Định nghĩa chất nhũ hóa hoặc chất nhũ hóa

Còn được gọi là chất nhũ hóa và chất nhũ hóa, chất nhũ hóa là một chất hoặc hợp chất hóa học được sử dụng để giúp chuẩn bị và ổn định nhũ tương. Nhũ tương là một chất lỏng màu trắng đục có chứa các hạt nhỏ hoặc giọt của một chất không hòa tan khác ở dạng huyền phù. Điều này có nghĩa là chúng là những chất ngăn không cho các chất lỏng thường không trộn lẫn phân tách thành các pha dễ phân biệt bằng mắt thường.

Nhũ tương rất phổ biến trong các lĩnh vực khác nhau của cuộc sống hàng ngày, cũng như trong hóa học, sinh học và các ngành khoa học khác. Nhiều sản phẩm thực phẩm mà chúng ta tiêu thụ hàng ngày là nhũ tương. Một số ví dụ phổ biến là sữa, kem, sốt mayonnaise, mù tạt và dầu giấm.

Mặt khác, nhiều loại sơn cũng là nhũ tương giữa nước, dầu và chất màu vô cơ. Tất cả các nhũ tương này đều cần thêm chất nhũ hóa để duy trì sự ổn định. Nếu không, cuối cùng chúng sẽ tách thành hai giai đoạn khác nhau.

Thuật ngữ chất nhũ hóa xuất phát từ tiếng Latin emulsus , tùy thuộc vào ngữ cảnh, có thể được hiểu là sữa hoặc hỗn hợp. Điều này đề cập đến thực tế rằng sữa là một nhũ tương của nước và chất béo với các protein và đường hòa tan và thực tế là các nhũ tương là hỗn hợp ổn định của các chất lỏng không thể trộn lẫn.

Các loại chất nhũ hóa

Chất nhũ hóa có thể được phân loại theo ba tiêu chí chính:

• Theo điện tích của nó trong môi trường nước.
• Theo khả năng hòa tan hoặc cân bằng ưa nước/ưa dầu
• Theo các nhóm chức năng mà chúng chứa.

Các loại chất nhũ hóa theo điện tích của chúng trong môi trường nước

Khi hòa tan trong nước, chất nhũ hóa có thể ion hóa tạo ra bốn loại hóa chất khác nhau:

• Chất nhũ hóa cation: đây là những chất thu được điện tích dương khi hòa tan trong nước. Những chất nhũ hóa này hiệu quả ở pH axit nhưng không tốt trong dung dịch có nồng độ muối cao, vì các ion âm của muối có xu hướng chống lại điện tích dương của chất nhũ hóa, làm hạn chế hiệu quả của nó.
• Chất nhũ hóa anion: chúng rất phổ biến. Chúng tạo thành các ion tích điện âm và đặc biệt hữu ích trong các dung dịch có độ pH kiềm. Chúng cũng không hiệu quả trong môi trường có hàm lượng muối cao vì những lý do tương tự như cation.
• Chất nhũ hóa không ion hoặc trung tính: như tên gọi của chúng, chúng không tạo thành ion khi hòa tan trong nước. Hiệu quả của chúng không bị ảnh hưởng bởi độ pH, sự hiện diện của muối hoặc sự hiện diện của các chất nhũ hóa khác, đó là lý do tại sao chúng được sử dụng rộng rãi nhất trong ngành, bao gồm các chất nhũ hóa phổ biến như mono- và diglyceride.
• Chất nhũ hóa lưỡng tính: chúng có thể có cả điện tích dương và điện tích âm trong dung dịch nước, điều này làm cho chúng hữu ích trong một loạt các giá trị pH, ngoại trừ độ pH tương ứng với điểm đẳng điện của nó. Lecithin đậu nành là một trong những phổ biến nhất.

Các loại chất nhũ hóa theo khả năng hòa tan hoặc cân bằng ưa nước/ưa dầu

Chất nhũ hóa có thể được phân loại theo thang đo cho biết chúng tan trong nước hay tan trong chất béo như thế nào. Thang đo này, được gọi là cân bằng ưa nước/ưa dầu (HLB), đi từ không (0) đến khoảng hai mươi (20) và lần lượt cho phép phân loại các tác nhân nhũ hóa thành hai nhóm lớn:

• Chất nhũ hóa ưa nước: Chúng có HLB từ 10-18, vì vậy chúng dễ hòa tan trong nước hơn trong dầu. Vì lý do này, tương tác lớn nhất xảy ra với pha nước, làm giảm sức căng bề mặt của nó xuống gần bằng 0, tạo điều kiện cho sự hình thành nhũ tương dầu trong nước, trong đó nước là pha liên tục và dầu được phân tán trong đó. giọt nhỏ.
• Chất nhũ hóa lipophilic: chúng ngược lại với chất ưa nước. Chúng thường có HLB từ 3 đến 6 và do đó dễ hòa tan trong dầu hơn trong nước. Chúng được sử dụng để điều chế nhũ tương dầu phân tán trong nước.

Các loại chất nhũ hóa theo các nhóm chức năng mà chúng chứa

Có rất nhiều loại chất nhũ hóa với các thành phần và cấu trúc khác nhau và cho các ứng dụng khác nhau. Chỉ riêng trong ngành công nghiệp thực phẩm, có thể phân biệt hơn 14 họ chất nhũ hóa theo nhóm chức mà chúng chứa, trong đó có thể kể đến polysorbates, monoglyceride, diglyceride, v.v.

Làm thế nào để chất nhũ hóa làm việc?

Chất nhũ hóa là các phân tử lưỡng tính, có nghĩa là một phần của phân tử (đầu cực hoặc ion của phân tử) ưa nước (hòa tan trong nước), trong khi phần còn lại kỵ nước hoặc tương tự, ưa mỡ (hòa tan trong chất béo ) . Điều này cho phép chất nhũ hóa tương tác với nước và chất béo và dầu cùng một lúc, vì vậy nó luôn nằm ở giao diện giữa hai chất này.

Hiệu quả cuối cùng là các tác nhân nhũ hóa có thể làm giảm sức căng bề mặt tại giao diện của hai chất lỏng không thể trộn lẫn, cho phép hình thành các giọt nhỏ hơn của pha phân tán trong pha liên tục. Nói một cách đơn giản, chất nhũ hóa tạo điều kiện cho sự hình thành ban đầu của nhũ tương.

Ngoài ra, chất nhũ hóa còn giúp giữ cho hệ nhũ tương ổn định. Nó thực hiện điều này bằng cách ngăn không cho các giọt nhỏ kết hợp với nhau thông qua quá trình kết hợp để tạo thành các giọt lớn hơn mà cuối cùng kết hợp lại để phân tách vĩnh viễn hai pha và do đó phá vỡ nhũ tương.

Cách chất nhũ hóa đạt được điều này phụ thuộc vào loại chất nhũ hóa. Trong trường hợp ion (cation hoặc anion), điều này đạt được nhờ lực đẩy tĩnh điện giữa các giọt pha phân tán được bao phủ bởi một lớp phân tử tích điện bằng nhau. Trong các trường hợp khác, sự kết tụ bị ngăn cản bởi sự cản trở không gian của các phân tử chất nhũ hóa không cho phép chất lỏng của một giọt tiếp xúc với chất lỏng của giọt kia để hợp nhất. Cuối cùng, có những trường hợp hình thành một lớp phân tử nước gắn chặt vào lớp chất nhũ hóa, điều này cũng gây khó khăn cho hai giọt gần đó hợp nhất.

Ví dụ về chất nhũ hóa

Người giới thiệu

Miller, R. (2016). Chất nhũ hóa: Các loại và Công dụng. Encyclopedia of Food and Health, 498–502. https://www.researchgate.net/publication/301702384_Emulsifiers_Types_and_Uses

Mọi thứ trong Polyme (24 tháng 7 năm 2020). chất nhũ hóa. Lấy từ https://todoenpolimeros.com/2020/07/24/emulsificantes/