Школьная научно-практическая конференция «Декабрьские чтения» Номинация: физика

Вид материала

Документы

Содержание Цель Изучить физические свойства косметики и методы, лежащие в основе ее создания и улучшения. Задачи Перегонка жидкостей. Тонкое измельчение (пластическая обработка). Грохочение твердых тел. §2.Технология производства косметических товаров На формирование потребительских свойств косметических товаров влияют

Подобный материал:

• Школьная научно-практическая конференция (сборник материалов), 427.17kb.
• Школьная научно-практическая конференция (сборник материалов), 666.22kb.
• Vi республиканская научно-практическая конференция, 79.16kb.
• Ix всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «федоровские, 406.01kb.
• Цивильского района Чувашской республики Школьная научно-практическая конференция школьников, 280.22kb.
• «мир, в котором мы живем» школьная научно-практическая конференция апрель 2010/2011, 63.94kb.
• Школьная научно-практическая конференция «Золотые россыпи», 172.63kb.
• Xxii школьная научно-практическая конференция «Открытия юных», 250.74kb.
• Итоги второй школьной конференции, 32.97kb.
• Моу гимназия №30 имени Музалева Д. Н. Школьная научно-практическая конференция, 197.15kb.

Комитет по образованию г. Улан-Удэ

Муниципальное общеобразовательное учреждение гимназия №33

Школьная научно-практическая конференция «Декабрьские чтения»


Номинация: физика

Физические основы

улучшения свойств косметики


Выполнил: Городенцева Яна,

ученица 9 «А» класса

Научный руководитель: Будаева Ольга Владимировна, учитель физики

высшей квалификационной категории


Улан-Удэ


2011

Оглавление

1. Введение………………………………………………………………………...2
   
2. §1. Физические процессы, используемые в парфюмерно-косметическом производстве……………………………………………………………………4
   
3. §1. 1. Гидромеханические процессы………………………………………….4
   
4. §1.2. Механические процессы…………………………………………………5
   
5. §1.3. Тепловые процессы……………………………………………………….6
   

6. §2. Технология производства косметических товаров………………………7

7. §.3. Классификация косметики и особенности ее производства у различных производителей…………………………………………………………………7
   
8. §.4. Сравнение косметических свойств различных производителей………8
   
9. §.5. Нанокосметика…………………………………………………………….11
   
10. Заключение…………………………………………………………………….13
    
11. Список литературы……………………………………………………………14
    
12. Приложения
    

Введение


Актуальность

Почти половина всех жителей планеты, а это никто иначе, как мы – прекрасные обладательницы женского пола, очень часто используем различные косметические изделия и парфюмерию. Мы пользуемся косметикой и даже не догадываемся, что этот мир, мир изделий, которые занимают важное место в жизни каждой леди, может быть таким интересным!

Мы решили рассмотреть с точки зрения физики косметические средства. Выяснить, какая физические основы лежат в получении косметических изделий, какие физические процессы способствуют ее лучшему качеству и долгостойкости, что влияет на потребительские свойства косметики.

Каждый день рекламируют новые, усовершенствованные косметические средства, которые должны держаться длительное время, одновременно не содержать различных добавок и консервантов, также удовлетворять потребительские свойства на мировом рынке, но не вся косметическая продукция соответствует этим требованиям.

Современное производство косметической продукции все чаще использует при создании новых средств достижения нанотехнологии, которая представляет собой науку о мельчайших частицах и их манипулировании. Косметическая промышленность активно использует нанотехнологии при производстве солнцезащитных кремов, что позволяет создавать косметические средства с высоким уровнем ультрафиолетовых фильтров. Нанокосметика становится популярнее год от года, а производители не устают экспериментировать в лабораториях в поиске новой, еще более эффективной косметики.

Цель

Изучить физические свойства косметики и методы, лежащие в основе ее создания и улучшения.

Задачи

1. Изучить физические процессы, используемые в парфюмерно-косметическом производстве.
   
2. Рассмотреть технологию изготовления косметических продуктов.
   
3. Определить физические основы, способствующие улучшению потребительских свойств косметики.
   
4. На примере нескольких видов косметических изделий изучить физические свойства, рассмотреть на предмет улучшения качества и стойкости косметики.
   
5. Изучить свойства нанокосметики.
   

Методы исследования

1. Изучить литературу.
   
2. Провести эксперимент (сравнить несколько видов косметической пудры).
   
3. Составить таблицу по итогам эксперимента.
   
4. Подвести итоги.
   

Структура работы

Работа состоит из введения, оглавления, 5 параграфов, заключения, списка литературы и приложений.


§1. Физические процессы, используемые в парфюмерно-косметическом производстве.

Применяемые в парфюмерно-косметическом производстве вещества (сырье) обычно проходят следующие процессы: транспортировку, измельчение, нагревание (охлаждение), плавление, фильтрование, эмульгирование, смешивание, кристаллизацию, пластическую обработку. Взаимодействие веществ часто сопровождается процессами, с переходом их из одной фазы в другую, или с образованием новых продуктов. Все технологические процессы принято классифицировать по тем закономерностям, которым подчиняется протекание процесса. Такая классификация процесса позволяет выделить следующие группы:

1. Гидромеханические процессы, подчиняющиеся законам гидродинамики (диффузные процессы, подчиняющиеся диффузии).
   
2. Механические процессы, связанные с обработкой твердых тел.
   
3. Тепловые процессы, связанные с химическим превращением обрабатываемых материалов и подчиняющиеся законам химического взаимодействия.
   

Перечисленные процессы широко применяются в порфюмерно-косметическом производстве.

Важнейшей физической характеристикой вещества является его агрегатное состояние. Вещества могут находиться в основном в трех агрегатных состояниях: твердое, жидкое и газообразное. В зависимости от агрегатного состояния различают газообразную, жидкую и твердую фазы.

§1. 1. Гидромеханические процессы

В парфюмерно-косметическом производстве на основе диффузионных методов разделения основаны на следующие технологические процессы: перегонка жидкостей, экстрагирование (операция, которая имеет целью добывание растворимых в каком-нибудь растворителе частей данного твердого органического тела) и кристаллизация.

Перегонка жидкостей.

Процесс перегонки жидких смесей основан на том, что жидкости, составляющие смесь, обладают различной летучестью, то есть при одной и той же температуре обладают различной упругостью паров.

Экстрагирование.

Экстрагированием называют процесс полного или частичного разделения смесей веществ, обладающих неодинаковой растворимостью в тех или иных растворителях.

Процесс экстрагирования включает в себя три основные стадии: приведение в тесный контакт подлежащей экстрагированию смесей и растворителя, разделение образовавшихся фаз, удаление и регенерация растворителя из каждой фазы.

Кристаллизация.

Это процесс выведения твердой фазы при затвердевании веществ, находящихся в жидком состоянии (из расплава), или твердого растворенного вещества из раствора. Процесс кристаллизации состоит из двух стадий:

1. Образование зародыша кристалла;
   
2. Роста кристаллов.
   

Оба эти процесса протекают одновременно.

Такое косметическое сырье, как парафин, стеарин, спермацет, является кристаллическим и входит в состав кремов в значительных количествах. В процессе охлаждения кремов до 25-30  эти кристаллические вещества частично выкристаллизовываются, в результате чего кремовая масса затвердевает. При охлаждении до 25-30  выкристаллизовываются не все твердые вещества, часть их затвердевает при охлаждении до комнатной температуры (18-20 ). Для прекращения дальнейшей кристаллизации и, следовательно, затвердевания кремовой массы после фасовки при изготовлении некоторых сортов кремов кристаллизацию проводят до конца путем более длительного охлаждения кремовой массы с доведением температуры ее до 18-20 , после чего ее подвергают пластической обработке.

§1.2. Механические процессы.

В парфюмерно-косметической отрасли при проведении технологических процессов возникают задачи, связанные с необходимостью уменьшения размеров частиц обрабатываемых твердых материалов. (Измельчение сырья при производстве пудры, измельчение в технологии специальных кремов и др.)

Измельчение.

Процесс уменьшения размеров частиц твердых материалов называют измельчением. Основной характеристикой процесса является показатель степени измельчения- отношение диаметра частиц материала до измельчения у диаметру частиц после измельчения.

Тонкое измельчение (пластическая обработка).

Также в косметической промышленности применяют мелкое дробление, тонкое и сверхтонкое измельчение. Именно это улучшает свойства косметики и способствует повышению потребительских свойств.

Тонкое измельчение используется в производстве нанокосметики.

Мелкое дробление в основном осуществляется с помощью шаровых мелниц дезинтегратов различных конструкций в производстве пудры, тонкое измельчение- в производство кремов, обычно с производством вальцовых машин, а сверхтонкое измельчение – в производстве кремов, пудры, высших сортов зубной пасты. Тонкое и сверхтонкое измельчение косметических препаратов проводят в основном для получения однородной гомогенной массы определенной консистенции и характеристики. Такая пластическая обработка основана на перетирании (дополнительное тонкое измельчение) частиц в процессе производства. Пластическая обработка кремовой массы заключается в основном в перетирании кристаллов, образовавшихся в процессе кристаллизации, а также в равномерном распределении в массе порошкообразных компонентов, входящих в состав кремов и получении гомогенной структуры.

Чем меньше частицы, тем более непрозрачным будет косметический продукт.

Грохочение твердых тел.

При обработке твердых тел часто приходится сталкиваться с разделением однородных или неоднородных твердых тел, состоящих из различных по величине зерен или пылевидных частиц, на фракции, в каждом из которых все частицы были бы приблизительно одинаковых размеров. Это осуществляется путем просеивания или грохочения.

§1.3.Тепловые процессы.

Все технологические процессы протекают заданном направлении только при определенных температурах. Это достигается путем отвода или подвода тепловой энергии.

Ряд технологических процессов в парфюмерно-косметическом производстве, как например, нагрев, кипячении, сушка, перегонка и др., вообще могут быть осуществлены только за счет затрат тепловой энергии. Такие процессы, вязанные с подводом или отводом тепла, называют тепловыми процессами.

Нагревание.

Все химические процессы протекают при участии тепловой энергии, которая, с одной стороны, преобразуется в энергию химическую, а с другой - используется для повышения температуры участвующих в реакции веществ. И в том и в другом случае тепло вводится путем нагревания.

Охлаждение.

Также при осуществлении технических процессов очень часто приходится сталкиваться с необходимостью охлаждения жидкостей, газов и паров.

Понижение температуры способствует ускорению агрегирования частиц и их осаждению. Благодаря охлаждению резко уменьшается медленность всего процесса приготовления парфюмерных жидкостей, так подобно от скорости отстаивания зависит в основном продолжительность процесса.

Все эти процессы проводятся периодически или непрерывно, они взаимосвязаны между собой.

Механические процессы являются основными в производстве косметической продукции, т.к. измельчение применяется в изготовлении почти всей косметики. От измельчения зависит плотность нанесения и качество конечного продукта.

§2.Технология производства косметических товаров

Процесс изготовления косметических изделий довольно сложен. Обычно в их состав входит более 10 различных компонентов, которые должны быть совместимыми. Количество их строго сбалансировано, так как готовое изделие должно быть устойчивым в широком интервале температур при хранении. В процессе косметического производства сырье подвергают самым различным воздействиям в зависимости от вида косметики: измельчают, нагревают, расплавляют, фильтруют, эмульгируют, охлаждают, кристаллизуют и т. д. Все это часто сопровождается процессами, связанными с переходом веществ из одной фазы в другую или с образованием новых продуктов.

Основное правило при производстве косметики - применение высококачественного сырья, безвредного для кожи и организма. В последние десятилетия потребление парфюмерно-косметических товаров во всем мире, в том числе и в нашей стране, возрастает.

§.3.Классификация косметики и особенности ее производства у различных производителей

Единая общепризнанная классификация косметических товаров в настоящее время отсутствует. Не разработан стандарт по классификации и терминологии косметической продукции. Чёткую классификацию косметических средств провести очень сложно. Он основывается обычно на свойствах, заявленных изготовителем и нередко преувеличенных в рекламных целях.

Есть вид, так называемой, минеральной косметики. Она черпает свое вдохновение из существующих в природе минералов и неорганических пигментов, тщательно очищенных, измельченных в тонкую пудру и разрешенных для применения в косметической промышленности.

На формирование потребительских свойств косметических товаров влияют:

* планирование и разработка состава косметического средства;

* сырье;

* технология производства;

* фасовка и упаковка косметических товаров.

Планирование и разработка состава косметического средства предполагают, прежде всего, установление определенных, в том числе новых, требований к его качеству. Эти требования могут быть установлены на основе маркетинговых исследований рынка косметики и научных разработок, проводимых на фирме-изготовителе.

Ассортимент косметических товаров очень разнообразен по функциональному назначению. Для их приготовления используются различные компоненты как природного, так и синтетического происхождения. При подборе сырья для составления рецептуры его образцы исследуются на соответствие установленным требованиям по физико-химическим свойствам и содержанию различных загрязнений.

Основными физико-химическими показателями таких товаров является температура каплепадения, а для губных помад - кислотное и карбонильное числа. Температура каплепадения декоративных товаров должна быть оптимальной. При низкой температуре каплепадения косметика «стекает» с лица, губ, век, а при высокой плохо наносится на кожу, с трудом её покрывает. Качество применяемых жировых ингредиентов животного и растительного происхождения характеризуют карбонильное и кислотное числа.

§.4. Сравнение косметических свойств различных производителей

На российском рынке появляется огромное количество новых товаров косметики с новыми потребительскими свойствами, много неизвестных ранее фирм, как зарубежных, так и российских. (см. приложение №1)

В области эксперимента мы изучили виды пудры некоторых производителей, рассматривая их свойства на предмет стойкости, качества, ровного покрытия.


Таблица 1.Сравнение потребительских свойств пудры различных производителей

	Марки пудры
Свойства пудры	ORIFLAME	LUMENE	RUBY ROSE	L`OREAL (Alliance Perfect)
Структура	Текстура грубоватая, при соприкосновении с руками слипается. Данный вид пудры измельчен не сильно мелко.	Текстура мягкая. При соприкосновении с рукой не слипается. Измельчена очень мелко.	Текстура грубая; Неприятная на ощупь. Частицы более крупные, следовательно, данный вид пудры - более прозрачен.	Минеральная пудра. Текстура – мягкая, легкая. Измельчена мелко. Рассыпчатая консистенция.
Ровность нанесения	На кожу ложится не ровно, но плотно.	На кожу ложится ровно, плотность покрытия больше, хорошо скрывает недостатки кожи.	Не маскирует все недостатки. ложится на кожу не плотно (более прозрачна)	На кожу ложится ровно, плотность покрытия больше, чем у других видов пудры. Хорошо покрывает и скрывает недостатки кожи.
Стойкость	Держится примерно 6 часов (из 24)	Держится долго (10 часов.)	Держится достаточно долго, за счет талька, входящего в состав (5)	Держится долго (11 часов.)
Эстетический вид	Выглядит хорошо.	Выглядит хорошо.	Видно крупные частицы пудры, что не соответствует эстетическому виду продукции.	Выглядит хорошо.
Запах	Приятно пахнет	Приятно пахнет	Запах - специфический, неприятный, резкий, вызывает аллергическую реакцию.	Не содержит ароматизаторы.
Состав	Содержит тальк. Также окись цинка, которая покрывает лицо более плотно, различные красящие вещества.	Вместо талька в данный вид пудры входит мика (серицит), что в отличие отталь-ка не является вредным, оксид цинка, магний, который снимает воспаление, способствует активности клеток кожи, от чего кожа долго не стареет.	Содержит тальк, что не является безопасным, ароматизаторы, красящие вещества	Мика, диоксид титана, оксид цинка, оксид железа, ультрамарин шелковая пудра, висмут оксихлорид.
Дополнительные добавки, питательные вещества.	Не сушит кожу, содержит питательные вещества, коллагены и легкие масла.	Содержит ухаживающие минералы, солнцезащитные средства.	Нет, следовательно, сушит кожу.	Данный вид пудры содержит только минеральные вещества, которые обладают антисептическими и бактерицидными свойствами.
Комфортность	Комфортно	Комфортно.	Не комфортно	Комфортно.

За счет входящих в состав только минеральных веществ пудра L`OREAL (Alliance Perfect) является наиболее лучшей, качественной из рассмотренных. Минералы формируют необходимую текстуру средств, которая обеспечивает легкость нанесения, шелковистое покрытие и естественное сияние кожи. Пластинчатая форма частиц пигмента обеспечивает более высокую покрывающую способность. Различный размер перламутровых частиц от 20 и более мкм, вводимых в смеси минералов и пигментов, позволяют получить разнообразные визуальные эффекты: от естественного блеска перламутра до эффекта сверкания. Мелкозернистый перламутровый пигмент в препаратах помимо сильной кроющей способности одновременно позволяет увеличить прочность минеральной пудры и снизить ее стираемость.

Также данный вид пудры не содержит консерванты, тальк, вместо него в состав пудры входит мика (серицит), отдушки, парабен, воск, фтолаты и масла,

ароматизаоры, красящие вещества, ведь при помощи определенной обработки оксида железа можно добиться получения различных оттенков и тонов.

Состав пудры L`OREAL (Alliance Perfect) (см. приложение №2)

Наибольшей кроющей способностью обладают оксид цинка, диоксид титана и серицит. Именно от их количества и их физических свойств (размер частиц, их форма, наличия обработки силиконом) будет зависеть плотность покрытия пудры. 

Также достойным видом пудры можно считать и пудру LUMENE, так как она не содержит тальк, плотность покрытия высокая, за счет входящих в состав оксида цинка и диоксида титана.

Остальные виды пудры содержат тальк, который не является безопасным. Большое количество талька в пудре приводит ее к осыпанию и ухудшению качества.

§.5. Нанокосметика.

Нанокосметика содержит в своем составе активные наночастицы, которые благодаря своему размеру обладают способностью проникать в глубокие слои эпидермиса и дермы. Таким образом, нанокосметика поставляет в глубокие слои кожи питательные вещества и активные компоненты, направленные на устранение имеющихся очагов старения. Нанокосметика является не только прекрасным профилактическим средством, которое надолго сохранит молодость и свежесть кожи, но и позволяет уменьшить уже имеющиеся морщины. Уникальным свойством наночастиц является способность доставлять активные комплексы глубоко в кожу, не теряя при этом всех их полезных свойств.

Применение нанокосметики стимулирует выработку собственного коллагена кожи, за счет чего значительно повышается ее упругость, восстанавливается тургор кожи. Для того чтобы активные вещества смогли пройти сквозь межклеточные мембраны, они помещаются в специальные носители - наносомы. Содержащиеся в различных наносомах микроэлементы и витамины составляют целые нанокомплексы, помогающие решать ряд различных задач. Высвобождение полезных веществ происходит в глубинных слоях кожи, именно там, где клетки нуждаются в том или ином элементе нанокомплекса.

Производители косметической продукции утверждают, что нанокосметика помогает бороться с причиной старения, так как оказывает воздействие на клеточный уровень. Клетки кожи не воспринимают действие нанокосметики как нечто агрессивное, так как их взаимодействие базируется на естественных процессах.

Запуская естественные процессы регенерации клеток кожи, нанокосметика усиливает микроциркуляцию в тканях, повышает защитные свойства кожи, положительно влияет на жизнеспособность клеток, приостанавливает преждевременное старение кожи, способствует восстановлению эластичности кожи и производит выраженный омолаживающий эффект, помогает активизировать процессы обмена в клетках кожи и способствует активному выведению вредных токсинов, бактерий. Нанокосметика помогает усилить защитный барьер кожи, что позволяет эффективнее бороться с агрессивным воздействием внешней среды, а также разрушительным действием свободных радикалов. В итоге кожа приобретает здоровый и свежий вид, наполняется энергией и молодостью.


Заключение

В косметическо - парфюмерном производстве используются различные физические процессы, от которых зависит конечный результат продукта, ведь технология производства косметических средств включает совокупность операций, направленных на формирование основных потребительских свойств готовой продукции, обусловленных рецептурой. Перечень и последовательность технологических операций определяется консистенцией и типом гетерогенной системы косметических средств.

Минеральные наполнители отраслей промышленности производятся в широком диапазоне химических и физических свойств. Причем, если химические свойства зависят в первую очередь от состава используемого сырья, то физические – от технологического уровня производства. Вместе с тем, именно физические свойства используемых наполнителей самым непосредственным образом влияют на свойства конечного продукта, то есть косметики.

В ходе эксперимента мы рассмотрели физические свойства некоторых видов пудры различных производителей и выяснили, что пудра L`OREAL (Alliance Perfect) является наиболее альтернативным вариантом для потребления, сочетая в себе лучшие качества этого продукта. Кроме того, определили, за счет каких физических свойств данный вид исследуемой пудры является наиболее стойким, качественным, с максимальной плотностью покрытия (использование в производстве мелкого измельчения, размер частиц, их форма, наличия обработки силиконом, от чего зависит плотность покрытия пудры)

Изучив теоретический материал о нанокосметике, мы сделали вывод, что нанокосметика является мало разработанным, но уникальным средством для ухода за кожей, волосами и т.д., так как она содержит в своем составе активные наночастицы, которые благодаря своему размеру обладают способностью проникать в глубокие слои эпидермиса и дермы. Таким образом, нанокосметика поставляет в глубокие слои кожи питательные вещества и активные компоненты, направленные на устранение имеющихся очагов старения.

Некоторые ученые высказывают мнение, что долгосрочное влияние нанокосметики на кожу и на организм в целом еще недостаточно изучено, что не позволяет говорить об абсолютной безопасности. Ученые говорят о том, что такой малый размер наночастиц несет определенную опасность их попадания в кровеносную систему человека и дальнейшему их накоплению в тканях и органах. Однако точная оценка безопасности применения нанокосметики возможна лишь после серьезных и продолжительных исследований. А пока высокая эффективность использования нанокосметики сопровождается некой долей неизвестности в отношении ее безопасности.

В дальнейшем нами предполагается более глубокое изучение нанокосметики и сравнение ее свойств с обычной, традиционной косметикой.

Список литературы

1. Братус И. Н. «Химия душистых веществ»; Москва. М.: Агропромиздат, 1992.- 240с.
   
2. Каспаров. Г. Н. «Парфюмерно- косметическое производство»; Москва. М.: Агропромиздат. 1989г.- 335с.
   
3. Сайт: «Библиотека 5 баллов.ru»- ссылка скрыта
   
4. Сайт: «Bestreferat.Ru» -eferat.ru
   
5. Сайт: «allbest.ru»- rats. allbest.ru
   
6. Сайт: «In Flora»- ссылка скрыта Автор статьи- Лилия Юрканис.
   
7. Сайт: «Magic Cosmetics»- ссылка скрыта
   
8. Сайт: «Inmoment.ru»- ссылка скрыта.
   

Автор статьи- Ершова Наталья.


Приложения

№1. Ведущие фирмы производства косметики на мировом рынке

Парфюмерно-косметические товары выпускают за рубежом свыше 500 фирм и предприятий: "L'Oreal" (Франция), "Proktek & Gamble" (США), "Shiseido" (Япония), "Avon" (США), " и др, но Россия также не уступает в производстве парфюмерно-косметических товаров: ООО "Фратти - косметика", "Интеллект - К", ООО "Красная линия", АО "Свобода" (Москва), ОАО Концерн "КАЛИНА" (Екатеринбург), ЗАО "Невская косметика" (Санкт Петербург) и др.

№2. Состав минеральной пудры L`OREAL (Alliance Perfect)

• Оксид цинка – обладает защитными свойствами от негативного воздействия ультрафиолетовых лучей (SPF 15), а также является сильным антисептиком.
  
• Диоксид титана – с его помощью скрываются все недостатки и неровности кожи, кроме того, он способен удерживать влагу в верхних слоях. Именно этот компонент придаёт рассыпчатым пудрам эффект тонального крема.
  
• Нитрид бора – придает коже дополнительное свечение и обладает «эффектом мягкого фокуса».
  
• Алмазная пудра - также придает коже сияние, а заодно препятствует возрастным изменениям кожи.
  
• Оксид железа - является натуральным пигментом и создает различную гамму оттенков пудры, которые максимально подходят под цвет кожи.
  
• Алюмосиликаты – смягчают кожу и придают ей шелковистость, обладают светоотражающими свойствами.