Bài giảng Công nghệ chất hoạt động bề mặt trong công nghiệp: Chương 4 - PGS.TS. Lê Thị Hồng Nhan

Trong bối cảnh công nghiệp hiện đại, chất hoạt động bề mặt đóng vai trò thiết yếu trong việc tối ưu hóa nhiều quy trình sản xuất và phát triển sản phẩm. Khả năng đặc trưng của chúng trong việc kiểm soát các giao diện đã mở ra cánh cửa cho việc tạo ra và ổn định các hệ phân tán phức tạp, trong đó nhũ tương là một ví dụ điển hình và vô cùng quan trọng. Hiểu rõ về bản chất, phân loại, cách xác định và cơ chế tạo thành nhũ tương không chỉ là nền tảng lý thuyết mà còn là chìa khóa để ứng dụng hiệu quả trong các lĩnh vực đa dạng từ mỹ phẩm, thực phẩm đến dược phẩm và sơn. Chương này tập trung làm sáng tỏ những khía cạnh cơ bản này, cung cấp cái nhìn toàn diện về chất hoạt động bề mặt và khả năng tạo nhũ tương trong công nghiệp.

Sinh viên, kỹ sư hóa học, các nhà nghiên cứu và chuyên gia làm việc trong lĩnh vực hóa học, vật liệu, công nghệ thực phẩm, mỹ phẩm và dược phẩm.

Bài viết này đi sâu vào khái niệm và ứng dụng của chất hoạt động bề mặt trong việc hình thành và ổn định nhũ tương trong các quy trình công nghiệp. Nhũ tương được định nghĩa là hệ phân tán của hai chất lỏng không hòa tan, với các giọt nhỏ của một pha phân tán trong pha liên tục kia. Bản chất nhiệt động học không ổn định của nhũ tương đòi hỏi sự can thiệp của chất hoạt động bề mặt để điều chỉnh các thuộc tính quan trọng như độ ổn định, lưu biến và kích thước phân phối. Nội dung trình bày chi tiết về các loại nhũ tương phổ biến như O/W, W/O, W/O/W và O/W/O, đồng thời phân biệt macro-, nano- và microemulsion dựa trên kích thước hạt, sự xuất hiện và hiệu ứng Tyndall, cũng như độ ổn định nhiệt động học. Để xác định loại nhũ tương, nhiều phương pháp được đề cập, bao gồm tỷ lệ pha, thứ tự thêm, loại chất nhũ hóa (dựa trên Quy tắc Bancroft), thử nghiệm pha loãng, kiểm tra thuốc nhuộm, phản ứng CoCl2, huỳnh quang và độ dẫn điện, cùng với cảm quan và khả năng phân tán. Quá trình tạo nhũ tương được xem xét từ góc độ thành phần pha, thiết bị phân tán, lựa chọn chất nhũ hóa và chế độ hoạt động. Đặc biệt, năng lượng cần thiết để gia tăng diện tích bề mặt giao diện, ví dụ liên quan đến áp suất Laplace và tác động cơ học, được nhấn mạnh là yếu tố then chốt. Sự hiểu biết sâu sắc về các khía cạnh này là không thể thiếu để tối ưu hóa việc sử dụng nhũ tương trong các ngành công nghiệp đa dạng như mỹ phẩm, thực phẩm, dược phẩm và vật liệu, đảm bảo chất lượng và hiệu quả sản phẩm.