фиксации прически» / Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 30.09.2011.