Электронный научный журнал
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ САФЛОРОВОГО МАСЛА В КАЧЕСТВЕ БИОАКТИВНОГО КОМПОНЕНТА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ КОСМЕТИЧЕСКИХ И МОЮЩИХ СРЕДСТВ

Матеев Е.З. 1 Королькова Н.В. 2 Кубасова А.Н. 2 Глотова И.А. 2 Шахов С.В. 2
1 Евразийский технологический университет
2 Воронежский государственный аграрный университет им. императора Петра I
Во всем мире востребованы натуральные ингредиенты и продукты повседневного спроса. Масло сафлора «холодного отжима» является уникальным натуральным компонентом, на основе которого разработано и серийно выпускается в Республике Казахстан мыло с лечебным эффектом. Отличительными особенностями технологии натурального мыла с сафлоровым маслом являются: холодный способ приготовления мыла; отсутствие синтетических пенообразователей, наполнителей, пластификаторов; натуральные компоненты; наночастицы растительного сырья; только натуральные масла, поэтому это моющее средство можно использовать также в качестве шампуня для мытья волос. Сафлоровое масло обладает успокаивающим и антиоксидантным эффектом, в связи с чем стимулирует регенерацию кожных покровов, оказывает противовоспалительное действие. Сафлоровое масло рекомендуется также в качестве профилактического средства для волос. Его активные биохимические компоненты расширяют кровеносные сосуды, это стимулирует приток с кровью питательных веществ к корням волос. Сформулированы рекомендации по совершенствованию стадии сушки сафлорового мыла с использованием вакуум-сушильной установки на основе представлений о физико-химической структуре и фазовом составе мыльной основы как эмульсии с ламеллярной структурой.
сафлор
сафлоровое масло
мыло
холодный отжим
физиологическое действие
агротехнические приемы
техническое обеспечение
1. Азимов У.Н. Новые разработки в технологии переработки семян сафлора / У.Н. Азимов, К.Х. Мажидов // Современные тенденции развития науки и производства: Сборник материалов III Межд. науч.-практ. конф. Западно-Сибирский научный центр; ФГБОУ ВПО Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева, 2016. – С. 179–181.
2. Влияние климатических условий на урожайность сафлора красильного / А.С. Кушнир, А.А. Шатрыкин, А.М. Кулешов, В.И. Балакшина // Вестник АПК Ставрополья. – 2016. – № 1 (21). – С. 183–186.
3. ГОСТ 28546–2002. Мыло туалетное твердое. Общие технические условия. – М.: Изд-во стандартов, 2003. – 11 с.
4. Дубовик О.А. Физико-химические и технологические основы совершенствования производства, хранения и использования твердых натриевых мыл: Автореф. дисс. … д. т. н. / ВНИИЖ РАСХН. – СПб., 2009.
5. Жидкие базовые масла в мыловарении [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://lyubovm.ru/zhidkie-bazovye-masla-v-mylovarenii/; Дата обращения 30.08.2017.
6. Мыло с нуля. Виды масел и их свойства [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.livemaster.ru/topic/692611–mylo-s-nulya-vidy-masel-i-ih-svojstva; Дата обращения 30.08.2017.
7. Определение натуры массы зерна сафлора и прицепника широколистного/ А.Н. Субботина, А.А. Берестовой, Е.З. Матеев, С.В. Шахов, А.В. Хворостян // Международный студенческий научный вестник. – 2016. – № 3–2. – С. 282–283.
8. Определение размеров и профиля лопатки барабанной сушилки / С.В. Шахов, Е.З. Матеев, И.В. Кузнецов, А.А. Манякин // Международный журнал экспериментального образования. – 2015. – № 2–2. – С. 149–150.
9. Перспективность способа извлечения масел кратковременным ударом/ Е.З. Матеев, А.А. Усманов, С.В. Шахов, З.А. Джумабекова// Производство и переработка сельскохозяйственной продукции: менеджмент качества и безопасности: Материалы IV международной научно-практической конференции. – Воронеж: ВГАУ, 2016. -С. 233–234.
10. Применение препарата-адаптогена ПА-2 в предпосевной обработке сафлора/ Е.З. Матеев, А.А. Усманов, С.В. Шахов, З.А. Джумабекова// Производство и переработка сельскохозяйственной продукции: менеджмент качества и безопасности: Материалы IV межд. науч.-практ. конф. – Воронеж: ВГАУ, 2016. -С. 38–40.
11. Разработка вибрационного сепаратора / Е.З. Матеев, А.В. Ветров, О. Онгарбеков, Шахов С.В., Жаныс А. // Международный студенческий научный вестник. – 2016. – № 3–2. – С. 275.
12. Разработка линии подготовки зерна сафлора к переработке/ С.Т. Антипов, Е.З. Матеев, С.В. Шахов, А.В. Ветров// Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. – 2017. – Т. 79. № 1 (71). – С. 62–67.
13. Разработка способа получения растительного масла из семян сафлора методом прессования в поле ультразвука // С.Т. Антипов, С.В. Шахов, А.Н. Мартеха, А.А. Берестовой // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. – 2015. – № 4. – С. 7–10.
14. Разработка установки для отделения семян сафлора от трудноотделимых примесей/ С.В. Шахов, Е.З. Матеев, А.В. Ветров, А.Ж. Жаныс// Инновационные направления развития технологий и технических средств механизации сельского хозяйства: Материалы межд. науч.-практ. конф., посв. 100-летию кафедры сельскохозяйственных машин агроинженерного факультета Воронежского государственного аграрного университета имени императора Петра I. – Воронеж, 2015. – С. 325–329.
15. Разработка установки для отделения семян сафлора от трудноотделимых примесей на вибросортировальном столе/ С.В. Шахов, Е.З. Матеев, А.В. Ветров, Е.А. Паршикова// Современные тенденции развития технологий и технических средств в сельском хозяйстве: Материалы Межд. науч.-практ. конф., посв. 80–летию А.П. Тарасенко. – Воронеж, ВГАУ, 2017. – С. 213–218.
16. Роль адаптивного потенциала в повышении экологической устойчивости сафлора красильного в трех регионах Российской Федерации / С.К. Темирбекова, И.М. Куликов, Г.В. Метлина, Ю.В. Афанасьева, С.А. Васильченко, Н.Э. Ионова // Образование, наука и производство. – 2014. – Т. 9. – № 4 (9). – С. 21–25.
17. Сатухина И. Сафлоровое масло для красоты и здоровья [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.goodsmatrix.ru/articles/Saflorovoe-maslo-dlja-zdorovja-i-krasoty.html; Дата обращения 14.03.2017.
18. Сафлор в севообороте [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://mvl-saratov.ru/saflor-v-sevooborote; Дата обращения: 30.08.2017.
19. Сафлоровое масло /Carthamus tinctorius [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://forum.aromarti.ru/showthread.phpt=502; Дата обращения: 30.08.2017.
20. Сафлоровое масло – компонент натуральных косметических и моющих средств с лечебными свойствами/ Е.З. Матеев, Н.В. Королькова, А.Н. Кубасова, И.А. Глотова, С.В. Шахов, А.Ж. Жаныс // Материалы VIII Международной студенческой электронной научной конференции «Студенческий научный форум» URL: href=»http://www.scienceforum.ru/2017/2705/35392»>www.scienceforum.ru/2017/2705/35392/ (дата обращения: 30.08.2017)
21. Технологическая линия производства сафлорового масла / М.К. Кадирбаев, М.Ж. Еркебаев, А.В. Некрасов, Д.С. Садвокасова, Е.З. Матеев, С.В. Шахов // Вестник Алма-тинского технологического университета. – 2013. – № 5. – С. 16–20.
22. Шахов С.В. Сепаратор с высокой степенью очистки для предпосевной обработки семян зерновых и масличных культур/ С.В. Шахов, Е.З. Матеев // Производство и переработка сельскохозяйственной продукции: менеджмент качества и безопасности: Материалы IV межд. науч.-практ. конф.. – Воронеж: ВГАУ, 2016. -С. 229–232.
23. Шахов С.В. Установка для отделения сафлора от примесей / С.В. Шахов, Е.З. Матеев, А.В. Ветров// Явления переноса в процессах и аппаратах химических и пищевых производств: Материалы II Международной научно-практической конференции.- Воронеж, 2016. – С. 21–23.
24. Элементы SWOT-анализа в области производства масличных культур в Республике Казахстан // Материалы VIII Международной студенческой электронной научной конференции «Студенческий научный форум» URL: href=http://www.scienceforum.ru/2017/2705/35394 www.scienceforum.ru/2017/2705/35394/ (дата обращения: 30.08.2017).

Во всем мире востребованы натуральные ингредиенты и продукты повседневного спроса. Не исключением являются моющие средства, в частности, мыло. Масло сафлора является уникальным натуральным компонентом, на основе которого в Республике Казахстан разработано и серийно выпускается мыло с лечебным эффектом. Волокна сафлора и экстракт куркумы входят в состав сафлорового мыла, производства Таиланда, придавая ему соответственно свойства скраба в отношении клеток кожи и отбеливающего компонента в отношении пигментных пятен. Образцы цветков, семян сафлора и продуктов их переработки в мыло с сафлоровыми компонентами представлены на рис. 1.

Сафлор является травянистым однолетним растением, которое относится к семейству астровых или сложноцветных. Сафлор пользуется популярностью во всем мире благодаря уникальным особенностям биохимического состава. Он содержит изокартамин, картамидин, гликозид лютеолина, картамин и халконовые гликозиды. Масло из семян сафлора по пищевой ценности не уступает оливковому, а по косметическим и лечебным свойствам его превосходит [17, 20]. В частности, сафлоровое масло обладает успокаивающим и антиоксидантным эффектом, в связи с чем стимулирует регенерацию кожных покровов, оказывает противовоспалительное действие. Масло семян сафлора – незаменимый натуральный компонент в индустрии красоты. Оно входит в состав массажных масляных композиций, солнцезащитных кремов, увлажняющих и успокаивающих косметических средств. Сафлоровое масло профилактирует появление морщин, смягчает, разглаживает и гидратирует биополимерный матрикс верхних кожных покровов.

mat1.tiff

Рис. 1. Сафлор и продукты его переработки: а – цветы; б – семена; в – масло в капсулированном виде; г, д – натуральное мыло с сафлоровым маслом «Доктор Дияс»; е – сафлоровое мыло с куркумой, страна-производитель – Таиланд

В косметике сафлоровое масло применяется для лечения и предупреждения купероза и различных покраснений кожи, розацеи; как восстанавливающее и заживляющее средство; для восстановления липидного слоя сухой и очень сухой кожи; в качестве антиоксиданта в противовозрастной косметике.

Сафлоровое масло рекомендуется также в качестве профилактического средства для волос. Оно эффективно для восстановления сухих и поврежденных волос Его активные биохимические компоненты расширяют кровеносные сосуды, стимулируя приток с кровью питательных веществ к корням волос.

С использованием сафлорового масла «холодного отжима» в Республике Казахстан создано и запатентовано натуральное мыло «Доктор Дияс». Сафлор, масло которого использовано при производстве мыла, выращен в крестьянском хозяйстве «Кунар» Жуалынского района Жамбылской области, в экологически чистом предгорном районе [24]. В состав мыла также входит пальмовое и кокосовое масло, полученное в штате Селангор Малайзии, а также натуральные отдушки, полученные из цветов Заилийского Алатау.

С целью придания мылу антибактериальных свойств в состав рецептуры включено масло семян табака, в качестве альтернативы триклозану, который входит в состав популярных коммерческих антибактериальных туалетных мыл.

Большое значение в получении высококачественного сафлорового масла имеет соблюдение агротехнических приемов при выращивании сафлора в условиях засушливого климата Казахстана [2, 10, 16, 18] и разработка комплексного технического обеспечения при его переработке в условиях предприятий разной мощности [1, 7–9, 11–15, 21–23]. В качестве инновационных элементов технического обеспечения для переработки сафлора следует отметить линию подготовки зерна сафлора к переработке [12]. В состав линии входит фотосепаратор, перед которым дополнительно установлены шлифивальная машина и дуоаспиратор. Это повышает эффективность спектрального анализа состава и цвета зерна при его сортировке. В качестве факторов, интенсифицирующих разрушение структуры зерна сафлора и отделение масла от белково-полисахаридных комплексов при холодном прессовании, положительно зарекомендовали себя методы физического воздействия: кавитация [9] и обработка в поле ультразвука [13].

Отличительными особенностями технологии натурального мыла с сафлоровым маслом являются: холодный способ приготовления мыла; отсутствие синтетических пенообразователей, наполнителей, пластификаторов; натуральные компоненты; наночастицы растительного сырья; только натуральные масла, поэтому это моющее средство можно использовать также в качестве шампуня для мытья волос.

Натуральное лечебное мыло «Доктор Дияс» обладает широким спектром физиологического действия: увлажняет и питает кожу; улучшает кровообращение и тем самым придает коже здоровый цвет; обладает антиоксидантным эффектом; подавляет очаги поверхностных воспалительных процессов; эффективно при шелушении и сухости кожи; заживляет микротрещины; борется с заболеваниями кожи, делает более гладкими и блестящими волосы и предотвращает их выпадение.

Характеризуя косметическое действие сафлорового масла, следует отметить его влагоудерживающую и влагорегулирующую способность и смягчающий эффект. Наличие жирорастворимого витамина К делает сафлоровое масло ценным компонентом при куперозе, а производные серотонина и витамин Е обладают антиоксидантными и восстанавливающими свойствами.

Тем не менее, SWOT-анализ особенностей технологии производства мыла с использованием сафлорового масла позволяет выделить определенные процессы, требующие коррекции режимов и особого внимания при их реализации в связи со спецификой жирнокислотного состава сафлорового масла по сравнению с другими жидкими маслами. На долю линолевой кислоты приходится 73–79 % их суммы, далее располагаются олеиновая (14–21 %), пальмитиновая (6–7,5 %), стеариновая (1,5–4 %), арахиновая (около 0,4 %), миристиновая и линолевая (до 0,2 % каждая). Для сафлорового масла характерно самое большое среди растительных масел содержание конъюгированной линолевой кислоты (КГЛ), достигающее значения 0,7 мг/г. К биоактивным компонентам сафлорового масла относятся также витамин К, производные серотонина, витамин Е [19].

Со спецификой жирнокислотного и в целом биохимического состава сафлорового масла связаны его физико-химические свойства: йодное число 138–155; температура застывания от минус 13 до минус 20оС; кинематическая вязкость (61–85)×10–6 м/с при температуре 20оС.

Физико-химические свойства и специфика биохимического состава сафлорового масла лимитируют его дозировку в рецептуре мыла на уровне 5–15%, хотя оно придает мылу выраженные увлажняющие свойства [5, 6]. При этом актуальны вопросы, связанные с решением проблем порчи и стабилизации мыл с биоактивными компонентами при их производстве и хранении. К недостаткам технологии производства сафлорового мыла «Доктор Дияс» относятся большая длительность производственного цикла и существенный объем незавершенного производства. Порча мыл окислением вызывается появлением в них веществ, придающих мылу специфический запах и окраску, которые образуются в основном в результате авто- и фотоокисления жиров, масел и натриевых солей кислородом воздуха в ходе процесса варки мыла и его cушки [4]. В этой работе показано, что окисление олеиновой кислоты, равно как линолевой и линоленовой кислот, относится к типу химических процессов автокатализа, протекающих по радикально-цепному и частично ионному механизмам с образованием альдегидов (пеларгонового, капронового, малонового и др.) и окислением их в соответствующие низкомолекулярные кислоты.

Сушка мыла является важным технологическим процессом, оказывающим непосредственное влияние на его показатели качества, регламентируемые нормативной документацией [3]. В соответствии с требованиями этого документа качественное число (КЧ), то есть масса жирных кислот в пересчете на номинальную массу куска мыла 100 г должно соответствовать интервалу 74–78 г. В то же время массовая концентрация омыленных жирных кислот в мыльной основе туалетного мыла составляет 63–64%, а воды – от 25 до 20%. Для обеспечения стандартных показателей КЧ часть воды необходимо удалить.

С целью разработки и обоснования подходов к интенсификации процесса сушки сафлорового мыла и стабилизации показателей его качества при хранении необходимо основываться на закономерностях формирования и разрушения эмульсий прямого и обратного типа. Наименьшей энергией связи влаги с материалом характеризуется эмульсия в точке инверсии фаз (рис. 2).

mat2.tiff

Рис. 2. Схема инверсии фаз эмульсий: 1, 2 – области стабильных эмульсий типа М/В (масло – вода) и В/М (вода – масло); 3 – область нестабильной эмульсии М/МВ/В; 4 – точка инверсии фаз (ТИФ)

Рассматриваемая эмульсия представляет собой мыльно-щелочную эмульсию в виде жидкокристаллической фазы с ламеллярной, то есть пластинчатой, структурой. Ламеллярная структура мыла агрегативно устойчива, в связи с чем продолжительность процесса удаления воды методами конвективной или контактной сушки составляет десятки часов.

Пример технического решения по организации процесса влагоудаления из мыльной эмульсии в интенсивном режиме, в соответствии с рекомендациями [4], приведен на рис. 3. В качестве фактора интенсификации процесса использовано термическое воздействие на ламеллярную структуру в точке инверсии фаз. С целью обеспечения энергоэффективного режима процесс влагоудаления реализуется в вакууме при остаточном давлении 0,3–0,35 мПа. В состав узла сушки вакуум-сушильной установки входят теплообменник и вакуум-сушильная камера. В нижнюю часть вертикального трубчатого теплообменника подается мыльная основа, в верхнюю – пар. При этом ламеллярную структуру жидкокристаллической фазы мыльной основы переводят в неустойчивое состояние, для чего осуществляют ее нагрев до температуры в точке ТИФ (≈145°С) в трубчатом теплообменнике.

mat3.tiff

Рис. 3. Схема узла сушки вакуум-сушильной установки: 1 – теплообменник; 2 – вакуум-сушильная камера

В дальнейшем модель механизма удаления воды (влаги) при сушке мыла может быть представлена следующей последовательностью тепломассообменных процессов:

• в трубках греющей камеры теплообменника происходит выпаривание части воды и дополнительно разрушение ламеллярной структуры за счет давления водяного пара;

• в выпарной зоне теплообменника образуется парожидкостная смесь из раствора мыла и водяного пара;

• теплота охлаждения высушиваемой мыльной массы используется для самоиспарения воды из распыливаемой через форсунки парожидкостной смеси в вакуум-сушильной камере.


Библиографическая ссылка

Матеев Е.З., Королькова Н.В., Кубасова А.Н., Глотова И.А., Шахов С.В. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ САФЛОРОВОГО МАСЛА В КАЧЕСТВЕ БИОАКТИВНОГО КОМПОНЕНТА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ КОСМЕТИЧЕСКИХ И МОЮЩИХ СРЕДСТВ // Международный студенческий научный вестник. – 2017. – № 4-9.;
URL: http://eduherald.ru/ru/article/view?id=17724 (дата обращения: 06.08.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074