автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.06, диссертация на тему:Разработка рецептур косметических средств для формирования и фиксации прически

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» (ФГБОУ ВПО «КубГТУ»)

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Тарасов Василий Евгеньевич

доктор технических наук, профессор

Вилкова Светлана Архипповна

доктор технических наук, профессор, руководитель сертификационного центра «Энгест», эксперт по сертификации товаров бытовой химии и парфюмерно-косметических продуктов, г.Энгельс

Федорович Анна Николаевна

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры химии, метрологии и стандартизации ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный

технологический университет»

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.

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 УФ-

излучение, 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 исследования влияния различных добавок, в сочетании с 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 высшей школы по технологии живых систем» (№ госрегистрации 1200004210) и соответствует научной тематике и

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.

1.2 Основные задачи исследования:

— 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 и фиксации прически в аэрозольной упаковке с использованием различных пленкообразователей, белковых изолятов, фосфолипидов, жирных кислот и восков;

— оценка экономической эффективности производства новых видов косметической продукции.

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 воскоа, 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.

• •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.

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 парфюмерно-косметических 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 научно-практической 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.

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, аналитического обзора, методической, экспериментальной части, включает 117 источников 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 0 или cos в 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; степень фиксации завивки в условиях высокой влажности; время высыхания и степень клейкости лака; липкость; смываемость; 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-резорбтивное действие; раздражающее действие; сенсибилизирующее (аллер-гиизирующее) действие.

2.2 Методика комплексной оценкн потребительских свойств Одной из задач работы является создание методики комплексной оценки потребительских свойств с обработкой полученных результатов

Министерство образования и науки РФ ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет»

На правах рукописи

04201455633 КОРЕНЕВА Ольга Владимировна

РАЗРАБОТКА РЕЦЕПТУР КОСМЕТИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ И ФИКСАЦИИ ПРИЧЕСКИ

Специальность 05.18.06 — Технология жиров, эфирных масел

и парфюмерно-косметических продуктов

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор В.Е. Тарасов

Краснодар 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ................................................................................5

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР.........................................................7

1.1 Полимеры..............................................................................8

1.2 Сополимеры...........................................................................9

1.3 Вещества с водоотталкивающими свойствами и растворители..........11

1.4 Вспомогательные и добавочные вещества....................................12

1.4.1 Силиконы........................................................................12

1.4.2 Протеины и белковые продукты............................................14

1.4.3 Полимеры........................................................................15

1.4.4 Витамины........................................................................17

1.4.5 Растительные экстракты......................................................18

1.4.6 Карбоновые кислоты..........................................................19

1.4.7 Моносахариды и олигосахариды...........................................19

1.4.8 Вещества липидного происхождения.....................................20

1.4.9 Ферменты........................................................................21

1.4.10 Жемчужные экстракты......................................................21

1.4.11 УФ-фильтры..................................................................22

1.4.12 Красители, добавки и вспомогательные вещества.....................22

1.5 Физические формы средств для формирования прически и ее сохранности........................................................................................23

1.6 Причины повреждения волос и способы их защиты и укрепления......24

1.6.1 Строение волос и причины, приводящие к их повреждению.........26

1.6.2 Методы восстановления поврежденных волос..........................30

2 МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.........................................................35

2.1 Определение объемной доли этилового спирта..............................36

2.2 Определение содержания влаги и летучих компонентов..................39

2.3 Определение водородного показателя рН....................................40

2.4 Адгезия и смачивание твердых поверхностей...............................41

2.5 Методика определения прочности волоса....................................47

2.6 Оценка потребительских свойств средств по формированию и фиксации прически...............................................................................48

2.6.1 Потребительские свойства...................................................49

2.6.1.1 Определение изначального провисания локона....................52

2.6.1.2 Определение степени фиксации завивки в условиях высокой влажности.......................................................................................54

2.6.1.3 Определение времени высыхания и степени клейкости лака................................................................................................56

2.6.1.4 Определение липкости лаковой пленки............ ..................56

2.6.1.5 Определение смываемости лаковой пленки.........................57

2.6.1.6 Определение прозрачности лаковой пленки........................58

2.6.1.7 Определение запаха......................................................59

2.6.1.8 Определение жесткости..................................................59

2.6.1.9 Определение блеска......................................................60

2.6.1.10 Определение расчесываемости......................................60

2.6.1.11 Определение опадания лака в виде хлопьев.......................60

2.6.1.12 Определение статического налипания...............................61

2.6.2 Респондентные свойства......................................................61

2.7 Разработка методики оценки потребительских свойств средств по уходу за волосами на основе обобщенного коэффициента качества................62

2.8 Методика получения косметических средств................................68

2.8.1 Технологический процесс производства косметических средств на гелиевой основе.................................................................................69

2.8.2 Технологический процесс производства косметических средств на эмульсионной основе............................................................................70

2.9 Методы математического моделирования и оптимизации систем......71

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ...............................................74

3.1 Теоретические объяснения применения липидных компонентов в средствах по формированию прически....................................................74

3.2 Разработка средств по уходу за волосами и формированию прически на основе белкового изолята.....................................................................76

3.2.1 Разработка и оптимизация компонентов рецептуры мусса для укладки...........................................................................................76

3.2.2 Технология приготовления мусса для укладки волос на основе белковых продуктов...........................................................................84

3.2.3 Аппаратурное оформление процесса приготовления мусса для укладки волос на основе белковых продуктов..........................................86

3.2.4 Оценка органолептических и физико-химических показателей качества готового образца мусса для укладки волос....................................90

3.2.5 Оценка потребительских свойств готового образца мусса для укладки волос на основе белковых продуктов...........................................91

3.3 Разработка косметических средств для выпрямления волос..............94

3.3.1 Исследование свойств и состава вторичных ресурсов физической рафинации подсолнечного масла...........................................................95

3.3.2 Исследование восковой фракции подсолнечных масел...............96

3.4 Разработка лака для волос с использованием природных ПАВ.........111

4 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА СРЕДСТВ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ И ФИКСАЦИИ ПРИЧЕСКИ.....................................119

4.1 Технология производства средств для формирования и фиксации прически........................................................................................119

4.2 Фасовка и упаковка..............................................................122

4.3 Определение качественных характеристик.................................124

5 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЕКТА.......126

5.1 Расчет производственной программы и производственной мощности.......................................................................................126

5.2 Организация производства труда.............................................128

5.3 Расчет потребности в материальных ресурсах..............................131

5.4 Расчет численности персонала и фонда оплаты труда....................132

5.5 Расчет расходов по обслуживанию и управлению производством.....134

5.6 Расчет себестоимости и цены продукции....................................136

5.7 Расчет показателей, характеризующих эффективность производства!38

ВЫВОДЫ...............................................................................142

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.............................143

ПРИЛОЖЕНИЯ........................................................................157

Введение

Согласно современным статистическим данным большинство женщин имеют поврежденные волосы. Факторами, приводящими к повреждению волос, можно отнести - использование средств для химической завивки, окраски и осветления волос, сушку феном и укладку электрощипцами, негативное воздействие хлорированной и морской воды, а также УФ - излучение, 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 исследования влияния различных добавок, в сочетании с пленкообразующими и кондиционирующими компонентами, на свойства укладочных средств. В связи с этим возникает необходимость исследования влияния различных добавок, в сочетании с пленкообразующими и кондиционирующими компонентами, на

потребительские свойства укладочных средств.

Актуальность темы исследования подтверждается тем, что она включена в перечень тем, соответствующих НТП Минобразования РФ «Научные исследования высшей школы по технологии живых систем» (№ госрегистрации 1200004210) и соответствует научной тематике кафедры технологии жиров, косметики, товароведения, процессов и аппаратов ФГБОУ ВПО «КубГТУ».

Цель работы заключается в разработке рецептур и технологии производства косметических средств для формирования и фиксации прически.

Основные задачи исследования:

- 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 и фиксации прически в аэрозольной упаковке с использованием различных пленкообразователей, белковых изолятов, фосфолипидов, жирных кислот и восков;

- оценка экономической эффективности производства новых видов косметической продукции.

1 Аналитический обзор

Рассматриваемые косметические средства относятся к средствам, применяемым для временной деформации кератиновых волокон волоса. Данные средства, как правило, содержат специальную комбинацию полимеров и используются в аэрозольной упаковке. При этом средства для формирования прически при эвакуации имеют форму пены, а средства для фиксации - туман.

В настоящее время, ухоженные волосы являются необходимой деталью внешнего вида. Актуальные модные течения определяют наличие шикарной прически, которую для многих типов волос создать можно только при применении укрепляющих средств, а сохранить в течение некоторого времени при применении фиксирующих средств.

Поэтому в стилистике важную роль играют средства для обработки волос для постоянного или временного придания формы волосам. Для этого применяются лаки для волос, воски для волос, гели, пенки т.д. Придание формы и длительное сохранение прически без нанесения вреда здоровому волосу основная задача нашей работы.

Средства для придания формы волос содержат в качестве придающего форму компонент, как правило, синтетических полимер. Один полимер или их композиция в виде спиртового раствора наносят на волосы из аэрозольной упаковки или помповым механизмом. Гели для волос и воски можно наносить на волосы с помощью расчески или распределять по волосу руками [4].

Важное свойство для формирования прически состоит в том, чтобы не только дать возможность создать прическу, но и как можно дольше ее сохранить в любых погодных условиях. Это свойство характеризуется показателем -стойкость прически и в основном определяется природой и количеством используемого синтетического полимера. Применяемые добавки к данным

средствам даже при незначительных количествах резко снижают фиксирующие свойства.

1.1 Полимеры

Для удовлетворения всем требованиям потребителя, разработано и используется большое количество синтетических полимеров, которые применяются как в средствах для формирования, так и для фиксации волос. Полимеры могут иметь катионную, анионную, неионогенную или амфотерную пленкообразующую природу. В идеальном случае, применяемые полимеры должны создавать на волосе тонкую полимерную пленку. С одной стороны эта пленка должна придавать волосу прочность, а с другой она должна обладать эластичностью, чтобы не разрушаться при расчесывании. Если полимерная пленка ломкая, то при определенной нагрузке, она трескается и отслаивается, что приводит к образованию, так называемых чешуек. Они отделяются при движении волос или при их расчесывании и создают эффект присутствия перхоти.

Разработка средств для формирования и фиксации прически, которые удовлетворяли бы всем требованиям, достаточно сложная задача. Особенное значение имеют средства для формирования прически, т.к. они наносятся в большем количестве и определяют условия проведения воздействия на волос в процессе создания прически. Как правило, эта группа косметических средств, наносится на влажные волосы и принимает участие в деформации кератиновых волокон волос. Это наблюдается, как при завивке волос, так и при их выпрямлении.

При создании таких средств, применяют комбинацию специальных полимеров. В качестве обязательного компонента в средствах по формированию прически, обязательным компонентом является амфотерный полимер. Данный полимер обладает как пленкообразующими, так и фиксирующими свойствами и предпочтительно его выбирают из группы метакрилоилбетаин/акрилметакрилат сополимеров. Это сополимер, состоящий из мономеров с корбоксигруппами и\или сульфоновыми группами, в частности акриловой кислоты, метакриловой кислоты, итаконовой кислоты и мономеров с аминогруппами, таких как

моноакриламиноалкиламетакрилатов, моноакриламиноалкилаакриамидов,

диалкиламиноалкилаакриламидов, моноакриламиноалкилметакриламидов, диалкиламиноалкилметакриламидов, и сополимеров из N-октилак-риламидов, метилметакрилата, гидроксипропилметакрилата, N-третбутил-

аминоэтилметакрилата [20]. Наибольшее предпочтение в качестве амфотерного пленкообразующего и фиксирующего вещества, отдается полимеру N-октилакриламид/акриловая кислота/трет-бутиламиноэтилметакрилат. Его название - Amphomer (наименование согласно INCI: Octylacrylamide/ Acrylates/ButylaminoethylMethacrylate Copolymer). Массовая доля амфотер-ного полимера в средствах может колебаться в пределах от 0,01 до 20 %, но предпочтительное содержание в средствах для фиксации волос от 1,0 до 10 процентов.

1.2 Сополимеры

Вторым обязательным компонентом рецептур средств по формирова-нию и фиксации прически являются сополимеры, выбираемые из амида акриловой кислоты, амида метакриловой кислоты, амида N-алкилакриловой и амида N-алкилметакриловой кислот, имеющих от одного до десяти атомов углерода. Параллельно могут использоваться мономеры ряда N-винил-лактанов или кватернизированных N-винилимидазолов. Наиболее предпочтительными мономерами являются соли З-алкил-1-винилимидазолия, имеющего от одного до десяти атомов углерода в части алкила, с физиологически приемлемыми анионами, такими как хлорид, бромид, йодид, гидрокарбонат, гидросульфат, моноалкилсульфат и гидрофосфат. Предпочтительными анионами являются хлорид монометилсульфат.

Самыми широко применяемыми сополимерами являются полимеры, построенные из виниллирролидона, амида метакриловой кислоты, винил-имидазола и 3-метил- 1-винилимидазолметил сульфата. Данный сополимер согласно INCI обозначается как Polyquatermium-68 и является доступным под торговым названием Luviquat.

Содержание сополимеров в средствах по уходу за волосами в оптимальных количествах должно содержать от 0,1 до 5,0 % в расчете на все

средство. Конечно, средство может содержать несколько сополимеров, но при этом их общая доля в рецептуре не должна превышать 20 процентов. Чтобы получить желаемые свойства - сильная фиксация и хорошая стойкость при повышенной влажности, средство должно содержать в своем составе как пленкообразующий амфотерный полимер, так и сополимер. Оптимальный профиль свойств получают, если средство содержит пленкообразующий или фиксирующий амфотерный полимер и сополимер в массовом соотношении от 1:5 до 5:1.

Наряду с амфотерными полимерами и сополимерами средства могут содержать все другие известные пленкообразующие и фиксирующие вещества.

Так как полимеры часто являются многофункциональными, их функции могут не всегда четко и однозначно характеризоваться в средствах по уходу за волосами. В одних средствах они используются для фиксации волос и применяются в лаках, а в других как пленкообразующие и применяются в средствах для формирования прически [22].

В средствах для формирования �