• Author / Uploaded
• Maria Nela Chavid Vaca

• Categories
• Tensioactivo
• Champú
• Líquidos
• Ciencias fisicas
• Ciencia

Citation preview

CHAMPU DE SABILA INTEGRANTES:  Aguilar Terán Beatriz Alejandra  Belzagui Elder Francisco  Canaviri Riqueza Carolina

CHAMPU DE SABILA

CHAMPU DE SABILA

El cuero cabelludo necesita casi los mismos cuidados que la piel, pues también se puede deshidratar, desnutrir, perder su elasticidad y envejecer.

Un cuero cabelludo sano mantiene un equilibrio entre la grasa y el sudor (manto ácido).

Exceso de grasa = Cuero cabelludo graso Falta de grasa = Cuero cabelludo seco

CHAMPU DE SABILA

Factores que deben tenerse en cuenta para la manufacturación de un champú de buena calidad: • pH • Propiedades Reológicas • % de Sólidos • Dispersión de Suciedad • Habilidad del Detergente • Efecto del Agente Tensoactivo • Buen Aspecto / Agradable Aroma • Formación de Espuma

CHAMPU DE SABILA

Se evaluará las diferentes repercusiones que sufre el champú al modificar cada uno de los factores que podrían influir en su calidad, buscando el o los factores más delicados para la formulación del mismo.

Se buscará cuáles son los problemas que puede tener el proceso, o las

posibles causas que deriven en un decremento en la calidad del champú, para de este modo elaborar un champú que produzca gran satisfacción en el cliente, un producto diferente que denote calidad, que tenga las cualidades ideales para curar y mantener un cabello sano.

CHAMPU DE SABILA

CHAMPU DE SABILA

• ¿Cuál es la formulación adecuada para un champú? • ¿Cuál es el pH adecuado para la elaboración de nuestro producto? • ¿Cuán importantes son cada uno de los ingredientes en la limpieza del cabello? • ¿Cómo varía el surfactante utilizado en función de las diferentes condiciones de operación?

• ¿Cuál debe ser la naturaleza reológica del champú? • ¿Cómo debe ser la formación de espumas? • ¿Cuán estable es el champú? • ¿Qué detergente cuenta con un poder de limpieza ideal?

CHAMPU DE SABILA

• Mejorar los parámetros de calidad del champú en función de los factores más influyentes para su formulación con el fin de obtener un producto ampliamente rentable.

CHAMPU DE SABILA

• Indagar acerca de parámetros para la elaboración de un champú y los métodos para analizarlos.

• Determinar las condiciones de operación adecuadas en la producción del champú. • Encontrar una fórmula de dosificación ideal que garantice la elaboración de un champú de excelente calidad.

Formulación Experimental VARIABLE

FACTORES

NIVELES

Extracto Natural

1

Tensoactivo

4

Agua

2

Colorante

2

Fragancia

3

Composición adecuada

2

Velocidad de Agitación

3

Tiempo de Agitación

3

Temperatura

2

Regulador de pH

2

Co -surfactante

2

Conservante

2

Tipo de envase

2

Tipo de envasado

2

ALMACENAMIENTO

Condiciones de Almacenamiento

1

PRODUCTO TERMINADO

Vida Útil

2

MATERIA PRIMA

PROCESO Y MEZCLADO

ESTABILIDAD

ENVASADO

Materia Prima EXTRACTO NATURAL

TENSOACTIVO

Obtenido de las pencas (hojas) de Aloe Vera Aniónicos Lauril sulfato sódico

Catiónicos Amina cuaternaria

No-iónico Óxido poli-etileno

Anfotéricos Cocoamido Propil betaína

AGUA

Agua que provee Saguapac

Agua Tratada

COLORANTE

Vegetal (verde) de manzana

No utilizar colorante

FRAGANCIA NATURAL

Manzana

Aloe Vera

Manzana / Aloe Vera

Proceso y Mezclado

COMPOSICIÓN ADECUADA

Tensoactivo Cosurfactante Espesante Acido Cítrico Agua Sábila Fragancia

15.0 % 5.0 % 2.0 % 0.7 % 45.8 % 19.5 % 2.0 %

Tensoactivo Co-surfactante Espesante Acido Cítrico Agua Sábila Fragancia

28.9 % 0.0 % 3.0 % 0.0 % 46.9 % 20.0 % 1.2 %

VELOCIDAD DE AGITACIÓN

30 RPM

45 RPM

60 PRM

TIEMPO DE AGITACIÓN

2.5 min

5 min

10 min

TEMPERATURA (ºC)

25

70

Estabilidad REGULADOR DE PH (Acido Cítrico)

Anhidro

Monohidratado

CO -SURFACTANTE

Polifostatos Tripolifostato de Sodio

Carbonatos Carbonato de Propileno

CONSERVANTE

Dimetilhidantoina

Metil Parabeno

Envasado TIPO DE ENVASE

Plástico

Vidrio

TIPO DE ENVASADO

Automático

Manual

Almacenamiento SABILA

Para evitar la degradación orgánica, las pencas deben ser refrigeradas, y ser retiradas sólo al momento de ser procesadas para elaborar la gel.

TENSOACTIVO

Almacenar en un lugar bajo techo. La temperatura no debe exceder los 40 ºC. Mantener en envases herméticamente cerrados. Verificar periódicamente el pH.

CO- SURFACTANTE

Almacenar en un lugar seco, bajo techo y ventilado Mantener en envases herméticamente cerrados.

ACIDO CITRICO

Almacenar en un lugar seco y bajo techo. Mantener en envases herméticamente cerrados.

CLORURO DE SODIO

Almacenar en un lugar seco y bajo techo.

AGUA

Almacenar en tanque cerrado. Usar el agua tratada antes de las 72 horas.

Producto Terminado TEMPERATURA VIDA ÚTIL RECOMENDACIONES

No exponer a temperatura por encima de los 30 ºC 12 meses

18 meses

Mantener el envase, luego de su uso, bien cerrado Evitar la prologada exposición al sol

Análisis de Variables Las variables que influyen en la calidad del champú (Dependientes), están en función de las variables de proceso (Independientes).

(Calidad del Champú) = f(Variables de proceso y estabilidad del producto)

Análisis Específico de Variables Dispersión de suciedad Poder Detergente Relación Ch:Gr

= f(Tiempo de reposo, tensoactivo, co-surfactante)

Habilidad espumante y estabilidad espuma

(Viscosidad) = f(Mezclado, Licuado de Materia Prima) (pH) = f(Proporción mezcla, ácido cítrico) Poder Detergente Relación Ch:Gr

= f(Mezclado, Licuado de Materia Prima)

% de Sólidos

(Tensión Superficial) = f(MP, tensoactivo, co-surfactante, tratamiento de agua)

CHAMPU DE SABILA

Árbol de Problema

Mala Aceptación del Producto

Difícil Lavado

Mala Limpieza

Mala Apariencia

Mala Dispersión de Suciedad

Baja Estabilidad

CALIDAD

M.P.

Calidad

% de Sólidos

Condiciones de Sembrado y Cosecha

Propiedades Reológicas

pH

Tiempo de Licuado del Gel de Sábila

Habilidad Espumante

Dosificació n del Acidificante

Condiciones de Operación

Efecto del Tensoactivo

Formación de espuma

CHAMPU DE SABILA

Árbol de Solución

Buena Aceptación del Producto

1era Parte:

Fácil Lavado

Buena Limpieza

Buena Apariencia

(Diferentes Formulaciones de Champú)

M.P. Método Sembrado y Cosecha

Análisis % de Sólidos

Buena Dispersión de Suciedad

BUENA CALIDAD

pHmetro Encontrar pH ideal para Pelo

Tensión Superficial

Alta Estabilidad

Efecto de la Espuma

Poder del Champú

Viscosímetro “Brookfield”

Dispersión de Suciedad

Analizar a Diferentes RPM de Mezclado

Análisis

Análisis Propio

CHAMPU DE SABILA

Árbol de Solución

Buena Aceptación del Producto

2da Parte:

Fácil Lavado

Buena Limpieza

(Formulación aceptada)

Dispersión Suciedad; Relación Ch:Gr; Poder del Detergente; Habilidad/ Estabilidad Espuma

Buena Apariencia

Alta Estabilidad

BUENA CALIDAD

Viscosidad

Tiempo reposo; Tensoactivo ; Co– surfactante

Buena Dispersión de Suciedad

Licuado MP; RPM Mezclado Ingredientes

pH Proporción Mezcla/HC

Capacidad Limpieza; % Sólidos; Relación Ch:Gr Licuado MP; Calidad Agua

Tensión Superficial

Licuado MP; Tensoactivo; Co– surfactante; Calidad Agua

CHAMPU DE SABILA

MARCO REFERENCIAL

CHAMPU DE SABILA

Marco Teórico

Marco Teórico

CHAMPU DE SABILA

Tensoactivo o Surfactante:

Actúa bajo el fenómeno llamado “ADSORCIÓN DE INTERFASES LÍQUIDAS”.

Es el encargado de limpiar el cabello. Son activos sobre la tensión superficial y tienden a acumularse en la superficie o en la interfase entre las fases hidrofílicas e hidrofóbicas. Esta ubicación impide el tráfico de moléculas que van de la superficie al interior del

líquido en busca de un estado de menor energía.

Las moléculas del tensoactivo del jabón se adsorben en el agua disminuyendo así su tensión superficial.

Marco Teórico

CHAMPU DE SABILA

Tensoactivo o Surfactante:

Para que una molécula sea surfactante su afinidad por la interfase debe ser mayor que su

afinidad por el interior del líquido, es decir, el número de moléculas debe ser mayor en la superficie que en la disolución.

Marco Teórico

CHAMPU DE SABILA

Tensoactivo o Surfactante: Características de un Surfactante. • Ser soluble al menos en algunas fases del sistema.

• Formar una capa monomolecular en la interfase. • Formar micelas a una determinada concentración (CMC). • Poseer alguna de las siguientes propiedades:  Detergencia

 Poder espumógeno  Humectante  Emulgente  Solubilizante

 Dispersante

Estructura de bi-capa en agua con jabón

Marco Teórico

CHAMPU DE SABILA

Tensoactivo o Surfactante:

Las moléculas del tensoactivo son anfifílicas. Esto significa que presentan un lado polar

(hidrofílico) y otro apolar (hidrofóbico o lipofílico) dentro de la misma estructura.

POLAR

HIDROFÍLICO

AGUA

APOLAR

HIDROFÓBICO

GRASAS

AGUA

Marco Teórico

CHAMPU DE SABILA

Tensoactivo o Surfactante:

Clases: • Aniónicos: más utilizados en aplicaciones domésticas. • Catiónicos: buen desinfectante, pero lava poco. • Neutrales: especial para lavar vajillas.

• Anfotéricos: especial para productos que tienen contacto con la piel.

Marco Teórico Aniónico

Catiónico

Neutral

Anfotérico

CHAMPU DE SABILA

Marco Teórico

CHAMPU DE SABILA

Tensoactivo o Surfactante: ¿Cómo limpian la grasa?

Hidrófoba

Grasa

Cabello

Agua

Hidrófila

Marco Teórico

CHAMPU DE SABILA

Tensoactivo o Surfactante: ¿Cómo limpian la grasa?

Hidrófoba

Grasa

Cabello

Agua Hidrófila

Marco Teórico

CHAMPU DE SABILA

Tensoactivo o Surfactante:

UN BUEN TENSOACTIVO (para champú) DISMINUYE LA TENSIÓN SUPERFICIAL DEL AGUA EN APROXIMADAMENTE

40 Dinas/cm o 0.04 N/m.

Marco Teórico

CHAMPU DE SABILA

Tensoactivo o Surfactante:

Tensión Superficial: (Energía de Interfaz)

Cantidad de energía necesaria para aumentar la superficie de un líquido por unidad de área. A nivel microscópico, la tensión superficial se debe a que las fuerzas que afectan a cada molécula son diferentes en el interior del líquido y en la superficie. Así, en el seno de

un líquido cada molécula está sometida a fuerzas de atracción que en promedio se anulan. Esto permite que la molécula tenga una energía bastante baja. Sin embargo, en la superficie hay una fuerza neta hacia el interior del líquido.

Marco Teórico Tensoactivo o Surfactante:

Tensión Superficial del agua:

CHAMPU DE SABILA

Marco Teórico

CHAMPU DE SABILA

Tensoactivo o Surfactante:

O sea que si nos estamos bañando con agua a una temperatura de 39 °C, el champú utilizado debería disminuir la tensión superficial del agua

desde los 0.07120 N/m hasta mínimo 0.03120 N/m.

Marco Teórico

CHAMPU DE SABILA

Tensoactivo o Surfactante: Concentración Micelar Crítica (CMC)

Es un fenómeno que presentan los surfactantes debido a la estructura polar-apolar de sus

moléculas, estos disminuyen la tensión superficial del líquido en concentraciones por debajo de la crítica, en que estos mismos han cubierto la totalidad de la superficie.

Arriba de esta concentración las moléculas del surfactante se dirigen hacia el interior del

líquido formando agregados de moléculas sencillas (micelas), como consecuencia se produce una estructura con una orientación específica de alto peso molecular. Debido a esto se observan cambios bruscos en las propiedades fisiscoquímicas. Dicha concentración se consigue con mayor facilidad si el surfactante es predominantemente

hidrofílico.

Marco Teórico

CHAMPU DE SABILA

Tensoactivo o Surfactante: Micelas.

Película de “Langmuir”

Micelas

Marco Teórico

CHAMPU DE SABILA

Tensoactivo o Surfactante: Micelas.

Asimismo, las micelas también se forman alrededor de las moléculas de grasa:

Marco Teórico

CHAMPU DE SABILA

Tensoactivo o Surfactante: Concentración Micelar Crítica (CMC) A–B : tensión superficial del agua disminuye al aumentar la concentración de surfactante. B : moléculas del surfactante totalmente empaquetadas en la superficie. Esta es la CMC, donde el surfactante es más eficaz. B–C : Si se continúa agregando surfactante, no caben más moléculas en la superficie, y se agregan en las estructuras llamadas “micelas”.

Marco Teórico

CHAMPU DE SABILA

Tensoactivos o Surfactantes comunes para champú:

Marco Teórico

CHAMPU DE SABILA

pH:

El Potencial de Hidrógeno es una medida de la acidez o alcalinidad de una solución.

Indica la concentración de iones hidronio [H3O+] presentes en determinadas sustancias.

pH = -Log (H3O+) El pH va de 0 a 14. Siendo ácidas las disoluciones con pH menores a 7 (el valor del exponente de la concentración es mayor, porque hay más protones en la disolución) , y alcalinas las que tienen pH mayores a 7. El pH = 7 indica la neutralidad de la disolución

Marco Teórico

CHAMPU DE SABILA

Sustancia

pH

Sangre

7.35 – 7.45

Piel

5.5

Leche

6.5

Cuero Cabelludo

4.7 – 5.5

Detergente

10.5

Champú

5.5 – 7

Zumo de Limón

2

Marco Teórico

CHAMPU DE SABILA

pH: Escala

Cuero Cabelludo

Marco Teórico

CHAMPU DE SABILA

Propiedades Reológicas:

La reología es la parte de la física que estudia la relación entre el esfuerzo y

la deformación en los materiales que son capaces de fluir. La estructura sólida, al tener forma definida, cuando se somete a carga se deforma y se tensiona. Sin embargo la estructura líquida, al no tener forma definida, cuando se somete a carga no se deforma, sino que los átomos cambian de posición, esta modificación es llamada fluencia, y

tampoco se produce tensión, ya que esta se libera con la fluencia.

CHAMPU DE SABILA

Marco Teórico Propiedades Reológicas:

La propiedad que define el comportamiento reológico es la Viscosidad. La viscosidad es la resistencia que opone un fluido a la fluencia. Lo contrario de la viscosidad es la Fluidez. La viscosidad (V) se define como la relación entre la presión (P) o carga ejercida y la tasa de deslizamiento (TD), según la fórmula: V=P/TD Todo esto se entiende muy bien si introducimos un fluido en una jeringa y apretamos el embolo (P); si sale poco fluido por el extremo (TD) decimos que el fluido es viscoso, si sale mucha cantidad decimos que el fluido no lo es.

Marco Teórico Propiedades Reológicas:

CHAMPU DE SABILA

Marco Teórico

CHAMPU DE SABILA

Propiedades Reológicas: Viscosidad de algunos fluidos. Fluido

Viscosidad aproximada (mPa·s)

Vidrio

1043

Vidrio Fundido

1015

Betún

1011

Polímeros fundidos

106

Miel líquida

104

Glicerol

103

Aceite de oliva

102

Agua

100

Aire

10-2

Marco Teórico

CHAMPU DE SABILA

Propiedades Reológicas:

Tipos de fluidos: • Newtonianos: proporcionalidad entre el esfuerzo cortante y la velocidad de deformación. • No Newtonianos: no hay proporcionalidad entre el esfuerzo cortante y la velocidad de deformación. • Viscoelásticos: se comportan como líquidos y sólidos, presentando propiedades de ambos.

Marco Teórico

CHAMPU DE SABILA

Propiedades Reológicas:

Fluidos No Newtonianos se clasifican en función de su reograma como: • Plásticos • Tixotrópicos • Pseudo-plásticos • Dilatantes • Irreversibles

Marco Teórico

CHAMPU DE SABILA

Propiedades Reológicas: Fluidos No Newtonianos. • Plásticos: son materiales esencialmente parecidos a los pseudo-plásticos pero necesitan de una tensión mínima (o fluidez límite) para que exista deformación continua. • Tixotrópicos: la viscosidad depende de la velocidad de deformación y del tiempo. • Pseudo-plásticos: característico de materiales de elevada viscosidad, disueltas o fundidas, cuya viscosidad disminuye rápidamente, cuando aumenta la cizalladura.

Marco Teórico

CHAMPU DE SABILA

Propiedades Reológicas: Fluidos No Newtonianos. •Dilatantes: el aumento sobreproporcional de la viscosidad con τ o, incluso para una cizalladura elevada, el valor casi infinito de la viscosidad es la característica de comportamiento de una sustancia dilatante. • Irreversibles: Algunas sustancias tienen una variación de la viscosidad con el tiempo

de cizalladura de tipo Tixotrópico, pero la modificación de la

viscosidad es

irreversible y no hay regeneración estructural durante el tiempo de

reposo.

Marco Teórico Propiedades Reológicas:

CHAMPU DE SABILA

Marco Teórico

CHAMPU DE SABILA

Espuma:

Conjunto de burbujas gaseosas separadas por películas delgadas de líquido que se forman en la superficie de un líquido. Al formarse las burbujas, éstas se amontonan unas sobre otras, formándose películas entre ellas.

Las cabezas polares se encuentran dentro de un film de agua.

Las cabezas no polares están siempre hacia el aire.

Marco Teórico

CHAMPU DE SABILA

Espuma:

Contrariamente a lo que se piensa, – “Un champú que hace mucha espuma… lava bien.” – la espuma crea un efecto adverso en la efectividad de limpieza del champú. Los tensoactivos normalmente utilizados en la manufacturación del champú son excelentes formadores de espuma. Por este motivo es que existen los llamados “CO-SURFACTANTES”, los cuales son aún más tensoactivos que los surfactantes utilizados y crean inestabilidad en la burbuja, disminuyendo así la probabilidad de que se formen y motivando un decrecimiento en el espesor de las formadas.

Marco Teórico Espuma: entonces…

CHAMPU DE SABILA

Marco Teórico

CHAMPU DE SABILA

Espuma: Vida de la Espuma.

Tres etapas:

1. Formación de espuma. 2. Maduración de la espuma en la que el espesor de la película es grande respecto a la escala coloidal. 3. Persistencia, que depende de las interacciones coloidales.

Marco Teórico

CHAMPU DE SABILA

Espuma: Estabilidad de la espuma.

Un líquido puro no produce espuma, ya que no presenta variación en su tensión superficial. Si la concentración de soluto es muy pequeña, la formación de espuma no sería posible. Si la concentración de soluto es relativamente grande, las capas superficiales están compuestas casi exclusivamente de moléculas de sustancia activa y no hay formación considerable de espuma.

Debe haber una diferencia de tensión superficial entre la solución y la capa superficial, mientras mayor sea esta diferencia, más consistencia y estabilidad tendrá la espuma. Lo que se desea es que ésta no sea estable, para que su ruptura sea rápida.

Marco Teórico

CHAMPU DE SABILA

Espuma: Estabilidad de la espuma.

La elasticidad de la película de la burbuja juega un rol muy importante en su estabilidad. Una película se rompe cuando alcanza espesores del orden de los 50 amstrongs.

Para disminuir la estabilidad de la espuma se puede aplicar lo siguiente: • Disminuir la elasticidad de la superficie. • Disminuir la viscosidad de la superficie. • Aumentar la velocidad de adsorción de los agentes tensoactivos. • Agregar inhibidores de espuma.

CHAMPU DE SABILA

Marco Empírico

Marco Empírico

CHAMPU DE SABILA

Marco Empírico:

Conociendo los parámetros que influyen en la formulación de un champú, se buscará analizarlos con el fin de encontrar la relevancia de su influencia sobre la calidad del champú.

Primero se analizarán cinco formulaciones diferentes para preparar el mismo champú, las cuales serán preparadas bajo las mismas condiciones de operación. Luego, el champú que arroje los resultados más positivos relativos a la calidad será seleccionado y se analizará de acuerdo a diferentes condiciones de procesamiento. De este modo se elegirá la mejor formulación y el método de preparación más adecuado.

Marco Empírico

CHAMPU DE SABILA

Marco Empírico:

A continuación, se detallarán los análisis realizados a las diferentes formulaciones, con los métodos y/o condiciones de operación de análisis. Luego se mostrarán los resultados, identificando los problemas que podrían presentarse y las conclusiones que se obtuvieron.

Formulación 1 Tensoactivo Co-surfactante Espesante Acido Cítrico Agua Sábila Fragancia Conservante

18.8 % 5.5 % 3.0 % 0.4 % 44.0 % 27.1 % 1.2 % 0.0 %

Formulación 2 Tensoactivo Co-surfactante Espesante Acido Cítrico Agua Sábila Fragancia Conservante

16.9 % 5.0 % 2.0 % 0.7 % 51.5 % 21.9 % 2.0 % 0.0 %

Formulación 3 Tensoactivo Co-surfactante Espesante Acido Cítrico Agua Sábila Fragancia Conservante

27.6 % 4.5 % 2.7 % 0.2 % 44.7 % 19.1 % 1.2 % 0.0 %

Formulación 4 Tensoactivo Co-surfactante Espesante Acido Cítrico Agua Sábila Fragancia Conservante

21.2 % 6.5 % 2.4 % 1.0 % 64.9 % 0.0 % 2.0 % 2.0 %

Formulación 5 Tensoactivo Co-surfactante Espesante Acido Cítrico Agua Sábila Fragancia Conservante

33.7 % 8.0 % 1.5 % 0.0 % 54.6 % 0.0 % 1.2 % 1.0 %

Marco Empírico

CHAMPU DE SABILA

Análisis: Los análisis a realizar son los siguientes: 1. Apariencia física. 2. pH. 3. Contenido de sólidos. 4. Evaluación reológica. 5. Dispersión de suciedad. 6. Poder de Limpieza. (Análisis Propio) 7. Tensión superficial. 8. Habilidad del detergente. 9. Habilidad espumeante y estabilidad de la espuma. 10. Caracterización de las superficies del pelo. 11. Estabilidad térmica del champú.

Marco Empírico

CHAMPU DE SABILA

Análisis: Apariencia Física.

La apariencia física del champú preparado se evalúa en términos de su claridad, habilidad para producir espuma y la fluidez que presenta.

Este análisis se lo realiza mediante una inspección visual, observando si el aspecto que presenta es agradable para el consumidor, si la espuma producida al batirlo no es muy abundante, y si la fluidez que presenta es cómoda para el fácil manejo.

Los datos obtenidos de las diferentes formulaciones del champú se comparan entre ellos, y se procede a realizar una clasificación.

Marco Empírico

CHAMPU DE SABILA

Análisis: pH.

Se dispone una solución al 10 % del champú preparado con agua destilada.

El análisis se lo realiza utilizando un pH-metro, a una temperatura ambiente de 25 °C.

Se procede anotando los diferentes resultados que se obtienen con diferentes formulaciones del champú.

Marco Empírico

CHAMPU DE SABILA

Análisis: Contenido de Sólidos.

Se utilizará como operación unitaria la evaporación. Se procede efectuando la limpieza y secado de un plato, el que luego será pesado. Se anota el peso del plato seco, limpio y vacío. Se pesan 4 gramos del champú a ser analizado y se vierte en el plato. El plato con el champú se coloca en una cámara de secado, donde se evaporará la porción líquida, dejando en el plato la porción sólida. Una vez desaparece la porción líquida, se procede nuevamente a pesar el plato, anotándose el valor obtenido.

Donde:

Pp = Peso Plato Pf = Peso Final

Marco Empírico

CHAMPU DE SABILA

Análisis: Evaluación Reológica.

Para evaluar la naturaleza reológica que presenta el champú, se procederá utilizando un viscosímetro “Brookfield”, el cual mide la resistencia que el líquido ejerce al fluir.

El análisis se lo realizará a diferentes velocidades: de 0.3 – 10 RPM , manteniéndose la temperatura constante.

Los valores obtenidos se anotan y se realiza un curva donde se visualizará el comportamiento reológico del champu.

Marco Empírico

CHAMPU DE SABILA

Análisis: Dispersión de Suciedad.

Se prepara una solución en un tubo largo de vidrio vertiendo 2 gotas del champú a ser analizado con 10 ml de agua destilada. Se agrega 1 gota de “Tinta India” y se agita manualmente diez veces.

La evaluación se la realiza visualmente, observándose la cantidad de tinta que queda en la espuma, clasificándose en: nada, poco, moderado y mucho.

Marco Empírico

CHAMPU DE SABILA

Análisis: Poder de Limpieza. (Relación masa Champú : Grasa Removida – Ch:Gr)

Se pesan 5 gramos de lana limpia y se engrasa con 1 gramo de sebo pesado previamente. Luego se coloca la lana en 200 ml de agua destilada que contiene 1 gramo de champú. Se agita el frasco durante 5 minutos y se remueve la solución. La muestra es secada y pesada. Si el peso de la muestra se mantiene en 5 gramos, se repite la experiencia modificando la cantidad de sebo (2 gramos). El análisis se realiza hasta que el peso final de la muestra es mayor a 5 gramos, y se calcula el poder de limpieza utilizando la siguiente fórmula: Donde:

Pf = Peso Final PSL= Peso Sebo + Lana

Marco Empírico

CHAMPU DE SABILA

Análisis: Tensión Superficial.

Se prepara una solución al 10 % de champú con agua destilada. Se limpia minuciosamente el estalagmómetro con ácido crónico y luego con agua purificada ya que la tensión superficial se ve altamente afectada por grasas u otros lubricantes. El análisis se efectúa a temperatura ambiente. Con los datos obtenidos se calcula la tensión superficial con la siguiente fórmula: Donde:

W1 = Peso estalagmómetro vacío W2 = Peso estalagmómetro con agua destilada W3 = Peso estalagmómetro con solución n1 = # de gotas de agua destilada n2 = # de gotas de solución R1 = Tensión sup. del agua (d) a T de experimento R2 = Tensión sup. De la solución

Marco Empírico

CHAMPU DE SABILA

Análisis: Habilidad del Detergente.

Por el “Método de Thompson”. Se lava un mechón de pelo con lauril sulfato sódico, se seca y se divide en porciones de 3 gramos. Se suspenden en una solución de n–hexano con 10 % de sebo artificial. Se bate la mezcla por 15 minutos. Se remueve las muestras, el solvente se evapora a temperatura ambiente y se determina el sebo presente en las muestras. Luego, cada muestra se divide en dos partes iguales, una es lavada con 0.1 ml de una solución al 10 % del champú, y la otra se mantiene como negativo para punto de comparación. Luego de secar las muestras lavadas, el sebo es extraído con 20 ml de n– hexano y se vuelven a pesar.

Marco Empírico

CHAMPU DE SABILA

Análisis: Habilidad del Detergente.

El poder del detergente se calcula finalmente con la siguiente fórmula:

Donde:

DP = Poder del detergente (%) T = Peso del sebo en la muestra analizada C = Peso del sebo en la muestra controlada

Marco Empírico

CHAMPU DE SABILA

Análisis: Habilidad Espumeante y Estabilidad de la Espuma.

Se utilizan 50 ml una solución al 1 % de champú. Se vierte en un cilindro graduado de 250 ml y se lo agita durante 1 minuto. Se anota el volumen resultante y se deja reposar por intervalos de 1 minutos , anotándose cuatro veces más el volumen de espuma restante.

Marco Empírico

CHAMPU DE SABILA

Análisis: Caracterización del Pelo.

La morfología de la superficie del pelo se examina utilizando un microscopio. Se evalúa la superficie de un pelo con sebo, y un pelo lavado con las diferentes formulaciones establecidas.

Análisis: Estabilidad Térmica.

Se vierte cada champú en tubos de vidrio y se introducen en una cámara que se encuentra a 45 °C y 75 % de humedad relativa. Una vez al mes, durante tres meses, se evalúan las propiedades organolépticas y pH de cada uno de ellos, se anotándose los resultado.

CHAMPU DE SABILA

Marco Empírico Resultados

CHAMPU DE SABILA

Resultados

Tabla 1 Formulació n

Apariencia Física

pH

% Sólidos

F1

Verde claro, poca espuma

5.63 ± 0.04

23.11 ± 0.02

F2

Verde claro, poca espuma

5.52 ± 0.04

24.53 ± 0.02

F3

Verde oscuro, mucha espuma

5.97 ± 0.04

25.84 ± 0.02

F4

Verde oscuro, mucha espuma

5.19 ± 0.04

28.57 ± 0.02

F5

Verde oscuro, poca espuma

6.16 ± 0.04

25.98 ± 0.02

Resultados

CHAMPU DE SABILA

Tabla 2 Viscosidad (cps) RPM

F1

F2

F3

F4

F5

0.3

98742.14

75962.48

83330.93

79439.86

61905.76

0.5

82560.03

60734.16

73492.09

71239.57

58639.15

1

56712.48

42663.81

51239.04

50647.95

45893.87

1.5

50381.53

33350.29

40455.32

42394.13

36975.49

2

38567.10

23019.75

28884.75

29987.04

22163.33

5

25834.72

14928.00

17139.66

20319.56

11948.04

10

15734.77

8541.61

10549.45

11589.30

5392.64

CHAMPU DE SABILA

Viscosidad (cps)

Resultados 100000 90000

80000 70000 60000

F1 F2

50000

F3 F4

40000

F5

30000 20000 10000 0 0.3

0.5

1

1.5

2

5

10

RPM

CHAMPU DE SABILA

Resultados

Tabla 3

Fórmula

Relación Ch:Gr

Tensión Superficial (dinas/cm)

Poder Detergente (%)

Dispersión de Suciedad

F1

1:1.23

32.11

64.23

Moderada

F2

1:1.47

33.43

68.54

Mucha

F3

1:1.10

31.87

54.66

Moderada

F4

1:0.58

34.66

59.53

Poca

F5

1:0.75

34.38

63.68

Poca

Resultados

CHAMPU DE SABILA

Tabla 4 Estabilidad de la espuma Volumen (ml)

Tiempo (min)

F1

F2

F3

F4

F5

1

170

163

184

180

192

2

168

152

179

178

191

3

166

144

177

176

187

4

165

149

176

175

185

5

164

136

176

174

183

CHAMPU DE SABILA

Resultados Volumen (ml)

200

190

180

170

F1 F2 160

F3 F4 F5

150

140

130

120 1

2

3

4

5

Tiempo (min)

Resultados

CHAMPU DE SABILA

Tabla 5 Estabilidad Térmica Fórmula

F1

F2

F3

Mes

Apariencia Física

pH

% Sólidos

Relación Ch:Gr

1

Limpia

5.67

23.68

1:1.19

2

Limpia

5.69

24.64

1:1.12

3

Limpia

5.71

27.32

1:1.03

1

Limpia

5.53

24.79

1:1.45

2

Limpia

5.55

25.13

1:1.39

3

Limpia

5.57

27.64

1:1.32

1

Limpia

5.97

26.04

1:1.04

2

Limpia

5.99

27.98

1:0.96

3

Turbia

6.00

29.23

1:0.89

Resultados

CHAMPU DE SABILA

Tabla 5 Estabilidad Térmica Fórmula

F4

F5

Mes

Apariencia Física

pH

% Sólidos

Relación Ch:Gr

1

Limpia

5.29

28.69

1:0.49

2

Turbia

5.38

29.76

1:0.47

3

Sucia

5.94

31.17

1:0.44

1

Limpia

6.20

26.04

1:0.75

2

Limpia

6.31

26.97

1:0.71

3

Turbia

6.57

28.43

1:0.62

Resultados

CHAMPU DE SABILA

Caracterización del Pelo:

Cabello

Cabello con grasa

Resultados

CHAMPU DE SABILA

Caracterización del Pelo:

Cabello lavado con F2

Cabello lavado con F1

Cabello lavado con F3

Resultados

CHAMPU DE SABILA

Caracterización del Pelo:

Cabello lavado con F4

Cabello lavado con F5

CHAMPU DE SABILA

Marco Empírico Conclusiones

Marco Empírico

CHAMPU DE SABILA

pH:

El pH de un champú es un factor muy importante para el mejoramiento y aumento de la calidad del pelo, la irritación de los ojos y la estabilización del cuero cabelludo. Un pH de 5.5 es ideal para el cuero cabelludo, éste minimiza el daño que pueda sufrir e induce al brillo del cabello.

Las formulaciones que más se aproximaron al pH deseado son:

F2; F1

Marco Empírico

CHAMPU DE SABILA

Porcentaje de sólido:

Si el champú tiene un alto contenido de sólidos, será complicado que realice un buen trabajo en el pelo y además será costoso sacarse el champú del pelo.

Un buen contenido de sólidos se sitúa en el rango de los 22 – 29 %.

Todas las formulaciones obtuvieron un puntaje aceptables, pero las que estuvieron entre 22 y 25 % fueron:

F1; F2; F3; F5

Marco Empírico

CHAMPU DE SABILA

Evaluación Reológica:

Los resultados obtenidos mostraron que la viscosidad del champú es dependiente del tiempo, ya que varía a medida que se incrementan las RPM. El comportamiento de todas las formulaciones fue de un decremento de la viscosidad por un incremento de las RPM (inversamente proporcionales). Esto demuestra que tienen una naturaleza pseudo–plástica, comportamiento reológico deseado para un champú. Velocidades de mezclado bajas (RPM bajas) inducen a una mayor viscosidad, factor que facilita al champú a esparcirse por todo el cabello. La figura 2 muestra que las curvas no son lineales, demostrando la naturaleza no– Newtoniana de las formulaciones.

Marco Empírico

CHAMPU DE SABILA

Dispersión de Suciedad:

El champú que en el análisis haya concentrado la tinta en la espuma, es considerado de mala calidad, el agua debería mantenerse en el agua. La suciedad que se concentra en la espuma es difícil de enjuagar, además, un gran porcentaje se re–deposita en el cabello.

El mejor resultado lo dio la formulación número dos: F2 Resultados satisfactorios dieron: F1; F3 Malos resultados se obtuvieron de: F4; F5

Marco Empírico

CHAMPU DE SABILA

Relación Ch:Gr:

La relación Champú : Grasa es análogo a lo que en química es una relación estequiométrica.

El orden entre el mejor y el peor resultado se da a continuación en forma decreciente:

F2; F1; F3; F4; F5

Marco Empírico

CHAMPU DE SABILA

Poder del Detergente:

No existe un método estandarizado o un parámetro que indique la cantidad de suciedad que un champú debería idealmente remover.

Los lugares obtenidos por las formulaciones fueron, en orden decreciente:

F2; F1; F5; F4; F3

Marco Empírico

CHAMPU DE SABILA

Caracterización del Pelo:

Las fórmulas F1, F2, F3 (con MP natural) mostraron dar mayor protección a la integridad morfológica del pelo y proveer consistencia y brillo. Otra ventaja que ofrecen los champús naturales sobre el resto es que contienen sustancias fenólicas y vitamina C, las cuales tienen efectos anti–oxidantes.

En las fotos se puede observar además la descamación que sufre el cabello sin ser lavado, y que la mejora que las F1, F2, F3 son superiores a las F4 y F5.

Marco Empírico

CHAMPU DE SABILA

Estabilidad Térmica:

La estabilidad de las propiedades organolépticas de las formulaciones durante el periodo de prueba demuestra que todas las formulaciones son estables, dejando en claro el hecho de que un champú preparado con aloe vera natural se auto–preserva. Esta conclusión nos permite realizar un champú sin preservadores químicos, removiendo así los efectos adversos que dichos conservantes tienen sobre el cuero cabelludo.

Marco Empírico

CHAMPU DE SABILA

Marco Empírico:

Con la fórmula establecida se modificarán las condiciones de operación para encontrar el método de preparación ideal. Cada prueba se realiza mínimamente 3 veces.

Las variables que se modificarán serán: • RPM de mezclado por un tiempo de 5 minutos. • Calidad del agua tratada. • Tiempo de reposo para eliminar las burbujas formadas en el mezclado. • Licuado de la MP. • Tensoactivo y co–surfactante utilizado

CHAMPU DE SABILA

Marco Empírico RPM de Mezclado: (para viscosidad) Tabla 6 RPM

Viscosidad (cps)

15

10300

30

7880

45

5500

60

3000

90

1500

120

530

Marco Empírico

CHAMPU DE SABILA

RPM de Mezclado: (para viscosidad)

Viscosidad vs RPM 10000

Viscosidad (cps)

8000

6000 F2 4000

2000

0 15

30

45 60 90 Velocidad de Mezclado (RPM)

120

Marco Empírico

CHAMPU DE SABILA

Tratamiento de agua – Dureza del agua: (para poder del detergente, relación Ch:Gr, % sólidos, efecto sobre la tensión superficial del agua). Tabla 7

Dureza (ppm)

Poder Detergente (%)

Relación Ch:Gr

% Sólidos

Tensión Superficial (–dinas/cm )

30

45.02

1:1.17

38.95

28.32

15

54.59

1:1.30

32.47

35.73

12

58.32

1:1.37

29.55

42.97

10

62.86

1:1.46

27.93

54.32

7

68.54

1:1.47

25.32

64.60

5

68.73

1:1.47

22.01

68.23

Marco Empírico

CHAMPU DE SABILA

Poder Detergente vs Dureza Agua 80 70

Poder Detergente (%)

60 50 40 30 20 10 0 1

2

3 4 Dureza del Agua (ppm)

5

6

Marco Empírico

CHAMPU DE SABILA

Relación Ch:Gr vs Dureza Agua 1.60 1.40

Relación Ch:Gr

1.20

1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 1

2

3 4 Dureza Agua (ppm)

5

6

Marco Empírico

CHAMPU DE SABILA

Porcentaje Sólidos vs Dureza Agua 45 40

35

Porcentaje Sólidos (%)

30 25 20 15 10 5 0 1

2

3 4 Dureza Agua (ppm)

5

6

Marco Empírico

CHAMPU DE SABILA

Tensión Superficial vd Dureza Agua 80

Tensión Superficial (-dinas/cm)

70 60 50

40 30

20 10

0 1

2

3 4 Dureza Agua (ppm)

5

6

CHAMPU DE SABILA

Marco Lógico

Elaborar un producto en función de los parámetros de calidad con el fin de que éste posea doble funcionalidad (nutrir y limpiar) y que sea rentable.

Desarrollar un producto de excelente calidad según los parámetros observados, en un plazo de 3 meses, que sea rentable y que cumpla doble funcionalidad.

La rentabilidad del producto se la verificará mediante la aceptabilidad del mismo, que será demostrada teniendo en cuenta las ventas al realizar un registro de los impuestos generados por éstas.

Al contar con un proceso de elaboración

Determinar los parámetros de calidad en función de las variables de proceso (RPM mezclado, licuado MP, calidad del agua, tiempo de reposo, calidad de la MP)

pH = 5.5. % Sólidos = 22 – 29. Efecto sobre tensión superficial del agua = – (40 – 72.8) dinas/cm; viscosidad a 45 RPM = 400 – 4000 cps; Vmax espuma formada en análisis = 190 ml; comportamiento reológico pseudo– plástico; Rel. Ch:Gr min = 1:1.05

Los datos, gráficas y tablas obtenidos de los análisis realizados demuestran la calidad y estabilidad del champú.

Con una buena publicidad, el producto cuenta con amplias posibilidades de ser muy bien aceptado por el consumidor.

1) Determinar la adecuada formulación del champú en función de las propiedades dependientes (% de sólidos, pH, viscosidad,…). 2) Determinar la viscosidad en función del licuado de la MP y de las RPM de mezclado de los componentes. 3) Determinar la capacidad de limpiar, % de sólidos en función de la calidad del agua y el licuado de la MP. 4) Determinar la tensión superficial en función del licuado de la MP, del tensoactico y co-surfactante utilizado, y de la calidad del agua. 5) Determinar el pH en función de la proporción mezcla/H cítrico. 6) Determinar la dispersión de suciedad, la relación Ch:Gr, la habilidad y estabilidad de la espuma en función del tiempo de reposo, el tensoactivo y co-surfactante utilizado.

Si: pH < 5.2: irritación en los ojos y cuero cabelludo y resequedad. pH > 5.8: cabello graso. % Sólidos < 22: pobre nutrición cabello. % Sólidos > 29: dificultad en remoción de champú. μ cps 45 RPM < 400: muy escurridizo. μ cps 45 RPM > 4000: difícil esparcimiento sobre cabello. Efecto sobre TA de agua < – 0.04N/m: mala limpieza. Vmax espuma formada > 190 ml: divertido pero mala limpieza. Rel. Ch:Gr < 1:1.05: mala limpieza

Gráficas de: Viscosidad vs RPM, Viscosidad vs Tiempo Licuado MP, Tensión Superficial vs Calidad Agua, % Sólidos vs Calidad Agua, Relación Ch:Gr vs Calidad Agua, Poder Detergente vs Calidad Agua, Estabilidad del champú vs Tiempo, Dispersión de Suciedad vs Tiempo Reposo Mezcla. Tablas y Registros de: pH, % de sólidos, habilidad de crear espuma y estabilidad de la misma, dispersión de suciedad, relación Ch:Gr, tensión superficial, calidad del agua tratada.

• Estudio de las propiedades mediante análisis de laboratorio, experimentación, prueba (mín. 3) y rechazo.

Y $us

relativamente barato, y al tener una gran CHAMPU DE SABILA

Proforma 1 = x $us Proforma 2 = y $us

demanda en aumento, el proyecto tiene grandes expectativas de sostenibilidad económica.

pH = 5.52; % Sólidos = 24.53 %; efecto sobre tensión superficial del agua = – (64.83) dinas/cm; viscosidad a 45 RPM = 3000 cps; Vmax espuma formada en análisis = 163 ml; comportamiento reológico pseudo–plástico; Rel. Ch:Gr min = 1:1.47

Menor costo al evitar o disminuir en composición algunos compuestos

FIN