1  膏霜类产品一般制造技术

    膏霜和乳液的种类很多，但其制造方法虽然在细节上略有区别，但总的来说基本上是相同的，都是乳化过程。

    上文提到，乳液的形成过程(乳化过程)主要依靠乳化作用。乳化作用是一种界面作用，油一水两个不相混溶的相组成一种分散体系时，两相间的界面面积大大增加，因此体系的界面能增加了，这就造成了体系的不稳定性。为了提高体系的稳定性，可以采取两项措施，一是加入表面活性剂作为乳化剂，在油一水面界上吸附，形成具有一定强度的界面膜，改变油一水界面状态；二是用机械方法，即使用一定的乳化设备，对体系施以强的机械力，提高液珠的分散程度。因此，形成乳状液的必要条件是加入乳化剂，同时施以机械力。无论加入何种乳化剂，油一水两相都不会发生“自乳化”；反过来如果不加入乳化剂，无论施以什么样的强力，油一水两相也不会形成具有一定稳定性的乳状液。在制备乳状液的过程中，乳化剂和乳化设备是必不可少的。

    如何将乳化剂与乳化设备配合使用就是乳化方法的问题。目前乳化体的制备主要使用以下几种乳化方法。

    ①转相乳化法转相乳化法的原理是依据相体积分数的改变来制备乳化体。若要制备o／w型乳化体，先将乳化剂溶于油相中加热，在剧烈搅拌下把温水慢慢加入到油相中。由于开始阶段水的体积分数比油小，加入的水是内相，以微小的水珠分散在油中形成w／o乳状液。继续加水，随着水量的增加内相水的相体积增大，乳液开始变稠。再继续加水，当水的体积分数超过油的体积分数时，w／o乳状液就发生转相变成0／w乳状液。如果要制备w／o乳化体，则过程正好相反。用这种方法制得的乳化体内相的颗粒比较细小均匀。

    ②乳化分散法把所需的0／w乳化剂加到油中混合均匀制成溶液，在使用时把该溶液直接投入一定比例的水中，稍加搅拌就形成了0／w乳状液。护肤乳状液就是采用此法制造的。先将各种油相成分混合，加入0／w乳化剂，加热溶解成为均匀油相。然后把油相与一定比例的水在剧烈搅拌下混合，再经过均质就形成乳状液。

    ③瞬间成皂法将脂肪酸溶于油相物质中，碱(胺或者烧碱)溶于水相中，然后在剧烈搅拌下将两相混合。在两相接触的瞬间在油水界面上生成了均匀分布的脂肪酸钠盐，这就是0／w型乳化剂。使用这种方法制得的乳化体油相分散均匀、液滴细小因而十分稳定，方法也较简单。雪花膏的制造就是采用这种方法，所用的脂肪酸为硬脂酸。

    ④混合膜生成法  这种方法要求使用乳化剂对，一个亲油乳化剂(HLB值小)和一个亲水乳化剂(HLB值大)配合使用。将亲油的乳化剂溶于油中，将亲水的乳化剂溶于水中。在剧烈搅拌下，将油水两相混合，两种乳化剂在界面上形成混合膜。常用的乳化剂对有：斯盘60／吐温60；乳化剂A6／A25；乳化剂Brij72／Brij721；十二烷基硫酸钠／十二醇；十六烷基硫酸钠／十六醇等。用这种方法所制得的乳化体也是十分稳定的。

    上述方法中以瞬间成皂法和混合膜生成法制备的乳状液稳定性最好。

    目前，国内的化妆品厂在制造膏霜乳液产品的过程中大多数使用间隙生产法，使用乳化锅分批制造。这是相对简单的一种乳化方式。无论用上述何种乳化方法，一般都是将油相和水相原料经过计量后分别装入配料锅，加热溶解。保持一定温度，按一定的次序将溶解好的油相和水相原料投入到一只真空乳化搅拌釜中，搅拌均匀，抽真空，开启均质器均质处理若干分钟。停止均质，搅拌下通人夹套冷却水降温。冷却到60℃以下时加入香精和对热敏感的活性物质，继续冷却到40℃左右时停止搅拌，然后放料到贮存罐，静止陈化24h以上。最后送券包装。

    操作流程如图1所示。

图1乳化体制备通用流程图

2膏霜乳液类化妆品的生产工艺

    在化妆品生产中，膏霜乳液类产品的制造工艺最不容易掌握，膏体的质量和稳定性不好控制。在实际生产过程中，有时虽然采用同样的配方，但是由于操作时温度、乳化时间、加料方法和搅拌条件等不同，制得的产品的稳定度及其他物理性能也会不同，有时相差悬殊。因此根据不同的配方和不同的要求，采用合适的配制方法，掌握好操作的细节，才能得到较高质量的产品。

    下面对膏霜乳液类化妆品生产工艺中各个工序的问题进行详细讨论。

    (1)油相的配制

    按照配方的要求，将油脂、蜡、抗氧化剂、油相乳化剂和其他油溶性成分经过计量后加入到夹套溶解锅内。开启蒸汽加热，在不断搅拌条件下加热至各种成分充分熔化或溶解均匀，然后送去乳化工序。

    溶解过程最重要的是掌握好温度。一般控制温度在75～80℃，停留lOmin左右就可以送去下一工序。但是对于生产车间环境卫生条件不太好的地方，或者对原材料的卫生质量不放心，应该先将温度提高到90℃以上，保温20min进行灭菌处理。然后降温到75～80℃备用。此时要避免过度加热和长时间加热以防止原料成分氧化变质。容易氧化的油分、防腐剂和乳化剂等可在乳化开始之前才加入油相，溶解均匀，即可进行乳化。

    油溶性的香精和少量对温度敏感的油溶性活性物质不能在此过程加入到油相中，留待乳化完成并降温到60℃以下才能添加。

    (2)水相的配制

    按照配方规定的数量先将去离子水加入夹套溶解锅中，将水溶性成分如甘油、丙二醇、山梨醇、碱类、水溶性乳化剂等加入其中，搅拌下加热至90～100℃，维持30min灭菌，然后降温至75～80℃，再送去乳化工序使用。

    如果配方中含有水溶性聚合物(一般是增稠剂)，应该单独配制。从配方总水量中分出一部分水放入夹套溶解锅中，加入水溶性聚合物，在室温下充分搅拌使其均匀溶胀(此过程有时候需要几个小时，所以要提前配制)，防止结团，如有必要可进行均质。在乳化前加热到75～80℃，然后并入水相中。要避免长时间加热，以免引起黏度变化。

    考虑到加热和乳化时有部分水要挥发掉，可按配方多加3％～5％的水，精确数量可在长期生产实践中求得。

    (3)乳化

    乳化工序是制造膏霜乳液产品的核心工序。

    已经加热溶解的、温度保持在75℃左右的油相和水相原料，通过过滤器按照一定的顺序加入到真空乳化锅内，在70～75℃条件下搅拌混合。然后抽真空，开启均质器均质处理若干分钟。停止均质，搅拌下通人夹套冷却水降温。乳化过程完成。

    乳化过程中，油相和水相的添加顺序(油相加入水相或水相加入油相)、两相混合的速度、搅拌速度、均质乳化的温度和时间、乳化器的结构和种类等对乳化体粒子的形状及其分布状态都有很大影响。乳化的方法上面已经做过介绍，可以根据产品的种类来选择。均质的速度和时间因不同的乳化体系而异。含有水溶性聚合物的体系，均质的速度和时间应加以严格控制，以免过度剪切，破坏聚合物的结构，造成不可逆的变化，改变体系的流变．性质。

    如配方中含有维生素或热敏的添加剂，则在乳化后温度较低时加入，以确保其活性(同时加入香精)，但应注意留出时间让其充分溶解均匀。

    (4)冷却

    乳化完成后，乳化体系冷却降温可以作为一个工序来看待。

    冷却过程中控制降温的速度至关重要，一般认为快速而均匀地降温有利于形成细腻软滑的膏体。冷却方式一般是将冷却水通入乳化锅的夹套内，边搅拌，边冷却。冷却速度，冷却时的剪切应力，终点温度等对乳化体系的粒子大小和分布都有影响，必须根据不同乳化体系，选择最优条件。

    乳化体系要冷却到35～40℃再出料。出料温度取决于乳化体系的软化温度，一般应使其借助自身的重力，能从乳化锅内流出为宜。当然也可用泵抽出或用压缩空气压出，但都有可能在膏体内混入空气。

    (5)陈化和灌装

    出料以后的产品实际上还没有成型，膏体的稠度很大，传热性能差，要经过比较长的时间物料内外的温度才能趋向一致。还要经过一段时间让膏体内的基质材料充分结晶，各组分之间互相渗透最后稳定下来。未完全冷却的产品灌入包装瓶中会在表面产生“倒汗水”。一般要求刚出料的产品要静置贮存陈化24h以上。最好3～5天后再用灌装机灌装。在陈化过程中对产品进行质量评定，质量合格后方可进行灌装。

3生产过程的关键控制技术

    (1)搅拌和均质

    理论上说，乳化时搅拌愈强烈、均质时间越长，内相分散得越好，乳化剂用量可以愈低。但乳化体颗粒大小与搅拌强度和乳化剂用量均有关系。要清醒地认识到，当搅拌速度和时间达到一定的数值以后，过分的强烈搅拌对降低颗粒大小并不一定有效。反过来容易将空气夹带人膏体中，对膏体造成破坏。

    实际操作的经验是：在开始乳化时采用较高速搅拌对乳化有利，均质也只能在油水两相混合的初期进行。在乳化结束而进入冷却阶段后，则以中等速度或慢速搅拌有利，这样可减少混入气泡。如果是膏状产品，则搅拌到固化温度止。如果是乳液状产品，则一直搅拌至室温。

    (2)两相混合速度和方式

    分散相加入的速度和机械搅拌的快慢对乳化效果十分重要，快速的搅拌配合慢速的混合可以形成内相完全分散的良好乳化体系，而内相加得太快和搅拌效力不足则可形成乳化不好的混合乳化体系。

    乳化操作的条件影响乳化体的稠度、黏度和乳化稳定性。研究表明：在制备0／w型乳化体时，最好采用反相乳化的方法。在强烈的持续搅拌下将水相加入油相中，先形成w／o乳化体然后再瞬间转变为0／w乳化体，利用转相的过程使液滴充分分散。高温混合较低温混合好。在制备w／o型乳化体时，使用正常的乳化方法，在不断搅拌下将水相慢慢地加到油相中去，可制得内相粒子均匀、稳定性和光泽性好的乳化体。对内相浓度较高的乳化体系，内相加入的流速应该比内相浓度较低的乳化体系为慢。采用高效的乳化设备比搅拌差的设备在乳化时流速可以快一些。

    由于乳化理论的不完善，加上化妆品组成的复杂性，配方之间有时差异很大，对于任何一个配方的操作都不能完全依赖理论计算和以往经验，都应进行加料速度试验，特别是在大批生产过程中注意观察，对操作工艺进行微调，以求得到最佳的混合速度，制得稳定的乳化体。

    (3)过程温度控制

    制备乳化体时，除了控制搅拌条件外，还要控制好温度，包括乳化前、乳化过程和乳化后的温度控制。

    乳化前温度控制是指油相和水相的配制过程。固态油、脂、蜡等原料都有熔点，配制油相时，原则上温度应该控制在物料的混合熔点以上，让物料能够完全熔化成为液态，以便与其他油相成分混合。不过这些固体油脂通常在液体油里有一定得溶解度，在到达熔点之前有可能已经被溶解了。所以配制温度不一定非要达到所有物料的熔点以上不可，温度高了增加油脂氧化的机会。应以固体全部溶解为液体为度。油相的配制过程是敞开的，油、蜡溶解与否可以直接观察到。经验告诉我们，油相的配制温度绝大部分配方以控制在75～80℃为宜。

    水相容易带菌，最好加热至90～100℃，维持30min灭菌，然后再冷却到75～80℃备用。水相温度要稍高于油相温度，防止热的油珠局部遇到冷的水，未及乳化就凝固。

    乳化时温度控制对乳化效果的影响很大。如果温度太低，乳化剂溶解度低，且固态油脂、蜡未熔化，乳化效果差；温度太高，加热时间长，需要冷却的时间也长，浪费能源，加长生产周期。乳化时两相混合的温度一般控制在膏体产品凝固点以上l0～15℃。通常膏霜类产品在50～55℃开始凝固，所以选择乳化温度为70℃左右。

    在制备W／O型乳化体时，水相温度高一些，此时水相体积较大，水相分散形成乳化体后，随着温度的降低，水珠体积变小，有利于形成均匀、细小的颗粒。如果水相温度低予油相温度，两相混合后可能使油相固化(油相熔点较高时)，影响乳化效果。

    冷却阶段温度下降速度的快慢对膏体质量的影响也很大。通常较快的冷却能够获得较细的颗粒。当温度较高时，由于布朗运动比较强烈，小的颗粒会发生相互碰撞而合并成较大的颗粒；反之，当乳化操作结束后，对膏体立刻进行快速冷却，从而使小的颗粒“冻

结”住，这样小颗粒的碰撞合并作用可减少到最低的程度。但冷却速度太快，高熔点的蜡就会产生结晶，导致乳化剂所生成的保护胶体的破坏，稳定性变差并且膏体变粗。因此冷却的速度最好不快不慢，具体通过试验来决定。

    (4)香精、防腐剂和活性物质的加入时机

    香精是易挥发性物质，并且其组成十分复杂，在温度较高时，不但容易损失掉重要的头香成分，使香味发生变化，而且有可能发生一些化学反应，引起颜色变深。因此一般化妆品中香精的加入都是在乳化完成后的降温过程添加，一般在50～55℃时加入香精。温度再降低产品已经开始凝固，香精加不进去了。

    微生物的生存是离不开水的，因此水相中防腐剂的浓度是影响微生物生长的关键。乳液类化妆品含有水相、油相和表面活性剂，而常用的防腐剂往往是油溶性的，在水中溶解度较低。有的化妆品制造者，常把防腐剂先加入油相中然后去乳化，这样防腐剂在油相中的分配浓度就较大，而水相中的浓度就小。更主要的是非离子表面活性剂往往也加在油相，使得有更大的机会增溶防腐剂，而溶解在油相中和被表面活性剂胶束增溶的防腐剂对微生物是没有作用的，因此加入防腐剂的最好时机是待油水相混合乳化完毕后加入，这时可获得水中最大的防腐剂浓度。当然温度不能过低，不然分布不均匀，有些固体状的防腐剂最好先用溶剂溶解后再加入。例如尼泊金酯类就可先用温热的乙醇溶解，这样加到乳液中能保证分布均匀。

    现代的功能性化妆品往往要使用到具有生理活性的添加剂，例如多肽、胎盘提取物、SOD(超氧化歧化酶)等。显然都是受热容易变质的物质，只能够在较低温度下与香精一起加入。部分产品甚至要用冷配工艺生产。   

4膏霜乳液类产品生产设备

    膏霜乳液类产品生产设备主要是乳化设备，乳化剂的乳化作用要有良好的机械设备配合才能充分发挥出来。常用的乳化设备简单介绍如下。

    (1)胶体磨

    胶体磨是一种小型的乳化设备，适合用于制造采用冷配工艺的乳液类产品。

    胶体磨是靠巨大的剪切力来实现乳化效果的。胶体磨的主要部件是转子和定子，在转子和定子的表面刻有斜纹。转子转速可以在1000～20000r／min范围内调节。它可以迅速地将液体、固体或胶体粉碎成微粒，并且混合均匀。操作时，液体从定子和转子之间的间隙中通过，间隙的宽窄可以调节，最小可调到25μm。由于转子的高速旋转，在极短的时间内产生了巨大的剪切、摩擦、冲击和离心等力，使得流体能很好地微粒化。

    胶体磨不带加热设备，相反，由于机械对物料的切变应力非常大而产生热量，在乳化过程中可使物料温度自然升温到几十度甚至接近一百度。因此胶体磨都要采用外部冷却水来控制温度。

    胶体磨的转子和定子的间距很小，乳化以后所得的颗粒大小极为均匀，颗粒细度可以达到0．Ol～5μm左右。

    与胶体磨配合使用的乳化工艺是冷配工艺，主要使用具有自乳化能力的乳化剂。在生产过程中先将油相和水相物质分别溶解(可以先加热溶解再冷却到室温)，然后在室温下两相混合，搅拌均匀，靠自乳化剂的力量先形成粗乳液，再放到胶体磨内乳化得到稳定的乳液。胶体磨的效率与所制乳化体的黏度有关，黏度愈大，出料愈慢。可以适当提高研磨温度来降低黏度。

胶体磨的外观和内部结构如图2所示。

图2胶体磨的外观和内部结构

 

(2)均质器

均质器也是一种小型的乳化设备，适合用于制造采用冷配工艺的乳液类产品。但是与真空乳化搅拌釜组装在一起可以变成大型乳化设备，用于配制膏霜产品。小型均质器的外观和内部结构如图3所示。

图3小型均质器的外观和内部结构

均质器的操作原理是将欲乳化的混合物在很高的压力下自一小孔挤出，依靠冲击、摩擦和剪切等机械力量把物料粉碎成为极其细小的颗粒(液滴)。均质器的主要部件是一个泵，用它可产生3×10⁶～20×10⁶ Pa的压力，还有一个用弹簧控制的阀门，也就是小孔。目前市售的各种均质器的不同之处，主要在阀门的设计上。均质器可以是单极的阀门，也可以是双极串联的阀门。与真空乳化搅拌釜组装在一起使用的均质器是另外一种形式，它安装于搅拌釜的底部，外层是一个套筒，各种形式桨叶装于套筒中间，工作的时候高速旋转，转速500～2880r／min，最高速度可达l0000r／min。

    小型均质器与胶体磨一样，都是适合使用冷配乳化工艺，生产具有流动性的乳液类产品。主要使用具有自乳化能力的乳化剂。在生产过程中先将油相和水相物质分别溶解(可以先加热溶解再冷却到室温)，然后在室温下两相混合，搅拌均匀，靠自乳化剂的力量先形成粗乳液，再输送到均质器内进行乳化，得到稳定的乳液产品。

均质器与胶体磨比较，在同样配方时，均质器所得的平均颗粒度较胶体磨为细但均匀度则不如；乳化体的黏度对均质器的出料速度并无影响，生产能力比胶体磨大；乳化液通过均质器后温度上升幅度没有胶体磨大，一般升温不超过20℃(但在包括输送泵在内的整个体系中，由于泵的影响，温度差也可以达到25～45℃)。

(3)真空乳化搅拌锅

    目前国内使用的化妆品乳化设备大多数是组合式真空乳化锅，适合用于生产各种膏霜乳液产品，也适合采用各种乳化工艺。

真空乳化搅拌锅是一种组合式真空乳化设备，内部安装有三种搅拌装置，分别在乳化过程的不同阶段使用。在锅的中部有旋桨式搅拌器，桨叶较小，可以快速搅拌，转速为100～500r／min，适合在油水两相开始混合的阶段使用，借助表面活性剂的帮助将油水两相迅速搅拌成颗粒度较粗的乳液。在锅的底部安装有均质器，转速可达l0000r／min，用于对前面形成的粗乳液进行均质化处理，用巨大的冲击、摩擦和剪切等机械力量把物料粉碎成为极其细小的颗粒(液滴)。搅拌锅内还装有带刮板的框式搅拌桨，可无级调速，转速为10～lOOr／min，是慢速搅拌器，专门用于乳化体的降温过程，避免将气体带入逐渐变得稠厚的膏体内部，产生泡沫影响质量。真空乳化搅拌锅的外观和内部结构如图4所示。

真空乳化搅拌锅(机组)外观

图4真空乳化搅拌锅的外观和内部结构

 

    真空乳化搅拌锅吸取了胶体磨和均质器的优点，可以产生巨大的剪切力，同时又可以在加热和真空条件下操作，是较为完善的一种乳化设备，适用于膏霜和奶液等产品的生产。它可使膏霜和奶液的气泡减少到最低程度，增加膏霜表面光洁度。由于操作过程在真空状态中进行，隔绝了膏霜和奶液在高温下与空气的接触，因此减少了原材料被氧化的机会，提高了产品品质。

    真空乳化搅拌锅是在真空状态下间歇进行的，其操作步骤是：水和水溶性原料在一只原料溶解锅内加热至95℃，维持20min灭菌，降温到乳化所需的温度备用。油溶性原料在另一只原料溶解锅内加热溶解为油相，保持在乳化所需的温度备用。在制造o／w型乳化体时，用夹套蒸汽将锅体加热到预设的乳化温度，开动真空泵，先将油相经过滤器抽入真空乳化搅拌锅内，开动桨叶式高速搅拌器，再将水相经过滤后抽入搅拌锅内，搅拌成为乳液。加料完毕后继续抽真空，开动均质器，时间控制在5～lOmin。停止均质器和桨叶式搅拌后，维持真空度，开动框式搅拌器，同时夹套通冷却水。冷却到预定温度时加香精，一直搅拌到35～45℃为止。取样化验合格后即可用经灭菌的压缩空气通过密封管道压送到包装工序，避免杂菌的污染。