tổng hợp chất hoạt động bề mặt sinh học không ion từ dầu dừa - ứng dụng trong bảo quản nông sản

Hiện nay, các chất hoạt động bề mặt được ứng dụng khá phô biến trong các sản phẩm sơn, sữa, kem, bánh, kẹo,...Các chất này đóng vai trò là phụ gia, chất nhũ hóa.. Đặc biệt, dựa trên nguy

TRUONG DAI HOC CAN THO KHOA CONG NGHE

LUAN VAN TOT NGHIEP DAI HOC

TONG HOP CAC CHAT HOAT DONG BE MAT SINH HOC KHONG ION TU DAU

DUA - UNG DUNG TRONG BAO QUAN

NONG SAN

CAN BO HUONG DAN SINH VIÊN THỰC HIỆN

PGS TS Bùi Thị Bửu Huê Phù Quốc Minh Phương

MSSV: 2082232 Ngành: Công Nghệ Hóa Học-Khóa 34

Tháng 4/2012

* LU *®

Trong qua trinh thuc hién luan van tốt nghiệp đại học, em đã học tập được rất

nhiều kiến thức bổ ích, thiết thực từ quý thầy cô và bạn bè Em xin chân thành gửi

lời cảm ơn sâu sắc đến:

PGS TS Bùi Thị Bửu Huê - Bộ môn Hóa Học - Khoa Khoa Học Tự

Nhiên - Đại học Cần Thơ Cô là một nhà giáo mẫu mực, người thầy đáng kính,

cô đã hướng dẫn tận tình và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho em trong suốt thời gian

nghiên cứu và thực hiện đề tài Cô đã dành thời gian quý báu, những kinh nghiệm quý giá cùng những tình cảm cao đẹp của mình để truyền đạt kiến thức và những phương pháp cần thiết để xử lý một vẫn đề khoa học Bên cạnh đó cô luôn động viên, an ủi giúp em vượt qua mọi trở ngại Em xin tri ân những lời động viên và tất

cả những điều tốt đẹp nhất cô dành cho em trong suốt thời gian qua

Quý thầy cô, Bộ Môn Công Nghệ Hóa Học - Khoa Công Nghệ - Dai Hoc

Cần Thơ đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em học tập và nghiên cứu trong suốt

thời gian qua

Các anh chị và các bạn cùng thực hiện luận văn với em tại phòng thí nghiệm hóa hữu cơ chuyên sâu, đã chia sẻ và giúp đỡ em rất nhiều trong suốt quá

trình thực hiện đề tài

Cuối cùng, lời cảm ơn chân thành con dành cho cha mẹ, anh chị em - những người thân yêu nhất trong cuộc đời đã luôn an ủi, động viên để con có thêm niềm tin và nghị lực trong những lúc khó khăn

Cần thơ, ngày 13 tháng 4 năm 2012

Phù Quốc Minh Phương

Hiện nay, các chất hoạt động bề mặt được ứng dụng khá phô biến trong các

sản phẩm sơn, sữa, kem, bánh, kẹo, Các chất này đóng vai trò là phụ gia, chất nhũ hóa Đặc biệt, dựa trên nguyên lý phá lớp biểu bì, làm mất nước, mất dầu và ngăn cản quá trình hô hấp qua da của côn trùng, các chất hoạt động bê mặt rất hữu hiệu trong việc tiêu diệt côn trùng, nên chúng còn được ứng dụng trong bảo quản

nông sản, đó là một ý tưởng mới Đặc biệt các chất hoạt động bề mặt chủ yếu được

tổng hợp từ nguồn nguyên liệu hóa thạch (dầu mỏ), đó cũng là nguyên nhân mà chúng phân hủy sinh học chậm và gây ảnh hưởng đến môi trường Mặt khác,

nguồn nguyên liệu hóa thạch có nguy cơ bị cạn kiệt Vì vậy, hướng nghiên cứu

tong hop CHDBM va ứng dụng vào trong bảo quản nông sản là hướng nghiên cứu phù hợp và thiết thực

Vì vậy, đề tài “Tổng hợp chất hoạt động bề mặt sinh học không ion từ

dầu dừa - ứng dụng trong bảo quản nông sản” được thực hiện Đề tài nhằm

mục tiêu thiết lập quy trình tong hợp các chất hoạt động bề mặt sinh học không 1on

từ dầu dừa và ứng dụng chất hoạt động bê mặt tổng hợp được trong bảo quản nông

sản ở quy mô phòng thí nghiệm Từ những kết quả thu được qua đề tài này, hiệu

quả kinh tế từ cây dừa ở đồng bằng sông Cửu Long sẽ được nâng lên một tầm cao mới

xvii

Bộ môn: Công nghệ hóa học Cần Thơ, ngày tháng năm 2012

NHAN XET VA DANH GIA CUA CAN BO HUONG DAN

1 Cán bộ hướng dẫn: PGS TS Bùi Thị Bửu Huê

Tên đề tài: Tổng hợp các chất hoạt động bề mặt sinh học khong ion tr dầu dừa

ứng dụng bảo quản nông sản

2 Sinh viên thực hiện: Phù Quốc Minh Phương MSSV: 2082232 Lớp Công Nghệ Hóa Học - Khóa 34

3 Nội dung nhận xét:

a Nhận xét về hình thức luận văn tốt nghiệp:

b Nhận xét về nội dung luận văn tốt nghiệp:

e Đánh giá nội dung thực hiện đề tài: . - 5+ SsSzSx x3 EsEsEsEersrerred

Cần Thơ, ngày tháng năm 2012

Cán bộ hướng dẫn

Bộ môn: Công nghệ hóa học Cần Thơ ngày tháng năm 2012

NHAN XET VA DANH GIA CUA CAN BO PHAN BIEN

4 Cán bộ hướng dẫn: PGS TS Bùi Thị Bửu Huê

Tên đề tài: Tổng hợp các chất hoạt động bề mặt sinh học khong ion tr dầu dừa

ứng dụng bảo quản nông sản

1 Sinh viên thực hiện: Phù Quốc Minh Phương MSSV:2082232

Lớp Công Nghệ Hóa Học - Khóa 34

2 Nội dung nhận xét:

a Nhận xét về hình thức luận văn tốt nghiệp:

b Nhận xét về nội dung luận văn tốt nghiệp:

e Đánh giá nội dung thực hiện đề tài: . - 5+ SsSzSx x3 EsEsEsEersrerred

Cần Thơ, ngày tháng năm 2012

Cán bộ phản biện

ti

Trang

0989.) 809) i MỤC LỤC - CC Q01 SH SH SH ng TH TH nh nh ch hư iv DANH MUC CAC TU VIET TAT 00cccceccceccceescceeeceueeeeneseeeecenneeeans X DANH MỤC BẢNG - -Lc QC n0 n1 SH HS HH HH Y cv cv ưện xii

DANH MỤC HINH VA SO DO 0 cc ce ceceececesceccuccuceucetceteusencatcenses xiv LOI MO DAU 0 eee ccccceccceccceccsuecceeccu cece cesaceseeseaeseuesesaneueseaeesuaeessy xvii

CHUONG 1 TONG QUAN 0 cccccccccccecccee cece seceeseseeeeseusesuneeeneeeunens 1

1.1 Sơ lược về Ïipid - -‹- - c- c1 C11211 1101 1111115 11 111 1x nh chớ 1 1.1.1 Định nghĩa và phân loại -. < << <<<<< 1 ID) /«-¿caaiditiiẳtiỎỔỒ 1 1.1.1.2 Phospholipid -ccccccŸS‡‡cS<<2*2 2

1.1.3.3 Phản ứng tự oxy hóa (sự Ôi mỡ) -<.«- 6

1.1.4 Các chỉ số đặc trưng cho lipid - - c1 cài 6

1.1.4.1 Chỉ số aCid - cc QQnnnn SH n HH SH nh nh hờn 6 1.1.4.2 Chỉ số xà phòng hóa - - cc- S211 2111 1132 7 1.1.4.3 Chỉ số iođine - ccc 11211122111 11 11k ky rườn 7 1.1.4.4 Chỉ SỐ ©S{€ . - ccc Q9 n SH SH HH nh kh chớ 7

1.2.2 Thanh phan hóa học của dầu đừa - << << << 2 8

1.2.3 Ứng dụng của đầu đừa - -c- c2 S S1 xki 10

1.3.3 Tinh chat vật lý của chất họat động bề mặt ‹- 17

1.3.3.1 Nông d6 micelle téi han (Critical Micelle Concentration, CMC) 17

1.3.3.2 Diém KAFf cc chen 17

1.3.3.4 Chỉ số calcium chấp nhận c⁄- c2 S2 S 21c ca 17

1.3.3.5 Cân bằng ưa nước - ky nước (Hydrophilic Lipophilic Balance) 18

1.3.4 Các tính chất đặc trưng của chất hoạt động bỀ mặt 20

1.3.4.1 Khả năng tây rửa QC nnn SH TH HH này 20

1.3.4.2 Khả năng tạo nhũ - cư 20

1.3.4.3 Khả năng tạo bọt on HH hhxn 21

1.3.4.4 Khả năng tạo huyền phù - - ccc CS nà, 21

1.3.4.5 Khả năng thẫm ướt - -‹‹- cc cài 21 1.3.5 Ứng dụng -. c- c CS SH HH TH TH nh nh như ch cư 21

1.3.5.1 Ứng đụng trong các sản phẩm làm mềm vải - 21 1.3.5.2 Ứng dụng trong công nghiệp xây dựng - . : 22 1.3.5.3 Ứng dụng trong các sản phẩm tây rửa - . -< 22

1.3.5.6 Ứng dụng trong môi trường -. -c << S << sse+ 23 1.4 Sơ lược về monoglyceride . -‹ << cc S122 szeg 23 1.4.1 Giới thiệu chung -. - ca 23 1.4.2 Các phương pháp tổng hợp monoglyceride +2 2 2 ss+szzszxei 24 1.4.2.1 Ester hóa trực tiếp glycerol với các acid béo 2s sccsse: 24

1.4.2.2 Transester hóa glycerol với các ester của acid béo 25

1.4.2.3 Transeter hóa glycerol voi dầu thực vật và mỡ động vật 26

1.4.2.4 Bảo vệ nhóm hydroxyl] của øÏyC€rOlÏL - «55+ S<<xss*sssssesss 26 1.4.3 Ứng dụng của monoglyceride ‹ -‹ c << S22 27 1.5 CHĐBM sinh học có nguồn gốc từ monoglyceride - 28

1.5.1 Một số CHĐBM sinh học tiêu biểu có nguồn gốc từ monoglyceride .28

1.5.1.1 Acetylated monoglyceride (AMG) 28

1.5.1.2 Lactylated monoglyceride (LMG) 28

1.5.1.3 Tartarylated monoglyceride (TM@) 29

1.5.1.4 Các chất hoạt động bề mặt có nguồn gốc từ monoglyceride khác 29

1.5.2 Tông hop CHDBM sinh học không ion có nguồn gốc từ monogÌyC€r1đe€ - cọ SH SH HH hs 31 1.5.3 Ứng dụng bảo quản nông sản của CHĐBM không ion từ 14419))19734À 4t +.8{ ai 32

1.5.3.1Màng bán thắm làm từ đường đa phân tử - - - 32

1.5.3.2 Màng bán thắm có nguôồn gốc protein . - - 33

1.5.3.3 Màng bán thấm làm từ chất béo -‹‹- c2 33 1.5.3.4 Màng làm từ sáp (wax) hoặc dầu - - <<: 34 1.5.3.5 Màng bán thắm làm từ acid béo và các dẫn xuất của

moOno8ÏYC€TIđ€ -c c9 HH S9 9n Hi BH nh kg 34

Vu uiis019814015i8u i0 36

ơi ?18/9))/€60510/08)/65117) 0 37 3.1 Phương tiện nghiÊn CỨU - - - G5 Ă S9 TH non vớ 37

3.1.1 Dụng cụ và thiẾt bị -. - - - Set TS EESE1TTH T1 T11 nh dư 37

3.1.2 H6a 0 nh 37

3.2 Nguyên liỆu - CS HS SH Hư 38

3.3 Chuẩn bị nguyên liệu - c - Cc- CC 20116112111 111 11 11 11 r2 38

3.4 Tong hop methyl ester (2) - cc- ccc SE E1 111 111 1131111 E11 x£2 39

3.4.1 Ester hĩa dầu đừa - L nnnnnnnn HT HH ng HH 39

3.4.2 Transester hĩa hỗn hợp methyl ester và triglyceride - 39 3.5 Tơng hợp monoglyceride (3) ‹ -‹‹- c c2 Sky 40 3.6 Tong hop acetylated monoglyceride (4a) - << sccssccccs s2 40 3.7 Tổng hợp lactylated monoglyceride (4b) - << << << <<: 40 3.8 Tơng hợp tartarylated monoglyceride (4c) - -‹ -c << << << << c2 41

CHƯƠNG 4 KÉT QUÁ VÀ THẢO LUẬN -. -cc c2 42

4.1 Tổng hợp methyl ester (2) - -cc CC 0111111011111 11 111 n1 này 42 4.2 Tơng hợp monoglyceride (3) - - - ccc c2 c2 vs sa 43 4.2.1 Khảo sát tỈ lỆ mỌ cv 44 4.2.2 Khảo sát nhiệt độ phản Ứng .-.< c2: 45 4.2.3 Khảo sát thời gian phản Ứng . cà 46

4.2.4 Điều kiện thích hợp - c c1 S12 E 1S Y SE Y Sky crưt 47

4.3 Tong hop acetylated monoglyceride (4a) -‹ cc- ca 48

4.3.1 Khảo sát tỈ lỆ molÌ -cccccccc cnss., 49

4.3.2 Khảo sát nhiệt độ phản Ứng - 50 4.3.3 Khảo sát thời gian phản Ứng -. cc c2 c2 s*2 51

vil

4.4.1 Khảo sát tỈ lỆ moÏÌ -. - c2 56

4.4.2 Khảo sát nhiệt độ phản ứỨng - cà 57 4.4.3 Khao sát thời gian phản tng eee ccc cece e cece e cena eee enaeeeeeneeeeeess 58

4.4.4 Diéu kién thich hop cec cece cecccecceeceeccceceueceuscueccuececeuscenenss 59

4.5 Tổng hợp tartarylated monoglyceride (4c) -‹- ‹ cc-cc c2 59

4.5.1 Khảo sát tỉ lỆ molÌ cv, 60

4.5.2 Khảo sát nhiệt độ phản Ứng - - 62 4.5.3 Khảo sát thời gian phản Ứng c2 s*2 63

4.5.4 Điều kiện thích hợp - -‹ -:‹- cc CĐ S11 E1 n2 Sn vàn 64

4.6 Đánh giá chất lượng sản phẩm -cc-SSSSQSn Set 65 4.6.1 Xác định cân bằng ưa nước và ky nước (giá trị HLB) của sản phẩm

CHĐBM sinh học khơng 1on -.cc cà S222 65

4.6.1.1 Xác định cần bằng ưa nước và ky nước (giá trị HLB) của acetylated 11901034À/99605/002)/60) 4 65

4.6.1.2 Xác định cân bằng ưa nước và ky nước (giá trị HLB) của sản phẩm lactylated monoglyceride (LM) cà 66 4.6.1.3 Xác định cân bằng ưa nước và ky nước (giá trị HLB) của sản phẩm tartarylated monoglyceride (TÌM) ch nàn 67 4.6.2 Khảo sát khả năng ứng dụng bảo quản nơng sản của sản phẩm chất hoạt

động bề mặt sinh học 15900) 0 C225 C0) 6 s°2 68

4.6.2.1 Khao sát mức độ hư hỏng của cà chua và dưa leo ở các loại màng bán thắm cĩ thành phần hĩa học khác nhau - << << << << c2 69 4.6.2.2 Khảo sát phân trăm khối lượng quả cà chua và đưa leo bị mất theo

0 1ÙẾ 4E): aIIIadldiididddddddẳẳẳỒỖỒỖỒỖỒỖỒ 71

5.2 Kién nghi 0 cece cece cc eccccceeccceeccceeceseucceuuessseesesueesesaeeeueseseueseses 79

TÀI LIỆU THAM KHẢO - - c C12000 11111 1101111 111111111311 xxx ren 81

ix

Alkyl polyglucosides Chat hoat dong bé mat Citrated monoglyceride Critical micelle concentration Diacetyl tartaric acid ester monoglyceride Distearyl dimethyl ammonium chloride Ethylene diamine tetraacetic acid Ethoxylated monoglyceride Ethyl acetate

Gas chromatography - mass spectrometry Hydrophilic Lipophilic balance

Linear Alkylbenzene Sulfonate Lauryl Ether Sulfate

Lactylated monoglyceride Methyl ester sulfonate Primary Alcohol Sulfate Petroleum eter

para-Toluene sulfonic acid Retention factor

Secondary Alkyl Sulfonate Sodium Cocyl Isethonate

xi

Bảng 1.1 Một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng dầu đừa theo tiêu chuẩn APCC 9

Bảng 1.2 Thành phần các acid béo có trong dầu dừa theo tiêu chuẩn APCC 9

Bang 1.3 Mối liên hệ giữa độ hòa tan của các CHĐBM với HLB 18

Bảng 1.4 Giả trị HLB của các nhóm ưa nước vá các nhóm ky nước 19

Bang 3.1 Kết quả các chỉ tiêu chất lượng của dầu đừa .-.c< - 38

Bang 3.2 Kết quả xác định thành phần acid béo trong dầu đừa 38

Bang 4.1 Điều kiện sơ bộ tong hop methyl ester (2) 6 giai doan m6t 42

Bảng 4.2 Điều kiện sơ bộ tổng hợp methyl ester (2) ở giai đoạn hai 42

Bang 4.3 Điều kiện sơ bộ tổng hợp monoglyceride (3) . -: 43

Bảng 4.4 Điều kiện thích hợp cho phản ứng tổng hợp monoglyceride (3) 47

Bang 4.5 Điều kiện sơ bộ tong hop acetylated monoglyceride (4a) 48

Bang 4.6 Điều kiện thích hợp cho phan tmg tong hop acetylated FXO) 1COYS4 161) 0 16 (oll Co) 52 Bang 4.7 Diéu kién tong hop acetylated monoglyceride (4a) tir acetic anhydr1de ‹-‹ c2 SH HH nh na 53 Bang 4.8 Điều kiện sơ bộ tông hợp lactylated monoglyceride (4b) 55

Bảng 4.9 Điều kiện thích hợp cho phản ứng tổng hợp lactylated 411011914À/09810)01ĐPN.' 59

Bang 4.10 Điều kiện sơ bộ tông hợp tartarylated monoglyceride (4c) 60

Bảng 4.11 Điều kiện thích hợp cho phản ứng tổng hợp tartarylated 019/13/2280 2111 ằa 64

Bang 4.12 Điều kiện tổng hợp citrated monoglyceride (4đ) 65

Bảng 4.13 Khối lượng quả cà chua theo thời gian . -c<<<<< 73

Bang 4.14 Khối lượng quả cà chua được quy ra phần trăm trên cơ sở khối lượng qua ban đâu -. cọ Hs SH HH TH HH Km n Hi KH ng 74

xi1

Hình 1.2 Cây đừa - - KH HH HH TH Họ TH ch gi 7

Hình 1.3 Dầu dừa chưa tỉnh luyện và dầu dừa tinh luyện - <- 9 Hình 1.4 Cấu trúc tổng quát của một phân tử CHĐBM - 10

Hình 1.5 Các dạng hạt micelle - -‹ << << << << 17

Sơ đồ 1 Quy trình tổng hợp 1-monoglyceriđe -. - << sec 27

Sơ đồ 2 Quy trình tổng hợp 1-monoglyceride và 2-monoglyceride 27

Sơ đồ 3 Quy trình tổng hợp CHĐBM anion từ monoglyceride 31

Sơ đồ 4 Quy trình tông hợp monoglyceride sulfate tir monoglyceride 31

Sơ đồ 5 Quy trình chung tông hợp CHĐBM sinh học không ion có nguồn gốc từ 1nono#ÏYC€T1€ - - - - - Ă S1 2201 990910010 01 TH ng n0 HH vr 32

Hình 1.6 Cà rốt và Cần tây được phủ lớp bảo quản - -. << << << s5: 33

Hình 17 Chuối được bảo quan bang protein va dẫn xuất của 00101194À/098014 SN Hi Ả 34

Sơ đồ 6 Quy trình tổng hợp CHĐBM sinh học không ion từ dầu dừa 35

Hình 3.1 Hỗn hop methyl ester tach lớp sau khi được rửa với dung dịch NaHCOa

bão hòÒa - QC Q Q22 g ng ng HH HH HH BE HH ng ng H0 6 5% 39

Hình 4.1 Bản mỏng sắc ký thu được sau phản ứng tổng hợp monoglyceride (3) (hệ giải ly PE:EtOAC = Ì:Ì) HH HS SH HH HH nh HH như, 43 Hình 4.2 Bản mỏng sắc ký thu được khi khảo sát tỉ lệ mol methyl ester:glycerol (hệ r8 23s15:07/ (4 10101 ‹ 44

Hình 4.3 Bản mỏng sắc ký thu được khi khảo sát tỉ lệ nhiệt độ phản ứng tổng hợp

monoglyceride (3) (hệ giải ly PE:EtOAc = 1:]) 4Ó Hình 4.4 Bản mỏng sắc ký thu được khi khảo sát thời gian phản ứng tổng hợp monoglyceride (3) (hệ giải ly PE:EtOAc = ]:]) < < <4 47 Hình 4.5 Sản phẩm monoglyceride (3) được điều chế theo điều kiện thích

Hình 4.6 Bản mỏng sắc ký thu được sau phản ứng tổng hợp acetylated monoglyceride (4a) (hệ giải ly PE:EtOACc = 2:Ï) Ăn àSSS 49

Hình 4.8 Bản mỏng sắc ký thu được khi khảo sát nhiệt độ phản ứng tổng hợp

acetylated monoglyceride (4a) (hệ giải ly PE:EtOAc = 2:]) 51 Hình 4.9 Bản mỏng sắc ký thu được khi khảo sát thời gian phản ứng tổng hợp acetylated monoglyceride (4a) (hệ giải ly PE:EtOAc = 2:]) 52 Hình 4.10 Sản phẩm acetylated monoglyceride (4a) được điều chế theo điều kiện

00119080) ANNH-(( 53

Hình 4.11 Bản mỏng sắc ký thu được khi tổng hợp acetylated monoglyceride (4a) tur acetic anhydride (hé giải ly PE:EtOAc = 2:]) cŸĂeằŸSẰ 54 Hình 4.12 Bản mỏng sắc ký thu được sau phản ứng tổng hợp lactylated monoglyceride (4b) (hệ giải ly PE:EtOAC = 2:3) cà 55 Hình 4.13 Bản mỏng sắc ký thu được khi khảo sát tỉ lệ mol monoglyceride:lactic acid (hé giai ly PE:EtOAc = 2:3) - Hình 4.14 Bản mỏng sắc ký thu được khi khảo sát nhiệt độ phản ứng tổng hợp lactylated monoglyceride (4b) (hệ giải ly PE:EtOAc = 2:3) 57 Hinh 4.15 Ban mỏng sắc ký thu được khi khảo sát thời gian phản ứng tổng hợp lactylated monoglyceride (4b) (hệ giải ly PE:EtOAc = 2:3) 58 Hình 4.16 Sản phẩm lactylated monoglyceride (4b) được điều chế theo điều kiện

thích hợp HS SH HH ng KT nh ng nà nà 65

Hình 4.22 Bản mỏng sắc ký thu được khi tổng hợp citrated monoglyceride (hệ giải

ly PE:EtOAC 250 NN na 4 4 65

xv

Hình 4.25 Hỗn hợp có chứa 1% CHĐBM sinh học không ion 71 Hình 4.26 Cà chua để tự nhiên và cà chua có phủ hỗn hợp các CHĐBM sinh học không ion được tông hợp sau 6 ngày - - ccc SH nnnnỲ nh ven 71 Hình 4.27 Dưa leo để tự nhiên và cà chua có phủ hỗn hợp các CHĐBM sinh học không ion được tông hợp sau 6 ngày - cnSnn S1 Sen nên 72

Hình 4.28 Đồ thị biểu thị phần trăm khối lượng quả cà chua còn lại không phủ lớp

bảo quản, phủ AMG 1% và AMG 3% theo thời gian “4

Hình 4.29 Đồ thị biểu thị phần trăm khối lượng quả cà chua còn lại không phủ lớp

bảo quản, phủ LMG 1% và LMG 3% theo thời gian “5

Hình 4.30 Đồ thị biểu thị phần trăm khối lượng quả cà chua còn lại không phủ lớp

bảo quản, phủ TMG 1% và TMG 3% theo thời gian - 75 Hình 4.31 Đồ thị biểu thị phần trăm khối lượng quả dưa leo còn lại không phủ lớp bảo quản, phủ AMG 1% và AMG 3% theo thời gian 77 Hình 4.32 Đồ thị biểu thị phần trăm khối lượng quả đưa leo còn lại không phủ lớp bảo quản, phủ LMG 1% và LMG 3% theo thời gian “7

Hình 4.33 Đồ thị biểu thị phần trăm khối lượng quả đưa leo còn lại không phủ lớp

bảo quản, phủ TMG 1% và TMG 3% theo thời g1an “8

1.1 Sơ lược về lipid #11 8i

1.1.1 Định nghĩa và phân loại

Các chất béo động vật (mỡ) và chất béo thực vật tự nhiên (dầu) là các

ølyceride tức là ester của glycerol và các acid béo Cơ thể sinh vật gồm có ba thành phần cơ bản là protein, glucide và lipid Lipid 14 nguén cung cấp năng lượng cho các cơ thê sống nhiều hơn cả protein và glucide Lipid được chia thành các nhóm như glyceride, phosphatide, steride và sterol, sáp

1.1.1.1 Glyceride

Glyceride hay acylglycerol 1a ester cua glycerol va cac acid béo (no, khéng no, vòng) Công thức chung của glyceride là:

H,C—OCOR, HC—OCOR, H,C—OCOR,

Rj, Rạ, Ra là sốc hydrocarbon của acid béo Chúng có thé giống nhau hoặc

khác nhau Vì vậy, có thể có các glyceride thuần khiết (như triolein, tristearin ) hoặc glyceride hỗn tap (oleodistearin, oleopamitostearin)

6 + 24, nhưng các acid béo trong tế bào có số nguyên tử carbon phô biến từ 16 + 20

Phù Quốc Minh Phương I

Một số acid béo có chứa 6 + 14 nguyên tử carbon:

Caproic acid, CH;(CH2)4,COOH cé dau hat co, dau dira

Caprylic acid, CH:(CH;)¿COOH có trong dầu hạt cọ, dầu dừa

Capric acid, CH;(CH;)sCOOH có trong dầu hạt cọ, dầu dừa

Lauric acid, CHa(CH;);oCOOH có trong dầu hạt cọ, dầu dừa

Myristic acid, CH3(CH»2);.COOH cé trong dau hat co, dau dita

Các acid béo có chứa 16 nguyên tử carbon:

Palmitic acid, CH3(CH>);4COOH có trong mỡ động vật, dầu hạt cọ, dầu dừa

Palmitoleic acid, CH:(CH;)zCH=CH(CH;);COOH có trong mỡ động vật, dầu thực vật

Một số acid béo chứa 18 nguyên tử carbon:

Oleic acid, CH;(CH;);CH=CH(CH;);COOH có trong mỡ lợn, dầu olive, dầu

dừa và nhiều loại dầu thực vật khác

Stearic acid, CH:(CH;);¿COOH có trong mỡ động vật, ca cao

Linoleic acid, CH3(CH2)4CH=CHCH,CH=CH(CH,),COOH có trong đậu

nành, dầu lanh, dầu bắp

Linolenlc acid, CHẠCH;CH=CHCH;CH=CHCH;CH-=CH(CH;),COOH có trong dầu hạt gai, dầu lanh

Eleostearic acid, CH;(CH;);;CH=CHCH=CHCH=CH(CH;);COOH có trong

dầu hạt khổ qua

Một số acid béo chứa 20 nguyên tử carbon:

Arachidic acid, CH;(CH;)¡;;COOH có trong dầu đậu phộng và dầu bắp

Arachidonic acid, CH3(CH»2),4(CH=CHCH,),CH,CH,COOH có trong dau dau

Cephalin có trong trứng, gan, não

Rị, R; là gôc của acid béo no và chưa no

Lecithin hay choline phospholipid cũng là triglyceride nhưng chỉ có hai nhóm hydroxyl cua glycerol tao ester với hai acid béo phân tử lượng cao (R;COOH và R;COOH), còn nhóm hydroxyl thứ ba của glycerol tao ester với phosphorIc acid và nhóm hydroxyl thi hai cua phosphoric acid lại tạo ester với choline (trong lecithin) hay cholamine (trong cephalin) hoặc với serine (trong phosphatidylserine)

của nó là cholesteride Cholesterol là một steroid rất gần gŨI với con người, đặc biệt trong y học nên được nghiên cứu khá kĩ càng Cholesterol được tìm thấy trong hầu hết các mô tế bào động vật nhất là trong óc, xương sống, sạn trong mật và thận

Dẫn xuất của cholesterol lắng đọng ở động mạch, gây ra huyết áp cao và tac nghẽn động mạch Cơ thể con người có khoảng 227g, ít hơn nhiều so với steroid khác Sỏi mật là dạng “đá” kết tỉnh của cholesterol Cholesteride có cẫu tạo như sau:

RCOO

Cholesteride

R là gốc acid béo phân tử lượng cao nhu stearic acid, palmitic acid va oleic

acid Cholesteride còn được tìm thấy nhiều trong mỡ cừu

1.1.1.4 Sáp

Sáp là những chất giống như mỡ và được tìm thấy cả ở trong động vật và thực vật như sáp ong, sáp lông cừu, sáp cá nhà táng Tương tự như dầu mỡ động thực vật, sáp cũng là ester nhưng không phải là ester của glycerol ma 1a ester cua alcol đơn chức bậc cao có mạch hở hoặc vòng với acid béo phân tử lượng cao và có số nguyên tử carbon chẵn

Trong sáp, ngoài ester như trên còn chứa một lượng carboxylic acid tự do, alcol, một ít hydrocarbon, kèm theo các sterol và chất màu thuộc loại carotenoid Một số acid béo phân tử lượng cao thường có trong các loại sáp như:

Cerotic acid: CH3(CH>).,COOH

Montanic acid: CH3(CH2)2»s>COOH

Sap ca voi (spermaceti) là sáp được tách khi làm lạnh dầu cá voi, có nhiệt độ nóng chảy ở 42 — 47°C

C¡zH;iCOOC¡sHạ;

Sap ca voi Sáp ong là sáp được thu từ tổ ong mật, là một hỗn hợp ester có nhiệt độ nóng chay 6 60 — 82°C Khi thủy phân sáp ong, carboxylic acid có mạch carbon C26 va C28, alcol bậc nhất với mạch carbon C30 và C32 được tạo thành:

Ceas - 2H 051 _ ssCOOCao- 3ayHét — 65)

Sap ong Sap carnauba duoc thu tir cay co Brazil, có nhiệt độ nóng chảy ở 80 — 87°C, không thấm nước, thường được dùng làm phụ gia trong sơn bóng ôtô và nước bóng

nên nhà Sap carnauba là một hỗn hợp ester của acid có mạch carbon C24 và C28

với alcol bậc nhất có mạch carbon C32 va C34

Có _ 2H _ ssCOOCq; - 34)H@6s — 69)

Sap carnauba

1.1.2 Tinh chat vat ly

Mỡ động vật thường ở trạng thái rắn vì nó chứa hàm lượng acid béo no tương đối cao Dầu thực vật ở thể lỏng vì chứa nhiều acid không no như olelc acid, linoleic acid Các chất béo (dầu, mỡ) không tan trong nước, nhưng để tan trong các dung môi hữu cơ Dầu mỡ không bay hơi nên không chưng cất được Khi đun nóng

đến nhiệt độ cao, nó bị phân hủy Các glyceride tinh khiết có nhiệt độ nóng chảy

kép vì có các dạng kết tỉnh khác nhau Ví dụ, tristearin có nhiệt độ nóng chảy ở 78°C, ngay sau khi để nguội đến khi hóa rắn và đun nóng trở lại thì nhiệt độ nóng chảy lại ở 55°C Để nguội đến hóa rắn lần nữa, khi đun nóng thì tristearin lại nóng chảy ở 78°C

1.1.3 Tính chất hóa học của lipid

1.1.3.1 Phản ứng thủy phân

Chất béo có thể bị thủy phân trong dung dịch acid hoặc dung dịch kiểm (xà

phòng hóa) hay nhờ enzyme lipase trong quá trình tiêu hóa của người và động vật

Với xúc tác là acid hoặc enzyme lipase, chất béo bị thủy phân cho glycerol và acid

Với xúc tác kiềm, chất béo bị thủy phân thành glycerol và các muỗi của acid

1.1.3.2 Phan ung hydro héa

Đề biến dầu mỡ thực vật dạng lỏng có các gốc acid chưa no thành gốc acid no, lipid dạng lỏng được cho tác dụng với hydro có xúc tác nickel

HạC-OGOG;zHa; ¬ GŒzHas

HC-OCOC Em + 3H, _ ce COC 7Has Ha0-OCOC Eg HạC-OGOC;Ha;

Triolein Tristearin

Ung dung nay dé bién lipid long thành lipid rắn trong sản xuất xà phòng và bơ

1.1.3.3 Phản ứng tự oxy hóa (sự ôi mỡ)

Một số dầu mỡ động thực vật để lâu ngày ngoài không khí thường có mùi, vị

khó chịu (mùi hôi, khét, vị đắng) được gọi là “sự ôi mỡ” Nguyên nhân là do chất

béo đã bị oxy hóa bởi oxy không khí tạo ra peroxide và hydro peroxide Tiếp theo, các sản phẩm oxy hóa đó bị thủy phân bởi hoi 4m va vi khuan dé tao ra aldehyde, ketone, carboxylic acid

Hình 1.1 Chuỗi phản ứng tống quát về quá trình oxy hóa chất béo

1.1.4 Các chỉ số đặc trưng cho lipid

1.1.4.1 Chỉ số acid

Các chất béo tự nhiên là trung tính, tuy nhiên trong quá trình bảo quản, chất béo có thể bị thủy phân cho acid tự do Lượng acid này được đặc trưng bằng chỉ số acid Chỉ số acid là số miligam (mg) KOH cần để trung hòa acid béo tự do có trong

1 g chất béo Chỉ số acid cho biết có mặt nhiều hay ít acid béo tự đo trong chất béo

1.1.4.2 Chỉ số xà phòng hóa

Chỉ số xà phòng hóa là số mg KOH cần để xà phòng hóa hoàn toan 1 g chat

béo Chỉ số này không những cho sự xà phòng hóa các glyceride mà còn trung hòa hết các acid béo tự do có trong 1 g chất béo đó Chỉ số xà phòng cao chứng tỏ chất béo có mặt là các acid béo phân tử nhỏ Ngược lại, chỉ số xà phòng nhỏ chứng tỏ chất béo có mặt là các acid béo phân tử lượng cao hoặc có chứa những chất không

xà phòng hóa Ví dụ, chỉ số xà phòng hóa của mỡ bò là 226, dầu dừa từ 250 + 260,

dầu cao su từ 183 + 190

1.1.4.3 Chỉ số iodine

Chỉ số iodine là số gam iodine có thể cộng vào liên kết bội trong mạch carbon

của 100g chất béo Chỉ số iodine cho biết độ không no của acid béo trong chất béo

Nó còn có ý nghĩa quan trọng để đánh giá tính khô của dau

Dầu không khô có: chỉ số iodine < 95 như dầu dừa, lạc, olive, dầu cọ, thầu dầu

Dâu bán khô có: 95 < chỉ số iodine < 130 như dầu đậu nành, dầu hướng đương,

dâu cao su, dầu bông, dầu mè

Dầu khô có: chỉ số iodine > 130 như dầu lanh, dau trav

1.1.4.4 Chỉ số ester

Chỉ số ester là số mg KOH cần dé xà phòng hóa các glyceride có trong 1 g

chất béo Chỉ số này là hiệu của chỉ số xà phòng hóa và chỉ số acid

1.2 Sơ lược về cây dừa

1.2.1 Khái quát chung ?“

Cây dừa có tên khoa học là Cocos nuclfera, thuộc bộ Arecales, họ Cau (Arecaceae), chi Cocos, loai C nucifera

Dừa là một loại cây lớn, than đơn trục (nhiều khi gọi là nhóm thân cau dừa) có

thể cao tới 30 m, với các lá đơn xẻ thùy lông chim một lần, cuống và gân chính dài

4 -6m các thùy với gân cấp hai có thể dài 60 + 90 cm Cuống lá thường biến thành

bẹ dạng lưới ôm lẫy thân, các lá già khi rụng để lại vết sẹo trên thân

Dừa được trồng ở nhiều nơi trên thế giới chủ yếu ở khu vực nhiệt đới, có độ

âm cao, mưa nhiều Các quốc gia trồng và xuất khẩu dừa với sản lượng cao trên thế giới như Indonesia, Philippines, Ấn Độ, SriLanka, Việt Nam Ở nước ta, dừa được trồng nhiều ở khu vực Đồng bằng Sông Cửu Long, chủ yếu ở các tỉnh như Bến Tre,

Trà Vinh, Tiền Giang, Kiên Giang Bến Tre là tỉnh trồng dừa lớn nhất cả nước, là

nơi đừa được trồng tập trung, được sơ chế, chế biến và kinh doanh các sản phẩm từ dừa theo quy mô công nghiỆp

Dừa được ứng dụng nhiêu trong khoa học và đời sông, đặc biệt ở tât cả các bộ phận của cây:

Cơm đừa trắng trong thịt quả được sử dụng làm thực phẩm ở dạng tươi hay

sây khô, cơm dừa khô là nguyên liệu sản xuất dầu dừa

Nước trong quả dừa có chứa các chất như đường, đạm, chất chống oxy hóa, các

vitamin và khoáng chất, là nguồn thực phẩm bổ dưỡng, được dùng làm nước giải khát tại nhiều vùng nhiệt đới Nước dừa là vô trùng khi quả dừa chưa được bỗ ra, có thể

dùng làm dung dịch truyền tĩnh mạch Nước dừa còn là nguyên liệu để sản xuất

1.2.2 Thành phần hóa học của dầu dừa ''®!”

Dầu dừa chứa khoảng 92% triglyceride của acid béo no và 8% triglyceride của acid béo không no Dầu dừa có nhiệt độ nóng chảy 24°C, có màu vàng nhạt, mùi đặc trưng của dừa Dầu dừa tinh luyện sẽ trong suốt, không vị, không mùi Ngoài

triglyceride, dầu còn chứa các vitamin tan trong dầu như A, E, D Đặc biệt, vitamin

E trong dầu dừa là chất chống oxy hóa giúp duy trì cẫu trúc và chức năng của tế bào, cũng như bảo vệ dầu dừa chống ôi

Hình 1.3 Dầu dừa chưa tỉnh luyện và dầu dừa tỉnh luyện

Một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng dầu dừa theo tiêu chuẩn APCC (Asian and

Pacific Coconut Community) và thành phần các acid béo có trong dầu dừa được trình bày ở Bảng 1.1 va Bang 1.2

Bang 1.1 Một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng dầu dừa theo tiêu chuẩn APCC

3 | Tap chat khong hoa tan (% khối lượng) 0,05

4 Chỉ số xà phòng hóa (mg KOH/g mẫu) 250 + 260

5 | Chi s6 Iodine (g I,/100g mau) 4,1+11

6 | Chất không xà phòng hóa (% khối lượng) 0,5 + 0,5

STT Acid béo Hàm lượng (%)

Acid béo mạch carbon no

1.2.3 Ứng dụng của dầu dừa 1!

Dâu dừa chứa hàm lượng acid béo bão hòa cao nên dâu dừa có độ bên oxy hóa cao hiêm khi bị ôi Do đó, dâu dừa được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phâm trong các sản phâm như sữa cho trẻ, bánh kẹo, kem, chocolate

Trong y học, dầu dừa được sử dụng trong khẩu phần ăn giúp ích cho bệnh nhân tiêu đường (Garfñnkel, 1992), chống tăng cholesterol trong máu (Enig, 1996 and Dayrit, 2001), chống ung thư đại tràng và ung thư vú (Brod, 1998), giúp ngăn ngừa nguy cơ mắc bệnh tim mạch (Enig, 1999)

Trong mỹ phẩm, dầu đừa được sử dụng làm nền lotion cho các sản phẩm mỹ phẩm như xà phòng thiên nhiên, dầu gội thiên nhiên, dầu đưỡng tóc, dầu massage Dầu dừa có chứa hàm lượng myristic acid cao, kết hợp với isopropyl myristate được

sử dụng như là phụ gia trong nhiều sản phẩm mỹ phẩm Lauric acid trong dầu dừa cũng là một thành phần trong kem đánh răng

Trong tổng hợp hữu cơ, dầu dừa còn được sử dụng để tổng hợp CHĐBM Các mạch hydrocarbon trong phân tử triglyceride sẽ là phần ky nước trong phân tử CHĐBM và chỉ cần một số biến đổi cấu trúc để gắn đầu ưa nước vào mạch hydrocarbon thì phân tử CHĐBM mong muốn sẽ được tạo thành Dầu dừa còn được

dùng dé tong hop diesel sinh học và dầu nhờn sinh hoc Diesel sinh hoc duoc tong

hợp dựa trên phản ứng transester hóa giữa dầu dừa và methanol với xúc tác KOH Tiếp đó, sản phẩm methyl ester và trimethylolpropane sẽ được transester hóa với

xúc téc CH3ONa dé tao thành dầu nhờn sinh học

1.3 Tong quan về chất họat động bề mặt "!7!

1.3.1 Khái niệm

Chất hoạt động bề mặt (CHĐBM) là những chất có khả năng hấp phụ trên bề mặt phân chia pha, có tác dụng làm giảm năng lượng tự do và sức căng bề mặt phân chia pha (khí — lỏng, lỏng — lỏng, lỏng — rắn) Câu trúc của một phân tử CHĐBM

gôm hai phần: một phần phân cực hay còn gọi là đầu ưa nước và một phần không

phân cực hay còn gọi là đầu ky nước

RP Đâu ưa nước Đâu ky nước

Hình 1.4 Cấu trúc tổng quát của một phan tir CHDBM

1.3.2 Phân loại chất họat động bề mặt

1.3.2.1 Chất hoạt động bé mat anion

CHDBM anion (anionic surfactant) 14 CHDBM khi cho vao nuéc sé phan ly thành một ion âm và một ion duong, đầu ưa nước mang điện âm Kí hiệu: ——© Những ion âm này có khả năng hoạt động bề mặt mạnh nhất, khả năng lấy dầu cao và tạo bọt tốt Đây là loại CHĐBM được sử dụng rộng rãi và phổ biến nhất trong giặt giũ, nước rửa chén, là thành phần chính trong các sản phẩm tẩy rửa gia dụng và chăm sóc cá nhân CHĐBM anion còn là tác nhân thấm ướt, chất nhũ hóa, chất phân tán cho các sản phẩm dùng trong nông nghiệp Trong công nghiệp thực phẩm CHDBM anion dong vai tro 1a chất nhũ hóa cho các sản phẩm bánh kẹo, bơ, sữa, đồ hộp Tuy nhiên, các CHĐBM này bị thụ động hóa trong môi trường nước

cứng (Ca”', Mg””) và các ion kim loại nặng (AI, Fe””) Sau đây là một số CHĐBM

anion thường gặp:

- Alkylbenzene sulfonate (ABS): Đây là CHĐBM thường được sử dụng nhất,

gồm hai loại là ABS nhánh và ABS thắng Trong đó, ABS nhánh chỉ được dùng

trong số ít quốc gia do khả năng phân giải sinh học chậm

ABS thang (Linear Alkylbenzene Sulfonate-LAS): H3;C(CH 2),CsH,SO3

- Parafin sulfonate (SAS: Secondary Alkyl Sulfonate): Những chất này có khả năng phân giải sinh học cao, là nguồn sản xuất các anion Công thức tổng quát của parafin sulfonate như sau:

SO+z CH;-(CH;);_CH-—(CH,)„-CH:

- Sulfate của các alcol bac mét (PAS: Primary Alcohol Sulfate): Cac san phẩm

này được chế tạo bằng cách sulfate hóa các alcol béo với hỗn hợp không khí/SO;

- Alkyl ether sulfate CLES: Lauryl Ether Sulfate): Loai CHDBM nay thuong được sử dụng trong nước rửa chén, dầu gội đầu

RO(CH2CH,0),SO3 với R = Lauryl

- Sulfosuccinate: Day la cac ban ester (hemiester) cla succinic acid cé hai nhóm anion là carboxylic và sulfonic, có công thức tổng quát như sau:

$05

ROCOCHCH,COO

- Alkyl 1sethionate: Công thức hóa học của chúng như sau:

ROCOCH;CH;SO+x voi R= Cocoyl

- Methyl ester sulfonate (MES): Céng thirc héa hoc nhu sau:

$05

RCHOCOCH;

- XA phong 14 hop chat c6 cong thtrc héa hoc 14: RCOONa, trong dé R 1a gic hydrocarbon cua acid béo

1.3.2.2 Chat hoat dong bé mat cation

Chất hoạt động bề mặt cation là CHĐBM khi phân ly trong nước tạo thành một Ion âm và một 1on dương, đầu ưu nước mang điện dương, tạo thành các cation

hoạt động bề mặt Kíhiệu: ———Œ®

Do đầu ưa nước tích điện dương nên CHĐBM cation hấp phụ mạnh trên các

bề mặt tích điện âm như tóc, vải, màng tế bào của vi khuẩn Do vậy, chúng được sử dụng như chất làm mềm vải, dầu xả tóc và các tác nhân kháng khuẩn Một số CHĐBM cation thường gặp:

Nhóm các muối ammonium bậc bốn trong đó nitrogen nối trực tiếp với nhóm

- Muối alkyl pyridinium:

Chất hoạt động bề mặt cation không nitrogen:

- Muốỗi sulfonium:

@ R_Š CH}

CH, CH, R— NẺ cHy CHạ XỀcH, ae CH; CH,

CHDBM cation - esterquat: Esterquat 14 chat 1am mém vải sợi và giảm khả năng bam dinh cua vét ban trén vai, ngoai ra n6 cdn 1a chat diét khuan than thién với môi trường Chính vì có nhiều ứng dụng nên CHĐBM cation ngày càng giữ vai trò to lớn trong ngành công nghiệp dệt, y tế

Cetyl pyridinium chloride (CPC): Là một chất khử trùng hiệu quả trong việc ngăn ngừa máng bám răng và làm giảm viêm nướu CPC có trong một số loại nước súc miệng, kem đánh răng, thuốc xịt chống viêm họng và thuốc xịt mũi Ngoài

ra, CPC cũng được sử dụng như là một thành phân trong thuốc trừ sâu

©

Cl

oor

Cy 7 \

1.3.2.3 Chất hoạt động bê mặt không ion

CHDBM khong ion 14a CHĐBM có nhóm phân cực không bị ion hóa trong dung dịch nước Cau trúc của CHĐBM không ion gồm có phần ưa nước chứa những nguyên tử oxygen, nitrogen hoặc sulfur không ion hóa (có thể là nhóm alcohol và ester) và phần ky nước là mạch hydrocarbon dai

Kí hiệu: ——T—]

CHĐBM không lon không bị lon hóa nên không tích điện, do đó ít bị ảnh

hưởng bởi nước cứng và pH của môi trường Tuy nhiên CHĐBM loại này vẫn có

khả năng tạo phức với các ion kim loại nặng, êm dịu với da, lẫy dầu ít, tạo bọt kém,

thường được dùng trong những chất tây rửa cho máy rửa chén và giặt giữ Một số CHĐBM không lon thường gặp:

- Akylphenol Ethoxylate (APE): CsH,(OC;H,),0H

- Alcohol Ethoxylate (AE): R(OC,H,),H

- Alkyl polyglucoside (APG)

1.3.2.4 Chất hoạt động bê mặt lưỡng tính

CHDBM lưỡng tính (switerionic surfactant, amphoteric surfactant) là

CHĐBM có chứa cả nhóm anion và cation trong đầu ưa nước Chúng có khả năng

chuyên thành anion, cation hoặc không ion trong dung dịch phụ thuộc vào pH của

môi trường Kíhiệu: ———ŒX)

Trong môi trường acid, đầu ưa nước thê hiện vai trò là cation nên chúng sẽ có

tính chất của CHDBM cation Trong môi trường kiềm, đầu ưa nước thê hiện vai trò

là anion nên chúng sẽ có tính chất của CHĐBM anion Ở khoảng pH trung tính, đầu

ưa nước thê hiện vai trò là ion lưỡng tính nên chúng được gọi là CHĐBM lưỡng tính

CHĐBM lưỡng tính tương hợp tốt với các CHĐBM khác Chúng được sử dụng phô biến trong các sản phẩm tây rửa toilet, dầu gội đầu trẻ em, sản phẩm tây rửa hàng ngày và xà phòng

Imidazoline và betain là các CHĐBM lưỡng tính phố biến, đặc biệt là betain thường được sử dụng nhất

- Alkyl amidol propyl betain:

1.3.3 Tính chất vật lý của chất họat động bề mặt

1.3.3.1 Nong do micelle toi han (Critical Micelle Concentration, CMC)

Nông độ micelle tới hạn là nông độ mà tại đó các phân tử CHĐBM bắt đầu tạo

thành đám hay con goi 1a micelle

Micelle 14 mot tập hợp trật tự của các phân tử CHĐBM được hình thành tại

nồng độ tới hạn của CHĐBM - Micelle có thể là hình cầu, hình trụ, hình lớp mỏng tùy thuộc điều kiện hình thành

Hinh 1.5 Cac dang hat micelle

1.3.3.2 Diém Kraft

Điểm Kraft là nhiệt độ mà tại đó nồng độ CHĐBM bằng nồng độ micelle tới

hạn Khi đạt đến nhiệt độ này, một lượng lớn CHĐBM sẽ được phân tán trong dung dịch ở dạng micelle Như vậy, ở nhiệt độ thấp hơn điểm Kraft, độ tan của CHĐBM không đủ lớn để hình thành micelle Khi nhiệt độ tăng, độ tan của CHĐBM tăng

Khi nhiệt độ đạt đến điểm Kraft, micelle được hình thành trong dung dịch CHĐBM

1.3.3.3 Điểm đục

Điểm đục là nhiệt độ mà tại đó độ hòa tan của CHĐBM không tăng lên được nữa Điểm đục được đo trong dung dịch nước chứa 1% CHĐBM Điểm đục dao động từ 0°C - 100°C là đặc trưng của CHĐBM không ion CHĐBM anion dễ tan trong nước hơn CHĐBM không ion nên thường có điểm đục cao hơn 100°C

1.3.3.4 Chỉ số calcium chấp nhận

Chỉ số này đo độ cứng tối đa của nước mà CHĐBM vẫn còn hiệu lực trong

chức năng tây rửa Chỉ số này càng lớn, CHĐBM càng có khả năng tây rửa trong nước cứng Chỉ sé calcium chap nhận được xác định bằng cách chuẩn độ 50 mL, dung dịch chứa 0,05% CHĐBM với dung dịch calcium acetate 1%

1.3.3.5 Cân bằng ta nước - ky nước (Hydrophilic Lipophilic Balance)

Cân bằng ưa nước - ky nước là sự cân bằng tương ứng giữa phần ái nước và phân ky nước của phân tử CHĐBM gọi là HLB Khi HLB tăng, CHĐBM càng dễ

tan trong nước, HLB giảm thì CHĐBM dễ tan trong dầu Mối liên hệ giữa độ hòa

tan của các CHĐBM với HLB được trình bay 6 Bang 1.3

Bảng 1.3 Múi liên hệ giữa độ hòa tan cúa các CHĐBM với HLB

Không phân tán trong nước 1-3

Ít phân tán trong nước 3-6

Phân tán như sữa sau khi lắc 6-8

Phân tán như sữa bền 8 - 10

Phân tán từ trong mờ đến trong 10 - 13

Trong hoàn toàn > 13

Giá trị HLB có thể được tính từ công thức phân tử của CHĐBM theo công thức Griffin:

HLB = 20 x M//M Trong đó:

M¡: khối lượng phân tử nhóm ưa nước trong phân tử CHĐBM

M: khối lượng phân tử CHĐBM

Theo phương pháp này thì giá trị HLB dao độ từ lớn hơn 0 đến dưới 20

Giá trị HLB còn được xác định theo công thức của Davies:

HLB = 7 + (HLB của các nhóm ưa nước) - (HLB của các nhóm ky nước) Giá trị HLB của các nhóm ưa nước và các nhóm ky nước cho trong Bảng 1.4 Ngoài ra, các ester của acid béo và polyhydric alcohol có giá trị HLB được tính toán theo công thức sau:

HLB = 20 x (1 - S/A) Trong do:

S: chỉ số xà phòng hóa của ester

A: chỉ số acid của chất béo

Trong thực tế, nếu chỉ số xà phòng hóa của ester từ acid béo tương ứng không

đo được thì giá trị HLB được tính theo công thức:

HLB = (E + P)/5

Trong đó:

E: phần trăm khối lượng oxyethylene chứa trong hợp chất

P: phần trăm khối lượng alcoholpolyhyric (polyol) chứa trong hợp chất

Bảng 1.4 Giá trị HLB của các nhóm ưa nước vá các nhóm ky nước

Các nhóm ưa nước HLB Các nhóm ky nước HLB

-SO,Na 38,7 vong benzene 1,662

1.3.4 Các tính chất đặc trưng của chất hoạt động bề mặt

1.3.4.1 Khả năng tẩy rửa

Khả năng tây rửa của CHĐBM là khả năng của đầu ưa dầu quyện vào các chất bấn có gốc dầu, còn đầu ưa nước thì nằm trong nước Trong trường hợp có sự tạo micelle thì các hạt dầu chui vảo micelle và do đó bị lôi cuốn ra khỏi quan áo hay vật

liệu tây rửa

CHĐBM làm giảm sức căng bề mặt của nước Vì vậy dung dịch xà phòng dễ thấm ướt vải sợi và ngẫm vào mao quản của vải sợi ban, trong khi đó nước tính khiết không thể thấm vào mao quản đó được vì nước có sức căng bê mặt cao Mặt khác, dung dịch xà phòng dễ tạo bọt do đó một phan chat ban sẽ tách vào bọt, nhất

là những hạt bân thấm ướt kém sẽ dính vào bọt khí giống như quá trình tuyên nỗi

khi làm giàu quặng Khả năng tây rửa được tính theo công thức sau:

(Rw — Rs)

Khả năng tây rửa =——————— x 100%

(Ro — R,)

Trong đó

R,: chỉ số phản xạ của vải ban đã được tây rửa

R,: chỉ số phán xạ của vải bắn trước khi tây rửa

R,: chỉ số phản xạ của vải mới ban đầu

1.3.4.2 Khả năng tạo nhũ

Nhũ tương là một loại hệ phân tán cao của hai chất lỏng mà thông thường

không phân tán được vào nhau

Nhũ tương thường không bền, sau một thời gian các hạt pha phân tán kết hợp thành hạt to hơn rồi từ từ phân thành hai lớp: lớp nước (W) và lớp dầu (O) Do đó,

để làm bền nhũ tương phái cần đến thành phân thứ ba đó là chất nhũ hóa Chất nhũ

hóa thường được sử dụng là chất hoạt động bề mặt Khả năng tạo nhũ của CHĐBM

là khả năng hấp phụ lên bề mặt phân chia pha và làm giám sức căng bề mặt giữa các pha ngăn trở việc tách ra các thành phân riêng lẻ trong hỗn hợp Vì các phân tử nước chỉ tạo liên kết hydro trong khi các phân tử dầu chỉ tạo các liên kết Van der

Waals Phần phân cực của CHĐBM có thể tạo liên kết hydro và liên kết với các

chất lỏng ưa nước hoặc nước; trong khi phần không phân cực của phân tử CHĐBM

sẽ tạo liên kết Van der Waals và liên kết với các chất ky nước Những hạt nhỏ trong

hệ nhũ tương phản xạ ánh sáng khi có tia sáng rọi vào Kết quả là hỗn hợp nhũ tương thường có màu xám mờ hoặc trắng đục

1.3.4.3 Kha nang tao bot

Bọt chỉ là hệ phân tán khí với hàm lượng khí rất lớn Khả năng tạo bọt của

CHĐBM là khả năng tập hợp liên diện không khí - nước và làm giảm sức căng bề

mặt Thông thường phân tử CHĐBM bị hấp phụ ở liên diện không khí — chất lỏng

khi bọt khí hình thành trong phân tử CHĐBM

1.3.4.4 Khả năng tạo huyễn phù

Huyền phù là một hệ lơ lửng các hạt rắn trong chất lỏng Khả năng tạo huyền phù của CHĐBM là khả năng ngăn các hạt kết dính lại với nhau Trong quá trình tây rửa, CHĐBM phân tán đều trong nước ngăn cản không cho chất bân bám vào bề mặt của vật đã tây rửa

1.3.4.5 Khả năng thấm ướt

Hiện tượng thắm ướt là sự thay thế một lưu chất trên bề mặt một lưu chất khác Thông thường sự thấm ướt áp dụng cho sự thay thế không khí trên bề mặt chất rắn hay lỏng bằng nước hay dung dịch nước Như vậy, hiện tượng thấm ướt cũng liên

hệ đến bề mặt và các liên diện Vì nước cũng có sức căng bề mặt cao nên rất khó trải ra trên bề mặt các chất rắn cộng hóa trị có sức căng bề mặt bé hơn Thêm một CHĐBM thích hợp vào trong nước có tác dụng làm thay đỗi sức căng bề mặt của hệ thống vì vậy tạo điều kiện thuận lợi cho sự thấm ướt

Hiện tượng thấm ướt có nhiều ứng dụng trong kỹ thuật sơn, nhuộm, tây trắng, các chất diệt sâu bọ, diệt ký sinh trùng (vì bề mặt lá, lông động vật có tính ky nước) 1.3.5 Ứng dụng

Nhờ có cấu trúc gồm đầu ưa nước và đuôi ky nuéc cing ton tại trong một

phân tử nên CHĐBM có các tính chất đặc biệt hữu ích Chúng được dùng với nhiều

vai trò như chất tạo nhũ, chất phân tán, chất tay rửa, chất tạo bọt, chất chống ăn mòn, chất điều chỉnh bề mặt, chất tăng độ tan, chất diệt khuẩn hay các tác nhân tạo độ am 1.3.5.1 Ung dụng trong các sản phẩm lam mém vdi

Các chất làm mềm vải được sử dụng với mục đích cải thiện tình trạng sợi vải trở nên thô cứng sau nhiều lần giặt với các sản phẩm tây giặt đơn thuần Sản phẩm làm mềm vải dau tién 1A DSDMAC (distearyl dimethyl ammonium chloride) Nho đặc tính tích điện dương nên DSDMAC hấp phụ mạnh lên sợi tơ, làm giảm điện tích của vải, giúp vải trơn bóng va dé Ui Tuy vay, nhược điểm của DSDMAC là khó phân hủy sinh học và không tan trong nước Vì vậy, esteramine thế bốn lần

(esterquat) có tính thân thiện hơn với môi trường và khả năng phân hủy sinh học tốt hơn, đã nhanh chóng được các nhà sản xuất đưa ra thay thé cho DSDMAC

1.3.5.2 Ứng dụng trong công nghiệp xây dựng

Chất chống thấm phổ biến trên thị trường là dung dịch Radcon 7 Dung dịch này được giới thiệu là trên cơ sở thuỷ tinh lỏng kết hợp với các CHĐBM nhằm nâng cao hiệu quá thẫm sâu của dung dịch vào trong lòng vữa và bê tông

CHĐBM thường được sử dụng trong các hệ sơn nhũ tương và trong công thức sơn, người ta có thể dùng CHĐBM như là chất trợ phân tán giúp phân tán bột màu vào sơn Ngoài ra nó làm tăng độ tan, điều chỉnh bê mặt, chống nhiễm tĩnh điện và chống ăn mòn

1.3.5.3 Ứng dụng trong các sản phẩm tẩy rửa

Xà phòng là chất tây rửa đầu tiên được giới thiệu và sản xuất thương mại vào thế kỷ XII và đến nay vẫn có giá trị ứng dụng nhất định Tuy nhiên, từ năm 1940

chất tây rửa tổng hợp ra đời mở ra sự biến đổi lớn cho công nghiệp sản xuất sản phẩm tây rửa CHĐBM là thành phần cơ bản của tất cả các sản phẩm tây rửa như nước rửa chén, dầu gội, xà bông tắm, nước tây rửa gia dụng, bột giặt Vai trò của chúng là lẫy đi các vết bân và những chất lơ lửng trong nước để ngăn cản sự tái bám của chúng

CHĐBM Linear Alkyl Sulfate (LAS) có trong các sản phẩm tây giặt, nước rửa chén và nước rửa tay Chúng kết hợp với một alkyl eter sulfate để tạo bột giặt (có khả năng nhũ hóa dầu mỡ và tạo bọt cao)

CHĐBM Alkyl diphenyloxide disulphonate (ADPODS) có tính hòa tan cao,

độ nhớt thấp và tây rửa tốt, có trong thành phần bột giặt

CHĐBM Sodium Cocyl Isethonate (SCI) có tính tây rửa tốt, ngay cả khi có mặt xà phòng cùng hiện diện (đây là đặc tính mà các CHĐBM anion khác không

có) Sau khi rửa xà phòng, da bị khô do chất nhờn bị lấy hết, thì với sự kết hợp của

SCI da sau khi rửa mềm mượt hơn

1.3.5.4 Ứng dụng trong những sản phẩm sát trùng

Tây trùng cho quân áo

Tiệt trùng chén bát, ly tách

Tiệt trùng các dụng cụ y khoa và sát trùng da trước khi phẫu thuật

Lam chất diệt khuẩn trong công nghệ thuộc da