高通量膜乳化器

前情回顾 看过了本系列上期分享的读者朋友们，一定还对关于化妆品pH测定中的有趣故事津津乐道吧，通过小O同学细致的讲解，相信大家对化妆品pH方面的国家法规以及怎样用pH计测定化妆品pH一定留下了深刻的印象吧。 本期，我们将来看看化妆品王国中的成员最庞大的家族之一——膏霜乳液类产品。无论是每日清晨让人焕发神采的洗面奶，还是让皮肤保持清新水嫩的润肤乳液，它们几乎成为了保护和滋润皮肤的代名词，每一款产品都已经与人们的日常生活形影不离。但是别看这小小的一瓶乳液，它背后的科学故事可大有讲究，今天我们就来说道说道这庞大家族背后的秘密。 光鲜亮丽的生活美术家 A. 主打科技牌的乳化家族 膏霜乳液类化妆品是一种乳化体，即由油、脂、蜡等多种原料混合而成的一种物系。乳化是一种液体以极微小液滴均匀地分散在互不相溶的另一种液体中的作用。乳化是液-液界面现象，两种不相溶的液体，比如油与水，在容器中分成两层，密度小的油在上层，密度大的水在下层。若加入适当的表面活性剂在强烈的搅拌下，油被分散在水中，形成乳状液，这个过程叫乳化。 乳化的效果取决于影响乳化的各种因素。首当其冲的就是乳化设备。不论是简单的还是复杂的，乳化设备的目的都是在于碎化内相使其在外相中分散，形成足够小的颗粒，以保证所制得的稳定期内，不致渗油或分层，其类型、结构与性能等与乳状液微粒的大小（分散性）及乳状液的质量（稳定性）有很大的关系。目前乳化设备的类型主要有三种：搅拌器、胶体磨和均质器，相比性能比较差的搅拌器，胶体磨和均质器是比较好的乳化设备。另外，近些年来，随着乳化技术的进步，真空乳化搅拌机的出现使制备出的乳状液的分散性和稳定性极佳，外观更加细腻光洁。 其次，乳化的温度和时间对乳化的好坏也有很大的影响。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，二相的温度需保持近相同。另外，在乳化过程中若粘度增加很大，则可适当提高一些乳化温度；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、乳化温度、还有乳化设备的效率来确定。 B. 膏霜乳液类化妆品产品质量标准 我国化妆品成品检验主要包括感官指标、理化指标、卫生指标、包装和标志、计量等，均应符合国家或行业制定的相关标准。作为与我们的皮肤亲密接触的一类化妆品，膏霜乳液类化妆品的质量更需严格把关，下面我们列出两类主要的膏霜乳液类化妆品产品标准的具体指标： C. 转转更有趣的离心实验 在上面的两表中，我们可以看到，在膏霜乳液类化妆品的理化指标中，一个显著的考验就是离心分离实验，该实验被证明是检验膏霜乳液类化妆品稳定性能及货架寿命的关键手段，如洗面奶、润肤乳液、染发乳液等均需作离心实验。进行离心实验需要的仪器主要有低速离心机和恒温箱。实验流程大致为：将样品置于离心机中，以（2000~4000）转/分的转速离心30分钟后，观察产品的分离、分层状况。 针对不同类别的膏霜乳液类化妆品，具体实验细节会有一定的差异。比如洗面奶的产品理化质量标准中规定，样品需经离心实验（2000转/分，30分钟）后，而无油水分离现象（颗粒沉淀除外）。而对于润肤乳液，相关标准规定，若样品经4000转/分，30分钟的离心实验后不分层，则为优质产品；若样品经3000转/分，30分钟的离心实验后不分层，则为一级产品；若样品经2000转/分，30分钟的离心实验后，产品不分层则为合格产品。奥豪斯FC5706离心机——轻巧简便的智能帮手 一台轻便高效的离心机对于膏霜乳液类化妆品产品检测的重要性不言而喻，在整个离心过程当中，实验操作的安全性和便捷性，实验结果的有效性和稳定性等因素都是选购一台高性价比离心机的重要指标。而当你看过了接下来的内容，相信你心中应该会对此默默有了定数。看到上面的这个小家伙了吗？没错，小O同学要说的就是它！ 首先，轻便灵活的外形——小巧的身材不会占用过多的空间，再加上符合人体工程学的调节旋钮与显示直观的面板设计，更适合操作人员在化妆品实验室独立完成简便的离心实验； 其次，功能全面的神经中枢——自适应不平衡监控系统与超速检测的双重安全控制，可有效避免转子抛飞的安全事故，同时静音设计可大大降低离心过程的噪音，营造一个安静舒适的实验环境； 最后，适配性强的四肢——适配3种转子+7种不同容量离心管（1.5ml~50ml），外加超长时间的范围设定，可达99小时99分钟。 奥豪斯FrontierTM 5706小型台式多功能离心机专为化妆品行业所应对的中低速离心实验所打造，如果您对它有更多感兴趣的问题，或是对化妆品离心实验有更多乐意分享的话题，别犹豫，赶紧拨打我们的客服热线，您的微薄之力就是对我们专业团队的莫大支持！

德国MICCRA 发往中国总代广州语特仪器科技有限公司（以下简称 “广州语特”）的中试型纳米分散乳化系统于5月底正式到位, 从6月开始正式接受中试级别样品测试，测试地点为广州，欢迎大家送样！！ 该中试型纳米分散乳化系统, 是中试领域连续工作的顶级解决方案。包括: D-27水冷型不锈钢分散马达, DFK1.4分散工作腔, 从粗磨,精磨至超细精磨,各种尺寸的中试级定转子刀头, 5L不锈钢带夹夹套循环罐，配套不锈钢循环管道与碟阀HFU-27高频转换器。配套使用的有德国MCART的顶置搅拌器， 冷水机以及加热磁力搅拌器（需要时用）。该中试型纳米分散乳化系统的特点：1） 马达功率高达2700KW， 转速范围广，从3000-24000RPM；线速度也可高达46M/S以上；2） 为了防止在线循环工作时因高速而产生的过热， 马达采用了先进的不锈钢三相异步水冷马达， 可以连接冷水机，自行冷却降温；3） 精细的工作腔内可安装超细精磨头， 根据不同的样品种类来选择， 让样品真正精磨，甚至细至纳米级；4） 工作腔采用德国原装机械密封，独一无二的悬盒式密封结构，密封性能好，高压或真空状态均可使用，易于安装维护与清洁5） 低噪音， 只有63分贝左右上周已经用该系统给客户试样。 试样结果良好。 我们会陆续公布测试情况。 敬请关注！关于语特 和 英国Bibby / 德国Miccra / 德国MCART/ 德国LUM / 瑞士Gerber Instruments广州语特仪器科技有限公司专注于搅拌器/分散乳化机等实验室样品制备等通用仪器， 熔点仪/光度计/冰点仪，等分析仪器，以及PCR等生命科学仪器。 作为英国比比（Bibby ）在中国南方的首代，广东，广西，四川，重庆，云南，海南，贵州和西藏是我司的服务范围。语特公司也是德国Miccra, MCART,瑞士Gerber Instruments 在中国的总代 也代理德国CAT产品。l 英国BIBBY 成立于上个世纪50年代，作为英国最大的实验室科学仪器生产商， 旗下有5个子品牌：Stuart，Techne，Jenway，Electrothermal, PCRmax. 专注于样品前处理等通用实验室仪器（如：熔点仪, 搅拌器, 混匀器，摇床, 培养箱，干浴器/氮吹仪，水浴，菌落计数器, 纯水蒸馏器），分子生物学研究设备(基因扩增仪PCR，荧光定量PCR，杂交箱)；分光光度计/超微量紫外等分析仪器，及平行反应工作站相关产品。 l 德国Miccra 成立于上个世纪，是德国乃至全球最专业的分散乳化专家。顶级分散乳化产品从实验室仪器，中试产品到工业设备， 分散头种类组合高达上百种；应用领域覆盖了化工，化妆品，制药，食品，环保等各大领域。l 瑞士Gerber Instruments 有超过120的历史，是专注于乳食品行业的典型代表。其产品冰点仪, 乳脂离心机, 食品专用PH计, 流出式粘度计等, 风靡欧洲及其它大陆国家。 l 德国MC.ART ，号称实验室小型“机器人”的提供者。其典型代表产品有：全自动分散乳化系统，自动抓取机器人，自动加液机器人，自动封装机器人，自动过滤机器人等实验室自动控制智能设备，以及实验室自动化的定制. 其补充产品有: 搅拌器, 循环水浴, 与德国科奇合作的防爆冰箱, 以及分液漏斗振荡器等.

研究背景皂基类产品有非常强的清洁力，但对皮肤刺激性较强，市场上逐渐兴起氨基酸型清洁产品。常见的氨基酸表面活性剂有甘氨酸型、肌氨酸型、谷氨酸型以及丙氨酸型，而其中甘氨酸型表面活性剂因其易于冲洗，洗后干爽柔滑的使用感被广泛应用于洁面产品中。在实际产品开发中，往往会利用甘氨酸型表面活性剂在pH 6~7时部分酸化形成结晶的特性来制备洁面膏，但是这类产品在研制过程中容易出现发泡能力弱、制备料体稀薄、长时间放置后料体出水或外观粗糙等问题，目前主要通过调整配方中多元醇的种类及添加量，调节产品pH值或者添加高分子来解决，而乳化剂对结晶型氨基酸洁面膏性能影响的研究报道较少。本文主要通过动态泡沫分析仪等，研究了4种不同乳化剂对结晶型氨基酸洁面膏性能的影响，以期为洁面膏中乳化剂的选择提供实践基础以及理论支持，为开发兼具使用性及稳定性的洁面产品提供新的解决思路。实验仪器1.1样品制备表1.洁面膏基础配方1.2 泡沫性能测试DFA100动态泡沫分析仪 泡沫测试采用KRÜ SS的动态泡沫分析仪DFA100完成，包括泡沫高度分析以及泡沫结构分析。首先，用去离子水将洁面膏配成质量分数为10%的溶液，然后用注射器移取50 mL溶液至组装好的量筒配件中。将固定量筒的底座支架插入仪器中，进行泡沫测试。设置参数：发泡方法：搅拌器；搅拌速度：3000 r/min；搅拌3s停止3s（便于记录泡沫高度），循环15次；测试时间：15 min；照相机高度：55 mm；测试温度：25 ℃。结论与讨论2.1 乳化剂对泡沫性能的影响根据表1配方，考察不同类型乳化剂对结晶型氨基酸洁面膏的泡沫性能影响，其中1#配方为不添加乳化剂的空白组，泡沫高度结果如图1。 图1.不同乳化剂制备的洁面膏泡沫高度由图1可知，加入乳化剂，洁面膏泡沫量有不同程度的减少。空白组稳定后的泡沫高度为127.1 mm，其次是泡沫高度与其接近的2#，3#和5#配方，高度分别为126.6 mm，126.1 mm和126.7 mm；4#配方对泡沫总量减少较为明显，泡沫高度为119.4 mm。泡沫结构可以分析泡沫的细密程度以及泡沫的稳定性。图2为稳泡阶段的平均气泡面积随时间的变化曲线，图3为测试结束时的泡沫结构照片。由结果可知，除EumulginS21外，乳化剂的加入都能提高泡沫的细密程度以及稳定性，其中5#配方的泡沫最绵密，稳定性也最好，在测试时间内粒径变化最小，其次是3#与2#配方。定义每平方毫米内气泡个数衰减一半的时间为泡沫半衰期，则1#~4#配方的半衰期分别为615，626，637和553 s，而5#配方在测试周期内未观察到半衰期。这也说明用HostacerinDGSB，HostaphatKW340D 和PlantasensEmulsifier HP 30作为乳化剂能使结晶型氨基酸洁面膏的泡沫更加细密稳定，同时又不影响泡沫量。而EumulginS21使洁面膏的泡沫量减少，同时泡沫也更容易变大而破裂。乳化剂由于具有表面活性，在气泡中将被吸附在空气-水的界面，与表面活性剂共同稳定泡沫。结合泡沫的稳定性因素分析，乳化剂可能会增加气泡间液膜强度，减缓气体间的扩散导致泡沫增大，从而提高泡沫的稳定性。EumulginS21为聚醚类乳化剂，但配方中存在较高含量的多元醇和盐，这使得聚醚类乳化剂的浊点降低，从而改变乳化剂的亲水亲油平衡，在体系中的溶解度有限，在气-液界面形成棱镜铺展，取代表面活性剂，从而起到消泡的作用。其中Plantasens Emulsifier HP 30是一种液晶乳化剂，易于形成多层结构，这也可能是其泡沫稳定性最好的原因：多层液晶结构能赋予气泡间的液膜更高的粘度，可以防止或减慢排液的过程；而且液晶相的存在能增大气-液界面的曲率半径，从而减弱气泡间的Laplace压力；此外，液晶结构还能更大程度的增加液膜的力学强度和刚性，以抵御引起气泡破裂的热和机械扰动。 图2.不同乳化剂制备的洁面膏泡沫大小图3.不同乳化剂制备的洁面膏微观泡沫结构结论通过动态泡沫分析仪等研究了4种不同类型乳化剂对以椰油酰甘氨酸钠为主要表面活性剂的结晶型洁面膏的影响，包括泡沫高度和结构等，得出以下结论：磷酸酯类乳化剂HostaphatKW340D能提高洁面膏的泡沫稳定性；Eumulgin S21作为聚醚类乳化剂，在多元醇与盐含量较高的体系中浊点降低，使得其与体系的兼容性变差，从而导致泡沫量明显减少，泡沫的稳定性也最差；液晶型乳化剂PlantasensEmulsifier HP 30能显著提高泡沫的细密程度与稳定性，这可能是液晶乳化剂在体系中易于形成多层结构，从而使泡沫更加稳定。以上研究也为洁面膏中乳化剂的选择提供一定的实践结果与理论分析，因此在实际配方过程中，可挑选合适的乳化剂或乳化剂组合来达到改善洁面膏特定性能的目的。此文版权来自科莱恩化工（中国）有限公司，内容有所删减，全文请查看：张美龄，王晨茜，许明力，朱晨江.乳化剂对结晶型氨基酸洁面膏性能的影响[J]. 日用化学品科学, 2022,45(6): 43-47.