CHỌN LỰA CHẤT NHŨ HÓA - CEFTworks

Trong bài viết này, CEFT Academy xin phép chia sẻ ngắn gọn về các định nghĩa sau

Nhũ tương:

Là một hệ phân tán bao gồm pha phân tán (dispersed phase) và pha liên tục (continuous phase). Hai pha này bản chất không hòa tan vào nhau, nhưng chúng phân tán dưới tác động của vật lý và các chất hoạt động bề mặt.

Chất nhũ hóa:

Là chất có tác dụng giảm sức căng bề mặt (Surface tension) của hai pha, giúp tạo ra một hỗn hợp nhũ tương ổn định. Bạn có thể hình dung chất nhũ hóa như một người mà có thể giúp 2 đứa bạn không ưa nhau có thể chơi chung vậy đó.

Giá trị HLB

Là chỉ số cân bằng ưa nước – ưa dầu của một chất.

Hệ W/O thường có HLB value 8-18

Hệ O/W thường có HLB value 3 - 6

Các hệ nhũ tương:

W/O (Water in Oil): Nước trong dầu. Nước là pha phân tán, Dầu là pha liên tục. Butter, Magarine….

O/W (Oil in Water): Dầu trong nước. Dầu là pha phân tán, Nước là pha liên tục. Sữa, mayonnaise, dầu giấm (vinaigrette)

Chọn chất nhũ hóa cho hệ O/W

Một điều thú vị mà CEFT muốn chia sẻ trong bài viết này đó là cách chọn chất nhũ hóa cho một hệ nhũ tương O/W (oil in water).

Nguyên tắc rất đơn giản đó là bạn cần chọn chất nhũ hóa sao cho có giá trị HLB gần với giá trị HLB mà hệ cần nhũ hóa “cần”

Các bước chọn một chất nhũ hóa được tóm tắt như sau:

1. Dự đoán giá trị HLB của hệ
2. Chuẩn bị hỗn hợp nhũ hóa
3. Thử nghiệm và đánh giá tính ổn định
4. Điều chỉnh tiến về giá trị HLB tối ưu

1. Dự đoán giá trị HLB của hệ cần nhũ hóa

Hệ O/W có giá trị HLB từ 8-18. Tuy nhiên, đây là một khoảng khá rộng, cần phải thu hẹp khoảng để tiết kiệm thời gian và công sức để thực hiện. Theo ICI, mỗi hệ nhũ tương O/W có giá trị HLB phụ thuộc vào loại chất của pha phân tán (hàm lượng ít hơn 20%)

Ví dụ: dầu giấm là hệ nhũ tương O/W, dầu là pha phân tán. Giá trị HLB của hệ này là 6-7.

Nếu trong pha phân tán của hệ nhũ tương chứa nhiều chất, bạn có thể sử dụng dữ liệu HLB của ICI link sau:

2. Chuẩn bị hỗn hợp nhũ hóa

Tại bước này cần chuẩn bị một dãy gồm nhiều hỗn hợp chất nhũ hóa có giá trị HLB trong khoảng HLB của hệ (đã tìm được ở bước A)

Ví dụ: Tiếp tục với dầu giấm, HLB của hệ 6 -7.

Chuẩn bị hỗn hợp chất nhũ hóa có HLB lần lượt là 5,6,7,8. Khuyến cáo, để có thể tìm được giá trị HLB tối ưu của hệ nhũ, nên chọn một khoảng ± 1 đơn vị so với giá trị HLB dự đoán.

Cách pha hỗn hợp nhũ hóa theo giá trị HLB mong muốn

B1: Chọn một chất nhũ hóa có HLB thấp (SPAN 60). Tại 100% SPAN 60 có HLB = 4.7

B2: Chọn một chất nhũ hóa có HLB cao (TWEN 60). Tại 100% TWEN 60 có HLB = 14.9

Áp dụng công thức

HLB mong muốn = (% SPAN 60 * 4.7) + ((1-%SPAN 60)*14.9)

Ghi chú:

%SPAN 60: tỉ lệ SPAN 60 trong hỗn hợp nhũ hóa

%TWEN 60: tỉ lệ SPAN 60 trong hỗn hợp nhũ hóa

%SPAN 60 + %TWEN 60 = 1

3. Thực hiện thí nghiệm và đánh giá tính ổn định

Tiến hành cho đồng thời từng hỗn hợp chất nhũ hóa vào hệ cần nhũ hóa. Tại bước này, cần khuấy đảo để hỗn hợp đồng nhất thì lưu ý cố định tốc độ và thời gian khuấy để giảm thiểu sai lệch giữa các mẫu.

Trong thí nghiệm này, mục tiêu nhằm xác định sự ổn định của hệ nhũ theo thời gian. Sự ổn định của hệ nhũ tương (Stability of emulsion) là khả năng chống chịu với các biến đổi lý hóa theo thời gian.

Theo kiến thức và kinh nghiệm giới hạn của Ad, thì Thời gian tách pha là tiêu chí dễ đánh giá và quan sát nhất. Thời gian tách pha được tính từ khi hỗn hợp nhũ tương đồng nhất cho đến khi xuất hiện lớp phân tách giữa hai pha với điều kiện nhiệt độ và áp suất nhất định. Thời gian tách pha càng dài, chứng tỏ hệ càng ổn định, hỗn hợp nhũ hóa có HLB gần với giá trị HLB của hệ và ngược lại.

Đối với các hỗn hợp độ nhớt cao như bột nhão (batter), thì tương đối khó quan sát sự tách pha. Trong trường hợp này, thì cần đánh giá về ngoài quan, cấu trúc (nổi bọt, tách dầu) sau một khoảng thời gian nhất định.

Trong quá trình phát triển và thử nghiệm hạn sử dụng, một số các chỉ tiêu khác của sản phẩm cũng được đánh giá về tính ổn định của hệ nhũ tương như:

4. Điều chỉnh về giá trị HLB

Tìm kiếm giá trị HLB tối ưu là một quá trình thử sai, hãy cứ lặp lại các bước C cho đến khi bạn hài long với hệ nhũ của mình nhé. Ngoài ra, một số yếu tố khác cũng ảnh hưởng đến kết quả và “performance” của hệ nhũ tương nguồn của “pha dầu” và nhóm hóa học của chất nhũ hóa. Chi tiết hơn, mời bạn truy cập vào link sau để tham khảo tài liệu của ICI nhé.