化妆品用去离子水

化妆品用去离子水 第五章 化妆品用去离子水、防腐剂和抗氧剂 第一节 去离子水的制备技术 水在化妆品生产中是使用最广泛、最价廉、最丰富的原料。水具有很好的溶解性，也是一种重要的润肤物质。在香波、浴液、各种膏霜和乳液等大多数化妆品中都含有大量的水，水在这些化妆品中起着重要的作用。化妆品生产用水的质量直接影响到化妆品生产过程和最终产品的质量。 一、化妆品生产用水的要求 为了满足化妆品高稳定性和良好使用性能的要求，对化妆品生产用水有两方面的要求，包括无机离子的浓度和微生物的污染。 1(无机离子浓度 经过初步纯化的水源仍然含有钠、钙、镁和钾盐，还有重金属汞、镉、锌和铬，以及流经水管夹带的铁和其他物质。到达用户的自来水水质比水厂出口要差。这些杂质对化妆品生产有很多不良的影响。如在制造古龙水、须后水和化妆水等含水量较高的产品时，微量的钙、镁、铁和铝能慢慢地形成一些不溶性的残留物，更严重的是一些溶解度较小的香精化合物会共沉淀出来。在液洗类化妆品生产中，水中钙、镁离子会和表面活性剂作用生成钙、镁皂，影响制品的透明性和稳定性。此外，一些酚类化合物，如抗氧化剂、紫外线吸收剂和防腐剂等可能会与微量金属离子反应形成有色化合物，甚至使之失效。对不饱和化合物有时成为自动氧化的催化剂，加速酸败。又如，去头屑剂吡啶硫酮锌(ZPT)遇铁会变色，一些具有生物活性的物质遇到微量重金属可能会失活。水中矿物质的存在构成微生物的营养源，普通自来水中所含杂质几乎已能供给多数微生物所需的微量元素，因此采用去离子水可减少微生物的生长和繁殖。在乳化工艺中，大量的无机离子，如镁、锌的存在会干扰某些表面活性剂体系的静电荷平衡，引起原先稳定的产品发生分离。所以，化妆品用水需去除水中的无机离子，达到纯水要求，使含盐量降至1mg/L以下，即电导率需降 2低至1~6µs/cm。 2(微生物的污染 化妆品生产用水的另一要求是不含或尽量少含微生物。化妆品卫生规定:一般化妆品细菌总数不得大于1000个,mL或1000个,g;眼部、口唇、口腔粘膜用化妆品及婴儿和儿童用化妆品细菌总数不得大于500个,mL或500个,g，而粪大肠菌群、绿脓杆菌和金黄色葡萄球菌不得检出。微生物在化妆品中会繁殖，结果使产品腐败，产生不愉快气味，产品发生分离，对消费者造成伤害。任何含水的化妆品都可能滋长细菌，而且，最常见的细菌来源可能是水本身，因此，现代化妆品工厂必须使用没有微生物沾污的生产用水(主要是原料用水)。值得注意的是，微生物在静态或停滞不流动的水中繁殖最快，所以生产用水最好是现处理现使用，切勿放置太长时间 二、水质预处理 1 水中的机械杂质、胶体、微生物、有机物和活性氯等对水处理设备的效率有较大影响，应当进行预处理。水质预处理的好坏直接影响进一步纯化工艺，如电渗析、反渗透和离子交换等主要工艺技术经济效果和长期运行的安全。 1(机械杂质的去除 机械杂质的去除主要有电凝聚、砂过滤和微孔过滤，其中砂过滤和微孔过滤较适合于化妆品用水的预处理。 2(水中有机物的去除 水中有机物的性质不同，去除的手段也各异。悬浮状和胶体状的有机物在过滤时可除去60%,80,腐植酸类物质。对所剩的20%,40,有机物(尤其是其中1,2mm的颗粒)需采用吸附剂，如活性炭、氯型有机物清除器、吸附树脂等方法予以除去，活性炭吸附应用较普遍。最后残留的极少量胶体有机物和部分可溶性有机物可在除盐系统中采用超滤、反渗透或复床中用大孔树脂予以除去。 活性炭吸附法是利用多孔性固体物质，使水中一种或多种有害物质被吸附在固体表面而去除的方法，如除去水中有机物、胶体粒子、微生物、余氯、臭味等。常用粒状活性炭， 2粒径为20,40目，比表面500,1000m,g。活性炭除余氯的效率更大，可达100,，此外，活性炭还可除去部分胶体硅和铁。活性炭吸附法在纯水制备预处理中应用很广泛。 3(水中铁、锰的去除 进入脱盐系统中的水中有少量铁或经管网输送的铁锈产生的铁，应在预处理中进一步除去。砂过滤、微孔过滤和活性炭吸附都可除去部分铁和锰。二价的铁和锰化合物溶解度较大，如将其氧化成3价铁和4价锰，成为溶解度较小的氢氧化物或氧化物沉淀，可进行分离。常用的氧化方法有曝气法、氯氧化法和锰砂接触过滤法。以自来水为进水的除铁和锰的方法选用锰砂接触过滤法较为方便。 锰砂是绿砂或人造沸石用硫酸锰、氯化锰与高锰酸钾溶液交替反复处理后所得到的锰沸石等，其分子式大致为KZ?MnO?MnO，，其中KZ为沸石基体。水中铁与锰沸石2272 可发生如下反应: KZ?MnO?MnO，4Fe(HCO) KZ，3MnO，2FeO，8CO，4HO 227632222322 而用高锰酸钾进行再生的反应是: MnZ，2KMnO KZ?MnO?MnO 4227—6锰也被氧化成不溶于水的MnO?MnO或MnO而被除去。进水的铁含量10×1022—6以下时，一般说来，用锰沸石除铁是有效的。实际上含铁量为(2,3)×10时得到的效 —6果最好。一般用这种方法处理的水，含铁量在(0.2,0.3)×10左右。采用这种方法时必须注意的是进水的pH值不能太低，而且不能含有HS。 2 三、离子交换水质除盐 为了进一步除盐纯化进水，有效的方法有离子交换、电渗析、反渗透和蒸馏法。目前，化妆品工业最常用的方法是离子交换和反渗透法。 离子交换技术可应用于水质软化、水质除盐、高纯水制取等方面。在离子交换水质除盐时，水中各种无机盐电离生成的阳、阴离子，经过H-型阳离子交换剂层时，水中的阳离子被氢离子所取代，经过OH-型阴离子交换剂层时，水中的阴离子被羟基离子所取代，进 2 入水中的氢离子与氢氧根离子组成水分子;或者在经过混合离子交换剂层时，阳、阴离子几乎同时被氢离子和氢氧根离子所取代生成水分子。从而，取得去除水中无机盐的效果。以氯化钠(NaCl)为例，水质除盐的基本反应可以用下列方程式表达。 交换: RH，NaCl RNa，HCl 阳离子树脂层 ROH，HCl RCl，HO 阴离子树脂层 2 或 RH，ROH，NaCl RNa，RCl，HO 混合树脂层 2 式中，RH代表H-型阳离子交换树脂，ROH代表OH-型阴离子交换树脂。 再生: RNa ， HCl RH ， NaCl RCl ， NaOH ROH ， NaCl 通过离子交换可较彻底地除去水中的无机盐。混合床离子交换可制取纯度较高的高纯水，目前，它是在水质除盐与高纯水制取中常用的水处理工艺，现已有成套离子交换水处理系统出售。 离子交换树脂的交换量是有限的，因而，对进水的水质有一定的要求。一级复床除盐系统(即阳、阴两种离子交换柱串联)适用于进水总盐量不超过500mg,L。超过这个进水水质范围的可采用药剂软化、电渗析、反渗透等水处理技术，作为预除盐的手段与离子交换组成联合工艺，以扩大应用范围。 四、膜分离纯水制备 给水处理中最常用的膜分离方法有电渗析、反渗透、超过滤和微孔膜过滤等，电渗析是利用离子交换膜对阴、阳离子的选择透过性，以直流电场为推动力的膜分离方法。而反渗透、超过滤和微孔膜过滤则是以压力为推动力的膜分离方法。 (一)电渗析(ED) 图5-1 电渗析器除盐过程示意图 电渗析(Electro dialysis)脱盐是在图5-1装置中进行的。当含盐水通过电渗透器时，在通入直流电的情况下，水中阳离子和阴离子各自会作定向迁移，阳离子向负极迁移，阴 3 离子向正极迁移。由于离子交换膜具有的选择透过性，如图5-1中淡水室的阴离子向正极迁移，透过阴离子交换膜(简称阴膜)进入浓水室，浓水室内的阴离子，虽可向正极迁移，但由于不能透过阳离子交换膜(简称阳膜)而留在浓水室内。同样，在淡水室中的阳离子向负极迁移，并通过阳膜进入浓水室，浓水室中阳离子不能透过阴膜而留在浓水室。在含盐水分别并流通过电透析器的淡水和浓水室时，浓水室内因阳、阴离子不断进入而浓度增高;淡水室因阳、阴离子不断移出使浓度降低而获得淡水。这样，通过隔板边缘特设孔道分别汇集起来形成浓、淡水系统，至此达到脱盐的目的。 (二)反渗透、超过滤和微孔膜过滤 反渗透(Resistant osmosis)、超过滤(Ultrafilter)和微孔膜过滤(Microporous filter)都是以压力为推动力的膜分离方法，其作用机理是相近的。 1(反渗透(RO) 只能透过溶剂而不能透过溶质的膜一般称为理 想的半透膜。当把溶剂和溶液分别置于半透膜的两侧 时;纯溶剂将自然穿过半透膜而自发地向溶液一侧流 动，这种现象叫做渗透。当到达平衡时，两侧的液面 便产生一压差H，以抵消溶剂和溶液进一步流动的趋 势，这时的压差H称为渗透压(图5-2)。渗透压的 大小取决于溶液的种类、浓度和温度。 图5-2 渗透和反渗透示意图 反渗透是用足够的压力使溶液中的溶剂(一般常用水)通过反渗透膜(或称半透膜)，开始从溶液一侧向溶剂一侧流动，将溶剂分离出来，因为这个过程和自然渗透过程的方向相反，故称反渗透。根据各种物料的不同渗透压，就可以使用大于渗透压的反渗透方法达到进行分离的目的(图5-2)。 反渗透的对象主要是分离溶液中的离子，也可分离有机物、细菌、病毒和热源等。分离过程不需加热，没有相的变化，具有耗能少、设备体积小、操作简单、适应性强、应用范围广等优点。其主要缺点是设备费用较高，有时膜会因预处理水质不良而发生堵塞，清洗也较麻烦。反渗透在水处理中应用日益扩大，已成为水处理技术重要方法之一。 2(超过滤(UF) 超过滤简称超滤。一般用来分离分子量大于500的溶质，分离溶质的分子量上限大致为50万左右，这一范围内的物质主要为胶体、大分子化合物和悬浮物。 超过滤膜具有不对称多孔结构，孔径为3,50nm，粗孔甚至可达1µm。超过滤膜的功能是以筛分机理为主。常用的超过滤膜商品品种分为能截留分子量10000、50000、100000、200000和1000000等几种规格。 3(微孔膜过滤(MF) 微孔膜过滤是用高分子制成的多孔薄膜，孔径约为0.01,10µm，孔隙率很高，膜的厚度为75,180µm。微孔膜能有效地去除比膜孔大的粒子和微生物，不能去除无机溶质、热源和胶体。膜不能再生，常用于液体和气体的精密过滤、细菌分离、高纯水和高纯气体的过滤等。 4 五、化妆品生产用水的灭菌和除菌 化妆品厂生产用水的水源多数是来自城市供水系统的自来水(即生活饮用水)，其水 56质标准细菌总数,100个,ml。经过水塔或贮水池后，短期内细菌可繁殖至10,10个,ml。这类细菌只限于对营养需要较低的细菌，大多数为革兰氏阴性细菌。这类细菌很容易在水基产品，如乳液类产品中繁殖。 另一类细菌是自来水氯气消毒时残存的细菌，即各种芽孢细菌，它在获得合适培养介质时才继续繁殖。自来水厂出水是有指定的质量标准的，不可能含热源、藻类和病毒等，因此，进水水源，除非输水管线污染，否则不会含有这类污染物。 在进一步纯化前，原水可能受到较严重的微生物污染。通过离子交换的水，微生物的污染会更严重，因为树脂床中停滞水的薄膜面积很大，树脂本身有可能溶入溶液，形成理想的细菌的培养基(即碳源、氮源和水)，而离子交换树脂吸附并除去各种离子，还完全除去在自来水中起消毒作用的氯元素，所以，由纯水制备装置所制备的纯水一旦蓄积起来，。马上就会繁殖细菌。此外，尽管生产设备已消毒，没有细菌沾污，但供水系统的泵、计量仪表、联接管、水管、压力表和阀门都存在一些容易滋长微生物的、水不流动的死角。 减少或消除化妆品厂用水的微生物污染有化学处理、热处理、过滤、紫外线消毒和反渗透。它们可单独使用或多种方法结合使用。 (一)化学处理 沾污的树脂床和供水管线系统可使用稀甲醛或氯水(一般用次氯酸溶液)稀溶液进行消毒。在消毒前必须完全使盐水排空，防止甲醛可能转变为聚甲醛和次氯酸盐产生游离氯气。一般方法是让质量分数为1,的水溶液与树脂接触过夜，然后，清洗干净。 进水通过去离子后，确保微生物不在贮水池和供水系统内繁殖的一种方法是添加一定剂量的(低浓度)灭菌剂。在去离子后的贮罐中添加氯气(一般使用氯水或次氯酸钠溶液) ——66(1,4)×10 mg/L可使其中微生物污染降至100个,ml的水平。一般氯气在5×10 mg/L浓度水就可闻到氯的气味，这样水平的氯对大多数化妆品没有影响。可采取计量泵在管道系统中添加氯。 较不常用的获得消毒水或接近消毒水的方法是用防腐剂和加热处理，例如，用0.l%,0.5,的对羟基本甲酸甲酯，加热到70?几乎完全消毒，这也可用于清洗设备。 (二)热处理 在反应容器中加热灭菌是化妆品工业最常使用的灭菌方法。水相在容器中加热到85,90?并保持20,30min，这个方法足以消灭所有水生细菌，但不能消灭细菌芽孢(一般细菌芽孢很少存在于自来水中)。如果有细菌芽孢，加热处理可能会引起芽孢发育，但如果加热后间歇2h再重新加热，这样反复加热3次是绝对安全的。 另一种加热灭菌方法是将水呈薄膜状加热至120?，并立即冷却。这种方法称为超高温短期消灭法(简写UHST)，据称可除去所有的细菌。 (三)紫外线消毒 波长低于300nm的紫外辐射可杀灭大多数微生物，包括细菌、病毒和大多数霉菌。紫外线灭菌的机理是紫外辐射对细菌膜DNA和RNA的作用。由于紫外线较难透过水层，只有当水流与紫外线紧密接触时才有效，这就意味着水流必须呈薄膜状或雾状，因而，它对 5 供水系统有限制，水流很慢才有效。 尽管紫外线消毒是对空气和一些设备消毒有用的方法，但必须确保紫外线源的效率。光源表面粘液的积聚或光源发光效率衰减会导致灭菌效率的下降。紫外线消毒作为水处理冷式消毒方法不是很有效，即使很有效的系统，往往也有残存的微生物。尽管在化妆品生产用水系统中也常使用，但其有效性是较差的。 (四)微孔膜过滤 从理论上讲，所有细菌可以通过孔径?0.2μm的过滤膜除去。这种类型的设备安装在供水管线上，一般应用0.45μm孔径的滤膜。 大量实际应用的结果表明膜过滤和分离是除去水中微生物污染最有效的方法，但这种方法也有些缺点，这些滤膜对水流产生较大的阻力，更换膜费用大，运转成本比其他方法高。更根本的问题是在过滤膜中微生物的积聚，使膜对水流的阻力增加，严重的情况下，微生物会被压破而透过滤膜，污染出水;或使水流终止，或水流变得很小。还有，一些微生物，特别是霉菌可在膜进水一边繁殖，并可大量地向膜另一边(淡水的一边)生长，污染出水。它的生长速度取决于通过水的体积和进水的污染程度。采用连续再循环的给水系统时，这个问题更为突出，因为水流不断地通过泵和滤膜，使水温热至40?左右，这会加速微生物生长。因此，很多人认为使用膜分离可以完全阻止和除去水中微生物是不完全正确的。关键问题是如何充分综合利用这些方法和加强管理及控制。应注意，在这些除菌方法中，只有蒸馏、超过滤和反渗透可除去热源。 六、化妆品生产用水处理系统 不同的化妆品对用水的要求也有差别。洗涤类制品要求软化水，不含钙、镁、铁等重金属，无菌或菌量很低。而乳液和膏霜、收敛水、古龙水、含水的气溶胶制品、凝胶类制品要求去离子水和无菌。气溶胶制品为了防止罐的腐蚀，对氯离子和某些金属离子还有一些要求。离子的存在也可以添加络合剂进行掩蔽，甚至提供使用硬水的配方。随着对配方稳定性要求的提高，化妆品生产用水要求使用无菌纯水。纯水中溶解电解质含量与电阻率的关系大致如表5-1所示。化妆品生产用水应为一般纯水，电阻率约为0.1MΩ?cm，含 —6电解质(2,5)×10mg/L，细菌总数?10CFU,mL。 5-1 水的电阻率与总含盐量的关系 —6水纯度 电阻率(MΩ?cm，25?) 外来电解质含量w(×10) 纯水 约0.1 2~5 十分纯水 约1.0 0.2~0.5 超纯水 约10 0.01~0.02 理论纯水 18.3 0.00 要获得质量稳定、优质的纯水，必须有合理的工艺流程，经济可行的设备、容器和管线材料的选择，良好的安装技术和严格有效的操作管理。 (一)化妆品生产用水工艺流程 在设计纯水的生产工艺中，首先考虑去离子或脱盐的方法，这需要考虑用水的质量要求、用水量、工厂管理水平、投资成本和运转费用等，然后，要考虑控制水中微生物含量的方法。例如，如何保证在产水和贮存水的过程中水质的稳定，是否需要循环系统和加药系统，进水水源情况也应特别注意。 6 —6去离子或脱盐系统中，电渗析出水含盐量一般为(10,20)×10 mg/L，进水总含盐 ——66量为200×10 mg/L水时，经过一次反渗透处理，出水总含盐量约为(2,20)×10 mg/L， —6二次反渗透处理总含盐量降至(0.02,2)×10 mg/L，电阻率不大于0(1MΩ?cm。钠型阳离子的交换树脂只能软化水(除去钙、镁和铁等阳离子)，可作为反渗透的前期处理。 —6复床式离子交换法出水含盐量在1×10 mg/L以下，电阻率约为 0.1,1MΩ?cm。混合 —8床离子交换树脂除离子最好，出水总含盐量1×10 mg/L，电阻率可达17,18MΩ?cm。一般情况下，要达到纯水的标准，离子交换法是不可缺少的。 除去水中微生物的方法一般可用微孔膜过滤、超过滤和反渗透方法，而紫外线消毒的效率欠佳。在贮罐内添加消毒剂或防腐剂也是可行的办法，如添加氯和臭氧，或其他防腐剂(必须对产品没有影响)。 图5-3 反渗透一复床式离子交换一混合床式离子交换一微滤纯水系统 1一锰砂过滤器;2一活性炭过滤器，3一计量泵;4一多级高压泵;5一阳离子交换树脂; 6一阴离子交换树脂;7一水贮罐;8一混合床离子交换树脂;9一泵 图5-4 电渗析-复床式离子交换-混合床式离子交换-微滤纯水系统 1—砂过滤器;2一活性炭过滤器;3一混合床离子交换树脂;4，6一阴离子交换树脂; 5，7一阳离子交换树脂;8一臭氧发生器;9一泵 7 图5-3为生产高纯水工艺流程图。如需要一般纯水，可选出其主要部分应用。图5-4为生产软化无菌水工艺流程图，适用于一般化妆品生产用水，如需进一步去离子，在工艺流程后部分添加混合床离子交换树脂。 (二)容器和输送管道材料的选择 容器和输送管道材料的选择是确保水纯化系统质量稳定的重要因素。最理想的容器和输送管道材料是不锈钢，近年来，医药制造业开始使用含铝的不锈钢316和316L(美国国家标准协会型号)，现已被化妆品工业采用。不锈钢加工较困难，价格也较贵，一般在需加热和加压容器中使用。 一般水贮罐使用浇注聚乙烯。输送管道可由无增塑剂聚乙烯、聚丙烯和ABS加工而成。预处理器可用钢涂环氧树脂和钢衬橡胶的容器等。 第二节 化妆品的微生物污染和防腐杀菌剂 化妆品在生产、贮藏和使用过程中都难免受到微生物的污染。微生物的危害，首先表现在感官上使化妆品的色、香、味发生变化，导致质量下降，失去商品价值;更主要的是病原微生物及其代谢产物会导致人体健康受到危害。为此，有必要采取防止微生物污染的措施。除了在化妆品生产过程中加强卫生管理外，为了达到防腐、防霉的目的，大部分化妆品中必须加入防腐杀菌剂。 一、化妆品中的微生物及危害 在化妆品中繁殖的微生物有霉菌、酵母菌和细菌。一些文献报道化妆品主要被霉菌污染，并认为下列霉菌是化妆品中较常有的:青霉菌(绿色)、曲霉(有绿、黄、棕、黑等色)、根霉(常见的黑根霉)、毛霉(常见的狗粪毛霉为银灰色);灰色葡萄霉(灰白色)曾在膏霜中发现生存于皂类物质的脂肪酸残余中。除霉菌外，常污染的还有酵母菌;有关细菌污染的报道较少，有代表性的细菌有杆菌和大肠菌。 一般来说，只要有水、碳源、氮源、矿物质、微量的金属、氧和合适的温度及合适的pH值下，微生物就能生长繁殖，大多数化妆品体系都具备微生物这些生长和繁殖的条件。特别是近年来大量营养物质(如人参提取液、胎盘提取液、水解蛋白和维生素等)在化妆品中的使用，为微生物的生长创造了更好的营养条件。 霉菌能在化妆品的表面繁殖导致化妆品发霉，而细菌可在化妆品内外各部分繁殖导致化妆品腐败，微生物污染的化妆品表现出如下现象: (1)化妆品内外都变色。这是由于细菌产生色素所致。 (2)化妆品表面形成红、黑、绿等颜色霉斑。这是由于霉菌产生不同色素所致。 (3)化妆品发生气胀现象。这是由于微生物特别是酵母菌产生气体或难闻气味所致。 (4)酸败。这是由于微生物分解有机物产生酸，使化妆品的pH值降低。 (5)乳化体破坏和分层。细菌、霉菌分解膏体内的有机营养物，使乳化体受破坏，稳定性变差，出现粘度变化、分层和失去光泽等不同程度的变化。 8 二、化妆品中微生物污染的来源 化妆品中微生物污染的主要途径有两个方面:一是生产过程中由于原料、操作、工艺、设备、运输中被微生物污染，称为一次污染;二是在使用过程中由于不注意卫生而引起的微生物污染，称为二次污染。 一次污染的来源主要是以下几方面: ?原料一些矿物原料(如滑石粉等)及动植物提取液(如胎盘提取液等)往往容易被微生物污染。 ?化妆品生产用水一般多为去离子水，但离子交换树脂在使用过程中也容易被微生物污染，从而使生成的去离子水污染。 ?由于一些直接与内容物接触的设备在构造上较难分解拆卸，导致弯头、接缝处不易彻底清洗干净造成微生物污染。 ?化妆品的制造环境对保证化妆品的品质有着非常重大的意义，由于布局不合理，人流物流不分，相应的卫生设施，如空气过滤除尘装置、给排气装置、消毒杀菌设备等等不健全，都非常容易造成制造环境的污染。 ?从业人员人也是一个大污染源，如果对从业人员不进行相应的卫生培训教育和健康管理，是很难保证产品的卫生品质的。 二次污染来源于人的手、大气等，主要为革兰氏阳性菌和霉菌等，消费者在使用和保管上的不当是造成产品变质的主要原因，主要有以下几点: ?已经将化妆品取到手中时发现量过多，又倒回瓶中; ?化妆品超期使用，一些季节性化妆品使用量不大但轮换周期长; ?化妆品为使用方便而摆放在洗脸池边或浴室里，由于温度湿度较大，不仅容易滋生微生物，同时也会对产品的稳定性造成影响。 三、化妆品中微生物污染的控制 在此所说的微生物控制主要针对化妆品生产过程中的微生物控制。 1(生产环境的卫生控制 对选址、厂房设计、设备布局及建筑上的要求在《化妆品生产企业卫生》中都有具体规定。总体来说，生产车间按照生产流程应划分为制造室，半成品存放室，罐装室，包装室和容器清洗、消毒、干燥、存放室以及仓库，检验室和办公区等，做到上下工序衔接，人流物流分开，避免交叉污染。在生产区域内应划分洁净等级，内容物制造、充填等内容物有暴露可能的生产环节应设在洁净等级较高的洁净区内，洁净区内的空气必须经过净化过滤处理，而且需要维持一定的压差，不同等级洁净区之间的压差应不小于49Pa，与室外的压差应不小于9.8Pa。洁净区与非洁净区之间应设缓冲间，操作者进入洁净区必须经过更衣、风淋。建筑上生产车间的地面使用不渗水、不吸水、无毒害的材料做成，表面平整、耐磨、防滑。墙面应用浅色、无毒、耐热、防潮、防霉的涂料，表面光滑、不起灰，便于清洁和消毒。对生产环境的消毒方式有日常的紫外线辐射消毒和定期的化学药剂消毒。定期消毒的药剂，地面、墙面一般采用0.02%~0.05,的次氯酸钠及0.05%~0.2,的新洁尔灭等，操作室一般在密闭状态下采用1~5,的福尔马林及0.05%~0.2,的新洁尔灭等 9 喷雾后保持1~2天。 2(制造设备的微生物控制 化妆品的制造设备有制造釜、搅拌机、过滤器、泵、热交换器、管道、储槽、充填器等，凡直接接触化妆品原料、半成品、成品的容器、设备、管道必须采用无毒、耐腐蚀、不脱屑、能够反复清洗和消毒的材料制成。一般以不锈钢材质为好，内表面应光滑、不凹陷和无裂缝，表面吸附力低;构造上应能够分解拆卸，便于清洗灭菌。 2操作台表面、设备器具的外表面一般采用不小于25分钟的70μW/cm紫外线灭菌灯照射;制造釜、储槽、过滤器、管道等一般采用80?以上灭菌去离子水30分钟冲洗，必要时还可加上75,卫生酒精消毒。 3(原材料的微生物控制 生产化妆品的主要原料有水、表面活性剂、油脂、蜡、保湿剂、增稠剂及粉末等，其它还有氨基酸、维生素、酶制剂等。原料的灭菌方式应根据原料不同而选择适宜的方式。例如粉末类被污染的微生物主要是革兰氏阳性菌和霉菌，通常采用EO环氧乙烷和干热灭菌等方式;而制造用的去离子水中多为革兰氏阴性菌，可以采用加热灭菌、过滤灭菌和紫外线灭菌;相比较而言，油脂、蜡、保湿剂被微生物污染的机会较小，在加热制造的工艺中就可以保证微生物没问题;对酶制剂等稳定性较差的产品，到目前为止还没有找到行之有效的方法。 4(作业人员 在《化妆品卫生监督条例》中明确规定，直接从事化妆品生产的人员每年必须进行健康检查并取得健康证，而且8种疾病患者或带菌者不得从事化妆品生产活动。来自于人的污染主要来源于人手、衣服和头发等，微生物类别主要是革兰氏阳性菌和霉菌。为防止人员带来的微生物污染，必须经常进行卫生管理方面的教育和培训，以提高操作人员的个人卫生意识，勤洗手、勤剪指甲、勤更衣，真正理解《化妆品生产企业卫生规范》中要求穿工服、戴帽、戴口罩、戴手套等的重要意义。 5(制品的微生物控制 即指产品的防腐能力，除香水、指甲油、净甲液等产品本身所使用的原料就具有极高的防腐效果外，大多数产品都配合有防腐剂。目前在化妆品中允许使用的防腐剂，按《化妆品卫生规范》的规定为55种。 四、化妆品中常用的防腐剂 防腐剂(Preservatves)是指可以阻止产品内微生物生长或阻止与产品反应的微生物生长的物质。防腐剂对微生物的作用，只有在以足够的浓度与微生物细胞直接接触的情况下，才能产生作用。理想的防腐剂应具备下述一些特性:?对多种微生物都应有效;?能溶于水或通常使用的化妆品成分中;?不应有毒性和皮肤刺激性;?在较大的温度范围内都应稳定而有效;?不应产生有损产品外观的着色、褪色和变臭等现象;?不应与配方中的有机物发生反应，降低其效果;?应是中性的，至少不应使产品的pH值产生明显变化;?应该经济实惠，容易得到。但是目前常用的防腐剂还不能完全满足上述要求。这里仅就几种常用防腐剂介绍如下。 1(布罗波尔(Bronopol) 10 化学名为2-溴-2-硝基-l,5-丙二醇。为白色结晶或结晶粉末，稍有特征气味。Bronopol的最佳使用pH值范围4,8。它在pH,4时最稳定，随介质pH值增加其溶液稳定性下降。在碱性条件下，长时间日光照射使Bronopol溶液变成黄色或棕色，但对抗菌活性影响不大。 Bronopol与配方中使用的各类表面活性剂配伍，能保持其抗菌活性。最高允许用量为0.l,。常用浓度:香波200mg,kg，护肤膏霜300mg,kg，牙膏、防晒用品和婴儿用品200mg,kg，原料和表面活性剂100mg,kg。 2(杰马系列 杰马系列防腐剂(如表5-3所示)可在较广的pH值范围(pH3~9)使用，稳定性好，可与所有类型离子表面活性剂和非离子表面活性剂、蛋白质配伍，也与大多数化妆品原料配伍，广泛应用于O/W、W/O的乳化体系和水溶性化妆品中。 表5-3 杰马系列防腐剂名称、性能及应用 商品名称 化学名称 性能及应用 广谱抗菌剂，但对霉菌的抗菌性能稍差，应与尼泊金酯类杰马A 双咪唑烷基脲 (Germall II) 复合使用，与化妆品原料配伍性好，用量0.03%~0.3%。 丙二醇/双咪唑烷基杰马B 广谱抗菌防腐剂，易加到各种配方中，用量0.25%~1%。 (Germaben II) 脲/尼泊金酯 双咪唑烷基脲/碘代高效广谱抗菌防腐剂，能与所有化妆品组分配伍，用量杰马P (Germall Plus) 丙炔基氨基甲酸酯 0.05%~0.25。 对霉菌和细菌都有很好的抗菌效果，使用方便，用量40%杰马P和60%丙杰马BP (Liqiud Germall plus) 二醇 0.06%~1%。 3(凯松-CG(Kathon G) 化学名为5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-5-酮和2-甲基-4-异噻唑啉-5-酮的混合物，为淡琥珀色透明液体，气味温和。最佳使用pH值范围4,8，pH,8稳定性下降。可与阴离子、阳离子、非离子和各种离子型的乳化剂、蛋白质配伍。胺类、硫醇、硫化物、亚硫酸盐和漂白剂以及高pH值均会使凯松-CG失活。市售产品(含活性物15,)推荐用量为0.1,。主要用于洗发液、护发素、沐浴液、染发液、膏霜和乳液等。应避免用于直接接触粘膜的制品，如牙膏、口红、眼部用品等。 4(N-羟甲基甘氨酸钠(Suttocide A) 市售N-羟甲基甘氨酸钠是50,透明碱性水溶液，有轻微特征气味。 Suttocide A是广谱防腐剂，特别是在pH8,12范围内保持良好的防腐活性。一般使用浓度为0.03,,0.3,。主要用于沐浴液、香波和护发素。 5(尼泊金酯 其化学名为对羟基苯甲酸酯，主要有尼泊金甲酯、乙酯、丙酯、丁酯等，是一类广谱杀菌剂，对霉菌有较强的抑制能力，有效pH值范围4~9，多用于膏霜类化妆品中，一般将尼泊金甲酯和丙酯一起使用。另外，有文献报道，甲基纤维素、乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮会与尼泊金酯作用而降低其抗菌性能。 6(DMDM乙内酰脲 化学名为1,5-羟甲基-5,5-二甲基乙内酰脲，市售DMDM乙内酰脲是质量分数为55%浓度的水溶液，为无色透明液体，带有甲醛气味，适用的pH值范围为5~9，对多种细菌的抗菌性能好，但霉菌的抗菌性能稍差，使用时应与其他防腐剂(如尼泊金酯、凯松等) 11 一起使用，一般用于液洗类化妆品中。 7(三氯洁-300(Triclosan-300) 化学名为2,4,4-三氯-2-羟基二苯醚，是一种高效广谱的抗菌剂，微溶于水，易溶于有机溶剂，对酸、碱、温度稳定性好，适用pH值范围广，可用于皂类、洗涤剂、化妆品和卫生用品的防腐杀菌。 8(防腐剂复配物 近年来，出现了一些防腐剂的复配物。复配物的作用是扩展防腐剂的抗菌性，利用协同效应增加其抗菌活性，增加某些防腐剂的溶解度，改变其与各种表面活性剂和蛋白质的相容性。复配物能构成更有效、经济的防腐剂体系。 五、影响化妆品防腐能力的因素 1(水分活性 水是微生物生长的必要条件，产品中的水分活性直接影响产品的防腐能力，甘油等保湿剂多的产品中水分活性亦较低，防腐能力增强。 2(pH值 产品的pH值会影响产品的防腐效果，一般有机酸类防腐剂在酸性-中性范围内效果较好，而在碱性范围内效果就大大降低。 3(防腐剂的活化度 一般来说，防腐剂的浓度愈高，防腐效果愈好。有时产品配方中的某一成分会使防腐剂的活性降低而使防腐效果下降，特别是粉末类原料容易吸附尼泊金类防腐剂，或与其反应导致变质等。 4(油水分配率 在油水乳液中，水层或界面处存在的防腐剂直接影响产品的防腐能力。相同剂量的防腐剂只有防腐剂在水中的分配率越高，防腐效果才越好。如l,5-丁二醇、丙二醇等能够提高尼泊金酯在水中的浓度，因此有防腐协同作用;而氯化钾、吡咯烷酮羧酸钠、甘氨酸等使水中的尼泊金浓度下降，导致防腐能力下降。 5(容器 容器是减少产品二次污染的重要因素，一般膏霜类为广口瓶，直接用手蘸取内容物，所以防腐要求就要高，而软管、喷头类产品防腐要求相应低一点。此外容器材质对防腐剂是否有吸附作用也需进行考虑。 六、微生物的检验 以上控制措施的实施效果如何，必须按照行业标准或企业标准进行检验后验证。主要对以下项目进行检验。 1(制造用水的微生物检验 化妆品生产中水质的好坏直接影响产品品质，所以必须定期对生产用水进行微生物监测、评价。一般执行标准为细菌总数1000cfu,mL以下。 2(原料的微生物检查 确定一些容易被微生物污染的原料名录，按批次或按在库时间对其进行检验。目前还 12 没有相关的国家标准，一般均为企业内控标准。 3(容器的微生物检验 将5mL灭菌去离子水倒入待检容器中，振摇使之与容器的每个部分充分接触后，进行稀释培养。标准可以参考成品标准。 4(环境落下菌 环境落下菌是验证洁净级别的一个指标之一，它与环境浮游菌和空气中尘埃粒子数一起共同评价生产环境的洁净等级。因此有必要定期进行监测。制作好的细菌、霉菌平板放置在距离地面lm左右的台面上，开盖暴露15分钟后于37?下经48小时培养。 5(制造设备的微生物检验 为验证设备的清洗效果，不定期进行抽查。一般在生产用具、台面等光滑表面上用浸有灭菌水的棉拭子在5cm×5cm的面积内来回均匀涂抹，剪去与手接触的部分后放入盛5ml灭菌水的试管中，振荡80次以上进行稀释培养。 6(成品的微生物检查 按照《化妆品卫生规范》的方法对成品逐批进行细菌总数、霉菌、酵母菌总数及特定菌的检测。普通化妆品细菌总数小于1000cfu/g(mL);眼部、口唇化妆品以及儿童用化妆品细菌总数小于500cfu,g(mL)，霉菌、酵母菌总数小于100cfu,g(mL)，并且不得检出粪大肠菌群、绿脓杆菌和金黄色葡萄球菌。 第三节 化妆品抗氧 一、酸败及其影响因素 含有油脂的化妆品，特别当化妆品中含有不饱和键的油脂时，很可能氧化而引起变质，这种氧化变质现象叫做酸败。油脂氧化的难易是随着其分子结构中不饱和键存在的程度而决定的，往往由于少量高度不饱和物的存在而促使氧化作用迅速地进行。 不饱和油脂的氧化是一种连锁(自由基)反应，只要其中有一小部分开始氧化，就会引起油脂的完全酸败。氧化反应生成的过氧化物、酸、醛等对皮肤有刺激性，并会引起皮肤炎症，也会引起产品变色，放出酸败臭味等，从而使产品质量下降，因此在化妆品的生产、贮存和使用的过程中，要尽力避免油脂酸败现象的发生。 油脂酸败伴随着复杂的化学变化，一般认为水分、空气、光、酶、细菌及重金属等是促进油脂氧化分解的主要因素。 1(氧 氧是造成酸败的最主要因素，没有氧的存在就不会发生氧化而引起酸败。因此在生产过程中要尽量避免混进氧，减少和氧的接触(如真空脱气、封闭式乳化等)。但要在化妆品中完全排除氧或与氧的接触是很难办到的。 2(热 热会加速脂肪酸成分的水解，提供微生物的生长条件。从而加剧酸败，因此。采用低温贮藏有利于延缓酸败。 13 3(光 可见光虽然并不直接引起氧化作用。但其某些波长的光对氧化作用有促进作用，用绿色或黄色玻璃纸或用琥珀色玻璃容器包装可以消除不利波长的光。 4(水分 含水的脂肪中可能发育着霉和酵母，造成两种酵素:脂肪酶和氧化酶。脂肪酶水解脂肪，脂肪氧化酶氧化脂肪酸和甘油酯。所以由于酶的存在，若增高油脂中的水分，一方面会引起油脂的水解;另一方面能加速自动氧化反应，提供了微生物的生活环境，降低某些抗氧剂如多元酚、胺等的活力。 5(金属离子 某些金属离子能破坏原有或加入的天然抗氧剂的作用。有时成为自动氧化的催化剂，而加速酸败。金属中最严重的是铜，其催化作用较铁强20倍，其他按顺序为铅、锌、锡、铝、不锈钢、铁、镍，所以在一般制造过程中，采用搪玻璃设备较好。 6(微生物 微生物中的霉菌、酵母菌与细菌都能在脂肪介质中生长，并将其分解为脂肪酸和甘油，然后再进一步分解，加速油脂酸败，因此在生产过程中要严格卫生条件。 7(酶 油脂中自然存在的促进氧化作用的氧化酶，在适宜的温度与水分、光和氧的情况下，会加速酸败的发生。 二、抗氧化剂作用的基本原理 油脂和油类的氧化反应大多属链式反应，在链式反应中游离基起着关键的作用。抗氧化剂(Anti-oxidant)的作用机理很复杂，它能阻滞油脂中不饱和键和氧的反应或者其本身能吸收氧气或者能与金属离子螯合，从而达到抑制氧化反应的作用，相应地推迟了油脂的氧化。 三、常用的化妆品抗氧剂 一些较常用的抗氧剂如下所述。 1(生育酚 也叫维生素E，大多数天然植物油脂中均含有生育酚，是天然的抗氧剂。 2(叔丁基羟基苯甲醚 简称BHA，是5-叔丁基-4-羟基苯甲醚与2-叔丁基-4-羟基苯甲醚两种异构体的混合物。它是作为矿物油的抗氧化剂而被开发出来的，应用于动植物油中，在低浓度下(0.005,,0.05,)即能发挥极佳效果，并允许用于食品中。易溶于脂肪，基本上不溶于水，与没食子酸丙酯、磷酸等有很好的协同作用，限用量0.15,。 3(2,5-二叔丁基对甲酚 简称BHT，不溶于碱，且不具备很多酚类的反应。效果与BHA相等，但在高浓度或升温情况下，不像BHA那样带有不愉快的酚类臭味，也允许用于食品。和BHA一起使用能提高稳定性(协同作用)，加入柠檬酸、抗坏血酸等协同剂，可增加抗氧化作用，限用量0.15,。 14 4(去甲二氢愈创酸 简称NDGA，溶于甲醇、乙醇和乙醚，微溶于脂肪，溶于稀碱液呈深红色。对各种油脂均有效，但有一最适合量，超过这个适合量时，反而会促进氧化反应。与浓度低于0.005,的磷酸有协同作用。 5(没食子酸丙酯 溶于乙醇和乙醚，在水中仅能溶解0.1,左右，溶于温热油中，不论单独使用或配合使用均为良好的抗氧性，但颜色容易变深，限用量0.1,。 另外，超氧化物歧化酶(SOD)、金属硫蛋白、维生素A和天然提取物(如银杏、绿茶、芦荟等的提取物)也具有抗氧化功能，常用于化妆品中，作为人体自由基去除剂。 上述氧化抑制剂中BHA是低浓度的，抑制力最大，对动物油脂的效能最好;BHT对矿物油的效能大。此外，有时混合使用上述氧化抑制剂比单独使用时的效果大，这是因为使用两种以上氧化抑制剂具有协同作用，同时还可加大氧化抑制剂的用量。 为了防止自动氧化，保持化妆品质量，并使之稳定，在选择适当的抗氧剂种类和用量的同时，还须注意选择不含有促进氧化的杂质的高质量原料，选择适当的制备方法，并且要注意避免混进金属和其他促氧化剂。 思考题 1(金属离子对化妆品的影响有哪些方面,去除水中金属离子的方法有哪些, 2(化妆品生产过程中微生物来源有哪些方面,应如何避免, 3(目前，化妆品生产常用的防腐剂有哪些,其适用pH值范围分别为多少,可应用于哪些 化妆品中, 4(在实际中，影响防腐剂作用的因素有哪些, 5(影响化妆品酸败的因素有哪些,应如何处理, 15 16