冷冻干燥技术在化妆品中的应用
《化妆品监督管理条例》,2020年1月3日国务院常务会审议通过了《化妆品监督管理条例》,李克强总理于6月16日正式签署,《条例》于2021年1月1日起正式施行。《条例》的制定出台,充分体现了坚持以人民为中心的发展思想,贯彻落实“四个最严”、“放管服”改革要求,为做好新时代的化妆品安全监管工作指明了方向。《条例》共分6章、80条,基于化妆品发展规律和监管实践,面对新形势、新挑战、新问题,进行了充分的调研和论证后,在监管理念上发生了一些变化,主要体现在以下几方面:一是风险管理理念;二是责任治理和社会共治;三是全程治理。化妆品产品现有剂型包括以下14种其中冻干类产品在列(释义和说明生产工艺包含冻干技术)。
2 、冷冻干燥技术(冻干技术)
真空冷冻干燥,简称冻干,是指在真空条件下,固态物料不经过液相直接升华为气态进行干燥的过程。在冻干的过程中,溶剂直接由固态升华为气态,因此不会破坏溶质原有的化学结构和形态。具有生物活性的材料在重新溶解后,仍能恢复冻干前的构象和生物学功能。因此,冻干是一种对被干燥物质性质影响最小、最安全的干燥方法。 对热敏性物质特别适合,可以使热敏性的物料干燥后保留热敏成分;能保存食品中的各级营养成分,尤其对维生素C,能保存90%以上。复水快,食用方便。因为被干燥物料含有的水分是在冻结状态下直接蒸发的,故在干燥过程中,水汽不带动可溶性物质移向物料表面,不会在物料表面沉积盐类,即在物料表面不会形成硬质薄皮,亦不存在因中心水分移向物料表面时对细胞或纤维产生的张力,不会使物料干燥后因收缩引起变形,故极易吸水恢复原状。冷冻干燥法能排除95%~99%以上的水分,产品能长期保存而不变质。
3、化妆品冷冻干燥
冻干机技术应用到化妆品生产,通常经过以下几个过程:
物料的预处理需要添加一些添加剂以保证冻干产品外观、生物活性、稳定性。按照功能常见的有赋形剂、填充剂、抗氧化剂、酸碱调节剂等。
预冻就是将溶液中的自由水固化,赋予干后产品与干燥前相同的形态,防止抽空干燥时起泡、浓缩和溶质移动等不可逆变化发生,尽量减少由温度引起的物质可溶性减少和生命特性的变化。
升华干燥(一次干燥)。物料中的水分可以划 分为两类: 一是在低温下可被冻结成冰的,这部分的水可以称为 “自由水” ,二是在低温下不可被冻 结的水分,这部分的水可以被看作是被 “束缚“的,称为 “结合水” 。将冻结后的产品置于密封的真空容器中并提供升华所需要热量,其冰晶就会升华成水蒸汽逸出而使产品脱水干燥。干燥是从外表面开始逐步向内推移的,冰晶升华后残留下的空隙变成后升华水蒸汽的逸出通道。已干燥层和冻结部分的分界面称为升华界面。当全部冰晶除去时,第一阶段干燥就完成了,此时约除去全部水分的90%左右。
(解吸干燥( 二次干燥) , 又称二次干燥, 是在较高温度下加热,使物料中被吸附的部分“ 结合水”解吸, 变成“自由”的液态水,再吸热蒸发成水蒸气。解析干燥是进一步除去产品中吸附的水分﹐使含水量符合工艺要求的过程该阶段的最高温度视产品性质及成品要求的含水量而定。
封装和储存,经过二次干燥后, 要进行封装和储存。封存仍须在真空条件下, 或者充惰性气体条件下进行。
常见冻干化妆品
冻干粉
EGF(表皮细胞生产因子) 类冻干粉。主要作用是收缩毛孔、抗皱。EGF可以加快皮肤表皮细胞的生长分裂,在胶原蛋白合成的方面有强大的促进作用。在冻干粉中活性物是产品的核心,如细胞因子EGF 、KGF-2 、SCF 、BFGF 、AFGF等多肽类物质。AFGF是冻干粉的一种,也是多功能强力细胞因子,能够提升细胞新陈代谢的速率,促进细胞分裂分化。AFGF通常被用在皮肤受损时,能够加快细胞的恢复。使用AFGF还能够起到抗衰老的作用,促进皮肤层细胞蛋白质的合成。
冻干精华
冻干精华顾名思义冻干粉与精华液的结合,将纯度极高活性极佳的冻干粉和高于普通2倍纯度的精华液结合,在真空的条件下使冻干粉和精华液复配,从而产生一种效果优于高端精华液几倍的冻干精华。
冻干球
冻干球,也叫冻干珠,液氮点小球,是指将试剂/药液,通过专业精密微量泵点到液态氮中,使其在极短极低的温度下,迅速冷冻成形状均匀规则的小固态圆球,然后收集起来进行冷冻干燥。
冻干面膜
冻干固态原液面膜,是指将面膜原液、增稠剂、保湿剂等成分,与膜布纤维融合,使用真空冷冻干燥,将水分进行升华,形成固态干膜形式的面膜。
冻干眼贴
以胶原透明质酸钠为主要成分,添加各类功效肽类的最优良的载体,去黑,去皱。各类小分子吸收率极高,由于是冻干技术产品,能保持生物活性。
一、化妆品冻干机的应用
化妆品冻干机是一种将液态混合物在低温条件下冻结,利用渐减压下的升华过程将其转化为干燥固体的设备。冻干技术是先将物料冷冻成固态,然后利用真空系统,在物料表面升华,使水分子直接从固态状态过渡到气态状态,无需经历液态,达到快速干燥的目的,因此适用于制备感兴趣成分易氧化、易变性的化妆品,且干燥过程中不会出现剪切或高温,保留了化妆品中大部分成分活性,色泽、口感、香气等方面发生变化的机会几乎为零,在保证干燥速度的同时,也使得机器设备的运转更为安全可靠,因此在化妆品加工过程中得到了广泛应用。
二、化妆品冻干机的主要工艺流程
1.预处理和配料阶段:包括原料固态/液态混合、均化和测定物料的pH值、抗菌性和物理化学参数等情况。同时在配料过程中尤其要注意药物的条件和测定方法。
2.混合阶段:包括加热、冷却和混合化合物的阶段。
3.过滤阶段:在混合完后,需要进行净化,使混合化合物脱去杂质、毒素。
4.灌装阶段:将净化后的混合物灌装进密闭容器内,以避免空气、水分和阳光等对产品的不利影响。
5.冻干阶段:把灌装好的混合物,置于冻干机上,逐渐控制它的温度和真空状态,使只剩下5%粉末和95%干燥气,便可达到所期望的效果。干燥速度快、温度低、低压状态统称降低了物质的可生化程度,同时也能减少了化合物在制作过程中被氧化变质的可能性,从而长期保持了化合物原有的特征和活性。
6.密封阶段:把处理干燥后的混合液密封在常温常压环境下,避免化合物因受潮、氧化而造成质量下降。
7.标签阶段:在处理后的混合液中添加必要的标签,以方便消费者对化妆品的选择、认知和使用。
三、化妆品冻干机实现干燥的机理
冻干机干燥的核心是升华。将水分子从液态直接升华为气态,跳过液态状态。这是淬冻程序的首个阶段。因混合物涉及的物质不同,其升华温度和条件也应该不一样。Waterige中的水分为最易升华的,因此干燥程序中的样品包含的水分越多,它升华时需要的温度和稳定时间就越长。达到冻结环节时,混合物的温度降低至室温以下,此时分子已被赋予了足够的引力,可使其于升华器表面直接升华为气态。然后,将升华液直接抽真空。从液相升华的过程中,升华液的固态储备物通常会生成一层密封的薄纸,保护升华液和固态储藏质量。因此,除了实现温度的稳定,另外一项关键任务是调节样品与真空间的间隙,使其在机器的加热和制冷过程中始终处于完美状态。这样才能确保最佳的干燥效果和产品质量的稳定。冻干机的具体设备特点会面临很多因素的影响,因此求得最佳处理结果必须是通过经验研究和分析的过程。
四、冻干技术的优点
1.混合物的特征和活性将保持长久不变的优点,可以使制作的物质在长时间内保持浓缩不变的成分;
2. 由于升华过程的温度和样品的稳定,因此升华液体和固态储藏物质的保质期都会得到很大的延长;
3. 升华空气的温度和压力都非常低,因此可以避免因条件不合适而导致的传热和质量变化;
4. 技术清洁,简易操作,因此可以大大提高制作效率。