Studiuj dzięki licznym zasobom udostępnionym na Docsity
Zdobywaj punkty, pomagając innym studentom lub wykup je w ramach planu Premium
Przygotuj się do egzaminów
Studiuj dzięki licznym zasobom udostępnionym na Docsity
Otrzymaj punkty, aby pobrać
Zdobywaj punkty, pomagając innym studentom lub wykup je w ramach planu Premium
Społeczność
Odkryj najlepsze uniwersytety w twoim kraju, według użytkowników Docsity
Bezpłatne poradniki
Pobierz bezpłatnie nasze przewodniki na temat technik studiowania, metod panowania nad stresem, wskazówki do przygotowania do prac magisterskich opracowane przez wykładowców Docsity
Przykładem cieczy plastycznych mogą być emulsje, maści, pasty, zawiesiny. ... Emulsja może być również wytworzona przez mieszaninę emulgatorów, częstokroć o.
Typologia: Notatki
1 / 29
Ta strona nie jest widoczna w podglądzie
Nie przegap ważnych części!
Przemysłowa technologia kosmetyków ----------------------------------------- Podpis asystenta
Sprawozdanie nr 3:
(Data) (Grupa) (Nazwisko i Imię)
(wg skryptu: „Wybrane zagadnienia z technologii postaci leku i biofarmacji” B. Kluczykowska, H. Krasowska, T. Stożek oraz podręcznika: „Farmacja stosowana” red. M. Sznitowska)
Ogólne pojęcia reologiczne Ciecz wprawiona w ruch już po krótkim czasie wraca do spoczynku, o ile nie ma sił zewnętrznych, które by nieustannie ruch ten podtrzymywały. Przyczyną tego zjawiska jest tarcie wewnętrz ne, zwane również lepk ością cieczy. Przejawia się ono zawsze podczas ruchu cieczy i jest powodowane przesuwaniem się warstewek cieczy względem siebie. Miarą tarcia wewnętrznego (lepkości) jest tzw. współcz ynnik lepkości cieczy. Do wprowadzenia definicji tej wielkości posłużyć może wyobrażenie dwóch równoległych płaszczyzn A i B, odległych od siebie o x cm, pomiędzy którymi znajduje się ciecz. Pod wpływam siły statycznej F, przyłożonej do płaszczyzny A, ruch cieczy przenosi się od A do B w ten sposób, że warstewki cieczy poruszają się równolegle względem siebie. Prędkość ich ruchu maleje proporcjonalnie do odległości od A (ryc. 1).
Ryc. 1. Schemat przesuwania się warstw cieczy pod wpływem siły F.
Jeżeli weźmiemy pod uwagę dwie dowolne warstwy cieczy o powierzchni S, odległe od siebie o dx, to siła F potrzebna do przesuwania jednej warstwy względem drugiej z prędkością dv jest proporcjonalna do S, dx i dv:
Ryc. 2. Klasyfikacja płynów w reologii.
Ciecze idea lnie lepkie , newtonowskie (czyste rozpuszczalniki, rozcieńczone roztwory), do których odnoszą się zasady klasycznej hydrodynamiki, spełniają równanie:
Ich lepkość jest wielkością stałą w stałej temperaturze i nie zależy od naprężenia ścinającego, ponieważ szybkość ścinania i naprężenie ścinające są do siebie proporcjonalne. Ciecze te zwane są także newtonowskimi.
W przypadku cieczy nieidea lnie lepkich (nienewtonowskich) lepkość nie jest wielkością stałą w stałej temperaturze, lecz zależy od naprężenia ścinającego, czyli jest jego funkcją, przeważnie nieliniową:
𝜂 = 𝑓(𝜏)
Lepkość taką określa się często jako lepkość strukturalną dla podkreślenia, że występujące tu anomalie uwarunkowane są strukturą tych ciał. Ponieważ do cieczy
nienewtonowskich należą roztwory związków wielkocząsteczkowych, zawiesiny, emulsje i żele, mamy z nimi bardzo często do czynienia w farmacji i kosmetologii. Wyjaśnieniami niezbędnymi do zrozumienia zjawisk występujących podczas deformacji i przepływu cieczy nienewtonowskich zajmuje się nauka zwana reologią. Termin reologia pochodzi od greckiego rheo - płynąć i logos - nauka. Został on zasugerowany przez Binghama i Crawforda w roku 1927 do opisania płynięcia cieczy i deformacji ciał stałych. Znajomość właściwości reologicznych pozwala na wyjaśnienie wielu zjawisk występujących w czasie sporządzania preparatów leczniczych oraz umożliwia dokładniejszą charakterystykę szeregu układów. Metodą najczęściej stosowaną do oznaczenia właściwości reologicznych jest pomiar lepkości, ze względu na znaczny udział lepkości we właściwościach reologicznych, jak też dużą dokładność metod służących do jej oznaczania. W wiskozymetrach kapilarnych i kulkowych, stosowanych do pomiarów cieczy newtonowskich, mierzy się najczęściej czas przepływu cieczy, podczas gdy pozostałe wartości uważane są za stałe aparaturowe. Przyrządy tego typu nie nadają się do pomiarów lepkości strukturalnej, do których potrzebny jest większy zakres zmiennych przy wykreślaniu krzywej płynięcia. Do tego celu służą tzw. wiskozymetry obrotowe (rotacyjne, reometry).
W zależności od rodzaju zastosowanego układu pomiarowego reometry mogą pracować w układach: (a) współosiowych cylindrów, (b) stożek-płytka, (c) płytka-płytka. W układzie współosiowych cylindrów główną częścią tych aparatu jest walec obracający się wewnątrz naczynia pomiarowego o cylindrycznym kształcie. W naczyniu, wypełnionym badaną cieczą. pomiędzy nieruchomą ścianą naczynia pomiarowego, a powierzchnią wirującego walca, tj. w szczelinie pomiarowej, pojawia się szybkość ścinania. Liczba obrotów cylindra służy do wyliczenia wartości szybkości ścinania. Wartości naprężenia ścinającego i szybkości ścinania naniesione na układ współrzędnych dają graficzne przedstawienie właściwości reologicznych (reogram) w postaci krzywej płynięcia (Ryc. 3). Krzywa lepkości stanowi natomiast graficzne przedstawienie zmian lepkości w zależności od szybkości ścinania (Ryc. 4).
Ryc. 5. Zmiany w układzie cząstek cieczy pseudoplastycznej pod wpływem siły ścinania.
Nitkowate makrodrobiny układają się w kierunku płynięcia, a rozciągając się i rozwijając, uwalniają rozpuszczalnik. Wynikiem tego jest zmniejszanie się lepkości pod wpływem ścinania. Przykładem cieczy plastycznych mogą być emulsje, maści, pasty, zawiesiny. Podobnie jak u cieczy pseudoplastycznych, lepkość maleje wraz ze wzrostem naprężenia ścinającego w wyniku przegrupowania cząsteczek (są to również ciecze rozrzedzane ścinaniem), co ilustruje Ryc. 6.
Ryc. 6. Zmiany w układzie cząstek cieczy plastycznej pod wpływem siły ścinania.
Różnica pomiędzy tymi grupami cieczy polega na tym, że ciecze plastyczne mają tzw. granicę płynięcia (G). Znaczy to, że płynięcie następuje dopiero pod wpływem pewnego określonego naprężenia ścinającego (Ryc. 3). Do tego momentu ciecze te zachowują się jak ciała stałe. Ciecze pseudoplastyczne nie mają granicy płynięcia.
Ciecze dy latancyjne (zagęszczane ścinaniem) Zjawisko dylatancji opisane zostało po raz pierwszy przez Reynoldsa w roku 1885. W czasie przepływu obserwuje się zwiększenie lepkości (Ryc. 3, 4). Ilustracją tego zjawiska mogą być ślady stóp na mokrym piasku, który sztywnieje pod wpływem stąpania; po usunięciu stopy (nacisku) staje się miękki. Stężone zawiesiny dwutlenku tytanu lub 50% zawiesina krzemianu potasu przejawiają w wodzie przepływ dylatancyjny. Zawiesiny tego typu stwarzają trudności w procesach technologicznych. W czasie przechodzenia przez młyn koloidalny zawiesina gęstnieje, a motor wykonuje coraz większą pracę, co może prowadzić do jego uszkodzenia.
Tiksotrop ia Wymienione trzy grupy cieczy strukturalnie lepkich mogą wykazywać dodatkowo właściwości tiksotropowe. Termin tiksotropia (dosłownie: zmiana przez dotknięcie) oznacza odwracalne izotermiczne przejście żelu w zol. Oznacza on również właściwość upłynniania się pod wpływem naprężenia ścinającego i utwardzania (usztywniania) po usunięciu nacisku. Należy pamiętać, że żel tiksotropowy niekoniecznie musi być ciałem stałym, lecz może być cieczą o różnej płynności. Do pełnej charakterystyki ciał tiksotropowych służą tzw. pętle histerezy, wyznaczone przez krzywe płynięcia wstępującą i zstępującą (uzyskane przy wzrastającym i malejącym naprężeniu ścinającym), których powierzchnia jest miarą tiksotropii (Ryc. 7).
Ryc. 7. Pętla histerezy cieczy tiksotropowej.
Ćwiczenie 1:
W temperaturze pokojowej należy wykreślić krzywą płynięcia i krzywą lepkości dla: cieczy newtonowskiej; żelu sporządzonego wg poniższego przepisu. Żel: Cosmedia SP 2, Woda destylowana 500 ml
Sposób przygotowania żelu Odmierzyć 500 mL wody. Dodać odważoną Cosmedię. Mieszać mieszadłem mechanicznym przez 5 minut.
Wyniki zanotować w poniższej tabeli. Na podstawie uzyskanych wyników narysować wykres krzywej płynięcia oraz krzywej lepkości.
Żel
Szybkość ścinania [s-^1 ]
Naprężenie ścinające [Pa]
Lepkość [mPa ·s ]
Szybkość ścinania [s-^1 ]
Naprężenie ścinające [Pa]
Lepkość [mPa ·s ]
200 50
250 100
300 200
350 250
400 300
Liczba HLB – zadania rachunkowe
Można przewidzieć typ emulsji, która powstanie przy użyciu emulgatora jonowego, o wiele jednak trudniej jest określić typ emulsji, którą może wytworzyć emulgator niejonowy o sile działania zależnej od stosunku grup hydrofilowych do hydrofobowych w cząsteczce. Liczbowym ujęciem równowagi między częścią hydrofilową a hydrofobową cząsteczki tenzydu jest wprowadzona przez Griffina wartość HLB (Hydrophilic-Lipophilic Balance). Arbitralnie przyjęty zakres skali wartości HLB dla różnych emulatorów mieści się w granicach liczb 1 – 20, wyznaczonych doświadczalnie na podstawie stosunków ciężarowych części hydrofilowej do całości cząsteczki tenzydu. W zasadzie skala HLB została ustalona dla niektórych tenzydów niejonowych, ale wartość HBL można wyznaczyć metodą porównawczą przez wytwarzanie emulsji z substancjami o znanych wartościach HLB również dla innych typów tenzydów. Wartości HLB charakteryzują substancje powierzchniowo czynne pod względem możliwości ich różnorodnego zastosowania (rys.). Według tej klasyfikacji substancje, dla których wartość liczbowa HLB jest mniejsza od 10, są lipofilowe (hydrofobowe), lepiej rozpuszczalne w olejach. Emulgatory o tym zakresie wartości HLB tworzą emulsje typu W/O. Substancje, dla których liczba HLB jest większa od 10, rozpuszczają się lepiej w wodzie, są hydrofilowe. Emulgatory o wartościach HLB leżących w tym zakresie tworzą emulsje typu O/W. Emulsja może być również wytworzona przez mieszaninę emulgatorów, częstokroć o przeciwstawnym działaniu emulgującym (W/O i O/W). Ponieważ wartość HLB poszczególnych emulgatorów sumują się proporcjonalnie do ich ilości wagowej w mieszaninie, obliczanie HLB dla mieszaniny związków powierzchniowo czynnych sprowadza się do obliczenia sumy HLB składników mieszaniny, w uwzględnieniem procentowej zawartości każdego składnika w mieszaninie.
Tabela. Skala wartości HLB i działanie powierzchniowo czynne. Właściwości hydrofobowe Właściwości hydrofilowe 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Środki przeciwpienne Emulgatory W/O Środki zwilżające Emulgatory O/W Syntetyczne środki piorące Solubilizatory
Tabela. „Żądane” HLB niektórych składników
Składnik „Żądane” HLB do sporządzania emulsji w/o o/w Alkohol cetylowy - 15 Alkohol layrylowy - 14 Alkohol staerylowy - 14 Kwas laurylowy - 15 – 16 Kwas olejowy - 17 Kwas stearynowy 6 15 Lanolina bezwodna 8 10 Olej rycynowy 6 14 Olej z oliwek 6 14 Parafina ciekła 5 12 Parafina stała 4 11 Wazelina 5 12 Wosk pszczeli 4 12
3 g - 100% 2,22 - 74% 0,78 - 26%
0,74 x 15 + 0,26 x 4,3 = 11,1 + 1,12 = 12, Ogólnie można powiedzieć, że mieszaniny emulgatorów o właściwościach przeciwstawnych nie zawsze decydują o typie emulsji, lecz często spełniają rolę stabilizatorów emulsji.
Rozwiązania zadań rachunkowych:
.................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................. ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... .....................................................................................................................................................
Kontrola jakości półstałych preparatów kosmetycznych
Ocena konsystencji Określenie konsystencja obejmuje takie pojęcia jak: spoistość, rozsmarowywalność, przyczepność do skóry, twardość, gęstość, lepkość. W zależności od zastosowanej metody badawczej określa się poszczególne cechy maści lub kremów, które służą do oceny m.in. ich zachowania na skórze oraz trwałości. Preparaty powinny wykazywać odpowiednio miękką konsystencję pozwalającą na wyciskanie z tub, łatwo ulegać rozsmarowywaniu i dobrze przylegać do skóry. Konsystencja zależy od składu podłoża, od właściwości substancji czynnej, szczególnie, gdy występuje ona w większym stężeniu, jak również od przebiegu procesu technologicznego i warunków przechowywania. Stąd też jej ocena stanowi ważne badanie jakościowe maści i kremów. Istotnym problemem jest ustalenie odpowiedniej konsystencji dla preparatów stosowanych w ekstremalnych warunkach temperatury, np. w krajach tropikalnych. Konsystencję bada się za pomocą penetrometru lub testu wyciskania z tuby. Ważne, aby badania odbywały się w warunkach kontrolowanej temperatury.
Penetrometr. Za pomocą penetrometru oznacza się opór, jaki stawia preparat stożkowi metalowemu o określonej masie. Sposób prowadzenia badania opisany jest w monografii wazeliny w Farmakopei Polskiej. Należy stopić 400,0 g podłoża w temp. 60˚C, ciągle mieszając, i wlać do 3 naczyń do badań, wypełniając je całkowicie tak, aby powierzchnia była równa. Napełnione naczynia i tłok umieścić na 16 h w termostacie w temp. 20±2˚C. Naczynie do badań umieścić na stole penetrometru pod tłokiem, tak aby kolec stożka prawie dotykał powierzchni substancji, w jednakowej odległości od brzegów naczynia. Doprowadzić penetrometr do położenia zerowego, szybko opuścić tłok i odczytać penetrację ze skali. Wynik powinien stanowić średnią wartość z 3 oznaczeń, nie różniących się między sobą więcej niż ±5%. Konsystencję wazeliny białej określa się jako miękką i wymaga, aby mieściła się w granicach 120-210, co odpowiada zanurzeniu znormalizowanego stożka na głębokość 12 – 21 mm. Aktualnie stosowane są penetrometry z odczytem elektronicznym.
