CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT VÀ ỨNG DỤNG CỦA CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT TRONG THỰC PHẨM

Nhóm 1.Trần Ngọc Giàu MSSV: 112615007 2.Trần Hoàng Huy MSSV: 112614077 3.Thạch Ngọc Sơn MSSV : 112614139 4.Lê Tuấn Sang MSSV : 112614136 5.Võ Phúc Lợi MSSV : 112614 CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT VÀ ỨNG DỤNG CỦA CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT TRONG THỰC PHẨM  Giới thiệu sơ lược chất hoạt động bề mặt ứng dụng Ở sống đại, nhu cầu chất tẩy rửa ngày quan tâm trở thành nhu cầu thiếu người Ở đâu, sử dụng sản phẩm kem đánh răng, sữa tắm, xà phòng tắm, xà phòng giặt Tất hình thành nên ngành công nghiệp sản xuất chất tẩy rửa Ngành công nghiệp đặt việc sử dụng phát triển chất hoạt động bề mặt phụ gia cho chất hoạt động bề mặt Chất hoạt động bề mặt ứng dụng nhiều lĩnh vực tẩy rửa mà nhiều ứng dụng khác: Trong công nghiệp dệt nhuộm: Chất làm mềm cho vải sợi, chất trợ nhuộm Trong công nghiệp thực phẩm: Chất nhũ hóa cho bánh kẹo, bơ sữa đồ hộp • Trong công nghiệp mỹ phẩm: Chất tẩy rửa, nhũ hóa, chất tạo bọt • Trong ngành in: Chất trợ ngấm phân tán mực in • Trong nông nghiệp: Chất để gia công thuốc bảo vệ thực vật, • Trong xây dựng: Dùng để nhũ hóa nhựa đường, tăng cường độ đóng rắn bê • • tông • Trong dầu khí: Chất nhũ hóa dung dịch khoan • Trong công nghiệp khoáng sản: Làm thuốc tuyển nổi, chất nhũ hóa, chất tạo bọt để làm giàu khoáng sản I CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT Định nghĩa Chất hoạt động bề mặt chất có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt chất lỏng Phân tử chất hoạt động bề mặt gồm hai phần: Đầu kỵ nước (Hydrophop) đầu ưa nước (Hydrophyl) tính chất hoạt động bề mặt phụ thuộc vào hai phần  Đầu kỵ nước phải đủ dài, mạch Carbon từ – 21, ankyl thuộc mạch ankal, anken mạch thẳng hay có gắn vòng cyloankal vòng benzene  Đầu ưa nước phải nhóm phân cực mạnh cacboxyl (COO -), Hydroxyl (OH), amin (-NH2), sulfat (-OSO3) Chất hoạt động bề mặt dùng làm giảm sức căng bề mặt chất lỏng cách làm giảm sức căng bề mặt bề mặt tiếp xúc hai chất lỏng Nếu có nhiều hai chất lỏng không hòa tan chất hoạt hóa bề mặt làm tăng diện tích tiếp xúc hai chất lỏng Sự hình thành Micell ( hay mixen ) Các phân tử chất hoạt động bề mặt gồm phần kị nước phần ưa nước Micell hình thành nồng độ định, phân tử chất hoạt động bề mặt tập hợp lại với nhau, đầu ưa nước bao quanh phân tử nước hướng đầu kỵ nước tụ vào bên hình thành Micell có dạng hình cầu, hình trụ hay màng Nồng độ phù hợp với việc hình thành Micell gọi nồng độ Micell tới hạn (CMC) Micell hình cầu Đối với số hợp chất hữu thực tế không tan nước lại hòa tan Micell chất hoạt động bề mặt hay gọi hòa tan hóa Như vậy, chất hoạt động bề mặt chất trung gian hòa tan chất hữu nước Các Micell hỗn hợp hình thành chất hữu bị hòa tan vào micelle chia làm ba loại: phân tử không cực, phân tử bán cực phân tử có cực Sự hòa tan chất hữu Micelle phụ thuộc vào số lượng kích thước Micell Số lượng Micell nhiều, độ hòa tan tốt Kích thước Micell lớn, độ hòa tan chất hữu dễ dàng Một micell với phần đầu kị nước hoà tan dầu, phần ưa nước hướng phía II CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN Tính thầm ướt Tính thấm ướt tạo điều kiện để vật cần giặt rửa, vết bẩn tiếp xúc với nước cách dễ dàng nên đóng vai trò quan trọng Vải sợi có khả thấm ướt dễ dàng nước khó thấm sâu vào bên cấu trúc sức căng bề mặt lớn, vải sợi bị gây bẩn dầu mỡ Vì thế, dùng xà phòng để làm giảm sức căng bề mặt nước vải sợi – nước Khả tạo bọt Bọt hình thành phân tán khí môi trường lỏng Hiện tượng làm cho bề mặt dung dịch chất tẩy rửa tăng lên Khả tạo bọt độ bền bọt phụ thuộc vào cấu tạo chất đó, nồng độ, nhiệt độ dung dịch, độ pH hàm lượng ion Ca 2+, Mg2+ dung dịch chất tẩy rửa Khả hòa tan:  Tính hòa tan phụ thuộc vào yếu tố: • Bản chất vị trí nhóm ưa nước Nhóm ưa nước đầu mạch dễ hòa tan nhóm mạch • Chiều dài mạch Hydrocacbon Nhóm kỵ nước mạch thẳng dễ hòa tan mạch nhánh • Nhiệt độ • Bản chất ion kim loại: với ion Na+, K+ dễ hòa tan ion Ca2+, Mg2+ Khả hoạt động bề mặt Nước có sức căng bề mặt lớn Khi hòa tan xà phòng vào nước, sức căng bề mặt nước giảm Một lớp hấp thụ định hướng hình thành bề mặt nhóm ưa nước hướng vào nước, nhóm kỵ nước hướng Nhờ có lớp hấp thụ mà sức căng bề mặt nước giảm bề mặt nước – không khí thay kỵ nước – không khí (giữa pha) Khả nhũ hóa Nhũ tương hệ phân tán không bền vững nên muốn thu hệ bền vững phải cho thêm chất nhũ hóa Xà phòng thường dùng làm chất ổn định nhũ tương Tác dụng chúng làm giảm sức căng bề mặt hai hướng dầu – nước Sau đó, làm cho hệ nhũ tương dễ dàng ổn định Điểm Kraft – điểm đục Khả hòa tan chất hoạt động bề mặt anion tăng lên theo nhiệt độ Khả hòa tan tăng trưởng đột ngột tác nhân bề mặt hòa tan đủ để tạo thành Micell Điểm Kraft điểm mà nhiệt độ Micell hòa tan Độ tan chất hoạt động bề mặt NI phụ thuộc vào lien kết hydro nước với chuỗi polyoxyetylen Năng lượng liên kết hydro lớn tăng nhiệt độ nước làm giảm độ tan Điểm đục điểm nhiệt độ chất hoạt động bề mặt NI không hòa tan Độ cân ưa kị nước ( HLB ) Tính ưa, kị nước chất hoạt hóa bề mặt đặc trưng thông số độ cân ưa kị nước (tiếng Anh: Hydrophilic Lipophilic Balance-HLB), giá trị từ đến 40 HLB cao hóa chất dễ hòa tan nước, HLB thấp hóa chất dễ hòa tan dung môi không phân cực dầu Giá trị HLB : • • • • • III – : phá bọt – : nhũ nước dầu – 11 : wetting agents chất thấm ướt 11- 15 : nhũ dầu nước 15 trở lên : chất khuếch tán,chất phân tán MỘT SỐ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC TÍNH CHẤT CỦA CÁC CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT Nhiệt độ Nhiệt độ cao, độ hòa tan chất hoạt động bề mặt tốt ,độ nhớt chất bền dạng lỏng giảm, độ hòa tan chất bền lớn phản ứng trung hòa chất bền có tính axit phản ứng xà phòng hóa chất béo xảy dể dàng, làm tăng hiệu suất giặc tẩy Tuy nhiên, nhiệt độ cao làm giãm hoạt tính số chất hoạt động bề mặt dể hóa tan, giãm độ bền cảu hệ nhủ Một số loại vải chịu nhiệt độ dung dịch cao Đối với chất hoạt động bế mặt NI, hấp thụ tăng theo nhiệt độ sau điểm đục, sức căng bề mặt giao diện cảu chất NI có thay đổi Loại phân tử Sức căng bề mặt hai giao diện phụ thuộc vào loại phân tử cấu thành nên chất hoạt động bề mặt Đối với chất hoạt động bề mặt anion, thêm góc –CH2 vào chất béo, sức căng bề mặt giãm làm giãm độ hình thành micell cách làm tính đối xứng phân tử cách phân nhánh thay nhánh gần thành nhánh dài độ hấp thụ tăng lên theo độ dài dãy kỵ nước Đối với chất hoạt động bề mặt NI , tăng dãy chất béo C12 -> C14 sức căng bề mặt giãm khả phân cực cảu độ phân cực giãm Sự hấp thụ giãm tăng oxyetylen ưa nước Chất điện ly Sư hấp thụ: thêm chất điện li làm giảm độ hòa tan tác nhân bề mặt dẫn đến làm tăng hấp thụ giao diện Các chất điện li làm giãm CMC chất điện li dd chất tẩy rữa ngăn cảng khả hình thành micell PHÂN LOẠI CÁC CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT IV Có nhiều cách phân loại chất hoạt động bề mặt cách phân loại theo cấu tạo hóa học hợp lý Phân loại theo cấu tạo hóa học chia chất hoạt động bề mặt làm loại: chất sinh ion chất không sinh ion Chất sinh ion chia làm ba loại: hoạt tính anion, hoạt tính caction lưỡng tính Chất hoạt động bề mặt không sinh ion (NI) Các chất tẩy rửa hòa tan vào nước không phân ly thành ion gọi chất tẩy rửa không sinh ion NI có khả hoạt động bề mặt không cao Êm dịu với da, lấy dầu Làm bền bọt, tạo nhũ tốt Có khả phân giải sinh học Ít chịu ảnh hưởng nước cứng pH môi trường, nhiên có khả tạo phức với số ion kim loại nặng nước Hiện để tổng hợp chúng, phương pháp dùng phổ biến trình etoxy hóa từ rượu béo với oxyt etylen Công thức chung: R-O-(CH2-CH2-O-)nH Các rượu béo có nguồn gốc thiênnhiên dầu thực vật, mỡ động vật thông qua phản ứng H2 hóa axit béo tương ứng Hoặc đường từ rượu tổng hợp: cách cho olefin-1 phản ứng với H2SO4, thủy phân (thu rượu bậc 2) Trong thương mại, loại có tên gọi: tecitol 15-s-7, union caride 15-s-9 Chất hoạt động bề mặt không sinh ion phân loại thành dạng sau: Copolimer có công thức chung: HO-(OE)n-(OP)m-(OE)n-H, HO-(OP)n-(OE)m(EP)n-H Tỷ số PO/OE thay đổi: - - Trọng lượng phân tử thấp nhất: 2000đvC, thông dụng loại n = m = 30, chúng tạo bọt nên dùng phổ biến sản phẩm tẩy rửa chuyên dùng cho máy: máy rửa chén, máy giặt, không gây hại cho môi trường, độc tính yếu Tuy nhiên dùng lượng không lớn khả phân hủy sinh học chậm Các oxit amin, ankyl amin, rượu amit, polyglycerol ete, polyglucosit (APG) Nhóm có tính chất trội ổn định với chất tẩy có clo, nước javel, chất oxy hóa thường dùng làm tác nhân nền, tăng tính ổn định bọt, làm sệt, tạo ánh ánh xà cừ cho sản phẩm đặc biệt dễ bị phân hủy sinh học, oxit amin, ankyl amin, ankylmonoetanolamit, polyglycerol ete, ankyl polyglucosit (APG), sunfonat Betain, ankylaminopropylsunfo betain, betain etoxy hóa Chất hoạt động bề mặt sinh ion 2.1 Chất hoạt động bề mặt anion Chất hoạt động bề mặt mà hòa tan vào nước phân ly ion hoạt động bề mặt âm, chiếm phần lớn kích thước toàn phân tử mạch Hidrocacbon dài, ion thứ hai tính hoạt động bề mặt Đó chất hoạt động bề mặt anion Có khả hoạt động bề mặt mạnh so với loại khác Làm tác động tẩy rửa phối liệu Khả lấy dầu cao, tạo bọt to bền Bị thụ động hóa hay khả tẩy rửa nước cứng, cứng tạm thời, ion kim loại nặng (Fe3+, Cu2+ ) Chất hoạt động bề mặt anion đa dạng từ lâu người biết sử dụng công việc giặt giũ  Nó chia làm hai loại chính:  Có nguồn gốc thiên nhiên: Đó sản phẩm từ phản ứng xà phòng hóa estec axit béo với glyxerin (dầu cọ, dầu dừa, dầu nành, dầu lạc, dầu cao su mỡ heo, mỡ cừu, mỡ bò, mỡ hải cẩu, mỡ cá voi )  Có nguồn gốc từ dầu mỏ: Thông qua phản ứng ankyl hóa, sunfo hóa dẫn xuất anlkyl, aryl, ankylbenzen sunfonic 2.2Chất hoạt động bề mặt cation Chất hoạt động bề mặt mà hòa tan vào nước phân ly ion hoạt động bề mặt dương, chiếm phần lớn kích thước toàn phân tử mạch Hidrocacbon dài, ion thứ hai tính hoạt động bề mặt Có khả hoạt động bề mặt không cao Chất hoạt động bề mặt cation có nhóm nước ion dương, ion dương thông thường dẫn xuất muối amin bậc bốn clo Êm dịu với da, tẩy dầu ít, không dùng với mục đích tạo bọt Làm bền bọt, tạo nhũ tốt Có khả phân giải sinh học kém, người ta dùng clorua ditearyl diamin amoni bậc bốn khả phân giải sinh học tốt Tương lai thị trường, có cation dạng nhóm chức este dễ phân giải sinh học cho môi trường, giảm khả gây dị ứng sử dụng Chủ yếu làm triệt tiêu tĩnh điện cho tóc, vải sợi nên lượng dùng 2.3 Chất hoạt động bề mặt lưỡng tính Những chất hoạt động bề mặt mà tùy theo môi trường axit hay bazo mà có hoạt tính cation với axit hay anion với bazo, hay nói cách khác chất hoạt động bề mặt có nhóm lưỡng cực vừa tích điện âm vừa tích điện dương (amin, este) Có khả hoạt động bề mặt không cao, Ở pH thấp chúng chất hoạt động bề mặt cationic anionic pH cao Có khả phân hủy sinh học Lượng dùng khoảng 0,2% -1% sản phẩm tẩy rửa Phân loại Trong nhóm chất hoạt động bề mặt lưỡng tính, dẫn xuất từ betain sử dụng rộng rãi Chúng gồm nhóm sau: Ankylamino propyl betain Khi R gốc lauryl có tính tẩy rửa tốt, khả tạo bọt mạnh, không khô da, dịu cho da thị trường thường thấy phối trong: dầu gội, sữa tắm, nước rửa chén với tên gọi: cocoamino propyl betain (CAPB) ỨNG DỤNG CỦA CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT TRONG CÔNG NGHỆ V THỰC PHẨM Chất hoạt động bề mặt ứng dụng rộng rãi số nghành sản phẩm thực phẩm sau :  Dùng sản xuất bơ thực vật shortening nhằm làm giảm tượng văng bắn dầu mở chiên  Thêm vào để tăng cường khả nhũ hóa chất béo nước hay làm cho thực phẩm chiên có màu sáng  Sử dụng phụ gia thực phẩm, lợi nhũ tương nước sốp cà chua dùng để phân tán vitamin tan dầu, thức ăn, thức uống dành cho người bệnh  Chất nhũ hóa cho bánh kẹo, bơ sữa đồ hộp  Làm phụ gia tăng cường khả thấm ướt loại sữa bọt, giảm độ nhớt dịch lỏng chocolate,… Giới thiệu số chất hoạt động bề mặt a) Cetylpyridinium clorua(CPC) Cetylpyridinium clorua hợp chất cation amoni bậc bốn, sử dụng số loại nước xúc miệng, kem đánh răng, thuốc xịt họng, thuốc khử mùi, thuốc xịt mũi Nó chất khử trùng diệt vi khuẩn số vi sinh vật khác Nó chứng minh có hiệu việc .. .Chất hoạt động bề mặt chất có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt chất lỏng Phân tử chất hoạt động bề mặt gồm hai phần: Đầu kỵ nước (Hydrophop) đầu ưa nước (Hydrophyl) tính chất hoạt động bề mặt. .. ankylaminopropylsunfo betain, betain etoxy hóa Chất hoạt động bề mặt sinh ion 2.1 Chất hoạt động bề mặt anion Chất hoạt động bề mặt mà hòa tan vào nước phân ly ion hoạt động bề mặt âm, chiếm phần lớn kích thước... thấy phối trong: dầu gội, sữa tắm, nước rửa chén với tên gọi: cocoamino propyl betain (CAPB) ỨNG DỤNG CỦA CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT TRONG CÔNG NGHỆ V THỰC PHẨM Chất hoạt động bề mặt ứng dụng rộng