Quanto melhor a espuma, melhor a capacidade de descontaminação?

O quanto realmente sabemos sobre os produtos de limpeza espumantes que usamos diariamente? Já paramos para pensar: qual é o papel da espuma nos produtos de higiene pessoal?

Por que tendemos a escolher produtos espumosos?

 

 
 
Por meio de comparação e classificação, podemos rapidamente selecionar o ativador de superfície com boa capacidade de formação de espuma e também obter a lei de formação de espuma do ativador de superfície: (obs.: Como a mesma matéria-prima pode ser de fabricantes diferentes, seu desempenho de formação de espuma também varia; aqui, usamos letras maiúsculas diferentes para representar as diferentes matérias-primas).fabricantes)

①Entre os surfactantes, o lauril glutamato de sódio possui forte capacidade de formação de espuma, enquanto o lauril sulfosuccinato dissódico possui fraca capacidade de formação de espuma.

② A maioria dos surfactantes sulfatados, anfotéricos e não iônicos possui forte capacidade de estabilização de espuma, enquanto os surfactantes de aminoácidos geralmente apresentam fraca capacidade de estabilização de espuma. Se você deseja desenvolver produtos com surfactantes de aminoácidos, pode considerar o uso de surfactantes anfotéricos ou não iônicos com forte capacidade de formação e estabilização de espuma.

Diagrama da força de formação de espuma e da força de formação de espuma estável do mesmo surfactante:

 
O que é um surfactante?

Um surfactante é um composto que contém pelo menos um grupo de afinidade superficial significativo em sua molécula (para garantir sua solubilidade em água na maioria dos casos) e um grupo não-sexual com pouca afinidade. Os surfactantes mais comuns são os surfactantes iônicos (incluindo surfactantes catiônicos e aniônicos), os surfactantes não iônicos e os surfactantes anfotéricos.
O ativador de superfície é o ingrediente chave para um detergente espumante. A seleção de um ativador de superfície com bom desempenho é avaliada a partir de duas dimensões: capacidade de formação de espuma e poder desengordurante. A avaliação da capacidade de formação de espuma inclui dois índices: capacidade de formação de espuma e capacidade de estabilização da espuma.

Medição das propriedades da espuma

Por que nos importamos com bolhas?

A questão é: faz bolhas rápido? Forma muita espuma? As bolhas duram?
Encontraremos respostas para essas questões na determinação e seleção das matérias-primas.
O principal método de nossos testes consiste em utilizar os equipamentos existentes, de acordo com o método de teste padrão nacional – método Ross-Miles (método de determinação de espuma da Roche) – para estudar, determinar e avaliar a força de formação de espuma e a estabilidade da espuma de 31 surfactantes comumente usados ​​em laboratório.
Objetos de teste: 31 surfactantes comumente usados ​​em laboratórios
Itens de teste: força de formação de espuma e força de formação de espuma estável de diferentes surfactantes.
Método de teste: testador de espuma Roth; método de variável controlada (solução de concentração igual, temperatura constante);
Classificação por contraste
Processamento de dados: registrar a altura da espuma em diferentes períodos de tempo;
A altura da espuma no início (0 min) representa a força de formação de espuma na mesa; quanto maior a altura, maior a força de formação de espuma. A regularidade da estabilidade da espuma foi apresentada em gráficos de composição da altura da espuma aos 5, 10, 30, 45 e 60 minutos. Quanto maior o tempo de manutenção da espuma, maior a sua estabilidade.
Após os testes e registros, os dados obtidos são apresentados a seguir:
 

 
Por meio de comparação e classificação, podemos rapidamente selecionar o ativador de superfície com boa capacidade de formação de espuma e também obter a lei de formação de espuma do ativador de superfície: (obs.: Como a mesma matéria-prima é proveniente de diferentes fabricantes, seu desempenho de formação de espuma também é diferente; aqui, usamos letras maiúsculas diferentes para representar diferentes fabricantes de matéria-prima).

① Dentre os surfactantes, o lauril glutamato de sódio possui forte capacidade de formação de espuma, enquanto o lauril sulfosuccinato dissódico possui fraca capacidade de formação de espuma.

② A maioria dos surfactantes sulfatados, anfotéricos e não iônicos possui forte capacidade de estabilização de espuma, enquanto os surfactantes de aminoácidos geralmente apresentam fraca capacidade de estabilização de espuma. Se você deseja desenvolver produtos com surfactantes de aminoácidos, pode considerar o uso de surfactantes anfotéricos ou não iônicos com forte capacidade de formação e estabilização de espuma.
 
Diagrama da força de formação de espuma e da força de formação de espuma estável do mesmo surfactante:
 

Lauril glutamato de sódio

Lauril sulfato de amônio

Não existe correlação entre o desempenho de formação de espuma e o desempenho de estabilização da espuma do mesmo surfactante, e o desempenho de estabilização da espuma de um surfactante com bom desempenho de formação de espuma pode não ser bom.
Comparação da estabilidade das bolhas de diferentes surfactantes:

 
P.S.: Taxa de variação relativa = (altura da espuma em 0 min – altura da espuma em 60 min)/altura da espuma em 0 min
Critérios de avaliação: Quanto maior a taxa de variação relativa, menor a capacidade de estabilização da bolha.
Através da análise do gráfico de bolhas, pode-se concluir que:

① O cocamphoanfodiacetato dissódico possui a maior capacidade de estabilização de espuma, enquanto a lauril hidroxil sulfobetaína possui a menor capacidade de estabilização de espuma.

② A capacidade de estabilização de espuma dos surfactantes de sulfato de álcool laurílico é geralmente boa, e a capacidade de estabilização de espuma dos surfactantes aniônicos de aminoácidos é geralmente baixa;

Referência para o projeto da fórmula:

A partir do desempenho de formação e estabilização de espuma dos ativadores de superfície, conclui-se que não existe uma relação direta entre os dois, ou seja, um bom desempenho de formação de espuma não garante necessariamente um bom desempenho de estabilização. Isso nos leva a considerar, na seleção de matérias-primas surfactantes, a importância de explorar ao máximo o excelente desempenho de cada surfactante, combinando-os de forma adequada para obter o melhor desempenho de formação de espuma. Ao mesmo tempo, é fundamental combiná-los com surfactantes de forte poder desengordurante para alcançar o efeito de limpeza que combine propriedades de formação de espuma e poder desengordurante.

Teste de poder desengordurante:

Objetivo: Selecionar ativadores de superfície com forte capacidade descongestionante e descobrir a relação entre as propriedades da espuma e o poder desengordurante por meio de análise e comparação.
Critérios de avaliação: Comparamos os dados dos pixels de manchas no tecido antes e depois da descontaminação com o ativador de superfície, calculamos o valor de deslocamento e estabelecemos o índice de poder desengordurante. Quanto maior o índice, maior o poder desengordurante.
 

 
Pode-se observar, a partir dos dados acima, que, nas condições especificadas, o lauril sulfato de amônio apresenta forte poder desengordurante, enquanto o CMEA (duas substâncias com baixo poder desengordurante) apresenta baixo poder desengordurante;
A partir dos dados dos testes acima, conclui-se que não há correlação direta entre as propriedades de formação de espuma do surfactante e seu poder desengordurante. Por exemplo, o desempenho da formação de espuma do lauril sulfato de amônio, que possui alto poder desengordurante, não é satisfatório. No entanto, o desempenho da formação de espuma do sulfonato de sódio de olefina C14-16, que apresenta baixo poder desengordurante, se destaca.
 

Então, por que quanto mais oleoso o cabelo, menos espuma ele produz? (Usando o mesmo shampoo).

Na verdade, esse é um fenômeno universal. Quando você lava o cabelo com ele mais oleoso, a espuma se dissipa mais rapidamente. Isso significa que o desempenho da espuma é pior? Em outras palavras, quanto melhor o desempenho da espuma, melhor a capacidade de desengordurar?
Já sabemos, a partir dos dados obtidos no experimento, que a quantidade e a durabilidade da espuma são determinadas pelas propriedades espumantes do próprio surfactante, ou seja, suas propriedades de formação e estabilização de espuma. A capacidade de descontaminação do surfactante em si não será prejudicada pela redução da espuma. Esse ponto também foi comprovado quando concluímos a determinação da capacidade desengordurante do ativador de superfície: um ativador de superfície com boas propriedades espumantes pode não ter um bom poder desengordurante, e vice-versa.
 
Além disso, podemos também comprovar que não existe correlação direta entre a desengorduragem com espuma e com surfactantes, devido aos diferentes princípios de funcionamento de cada uma.
 
Função da espuma surfactante:

A espuma é um tipo de agente tensoativo que, sob condições específicas, tem como principal função proporcionar uma experiência de limpeza confortável e agradável. Além disso, na remoção do óleo, desempenha um papel auxiliar, impedindo que o óleo se deposite novamente sob a ação da espuma e facilitando sua remoção.
 
Princípio de formação de espuma e desengorduramento de surfactantes:
O poder de limpeza do surfactante provém da sua capacidade de reduzir a tensão interfacial óleo-água (desengorduramento), e não da sua capacidade de reduzir a tensão interfacial água-ar (formação de espuma).
Como mencionamos no início deste artigo, os surfactantes são moléculas anfipáticas, com uma extremidade hidrofílica e outra não hidrofílica. Portanto, em baixas concentrações, o surfactante tende a permanecer na superfície da água, com a extremidade lipofílica (que repele a água) voltada para fora, cobrindo inicialmente a superfície da água, ou seja, a interface água-ar, e reduzindo assim a tensão nessa interface.

No entanto, quando a concentração ultrapassa um determinado ponto, o surfactante começa a se aglomerar, formando micelas, e a tensão interfacial deixa de diminuir. Essa concentração é chamada de concentração micelar crítica.
 

 
A capacidade de formação de espuma dos surfactantes é boa, indicando que eles têm uma forte capacidade de reduzir a tensão interfacial entre a água e o ar, e o resultado da redução da tensão interfacial é que o líquido tende a produzir mais superfícies (a área superficial total de um aglomerado de bolhas é muito maior do que a da água calma).
O poder de descontaminação do surfactante reside na sua capacidade de umedecer a superfície da mancha e emulsioná-la, ou seja, "revestir" o óleo e permitir que ele seja emulsionado e removido com água.
 
Portanto, a capacidade de descontaminação do surfactante está ligada à sua capacidade de ativar a interface óleo-água, enquanto a capacidade de formação de espuma representa apenas sua capacidade de ativar a interface água-ar, e as duas não estão completamente relacionadas. Além disso, existem também muitos produtos de limpeza não espumantes, como removedores de maquiagem e óleos demaquilantes comuns em nosso dia a dia, que também possuem forte capacidade de descontaminação, mas não produzem espuma, sendo evidente que espuma e descontaminação não são a mesma coisa.
 
Através da determinação e seleção das propriedades espumantes de diferentes tensoativos, podemos obter claramente o tensoativo com propriedades espumantes superiores. Em seguida, através da determinação e sequenciamento do poder desengordurante do tensoativo, devemos eliminar a capacidade de contaminação do mesmo. Após essa combinação, aproveitamos ao máximo as vantagens de diferentes tensoativos, tornando-os mais completos e com desempenho superior, obtendo um efeito de limpeza e uma experiência de uso superiores. Além disso, compreendemos o princípio de funcionamento dos tensoativos e percebemos que a espuma não está diretamente relacionada ao poder de limpeza. Esse conhecimento pode nos ajudar a ter nosso próprio discernimento ao usar um shampoo, para que possamos escolher o produto mais adequado às nossas necessidades.