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"高级化妆品配方师研修班" 第2512期|广州圣问技术服务有限公司-化妆品乳化剂用量计算方法及选择

引言

乳化剂是化妆品配方中的核心成分，其用量与选择直接影响产品的稳定性、质地及功效。本文将从乳化剂的作用机制出发，系统阐述用量计算方法及选择策略，为化妆品研发提供科学指导。

一、乳化剂用量计算方法

乳化剂用量的确定需结合产品类型、油相组成及工艺条件，常见计算方法包括公式法、HLB值法及经验比例法。

1. 公式法：基于体积与浓度的量化计算

巴斯夫提出的用量计算公式为：
用量（kg）=（总体积（L）×所需乳化剂浓度（%））÷100

• 总体积：需乳化的油相与水相总体积。

• 所需浓度：根据产品类型（如膏霜、乳液）和工艺要求确定，通常为1%-20%。
       示例：配制100L乳液，需浓度为5%的乳化剂，则用量为：
       （100L × 5%）÷100 = 5kg
       注意事项：实际用量需结合工艺调整，如高剪切乳化需增加用量以确保充分分散。

2. HLB值法：基于油相需求的配比计算

HLB值（亲水亲油平衡值）是选择乳化剂的关键参数，计算步骤如下：

（1）确定油相所需HLB值

查阅资料或实验测定油相成分的HLB需求。例如，矿物油的HLB需求为10，硅油为7.5。

（2）计算混合乳化剂的HLB值

若使用复合乳化剂，其HLB值按加权平均计算：
HLB_混合 = (HLB₁×W₁ + HLB₂×W₂) ÷ (W₁ + W₂)
其中，W₁、W₂为各乳化剂的质量分数。
示例：配制O/W型乳液，油相需HLB=12。选用Span-80（HLB=4.3）与Tween-80（HLB=15），按比例混合：
设Span-80占比为x，则：
4.3x + 15(1-x) = 12 → x ≈ 0.25
即Span-80占25%，Tween-80占75%。

（3）确定乳化剂用量

乳化剂用量通常为油脂用量的10%-20%。例如，油脂总量为10kg，则乳化剂用量为1-2kg。

3. 经验比例法：基于产品类型的快速估算

• O/W型乳液：乳化剂用量为总配方的3%-8%。

• W/O型乳液：乳化剂用量为总配方的5%-15%。

• 膏霜类产品：乳化剂用量为1%-10%，需满足经验式：
       乳化剂质量 ≈ 油相质量 × (HLB需求 ÷ 混合HLB值)

二、乳化剂选择策略

乳化剂的选择需综合考虑乳液类型、油相性质及工艺条件，核心原则如下：

1. 根据乳液类型选择HLB范围

• O/W型乳液：选用HLB=8-18的乳化剂（如Tween系列）。

• W/O型乳液：选用HLB=3-6的乳化剂（如Span系列）。

• 复合乳液：需同时满足内外相HLB需求，如（O/W）/O型乳液需分层设计HLB值。

2. 匹配油相极性

油相极性越大，乳化剂亲水性需越强；油相极性越小，乳化剂疏水性需越强。例如：

• 极性油（如甘油三酯）：选用HLB=11-15的乳化剂。

• 非极性油（如角鲨烷）：选用HLB=3-6的乳化剂。

3. 复配乳化剂优化性能

单一乳化剂常难以满足需求，需通过高低HLB值复配实现协同效应：

• O/W型乳液：以高HLB乳化剂（如Tween-80）为主，低HLB乳化剂（如Span-80）为辅。

• W/O型乳液：以低HLB乳化剂（如单甘酯）为主，高HLB乳化剂（如聚甘油酯）为辅。
       示例：雪花膏配方中，Tween-80（HLB=15）与Span-80（HLB=4.3）按4.44%:2.56%复配，HLB值≈12，满足O/W型需求。

4. 考虑工艺与稳定性

• 相转变温度（PIT）：非离子乳化剂的PIT值需高于储存温度30-60℃，以确保稳定性。例如，乳化剂PIT=50℃时，产品储存温度应低于20℃。

• 液晶结构：高浓度乳化剂可形成层状α-凝胶网络，提升乳液稳定性。需在70-80℃下乳化，缓慢冷却以构建有序结构。

5. 安全性与法规合规

• 优先选用天然乳化剂（如大豆卵磷脂）或食品级乳化剂，降低刺激性。

• 避免阳离子乳化剂与阴离子乳化剂复配，防止沉淀。

• 符合《化妆品安全技术规范》对乳化剂种类及用量的限制。

三、实际应用中的优化策略

1. 快速出样与微调

ODM生产中，可基于经验范围（如2%基础用量）微调：

• 若乳液粘度不足，增加0.5%-1%高HLB乳化剂。

• 若分层，增加0.5%-1%低HLB乳化剂或增稠剂（如卡波姆）。

2. 万能乳化剂的应用

部分预混乳化剂（如赛比胶）可简化配方设计，但需验证其与油相的兼容性。

3. 反向推导法

通过分析市售产品配方，反推乳化剂组合及用量。例如，某热门面霜使用Cetearyl Alcohol（HLB=15.5）与Glyceryl Stearate（HLB=3.8）复配，可推测其HLB需求及比例。

结论

化妆品乳化剂的用量计算与选择需结合理论方法与实战经验。通过公式法量化基础用量，HLB值法指导配比，复配策略优化性能，并辅以工艺调整与安全性验证，可实现高效、稳定的乳化体系设计。实际研发中，建议建立乳化剂数据库，积累常用油相的HLB需求及复配比例，以提升开发效率。