乳化原理與乳化技術(shù)

關(guān)于乳化原理與乳化技術(shù)第1頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二第一節(jié)乳化機(jī)理

一、表面張力與界面張力二、乳化體的穩(wěn)定三、乳化體的分層、變型及破乳

第2頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二一、表面張力與界面張力

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，各個(gè)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需消耗的功稱為（比）表面能。第3頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二

界面張力是突破兩個(gè)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(shí)，乳化體迅速形成。從熱力學(xué)上說，當(dāng)界面張力等于零時(shí)，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2～3年的穩(wěn)定性壽命，而不是，也不可能是永恒穩(wěn)定的。二、乳化體的穩(wěn)定第4頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二

(1)降低界面張力

(2)界面上的保護(hù)膜

(3)粒子的帶電

(4)分散相的濃度和黏度

乳化體的穩(wěn)定性決定于下列幾個(gè)因素：

第5頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二（1）分層（2）變型（3）破乳三、乳化體的分層、變型及破乳

第6頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二第二節(jié)乳化劑一、乳化劑的選擇二、HLB的意義三、化妝品中乳化劑的發(fā)展四、乳化體的類型與配制五、乳化技術(shù)

第7頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二乳化劑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(gè)分子包括親水和親油兩個(gè)部分，在油水界面上，由于“相似相溶”特性將油相和水相連接起來，從而降低了界面的張力。同時(shí)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。第8頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二

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(gè)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。

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，在皮膚上的感覺、稠度等都要適中，穩(wěn)定性好，不隨時(shí)間的變化而變色、變味。

4.化妝品中可用的乳化劑有200～300種，品種繁多，性能各異。一、乳化劑的選擇第9頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二

格列芬（Griffin）提出了HLB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比，決定了活性劑的性質(zhì)和用途，用數(shù)字來表示這個(gè)關(guān)系的方法稱為HLB方法。HLB即意味親水親油的平衡（Hydrophile-Lipophile-Balance）。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HLB值；反之，那些溶于水中或親水性的物質(zhì)具有較高的HLB值。

二、HLB的意義

第10頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二

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，則與化妝品的發(fā)展和乳化技術(shù)密切相關(guān)。

三、化妝品中乳化劑的發(fā)展

第11頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二1、油/水型乳化體2、水/油型乳化體3、微乳化體4、無水乳化體5、彩色乳化體

四、乳化體的類型與配制

第12頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二

油/水型乳化體

欲制備油/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。第13頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二水/油型乳化體

欲制成水/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；(2)必須能降低兩相界面張力；(3)必須能形成一種無電荷的堅(jiān)強(qiáng)界面膜（這種類型的膜將會阻止分散水珠的聚集）；(4)必須在油水界面上能迅速吸附。第14頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二1.“微乳化體”、“透明乳化體”、“可溶性油”、“膠束乳化體”、“膠束溶液”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

微乳化體第15頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二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(gè)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，不宜促使形成小120nm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，可形成具有較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)而很少凝聚的膜。

第16頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二

1、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乳化體的無水的乳化體。

3、通常用橄欖油、甘油、丙烯乙二醇、聚氧乙烯400與陰離子型乳化劑可以制得無水乳化體。

無水乳化體第17頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二

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可見光的波長時(shí)，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，那么就能得到一種彩色乳化體。

彩色乳化體

第18頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二(一)加入乳化劑的方式(二)混合方式五、乳化技術(shù)

第19頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二加入乳化劑的方式1、劑在水中法2、劑在油中法3、初生皂法4、輪流加液法

第20頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二劑在水中法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/水乳化體，若欲得水/油型的，則繼續(xù)加油直至發(fā)生變型。第21頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二

劑在油中法

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/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/油型乳化體，如欲得油/水型的，則須繼續(xù)加水直到變型。第22頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二

初生皂法

用皂穩(wěn)定的油/水或水/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)定的乳化體。第23頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二輪流加液法將水和油輪流加入乳化劑中，每次只加少量。第24頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二1、機(jī)械攪拌混合法2、膠體磨混合法3、超聲波乳化器混合法4、均質(zhì)器混合法混合方式第25頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二機(jī)械攪拌混合法

方法:用螺旋槳攪拌器較高速度制備乳狀液優(yōu)點(diǎn):設(shè)備簡單、操作方便缺點(diǎn):是分散度低，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)中常用第26頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二

膠體磨混合法

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)。第27頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二超聲波乳化器混合法

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、厚薄以及其他物理因素來控制。第28頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二

均質(zhì)器混合法

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60MPa，一般在20～40MPa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。第29頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二第三節(jié)影響乳化的因素

1、乳化設(shè)備2、乳化時(shí)間3、乳化溫度4、攪拌速度

第30頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二乳化設(shè)備制備乳狀液的機(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性和穩(wěn)定性極佳。第31頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二乳化時(shí)間乳化時(shí)間影響乳狀液的質(zhì)量,

乳時(shí)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，乳化溫度等因素。乳化時(shí)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，可依據(jù)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)來確定乳化時(shí)間。第32頁，共37頁，2023年，2月20日，星期二1.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。2.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;3.當(dāng)油、水兩均為液體時(shí)，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(shí)還要考慮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)（70℃以上）的蠟、脂等油相成分，進(jìn)行乳化時(shí)，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。6.一般來說，在進(jìn)行乳化時(shí)，油、水兩相的溫度皆可控制在75～85℃之間，如油相中有高熔點(diǎn)的蠟等成分，則此時(shí)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)提高一些乳化溫度。8.若使用的乳化劑具有一定的轉(zhuǎn)相溫度，則乳化溫度也最好選在轉(zhuǎn)相溫度左右。

乳化溫度

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1.乳化設(shè)備對乳化有很大影響的原因之一就是攪拌速度對乳化的影響。

2.攪拌速度適中是為使油相與水相充分地混合，攪拌速度過低，顯然達(dá)不到充分混合的目的，但攪拌速度過高，會將氣泡帶入體系，使之成為三相體系，而使乳狀液不穩(wěn)定。

攪拌速度

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