护肤成分控养成,从入门到精通

广东小厂vs国际大牌,有啥不一样?——护肤品工艺杂谈(2)

上回书我们说到如何打豆浆,哦不,如何做护肤品。以及小厂是如何对待工艺的。可以点这里回顾一下,还没看那篇 的,建议先看完再看这篇工艺文章的中篇。

前情提要:从实验室的打样(以克计量),再放大到可以生产(以千克计量),过程并不是简单的线性放大。量越大,这一放大的过程越难。

接下来就先详细来说一下搅拌,本篇有点略微学术,当然大部分都是人话,就当复习理综了……

 

护肤品从实验室小样到生产,最重要的就是要混合均匀。把一堆原料,包括水和油,变成可用的护肤膏霜,本质就是混合,而要将物料混合均匀,首要的关键操作就是搅拌了。


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我们只说两个点,搅拌速度控制和混合均匀程度。 通过这两点,以点带面,来让大家对工艺有一点点认识。

如果你对中学理科知识还有一点印象的话,应该知道角速度与线速度的计算方式。

V=ω·R,也就是线速度V=角速度ω x 半径 R

假如一个搅拌锅1的半径是R1, 搅拌时的角速度为ω,则位于锅壁处的线速度为

V1=ω·R1

为了表示放大的过程,我们假设有同样角速度ω,但锅变大,也就是锅子半径R2的搅拌锅2, 则锅2在锅壁处的线速度为:

V2=ω·R2


假设两个锅搅拌速度一样(也就是角速度ω一样),因为R2>R1,则V2>V1,也就是搅拌锅2的锅壁处的搅拌速度V2比搅拌锅1的锅壁处的搅拌速度V1要大。

就如我们小时候都坐过旋转木马,坐到外面的,可比坐在里面的,跑得可要快多了。

 

回到现实中来,可以得知,R2越大,也就是越是放到更大的锅子来生产, 搅拌的角速度一样,则搅拌锅壁的搅拌桨的速度V2会越大。

相应对维持搅拌的电机功率的要求就越高,就如原来一匹马就能拉着跑的马车,现在需要10匹马甚至更多来拉动了。不仅如此,边缘这么高的线速度,会对某些料体的结构产生破坏性(至于为什么会破坏掉,如何破坏掉,这又是一个今天不会讲的故事了)。你可以理解为搅拌速度过快,直接把好端端的冰淇淋给捣坏了。

 

那如果保持大小锅边缘的线速度一样,不就不会破坏了吗?没错,但是如果保持边缘线速度一致(V1=V2),由于R2>R1, 那么在大锅中,搅拌角速度将比小锅中的搅拌角速度小很多(ω2<ω1)。转得那么慢,这就将导致大锅中的料体无法充分搅拌均匀。因为锅壁处搅拌的线速度还好,但是靠近锅子中心的那一块却根本不怎么转,无法带动料体混合均匀。

搅拌快了不行,慢了也不行。需要根据什么来进行放大(等线速度或等单位体积功率的放大)。可见,仅仅是放大后的搅拌速度都是个要仔细研究的工艺参数。这一点常做烘焙打发奶油的筒子们应该是深有体会的。

所以在大锅中把这些厚重的料体混合均匀也并不是一件很容易的事,同等条件下,也是锅越大越难。那么搅拌混合均匀为什么如此重要呢?

什么叫混合均匀? 说个简单的模型。假如在一个理想的体系中有黑白两种颗粒需要混合均匀。那么理想的绝对混合均匀是A图所示,不过很多体系里并不容易达到,可能容易达到的是B状态,算是可接受的混合。当然,下图的C状态就是完全不可接受的混合了。


在真实的生产中,想到达到理想状态的100%混合是很难的,而且如果是非牛顿流体(为什么和牛顿老人家扯上关系了,请双手合十,自行百度”非牛顿流体”或”牛顿流体”以示敬意),越稠厚的料体,在越大的生产锅中,搅拌混合设备不太好的情况下,就越难达到完全混合。

此外生产乳化锅,也可能有搅拌死角,也就是锅子中有一部分位置,搅拌设备无法搅拌到,只能靠流体的冲击,湍流,传动来带动这部分料体混合,这就需要搅拌更长的时间。然而,工厂是个讲效率的地方,如果一锅料要生产太长时间的话,这个工艺就面临着被嫌弃的命运。实际的情况是,由于种种原因,料体出锅的时候,很可能有少部分料体没有搅拌好,某些消费者就不幸中招了。


比如黑碳面膜泥中的黑碳,如果没有混合好,黑面膜泥里有不少白的一块一块的料,你好意思告诉消费者这芝麻花生牛轧糖是黑碳面膜?——那不是纯瞎扯吗?

护肤品的质量问题投诉中,有一个怪现象,就是有的人反馈有问题,比如颗粒啊,搓泥啊,但有的人却反馈说没事。除了个体的差异,还有一部分原因,就是因为有一部分料体没有混合均匀,导致同一批次的产品中一部分消费者可能会感觉到有颗粒感,外观颜色变化,质地不均匀等各种问题。有人会说,难道没有品控啊?傻孩子,成千上万瓶哪里可能每瓶都去检,当然是抽检了。如果配方和工艺前期没完善好,这种问题是有可能发生的。这也是国际大牌和广东小厂产品质量差异的体现。

所以混合均匀至关重要。


小结一下,需要将实验室配方放大到生产,仅仅是搅拌速度这个参数就足够摸索的了,保证搅拌均匀也相当有难度,更别说其他工艺细节了。而且是锅越大,越难。一般实验室几百克,2千克的生产量,放大到几百公斤,1,2吨,4,5吨的生产,想再大就非常难了。

有一些技术成果可以在实验室做出来,但是由于各种工艺生产条件的限制无法量产,或量产非常麻烦,只能呆在实验室里吃灰。前文我们说到,有那么一群”飞行员”(工艺工程师)要专门去干这种工艺放大的活,他们可是十分有价值的存在呢。


放大生产不易。好的工艺是考虑客观条件的最优选择。不过生产工艺原则千万条,作为一个成分控,你并不需要了解那么多,但以下几条你应该了解一点,或许对你的护肤搭配也会有些帮助,在工艺生产中:

1.尽量避免敏感性原料在极端环境下混合。比如极端的pH值条件,超出活性成分耐受温度的高温等。(以免活性成分受到破坏或影响)

2.在生产时尽量避免粘度高的料体出现(以免给搅拌均匀带来难度)

3. 在满足质量的条件下,尽可能地减少生产工艺时间(对工厂来说,省时间就是省钱)。

说了这么多工艺的难度,既然工艺有差别,那么一个好的工艺最终的目的是什么?到底不同工艺有什么本质的差别呢?

工艺的最根本目的,是要做出想要的产品微观结构。

这就是”工艺”两字包含的终级奥义。

不同的产品,有着不同的微观结构。

如图是两款不同品牌的膏霜(都是我们之前提到过的产品)的扫描电镜图(放大了N倍),可见其微观结构。


上图是品牌A某款日霜的扫描电镜图,是不是有点盘丝洞的感觉?

再看下面这张。


是品牌B的某款日霜的SEM扫描电镜图,与品牌A的产品的结构还是有很大不同吧。

是不是看不太清楚?

把上图再放大一些,如下图,结构能看清了吗?


这些微观结构影响着产品肤感和外观。甚至同一配方经过不同工艺,也能生产出不同的微观结构的产品,进而影响肤感(比如乳化的粒径过大,或者产品中工艺控制不好含有气泡,造成了难看的外观)。更高级一点的,甚至影响到活性成分的渗透,进而影响到效果(比如使用高压均质机产生更细的乳液颗粒,更易吸收)。

那么不同的工艺所生产出来的不同的产品结构,又是如何影响肤感甚至效果的呢? 或许我可以再来写一篇。感觉我在给自己挖坑……

以上说到了工艺与放大的难度,但是世间总有奇迹,有些产品在大锅中能完好的生产出来,但在实验室,却无法打样做出来。这种惊奇场景,就像是看到了一只根本不是从蛋里孵出来的鸡一样。

我司之前曾有位天赋异禀的老头,数十年如一日专研一类产品(这在国内肯定会因为技能单一而被淘汰了),终于与工艺部门搞出来一个创新结构,不仅性能肤感什么的大大提升,更重要的是,能大大降低成本。简直就是便宜好用的典范,于是喜出望外,为了称霸市场,赶紧申请了专利 。然而将配方转到实验室做小样的时候,一开始死活也弄不出来。配方师反复实验,累到吐血,才搞定了小样的工艺(还记得被那个对搅拌桨的类型,搅拌时间与速度,均质强度与时机,加料顺序都有着极为严格要求的实验室工艺单支配的恐惧)。


小结:

结合前面那篇,我们已说了不少,也不知道你有多少印象。我相信读者中绝大部分人都已理解,毕竟上面的都是送分题,再划一下重点吧(敲黑板)。

  • 从微观上看,工艺(PROCESS)的核心目的,在于能够生产制造出想要的微观结构。因为不同的微观结构,决定了你用在脸上的产品的不同肤感、状态、外观,甚至影响到稳定性与吸收。这涉及到原料,设备,以及(投料)顺序,加热,均质等多项化工单元操作。
  • 从宏观上看,围绕着生产制造本身的一系列操作,无论是原料的生产前处理,制定生产工艺参数,还是确保设备正常运行,还是检测生产出来的料体,以及后续的灌装,包装,都可认为是工艺的组成。
  • 哪怕同一个配方,也可以通过工艺的不同,生产出不同的微观结构,进而影响到肤感和外观与效果。有些”刁钻”的配方,必须通过特定工艺才能生产出来。就如同样一块牛肉,同样的配料,可以烹制出不同的口感一样。
  • 有的配方,只能通过特定的工艺才能生产出来。有些甚至因此无法量产。
  • 但工艺也并不是万能的,没有好的用料,巧妇也难为无米之炊。成分是基础,工艺是加成。一款好的产品需要的是好的成分+好的工艺。


以上只是讲了一点工艺的皮毛,具体到每一步如何调整,再写个几万字出来都不够。你如果很感兴趣,还可以在我们这个公众号:truebuty中,回复”工艺学习“,得到工艺开发的英文书《HANDBOOK OF INDUSTRIAL MIXING SCIENCE AND PRACTICE》(6天内有效,化妆品等相关行业技术人员看看就够了,不过,熟读此书后,你不仅会懂生产护肤品,还将会生产涂料,花生酱等任何关于生产搅拌的问题。甚至在华为对抗美国的技术封锁中,贡献自己的来自化学工程的力量:-))。

当市面上许多的品牌都在分析成分讲功效时,我们希望,作为真正的真魅成分派护肤爱好者,你可以怡然自得地多走一步,放眼工艺,了解到产品背后还有工艺的差距。

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评论 2

  1. #2
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    囧,明天二面花王的工艺工程师想来学习下发现来晚了……

    东酱-AB project3天前回复
  2. #1
    头像

    我来测试一下是否可以

    瑞可4周前 (05-26)回复
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