乳化原理與乳化技術(shù)

1、一、表面張力與界面張力一、表面張力與界面張力二、乳化體的穩(wěn)定二、乳化體的穩(wěn)定三、乳化體的分層、變型及破乳三、乳化體的分層、變型及破乳 分子間在短距離內(nèi)存在范德華引力，但表面層分子與內(nèi)部分子不分子間在短距離內(nèi)存在范德華引力，但表面層分子與內(nèi)部分子不同。分子處于液體內(nèi)部，受四周鄰近相同分子的作用力是對稱的，各同。分子處于液體內(nèi)部，受四周鄰近相同分子的作用力是對稱的，各個方向的力彼此抵消。分子處于液體表面，受的引力不等，氣體分子個方向的力彼此抵消。分子處于液體表面，受的引力不等，氣體分子的引力小于液體分子的引力，結(jié)果表面（界面）上的分子受到一種垂的引力小于液體分子的引力，結(jié)果表面（界面）上的分子受到

2、一種垂直指向液體內(nèi)部的引力。如果要形成新的表面，必須把體相內(nèi)的分子直指向液體內(nèi)部的引力。如果要形成新的表面，必須把體相內(nèi)的分子遷移到表面層，就要克服吸引力而消耗功。形成一單位面積新表面所遷移到表面層，就要克服吸引力而消耗功。形成一單位面積新表面所需消耗的功稱為（比）表面能。需消耗的功稱為（比）表面能。 界面張力是突破兩個不相混溶的液體界面的力，當(dāng)油水兩相的界面界面張力是突破兩個不相混溶的液體界面的力，當(dāng)油水兩相的界面張力降低時，乳化體迅速形成。從熱力學(xué)上說，當(dāng)界面張力等于零時，張力降低時，乳化體迅速形成。從熱力學(xué)上說，當(dāng)界面張力等于零時，乳化體將自動形成，界面張力比零大，乳化體從熱力學(xué)上說是不

3、穩(wěn)定乳化體將自動形成，界面張力比零大，乳化體從熱力學(xué)上說是不穩(wěn)定的。實(shí)質(zhì)上，一般化妝品乳化體，要求有的。實(shí)質(zhì)上，一般化妝品乳化體，要求有23年的穩(wěn)定性壽命，而不年的穩(wěn)定性壽命，而不是，也不可能是永恒穩(wěn)定的。是，也不可能是永恒穩(wěn)定的。 (1)降低界面張力降低界面張力 (2)界面上的保護(hù)膜界面上的保護(hù)膜 (3)粒子的帶電粒子的帶電 (4)分散相的濃度和黏度分散相的濃度和黏度 （1）分層）分層 （2）變型）變型 （3）破乳）破乳一、乳化劑的選擇一、乳化劑的選擇二、二、HLB的意義的意義三、化妝品中乳化劑的發(fā)展三、化妝品中乳化劑的發(fā)展四、乳化體的類型與配制四、乳化體的類型與配制五、乳化技術(shù)五、乳化技術(shù)

4、 乳化劑是表面活性物質(zhì)的一種，理論上，我們把能顯著降低表面張力乳化劑是表面活性物質(zhì)的一種，理論上，我們把能顯著降低表面張力的物質(zhì)稱為表面活性物質(zhì)。從表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來看，一個的物質(zhì)稱為表面活性物質(zhì)。從表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來看，一個分子包括親水和親油兩個部分，在油水界面上，由于分子包括親水和親油兩個部分，在油水界面上，由于“相似相溶相似相溶”特特性將油相和水相連接起來，從而降低了界面的張力。同時也由于表面性將油相和水相連接起來，從而降低了界面的張力。同時也由于表面活性劑分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也降低了油、水相的極性差，引起了穩(wěn)定作用?；钚詣┓肿拥慕Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)也降低了油、水相的極性差，引起了穩(wěn)定作用

5、。 乳化劑的選擇和應(yīng)用必須考慮其類型和效率乳化劑的選擇和應(yīng)用必須考慮其類型和效率： 1. 從經(jīng)濟(jì)以及質(zhì)和量的關(guān)系方面考慮，應(yīng)該采用最便宜的乳化劑，或從經(jīng)濟(jì)以及質(zhì)和量的關(guān)系方面考慮，應(yīng)該采用最便宜的乳化劑，或是在穩(wěn)定性允許之下，用最少量的乳化劑。是在穩(wěn)定性允許之下，用最少量的乳化劑。 2.從化學(xué)方面考慮，應(yīng)注意如何為一個指定體系選擇合適的乳化劑，外從化學(xué)方面考慮，應(yīng)注意如何為一個指定體系選擇合適的乳化劑，外界條件對這一選擇有何影響，乳化劑與化妝品中其他組成的適應(yīng)性。界條件對這一選擇有何影響，乳化劑與化妝品中其他組成的適應(yīng)性。 3.從商品方面考慮，色相要白，無臭味及不愉快的氣味，無毒性，在皮從商品

6、方面考慮，色相要白，無臭味及不愉快的氣味，無毒性，在皮膚上的感覺、稠度等都要適中，穩(wěn)定性好，不隨時間的變化而變色、變味。膚上的感覺、稠度等都要適中，穩(wěn)定性好，不隨時間的變化而變色、變味。 4.化妝品中可用的乳化劑有化妝品中可用的乳化劑有200300種，品種繁多，性能各異。種，品種繁多，性能各異。 格列芬（格列芬（Griffin）提出了）提出了HLB方法部分地解決了選擇乳化劑的方法部分地解決了選擇乳化劑的關(guān)鍵問題。表面活性劑分子中親水基的親水性與親油基的親油性之關(guān)鍵問題。表面活性劑分子中親水基的親水性與親油基的親油性之比，決定了活性劑的性質(zhì)和用途，用數(shù)字來表示這個關(guān)系的方法稱比，決定了活性劑的性

7、質(zhì)和用途，用數(shù)字來表示這個關(guān)系的方法稱為為HLB方法。方法。HLB即意味親水親油的平衡（即意味親水親油的平衡（Hydrophile-Lipophile-Balance）。實(shí)質(zhì)上，）。實(shí)質(zhì)上，HLB值是由分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)、極性的強(qiáng)弱或者值是由分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)、極性的強(qiáng)弱或者是分子中的水合作用決定的。一般來說，可溶于油中或親油性的物是分子中的水合作用決定的。一般來說，可溶于油中或親油性的物質(zhì)具有較低的質(zhì)具有較低的HLB值；反之，那些溶于水中或親水性的物質(zhì)具有較值；反之，那些溶于水中或親水性的物質(zhì)具有較高的高的HLB值。值。 化妝品所使用的乳化劑為數(shù)很多，縱觀這類乳化劑的變遷，則與化妝品所使用的乳化劑為

8、數(shù)很多，縱觀這類乳化劑的變遷，則與化妝品的發(fā)展和乳化技術(shù)密切相關(guān)?；瘖y品的發(fā)展和乳化技術(shù)密切相關(guān)。 1、油、油/水型乳化體水型乳化體2、水、水/油型乳化體油型乳化體3、微乳化體、微乳化體4、無水乳化體、無水乳化體5、彩色乳化體、彩色乳化體 欲制備油欲制備油/水型乳化體，必須選用一種在乳化體水型乳化體，必須選用一種在乳化體的水相中溶解度較大的乳化劑。的水相中溶解度較大的乳化劑。 欲制成水欲制成水/油型乳化體，乳化劑必須具有以下的特性：油型乳化體，乳化劑必須具有以下的特性：(1)必須在油相中的溶解性良好；必須在油相中的溶解性良好；(2)必須能降低兩相界面張力；必須能降低兩相界面張力；(3)必須能形

9、成一種無電荷的堅強(qiáng)界面膜（這種類型的膜將會阻止分散水必須能形成一種無電荷的堅強(qiáng)界面膜（這種類型的膜將會阻止分散水珠的聚集）；珠的聚集）；(4)必須在油水界面上能迅速吸附。必須在油水界面上能迅速吸附。1.“微乳化體微乳化體”、“透明乳化體透明乳化體”、“可溶性油可溶性油”、“膠束乳化體膠束乳化體”、“膠膠束溶液束溶液”是一些變化地用于視覺上定義確切的水油乳化體系的術(shù)語，微是一些變化地用于視覺上定義確切的水油乳化體系的術(shù)語，微乳化體是一種新的化妝品載體。乳化體是一種新的化妝品載體。2.形成微乳化體必須具備條件形成微乳化體必須具備條件 （1）乳化劑的類型和在體系中的濃度必須能產(chǎn)生一個較穩(wěn)定的負(fù)表面）

10、乳化劑的類型和在體系中的濃度必須能產(chǎn)生一個較穩(wěn)定的負(fù)表面張力；乳化劑與分散相比，大到足以保證在分散相最小的液珠周圍張力；乳化劑與分散相比，大到足以保證在分散相最小的液珠周圍形成一層保護(hù)膜。形成一層保護(hù)膜。（2）界面膜不能發(fā)生太強(qiáng)的凝聚，否則不能產(chǎn)生足夠高的曲率，不宜）界面膜不能發(fā)生太強(qiáng)的凝聚，否則不能產(chǎn)生足夠高的曲率，不宜促使形成小促使形成小120nm的液。的液。（3）非極性油必須與界面膜相互滲透結(jié)合在一起。一種較穩(wěn)定的負(fù)界）非極性油必須與界面膜相互滲透結(jié)合在一起。一種較穩(wěn)定的負(fù)界面張力，引起液珠自然分裂，避免相分離。當(dāng)液珠變小，界面張力面張力，引起液珠自然分裂，避免相分離。當(dāng)液珠變小，界面張

11、力增加，乳化劑由于吸附而減少，巨大的表面積說明需要大量的乳劑增加，乳化劑由于吸附而減少，巨大的表面積說明需要大量的乳劑才能形成微乳化體。若體系中加入了一種非離子型脂肪族化合物，才能形成微乳化體。若體系中加入了一種非離子型脂肪族化合物，可形成具有較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)而很少凝聚的膜?？尚纬删哂休^強(qiáng)的結(jié)構(gòu)而很少凝聚的膜。 1、不同與含油、水兩相一般乳化體、不同與含油、水兩相一般乳化體 2、采用各種多元醇和橄欖油等油類作為兩相制成、采用各種多元醇和橄欖油等油類作為兩相制成 乳化體的無水的乳化乳化體的無水的乳化體。體。 3、通常用橄欖油、甘油、丙烯乙二醇、聚氧乙烯、通常用橄欖油、甘油、丙烯乙二醇、聚氧乙烯400與

12、陰離子型乳化劑與陰離子型乳化劑可以制得無水乳化體?？梢灾频脽o水乳化體。 當(dāng)油、水相具有相同的折光率，或者分散相液珠直徑小于當(dāng)油、水相具有相同的折光率，或者分散相液珠直徑小于1/4可見可見光的波長時，可以得到一透明乳化體。光的波長時，可以得到一透明乳化體。 當(dāng)果當(dāng)油、水兩相中存在十分不同的色散率，那么就能得到一種當(dāng)果當(dāng)油、水兩相中存在十分不同的色散率，那么就能得到一種彩色彩色乳化體乳化體。 (一一)加入乳化劑的方式加入乳化劑的方式(二二)混合方式混合方式 1、劑在水中法、劑在水中法2、劑在油中法、劑在油中法3、初生皂法、初生皂法4、輪流加液法、輪流加液法 此法將乳化劑直接溶于水中，在激烈攪拌下將

13、油加入。此法可直接產(chǎn)此法將乳化劑直接溶于水中，在激烈攪拌下將油加入。此法可直接產(chǎn)生油生油/水乳化體，若欲得水水乳化體，若欲得水/油型的，則繼續(xù)加油直至發(fā)生變型。油型的，則繼續(xù)加油直至發(fā)生變型。 將乳化劑溶于油相。有兩種方式可得乳化體：將乳化劑溶于油相。有兩種方式可得乳化體：（1）將混合物直接加入水中，油）將混合物直接加入水中，油/水型乳化體自發(fā)地形成；水型乳化體自發(fā)地形成；（2）將水直接加入混合物中，即得水）將水直接加入混合物中，即得水/油型乳化體，如欲得油油型乳化體，如欲得油/水型的，水型的，則須繼續(xù)加水直到變型。則須繼續(xù)加水直到變型。 用皂穩(wěn)定的油用皂穩(wěn)定的油/水或水水或水/油型乳化體皆可

14、用此法制備。將脂肪酸溶于油油型乳化體皆可用此法制備。將脂肪酸溶于油中，將堿溶于水中，兩相接觸，在界面即有皂生成，因而得到穩(wěn)定的中，將堿溶于水中，兩相接觸，在界面即有皂生成，因而得到穩(wěn)定的乳化體。乳化體。將水和油輪流加入乳化劑中，每次只加少量。將水和油輪流加入乳化劑中，每次只加少量。1、機(jī)械攪拌混合法、機(jī)械攪拌混合法2、膠體磨混合法、膠體磨混合法3、超聲波乳化器混合法、超聲波乳化器混合法4、均質(zhì)器混合法、均質(zhì)器混合法 方法方法:用螺旋槳攪拌器較高速度制備乳狀液用螺旋槳攪拌器較高速度制備乳狀液 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): 設(shè)備簡單、操作方便設(shè)備簡單、操作方便 缺點(diǎn)缺點(diǎn):是分散度低，不均勻，且易混入空氣。應(yīng)用是分散

15、度低，不均勻，且易混入空氣。應(yīng)用:實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)化生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)化生產(chǎn)中常用中常用 方法方法: 將待分散的體系由進(jìn)料斗加入到膠體磨中，在磨盤間切力的作將待分散的體系由進(jìn)料斗加入到膠體磨中，在磨盤間切力的作用下使待分散物料分散為極細(xì)的液滴，乳狀液由出料口放出。上下磨用下使待分散物料分散為極細(xì)的液滴，乳狀液由出料口放出。上下磨盤間的隙縫可以調(diào)節(jié)盤間的隙縫可以調(diào)節(jié)。 用超聲波乳化器制備乳狀液是實(shí)驗(yàn)室中常用的乳化方式，它是靠用超聲波乳化器制備乳狀液是實(shí)驗(yàn)室中常用的乳化方式，它是靠壓電晶體或磁致伸縮方法產(chǎn)生的超聲波破碎分散的液體。大規(guī)模制備壓電晶體或磁致伸縮方法產(chǎn)生的超聲波破碎分散的液體。大規(guī)模制備乳狀

16、液的方法則是用哨子形噴頭，將待分散液體從一小孔中噴出，射乳狀液的方法則是用哨子形噴頭，將待分散液體從一小孔中噴出，射在一極薄的刀刃上，刀刃發(fā)生共振，其振幅和頻率由刀的大小、厚薄在一極薄的刀刃上，刀刃發(fā)生共振，其振幅和頻率由刀的大小、厚薄以及其他物理因素來控制。以及其他物理因素來控制。 均質(zhì)器實(shí)際是機(jī)械加超聲波的復(fù)合裝置。均質(zhì)器實(shí)際是機(jī)械加超聲波的復(fù)合裝置。 將待分散的液體加壓，從一可調(diào)節(jié)的狹縫中噴出，在噴出過程中超聲將待分散的液體加壓，從一可調(diào)節(jié)的狹縫中噴出，在噴出過程中超聲波也在起作用波也在起作用. 均質(zhì)器設(shè)備簡單，操作方便，其核心是一臺泵，可加壓到均質(zhì)器設(shè)備簡單，操作方便，其核心是一臺泵，

17、可加壓到60MPa，一般在一般在2040MPa下操作。均質(zhì)器的優(yōu)點(diǎn)是分散度高、均勻空氣不易下操作。均質(zhì)器的優(yōu)點(diǎn)是分散度高、均勻空氣不易混入?；烊?。1、乳化設(shè)備、乳化設(shè)備2、乳化時間、乳化時間3、乳化溫度、乳化溫度4、攪拌速度、攪拌速度 制備乳狀液的機(jī)械設(shè)備主要是乳化機(jī)，它是一種使油、水兩相混合均制備乳狀液的機(jī)械設(shè)備主要是乳化機(jī)，它是一種使油、水兩相混合均勻的乳化設(shè)備勻的乳化設(shè)備乳化機(jī)的類型：乳化機(jī)的類型及結(jié)構(gòu)、性能等與乳狀液微粒的大小乳化機(jī)的類型：乳化機(jī)的類型及結(jié)構(gòu)、性能等與乳狀液微粒的大?。ǚ稚⑿裕┘叭闋钜旱馁|(zhì)量（穩(wěn)定性）有很大的關(guān)系。與攪拌式乳化（分散性）及乳狀液的質(zhì)量（穩(wěn)定性）有很大的關(guān)

18、系。與攪拌式乳化機(jī)相比，膠體磨和均質(zhì)器是較好的乳化設(shè)備。機(jī)相比，膠體磨和均質(zhì)器是較好的乳化設(shè)備。近年來乳化機(jī)械有很大的進(jìn)步，用真空乳化機(jī)制備出的乳狀液的分散近年來乳化機(jī)械有很大的進(jìn)步，用真空乳化機(jī)制備出的乳狀液的分散性和穩(wěn)定性極佳。性和穩(wěn)定性極佳。乳化時間影響乳狀液的質(zhì)量乳化時間影響乳狀液的質(zhì)量, 乳時間的確定，主要根據(jù)油相、水相的乳時間的確定，主要根據(jù)油相、水相的容積比，兩相的黏度及生成乳狀液的黏度，乳化劑的種類及用量，乳容積比，兩相的黏度及生成乳狀液的黏度，乳化劑的種類及用量，乳化溫度等因素?；瘻囟鹊纫蛩?。乳化時間的多少還與乳化設(shè)備的效率緊密相連，為使體系進(jìn)行充分的乳化時間的多少還與乳化設(shè)

19、備的效率緊密相連，為使體系進(jìn)行充分的乳化，可依據(jù)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)來確定乳化時間。乳化，可依據(jù)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)來確定乳化時間。1.乳化溫度對乳化液有很大的影響乳化溫度對乳化液有很大的影響,如乳化溫度對乳狀液微粒大小也有影響。如乳化溫度對乳狀液微粒大小也有影響。 2. 對溫度并無嚴(yán)格的限制對溫度并無嚴(yán)格的限制,溫度根據(jù)原料性質(zhì)不同而選擇適宜的溫度溫度根據(jù)原料性質(zhì)不同而選擇適宜的溫度;3. 當(dāng)油、水兩均為液體時，在室溫下借助攪拌，就可達(dá)到乳化。當(dāng)油、水兩均為液體時，在室溫下借助攪拌，就可達(dá)到乳化。4.一般情況下，乳化溫度取決于兩相中所含有的高熔點(diǎn)物質(zhì)的溫度，同時還要考慮一般情況下，乳化溫度取決于兩相中所含有的高

20、熔點(diǎn)物質(zhì)的溫度，同時還要考慮乳化劑種類及油相與水相的溶解度等因素。乳化劑種類及油相與水相的溶解度等因素。5.兩相的溫度需保持相同，尤其對含有較高熔點(diǎn)（兩相的溫度需保持相同，尤其對含有較高熔點(diǎn)（70以上）的蠟、脂等油相成分，以上）的蠟、脂等油相成分，進(jìn)行乳化時，勿將低溫的水相加入，以防止在未乳化前而將蠟、脂結(jié)晶析出，進(jìn)行乳化時，勿將低溫的水相加入，以防止在未乳化前而將蠟、脂結(jié)晶析出，造成塊狀或粗糙不勻乳狀液。造成塊狀或粗糙不勻乳狀液。6.一般來說，在進(jìn)行乳化時，油、水兩相的溫度皆可控制在一般來說，在進(jìn)行乳化時，油、水兩相的溫度皆可控制在7585之間，如油相之間，如油相中有高熔點(diǎn)的蠟等成分，則此時乳化溫度就要高一些。中有高熔點(diǎn)的蠟等成分，則此時乳化溫度就要高一些。7.在乳化過程中如黏度增加很大，而影響攪拌，則可適當(dāng)提高一些乳