Trong các lĩnh vực mỹ phẩm, thực phẩm hay dược phẩm, hai khái niệm "đồng hóa" và "nhũ hóa" thường xuất hiện cùng nhau đến mức nhiều người mặc nhiên xem chúng là một. Thực tế, chúng có liên quan chặt chẽ nhưng không hoàn toàn giống nhau. Một quá trình tạo ra nhũ tương, quá trình còn lại tiếp tục làm cho hỗn hợp đó mịn hơn, ổn định hơn và khó tách lớp hơn.
Nhũ hóa là gì?
Nhũ hóa (Emulsification) là quá trình phân tán hai chất lỏng vốn không hòa tan vào nhau, điển hình như dầu và nước, để tạo thành một hỗn hợp đồng nhất gọi là nhũ tương.
Ví dụ quen thuộc nhất chính là kem dưỡng, sữa tắm hay mayonnaise. Nếu chỉ đổ dầu và nước vào cùng một cốc, hai pha sẽ nhanh chóng tách riêng. Khi được khuấy trộn và bổ sung chất nhũ hóa thích hợp, các giọt dầu sẽ phân tán vào pha nước hoặc ngược lại, tạo thành hệ nhũ tương ổn định.
Bản chất của nhũ hóa nằm ở khả năng đưa hai pha vốn không tương thích tồn tại cùng nhau trong một hệ thống.
Đồng hóa mẫu là gì?
Sau khi tạo được nhũ tương, kích thước các giọt phân tán vẫn còn tương đối lớn. Nếu để lâu, hiện tượng phân tầng hoặc tách lớp vẫn có thể xuất hiện.
Lúc này, quá trình đồng hóa (Homogenization) sẽ tiếp tục cắt nhỏ các hạt bằng lực cắt cao, áp suất lớn hoặc sóng siêu âm, làm kích thước hạt giảm xuống mức micromet, thậm chí nhỏ hơn.
Kết quả thu được là hỗn hợp mịn hơn, đồng đều hơn và có độ ổn định cao hơn.
Một chai sữa tươi đồng hóa sẽ không xuất hiện lớp váng nổi phía trên. Tương tự, kem dưỡng hay serum cao cấp thường có cấu trúc mịn và ổn định nhờ bước đồng hóa sau cùng.
Điểm khác nhau lớn nhất nằm ở mục đích xử lý
Nếu hình dung quá trình sản xuất giống như xây một ngôi nhà thì nhũ hóa là bước đưa các nguyên liệu lại với nhau, còn đồng hóa đóng vai trò hoàn thiện cấu trúc để mọi thành phần phân bố đồng đều. Nhũ hóa tập trung vào việc tạo ra nhũ tương, còn đồng hóa tập trung vào việc giảm kích thước hạt và tăng độ ổn định của hệ.
Chính vì vậy, một sản phẩm hoàn toàn có thể trải qua cả hai công đoạn. Nhũ hóa trước, đồng hóa sau là quy trình xuất hiện khá phổ biến trong sản xuất mỹ phẩm, thực phẩm và dược phẩm.
Có phải cứ nhũ hóa là cần đồng hóa?
Điều này phụ thuộc vào chất lượng thành phẩm mong muốn. Với những hỗn hợp đơn giản hoặc yêu cầu độ ổn định không quá cao, quá trình nhũ hóa thông thường đã đủ.
Ngược lại, các sản phẩm như:
- Kem dưỡng da
- Lotion
- Serum
- Sữa chua uống
- Sữa hạt
- Sốt mayonnaise
- Hỗn dịch dược phẩm
thường cần thêm bước đồng hóa nhằm giảm kích thước hạt và kéo dài thời gian ổn định của sản phẩm, nếu bỏ qua công đoạn này, hiện tượng tách lớp hoặc kết tụ rất dễ xảy ra sau một thời gian bảo quản.
Vì sao nhũ tương vẫn bị tách lớp dù đã nhũ hóa?
Đây là câu hỏi xuất hiện khá nhiều trong quá trình phát triển công thức mỹ phẩm và thực phẩm.
Nguyên nhân không nằm ở việc nhũ hóa sai mà thường xuất phát từ kích thước hạt vẫn còn lớn. Các giọt dầu hoặc pha phân tán có xu hướng liên kết lại với nhau rồi dần dần tách thành hai lớp riêng biệt.
Bổ sung bước đồng hóa bằng máy đồng hóa tốc độ cao sẽ làm kích thước hạt nhỏ hơn đáng kể, từ đó tăng khả năng ổn định của hệ nhũ tương.
Đó cũng là lý do nhiều sản phẩm có bề ngoài giống nhau nhưng độ mịn, cảm giác sử dụng và thời gian bảo quản lại khác biệt rất lớn.
Máy đồng hóa mẫu hoạt động như thế nào?
Phần lớn máy đồng hóa trong phòng thí nghiệm hiện nay sử dụng cơ chế rotor-stator.
Rotor quay với tốc độ rất cao tạo ra lực cắt mạnh, kéo nguyên liệu đi qua khe hẹp giữa rotor và stator. Dưới tác động liên tục của lực cắt, các hạt lớn bị phá vỡ và phân bố đều hơn trong toàn bộ hỗn hợp.
Các dòng IKA T18 digital ULTRA-TURRAX, IKA T25 digital ULTRA-TURRAX hay IKA T50 digital ULTRA-TURRAX đang được EMIN phân phối được sử dụng khá nhiều trong nghiên cứu mỹ phẩm, thực phẩm, dược phẩm và công nghệ sinh học.
Tùy thể tích mẫu và độ nhớt của sản phẩm, người dùng có thể lựa chọn công suất và đầu đồng hóa phù hợp.
Khi nào chỉ cần nhũ hóa và khi nào nên sử dụng máy đồng hóa?
Nếu mục tiêu chỉ dừng lại ở việc trộn hai pha dầu và nước với quy mô nhỏ, hệ khuấy thông thường hoàn toàn có thể đáp ứng.
Khi cần tạo ra thành phẩm có độ mịn cao, hạn chế phân tầng hoặc xử lý các hỗn hợp có độ nhớt lớn, máy đồng hóa tốc độ cao sẽ mang lại hiệu quả rõ rệt hơn.
Điều này đặc biệt dễ nhận thấy ở:
- Mỹ phẩm cao cấp.
- Sữa thực vật.
- Sốt và nước chấm.
- Hỗn dịch dược phẩm.
- Mẫu sinh học trong phòng thí nghiệm.
Kết luận
Dầu và nước có thể được nhũ hóa để tạo thành một hệ đồng nhất ban đầu, nhưng chất lượng cuối cùng của sản phẩm lại phụ thuộc rất nhiều vào công đoạn đồng hóa phía sau.
Nói cách khác, nhũ hóa tạo ra hỗn hợp, còn đồng hóa làm cho hỗn hợp đó trở nên mịn, bền và ổn định hơn theo thời gian.
Chính sự khác biệt này khiến máy đồng hóa mẫu trở thành thiết bị quen thuộc trong nhiều phòng nghiên cứu mỹ phẩm, thực phẩm và dược phẩm hiện đại, nơi yêu cầu về độ đồng đều và chất lượng thành phẩm ngày càng cao.
