Đồ án Sáp trong mỹ phẩm

DANH SÁCH BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ, CÁC TỪ VIẾT TẮTBẢNG BIỂUBảng 1.1: Các acid béo và rượu trong sáp tự nhiên Bảng 2.1: Thành phần axit béo trong sáp Bảng 2.2: Thành phần rượu béo trong sáp Bả

TÊN ĐỀ TÀI CÁC LOẠI SÁP TRONG MỸ PHẨM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

BỘ MÔN HÓA HỌC HỮU CƠ



BÁO CÁO ĐỒ ÁN

KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

GVHD: TS PHAN THỊ THANH DIỆU SVTH: ĐÀO THÚY QUỲNH

LỚP: 07DHHH1

LỜI CẢM ƠN

NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Sinh viên: Đào Thúy Quỳnh MSSV: 2004160342

Nhận xét:

Điểm đánh giá:

Ngày ……….tháng ………….năm 20

DANH SÁCH BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ, CÁC TỪ VIẾT TẮT

BẢNG BIỂUBảng 1.1: Các acid béo và rượu trong sáp tự nhiên

Bảng 2.1: Thành phần axit béo trong sáp

Bảng 2.2: Thành phần rượu béo trong sáp

Bảng 2.3: Tính chất của sáp hướng dương

HÌNH ẢNHHình 1.1: Điểm nóng chảy của n-ankan và 2-metyl ankan (trong đó n là chuỗithẳng)

Hình 2.1: Sáp hướng dương

Hình 2.2: Cây cọ Carnauba

Hình 2.3: Sáp Carnauba

TỪ VIẾT TẮTFischer-Tropsch: là quá trình tổng hợp khí lỏng

[GTL] khí sang lỏng

CHÖÔNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Khái niệm về sáp

Sáp là chất rắn ở 21°C, tan trong dầu, không tan trong nước và tạo lớp màng chốngnước Một số loại sáp dùng làm các chất nhũ hoa, tợ nhũ hoa, chúng là các chất dễ gâylắng.[1] [1] Trích trang 218 Sách Hương Liệu Mỹ Phẩm- Vương Ngọc Chính

Sáp là một loại lipid cực dương chuỗi dài tạo thành từ nhiều loại n-ankan, xeton,

ancol bậc nhất, ancol bậc hai, monoesters, beta diketon, adehyde, vv Sáp sẽ tạo thành lớpphủ bảo vệ trên thực vật và hoa quả, và ở động vật (ví dụ: beewax, cá voi spermaceti, vv).Thông thường, sáp là este của rượu và axit béo Chúng khác với chất béo vì chúng không

có este triglycerid của ba axit béo Sáp có khả năng chịu nước, vì vậy chúng không tantrong nước nhưng tan được trong các dung môi hữu cơ không phân cực.[2]

~ 60 [3]

Các alkanol (CnH2n+1OH) và axit alkanoic (CnH2n+1COOH) cũng là sáp nếu n là đủlớn, nhưng trên thực tế chúng không phổ biến như các thành phần của sản phẩm tự nhiênđược sử dụng trong sản xuất sáp nha khoa [3]

Công thức tổng quát của sáp là C n H 2n+1 COO.C m H 2m+1, m và n có thể ở trongkhoảng 15-30 Các chuỗi chiều dài tương tự được tìm thấy trong este không bão hòa kếthợp với rượu không bão hòa [3] [3] Materials Science for Dentistry – B.W Darvell - xuấtbản: 29/4/2009 - chương 16

1.1 Tính chất

Điểm nóng chảy của chuỗi

alkane thẳng chủ yếu phụ thuộc vào

số lượng nguyên tử cacbon (Hình 1.1) như

mong đợi, nhưng có một tinh tế hiệu ứng được

kết hợp với số đó là số lẻ hay chẵn Điều này

là đáng chú ý nhất trong các thấp hơn của

chuỗi, chuỗi số lẻ có một điểm nóng chảy

thấp hơn dự kiến (hoặc ngược lại) Điều này

minh họa sự tinh tế của các yếu tố liên quan đến

kết tinh của các hợp chất sáp [3]

Nhiệt độ nóng chảy của sáp thường khác nhau và dao động trong khoảng

40-120°C

Sáp không tan trong nước và trong rượu lạnh, tan tốt trong benzen, cloroform,

ether,… hòa tan trong nhiều dung môi bão

hòa, và độ hòa tan thì phụ thuộc vào nhiệt

Sáp dùng nhiều trong công nghệ bôi trơn (nhớt hoặc những chất bôi trơn) và công

nghệ tĩnh điện nhờ vào tính dẻo tự nhiên, nhiệt độ cháy cao và hằng số điện môi cao của

nó

Tính chất của sáp tùy thuộc nhiều vào cấu trúc phân tử hơn là kích thước phân tử

hay cấu tạo chất Thành phần cấu tạo của sáp có thể có từ hydrocarbon, ester, cetone,

andehyde, rượu và acid, phần lớn là chất béo mạch dài

1.1.1 Tính chất vật lý

- Sáp là chất vô định hình, dễ mền khi đun nóng, sáp không bị mềm bỡi nước, không thấm

nước, không dẫn điện

- Màu và mùi được xác định bằng cách so sánh với những chất mẫu chuẩn trong trạng thái

nóng chảy Trong bảng màu nhạt nhất được chọn là 0 và màu hổ phách là 8 Sáp tính chế

thường không có vị, tính chất này khá quan trọng cho candelila trong việc chế tạo

chewing-gum

- Nhiệt nóng chảy và nhiệt hóa dẻo là những tính chất vật lý quan trọng Nhiệt nóng cháy

có thể được xác định bằng phương pháp mao dẫn (capillary tube mothod) hoặc là phương

pháp điểm sương (drop point method) Nhiệt hóa dẻo của sáp là nhiệt độ mà tại đó sáp rắn

bắt đầu mền đi (softening point)

Hình 1.1: Điểm nóng chảy của n-ankan và 2-metyl

ankan (trong đó n là chuỗi thẳng)

- Độ thấm (penetration) của sáp được đo dựa theo chiều sâu của một cây kim có thể vàođược một miếng sáp.

- Độ co rút (shinkage) và nhiệt cháy là hai quá trình vật lý thường được để ý đến khi nói vềsáp Nhiệt độ cháy là nhiệt độ mà tại đó sự cháy xảy ra nếu một ngọn lửa nhỏ được đưaqua bề mặt mẫu của sáp Trong thể lỏng, sáp nóng chảy co đều khi nhiệt độ dần tiến đếnnhiệt hóa rắn (solidification point) Tính chất này được đo như là tỉ số phần trăm co rútcủa thể tích

1.1.2 Tính chất hóa học

Bền hóa học, bền ánh sáng, khó oxy hóa, khó thủy phân (xà phòng hóa ở

150-160°C, môi trường kiềm) Hòa tan tốt trong môi trường hữu cơ

a Chỉ số acid: là số mg KOH cần thiết để trung hòa 1g sáp

Nó được xác định bằng sự chuẩn độ của dung dịch sáp trong ethanol-toluene với0,5M Kali hydroxide Phenolphthalein thường được dùng làm chất chỉ thị trong sự chuẩn

độ

Vw là lượng KOH (mL) dùng trong sự chuẩn độ và w khối lượng của sáp dùng

MKOH= 56,104

Chỉ số acid =

b Chỉ số xà phòng hóa: là số mg KOH cần để hydro hóa 1g sáp

Với w là khối lượng của sáp, Vb là lượng dư thể tích HCl (mL), và Vw là thể tíchHCl (mL) thực sử dụng

Chỉ số xà phòng hóa =

c Chỉ số ester: là hiệu của chỉ số xà phòng và chỉ số acid, chỉ ra lượng kali hydroxide dùngtrong sự xà phòng hóa của ester

d Chỉ số Iod: Biểu diễn lượng iod hấp thụ bỡi sáp Đây là đơn vị đo sự không bão hòa

e Chỉ số Acetyl: chỉ ra lượng mg KOH cần thiết cho sự xà phòng hóa của nhóm acetyl đồnghóa trong 1g sáp trong sự acetyl hóa

1.2 Phân loại

Sáp được phân loại theo nguồn gốc tạo thành:

1.2.1 Sáp nhân tạo ( Sáp tổng hợp)

Người ta tạo ra bằng cách ester hóa các sản phẩm oxy hóa của xerezin và parafinvới acid béo Mặt khác, sáp tổng hợp có thể được sử dụng làm chất thay thế cho các loạisáp trong tự nhiên Chúng có thể được sử dụng để sửa đổi và cải thiện từ các loại sáp dầukhí, thay thế bằng hỗn hợp đặc biệt của sáp tổng hợp và sáp dầu mỏ Sáp tổng hợp cónguồn gốc từ nhiều nguồn Hợp chất tổng hợp nổi tiếng đầu tiên là sản phẩm phụ của quátrình sản xuất nhựa tổng hợp, chẳng hạn như polyethylene Những loại sáp này được sảnxuất từ khí thiên nhiên không có mùi, màu trắng tinh khiết và đốt cháy sạch sẽ Không códầu trong loại tổng hợp này Tuy nhiên, từ quá trình của nó có một tỷ lệ phần trăm nhỏcủa dầu vẫn còn Chúng không thể được loại bỏ 100% và có sự xuất hiện của dầu và do

đó sáp tổng hợp có hàm lượng dầu được đánh giá thấp hơn

Một số loại sáp này bao gồm:

POLYETHYLENE WAX -Sáp có nguồn gốc từ qua trình bẻ gãy polyetylen

ALPHA OLEFINS-Có nguồn gốc từ ethylene Chúng thường rất cứng

Sáp tổng hợp GTL/FISCHER-TROPSCH (từ khí đến lỏng): (ví dụ: Sáp Shell) - cónguồn gốc từ carbon monoxide khi đốt khí thiên nhiên ở áp suất cao để thu được cácchuỗi hydrocacbon

[ Fischer-Tropsch: là quá trình tổng hợp khí lỏng] [GTL] khí sang lỏng

1.2.2 Sáp tự nhiên

Ngoài các ester nói trên, còn có một ít rượu bậc cao tự do và acid bậc cao tự do vàmột ít hydrocarbon luôn luôn có số C lẻ (27-33), các chất màu và các chất thơm Hàmlượng tổng số của các tạp chất này có thể đến 50% Trong tự nhiên thường gặp các loạirượu có phân tử lớn và các acid béo bậc cao sau:

Bảng 1.1: Các acid béo và rượu trong sáp tự nhiên

Stt Acid béo

01 Acid acid palmictic CH3-(CH2)14-COOH Sáp ong, spermaxeti

02 Acid cacraubic CH3-(CH2)22-COOH Sáp của cây cọ

03 Acid xerotic CH3-(CH2)24-COOH Sáp của ong

04 Acid montanic CH3-(CH2)26-COOH sáp của lá &

05 Acid melisic CH3-(CH2)28-COOH của quả

Rượu

06 Rượu xetylic CH3-(CH2)14-CH2OH Spermaxetic

07 Rượu xerylic CH3-(CH2)24-CH2OH Sáp ong

08 Rượu montanic CH3-(CH2)26-CH2OH Sáp của ong

09 Rượu mirixylic CH3-(CH2)28-CH2OH của lá và của quả

Căn cứ vào nguồn gốc sáp tự nhiên lại được chia làm ba loại là:

1.2.2.1 Sáp động vật

Tiết ra từ tuyến giáp của côn trùng, tuyến xương cụt của chim và từ tuyến da củađộng vật có vú Côn trùng thường dùng làm sáp làm vật liệu xây dựng

Sáp ong, sáp spermaceti (trong mỡ cá voi), sáp mỡ lông (cừu) và sáp lanolin (cũng

là một chất mỡ lông cừu) là những loại sáp động vật quan trọng nhất Trong đó, sáp ong,sáp mỡ lông và sáp lanolin là những sản phẩm phụ từ các ngành công nghệ khác

1.2.2.3 Sáp khoáng

Chiết xuất từ than đá libhit hoặc than bùn nhờ dung môi hữu cơ và được phân rasáp dầu mỏ, sáp ozocerite và sáp, than nâu (montan) Dựa vào cấu tạo hóa học, sáp thểhiện một vùng quang phổ rộng của nhiều hóa chất khác nhau: từ polyethylene, polymercủa ethylene oxide, dẫn xuất của sáp than nâu, alkyl ester của monocarbonxylic acid,alkyl ester của hydroxy acid, rượu polydrie ester của hydroxy acid, sáp Fisher-Tropsch vàsáp đã được Hydro hóa đến sáp amide mạch dài Tỉ trọng bằng 1, nhiệt nóng chảy 72-

77°C, thành phần chính: acid montanilic và ester của nó

CHÖÔNG 2 MỘT SỐ LOẠI SÁP DÙNG LÀM MỸ PHẨM

2.1 Sáp hướng dương - Sunflower Wax

2.1.1 Nguồn gốc:

Sáp hướng dương thu được từ

cây hoa hướng dương Nó được tìm

thấy trong các phần khác nhau của cây

bao gồm hạt giống, vỏ hạt [2] Hạt là

nơi cho năng suất cao nhất Bỡi vì hàm

lượng vitamin B, protein của nó khá

cao và thành phần acid amin cân bằng

nên có thể cho ra lượng sáp nhiều hơn

so với những phần khác của cây Như ở

vỏ và thân cây thường sẽ tạo ra sản

phẩm phụ nhiều hơn

2.1.2 Thành phần và Tính

chất

Sáp hướng dương bao gồm các

C29).[4] [4] Research Journal of

Pharmaceutical Dosage Forms and Technology-Dr (Mrs.) Monika S Daharwal

A and V Publications -2009 Sunflower wax as a New Natural Cosmetic Raw Material: Purification and Application in Lipsticks A Maru*, U Pattamatta and VB Patravale

Bảng 2.1: Thành phần axit béo trong sáp [4]

Bảng 2.2: Thành phần rượu béo trong sáp [4]

2.1.3 Thu nhận và xử lý

Sáp hướng dương thu được thông qua quá trình đông hóa dầu hướng dương.[2]Sáp hướng dương được tinh chế bằng cách xử lý sáp với các dung môi khác nhau nhưaxeton, hexan và ete dầu mỏ Sáp được băm nhỏ bỡi máy cắt Hỗn hợp của 10g sáp đượcbăm cùng với 20 ml dung môi được thu trong một bình nón với nút chai Hỗn hợp đượclắc trong một giờ và sáp kết tinh màu trắng đem lọc để lấy phần sáp Sáp đã phục hồibằng cách chưng cất axeton.[4]

2.1.4 Vai trò và ứng dụng

Sáp hướng dương có ích trong mỹ phẩm: Son môi, Mascara, Mỹ phẩm trang trí,Son môi và Nhũ tương Sáp này các chức năng như một công cụ sửa đổi nhất quán trongnhũ tương [2]

• Nó làm tăng công thức bằng cách cung cấp một mạng lưới cấu trúc cứng nhắc của tinh thểsáp, cải thiện ràng buộc dầu, làm mềm, tạo màng và khả năng bôi trơn

• Nó có thể được sử dụng như là một thay thế cho sáp gạo, sáp carnauba, và sáp candelilla.Chức năng sáp hướng dương để điều chỉnh tính nhất quán trong các thanh góp phần vào

độ cứng, kết cấu, độ bền và độ nhả khuôn

• Nó cũng điều chỉnh tính nhất quán trong nhũ tương và có tính chất gell dầu rất mạnh khiđược sử dụng ở nồng độ thấp đến 4%

Nhu cầu về sáp ngày càng tăng trong các lĩnh vực khác nhau của ngành Vì vậy tại

Ấn Độ đã trồng rất nhiều cây hướng dương, để phục vụ cho quá trình sản xuất sáp từ câyhướng dương Sản xuất sáp hướng dương làm cho nó trở thành một triển vọng sinh lời.Hơn nữa, những son môi có thể sử dụng sáp hướng dương, có thể thấy rằng rằng sáphướng dương thực sự có thể được chào mời như là nguyên liệu mới cho các ứng dụng mỹphẩm.[4]

2.2 Sáp cọ Carnauba – Carnauba wax

2.2.1 Nguồn gốc

Sáp carnauba được sản xuất bởi cọ Copernicia cerifera Martius của Brazil, tênchung là cọ sáp carnauba Nó là sáp thực vật quan trọngnhất về mặt thương mại Việc khai

thác và xuất khẩu sáp carnauba là

một ngành công nghiệp chính

trong Brazil Sáp được tìm thấy

trên cả hai bề mặt trên và dưới

của lá cọ Để thu hoạch, lá được

cắt từ lòng bàn tay và trái để khô

sau đó sáp được đánh đập ra khỏi

lá khô

2.2.2 Tính chất

Một nghiên cứu ban đầu về

rượu của sáp carnauba cho thấy lần

đầu tiên octacosanol (C28), triacontanol (C30), và dotriacontanol (C32) đã có mặt Báo cáo

đã chứng minh rằng hexacosane-1,26-diol có thể được phân tách bằng cách chưng cất ở0,5 mm Một loạt các bài báo của Murray và Schonenfeld báo cáo về rượu, n-axit, diol, vàaxit hydroxyl của sáp carnauba Rượu được tách ra bằng cách acetyl hóa phần không thểphân tích được bằng cách phân đoạn trong cột băng quay Dây xích ngay cả số carbon

C24C34 được sản xuất chiếm đa số các loại rượu có mặt Các axit thông thường đã đượctìm thấy để tạo nên 38% các axit hiện diện và chúng được tách ra bằng cách chưng cấtkhuếch đại các metyl este của chúng như C18 (3%), C20 (11,5%), C22 (9%), C24 (30%), C26

(12%), C28 (16,5%) và C30 (7%) Bốn α-ω-diols được phân lập từ phần không tan đượccủa carnauba sáp và được xác định là n-docosane-1,22-diol, n-tetracosane-1,24-diol, n-hexacosane-1,26-diol và noctacosane-1,28-diol Bảy axit ω-hydroxy đã được xác định là

số cacbon thậm chí C18C30 hydroxy axit Ba dieste có thể polyme hóa có chứa axitcinnamic, para-hydroxy của nó, và các dẫn xuất para-methoxy của nó có được phân lập từsáp carnauba Những diesters được cho là chịu trách nhiệm cho một số tài sản của sápcarnauba Một phân tích định lượng của sáp carnauba thủy phân được thực hiện bằng sắc

Hình 2.2: Cây cọ Carnauba

biết khác (57%) Kết quả tương tự

thu được trong một nghiên cứu

Sáp carnauba là một trong

hòa tan trong dung môi không phân cực và không hòa tan trong dung môi phân cực Cóđiểm nóng chảy từ 82,5°C- 83,0°C, số axit từ 2 đến 4 mg KOH / g và xà phòng hóa sốlượng 88 mg KOH / g

2.2.3 Thu nhận và xử lý

Sáp được lấy từ lá cọ trong một quá trình thu hoạch, lá được để lại trên cánh đồng

để khô dưới ánh mặt trời, sấy khô, đập, tinh chế và cuối cùng có hệ thống thanh lọc bằngcách lọc, ly tâm và tẩy trắng.[2] Bột được cô đặc trong vữa, được trộn với nước và tanchảy để sản xuất sáp lỏng Sau khi sấy, nó được cô đặc thành từng phần và bán ra

Sáp Carnauba cũng có thể được nhận từ thu hoạch hữu cơ Carnauba hữu cơ đượcsản xuất chỉ bằng cách nấu chảy và lọc sáp carnauba không được xử lý thô có chất lượngcao nhất Nó có một mùi dễ chịu mờ nhạt, cho thấy tính chất kết dính dầu tốt, và có màusáng.[2]

2.2.4 Vai trò và ứng dụng

Sáp carnauba có nhiều ứng dụng và ứng dụng khác nhau, bao gồm thực phẩm, mỹphẩm, ô tô và sáp đồ nội thất, khuôn mẫu cho các thiết bị bán dẫn, và làm lớp phủ cho chỉ

tơ nha khoa

Sáp carnauba có tính chất nhũ hóa rất tốt và khả năng bám dính dầu tuyệt vời chodầu và khoáng chất ester dầu

Nó cũng làm tăng điểm nóng chảy của gel, do đó làm cho nó trở thành chất phụ gia

ưa thích trong son môi, dưỡng môi và mascara Nó cung cấp các bề mặt bóng và trơn

Sáp carnauba có thể tạo thành màng siêu thấm kháng dung môi từ hỗn hợp tự bốcđồng với nhũ tương rượu Những màng này có khả năng chống chịu được dung môi củachloroform, toluene, acetone và rượu

Hình 2.3: Sáp Carnauba

Sáp Carnauba là được sử dụng làm chất làm cứng cho các loại sáp khác và để tăngđiểm nóng chảy của hỗn hợp sáp Nó cũng là một thành phần của đồ nội thất, da và đánhbóng giày

Trong ngành công nghiệp mỹ phẩm và thực phẩm, sáp carnauba được thêm vàocông thức của son môi

Sáp carnauba được chiết tách từ phần lá của cây carnauba, một loại cọ mọc ở vùng đông bắc Brazil Do điều kiện thời tiết bản địa nóng khô, cọ carnauba tự tiết ra một lượngsáp để bảo vệ lá khỏi bị hư hại Người ta làm khô lá cọ, tách lấy phần sáp này, tinh chế, tẩy màu và sử dụng

Được mệnh danh là “nữ hoàng của các loại sáp” bởi độ cứng vượt trội của nó, sáp carnauba thường được sử dụng để làm lớp phủ bền cho sàn nhà và xe hơi Nó cũng được

sử dụng trong các sản phẩm đánh bóng, vecni và các sản phẩm làm đẹp như nến massage,mascara, chất khử mùi, son môi, foundation, eye liner, eye shadow… Trong thực phẩm,

nó được sử dụng như một lớp phủ chống đông, bánh kẹo, kẹo cao su và nước sốt

Đặc biệt, sáp carnauba rất được ưa chuộng sử dụng trong mỹ phẩm như son môi vì với cùng 1 lượng sản phẩm thì sáp caunauba có khả năng làm cứng tốt hơn với 1 lượng sáp ít hơn hẳn so với sáp ong, sáp đậu nành, sáp candelilla…

2.3 Sáp gạo - Rice Bran Wax

2.3.1 Nguồn gốc

Sáp gạo là một loại sáp thực vật có

độ cứng cao, tinh thể, tan chảy cao thu

được từ vỏ gạo O sativa

2.3.2 Tính chất

Sáp cám gạo bao gồm các

monoesters trọng lượng phân tử cao Đây

là các este C46C62 bão hòa chuỗi rất dài từ Rượu béo C20C36 và axit béo C20C26 Các thànhphần chính của sáp cám gạo là các axit béo (axit axít) và este rượu cao hơn Các axit béobao gồm axit palmitic (C16), axit behenic (C22), axit lignoceric (C24), và các axít sáp cao