Bọt càng tốt thì khả năng khử trùng càng cao?

Chúng ta biết được bao nhiêu về các sản phẩm tẩy rửa tạo bọt mà chúng ta sử dụng hàng ngày? Đã bao giờ chúng ta tự hỏi: bọt đóng vai trò gì trong các sản phẩm vệ sinh cá nhân?

Tại sao chúng ta thường có xu hướng chọn những sản phẩm có nhiều bọt?

 

 
 
Thông qua so sánh và phân loại, chúng ta có thể nhanh chóng sàng lọc ra chất hoạt hóa bề mặt có khả năng tạo bọt tốt, đồng thời xác định được quy luật tạo bọt của chất hoạt hóa bề mặt: (Lưu ý: Do cùng một nguyên liệu thô đến từ các nhà sản xuất khác nhau nên hiệu suất tạo bọt cũng khác nhau, ở đây sử dụng các chữ cái viết hoa khác nhau để biểu thị các nguyên liệu thô khác nhau)nhà sản xuất)

①Trong số các chất hoạt động bề mặt, natri lauryl glutamat có khả năng tạo bọt mạnh, còn dinatri lauryl sulfosuccinat có khả năng tạo bọt yếu.

② Hầu hết các chất hoạt động bề mặt sunfat, chất hoạt động bề mặt lưỡng tính và chất hoạt động bề mặt không ion đều có khả năng ổn định bọt mạnh, trong khi các chất hoạt động bề mặt axit amin thường có khả năng ổn định bọt yếu. Nếu bạn muốn phát triển các sản phẩm từ chất hoạt động bề mặt axit amin, bạn có thể cân nhắc sử dụng các chất hoạt động bề mặt lưỡng tính hoặc không ion có khả năng tạo bọt và ổn định bọt mạnh.

Sơ đồ thể hiện lực tạo bọt và lực tạo bọt ổn định của cùng một chất hoạt động bề mặt:

 
Chất hoạt động bề mặt là gì?

Chất hoạt động bề mặt là một hợp chất chứa ít nhất một nhóm có ái lực bề mặt đáng kể trong phân tử của nó (để đảm bảo khả năng hòa tan trong nước trong hầu hết các trường hợp) và một nhóm không có ái lực đáng kể. Các chất hoạt động bề mặt thường được sử dụng là chất hoạt động bề mặt ion (bao gồm chất hoạt động bề mặt cation và chất hoạt động bề mặt anion), chất hoạt động bề mặt không ion và chất hoạt động bề mặt lưỡng tính.
Chất hoạt hóa bề mặt là thành phần chính của chất tẩy rửa tạo bọt. Việc lựa chọn chất hoạt hóa bề mặt có hiệu quả tốt được đánh giá dựa trên hai khía cạnh: khả năng tạo bọt và khả năng tẩy dầu mỡ. Trong đó, việc đo lường khả năng tạo bọt bao gồm hai chỉ số: khả năng tạo bọt và khả năng ổn định bọt.

Đo lường các đặc tính của bọt

Chúng ta quan tâm gì đến bong bóng?

Tôi chỉ muốn hỏi, nó sủi bọt nhanh không? Có nhiều bọt không? Bọt có giữ được lâu không?
Chúng ta sẽ tìm được câu trả lời cho những câu hỏi này trong quá trình xác định và sàng lọc nguyên liệu thô.
Phương pháp thử nghiệm chính của chúng tôi là sử dụng các thiết bị hiện có, theo phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn quốc gia – phương pháp Ross-Miles (phương pháp xác định bọt của Roche) để nghiên cứu, xác định và sàng lọc lực tạo bọt và độ ổn định bọt của 31 chất hoạt động bề mặt thường được sử dụng trong phòng thí nghiệm.
Đối tượng thử nghiệm: 31 chất hoạt động bề mặt thường được sử dụng trong phòng thí nghiệm.
Các mục thử nghiệm: lực tạo bọt và lực tạo bọt ổn định của các chất hoạt động bề mặt khác nhau.
Phương pháp thử nghiệm: Máy thử tạo bọt Roth; Phương pháp kiểm soát biến số (dung dịch có nồng độ bằng nhau, nhiệt độ không đổi);
Phân loại tương phản
Xử lý dữ liệu: ghi lại chiều cao bọt ở các khoảng thời gian khác nhau;
Chiều cao bọt ở thời điểm 0 phút thể hiện lực tạo bọt của bàn, chiều cao càng lớn thì lực tạo bọt càng mạnh; Tính đều đặn của độ ổn định bọt được thể hiện dưới dạng biểu đồ thành phần chiều cao bọt trong các khoảng thời gian 5 phút, 10 phút, 30 phút, 45 phút và 60 phút. Thời gian duy trì bọt càng lâu thì độ ổn định của bọt càng cao.
Sau khi thử nghiệm và ghi lại, dữ liệu được hiển thị như sau:
 

 
Thông qua so sánh và phân loại, chúng ta có thể nhanh chóng sàng lọc ra chất hoạt hóa bề mặt có khả năng tạo bọt tốt, đồng thời xác định được quy luật tạo bọt của chất hoạt hóa bề mặt: (Lưu ý: Vì cùng một nguyên liệu thô đến từ các nhà sản xuất khác nhau, nên hiệu suất tạo bọt của chúng cũng khác nhau, ở đây chúng tôi sử dụng các chữ cái viết hoa khác nhau để biểu thị các nhà sản xuất nguyên liệu thô khác nhau)

① Trong số các chất hoạt động bề mặt, natri lauryl glutamat có khả năng tạo bọt mạnh, còn dinatri lauryl sulfosuccinat có khả năng tạo bọt yếu.

② Hầu hết các chất hoạt động bề mặt sunfat, chất hoạt động bề mặt lưỡng tính và chất hoạt động bề mặt không ion đều có khả năng ổn định bọt mạnh, trong khi các chất hoạt động bề mặt axit amin thường có khả năng ổn định bọt yếu. Nếu bạn muốn phát triển các sản phẩm từ chất hoạt động bề mặt axit amin, bạn có thể cân nhắc sử dụng các chất hoạt động bề mặt lưỡng tính hoặc không ion có khả năng tạo bọt và ổn định bọt mạnh.
 
Sơ đồ thể hiện lực tạo bọt và lực tạo bọt ổn định của cùng một chất hoạt động bề mặt:
 

Natri lauryl glutamat

Amoni lauryl sulfat

Không có mối tương quan giữa khả năng tạo bọt và khả năng ổn định bọt của cùng một chất hoạt động bề mặt, và khả năng ổn định bọt của chất hoạt động bề mặt có khả năng tạo bọt tốt chưa chắc đã tốt.
So sánh độ ổn định của bọt khí giữa các chất hoạt động bề mặt khác nhau:

 
Ps: Tốc độ thay đổi tương đối = (chiều cao bọt ở phút 0 – chiều cao bọt ở phút 60)/chiều cao bọt ở phút 0
Tiêu chí đánh giá: Tốc độ thay đổi tương đối càng lớn, khả năng ổn định bong bóng càng yếu.
Thông qua phân tích biểu đồ bong bóng, có thể kết luận rằng:

① Dinatri cocamphoamphodiacetate có khả năng ổn định bọt mạnh nhất, trong khi lauryl hydroxyl sulfobetaine có khả năng ổn định bọt yếu nhất.

② Khả năng ổn định bọt của chất hoạt động bề mặt sulfat rượu lauryl nhìn chung là tốt, còn khả năng ổn định bọt của chất hoạt động bề mặt anion axit amin nhìn chung là kém;

Tài liệu tham khảo về thiết kế công thức:

Từ hiệu suất tạo bọt và hiệu suất ổn định bọt của chất hoạt hóa bề mặt, có thể kết luận rằng không có quy luật và mối tương quan nhất định giữa hai yếu tố này, nghĩa là hiệu suất tạo bọt tốt không nhất thiết đồng nghĩa với hiệu suất ổn định bọt tốt. Điều này khiến cho trong quá trình lựa chọn nguyên liệu hoạt động bề mặt, chúng ta phải xem xét việc phát huy tối đa hiệu suất vượt trội của chất hoạt động bề mặt, kết hợp hợp lý nhiều loại chất hoạt động bề mặt khác nhau để đạt được hiệu suất tạo bọt tối ưu. Đồng thời, cần kết hợp với các chất hoạt động bề mặt có khả năng tẩy dầu mỡ mạnh để đạt được hiệu quả làm sạch cả về khả năng tạo bọt và khả năng tẩy dầu mỡ.

Kiểm tra khả năng tẩy dầu mỡ:

Mục tiêu: Sàng lọc các chất hoạt hóa bề mặt có khả năng làm sạch mạnh, và tìm ra mối quan hệ giữa tính chất tạo bọt và khả năng tẩy dầu mỡ thông qua phân tích và so sánh.
Tiêu chí đánh giá: Chúng tôi so sánh dữ liệu về số điểm ảnh vết bẩn trên vải màng trước và sau khi khử trùng bằng chất hoạt hóa bề mặt, tính toán giá trị di chuyển và hình thành chỉ số khả năng tẩy dầu mỡ. Chỉ số càng cao, khả năng tẩy dầu mỡ càng mạnh.
 

 
Từ các số liệu trên có thể thấy rằng, trong điều kiện đã xác định, chất tẩy dầu mỡ mạnh là amoni lauryl sulfat, còn chất tẩy dầu mỡ yếu là hai CMEA;
Từ dữ liệu thử nghiệm trên, có thể kết luận rằng không có mối tương quan trực tiếp giữa tính chất tạo bọt của chất hoạt động bề mặt và khả năng tẩy dầu mỡ của nó. Ví dụ, khả năng tạo bọt của amoni lauryl sulfat có khả năng tẩy dầu mỡ mạnh lại không tốt. Tuy nhiên, khả năng tạo bọt của natri sulfonat olefin C14-16, có khả năng tẩy dầu mỡ kém, lại rất tốt.
 

Vậy tại sao tóc càng dầu thì càng ít tạo bọt? (Khi dùng cùng một loại dầu gội).

Thực tế, đây là một hiện tượng phổ biến. Khi bạn gội đầu với tóc nhiều dầu, bọt sẽ giảm nhanh hơn. Điều này có nghĩa là khả năng tạo bọt kém hơn? Nói cách khác, khả năng tạo bọt càng tốt thì khả năng tẩy dầu mỡ càng hiệu quả?
Từ dữ liệu thu được từ thí nghiệm, chúng ta đã biết rằng lượng bọt và độ bền của bọt được quyết định bởi các đặc tính tạo bọt của chính chất hoạt động bề mặt, tức là các đặc tính tạo bọt và đặc tính ổn định bọt. Khả năng khử trùng của bản thân chất hoạt động bề mặt sẽ không bị suy yếu do sự giảm lượng bọt. Điểm này cũng đã được chứng minh khi chúng ta hoàn thành việc xác định khả năng tẩy dầu mỡ của chất hoạt hóa bề mặt, chất hoạt hóa bề mặt có đặc tính tạo bọt tốt chưa chắc đã có khả năng tẩy dầu mỡ tốt, và ngược lại.
 
Ngoài ra, chúng ta cũng có thể chứng minh rằng không có mối tương quan trực tiếp giữa việc tẩy dầu mỡ bằng bọt và bằng chất hoạt động bề mặt do nguyên lý hoạt động khác nhau của hai phương pháp này.
 
Chức năng của bọt chất hoạt động bề mặt:

Bọt là một dạng chất hoạt động bề mặt trong những điều kiện nhất định, vai trò chính của nó là mang lại trải nghiệm thoải mái và dễ chịu cho quá trình làm sạch, sau đó đóng vai trò hỗ trợ trong việc làm sạch dầu mỡ, giúp dầu mỡ khó bám trở lại dưới tác dụng của bọt, dễ dàng được rửa trôi hơn.
 
Nguyên lý tạo bọt và tẩy dầu mỡ của chất hoạt động bề mặt:
Khả năng làm sạch của chất hoạt động bề mặt đến từ khả năng giảm sức căng bề mặt giữa dầu và nước (tẩy dầu mỡ), chứ không phải từ khả năng giảm sức căng bề mặt giữa nước và không khí (tạo bọt).
Như đã đề cập ở đầu bài viết này, chất hoạt động bề mặt là các phân tử lưỡng cực, trong đó một đầu ưa nước và đầu kia không ưa nước. Do đó, ở nồng độ thấp, chất hoạt động bề mặt có xu hướng nổi trên bề mặt nước, với đầu kỵ nước (không ưa nước) hướng ra ngoài, trước tiên bao phủ bề mặt nước, tức là giao diện nước-không khí, và do đó làm giảm sức căng tại giao diện này.

Tuy nhiên, khi nồng độ vượt quá một điểm nhất định, chất hoạt động bề mặt sẽ bắt đầu kết tụ lại, tạo thành các micelle, và sức căng bề mặt sẽ không còn giảm nữa. Nồng độ này được gọi là nồng độ micelle tới hạn.
 

 
Khả năng tạo bọt của chất hoạt động bề mặt rất tốt, cho thấy nó có khả năng làm giảm mạnh sức căng bề mặt giữa nước và không khí, và kết quả của việc giảm sức căng bề mặt là chất lỏng có xu hướng tạo ra nhiều bề mặt hơn (tổng diện tích bề mặt của một cụm bọt khí lớn hơn nhiều so với nước tĩnh).
Khả năng khử trùng của chất hoạt động bề mặt nằm ở khả năng làm ướt bề mặt vết bẩn và nhũ hóa nó, tức là "phủ" lên dầu và cho phép nó được nhũ hóa và rửa sạch bằng nước.
 
Do đó, khả năng khử trùng của chất hoạt động bề mặt có liên quan đến khả năng kích hoạt giao diện dầu-nước, trong khi khả năng tạo bọt chỉ thể hiện khả năng kích hoạt giao diện nước-không khí, và hai khả năng này không hoàn toàn liên quan đến nhau. Ngoài ra, cũng có nhiều chất tẩy rửa không tạo bọt, chẳng hạn như nước tẩy trang và dầu tẩy trang thường dùng trong cuộc sống hàng ngày, cũng có khả năng khử trùng mạnh nhưng không tạo bọt, và rõ ràng là bọt và khả năng khử trùng không phải là một.
 
Thông qua việc xác định và sàng lọc các đặc tính tạo bọt của các chất hoạt động bề mặt khác nhau, chúng ta có thể dễ dàng chọn ra chất hoạt động bề mặt có đặc tính tạo bọt vượt trội. Sau đó, thông qua việc xác định và sắp xếp khả năng tẩy dầu mỡ của chất hoạt động bề mặt, chúng ta phải loại bỏ khả năng gây ô nhiễm của chất hoạt động bề mặt. Sau khi kết hợp như vậy, phát huy tối đa ưu điểm của các chất hoạt động bề mặt khác nhau, làm cho các chất hoạt động bề mặt hoạt động hoàn thiện và vượt trội hơn, từ đó đạt được hiệu quả làm sạch và trải nghiệm sử dụng tốt hơn. Ngoài ra, chúng ta cũng nhận ra từ nguyên lý hoạt động của chất hoạt động bề mặt rằng bọt không liên quan trực tiếp đến khả năng làm sạch, và những hiểu biết này có thể giúp chúng ta đưa ra phán đoán và nhận thức riêng khi sử dụng dầu gội, để lựa chọn sản phẩm phù hợp với mình.