Od materiałów naturalnych do kosmetyków – laboratorium studenckie

Każdą substancję można przedstawić za pomocą zbioru pierwiastków chemicznych. Obecnie dużo mówi się o wykorzystywaniu substancji naturalnych w produktach mających kontakt z skórą. 

Ważne jest, aby składy kosmetyków były jak najprostsze, ale równocześnie jak najskuteczniejsze oraz – dodatkowo – aby stosowane substancje nie uczulały. Stąd poszukiwania substancji jak najmniej alergizujących.

Laboratorium wybranych zagadnień kosmetycz- nych Wydziału Energetyki i Paliw AGH jest miejscem, gdzie prowadzone są zajęcia związane z produktami kosmetycznymi, materiałami inżynierskimi (w tym polimerowymi) i paliwowymi, a pracownicy i studenci Wydziału mogą realizować tu projekty w ramach kół naukowych. Prace wykonywane w laboratorium koncentrują się m.in. na zagospodarowaniu odpadów poprocesowych, tak by uniknąć kosztów ich utylizacji. Przykładowo, karbonizat – pochodzący z opon samochodo- wych, które zostały poddane pirolizie po wstępnej obróbce – może zostać wykorzystany jako składnik kosmetyków. Podobne zastosowanie znajdują wszelkiego rodzaju skórki owocowe, fusy po parzeniu kawy czy oleje.

 Surowcami do wykonania naturalnych kosmetyków są składniki pochodzenia organicznego, czyli takie, które występują w przyrodzie. W naszym laboratorium pozyskujemy surowce z materiałów roślinnych lub korzystamy z dostępnych odpadów, które ze względu na brak niepożądanych właściwości mogą być surowcami w produkcji kosmetyków. Poniżej wymieniono trzy przykładowe grupy takich składników:

• oleje i olejki – otrzymywane za pomocą znanych procesów, takich jak destylacja z parą wodną czy perkolacja;
• karbonizat – związek zawierający w sobie pierwiastki takie jak węgiel, siarka, tlen i krzem; pochodzi z odpadowych opon samochodowych z przemysłu wulkanizacyjnego;
• fusy z kawy i inne pozostałości po procesach laboratoryjnych – np. po procesie otrzymywania olejków wysuszony surowiec roślinny zostaje poddany dalszym badaniom i analizom.

Nasze laboratorium stara się zminimalizować odpady i zagospodarować je w sposób ekonomiczny.

PROCESY

Poniżej opisano najczęściej stosowane w naszym laboratorium procesy przy tworzeniu kosmetyków.

• Ekstrakcja, czyli metoda polegająca na dyfu- zji jednego bądź kilku składników mieszani- ny do rozpuszczalnika; służy np. do pozbycia się zanieczyszczeń w układzie. Jedną z odmian ekstrakcji jest Rozpuszczalnikiem użytym w tym procesie jest woda, która pod- czas ogrzewania powoduje wymycie związków z podłoża stałego = materiału umieszczonego w specjalnej kolumnie.
• Destylacja z parą wodną – to proces używany przy składnikach mających wysokie tempera- tury wrzenia, niemieszalnych z wodą. Przykła- dem jest otrzymywanie olejków, np. pomarań- czowego ze skórek pomarańczy.
• Reakcja w mieszaninie ogrzewającej – z takiego rozwiązania w naszym laboratorium korzysta się najczęściej przy mieszaniu składników ko- Zestaw do reakcji zawiera źró- dło ciepła, duży krystalizator wypełniony wo- dą oraz zlewkę.

METODY ANALIZY CZYSTOŚCI ORGANOLEPTYCZNEJ I FIZYKOCHEMICZNEJ

Przemysł beauty podlega regulacjom prawnym. Każdorazowe wypuszczenie na rynek partii ko- smetyków jest poprzedzone ich pełną analizą, która ma potwierdzić jakość kosmetyku oraz jego wiarygodność. Niestety wciąż nie istnieje praw- na regulacja pozwalająca jednoznacznie zakwa- lifikować kosmetyk jako „naturalny”. Wszystkie kosmetyki muszą za to przejść ten sam proces analizy bezpieczeństwa określony przez Rozpo- rządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr 1223/2009 z dnia 30 listopada 2009 r. dotyczące produktów kosmetycznych.

Mając na względzie charakterystykę składników kosmetycznych, z jakimi pracujemy, w laboratorium staramy się realizować analizy organoleptyczne oraz fizykochemiczne.

Analiza organoleptyczna ma za zadanie określe- nie i stabelaryzowanie właściwości fizycznych dla wyprodukowanego kosmetyku. Konkretna grupa osób testujących ocenia subiektywnie takie parametry jak np.:

• efekt poduszki, czyli ilość emulsji wyczuwana pomiędzy palcami (wskazującym i kciukiem) podczas pocierania ich o siebie;
• jednolitość, czyli jakość emulsji;
• konsystencja to korelacja gęstości i spójności emulsji;
• przyczepność to możliwość nabrania preparatu na opuszek palca;
• rozprowadzanie to łatwość rozprowadzania produktu na skórze;
• kleistość to stopień pozostawiania na skórze lepkiej, kleistej warstwy po aplikacji;
• tłustość i natłuszczanie – to stopień pozosta- wania na skórze tłustego depozytu bezpośred- nio po aplikacji (tłustość);
• wchłanianie to szybkość wchłaniania się emul- sji w warstwę zewnętrzną naskórka;
• wygładzanie to stopień wygładzenia skóry.
  
  

Od materiałów naturalnych do kosmetyków

PODSUMOWANIE

W opisie naszych prac laboratoryjnych zostały zawarte tylko niektóre najważniejsze informa- cje. Obecnie współpracujemy z wieloma zespołami badawczymi, któzy chcą ozwijać swoje umiejętności praktyczne i techniczne. W trakcie eksperymentowania w laboratorium z różnymi naturalnymi substancjami staramy się dobrze rozpoznawać skład każdego komponentu. Mobilizujemy studentów do samodzielnych poszukiwań składników i realizacji własnych pomysłów oraz zachęcamy do zmiany podejścia do chemii. Bo naturalne składniki to przecież po prostu zbiór pierwiastków chemicznych – a od tego właśnie zaczyna się magia chemii.

Bibliografia:

1. Theopilus, T. Yogasara, C. Theresia, D. Ardine (2021), Customer Experience Analysis of Cosme‑ tics Retail Store on Millennial Women, „Engine- ering Management in Production and Services” 13 (2): 29–45.
2. K. Mohiuddin (2019), Chemistry Behind Co‑ smetics: An Extensive Review, „Scholars In- ternational Journal of Chemistry and Material Science” 2 (4): 54–79.
3. Chisvert, A. Salvador (2013), Cosmetic Ingre‑ dients: From the Cosmetic to the Human Body and the  Environment, „Analytical Methods” 5 (2): 309–310.
4. Salvador, A. Chisvert (2005), Sunscreen Ana- lysis: A Critical Survey on UV Filters Determi‑ nation, „Analytica Chimica Acta” 537 (1–2): 1–14.
5. Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Ra- dy (WE) nr 1223/2009 z dnia 30 listopada 2009 r. dotyczące produktów kosmetycznych, Dz.U. UE. 342.59, Akt obowiązujący, wersja od: 17 grudnia 2022 r., https://sip.lex.pl/akty-prawne/ dzienniki-UE/rozporzadzenie-1223–2009- dotyczace -produktow-kosmetycznych--wersja-67916860 [dostęp: 13.04.2023 r.].

mgr inż. Edyta Strzelec, dr inż. Marta Wójcik, Wydział Energetyki i Paliw, Akademia Górniczo‑Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie