Гели. Гелеобразователи. Промышленная технология гелей

 

Получение: получают гидроксиэтилцеллюлозу  из хлопка или древесины взаимодействием  целлюлозы (мономер глюкозы, натуральный полисахарид) с этиленоксидом при 60-100 °С в присутствии водного р-ра NaOH (в ряде процессов - в присутствии органических растворителей, напр. вторичных или третичных спиртов, диоксана, петролейного эфира). Гидроксильные группы глюкозы заменяются группами гидроксиэтилового эфира.

 

Физико-химические характеристики:

Химическая формула: (~ C6H7O2 (OH) 3-X [(OCH2CH2), OH] х ~ п)

Внешний вид: сыпучий, легкий, гранулированный порошок 

Цвет: прозрачный белый, желтовато-белый

Запах: не имеет

Вкус: не имеет

Удельный вес: 1,33

Насыпная плотность: 0,35-0,61г/мл

Вязкость(1% водного р-ра при 25°C) : 3400-5000 гц

Температура плавления: 140°C

Температура воспламенения: 190°С

рН(1% в воде): 6,0

Растворимость: в воде (для 2%-ного водного р-ра плотн. 1,003 г/см3 при 25 °С), в смесях этанол-вода (30:70), муравьиной к-те, этиленхлоргидрине, ДМСО, ДМФА и всех растворителях целлюлозы. Нерастворима в большинстве органических растворителей.

 

Совместимость:  в водных растворах совместима с хлоридами, нитратами и карбонатами, с большинством ПАВ, полярными органическими растворителями, другими водорастворимыми синтетическими и природными полимерами (механические свойства хитозана значительно улучшаются в смеси с гидроксиэтилцеллюлозой), хуже - с сульфатами и фосфатами щелочных и щелочно-земельных металлов и аммония.

Не кристаллизуется. Биологически не активна.

 

Стабильность: водные растворы стабильны при рН 2 - 12; относительно устойчивы к ферментативному  гидролизу (стерилизуют их нагревом). В сильнокислых и сильнощелочных средах в присутствии кислорода оксиэтилцеллюлоза гидролизуется с уменьшением молекулярной массы.

 

Действие: смачивающий  агент, уменьшающий поверхностное  натяжение раствора; облегчает впитывание ингредиентов, изменяя соответствующим  образом текстуру косметического раствора, поверхностно-активная и желирующая добавка, обеспечивающая мягкую и однородную текстуру косметическим изделиям.

 

Свойства:  быстро растворяется в воде, образуя вязкие однородные растворы. На вязкость растворов небольшое  влияние оказывают слабые кислоты и щелочи. Благодаря неионному характеру обладает широким спектром совместимости с другими продуктами. Одним из основных достоинств является экологическая безвредность, так как гидроксиэтилцеллюлоза подвергается биологическому разложению, не образуя вредных веществ. Обладает обезжиривающим действием, всасывая в себя жир "как губка воду".

Исключительно хорошо воспринимается кожей и является идеальным ингредиентом для создания кристально прозрачных сывороток для водорастворимых  активных ингредиентов.

Преимущества:

* Производит кристально  прозрачные гели 

* Загуститель, стабилизатор, связующий агент 

* Загущающее и регулирующее  консистенцию действие

* Модификация реологических  свойств

* Стабилизация O/W эмульсий (выступает в качестве защитного коллоида вследствие подходящей химической структуры, загущающий эффект в водной фазе)

* Высокая водоудерживающая  способность 

* Обладает себорегулирующим  действием - сорбирует жир на  поверхности кожи

* Полимерная пленка  придает ощущение гладкости

* Не раздражает кожу, идеально для гипоаллергенных продуктов

* Высокая степень  стойкости к солям

* Прекрасная совместимость  с различными ПАВ, полиэтиленгликолями,  крахмалами, декстринами, катионитами  и т.д.

* Отличная совместимость  с большинством электролитов

* Отличная растворимость  в смесях вида вода/органический  растворитель (вода/этанол, вода/глицерин)

* Вяжущие свойства  в порошкообразных продуктах

* Стабилизация эффекта  жемчужного блеска

* Исключительный загущающий  эффект, позволяющий регулировать  вязкость рецептур от жидкости до геля

* Пленкообразующие свойства  помогают добиться равномерного  распределения поглотителей УФ-излучения

* Суспендирует твердую  фазу в водной среде(особенно  следует выделить системы без  масла)

* Понижает пенообразование

 

Применение: Используется в фармации в качестве наполнителя, стабилизатора эмульсии, пленкообразователя и регулятора вязкости водной части продукта.

Применяют в различных  водных системах как загуститель  и стабилизатор водных и эмульсионных систем.

 

Рекомендации к использованию:

Растворение осуществляется путем добавления продукта небольшими порциями в воду при перемешивании. Время набухания может варьироваться  от 4 до 25 мин. На него заметно влияют два фактора: рН и температуры  воды. Более высокая температура и высокое значение рН уменьшает время набухания, но слишком высокая температура или рН может привести к образованию комков. Таким образом, рекомендуется добавлять ГЭЦ в воду комнатной температуры с нейтральным рН. После набухания гели можно нагревать и рН можно регулировать в зависимости от необходимости.

 

Порядок действий:

- рассеять в воде  комнатной температуры

- нагревать примерно  до 70-75С с перемешиванием

- после дисперсии  начинает густеть, снять с огня

- охладить, продолжая  перемешивание, пока гель полностью не образуется

Раствор может быть использован "как есть" для кристально прозрачных продуктов.

Нет необходимости в  эмульгаторе для всех водорастворимых  компонентов.

 

 

Рекомендуемые дозировки: 0,1 - 3%

 

Для придания водной фазе вязкости и стабильности: 0,1% - 0,5%

Для получения плотного кристально прозрачного геля: 1,0% -3,0%

 

Лечебное применение: как волокнистое и водорастворимое  вещество, может быть использована как эффективное слабительное. Уменьшает  чувство голода, оказывает помощь в пищеварении и в здоровом опорожнении кишечника. Стимулирует работу желудочно-кишечного тракта, сокращает или устраняет запоры.

 

Безопасность: Считается  безопасной при использовании в  косметике. Применяется в пищевых  продуктах и медикаментах. Группа экспертов CIR отметила, что в дополнение к использованию в косметике и средствах личной гигиены, гидроксиэтилцеллюлоза широко используется в пищевой, фармацевтической и промышленной продукции.

Гидроксиэтилцеллюлоза может быть использована в косметике  и средствах личной гигиены, продаваемых в Европейском Союзе в соответствии с общими требованиями к EU Cosmetics Directive (Косметич. директивы Европейского союза).

Ссылка на EU Cosmetics Directive

 

Хранение: хранить в  оригинальной упаковке в сухом и  чистом месте вдали от источников тепла.

 

4. Технология производства гелей на примере технологии производства

геля с натрия гипохлоритом для наружного применения

 

Технологический процесс  геля с натрия гипохлори-

том – геля-бальзама «Гипофитол»  – состоит из таких

стадий:

ВР.1. Санитарная подготовка производства.

ВР.2. Подготовка сырья.

ВР.2.1 Отвешивание и  отмеривание сырья.

ТП.3 Приготовление геля-бальзама для тела «Ги-

пофитол».

ТП.3.1 Растворение карбопола  в воде.

ТП 3.2 Получение глицерогеля  карбопола.

ТП 3.3 Нейтрализация глицерогеля карбопола.

ТП 3.4 Введение ингредиентов в основу.

ТП 3.5 Гомогенизация композиции.

ТП 3.6 Дезаэрация композиции.

УМО.3. Упаковка, маркировка, отгрузка геля-

бальзама для тела «Гипофитол».

УМО.3.1. Фасовка и упаковка геля-бальзама для тела

«Гипофитол».

УМО.3.2. Маркировка групповой  тары, отгрузка

готовой продукции.

Блок-схема технологического процесса изготовления

геля-бальзама для тела «Гипофитол» приведена на рис.1.

На товарные весы ставят тарированную емкость, в

которую совком из тары поставщика загружают рецеп-

турное количество карбопола 940. Рецептурные количе-

ства воды очищенной, раствора натрия гидроксида, воды

жавелевой, ароматизатора  парфюмерного при помощи

мерной тары дозируются в промежуточные емкости.

Рецептурные количества глицерина и экстрактов грены

тутового шелкопряда и календулы также дозируют в  про-

межуточные емкости  с учетом плотности. Отмеренные

и отвешенные порции сырья  перевозят тележкой или

переносят вручную для  загрузки реактора-смесителя

(стадия ТП.3).

Мерная тара и весоизмерительные приборы должны

быть проверены соответствующим  образом в терри-

ториальном государственном  центре стандартизации,

метрологии, сертификации.

Растворение карбопола  в воде очищенной проводят в

реакторе-смесителе (эмалированном  или из нержавею-

щей стали), снабженным тихоходной рамной мешалкой

(до 80 об/мин) и обогревом.  В реактор-смеситель из

промежуточной емкости  вносят отмеренное количество

воды очищенной. Содержимое реактора нагревают до

температуры 70–80°С. Затем  в реактор-смеситель вно-

сят из промежуточной емкости отвешенное количество

карбопола 940. Включают мешалку, перемешивают

содержимое до образования  системы с однородной

гелеобразной консистенцией.

Затем в реактор-смеситель  из промежуточной емко-

сти вносят отмеренное количество глицерина. Пере-

мешивают до однородности. Полученный глицерогель

карбопола нейтрализуют раствором натрия гидроксида,

который добавляют из промежуточной емкости при пере-

мешивании. По завершению процесса нейтрализации

глицерогеля карбопола  содержимое реактора-смесителя

охлаждают до температуры 20–25°С.

Потом в реактор-смеситель  из промежуточных емко-

стей при перемешивании  последовательно добавляют

отмеренные количества экстрактов грены тутового

шелкопряда и календулы, ароматизатора парфюмерного

и воды жавелевой. Содержимое реактора-смесителя с

операции ТП 3.4 тщательно  гомогенизируют посред-

ством якорной мешалки  до образования однородной

системы.

Дезаэрацию композиции для устранения излишней

завоздушенности массы  проводят путем отстаивания

композиции на протяжении суток с периодическим ее

перемешиванием посредством  тихоходной мешалки

или вакуумированием  массы. После завершения про-

цесса химик ОКК отбирает образец полуфабриката для

проведения контроля нормативных параметров в со-

ответствии с ТУ У 24.5-02010741-065:2009 (внешнего

вида, цвета, запаха, рН, массовой доли воды и летучих

веществ, термостабильности, массовой доли активного

хлора). При положительных  результатах анализа содер-

жимое реактора поступает  на стадию УМО.4. В случае

установления неоднородности содержимого реактора

его подвергают дополнительной гомогенизации с по-

следующей дополнительной дезаэрацией.

После получения заключения ОКК о соответствии нор-

мативных параметров требованиям ТУ У 24.5-02010741-

065:2009 начинаем технологическую  операцию фасовки и

упаковки геля-бальзама для тела «Гипофитол». Упаковку

средства осуществляют в пакеты полимерные по ТУ У

25.2-02010741-057:2006 объемом  до 10 см3. Предельные от-

клонения по объему для  средства не должны превышать:

при объеме:

до 5 см3 – ±10%;

от 5 см3 и выше – ±6% от объема, указанного на таре.

После заполнения пакетов  средством проводят тер-

мосваривание их горловины. Во время проведения

операции проводится визуальный контроль чистоты

изделий, качества термошва и герметичности пакетов.

Отбракованные пакеты и крышки утилизируют.

В процессе работы периодически проводят контроль

объема пакетов. При  несоответствии фактического

объема требованиям  НД проводят регулировку фасо-

вочного устройства.

Пакеты укладывают по 10–5 штук в мешки-вкладыши

пленочные по ГОСТ 19360 или в другие виды пленочных

материалов, разрешенные  Министерством здравоохране-

ния Украины, а затем  упаковывают в ящики из картона

для потребительской  тары по ГОСТ 7933 или в упаковку

из пленки полиэтиленовой термоусадочной по ГОСТ

25951, сформированной по ГОСТ 25776 и в другие виды

тары, разрешенные Министерством  здравоохранения

Украины и обеспечивающие сохранность продукции.

В процессе работы периодически проводят контроль

правильности упаковки групповой тары. Заполненная

групповая тара по транспортеру или вручную передается

на маркировку и отгрузку.

Маркировку групповой  тары проводят на столе мар-

кировочном.

На групповой таре со средством указывают:

– наименование продукции;

– обозначение настоящих  технических условий;

– наименование предприятия-изготовителя и его ме-

стонахождение;

– количество единиц продукции, упакованных в груп-

повую тару;

– месяц и год выработки;

– манипуляционные знаки  по ГОСТ 14192;

– «Ограничение температуры» (не ниже плюс 5°С и

не выше плюс 15°С);

– «Беречь от излучения».

В процессе осуществления  операции контролер ОКК про-

веряет текст маркировки на этикетке групповой упаковки.

После окончания операции контролер ОКК (отдела

контроля качества) отбирает образцы готовой продукции

на анализ соответствия ее требованиям НД.

При соответствии параметров качества продукции тре-

бованиям НД ее передают на склад готовой продукции

при помощи тележек грузовых.

Хранение средства на складах изготовителя (потре-

бителя) обеспечивают в  защищенном от света месте и

температуре не ниже плюс 5°С и не выше плюс 15°С.

Склад должен быть оборудован приточно-вытяжной

вентиляцией.

По завершению всех стадий процесса проводят чистку

оборудования и технологической  тары, уборку и дез-