Phụ Gia Làm Bền Nhũ Tương

Phụ Gia Làm Bền Nhũ Tương

Đề Tài : Phụ Gia Làm Bền Nhũ Tương

A/ KHÁI NIỆM CHUNG VỀ PHỤ GIA.

I/ Định nghĩa.

Phụ gia thực phẩm (food additive) là những chất khơng được coi là thực phẩmhoặc một thành phần của thực phẩm Phụ gia thực phẩm cĩ ít hoặc khơng cĩ giá trịdinh dưỡng, được chủ động cho vào với mục đích đáp ứng yêu cầu cơng nghệ trongquá trình sản xuất, chế biến, xử lý, bao gĩi, vận chuyển, bảo quản thực phẩm Phụ giathực phẩm khơng bao gồm các chất ơ nhiễm hoặc các chất bổ sung vào thực phẩm vớimục đích tăng thêm giá trị dinh dưỡng của thực phẩm

Phụ gia thực phẩm là những chất, hợp chất hoá học được đưa vào trong quátrình đóng gói, chế biến, bảo quản thực phẩm, làm tăng chất lượng thực phẩm,hoặc để bảo toàn chất lượng thực phẩm mà không làm thực phẩm mất an toàn

II/ Phân loại.

 Phân loại theo nhĩm chức năng ( Cục quản lý chất lượng và vệ sinh an tiàn thựcphẩm) các chất phụ gia được chia thành:

Các chất điều chỉnh độ axit

Các axít thực phẩm được bổ sung vào để làm cho hương vị của thực phẩm

"sắc hơn", và chúng cũng cĩ tác dụng như là các chất bảo quản và chống ơxihĩa Các axít thực phẩm phổ biến là dấm, axít citric, axít tartaric, axít malic,axít fumaric, axít lactic

Các chất điều vị

Các chất điều vị làm tăng hương vị sẵn cĩ của thực phẩm Ví dụ: axit

glutamic(L), mononatri glutamat, canxi glutamat, maltol, axit inosinic………Các chất ổn định

Các chất ổn định, tạo đặc và tạo gel, chẳng hạn pectin (sử dụng trong một sốloại mứt hoa quả) làm cho thực phẩm cĩ kết cấu đặc và chắc Trong khi chúngkhơng phải là các chất chuyển thể sữa thực thụ, nhưng chúng giúp cho cácchất thể sữa ổn định hơn Ví dụ: canxi cacbonat, dikali orthophosphate,polyvinylpyrodidon, kali clorua, amoni polyphosphate………

Các chất bảo quản

Các chất bảo quản ngăn hoặc kiềm chế sự thối hỏng của thực phẩm bị gây rabởi các hoạt động của nấm mốc, vi khuẩn hay các vi sinh vật khác Ví dụ:lysozym, axit sorbic, kali sorbat, canxi benzoate, sulphua dioxit, axitpropionic……

Các chất chống đơng vĩn

Các chất chống vĩn cục giữ cho các chất bột, chẳng hạn như sữa bột khơng bịvĩn cục Tạo xốp, ổn định màu, làm ẩm, làm dày… ví dụ : trimagieorthophosphate, canxi silicat, natri ferocyanua, sat amoni xitrat, nhơmsilicat……

Các chất chống ơxi hĩa

Các chất chống ơxi hĩa như vitamin C cĩ tác dụng như là chất bảo quản bằngcách kiềm chế các tác động của ơxy đối với thực phẩm và nĩi chung là cĩ lợicho sức khỏe Một số chất chống oxy hố khác: natri ascorbat, ascorbylpalmitat, propyl galat, lexitin……

Các chất chống tạo bọt

Các chất chống tạo bọt làm giảm hoặc ngăn chặn sự tạo bọt trong thực phẩm

Ví dụ: propylen glycol, polydimetyl siloxan, sáp camauba, natri alginate……

Các chất ngọt tổng hợp

Các chất làm ngọt được bổ sung vào thực phẩm để tạo vị ngọt Các chất làmngọt không phải đường được thêm vào để giữ cho thực phẩm chứa ít nănglượng (calo) nhưng vẫn có vị ngọt của đường hay vì chúng có các tác động cólợi cho các bệnh nhân bị bệnh đái đường hay sâu răng Ví dụ: manitol,aspartam, isomalt, sacarin, sucraloza……

Chế phẩm tinh bột

Một số chế phẩm tinh bột : dextrin, tinh bột đã khử màu, monoamidon

phosphate, diamidon glyxerol, amidon axetat, diamidon hydroxipropyl glycerol………

Các chất làm đặc là các chất mà khi thêm vào thực phẩm sẽ làm tăng độ đặc

mà không làm thay đổi đáng kể các thuộc tính khác của thực phẩm Ví dụ:nhôm amoni sulphat, canxi sulphat, monocanxi orthophosphate, canxiclorua……

Các chất tạo bọt

Chất tạo bọt điển hình là chất chiết xuất từ quillaia nhằm tao bọt cho sản phẩmthực phẩm

Các chất tạo phức kim loại

Một số chất tạo phức với kim loại : isopropyl xitrat, oxystearin, dimagiediphosphat, kali polyphosphate……

III.Tiêu chuẩn đánh giá mức độ cho phép sử dụng chất phụ gia

1 Lượng ăn vào hàng ngày chấp nhận được (Acceptable Daily Intake - ADI) là lượngxác định của mỗi chất phụ gia thực phẩm được cơ thể ăn vào hàng ngày thơng quathực phẩm hoặc nước uống mà khơng gây ảnh hưởng cĩ hại tới sức khoẻ ADIđược tính theo mg/kg trọng lượng cơ thể/ngày

ADI cĩ thể được biểu diễn dưới dạng: - Giá trị xác định

- Chưa qui định (CQĐ)

- Chưa xác định (CXĐ)

2 Lượng tối đa ăn vào hàng ngày (Maximum Tolerable Daily Intake - MTDI) là lượngtối đa các chất mà cơ thể nhận được thơng qua thực phẩm hoặc nước uống hàngngày MTDI được tính theo mg/người/ ngày

3 Giới hạn tối đa trong thực phẩm (Maximum level - ML ) là mức giớí hạn tối đa củamỗi chất phụ gia sử dụng trong quá trình sản xuất, chế biến, xử lý, bảo quản, baogĩi và vận chuyển thực phẩm.ML được tính theo mg/kg sản phẩm

4 Thực hành sản xuất tốt (Good Manufacturing Practices - GMP) là việc đáp ứng cácyêu cầu sử dụng phụ gia trong quá trình sản xuất, xử lý, chế biến, bảo quản, baogĩi, vận chuyển thực phẩm, bao gồm:

- Hạn chế tới mức thấp nhất lượng phụ gia thực phẩm cần thiết phải sử dụng;

- Lượng chất phụ gia được sử dụng trong trong quá trình sản xuất, chế biến, bảo quản, bao gĩi và vận chuyển cĩ thể trở thành một thành phần của thực phẩm nhưng khơng ảnh hưởng tới tính chất lý hố hay giá trị khác của thực phẩm;

- Lượng phụ gia thực phẩm sử dụng phải phù hợp với cơng bố của nhà sản xuất

đã được chứng nhận của cơ quan cĩ thẩm quyền

B- NHŨ TƯƠNG THỰC PHẨM

2/ Phân loại nhũ:

Nhũ tương thường được phân loại theo tính chất của tướng phân tán và môitrường phân tán hoặc theo nồng độ của tướng phân tán trong hệ

Theo cách phân loại đầu, người ta chia thành chất lỏng không phân cực(hoặc phân cực yếu) trong chất lỏng phân cực là các nhũ tương loại 1 hay nhũtương thuận kí hiệu O/W (oil/water) và chất lỏng phân cực trong chất lỏng khôngphân cực là các nhũ tương loại 2 hay nhũ tương nghịch kí hiệu W/O (water/oil)

Theo cách phân loại thứ hai, nhũ tương được chia ra: nhũ tương loãng, đậmđặc và rất đậm đặc hay gelatin

-Nhũ tương loãng: là các nhũ tương chứa khoảng 0,1% tướng phân tán Ởđây cần nói rõ nhũ tương loãng không chỉ đơn giản là nhũ tương có độ phân tán béchế tạo bằng cách pha loãng nhũ tương đậm đặc, mà gồm cả các hệ có tính chấtđặc trưng cho nhũ tương loãng Các hạt trong nhũ tương loãng có kích thước rấtkhác với kích thước hạt của các nhũ tương đặc và rất đặc Các nhũ tương loãng lànhững hệ phân tán cao, có đường kính hạt phân tán quanh 10-5 cm Hơn nữa, các

nhũ tương loãng thường được tạo nên mà không cần thêm vào hệ các chất nhũ hoáđặc biệt.

-Nhũ tương đậm đặc: là những hệ phân tán lỏng-lỏng chứa một lượng tươngđối lớn tướng phân tán, đến 74% thể tích Kích thước của các hạt trong hệ tươngđối lớn 0,1-1 m và lớn hơn Các nhũ tương đậm đặc rất dễ sa lắng và sự sa lắngcàng dễ dàng nếu sự khác biệt về khối lượng riêng giữa tướng phân tán và môitrường phân tán càng cao Nếu tướng phân tán có khối lượng riêng bé hơn của môitrường thì sẽ có sự sa lắng ngược, nghĩa là các giọt nổi lên trong hệ

-Nhũ tương rất đậm đặc: hoặc nhũ tương gelatin hoá, thường là các hệ lỏng trong đó độ chứa của tướng phân tán vượt quá 74% thể tích

lỏng-* Ngoài ra ta còn có:

-Nhũ phức: dầu có thể phân tán trong pha nước của nhũ W/O để tạo ra hệphức O/W/O, tương tự ta có hệ phức W/O/W

-Nhũ trong: phần lớn các loại nhũ đều đục do ánh sáng bị tán xạ khi gặpcác hạt nhũ phân tán, khi đường kính của những giọt cầu giảm xuống khoảng 0.05

m tác dụng của ánh sáng bị tán xạ giảm khi đó nhũ sẽ trong suốt Nhũ trong cònđược gọi là vi nhũ

-Trạng thái keo: khi hoà tan đường vào nước, các phân tử đường phân tánvào nước ở dạng phân tử riêng rẽ, trạng thái này gọi là trạng thái hoà tan hoàntoàn Đối với các nhũ đục đường kính hạt phân tán lớn hơn 0,2 m Trạng thái keolà trạng thái trung gian giữa 2 trạng thái: hoà tan hoàn toàn và nhũ đục Kích thướccác hạt keo vào khoảng 0,05-0,2 m

Những chất thuộc lọai trên :

- Những chất gum (nhựa, cao su) như cacboxy metyl cellulose… đựơc dùnglàm chất làm sệt pha háo nước của nhũ tương mỹ phẩm

- Những chất màu cũng được sử dụng trong sản xuất kem, chúng phân tántốt tạo ra hệ keo

Đối với nhũ có pha liên tục ở trạng thái lỏng, phân thành 2 loại: ưa lỏng va kịlỏng.Ví dụ: những chất gum khi phân tán trong nước tạo ra hệ keo lỏng gọi là keo

ưa nước, những chất màu phân tán trong nước tạo ra hệ keo kị lỏng gọi là keo kịnước

II/ Lí thuyết về nhũ

1/ Sức căng bề mặt và thuyết hấp phụ

Xét trường hợp phân tán 1ml dầu vào nước, nếu giọt dầu phân tán có đườngkính 5 m thì bề mặt tiếp xúc giữa dầu và nước sẽ được gia tăng khoảng 12000

cm2 đồng thời kéo theo sự gia tăng tương đương năng lượng tự do bề mặt của hệ.Tuy nhiên do giới hạn của sức căng bề mặt giữa hai pha nên để giảm thiểu nănglượng tự do của hệ khoảng 15 tỉ giọt cầu có đường kính 5 m có khuynh hướng kếthợp lại và tạo ra những hạt đơn sau khi những rung động cơ học ngừng và bất cứsự giảm sức căng bề mặt nào cũng sẽ làm cho sự phân tán dầu trong nước trở nêndễ dàng hơn và cũng làm tăng tính ổn định mặt nhiệt động học

Những yếu tố để xác định loại nhũ được giải thích bởi Bracroft và Tucker: lớpphim được hấp phụ ở bề mặt phân chia pha có thể được xem như một pha riêngbiệt trong đó hiện diện 2 bề mặt: một của pha dầu và một của pha nước Lớp phimphân cách này cũng chịu 2 áp lực bề mặt và sẽ có khuynh hướng lõm về phía cósức căng bề mặt cao hơn, điều này giải thích cho hình dáng của các hạt pha phântán

2/ Thuyết thể tích pha

Thuyết này giải thích cho việc xác định loaị nhũ dựa vào nhận định lập thể:Oswal cho rằng nếu một pha chiếm 25,98% thể tích sẽ thể hiện là pha phân tán,nếu khoảng 25,98%-75,02% nó sẽ thể hiện cả hai pha phân tán và liên tục, nếutrên 75,02% nó thể hiện pha liên tục Tuy nhiên hệ nhũ sẽ không lí tưởng nếunhững hạt phân tán không bền và không có kích cỡ đồng nhất Ngoài ra hệ nhũcòn phụ thuộc thể tích pha, loại chất tạo nhũ và phương pháp điều chế Ví dụ:Salisburyetal đã nghiên cứu hệ sáp ong-borax dùng trong kem lạnh với những điềukiện trong phòng thí nghiệm họ đã tạo ra hệ O/W với khoảng 45% thể tích là nướcvà hệ W/O với lượng nước ít hơn 45% Tuy nhiên, thực tế nhũ W/O dùng trongkem lạnh chứa ít nước hơn, khoảng 20% thể tích

3/ Sự hình thành phức phân tử

Việc hình thành phức phân tử là một yếu tố quan trọng trong việc xác địnhsự ổn định hệ nhũ O/W nào đó Sự ổn định của nhũ cũng có liên quan đến loạiphân tử ở hai pha

Những điều kiện cần thiết để tạo ra nhũ O/W loại này:

+ phức phân tử ổn định tạo ra phải gồm ít nhất hai thành phần, mộtthành phần tan tốt trong nước, một thành phần tan tốt trong dầu

+ sức căng bề mặt phải nhỏ, không đáng kể

+ để đáp ứng hai điều kiện đầu thì phải có một lượng thừa cấu tử tantrong nước dưới lớp phim ở bề mặt phân cách

+ lớp phim bề mặt pgải ở trạng thái lỏng sệt

+ những giọt dầu phải tích điện

Những điều kiện tạo nhũ W/O:

+lớp phim bề mặt phải có độ bền đáng kể

+lớp phim bề mặt không tích điện

Để đảo nhũ đối với nhũ O/W ổn định anion: thêm vào những cation đa hoátrị nhằm đáp ứng những điều kiện trên

Những điều kiện cần thiết để tạo ra được nhũ O/W lí tưởng như vậy có thểáp dụng cho mọi trường hợp, nhưng đối với hệ W/O thì có trường hợp ngoại lệ Vídụ: việc sử dụng những chất nhũ hoá không ion có thể tạo ra nhũ W/O ổn định

hoặc không ổn định với hàm lượng pha phân tán cao, khoảng 80% Nếu lớp phimbề mặt của tất cả các hệ W/O đều có độ cứng cao rõ rệt thì không thể điều chếđược một nhũ tương như vậy Ngoài ra nếu thêm nhũ tương W/O ổn định bằng xàphòng canxi, một chất nhũ hoá hỗ trợ không ion thích hợp như sorbital sesquioleatthì một sản phẩm mềm hơn được tạo ra có tính bền cơ học cao hơn hệ nhũ và xàphòng canxi trước đó Sự gia tăng đôï bền này có liên quan đến sự làm mềm lớpphim và xà phòng canxi bởi sự thấm và kết hợp của chất tạo nhũ không ion.

Becher cho rằng những hạt cầu trong hệ W/O có thể tích điện Schulmanđưa ra những điều kiện cần thiết cho việc sản xuất những hệ nhũ bền, cực mịn Từnhững nghiên cứu về electron trong phạm vi nhỏ đối với hệ O/W ổn định bằng xàphòng, Schulman đã nhận thấy có 2 loại đều trong suốt: một loại lỏng đẳng hướngquang học gồm những hạt cầu phân tán, loại thứ hai gồm những mixen hình trụ,loại này gồm những chất nhựa rắn có tính nhớt , không đẳng hướng quang họchoặc gồm những chất bán rắn Họ cho rằng những nhũ cực mịn dễ dàng được tạo

ra khi có mặt một lớp phim không chặt, rối loạn, ngược lại những lớp phim bền sẽdẫn đến hình thành những hệ nhũ bình thường

Những lớp phim không bền sẽ được tạo ra khi đáp ứng được những điềukiện sau:

-Dùng những xà phòng gồm những cation lớn để kết hợp với những dãyaxit béo phân nhánh

-Có sự thấm của một loại chất có hình dạng phân tử không đối xứng vàolớp xà phòng

-Sự thấm của một hiđrocacbon không phân cực thuộc pha dầu làm cho sựkết hợp phân tử xảy ra

4/ Sự tích điện ở bề mặt

Những điện tích ở bề mặt biên giới dầu-nước được xem là một yếu tố quantrọng trong việc ổn định nhũ O/W, tương tự như những hệ phân tán khác

Sự tích điện của những thành phần không phân tán gia tăng là do 3 phươngpháp cơ học khác nhau, đó là sự oxi hoá, sự hấp thụ và sự tương tác ma sát Xéttrường hợp nhũ O/W được ổn định bằng những tác nhân nhũ ion, sự tích điện sẽxảy ra dễ dàng bởi vì sự ion hoá của những chất tạo nhũ ở bề mặt phân chia pha,

vì vậy những giọt dầu phân tán trong một hệ nhũ ổn định anion sẽ có bề mặt tíchđiện âm, và đối với hệ nhũ ổn định cation sẽ có những giọt dầu phân tán tiùch điệndương Với những hệ W/O ổn định không ion sự tích điện xảy ra là do sự hấp phụcho những giọt dầu phân tán tích điện âm Nếu những giọt nước phân tán trong hệW/O tích điện thì có thể những điện tích đó là do một vài sự ma sát cơ học gây ra.Những giọt nước sẽ tích điện âm nếu hằng số điên môi của dầu thấp hơn nhiều sovới nước

III/ Tính chất của nhũ

Tính chất của nhũ được quyết định bởi thành phần và cách điều chế Nhữngnhân tố quan trọng quyết định tính chất vật lí của nhũ là mối quan hệ tương giaogiữa pha phân tán và pha liên tục hay tỉ lêï thể tích pha, bản chất của cả hai pha vàbản chất của chất tạo nhũ

1/ Tỉ lệ thể tích pha

Mối quan hệ về lượng giữa hai pha có thể biểu thị qua nhiều hình thái.Thực tế, nhũ tương được hiểu là một hệ có pha liên tục chiếm phần trăm thể tíchcao Việc biểu thị giới hạn phần trăm thể tích như vậy cho một khái niệm chưađúng đắn về nhũ tương Ngoài ra, pha phân tán cũng có thể được biểu thị như mộtphần của nhũ Ví dụ: một hệ chứa 54% thể tích pha phân tán sẽ có tỉ lệ thể tíchpha là Ф = 0,54

2/ Bản chất vật lí của các pha

Điều này rất quan trọng Pha dầu có thể ở trạng thái lỏng-rắn có điểm nóngchảy từ 600C trở lên Tương tự pha háo nước có thể là nước-keo rắn, thêm vào đómột trong hai pha hoặc cả hai pha có thể chứa những hạt rắn phân tán

Vế bản chất sự chất chứa và phân tán những hạt rắn có thể bổ sung một số tínhchất một cách rõ rệt cho bất kì một nhũ cơ bản nào được nói ở trên

3/ Bản chất của chất tạo nhũ

Nếu nói đến một hệ nhũ chứa 3 pha chính (liên tục, phân tán và phân cách)thì chất tạo nhũ hay bất cứ một hợp chất hoạt động bề mặt mạnh nào cũng có mộtvai trò rất quan trọng Ví dụ: trong hệ nhũ W/O chứa 40% trọng lượng dầu và 1%chất nhũ hoá, tính chất chảy của nhũ phụ thuộc vào độ nhớt của pha liên tục, sựphân bố những giọt nhỏ và bản chất của lớp phim phân cách

Khi đưa hương vào nhũ, việc thêm hương 0,5% sẽ không làm thay đổi đángkể độ nhớt của hệ, nhưng khi dùng hương với hàm lượng cao (trên 1,25%) thì phảilưu ý đến khả năng biến đổi độ nhớt của hệ

Tuy nhiên nếu hương chứa những thành phần hoạt động bề mặt nó sẽ tácđộng lớn đến kích cỡ các thành phần và bản chất của lớp phim phân cách Tươngtự, tính chất và tính bền, công dụng có thể bị tác động bởi những cấu tử trong hệ

a/ Dạng nhũ

Là một tính chất quan trọng của nhũ tương Loại nhũ được xác định thông qua chấttạo nhũ, ngoài ra tỉ lệ pha và phương pháp điều chế cũng là những nhân tố quantrọng tiếp theo

Có vài cách xác định loại nhũ:

- Cho một phần nhỏ nhũ vào trong dầu và nước, nếu nhũ hoà tan hoàn toànvào môi trường nào thì pha liên tục là thành phần đó

- Rắc bột thuốc nhuộm tan được trong dầu và thuốc nhuộm tan được trongnước lên bề mặt nhũ, nếu loại thuốc nhuộm nào tan thì pha liên tục của nhũ cótính chất của thuốc nhuộm đó

- Đo độ dẫn điện bằøng một máy kiểm tra nhũ Nếu đèn neon không sángthì đó là nhũ O/W, nếu đèn neon sáng ổn định, rõ thì đó là nhũ W/O, nếu đèn neonchớp tắt liên hồi thì đó là nhũ W/O không ổn định hay nhũ phức

b/ sự phân bố kích thước tiểu phân

Trong nhũ bình thường kích thước hạt phân tán không đồng nhất, có thểbiến đổi trên dãy rộng Quá trình đồng nhất làm giảm sự phân bố những kích cỡthành phần và tạo ra một sản phẩm ổn định hơn, đặc hơn và đục hơn Sự phân bố

kích thước thành phần phụ thuộc vào điều kiện sản xuất mặc dù vậy yếu tố chínhvẫn là loại chất tạo nhũ Hiện nay để đo kích thước pha phân tán người ta dùngkính hiển vi, ngoài ra còn dùng phương pháp đo tỉ lệ đóng cặn và sự phân tán ánhsáng.

c/ sự ổn định nhũ

Là sự ổn định trong suốt quá trình lưu trữ, chế biến, bảo quản và khi sử dụng nhũ

IV/ Tính chất biến dạng và chảy của nhũ

1/ Những yếu tố ảnh hưởng đến tính chảy của nhũ:

- Độ nhớt của pha liên tục

- Độ nhớt của pha phân tán

- Nồng độ thể tích của pha phân tán

- Bản chất của chất tạo nhũ

- Sự phân bố kích cỡ thành phần phân tán

- Tác động độ nhớt điện

Sự tác độngcủa các yếu tố này khá quan trọng Trong một vài sản phẩm,yếu tố đọ nhớt của pha liên tục cũng có thể ảnh hưởng độc lập đến độ nhớt củasản phẩm, còn hầu hết các sản phẩm khác độ nhớt của nó do tác động đòng thờibởi nhiều yếu tố khác liên quan đến thành phần và cách điều chế

a/ độ nhớt của pha liên tục:

Là yếu tố quan trọng nhất vì độ nhớt của nhũ  tỉ lệ thuận với độ nhớt củapha liên tục o , còn các yếu tố khác như sự phân tán kích thước thành phần và tỉlệ thể tích pha có ảnh hưởng lớn đến  khi o thấp nhưng ít ảnh hưởng khi o cao

b/ độ nhớt của pha phân tán:

Theo lí thuyết, yếu tố này không quan trọng nếu những hật phân tán lànhững hạt cầu cứng Tuy nhiên nếu những hạt phân tán là những hạt lỏng, có thểthay đổi hình dạng thì độ nhớt của pha phân tán  có thể ảnh hưởng đến độ nhớtcủa nhũ tương

c/ nồng độ của pha phân tán:

Nhiều công thức đã được đưa ra để xác định nồng độ pha phân tán, hầu hết

đi từ công thức anhstanh, thể hiện mối quan hệ giữa độ nhớt của nhũ tương với độnhớt của pha liên tục o và tỉ lệ thể tích pha Ф của nhũ:

Ф = Ф 0 ( 1+ 2,5 Ф ) Công thức này chỉ áp dụng với những nhũ loãng mà Ф không vượt quá 0,02.Hatschek đề nghị công thức sau cho những nhũ có Ф > 0,5:

Ф = Ф 0( 1:( 1- h Ф 1/3 ))

h là thông số thể tích, bằng khoảng 1,3 cho hệ W/O

Theo những công thức này, độ nhớt tăng theo sự tăng nồng độ của pha phântán, ban đầu tăng chậm sau đó tăng nhanh đến một giá trị cực đại sau khi sự đảopha xảy ra Sự phân bố kích thước thành phần và bản chất của lớp phim phân cáchlà những vấn đề đang được nghiên cứu

2 Sự phân tán kích thước thành phần nhũ tương.

- Sự đồng nhũ cấu tạo ra một sự thay đổi về phân bố kích cỡ hạt phân tán Khiđường kính trung bình giảm, diện tích bề mặt tăng và phản ứng bề mặt chung của cáchạt cầu làm gia tăng một số thơng số, nhưng cũng làm giảm bớt áp lực

- Khi các hạt cầu đồng nhất về đường kính, mối liên quan giữa độ nhớt củanhũ và nồng độ thể tích trở nên rõ ràng hơn, nhưng hiện tượng này lại cản trở quátrình đồng nhất kích cỡ các hạt cầu Vì vậy về thực nghiệm, quá trình làm đồng nhất

kích thước thành phần là một phương pháp có giá trị để sản xuất ra những mẻ nhũ có

Tương tự như vậy, đối với 1 kem O/W chứa sáp, quá trình đồng nhất hoácũng làm giảm sự tập hợp của những thể tích và do đó tăng độ nhớt của pha liên tục Tóm lại trong tự nhiên ảnh hưởng thực của quá trình làm đồng nhất hóa kích

cỡ pha phân tán lên nhũ tương mỹ phẩm có thể là tổng hợp tác động của những tácđộng thành phần, đó có thể là sự tổng hợp những tác động bổ xung cũng như đốikháng

3 Bản chất của chất tạo nhũ:

- Bản chất và hàm lượng của chất tạo nhũ đều có ảnh hưởng đến tính chảy của

hệ nhũ, những ảnh hưởng lên tính bền của nhũ, ví duï: nhũ nước trong dầu khoáng

đặc Nếu nhũ nước dầu khoáng được ổn định bằng sorbitan sesquioleate thì nhũ sẽmềm hơn

Sự khác biệt này không chỉ do những khác nhau về sự phân tán kích thướcthành phần mà còn do bản chất của lớp film phân cách Xà phòng Canci tạo một lớpfilm cứng, trong khi lớp film do sesquioleate tạo ra khi được cho vào nhũ đã được ổnđịnh bằng xà phòng canci sẽ tạo ra một nhũ mềm hơn và bền hơn hệ nhũ ổn định bằng

xà phòng đơn giản Tác động này có thể được giải thích dựa trên những khác biệt vềbản chất của lớp film, lớp film xà phòng sorbital sesquioleate Ca dễ bị phá vỡ hơn lớpfilm xà phòng Canxi cứng

Trạng thái độ nhớt của nhũ O/W ổn định bằng xà phòng được gia tăng khithêm vào đó những chất tạo nhũ như: cetyl alcol, glyceryl monostearat…

Như những trường hợp trên, những thay đổi về bản chất của lớp film phâncách là do những ảnh hưởng lên độ nhớt cũng như tính bền

4 Ảnh hưởng của diện tích lên độ nhớt.

Sự hiện diện lớp điện tích kép trên bề mặt của hạt phân tán gây ra sự gia tăngthể tích rõ rệt của các hạt Vander Walls cho rằng bất kể kích thước hạt phân tán làbao nhiêu, bán kính hiệu dụng của hạt cầu khoảng 0,003- 0,0035μm Vì vậy, người tam Vì vậy, người tađoán rằng, những tác động electroviscous sẽ lớn hơn dối với những huyền phù mịn

V- Tính chiết quang:

- Hiện tượng đục ở 1 số nhũ có liên quan đến chỉ số khúc xạ hai pha Nếu haipha có chỉ số khúc xạ như nhau nhưng năng lượng phân tán quang học khác nhau thìnhũ trong suốt được hình thành

- Đối với các loại nhũ thường, biểu hiện bên ngoài(màu sắc, trắng hay đục) vànhững thay đổi về kích cỡ hạt có liên quan

D(μm Vì vậy, người tam) Màu

Bảng 1-Sự thay đổi màu sắc của hệ nhũ theo đường kính hạt phân tán

Độ đục của nhũ phụ thuộc vào pha phân tán Nĩi chung, hai pha bất kỳ nào,

độ đục của nhũ tương tăng đến một giá trị cực đại giới hạn (phụ thuộc vào sự phânphối kích cỡ thành phần), sau đĩ nĩ lại độc lập với nhau phân tán (sau Cmax ) Nồng độgiới hạn đĩ tăng theo sự tăng kích thước của hạt

Đối với nhũ tốt, cĩ kích thước phân tán khoảng 1μm Vì vậy, người tam, độ đục độc lập vớinồng độ pha phân tán khi nồng độ pha phân tán lớn hơn 5%

VI – Tính dẫn điện:

pháp đơn giản để xác định loại nhũ

trường hợp đựng các sản phẩm trong ống nhơm thùng chứa trong các thiếtbị

trọng trong sự ăn mịn này

VII- Tác nhân tạo nhũ

1 Các loại chất nhũ hoá

Các chất nhũ hoá là các chất hoạt đông bề mặt, chúng được hấp thụ trên bề mặt phân chia pha giữa giọt và môi trường phân tán Các chất nhũ hoá không những có tác dụng làm bền mà còn quyết định cả loại nhũ tương ( O/W hay W/O ),thực nghiệm cho thấy rằng các chất nhũ hoá của nước tan vào nước tốt hơn vào hidrocacbon và có thể tạo nên nhũ tương loại O/W còn các chất nhũ hoá kị nước hoà tan vào hidrocacbon dễ hơn nước và sẽ tạo loại nhũ tương W/O

Để làm chất nhũ hoá có thể dùng các chất có bản chất khác nhau: chất họat động bề mặt mà phân tử của chúng chứa những nhóm phân cực ion hoá, chất hoạt động bề mặt không ion hoá, chất cao phân tử và ngay cả các loại bột

Để có thể hấp thụ trên bề mặt phân chia giưã hai chất lỏng, phân tử chất nhũ hoá phải chứa các nhóm không phân cực (cacboxyl, hidroxyl, sunfat…) Chất nhũ hoá tốt là chất co ùcân bằng hai phần: phân cực và không phân cực của phân tử Ví dụ: các muối của kim loại kiềm của dãy axit béo no (xà phòng), các đồng đẳng của muối natri của các axit có mạch cacbon ngắn như axit fomic, axit acetic, axit propionic và các axit khác là các chất nhũ hoá tốt vì trong phân tử có nhóm không phân cực nhưng lại ưa nước Loại có mạch cacbon trung bình từ 12-18 C có hai phần của phân tử cân bằng nhau nên hấp thụ được tốt trên bề mặt phân chia pha đó là chất nhũ hoá tốt Loại muối có chứa nhóm hidrocacbon dài hơn thì ưa dầu nên là chất nhũ hoá không tốt

Một số loại chất nhũ hoá:

2 Cân bằng ưa nước và kỵ nước:

- Thuyết Griffin cĩ thể được sử dụng để giải thích về cân bằng của nước-kỵ nước.Mỗiloại nhũ tương ứng với 1 số HLB, biểu thị mối quan hệ với H2O và với dầu, cũng nhưkhuynh hướng nhũ hĩa

- Nĩi chung những chất nhũ hĩa cĩ giá trị HLB từ 3-6 sẽ cho nhũ W/O trong khinhững chất nhũ cĩ giá trị HLB khoảng 7-17 sẽ tạo nhũ O/W

+ Giá trị HLB cĩ thể tính được thơng qua 1 số cơng thức:

S = γB – γA -γAB

γA,γB : sức căng bề mặt của lỏng A, B ; S: hệ số trải

γAB : sức căng bề mặt của lớp film phân cách

Xem xét giọt nhũ ở bề mặt của 1 chất nhũ tương, nếu như S>0 thì hình dạngcầu dạng bị biến mất và nó nổi lên trên bề mặt.Nếu S<0 thì tồn tại hạt cầu và là điềukiện cần thiết để đảm bảo sự ổn định của nhũ

Một số nhận định rằng giá trị HLB của 1 tác nhân gây ra biểu thị loại nhũ,không liên quan đến những khía cạnh khác như sự tương thích với các thành phầnkhác và các nồng độ khác của chất tạo nhũ Giá trị HLB có thể thay đổi khi pha theâmmột số chất khác

Giá trị HLB rất có ích trong việc nhận định tác động của chất tạo nhũ khácnhau lên tính chất của nhũ: tính bền, tính chảy, từ đó có sự chọn lựa những hợp chấttạo nhũ thích hợp

* Xác định HLB cho các chất bề mặt thường dùng:

- Tính toán hay bằng thực nghiệm hoặc bằng cả hai

+ Hầu hết các este của các acid béo, của các ancol polyhydric có giá trị HLB đượctính theo công thức sau:

HLB = 20 ( 1 –S/A)

Với S : chỉ số xà phòng hóa của ester ; A: chỉ số acid

- Nhiều ester của acid béo không thể xác định S đúng được, ví dụ: như ester sáp ong.Trong trường hợp này có thể dựa vào

HLB = ( E+P)/5

Với E: % khối lượng oxyethylen chứa trong hợp chất

P: % khối lượng ancol polyhydric chứa trong hợp chất

- Trong sản xuất, đôi khi chỉ số oxit ethylene được dung như chất ưa nước và chi sảnphẩm ngưng tụ oxit ethylen ancol béo, lúc đó HLB của hợp chất theo công thức:

HLB = E/5

E: % khối lượng oxy ethylene trong hợp chất

- Các công thức trên chỉ áp dụng tốt cho chất hoạt động bề mặt không ion

Về mặt thực nghiệm, để xác định HLB của 1 hợp chất căn bản dựa phương pháp thểtích, đối chiếu với cấu trúc hợp chất và hiệu chỉnh lại dựa trên sức căng bề mặt, sứccăng bề mặt phân pha, hệ số phân pha, độ tan phẩm màu, hằng số điện môi

- Trong trường hợp hệ số nhũ hoá phức tạp, có nghĩa là gồm nhiều chất nhũ hoá thìchúng sẽ đi từng cặp : 1 ưa nước, 1 ưa dầu

Ví dụ : hệ nhũ phức:

Sorbitan monostearate HLB=4.7

HLB của hệ được tính theo công thức gần đúng

HLB = x.A + (1-x).BVới A, B là HLB của chất A và chất B

- Nếu x là tỉ lệ của hợp chất có hoạt tính A thì (1-x) là tỉ lệ của hợp chất có hoạt tínhB

VIII- Phương pháp sản xuất nhũ:

1 -Các giai đoạn sản xuất nhũ:

a-Hoà trộn các pha:

vào, chất tạo nhũ, phản ứng tạo nhũ kết hợp cách pha trộn, từ đó ta có nhiều phươngpháp sản xuất khác nhau

đều ở trạng thái lỏng để sự tạo nhũ có hiệu quả khi sử dụng những thiết bị khuấy trộnđơn giản Ngoài ra 1 số nhũ chỉ có thể được tạo thành ở nhiệt độ cao, nên phải có thiết

bị gia nhiệt

Ví dụ: hòa trộn trietanol amin oleat vào pha dầu Nếu dầu được trộn vào xàphòng ở nhiệt độ 75oC và được them vào pha nước, sẽ tạo thành 1 sản phẩm bền, lớpnhũ sẽ tạo thành tức thời không bền ở nhiệt độ thấp.

và trietanolamin trong pha nước sẽ tạo ra lớp huyền phù mỏng ở nhiệt độ thấp hơn.Phương pháp này đảm bảo lớp đơn tạo thành không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ trộnnhư những hệ xà phòng khác

Ví dụ: hệ sáp ong-borax có 3 cách khác nhau để trộn 3 pha với nhau:

+ Cho pha phân tán vào pha liên tục

+ Cho pha liên tục vào pha phân tán

+ Cho 2 pha pha đồng thời

Chỉ có 2 cách đầu là có thể tiến hành trong những thiết bị trộn đơn giản Cáchcuối thuận lợi hơn nhiều nhưng chỉ đạt được hiệu quả cao khi dung thiết bị khuấy liêntục

hoặc pha khác hoặc chia ra trong 2 pha Trong trường hợp dung chất tạo nhũ là xàphòng được tạo ra ngay trong quá trình trộn thì thuận lợi hơn Sử dụng cách 2 , nhũ bịđảo pha ở một số giai đoạn trong quá trình đưa chất pha liên tục vào để đạt được nhũbền Phương pháp này là phương pháp cổ điển để tạo ra nhũ thực phẩm hoặc nhũ mỹphẩm Phương pháp này rất khó thực hiện đối với hệ có hàm lượng pha phân tán thấpnhưng nhìn chung được dùng nhiều hơn khi không có những thiết bị khuấy hoạt động.Một số công thức như kem sáp ong-borax được tạo ra tốt nhất bằng phương pháp này

b - Giai đoạn này làm lạnh nhũ : Tốc độ làm lạnh và cách trộn trong suốt quátrình làm lạnh là những thông số quan trọng, đặc biệt là đối với nhũ có chứa hàmlượng sáp cao Trong suốt quá trình làm lạnh, cũng có khuynh hướng thô hoá nhũtương, cho đến khi sản phẩm đạt được nhiệt độ bền nhiệt động Tuy nhiên không thểtiếp tục làm lạnhđến nhiệt độ phòng trong lúc khuấy vì sẽ gây ra hiện tượng sục khí.Trong trường hợp này cần làm lạnh sản phẩm trong thùng chứa và tốc độ làm lạnhđược thay đổi thích hợp từ tâm thùng ra ngoài Điều này tạo ra những khác biệt vềtính chất vật lý trong thùng chứa vì những thay đổi về kích thước cũng như mức độkết hợp của những tinh thể và những khác biệt trong phân bố kích thước hạt

c - Giai đoạn đồng nhất nhũ : để điều chỉnh những thay đổi đặc tính vật lý xảy

ra trong quá trình làm lạnh, nhiều sản phẩm đòi hỏi phải khuấy trộn thêm ở giai đoạnđồng nhất nhũ Những thay đổi này phụ thuộc vào nhiệt độ và tốc độ chuyển đổi

2 Sự ổn định của nhũ:

- Cũng như hệ keo và hệ dị thể, nhưng không bền vững do có năng lượng làmgiảm năng lựong thừa này bằng cách kết dính các giọt cùng loại với nhau và cuốicùng là hệ nhũ bị phá vỡ hoàn toàn và tách ra làm 2 lớp: 1 tương ứng với tướng phântán, 1 tương ứng với tướng liên tục và tính bền vững này sẽ tạo được đặc trưng

- Hoặc bằng tốc độ phân lớp của nhũ

- Hoặc bằng thời gian tồn tại của nhũ

Tính bền vững của tập hợp nhũ phụ thuộc rất nhiều vào bản chất và chất lượngnhũ hoá về mặt nhiệt động học, chất nhũ hoá bị hấp thụ trên bề mặt phân cách tướnglàm sức căng bề mặt phân cách tướng giảm do nó ngăn cản sự kết dính các hạt khi nó

có mặt xung quang giọt Như vậy với bản chất của chất nhũ hoá, không chỉ xác địnhđược độ bền vững tập hợp nhũ mà còn xác định được loại nhũ tương

Chất nhũ hoá có bản chất khác nhau, có thể ở dạng:

phòng, điện tích xuất hiện trên bề mặt giọt được làm bền bằng xà phòng do sự hấp thucác ion hữu cơ của xà phòng và tạo nên lớp điện tích tương ứng như sự tạo thành lớp