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第三章乳化理论一、教学内容1．乳化体系2．乳化理论3．乳化技术二、教学目的和要求1．掌握乳化体系的构成成分及类型2．了解乳化体类型的辨别方法3．掌握3种乳化技术4．了解乳化的相关基本设备类型三、教学重难点1．乳化的机理2．乳化技术运用3．乳化过程中HLB值是计算及应用第一节乳化体系一、乳化体系的构成1．定义：乳化体（或称乳状液）是一种（或几种）液体以液珠形式分散在另一不相混容的液体之中所构成的分散体系。分散相（内相）：0.1μm～10μm2．乳化体系连续相（外相）乳化剂（表面活性剂）3．类型（1）O/W：水包油（油相在乳化剂作用及一定工艺下分散于水相得到的乳化体）e.g.蜜、乳液（2）W/O：油包水e.g.防晒霜（3）复合：O/W/O、W/O/W（将一个W/O的乳状液分散到连续的水相中）（趋势）※油水两相不一定都是单一组二、乳化体类型的判断1．染料法：将乳化体涂抹在表面皿上1.6mm厚，面积约6.5cm2的薄膜，在不同位置分别撒上研磨好的油溶性染料和水溶性染料，若油溶性染料扩散则是（油包水），若水溶性染料扩散则是（水包油）2．冲洗法：油包水不易混合3．比较乳化体是易与矿物油混合还是水混合4．导电法：若亮：水包油注意：若溶液是电介质也会亮（此法特殊）5．吸水纸：吸水纸不湿润是油包水三、乳化体稳定性测定1.加速老化法产品→40~70℃几天→-30~-20℃存放几天（重复轮流）对比实验，不变性就为合格2.离心法第二节乳化理论一、表面活性剂分子结构与其性质和作用的关系憎水基的种类亲水基的种类分子的形状分子的大小憎水亲水平衡其它界面吸附、分子取向、胶束形成表面活性剂的作用渗透、润湿乳化、分散起泡增溶去污二、乳化剂的选择1．HLB值的意义（1）含义：即亲水亲油平衡值，表示表面活性剂分子中亲水基的亲水性和亲油基的亲油性之比。（2）内容：表面活性剂的HLB值均以石蜡的HLB＝0，油酸的HLB＝1，油酸钾的HLB＝20，十二烷醇硫酸钠盐的HLB＝40作为参考标准（值小亲油；值大亲水）。因此表面活性剂的HLB总处于1～40之间。※非离子表面活性剂HLB在1～20之间，阳离子和阴离子HLB为1～402．表面活性剂的水溶液状态外观、范围及其应用HLB范围水溶液外观1～4不分散3～6不良分散6～8搅拌后乳状分散8～10稳定乳状分散10～13半透明至透明13～20透明液HLB范围用途1.5~3.0消泡剂3～6W/O7～9润湿剂8～18O/W13～15洗涤剂16～18增溶剂12～17分散剂HLB只能在配制乳液时候，确定所形成的乳液类型，而不能说明乳化能力的大小。增加乳化剂，乳化能力会增加，达到某一点，再增加用量也不能增强乳化效果，过量还会引起不稳定和皮肤刺激。3．HLB的加和性在实际配方中，往往会使用2种或多种乳化剂，不同HLB值的乳化剂混合使用后的HLB值等于组成混合物各种乳化剂的加权平均值，即：HLB＝∑HLBi*PiPi为表面活性剂i在混合物中所占的质量分数举例：混合乳化剂有甲、乙、丙三种，它们对应的HLB值分别是8、14、16，其用量为3、0.5、0.5，问：混合物的HLB值。答：混合HLB=3/(3＋0.5＋0.5)×8＋0.5/(3＋0.5＋0.5)×14＋0.5/(3＋0.5＋0.5)×16=9.754．油相所需要的HLB值对于指定的油－水体系，存在一个最佳HLB值，此时乳化剂的HLB便是油－水体系所需要的HLB值制备W/O型乳化剂各种油脂所需要的HLB值油相所需的HLB值油相所需的HLB值蜂蜡4～6十八醇7棉籽油6石蜡4油酸7～11凡士林4～6制备O/W型乳化剂各种油脂所需要的HLB值油相所需的HLB值油相所需的HLB值亚油酸16蓖麻油酸16月桂酸16油酸17硬脂酸17异硬脂酸15～16月桂醇14十六醇12～16油醇14十八醇15～16棕榈酸异丙酯12硬脂酸丁酯11甘油单硬脂酸酯13羊毛酸二异丙酯13二甲基硅氧烷9甲基硅氧烷11甲基苯基硅氧烷7棉籽油6凡士林7～8霍霍巴油6～7聚乙烯钠15蜂蜡9～124．乳化剂的选择原则（1）由乳化体类型选择型比如O/W，大于6为主，小于6为辅（2）乳化剂（混合）的用量：1～10％（所有原材料）（3）经验公式：乳化剂质量/（油相质量＋水相质量）＝10～20％范围为宜（4）相似相溶（5）乳化剂对比如Span（山梨糖醇酐硬脂酸酯）和Tween（聚山梨醇酯）5.HLB的应用（1）混合乳化剂的加和性计算制备O/W型美容霜用20％Span-65（HLB为2.1）和80％Tween-60（HLB14.9），计算混合后的HLB值。答：混合HLB＝20/(20＋80)×2.1＋80/(20＋80)×14.9＝12.3（2）油相被乳化所需要的HLB值制备W/O型美容霜，蜂蜡5％（所需HLB＝5），羊毛脂18％（8），白油26％（4），求混合HLB值。答：HLB＝5/(5+18+26)×5＋18/(5+18+26)×8＋26/(5+18+26)×4＝5.6查资料可知道相对应的SAA（3）配方中HLB的计算和乳化剂的选择某化妆品配方如下：由上计算表示乳化体为O/W型，而所需要的乳化剂需提供12.1的HLB值。组分含量%油相所需白油3535/37=94.6%×12=11.4羊毛脂11/37=2.7%×10=0.3鲸蜡醇11/37=2.7%×15=0.4（全部油相）37(计算得乳化油相所需HLB=12.1)乳化剂7水56若采用单油酸山梨酯（HLB为4.3）和聚氧乙烯单油酸缩山梨酯（HLB为15）为配方中的复合乳化剂，问两者用量各为多少？答：则4.3x＋15（1-x）=12.1解方程得：X=0.27（单油酸山梨酯0.27×7=1.89%）1-x=0.73（聚氧乙烯单油酸缩山梨酯0.73×7=5.11%）（4）计算：现在需要制备美容霜，配方如下：白油15％（所需HLB为10），蜂蜡4％（所需HLB为14），全部油相为19％，采用的乳化剂为span－80（HLB为4.3）和tween－80（HLB为15），问：此美容霜属于O/W型还是W/O型？求：span-80和tween-80的用量百分比。第三节乳化技术一、两相制备技术乳状液是由水相和油相所组成的，乳状液的制备一般是先分别制备出水相和油相，然后再将它们混合而得到乳状液。1．水相的制备按照配方，将水溶性物质如甘油、胶质原料等尽可能溶于水中。制备水相的温度，在很大程度上取决于油相中各成分的物理性质，水相的温度应接近油相的温度，如低于油相的温度。不宜超过10℃。2．油相的制备根据配方，将全部油相成分一起溶解于一容器内，如油相成分中有高熔点的蜡、脂肪酸、醇等，则这时需要加热，融化油性成分，使其保持液体状态。另若油相溶液在冷却时，趋于凝固或冻结，则这时应使油相的温度保持在凝固温度以上至少10℃，以使油相保持液体状态，便于与水相进行乳化。二、加入乳化剂的方法（乳化方法）1．剂在水中法将乳化剂加入水中构成水相，然后在激烈搅拌下加入油相，形成乳状液的方法。得到O/W型。若W/O需要继续加油相。2．剂在油中法（乳化剂使用非离子型表面活性剂）将乳化剂溶于油相，制成混合物（1）O/W：混合物加入水中（2）W/O：将水加入混合物中；可加水转型3．初生皂法（瞬间成皂）若乳状液配方中有使用脂肪酸，则将脂肪酸溶于油相中，而将碱溶于水中，两相混合，即在界面形成皂。而得到稳定的乳状液。这种制备乳状液的方法叫做初生皂法，是一种较传统的制备乳状液的方法。4．轮流加液法（交替加液）将水和油轮流加于乳化剂中，每次只加少量。5．界面复合膜生成法（油、水混合法）通常此法是水、油两相分别在两个容器内进行，将亲油性的乳化剂溶于油相，将亲水性乳化剂溶于水相，而乳化在第三容器内（或在流水作业线之内）进行。每一相以少量而交替地加于乳化容器中，直至其中某一相已加完，另一相余下部分以细流加入。如使用流水作业系统，则水、油两相按其正确比例连续投入系统中。6．转相乳化法在一较大容器中制备好内相，乳化就在此容器中进行。（如若要制取O/W型乳状液，就在乳化容器中制备油相。）将已制备好的另一相（外相，在例中为水相），按细流形式或一份一份地加入。起先形成W/O型乳状液，水相继续增加，乳状液逐渐增稠，但在水相加至66％以后，乳状液就突然发稀，并转变成O/W型乳状液，继续将余下地水相较快速加完，而最终得到O/W型乳状液。类似本例可制得W/O型乳状液。此种方法称为转相乳化法，由此法得到的乳状液其颗粒分散的很细，且均匀。7．低能乳化法三、影响乳化的各种因素1．乳化设备制备乳状液的机械设备主要是乳化机，它是一种使油、水两相混合均匀的乳化设备，目前乳化机的类型主要有三种：乳化搅拌机乳化机胶体磨胶体磨和均质器机类型微粒大小范围（微米）1％乳化剂5％乳化剂10％乳化剂推进式搅拌不乳化3－82－5涡轮式搅拌器2－92－42－4胶体磨6－94－73－5均质器1－31－31－32．温度（1）若油、水皆为液体时，就可在室温下依靠搅拌达到乳化。（2）一般乳化温度取决于二相中所含有高熔点物质的熔点，还要考虑乳化剂种类及油相与水相的溶解度等因素。（3）二相之温度需保持近相同。（4）一般来说在进行乳化时，油、水两相的温度皆可控制在75℃－85℃之间，如油相有高熔点的蜡等成分，则此时乳化温度就要高一些。3．乳化时间乳化时间显然对乳状液的质量有影响，而乳化时间的确定，是要根据油相水相的容积比，两相的粘度及生成乳状液的粘度，乳化剂的类型及用量，还有乳化温度，但乳化时间的多少，是为使体系进行充分的乳化，是与乳化设备的效率紧密相连的，可根据经验和实验来确定乳化时间。如用均质器（3000转/分钟）进行乳化，仅需用3－10分钟。4．搅拌速度乳化设备对乳化有很大影响，其中之一是搅拌速度对乳化的影响。搅拌速度适中是为使油相与水相充分的混合，搅拌速度过低，显然达不到充分混合的目的，但搅拌速度过高，会将气泡带入体系，使之成为三相体系，而使乳状液不稳定。因此搅拌中必须避免空气的进入。四、配方设计试验实施方法乳化体的类型→两相的比例→油相的组成及所需的HLB值→乳化剂（HLB值法、配伍性等）→水相的组成（水的用量）→初方→乳化试验→质量检测→确定配方→中试→试用。五、乳化体的制备流程第四节化妆品生产设备一、乳化设备1.简单搅拌釜