Гуминовый концентрат, содержащий гуминовые кислоты, способ его получения и состав для ухода за волосами и кожей головы

Гуминовый концентрат, содержащий гуминовые кислоты, способ его получения и состав для ухода за волосами и кожей головы

Реферат

Группа изобретений относится к косметической промышленности и касается косметических средств по уходу за волосами и кожей головы на основе гуминовых концентратов, получаемых из торфа.

Гуминовые вещества широко распространены в природе и составляют значительную часть такого природного гумита, как торф. Смесь очищенных гуминовых веществ с высоким содержанием гуминовых кислот представляет собой комплекс биологически активных веществ (БАВ), состав и действие которого зависят от способа получения.

Известен стимулятор роста растений из торфа, полученный путем противоточной экстракции гуминовых кислот торфа водным раствором щелочного агента в несколько ступеней в многосекционном экстракторе с периодическим многоступенчатым отжимом [Пат. 2078504 РФ, 6 МПК A01N 61/00. Способ получения стимулятора роста растений].

Способ сложен в осуществлении.

Известен способ получения гуминового концентрата путем электролиза водной щелочной суспензии [Пат. 2175651 РФ. Способ получения гумино-минерального концентрата].

Способ применим к бурым углям, но не к торфу, где процент исходных гуматов ниже.

Известен способ получения гуминового концентрата путем электролиза водной щелочной суспензии с обеспечением модуля кислотности в интервале pH 9-12 [Пат. 2319683 РФ. Способ получения гумино-минерального концентрата].

Способы получения гуминовых концентратов, предусматривающие то или иное использование электрохимических установок: электролиз, низкочастотное колебание, кавитирующие вибрационные струи, - требуют больших эксплуатационных расходов, энергозатратны.

Приведенные выше гуминовые концентраты получают по технологиям, подразумевающим дальнейшее использование продукта для нужд сельского хозяйства (в качестве стимулятора роста растений как удобрение). Высокие значения pH экстрактов ограничивают сферу их применения и делают токсичными при использовании в необходимых количествах для косметических целей.

Известен способ выделения гуминовых кислот путем подкисления до pH ниже 3 [А.С. № 169112 СССР, МКИ С07С 63/33].

Биологическая активность таких экстрактов падает при необратимом коагулировании коллоидов, увеличивается токсичность продукта.

Вместе с тем, ценные свойства гуминовых кислот и их производных позволяют использовать их в медицине, косметологии.

Гуматы - смесь высокоочищенных гуминовых веществ с высоким содержанием гуминовых кислот - обладают бактерицидным действием, способностью положительно изменять обменные процессы, повышать митотическую активность клеток [Пат. 2235548 РФ, МПК. Ранозаживляющее средство].

Известно косметическое средство для ухода за волосами, которое содержит экстракт гуминовых кислот (ТУ РБ 100217-002-2000), камфару, ментол, водно-спиртовые экстракты растений, консерванты, витамины А, С, В₆, Н, РР, В₁ В₅, F, Е, при этом в качестве консервантов содержит нипагин, или нипазол, или катон, а в качестве растительного сырья средство содержит хмель, календулу, ромашку, зверобой, шалфей, эвкалипт, лопух, крапиву, аир, подорожник, можжевельник, зеленый чай, листья березы, ламинарию и фукус. Средство усиливает обмен веществ в коже, способствует укреплению и росту волос, предотвращает образование перхоти, оказывает на кожу тонизирующее, заживляющее, регенерирующее действие [Пат. 2180210 РФ, 7 МПК А61К 7/06. Косметическое средство для ухода за волосами]. Состав втирают в кожу головы до мытья волос или наносят на вымытые и обсушенные волосы. Делают обертывание (теплый колпак) на 30-60 минут.

Недостатком такого средства является его многокомпонентность и то, что после его применения используют моющие средства, в основном шампуни, которые смывают с поверхности и вымывают из кожи головы нанесенные средства, резко снижая их эффективность.

Наиболее близкими аналогами предлагаемым решениям являются гуминовый концентрат - биостимулятор из торфа (БСТ), разрешенный в качестве стимулятора роста волос в концентрации не выше 0,6%, способ получения этого концентрата и состав на основе БСТ.

Технология такого пригодного для целей косметологии гуминового концентрата (ТУ 214-1-801-809) включает способ производства кормовой добавки для скота и птицы, разработанный во Всесоюзном научно-исследовательском институте торфяной промышленности [Справочник по торфу / Под ред. А.В.Лазарева и С.С.Корчунова. - М.: Недра, 1982. - С.555-556]. Эта кормовая добавка после дополнительной обработки спиртом применена в косметологии [Патент №2045948 РФ, 6 МПК 7/06. Стимулятор роста волос].

Таким образом, способ получения гуминового концентрата состоит из двух трудоемких стадий:

1. обработка торфа для получения кормовой добавки;

2. обработка кормовой добавки для получения БСТ.

Стадия 1. Окисление кислородом воздуха при повышенных температуре (200-225°С) и давлении (3,5 МПа) в течение 3 часов в водно-щелочной среде, многократные промывки полученной массы от химических реагентов (щелочи), сушки промытой массы.

В процессе длительной обработки торфа в жестких условиях частично разрушаются природные биоактивные компоненты исходного торфа - гуминовый комплекс, фитостерины, полисахариды, липиды, но при этом образуются низкомолекулярные кислоты, вторичные продукты распада, окисления и полимеризации, ухудшающие качество БСТ. Из-за высокого содержания вторичных продуктов количество БСТ в конечном средстве типа лосьон ограничено. Низкое содержание БСТ в составе средства для укрепления волос - не более 0,6 мас.% - снижает эффективность препарата при его воздействии на волосистую часть головы. Многократные промывки водой гидролизованной массы приводят к образованию большого количества сточных вод.

Технология стадии 1 многоступенчатая, энергоемкая, водоемкая, экологически нецелесообразная (95% отходов). Суммарный выход продукта не превышает 5% (по сухому веществу), а сама кормовая добавка, полученная по этому способу, дорога и не находит сбыта. Все это привело к тому, что производство добавки прекращено, как и производимого из нее ранее БСТ.

Стадия 2. Кормовую добавку загружают в колбу с обратным холодильником при соотношении продукт (мас.): 96%-ный этанол (об.)=1:100 и кипятят на водяной бане в течение 1 часа. Полученную взвесь темно коричневого цвета отстаивают, верхний слой - жидкость - декантируют с осадка и фильтруют при 20-30°С, фильтрат разбавляют водой в 2 раза.

К недостаткам второй стадии следует отнести многоступенчатость и большие потери БСТ и спирта при фильтрации мелкодисперсного осадка. Выход фильтрата не превышает 20% (в пересчете на сухое вещество).

Таким образом, общие потери исходного сырья составляют более 99%: выход кормовой добавки - до 5%, выход сухого вещества для лосьона - 20% от 5%, итого - 1%.

Как следует из представленного описания, сам способ и каждая из его стадий трудоемки и многоступенчаты. Выход гуминового концентрата низкий - около 1%.

Сам концентрат вследствие жесткой обработки включает вторичные продукты распада, окисления и полимеризации, ухудшающие качество.

Лосьон - стимулятор роста волос из торфа применяется при круговидном, андрогеном и себорейном облысении и имеет следующий состав, мас.%: БСТ (биостимулятор торфяной) - 0,015-0,600; спирт этиловый ректификованный (90-96%) - 40,0-50,0; вода - остальное [Патент №2045948 РФ, 6 МПК 7/06. Стимулятор роста волос].

Из-за высокого содержания вредных вторичных продуктов количество БСТ в конечном средстве типа лосьон ограничено - не более 0,6 мас.%.

Задачей предлагаемой группы изобретений является получение из торфа технологически простым способом гуминового концентрата, пригодного для использования в косметологии. Повышение выхода и качества гуминового концентрата, максимальное сохранение нативного гуминового комплекса. Создание средства (Состава) для простого ухода за волосами и кожей головы, расширение ассортимента таких средств, расширение показаний к их применению.

Задача решается тем, что гуминовый концентрат, содержащий гуминовые кислоты, представляет собой продукт обработки торфа раствором гидроокиси натрия или калия при активации кислородом воздуха в процессе барботирования и последующей нейтрализации раствором слабой органической кислоты, содержащий на абсолютно сухое вещество, мас.%: гуминовых кислот не менее 2,8, липидной фракции 2,7-2,9, зольных компонентов не менее 0,09%, - имеющий pH 5,5-6,5 и пригодный в качестве активного компонента для средства по уходу за волосами и кожей головы.

Задача решается также тем, что способ получения гуминового концентрата, содержащего гуминовые кислоты, заключается в том, что торф смачивают водой в соотношении 1:(4-6), в качестве щелочного агента используют 10%-ный раствор NaOH или КОН, обработку проводят при температуре не ниже 60°С, активацию осуществляют кислородом воздуха в процессе барботирования при общем течении щелочного гидролиза от 2 до 4 часов, жидкую фракцию отделяют и нейтрализуют водным раствором лимонной (Л) или уксусной (У) кислоты до pH 5,5-6,5.

Задача решается также тем, что Состав для ухода за волосами и кожей головы на основе биоактивного торфопродукта, включающий водный раствор гуминового комплекса, в качестве гуминового комплекса содержит гуминовый концентрат по п.1 в количестве 1,5-50,0 мас.%, имеющий на абсолютно сухое вещество, мас.%: гуминовых кислот не менее 2,8, липидной фракции 2,7-2,9, зольных компонентов не менее 0,09%, - имеющий pH 5,5-6,5 и представляющий собой продукт обработки торфа гидроокисью натрия или калия при активации кислородом воздуха и последующей нейтрализации раствором лимонной или уксусной кислоты.

Задача решается еще и тем, что Состав дополнительно включает консервант, отдушку (оба по НД изготовителя или импорт) и воду (ГОСТ 6709 или СанПиН 2.1.4.1074-01, ГОСТ Р 51232) при предпочтительном соотношении компонентов, мас.%:

Концентрат гуминовый по п.1	1,5-5,0
Консервант	0,3
Отдушка	0,1
Вода дистиллированная или питьевая	до 100.

Задача решается еще и тем, что Состав, дополнительно включающий консервант, отдушку и воду, в качестве консерванта содержит спирт этиловый при предпочтительном соотношении компонентов, мас.%:

Концентрат гуминовый по п.1	- 1,5-5,0
Спирт этиловый	- 20,0
Отдушка	- 0,1
Вода дистиллированная или питьевая	- до 100.

Примеры 1-12. Торф (ТУ 0392-003-40830869-03 или ТУ 0391-002-49017785-2003) в количестве 30 кг загружают в реактор, снабженный нижним штуцером, мешалкой, обогревающей рубашкой и барботером.

В реактор заливают 150 л воды при температуре 15-20°С и перемешивают в течение 20 мин. К содержимому реактора при перемешивании добавляют 3 л 10%-ного водного раствора гидроокиси натрия или калия и проводят щелочной гидролиз в течение 40-60 минут при температуре не ниже 60°С, процесс продолжают при той же температуре и активации кислородом воздуха в процессе барботирования до 2-4 часов. Затем содержимое реактора через нижний штуцер подают на фильтр. Фильтрат нейтрализуют водным раствором лимонной или уксусной кислоты до pH 5,5-6,5.

Выход концентрата гуминового составляет 10-67% от торфа.

Примеры по осуществлению способа сведены в таблицу 1.

Гуминовый концентрат - продукт, используемый в виде лосьона.

Из приведенных в таблице данных видно, что гуминовый концентрат получают в мягких условиях: исключена длительная и энергоемкая стадия высокотемпературного окисления; совмещены щелочной гидролиз и активация процесса за счет поступления кислорода при барботировании; щелочной гидролиз проводится при атмосферном давлении; не требуется проводить многократные промывки (сточные воды), сушку, дополнительную обработку твердого остатка. Мягкие условия процесса позволяют сохранить БАВ в гуминовом концентрате, значительно повышается выход целевого продукта. Соли гуминовых и других природных высокомолекулярных кислот липидной фракции наряду с макро- и микроэлементами состава питают волосяные кутикулы и оказывают благотворное действие на рост и укрепление волос.

Пример 13. По предлагаемому изобретению Состав типа лосьон готовят следующим образом. Концентрат гуминовый, выделенный из торфа по предлагаемой технологии, смешивают с остальными компонентами лосьона в рецептурных соотношениях в реакторе с мешалкой при температуре 10-30°С.

В отличие от ближайшего аналога гуминовый концентрат не требует дополнительной обработки спиртом (см. стадию 2).

В Состав может быть введено до 50% гуминового концентрата, однако необходимым и предпочтительным является 1,5-5,0% в пересчете на сухое вещество концентрата.

Лосьон с гуминовым концентратом наносится на волосистую часть головы и волосы после мытья головы, смывать его не требуется.

Эффект от использования Состава подтверждается примерами апробации в клинике Санкт-Петербурга (разрешен Роспотребнадзором).

Пример 14. Андрогенное и себорейное облысение.

Лосьон, приготовленный, как показано в рецептуре, испытывали на 22 больных в возрасте от 21 года до 55 лет. Давность облысения от 3-х месяцев до 15 лет, составляя у большинства больных 3-4 года. Из 22 человек 15 практически здоровы, у остальных отмечается различная психоматическая патология. Положительный эффект отмечен у 82% пациентов (18 человек), у остальных (4 человека) - отсутствие эффекта.

Пример 15. Жирная себорея, выпадение волос.

Лосьон испытывали на 15 пациентках в возрасте от 18 до 55 лет. Во всех случаях пациентки отмечали улучшение состояния волос, снижение их выпадения, отсутствие перхоти, а после двухнедельного курса применения - улучшение состояния кожи головы и укрепление волос. Все пациентки отмечали свойство лосьона фиксировать прическу на длительное время (до 7 дней).

Пример 16. Круговидное облысение.

Лосьон испытывался на 10 женщинах и 4 мужчинах различного возраста, страдающих круговидным облысением. Давность заболевания колебалась от 3-х месяцев до 15 лет. Положительный эффект через месяц применения лосьона отмечен у 80% пациентов, что выражалось в следующем: в местах применения лосьона появился косметически удовлетворительный рост пушковых волос природного или седого цвета.

Пример 17. Пациентки (30 человек) в возрасте от 18 до 40 лет, страдающие повышенным выпадением волос и наличием перхоти, связанными с длительным применением лекарственных средств, нервными перегрузками, курением или неправильным хаотичным питанием.

Применяли лосьон для укрепления волос в течение 2 недель - одного месяца. Все пациентки отмечали положительный эффект от применения лосьона: прекращалось сильное выпадение волос, исчезала перхоть. Пациентки отмечали быстрый рост волос, хорошую фиксацию прически при использовании лосьона, эффект «более густых волос» - более объемной массы волос.

Пример 18. Пациентки (6 человек), потерявшие волосяной покров головы после перенесенного курса химической (3 чел.) или лучевой (3 чел.) терапии.

Применяли лосьон в течение 2-х недель. При этом волосяной покров головы не только восстанавливался, но, как отмечали пациентки, «волосы становились гуще» в 100% случаев. Пациентки отмечали хорошую фиксацию прически.

Результаты проведенных исследований показали, что Состав проявляет выраженный эффект во всех проведенных испытаниях. Повышенное содержание гуминового комплекса против известного биостимулятора из торфа позволяет дополнительно получить эффект фиксации прически и косметический эффект - состояние «пышности и увеличения массы волос». Лосьон хорошо переносится всеми пациентами, не вызывает аллергии, не обладает раздражающим действием и сенсибилизирующими свойствами, не вызывает видимых изменений кожи, прост в использовании.

Предлагаемые изобретения отвечают признаку «изобретательский уровень», поскольку не очевидны эффективность предложенного мягкого способа получения нового гуминового комплекса из растительного сырья для целей косметологии; возможность создания самостоятельного продукта - гуминового концентрата (ТУ 9154-023-79774070-2008); а также высокая эффективность при расширении показаний к применению нового лосьона, произведенного с применением созданного гуминового комплекса, дополнительный эффект фиксации прически.

Можно предположить, что Состав дополнительно проявляет свойства иммуностимулятора и антиоксиданта.

Предлагаемые изобретения отвечают признаку «промышленная применимость», что подтверждается примерами осуществления.

Предлагаемые изобретения отвечают признаку «новизна», поскольку ранее не был известен и описан гуминовый концентрат с содержанием гуминовых кислот не ниже 2,8% для целей косметологии, способ его получения и Состав, предложенные в решениях.

Для получения концентрата гуминового из торфа используют вновь созданную мягкую технологию, заключающуюся в щелочном гидролизе торфопродукта в водной среде с одновременной активацией кислородом воздуха и последующей нейтрализацией состава подкислением до рН 5,5-6,5. Остаток торфа после гидролиза и фильтрации не является отходом производства, а применяется в качестве удобрения или мульчи, так как не содержит вредных компонентов, т.е. технология экологична.

Концентрат гуминовый содержит не только гуминовый комплекс, но и все активные вещества исходного торфа: липиды (включая соли высокомолекулярных жирных кислот и фитостерин), минеральные вещества. При обработке уксусной или лимонной кислотой образуются дополнительно полезные ацетаты или цитраты.

Минимизированные за счет мягких условий гидролиза количества вторичных продуктов деструкции торфа позволяют многократно увеличить содержание гуминового комплекса и других БАВ в предлагаемом Составе и повысить его эффективность.

Предлагаемая группа изобретений позволяет получить состав для ухода за волосами и кожей головы с улучшенными потребительскими свойствами, расширить ассортимент средств для ухода за волосистой частью головы, стимулирующих рост волос на стадии облысения и обеспечивающих восстановление волосяного покрова на участках разрежения или отсутствия волос при расширенных показаниях к применению, в т.ч. после перенесенных химической или лучевой терапии.

В Состав могут быть дополнительно введены биоактивные добавки из биомассы дерева, водорослей и/или другого растительного сырья.

Состав получают из доступного отечественного сырья.

В качестве сырья для получения гуминового концентрата могут быть использованы различные торфопродукты, сапропель или придонный ил.

Таблица 1
Примеры практического осуществления способа и характеристики гуминового концентрата
Параметры	Номер эксперимента
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Соотношение кол-в торфа и воды	1:5	1:6	1:5	1:4	1:5	1:5	1:5	1:6	1:5	1:4	1:5	1:5
Температура, °С	80	80	100	80	60	80	80	80	100	80	60	80
Время, час.	3	3	3,5	3	4	2	3	3	3,5	3	4	2
Выход ГК к исходному торфу, %	60	67	61	10	61	62	60	67	61	10	61	62
Массовая доля гуминовых кислот, %	4,8	3,9	4,7	3,2	4,5	2,8	4,8	3,9	4,7	3,2	4,5	2,8
Массовая доля зольных веществ, %	1,6	0,6	1,4	0,09	1,2	0,7	1,6	0,6	1,4	0,1	1,2	0,7
Массовая доля липидной фракции, %	2,9	2,8	2,8	2,7	2,7	2,8	2,8	2,9	2,8	2,7	2,8	2,7
Кислота	Л	Л	Л	Л	Л	Л	Л	У	У	У	У	У
pH	5,5	5,8	5,6	5,8	5,5	5,6	5,5	5,8	5,6	5,8	6,5	5,6

1. Гуминовый концентрат, содержащий гуминовые кислоты, пригодный в качестве средства по уходу за волосами и кожей головы и полученный в результате обработки торфа щелочным агентом, отличающийся тем, что гуминовый концентрат представляет собой продукт обработки торфа раствором гидроокиси натрия или калия при активации кислородом воздуха в процессе барботирования и последующей нейтрализации раствором лимонной или уксусной кислоты, содержащий на абсолютно сухое вещество, мас.%: гуминовых кислот не менее 2,8, липидной фракции 2,7-2,9, зольных компонентов не менее 0,09%, - имеющий рН 5,5-6,5.

2. Способ получения гуминового концентрата, содержащего гуминовые кислоты, пригодного в качестве средства по уходу за волосами и кожей головы, путем обработки торфа щелочным агентом, отличающийся тем, что торф заливают водой при температуре (15-20)°С в соотношении 1:(4-6) и перемешивают в течение 20 мин, в качестве щелочного агента используют 10%-ный раствор NaOH или КОН, обработку проводят при атмосферном давлении в течение 40-60 мин при температуре не ниже 60°С, продолжение процесса осуществляют при той же температуре и активации кислородом воздуха в процессе барботирования при общем течении щелочного гидролиза от 2 до 4 ч, жидкую фракцию отделяют и нейтрализуют водным раствором лимонной или уксусной кислоты до рН 5,5-6,5.

3. Состав для ухода за волосами и кожей головы на основе гуминового концентрата, содержащего гуминовые кислоты, пригодного в качестве средства по уходу за волосами и кожей головы, отличающийся тем, что содержит гуминовый концентрат по п.1 в количестве (1,5-50,0) мас.%, представляющий собой продукт обработки торфа раствором гидроокиси натрия или калия при активации кислородом воздуха в процессе барботирования и последующей нейтрализации раствором лимонной или уксусной кислоты, содержащий на абсолютно сухое вещество, мас.%: гуминовых кислот не менее 2,8, липидной фракции 2,7-2,9, зольных компонентов не менее 0,09%, - имеющий рН 5,5-6,5.

4. Состав по п.3, отличающийся тем, что дополнительно включает консервант, отдушку и воду при предпочтительном соотношении компонентов, мас.%:

Концентрат гуминовый по п.1	1,5-5,0
Консервант	0,3
Отдушка	0,1
Вода дистиллированная или питьевая	до 100

5. Состав по п.3, отличающийся тем, что дополнительно включает консервант, отдушку и воду, а в качестве консерванта содержит спирт этиловый при предпочтительном соотношении компонентов, мас.%:

Концентрат гуминовый по п.1	1,5-5,0
Спирт этиловый	20,0
Отдушка	0,1
Вода дистиллированная или питьевая	до 100