Tài liệu Báo cáo ứng dụng của hóa keo trong lĩnh vực thực phẩm và mỹ phẩm

Bộ Giáo Dục và Đào Tạo Trường Đại Học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học Báo cáo: Ứng Dụng Của Hóa Keo Trong Lĩnh Vực Thực Phẩm Và Mỹ Phẩm GVHD: Nguyễn Bảo Việt Sinh viên thực hiện: Họ và tên Phạm Thị Vân Anh Hồ Tấn Đạt Nguyễn Ngọc Thúy Hà Lê Nguyễn Hoàng Bảo Long Trần Vũ Minh Sang Lê Quang Tân Phan Văn Tuấn Nhóm 7 Mssv 09139005 09139030 09139044 09139093 09139144 09139154 09139221 0 A. GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ HÓA KEO I. ĐỊNH NGHĨA  Hóa keo là lĩnh vực hóa học nghiên cứu về các cách chế tạo, đặc điểm và biến đổi các hệ keo. Hệ keo là một hệ thống phân tán các phần tử có kích thước từ một phần triệu cho đến vài phần ngàn milimét. Các phần tử này được phân tán trong một môi trường phân tán.  Hệ keo là một hệ phân tán giữa dung dịch và huyền phù. Hệ keo không có áp suất thẩm thấu, không tăng nhiệt độ sôi và không giảm nhiệt độ đông đặc của môi trường phân tán (gọi là các tính chất của hệ keo). Các hạt keo thường mang điện tích hấp thụ vì thế mà có thể tách chúng ra bằng phương pháp điện di. Các hạt keo chống sự kết tụ của các loại hạt keo khác thường được gọi là keo bảo vệ, thí dụ như dextrin. II. PHÂN LOẠI CÁC HỆ KEO 1. Theo kích thước hạt phân tán - Dựa vào kích thước hoặc đường kính của hạt phân tán, các hệ phân tán được chia làm 3 loại chính sau:  Hệ phân tán phân tử: Trong hệ, chất phân tán ở dạng những phần tử rất nhỏ, kích thước nhỏ hơn 10-7cm, chúng là những phân tử và ion đơn giản.  Hệ phân tán keo: Gồm các hạt phân tán có kích thước 10-7 đến 10-4cm. Hệ phân tán keo thường được gọi là hệ keo hoặc son (sol)..  Hệ phân tán thô: Gồm các hạt có kích thước lớn hơn 10-4cm, hệ thô là hệ vi dị thể không bền vững. 2. Theo trạng thái tập hợp pha của hệ - Phương pháp đơn giản cho cách phân loại này là dựa vào pha môi trường của hệ để phân loại các hệ vi dị thể.  Môi trường phân tán khí: Gọi chung là son khí (aeorosol) gồm các hệ: Hệ L/K (các giọt lỏng phân bố trong pha khí) như: mây, sương mù… Hệ R/L (các hạt rắn phân bố trong pha khí) như: khói, bụi… (Hệ K/K là hệ phân tán phân tử).  Môi trường phân tán lỏng: Gồm các hệ: Hệ K/L (Các bọt khí phân bố trong pha lỏng) như: bọt xà phòng trong nước… Hệ L/L (các giọt lỏng phân bố trong pha lỏng) như: huyền phù, keo vô cơ… trong nước  Môi trường phân tán rắn: Gồm các hệ: Hệ K/R (các hạt khí phân bố trong pha rắn) như: bọt khí trong thuỷ tinh, các vật liệu xốp….. Hệ L/R (các giọt lỏng phân bố trong môi trường rắn) như những giọt lỏng trong mô động, thực vật… Hệ R/R (các hạt phân tán rắn trong pha rắn) như: thuỷ tinh mầu, hợp kim… 3. Theo cường độ tương tác giữ hạt phân tán và môi trường của hệ - Các hệ vi dị thể trong môi trường lỏng được chia làm 2 loại là các hệ keo ghét lưu và hệ keo ưa lưu. 1  Hệ keo ghét lưu: Hệ gồm các hạt phân tán hầu như không liên kết với môi trường thì được gọi là hệ keo ghét lưu hoặc hệ keo ghét dung môi(lyophobe), nếu môi trường nước thì gọi là hệ keo ghét nước (hydrophobe).  Hệ keo ưa lưu: Hệ gồm các hạt phân tán liên kết chặt chẽ với môi trường của hệ được gọi là hệ keo ưa lưu hay hệ keo ưa dung môi (lyophile), nếu môi trường nước thì gọi là hệ keo ưa nước (hydrophile). III.       ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ KEO Dung dịch keo có khả năng phân tán ánh sáng Sự khuếch tán trong dung dịch keo rất chậm Áp suất thẩm thấu trong dung dịch keo rất nhỏ Dung dịch keo có khả năng thẩm tích (hạt keo không lọt qua màng bán thấm) Dung dịch keo không bền vững Dung dịch keo thường có hiện tượng điện di IV. TÍNH CHẤT CỦA HỆ KEO 1. Tính chất quang học của hệ phân tán 1.1Sự phân tán ánh sáng của hệ keo - Khi chiếu một chùm sáng vào một dung dịch keo trong suốt để trong bóng thì thấy một dải sáng sáng mờ đục dạng hình nón xuất hiện ở phần dung dịch có ánh sáng đi qua. - Hệ phân tán có kích thước hạt lớn hơn bước sóng phản xạ ánh sáng làm cho hệ có màu đục. Hệ heo có kích thước hạt nhỏ hơn bước sóng, nên có khả năng phân tán ánh sáng. - Đặc điểm của ánh sáng phân tán bởi hệ keo là nó bị phân cực.Theo phương tới ánh sáng phân tán hầu như không bị phân cực, trong khi đó, theo phương vuông góc với phương tới thì ánh sáng phân tán hầu như bị phân cực hoàn toàn. - Ta có thể rút ra một số kết luận như sau:  Hạt keo có kích thước càng lớn (V càng lớn ) tán xạ càng mạnh.  Nồng độ hạt càng lớn, ánh sáng bị tán xạ càng mạnh.  Ánh sáng tới có bước sóng càng ngắn càng bị tán xạ mạnh khi chiếu vào hệ keo. 1.2 Sự hấp thụ ánh sáng của hệ keo: - Nói chung, các hệ phân tán bao gồm các dung dịch thực, dung dịch keo, hệ phân tán thô nếu có màu và không trong suốt thì đều có khả năng hấp thụ ánh sáng ở những mức độ khác nhau.Màu sắc của dung dịch keo phụ thuộc vào nhiều yếu tố: bản chất của chất phân tán và môi trường phân tán, nồng độ, hình dạng hạt, bước sóng ánh sáng,góc nhìn 2 - Nhìn chung, màu sắc của sol kim loại có màu sắc rất phức tạp. Nguyên nhân là do sol kim loại vừa hấp thụ mạnh ánh sáng lại vừa phân tán ánh sáng. 2. Tính chất động học theo phân tử của hệ keo: 2.1 Chuyển động Brown : - Chuyển động Brown là chuyển động nhiệt của của các hạt pha phân tán trong hệ keo cũng như các hệ vi dị thể. - Chuyển động Brown diễn ra không ngừng , không phụ thuộc vào các nguồn sáng năng lượng bên ngoài và chuyển động càng mạnh khi nhiệt độ càng cao 2.2 Sự khuyếch tán trong dung dịch keo : - Sự khuyếch tán là một quá trình tự diễn biến để san bằng nồng độ củachất phân tán vào môi trường phân tán. - Khuyếch tán là một tính chất đặc trưng của các hệ phân tán. Tốc độ khuyếch tán của các hạt keo nhỏ hơn nhiều so với tốc độ khuyếch tán của phân tử hoặc iôn, vì kích thước hạt keo lớn hơn nhiều so với phân tử hoặc iôn. - Nguyên nhân chủ yếu của sự khuyếch tán là sự chuyển động nhiệt của các phân tử chất phân tán và môi trường phân tán. 2.3 Áp suất thẩm thấu của dung dịch keo: - Thẩm thấu là sự khuếch tán một chiều của các phân tử dung môi qua màng bán thấm theo chiều hướng làm giảm nồng độ dung dịch. - Nói một cách rộng hơn thì sự thẩm thấu là sự khuyếch tán và dung môi đưa đến sự san bằng nồng độ trong toàn bộ thể tích của hệ. - Áp suất thẩm thấu của dung dịch keo chỉ phụ thuộc vào số hạt chứ không phụ thuộc vào bản chất và kích thước hạt keo 2.4 Sự sa lắng trong hệ keo : - Khi xem xét sự khuếch tán, chúng ta đã bỏ qua lực hút của trái đất đối với các hạt phân tán. Thực ra các hạt phân tán có kích thước đủ lớn như hạt phân tán thô dễ dàng bị lắng đọng xuống đáy bình, gọi là sự sa lắng. Trái lại đối với dung dịch thực, các phân tử hoặc iôn có kích thước bé thì sự chuyển động nhiệt lớn, ảnh hưởng của trọng lực trở lên không đáng kể, nghĩa là không có sự sa lắng các phân tử chất tan - Trong thực tế, trong một hệ (đặc biệt là hệ keo và hệ phân tán thô) kích thước các hạt khác nhau phân bố trong hệ (gọi là hệ đa phân tán ) thì sự khuếch tán và sự sa lắng xảy ra phức tạp hơn nhiều. 2.5 Độ nhớt của các hệ keo: - Do dung dịch keo có các phần tử lơ lửng với kích thước lớn hơn nhiều do với kích thước phân tử thông thường. Nên hệ keo có vận tốc chảy tăng, sự chảy dòng chuyển sang chảy cuộn sớm hơn. - Mặt khác, hạt keo làm giảm khoản không gian của chất lỏng cho nên độ nhớt của dung dịch keo bao giờ cũng lớn hơn của dung dịch phân tán. 3. Tính chất điện của các hệ keo : 3 3.1 Một số hiện tượng điện trong hệ keo: - Hiện tượng điện di ( hay hiện tượng điện chuyển ) là hiện tượng các hạt rắn di chuyển trong môi trường lỏng, dưới tác dụng của điện trường. - Hiện tượng điện thẩm ( hay hiện tượng điện thẩm thấu ) là sự di chuyển của pha lỏng tương đối so với pha rắn dưới tác dụng của điện trường. - Hiệu ứng Dorn : là hiện tượng dòng điện xuất hiện khi các hạt pha rắn chuyển động so với chất lỏng đứng yên. Hiện tượng này ngược với hiện tượng điện di. - Hiện tượng thế chảy : sự chuyển động của pha lỏng với pha rắn làm xuất hiện dòng điện. Điện thế đo được trong trường hợp này gọi là : thế chảy. Hiện tượng này ngược với hiện tượng điện thẩm. - Ứng dụng của các hiện tượng điện trong hệ keo  Áp dụng hiện tượng điện di có thể tách được các thành phần của những hỗn hợp phức tạp như cá protit tự nhiên và các chất điện ly cao phân tử.  Dùng phương pháp điện di phủ lên bề mặt vật liệu dẫn điện một lớp mỏng các hạt keo có độ đồng nhất cao với bề dày cần thiết.  Điện di còn được áp dụng để phủ cao su lên bề mặt kim loại.  Điện thẩm được ứng dụng trong việc làm khô các vật liệu xốp và lọc tách các lớp kết tủa…… 3.2 Cấu tạo hạt keo ghét lưu. - Hai thành phần chủ yếu của hạt keo là nhân keo và lớp điện kép. * Nhân keo:  Nhân keo do rất nhiều phân tử, nguyên tử hoặc ion đơn giản tập hợp lại, cũng có trường hợp do sự chia nhỏ của hạt lớn hơn.  Nhân keo có thể có cấu tạo tinh thể hoặc vô định hình, nhưng là phần vật chất ổn định, hầu như không có biến đổi trong các quá trình biến động của hệ phân tán. * Lớp điện kép:  Lớp điện kép gồm hai lớp tích điện ngược dấu nhau, nhưng cấu tạo phức tạp và luôn luôn biến đổi dưới tác động bên ngoài (môi trường, pH, lực ion, nhiệt độ….).  Lớp điện kép được hình thành chủ yếu do sự hấp phụ. V. ĐIỀU CHẾ DUNG DỊCH KEO 1. Điều chế - Có 2 phương pháp chính điều chế là phương pháp phân tán và phương pháp ngưng tụ.  Phương pháp phân tán: bao gồm các biện pháp chia nhỏ các hạt phân tán có kích thước lớn thành các hạt có kích thước nhỏ, thích hợp. Ví dụ: nghiền, xay, giã, dùng hồ quang, siêu âm…  Phương pháp ngưng tụ: bao gồm các biện pháp tập hợp các phần tử nhỏ thành 4 các hạt có kích thước thích hợp. 2. Tinh chế keo - Trong quá trình điều chế, do nguyên liệu đã dùng, do phải thêm chất làm bền… nên dung dịch keo thu được thường không sạch. Trong số các chất làm bền thì chất điện ly là chất ảnh hưởng lớn đến tính chất của hệ keo. Do đó việc tinh chế keo, trước hết nhằm tách các chất điện ly ra khỏi hệ bằng phương pháp thẩm tích - Ngoài phương pháp thẩm tích còn có thể dùng phương pháp siêu lọc. VI. Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA HÓA KEO 1. Xử lý nước rác: - Chất hệ keo tụ: là các loại polyme hữu cơ tan trong nước để có được khả năng tan trước hết chúng phải có mạch thẳng (cấu trúc một chiều) và mạch polyme chứa nhiều nhóm phải cực ưa nước. - Nước rác ban đầu có độ đục rất cao, tối màu, tuy hàm lượng cặn không tan, ít khí vượt quá 300mg/l. Cặn không tan trong nước rác chủ yếu là thành phần hữu cơ, xác vi sinh vật, tảo. Đặc điểm của cặn không tan hữu cơ là nó có lớp vỏ Hydrat dày do tính ưa nước của chúng và độ bền keo của chúng chính là nhờ vào lớp vỏ này, khác với tính bền của dạng vô cơ ( kỵ nước ) là nhờ lớp điện kép (hay khuếch tán) xung quanh hạt keo. Cơ chế keo tụ các hạt keo hữu cơ vì vậy chủ yếu không phải là trung hoà điện tích mà theo cơ chế phá vỡ làm vỏ Hydrat, quét kết tủa và tạo cầu nối. - Vì lý do đó, có thể dự đoán là liều lượng chất keo tụ các hệ keo kỵ nước như sông chẳng hạn, và cần sử dụng chất trợ keo tụ để giá thành vận hành cũng như phát triển hiệu quả lấy chất keo tụ dạng thương phẩm, đang được lưu hành rộng rãi trên thị trường hiện nay thuộc họ Al với hai loại sản phẩm chủ yếu là phèn đơn Al2(SO4)3 và poly nhôm clorua. - Nhôm Sunfat: Al2(SO4)3 .18H2O là chất keo tụ truyền thống được sử dụng rộng rãi. Không phải tất cả các thành phần hỗn hợp trong keo tụ đều có tác dụng, chỉ có thành phần Al có tác dụng keo tụ, thường được tính theo phần trăm Al2O3 và là một trong nhữnhg chỉ tiêu chất lượng hàng đầu của chất keo tụ. - Phèn đơn loại tiêu chuẩn Al2(SO4)3 có hàm lượng nhôm tính theo Al2O3 là 15,5% (8,1%Al 3+) khi sử dụng phèn Al, muối Al bị thuỷ phân và tạo ra axit. Axit sinh ra sẽ làm tụ độ kiềm của nước và làm tụ độ pH. pH tụ mạnh khi độ kiềm thấp và ngược lại khi kiềm đóng vai trò là chất đệm của hệ. Do sau khi keo tụ, nước đựơc tiếp tục xử lý vi sinh để oxy hoá amoni và chất hữu cơ với vùng pH tối ưu của nó khoảng 8-9, quá trình cần một lượng kiềm khá lớn. vì vậy , chế độ keo tụ cũng cần đảm bảo hài hòa các yếu tố trên. - PAC ( poly Al clorua) là loại poly vô cơ chứa thành phần nhôm oxit, hydroxyt 5 và clorua. Nó được sản xuất từ muối nhôm với các chất kiềm. - Do được trung hòa với kiềm trước trong quà trình sản xuất, nên không sinh ra axit của chúng thấp và do mạnh phân tử đã khá lớn nên quá trình keo tụ xảy ra với tốc độ nhanh hơn so với phèn. - Sản phẩm PAC lưu hành khá rộng rãi hiện nay nhập từ Trung Quốc với hàm lượng nhôm oxit 30%. Giá cả trung bình của chúng cao hơn khoảng 2,5 lần so với phèn đơn. - Xét về nhiều khía cạnh khi keo tụ nước, nên sử dụng liều lượng PAC là 300400g/m3. Cùng với 2g/m3 chất keo tụ A101. Trong quy trình keo tụ dễ gặp hiện tượng nổi do nguyên nhân tạo khí CO2(Axit của PAC với Bicac bonat trong nước, PH càng thấp khả năng tạo CO2 càng lớn) và có thể do oxi sinh ra từ quá trình quang hợp quang tảo. Để khắc phục hiện tượng trên có thể sử dụng dòng khí để khuấy trộn khi keo tụ nhằm đuổi các khí sinh ra khỏi nước. - Quy trình keo tụ làm giảm một phần COD ( lượng oxy tương đương tiêu tụ để oxy hoá chất hữu cơ bằng hoá chất kali cromat) và độ màu của nước rác nó chỉ đạt tới một mức độ giới hạn. Khi tiếp tục tăng liều lượng chất keo tụ, hiệu quả tách loại COD và màu ( có lẽ chủ yếu do cơ chế hấp thụ) tăng khí PH của hệ giảm. Điều đó mở ra khả năng sử dụng phương pháp keo tụ để đánh bóng nước ở giai đoạn cuối cùng như là một giải pháp hiệu quả cao nhưng được lợi về giá thành. 2. Keo dán: - Keo dán latex là gì ? Keo dán latex cao su thiên nhiên gồm một hệ phân tán keo của các hạt cao su với phân tán của các loại nhựa khác và chất độn khác nhau. - Cao su thiên nhiên được thu từ các cây cao su dưới dạng keo phân tán trong nước. Cũng như hầu hết latex cao su lấy từ cây. Quá trình phân hủy ôxi hóa bắt đầu và quá trình tạo lưới có thể diễn ra. Cao su ở điểm này có thể tan trong dung môi thơm. Nhưng thực tế dung dịch đó chứa một lượng lớn gel. - Hầu hết cao su tổng hợp sử dụng trong keo dán latex được chế tạo bằng phương pháp trùng hợp nhũ tương, cho nên chúng thường có sẵn dạng latex. Cao su sinh thái ngày càng có tầm quan trọng trong keo dán. Bởi nó có nhiều ưu điểm và giá cả hấp dẫn. Vật liệu tái sinh thu được chủ yếu từ lốp xe và thường ở dạng latex, được sử dụng trên giấy để dán nhãn, túi xách, lốp xe. Trong đó keo dán giấy là một trong những ứng dụng rất lớn của nhũ tương polyvinyl ancol. Thường thì phải thay đổi các tính chất vật lý như : độ nhớt, hàm lượng rắn và độ chịu nước để thay đổi các đặc tính như : độ dính, khả năng gia công trên máy, hay giảm giá thành nhờ tinh bột, 6 dung dịch polyvinyl ancol và đất sét. Tinh bột cung cấp độ nhớt cao, cải thiện khả năng gia công trên máy và khả năng chịu nước. Đất sét cải thiện các tính chất đóng rắn nhờ điều chỉnh quá trình thấm vào các chất mềm xốp. 3. Bào chế thuốc: - Nhũ tương thuốc là gì ? Theo Dược Điểm Việt Nam (DĐVN) , nhũ tương thuốc gồm các dạng thuốc lỏng hoặc mềm để uống tiêm dùng ngoài được điều chế bằng cách dùng tác dụng của chất nhũ hóa thích hợp để trộn đều hai chất lỏng không đồng tan được gọi là được gọi là cách quy ước dầu và nước. - Ứng dụng của nhũ tương thuốc trong ngành dược:  Dùng đưa thuốc qua đường uống, qua da và qua trực tràng khi dược chất là dầu hoặc chất tan trong dầu dưới dạng bào chế có nồng độ hàm lượng thích hợp. Làm cho thuốc dễ uống khi dược chất là dầu vì làm giảm tính nhờn và che dấu sự khó chịu của dầu.Ví dụ: nhũ tương dầu gan cá, nhũ tương dầu parafin, nhũ tương thầu dầu…nhũ tương dùng đường uống phải là kiểu D/N.  Gia tăng sự hấp thụ của dầu và các dược chất tan trong dầu tại thành ruột non. Kiểu nhũ tương dùng đường tiêm phụ thuộc vào đường, do thuốc và mục đích điều trị. Kiểu D/N có thể được sử dụng cho mọi đường tiêm, kiểu N/D chỉ dùng tiêm bắp hoặc dưới da để cho tác dụng kéo dài. Ví dụ : nhũ tương tiêm bắp của một số vaccin có tác dụng kèo dài làm tăng cường đáp ứng kháng thể, kéo dài thời gian miễn dịch. Các chế phẩm dưỡng da toàn thân dùng qua đường tiêm dưới dạng nhũ tương. Các nhũ tương vô trùng được chỉ định để đưa các chất béo, cacbon hydat và vitamin vào cơ thể bệnh nhân suy nhược. Vài nhũ tương D/N hiện đang lưu hành trên thị trường với tiểu phân phân tán có kích thước trong khoảng 0.5-2 micromet tương tự như kích thước của các vi dưỡng trấp ( là các tiểu phân béo thiên nhiên có trong máu ). Các thuốc dùng ngòai da dạng bào chế ứng dụng cấu trúc nhũ tương nhiều nhất. Cả hai loại nhũ tương N/D, D/N đều được sử dụng cho các thuốc dùng ngoài do khả năng dẫn thuốc qua da tốt ( làm tăng hiệu quả trị liệu của chế phẩm ). - Thuốc mỡ là gì?  Thuốc mỡ là dạng thuốc có thể chất mền, dùng để bôi lên da hay niêm mạc nhằm bảo vệ da hoặc đưa thuốc thấm qua da. Thành phần thuốc mỡ gồm một hay nhiều hoạt chất được hòa tan hay phân tán đồng đều trong một tá dược hay hỗn hợp tá dược thích hợp. 7  Kem bôi da cũng là một loại thuốc mỡ có thể chất rất mềm và rất mịn do thành phần của nó có hàm lượng lớn các chất lỏng ( tá dược thể lỏng hoặc hoạt chất tan trong dầu hoặc nước ) thường có cấu trúc nhũ tương kiểu D/N hoặc N/D. Ví dụ :Madecasol…Các kem thuốc có thể chất lỏng sánh được gọi là sữa dùng cho da (sữa tắm lactacid, hazelin…) 4. Mỹ phẩm: - Về dạng bào chế các mỹ phẩm có cấu tạo chủ yếu là nhũ tương, gel, hoặc hồ nước. - Các chế phẩm dùng để chăm sóc da như: làm sạch da, các chất cạnh bã,làm bong vẩy sừng, làm da sáng và mịn màng hoặc làm mềm da, làm se da, chống lão hóa, cung cấp cho da các chất dinh dưỡng, các vitamin… - Trong thực tế, có những trường hợp rất khó phân biệt rõ ranh giới giữa mỹ phẩm và thuốc mỡ. ví dụ :các chế phẩm chứa dầu nghệ, kẽm oxit, đất sét, long não, vitaminh C … Một số tá dược thuốc mỡ được dùng như hoạt chất trong mỹ phẩm như các chất giữ ẩm glycerin, propilen glycol, sorbiton, silicon, dầu thực vật… B . ỨNG DỤNG CỦA HÓA KEO TRONG LĨNH VỰC THỰC PHẨM VÀ MỸ PHẨM: I. ỨNG DỤNG CỦA HÓA KEO TRONG THỰC PHẨM: 1. Sản phẩm sữa - Sữa là mô ôt hê ô nhũ tương phức tạp và cũng là mô ôt dung dịch keo. Hê ô nhũ tương bao gồm những giọt béo phân tán trong dịch liên tục chứa protein. Hàm lượng béo có trong sữa khá đa dạng, từ 0,1% trong sữa gầy đến hơn 20% trong sữa nguyên kem. Do đó chất nhũ hóa đóng vai trò rất quan trọng trong viê ôc duy trì sự ổn định của hê ô, tránh hiê ôn tượng phântách lớp làm giảm giá trị cảm quan của sản phẩm. - Chất nhũ hóa sử dụng trong sản phẩm sữa là các monoglycerid và diglyceride của các acid béo và rượu. Chúng có tác dụng trở thành lớp phim membrane mỏng bao quanh các giọt béo có trong sữa và từ đó giúp tăng và ổn định bề mă ôt tiếp xúc của các giọt béo này trong quá trình đồng hóa sữa. - Sodium alginate: alginate là polysaccharide được chiết xuất từ rong nâu Phaeophyceae, tồn tại liên kết với muối, Kali, canxi, và Magie. Tùy thuô ôc vào từng loại mà alginate có khả năng duy trì mô ôt số loại cấu trúc sản phẩm. Người ta hay sử dụng sodium alginate như là mô ôt chất nhũ hóa ion. Sodium alginate có khả năng tan trong nước lạnh và thường được dùng như chất làm “dày” dung dịch. Tuy nhiên nhược điểm 8 của sodium alginate là khả năng hòa tan kém khi trong môi trường giàu canxi. Người ta khắc phục nhược điểm này bằng cách thêm axitcitric. Hình1: Công thức hóa học của sodium alginate. - Carrageenan: được chiết xuất từ rong đỏ thuô ôc Rhodophycea. Có 3 loại carrageenan đã được định danh là Kappa, iota và lamda. Tuy nhiên kappa thường được sử dụng trong sản phẩm sưã hơn, đă ôc biê ôt ở sữa có bổ sung axit béo omega 3. Trong quá trình bảo quản sữa, sự ổn định của sữa lien quan đến viê ôc duy trì hê ô thixotropic. Khi gia nhiê ôt, bề mă ôt cấu trúc của kappa carrageenan có thể phản ứng với nhau hay với mixen casein của sữa để hình thành gel thixotropic. Hình 2: Công thức hóa học của kappa carrageenan. - Polymer này có gốc galatose và anhydro-galatase với rất nhiều lien kết sulfate. Hê ô thixotropic là cấu trúc gel đã được hình thành lại,có tác dụng duy trì hê ô nhũ tương ổn định và đồng hóa tốt. Mô ôt phần bề mă ôt cấu trúc phân tử của kappa carrageenan có khả năng phản ứng casein mixeo trong sữa trong quá trình gia nhiê ôt.Những phần cuối của phân tử carrageenan liên kết với nhau để tạo thành mô tô mạng lưới, mạng lưới này liên 9 kết với casein hình thành hê ô gel thixotropic. Hê ô gel này chống viê ôc hình thành “đường kem” trong sản phẩm bằng cách làm giảm quá trình đông tụ và phân tách các hạt cầu béo. Hình 3: Các sản phẩm sữa. 2. Sữa chua: - Trong sữa chua, hàm lượng chất béo từ 0-3,5% chất béo sữa và 10-15% chất béo phi sữa. Chất nhũ hóa thưng được sử dụng có nguồn gốc tự nhiên và đã được biến tính, chiết xuất từ rong biển (carrageenan, alginate) và gelatin. -"Alginate" là một thuật ngữ thường được sử dụng cho các muối của axit alginic, nhưng nó cũng có thể tham khảo tất cả các dẫn xuất của axit alginic và acid alginic bản thân, trong một số ấn phẩm "algin" được sử dụng thay vì alginate. Alginate có mặt trong các bức tường tế bào của tảo nâu như canxi, magiê và muối natri của axit alginic. Mục tiêu của quá trình khai thác là để có được khô, alginate natri bột,. Các muối canxi và magiê không hòa tan trong nước, muối natri. Lý do đằng sau việc khai thác các alginate từ rong biển để chuyển đổi tất cả các muối alginate muối natri, giải thể này trong nước, và loại bỏ các dư lượng rong biển bằng cách lọc. Alginate sau đó phải được thu hồi từ dung dịch nước. Giải pháp là rất loãng và bay hơi của nước là không kinh tế. Có hai cách khác nhau khôi phục alginate. Hình 4:Công thức hóa học của alginate 10 - Gelatin là một hỗn hợp của các peptide và protein được sản xuất bởi thủy phân một phần của collagen được chiết xuất từ xương luộc, mô liên kết, các cơ quan và một số ruột của các loài động vật như thuần hóa gia súc và lợn . Các liên kết phân tử tự nhiên giữa các sợi collagen cá nhân được chia thành một hình thức sắp xếp lại dễ dàng hơn. Gelatin tan một chất lỏng khi bị đun nóng và hóa rắn khi làm lạnh một lần nữa. Cùng với nước, hình thức bán rắn keo gel . Gelatin tạo thành một giải pháp cao độ nhớt trong nước, thiết lập một loại gel làm mát, và thành phần hóa học của nó, trong nhiều khía cạnh, chặt chẽ tương tự như collagen. Gelatin giải pháp cho thấy dòng viscoelastic và trực tuyến khúc xạ kép. Nếu gelatin được đưa vào tiếp xúc với nước lạnh, một số vật liệu hòa tan. Độ tan của các gelatin được xác định theo phương pháp sản xuất. Thông thường, gelatin có thể được phân tán trong một axit tương đối tập trung. Phân tán như vậy là ổn định trong khoảng 10-15 ngày với ít hoặc không có thay đổi hóa học và phù hợp cho các mục đích tráng hoặc ép đùn vào một bồn tắm tủa. Gelatin cũng hòa tan trong hầu hết các dung môi cực. Gel Gelatin tồn tại chỉ một phạm vi nhiệt độ nhỏ, giới hạn trên là điểm nóng chảy của gel, phụ thuộc vào lớp gelatin và tập trung và hạn chế thấp hơn điểm đóng băng mà băng tinh. Các đặc tính cơ học rất nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ, lịch sử nhiệt trước của gel, và thời gian. Độ nhớt của tăng hỗn hợp gelatin / nước với nồng độ và khi giữ lạnh (≈ 4 ° C). Ngoài ra các gelatins động vật được mô tả ở trên, cũng có gelatins rau chẳng hạn như thạch . Hình 5: Công thức hóa học cuả gelatin. 11 - Những chất này có khả năng tạo thành gel cấu trúc, bền cấu trúc và chống khả năng tách lớp sản phẩm có hàm lượng chất béo sữa thấp. Sữa chua là sản phẩm có cấu trúc hạt gel và dạng keo và chất nhũ hóa có tác dụng như chất tạo gel, chất làm dày và chất ổn định cấu trúc. Hình 6: Các sản phẩm sữa chua. 3.Kem: - Kem là hê ô keo phức tạp, trong đó 17% chất béo sữa, 13-17% đường, 8-11% chất khô khác (đường lactose, protein,muối khoáng). Monogyceride là chất nhũ hóa thông dụng được sử dụng để sản xuất kem. Nó có thể lien kết cạnh tranh với bề mă ôt protein sữa ở cả 2 hê ô nhũ tương béo trong nước và khí trong nước và mô ôt phần có thể làm mất ổn định hê ô nhũ tương béo. Tuy nhiên chất ổn định Polysaccharide thường lien kết với chất béo của kemđể làm giảm khả năng tạo thành tinh thể đá lớn trong quá trình bảo quản và cũng như duy trì cấu trúc mong muốn của sản phẩm cuối cùng. Hình 7: Công thức hóa học của Monogyceride 12 Hình 8: các sản phẩm của kem 4. Sôcôla: - Trong sản xuất sôcôla người ta thường sử dụng lexithin là chất nhũ hoá nhằm tạo cấu trúc và chống hiê ôn tượng “nở hoa bề mă ôt” ở sản phẩm. Lexithin là mô ôt trong những phospholipit phổ biến nhất và là tên thương hiê ôu trên thị trường. Lexithin có thể là mô ôt hay mô ôt hỗn hợp các phospholipit. Trong cấu trúc phân tử của lexithin có 2 phần háo nước và háo béo, do đó lexithin được dùng như chất nhũ hóa của hê ô dầu trong nước. Người ta chiết xuất lexithin từ đâ uô nành hạt, hoă ôc lòng đỏ trứng gà. Hàm lượng lexithin sử dụng trong sản xuất socola khoảng 0,3-0,5%. Hình 9: công thức hóa học của Lexithin phospholipit. Hình 10: Các sản phẩm sôcôla. 5. Giò chả rong sụn: - Rong sụn khô , nguyên liệu chiết tách carrageenan. 13 - Carrageenan có đặc tính liên kết rất tốt các phân tử protein của động, thực vật. Có thể dùng carrageenan với một hàm lượng thích hợp nào đó làm phụ gia giò chả để tăng mức độ liên kết các protein của thịt. Nhờ đó giò chả có thể đạt độ giòn, dẻo theo ý muốn. Ngoài ra, carrageenan còn có tác dụng ổn định hương vị thơm ngon tự nhiên của nguyên liệu thịt. -Theo ghi nhận của các nhà khoa học, trong rong sụn có nhiều axit amin không thay thế, các khoáng chất đa lượng và vi lượng, các hợp chất hoạt động sinh học rất cần thiết và bổ dưỡng đối với con người. Một trong những bí quyết sống lâu của người Nhật là tập quán ăn rất nhiều rong biển. Carrageenan trong rong sụn còn có tác dụng ngăn axit của dịch vị tiếp xúc với vết loét thành dạ dày, vì vậy đặc biệt hữu ích cho những người đau dạ dày do viêm loét. Hình11: Carrageenan được chiết xuất từ rong sụn - Dùng carrageenan làm phụ gia thay thế hàn the sẽ có thể khôi phục và nâng cao giá trị của giò chả -Thêm một ứng dụng thực tiễn cho carrageenan là thêm một đầu ra cho chế biến rong sụn, loại rong biển rất có giá trị được di trồng vào VN từ năm 1993, đến nay đã phát triển gần 20.000ha nuôi trồng ven biển Nam Trung bộ, cho thu hoạch trên 200.000 tấn/năm nhưng vẫn mới chỉ dừng ở phương thức phơi khô, xuất thô sang Trung Quốc. 6. Bánh kẹo: - Chứa từ 6- 9% gelatin, bloom từ 150- 250. - Gelatine dùng như chất tạo kết cấu trong sản xuất bánh kẹo không chứa đường - Trong kẹo, gelatine giữ vai trò: Chất tạo bọt : làm giảm sức căng bề mặt của pha lỏng Chất ổn định : tạo độ bền cơ học cần thiết tránh biến dạng sản phẩm Chất liên kết: liên kết một lượng nước lớn kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm. 14 Hình 13: Một số sản phẩm kẹo có Gelatin 7. Rau câu: -Loại sương sa thông dụng hay nấu bằng nhiều loại rong tảo khác nhau nhưng nếu chỉ sử dụng một loại tảo biển có tên Việt Nam là rau câu, có tên riêng là AGAR SEAWEED GELIDIUM sẽ cho thành phẩm cứng, trong và ngon hơn. Loại tảo Agar gelidium này được tất cả các quốc gia có biển khai thác chế biến thành một loại thực phẩm sơ chế ở dạng bột với tên thương mại quen thuộc là Agar. Và chính loại bột rau câu Agar này mới có thể chế biến chung với nhiều loại thực phẩm khác và nhuộm màu dễ dàng. Rau câu Agar sử dụng không chỉ đơn thuần là một chất kết đông các món mặn ngọt mà còn dùng chế biến trong công nghệ sản xuất bánh kẹo đóng gói. -Rau câu Agar ở Việt Nam được sử dụng phổ biến nhất ở dạng bột mịn. Nhưng chất lượng thành phẩm có đạt yêu cầu kết đông cứng giòn và trong đẹp hay không là tùy kỹ thuật chế biến, chất lượng vật liệu của mỗi thương hiệu Hình 14:Công thức cấu tạo của Agar-agar 15 Hình 15: Rau câu được làm từ Agar-agar II.ỨNG DỤNG CỦA HÓA KEO TRONG MỸ PHẪM: 1. Kem dưỡng da: - Đây là những hệ nhũ tương của dầu trong nước(O/W) hay nước trong dầu(W/O) với hệ thống bề mặt đặc biệt và chất làm đặc để cung cấp độ nhớt cho các sản phẩm dưỡng da, nhưng với các yêu cầu độ nhớt lớn hơn. - Các hệ này được mô tả là một mạng lưới cấu trúc gel tạo ra bằng cách sử dụng các hỗn hợp bề mặt để tạo thành cấu trúc tinh thể lỏng. Các hydrocolloid được thêm vào để tăng cường cấu trúc mạng gel. - Hydrocolloid: là những polymer tan trong nước (polysaccharide và protein)hiện đang được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp với rất nhiều chức năng như tạo đặc hay tạo gel hệ lỏng, ổn định hệ bọt, nhũ tương và huyền phù, ngăn cản sự hình thành tinh thể đá và đường, giữ hương.. Chúng có thể được phân loại tùy thuộc vào nguồn gốc, phương pháp phân tách, chức năng, cấu trúc, khả năng thuận nghịch về nhiệt, thời gian tạo gel hay điện tích. Nhưng phương pháp phân loại thích hợp nhất cho những tác nhân tạo gel là cấu trúc, khả năng thuận nghịch về nhiệt và thời gian tạo gel. 16 Hình 16: Một hydrocolloid phổ biến là methyl cellulose Hình 17: Kem dưỡng da 2. Sơn móng tay - Đây là những hệ phân tán sắc tố trong một dung môi kỵ nước dễ bay hơi(như butyl acetate hay ethyl acetate). - Hệ này là thixotropic(hệ xúc biến): là tính chất của 1 số gel, chất lỏng dày, nhớt ở điều kiện bình thường nhưng trở thành dạng lưu chất( mỏng hơn, ít dính nhớt hơn) khi bị tác động. - Tosylamide-formaldehyde là một loại nhựa tổng hợp, là chất hoạt động bề mặt được sử dụng trong sơn móng tay để tăng độ bền, chống mài mòn và tăng độ bóng của sơn móng tay. Hình 18: Công thức cấu tạo tosylamide-formadehyde 17 Hình 19: Sơn móng tay 3. Dầu gội đầu: -Là những hệ gel thông thường với những chất hoạt động bề mặt có cấu trúc dạng que hay sợi. Các chất làm đặc ví dụ như các polysaccharide được thêm vào để tạo độ đông đặc và chống oxy-hóa. Tương tác giữa polymer và chất hoạt động bề mặt là rất quan trọng. -Một số chất HĐBM được sử dụng trong dầu gội đầu: Ammonium lauryl sulfate, Demethicone, Sodium laurenth sulfate, Cocamidopropyl Betain,... với thành phần từ 1020%. -Chất nhũ hóa trong dầu gội đầu: Glycol Distearate -Chất tạo bọt và ổn định bọt: lauramide DEA, Cocamide MEA,… 3-5% Hình 19: Công thức cấu tạo Glycol Distearate. 18 Hình 20: Công thức cấu tạo Ammonium lauryl sulfate. Hình 21: Công thức cấu tạo lauramide DEA. Hình 22: Các loại dầu gội C.TÀI LIỆU THAM KHẢO: 19