Các phương pháp phân tích kích thước hạt trong hệ nhũ tương
Nhũ tương là gì? Có bao nhiêu loại?
Nhũ tương là hệ bao gồm hai chất lỏng phân tán vào nhau. Các giọt lỏng (gọi là pha phân tán) được phân tán trong môi trường lỏng (gọi là pha liên tục).
Nhũ tương được phân thành nhiều loại:dầu trong nước (O/W), nước trong dầu (W/O) và dầu trong dầu (O/O). Ngoài ra, loại nhũ tương khác bao gồm dầu phân cực (ví dụ: propylen glycol) được phân tán trong dầu không phân cực (dầu parafinic) và ngược lại.
Để phân tán hai chất lỏng không hòa trộn, cần có thành phần thứ ba, cụ thể là chất nhũ hóa; việc lựa chọn chất nhũ hoá rất quan trọng không chỉ đối với sự hình thành của nhũ tương mà còn cho sự ổn định lâu dài của nó.
Ứng dụng của nhũ tương
Một số ứng dụng nổi bật của nhũ tương có thể kể đến như:
- Thực phẩm: mayonnaise, cà phê.
- Các sản phẩm chăm sóc cá nhân và mỹ phẩm: kem dưỡng da, thuốc dưỡng tóc, kem chống nắng,…
- Hóa chất nông nghiệp
- Dược phẩm: thuốc gây mê,…
- Sơn
- Chất tẩy rửa: bột giặt, nước rửa tay,…
- Nhũ tương trong ngành công nghiệp dầu mỏ – nhiều loại dầu thô chứa các giọt nước.
- Chất phân tán vết loang dầu (dầu tràn ra khỏi tàu phải được nhũ hóa và thu hồi tránh gây ô nhiễm).
Tìm hiểu ngay 12 ứng dụng phổ biến của phân tích kích thước hạt micro, nano >>>
Sự phân bố kích thước hạt của nhiều nhũ tương trong thực phẩm hoặc đồ uống có ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng hệ nhũ tương. Sự phân bố kích thước hạt có thể ảnh hưởng đến hương vị, cảm quan và độ ổn định của nhũ tương (thời hạn sử dụng). Do đó, việc theo dõi và kiểm soát sự phân bố kích thước hạt trong hệ nhũ tương có ý nghĩa rất quan trọng. Bên cạnh ứng dụng trong đo kích thước hạt nhũ, máy phân tích kích thước hạt còn cho phép nhà nghiên cứu đánh giá nhiều sản phẩm khác
Kích thước hạt thường được xác định bởi hai phương pháp: Tán xạ ánh sáng động DLS và nhiễu xạ laser SLS. Tán xạ ánh sáng động cung cấp thông tin kích thước hạt nano nhanh chóng, chính xác và có thể lặp lại. Nhiễu xạ laser cũng là phương pháp hiệu quả để đánh giá kích thước của nhũ tương.
Tìm hiểu thêm về phương pháp đo kích thước hạt tán xạ ánh sáng động DLS tại đây >>>
Tìm hiểu thêm về phương pháp đo kích thước hạt tán xạ ánh sáng động SLS tại đây >>>
So sánh các phương pháp phân tích kích thước hạt
Nhiễu xạ laser (LD) được cho là kỹ thuật phân tích kích thước hạt hiện đại phổ biến nhất được sử dụng để xác định các hạt có kích thước từ hàng chục nanomet đến vài milimet. Các kết quả có độ lặp lại rất cao và các dụng cụ này có thể được sử dụng để phân tích các mẫu cả dạng bột khô và các hạt giọt ở dạng huyền phù.
Tán xạ ánh sáng động (DLS) là kỹ thuật được lựa chọn để phân tích kích thước của các hạt siêu hiển vi bao gồm các hạt nano. DLS có thể được sử dụng để mô tả các hạt có kích thước từ nhỏ hơn 1 nanomet đến vài micromet. Như trong phương pháp tán xạ laser, phép đo thu kết quả nhanh và có thể lặp lại, DLS chỉ có thể được sử dụng để đo với huyền phù. Mặt khác, thể tích chất lỏng cần thiết cho phép đo DLS có, thể nhỏ nhất là 10 microlit. Ngoài ra, điện thế zeta có thể đồng thời được xác định bằng thiết bị DLS.
Hai kỹ thuật này đều nhanh chóng và đáng tin cậy và được sử dụng phổ biến trong công nghệ nano, phân tích kích thước hạt. Tuy nhiên, vì mỗi kỹ thuật thực hiện phép đo kích thước theo một cách khác nhau, nên thu được kết quả khác nhau. Để so sánh hiệu quả phân tích kích thước hạt, hãng Horiba đã thử nghiệm và đưa ra một số kết quả:
Trong thử nghiệm, bốn loại nhũ tương ăn được khác nhau đã được lấy từ một nhà sản xuất. Những nhũ tương này có một pha là nước và có thành phần thô khác nhau. Các mẫu được phân tích bằng thiết bị nhiễu xạ laser HORIBA LA-960 và máy phân tích kích thước hạt nano SZ-100 DLS. Phép đo nhiễu xạ laze yêu cầu một vài ml huyền phù trong khi phép đo DLS chỉ cần một vài giọt huyền phù (nghĩa là lượng mẫu sử dụng ít hơn so với LA) .
Giá trị kích thước trung bình (D median) thu được từ phân bố kích thước dựa trên thể tích thu được với LA-960 và SZ-100 được đưa ra trong Bảng 1. Ngoài ra, đường kính trung bình Z thu được với SZ-100 được liệt kê trong cùng một bảng.
Bảng 1: Kết quả kích thước từ nhũ tương thực phẩm công nghiệp bằng hai kỹ thuật nhiễu xạ laser và tán xạ ánh sáng động.
| D50 LA-960 | D50 SZ-100 | Z-trung bình SZ-100 | |
| E-1 | 129.8 | 146.6 | 118.3 |
| E-2 | 149.8 | 170.5 | 138.7 |
| E-3 | 110.0 | 100.2 | 112.7 |
| E-4 | 49.4 | 45.5 | 32.4 |
Từ dữ liệu trong bảng 1, dữ liệu nhiễu xạ laser và tán xạ ánh sáng động khá đồng nhất. Có thể thấy thông qua biểu đồ bên dưới (Hình 1).
Sự khác biệt quan sát được trong các kết quả là do kỹ thuật đo khác nhau và các yếu tố trong quá trình đo ảnh hưởng đến kết quả thu được. Nhiễu xạ laser sử dụng sự thay đổi của cường độ tán xạ ánh sáng với góc để thu được kết quả kích thước hạt. Trong khi đó, DLS suy ra kích thước hạt từ chuyển động của các hạt, do đó, kích thước thu được bởi DLS là kích thước thủy động lực học.
Kết quả của các phép đo này cho thấy cả SZ-100 và LA-960 đều có thể được sử dụng để mô tả các giọt nhũ tương kích thước siêu hiển vi. Horiba đảm bảo cung cấp cho khách hàng những giải pháp phân tích cỡ hạt hiệu quả nhất thông qua dòng thiết bị phân tích kích thước hạt cao cấp và tiên tiến nhất SZ-100Z2 và LA-960V2.
Máy phân tích kích thước hạt tiên tiến nhất của HORIBA
REDLAB hiện đang cung cấp các dòng thiết bị đo kích thước hạt tiên tiến nhất, mới nhất của hãng HORIBA
Máy phân tích kích thước hạt tán xạ Laser LA-960V2 HORIBA
- Thiết kế quang học cải tiến.
- Tự động căn chỉnh nguồn laser nhanh.
- Phạm vi góc đo lớn cho độ phân giải tín hiệu tốt.
- Thiết bị tán xạ laser ổn định.
- Thời gian đo mẫu lỏng nhanh, hệ thống phân tán mạnh và đơn giản.
- Đo khô phân tán bột tự động hiệu quả.
Máy phân tích kích thước hạt nano (DLS) và trọng lượng phân tử SZ-100Z2 HORIBA
Sản phẩm đo DLS SZ-100Z2 đến từ HORIBA có các thông số kỹ thuật:
- Phạm vi đo kích thước hạt: 0,3 nm đến 10 µm.
- Trọng lượng phân tử: 1000 đến 2×10^7 Da (Đồ thị Debye) và 5.4×10^2 đến 2×10^7 Da (Phương trình MHS).
- Đo thế Zeta từ – 500 đến + 500 mV.
Nguồn tham khảo:
- Tadros, Tharwat F. “Emulsion science and technology: a general introduction.” Emulsion science and technology 1.1 (2009): 1-55.
- Horiba Scientific.”DLS vs. Diffraction of Flavor Emulsions AN203″ Application Note.