Nhũ tương là gì? Quá trình hình thành và ứng dụng

Nhũ tương là hệ phân tán cao của 2 chất lỏng không hoà tan được với nhau, ở dạng trong sữa, sốt mayonnaise, bơ, kem dưỡng da,... Theo dõi bài viết dưới đây để hiểu thêm về Nhũ tương là gì? Nó có đặc điểm như thế nào? Quy trình hình thành ra sao và ứng dụng của nó đối với đời sống.

1. Nhũ tương là gì?

Nhũ tương là một cấu trúc phân tán đặc trưng của hai hay nhiều chất lỏng không hòa tan được với nhau. Nó là 1 dạng phân loại của hệ keo và có thể dùng thay thế cho nhau nhưng nhũ tương được sử dụng khi cả 2 pha (pha phân tán và pha liên tục) đều là chất lỏng. 

Nhũ tương là sự phân tán của 2 pha

Trong cấu trúc của nhũ tương, chất lỏng thứ nhất được gọi là pha phân tán hay pha nội được phân tán trong chất lỏng thứ 2 (gọi là pha liên tục hoặc pha ngoại). Các ví dụ minh họa cho nhũ tương có thể kể đến như dầu giấm, sữa, mayonnaise, hay thậm chí là các dung dịch cắt trong ngành công nghiệp kim loại.

"Nhũ tương" có nguồn gốc từ chữ Latin, có nghĩa là "vắt sữa". Điều này xuất phát từ việc sữa chính là một dạng nhũ tương của chất béo trong pha nước, cùng với các thành phần khác.

2. Có bao nhiêu dạng nhũ tương? 

Dựa theo môi trường phân tán, người ta có thể phân chia nhũ tương ra các loại:

- Nhũ tương dầu trong nước: Trong đó dầu là pha phân tán còn nước là môi trường phân tán như lipoprotein.

- Nhũ tương nước trong dầu: Trong đó nước là pha phân tán, dầu là môi trường phân tán. 

Trong một số trường hợp có thể có nhũ tương kép: nước/dầu/nước hay dầu/nước/dầu.

Các dạng nhũ tương

3. Quá trình hình thành nhũ tương?

Quá trình hình thành nhũ tương đồng nghĩa với việc gia tăng diện tích tiếp xúc giữa hai pha cùng với việc tăng năng lượng tự do. Khi sức căng bề mặt giảm, quá trình hình thành nhũ tương diễn ra dễ dàng hơn.

Sự hấp thụ năng lượng cơ học sẽ diễn ra trong quá trình hình thành nhũ tương, nhất là việc tạo ra bề mặt. Năng lượng tự do sẽ ảnh hưởng bởi 2 yếu tố chính là tổng diện tích bề mặt tiếp xúc và sức căng bề mặt giữa 2 pha. 

- Sức căng bề mặt giữa các pha là yếu tố quan trọng quyết định đến sự hình thành, độ ổn định của nhũ tương và kích thước của các hạt phân tán.

- Diện tích bề mặt phân cách tỉ lệ thuận với năng lượng tự do khi diện tích càng lớn, năng lượng tự do càng cao và chủ yếu tập trung ở trên bề mặt phân cách pha. 

Từ góc độ nhiệt động lực, nhũ tương là một hệ không ổn định vì chúng có thể bị phân tách trở lại thành 2 pha. Để tăng tính ổn định của nhũ tương, ta cần thêm vào trong đó các chất hoạt động bề mặt nhằm giúp ngăn chặn việc hỗn hợp tự động tách ra.

Và cuối cùng, một số yếu tố có thể ảnh hưởng đến quá trình hình thành nhũ tương có thể kể đến như: Nhiệt độ, độ pH, lực liên kết, năng lượng cung cấp, sự có mặt của oxi hóa và chất hoạt động bề mặt,...

4. Tác dụng của nhũ tương đối với các lĩnh vực của đời sống

4.1. Ứng dụng trong mỹ phẩm

Hệ nhũ tương được sử dụng trong mỹ phẩm thường có 2 loại chính bao gồm: 

- Hệ nước bên trong dầu (W/O): Dầu bao phủ quanh nước, dầu tiếp xúc trước với da trước khi nước tiếp tục được hấp thụ. Cả hai đều có khả năng thẩm thấu vào da.

- Hệ dầu bên trong nước (O/W): Dầu được bọc lấy bởi nước.

Nhũ tương thường có dạng giống sữa, có kết cấu mềm mịn hơn kem dưỡng da nhưng đặc hơn so với essence. Mỹ phẩm dạng nhũ tương thường mang lại hiệu quả dưỡng ẩm và cung cấp nước tốt cho da, đặc biệt thích hợp cho da nhạy cảm và dễ bị kích ứng.

Mỹ phẩm dạng nhũ tương

4.2. Ứng dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm

Hệ nhũ tương thường có trong các loại thực phẩm như sữa, bơ, mayonnaise,... phân tán thành các giọt nhỏ có đường kính từ 0,1 - 100 µm. Có 3 loại nhũ tương chính thường gặp trong công nghệ thực phẩm như:

- Hệ nhũ tương dầu bên trong nước: Dầu được phân tán dưới dạng giọt trong môi trường nước, ví dụ như mayonnaise và kem.

Sốt Mayonnaise

- Hệ nhũ tương nước bên trong dầu: Nước được phân tán dưới dạng giọt trong môi trường dầu, chẳng hạn như trong bơ hoặc các loại chất để phết lên bánh.

- Hệ nhũ tương nước bên trong dầu bên trong nước (N-D-N): Nhũ tương kép khi nước được phân tán dưới dạng giọt trong môi trường dầu, và chính những giọt nước này lại tiếp tục được phân tán trong một môi trường nước. 

4.3. Ứng dụng trong sản xuất nhựa đường

Nhựa đường được tạo thành từ quá trình hòa trộn nhựa đường đặc với các chất nhũ hóa và nước dưới dạng nhũ ổn định theo tỉ lệ thích hợp. Nhũ tương nhựa đường có thể phân thành các loại khác nhau:

- Dựa vào cấu trúc hạt keo: Nhũ tương nhựa đường thuận và nhũ tương nhựa đường nghịch.

- Dựa vào độ dính với đá: Nhũ tương nhựa đường tính kiềm và nhũ tương nhựa đường tính axit.

- Dựa vào tốc độ phân tách: Nhũ tương nhựa đường phân tách nhanh, chậm và vừa.

Nhựa đường

Dạng nhũ tương nhựa đường thuận tính axit hiện đang được sử dụng rộng rãi trong làm vật liệu trong công trình thông, được tưới lên bề mặt đường hoặc làm các lớp dính bám giữa 2 lớp bê tông nhựa.

5. Phân biệt huyền phù, dung dịch và nhũ tương

Huyền phù, dung dịch, nhũ tương đều là những hệ phân tán có ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực. Để phân biệt chúng, ta có thể dựa vào những đặc điểm sau đây:

- Huyền phù: Là 1 hỗn hợp không đồng nhất, các hạt chất rắn phân tán lơ lửng trong môi trường chất lỏng.

- Nhũ tương: Là 1 hỗn hợp không đồng nhất, 2 hay nhiều chất lỏng sẽ phân tán nhưng không hòa tan trong nhau. 

- Dung dịch: Là hỗn hợp đồng nhất của dung môi và chất tan.

Bài viết trên chia sẻ tới bạn đọc về những thông tin tổng quan về nhũ tương và quá trình hình thành cũng như ứng dụng của nó. Nếu bạn đọc còn băn khoăn bất cứ điều gì, đừng ngại để lại thông tin bên dưới bình luận để đội ngũ chuyên viên của chúng tôi giải đáp nhé.