Mecanismo de formação de espuma
A espuma é o conjunto de interações intermoleculares entre os componentes do ar, a água e tensoativos. Para que a exista espuma é necessária a presença de tensoativos para que haja retenção dos gases do ar.
Fatores que influenciam na quebra da espuma:
- Solventes polares apróticos, o próprio Ar e a gravidade.
Fatores que influenciam no aumento do volume e estabilidade da espuma:
- Maior concentração de tensoativos com boas características espumantes.
Exemplos: LASNa, LESS, Dietanolamida de Coco.
Mecanismo de espessamento do detergente com sais
A viscosidade do detergente é um dos principais apelos de marketing utilizados neste segmento de mercado, visto que o consumidor entende que, quanto mais viscoso for o detergente, maior sua "concentração" e conseqüentemente maior o seu rendimento, proporcionando uma maior economia do produto.
O mecanismo de espessamento do detergente através de sais funciona da seguinte maneira:
Quando adicionamos o sal, o mesmo interage com a água e com as micelas dos tensoativos, formando uma espécie de enlaçamento que dificulta a mobilidade das moléculas, resultando no efeito visual que temos, que é o do aumento de viscosidade.
O espessamento depende diretamente da estrutura micelar dos tensoativos, da formulação e da sua interação com o eletrólito e a água.
Os produtos que reduzem a solubilidade das micelas funcionam como espessantes, enquanto aqueles que aumentam sua solubilidade reduzem a viscosidade do sistema.
Entre os principais problemas encontrados no desenvolvimento de formulações detergentes podemos destacar os seguintes:
- Ponto de turvação elevado
- Viscosidade baixa
- Alteração da cor original
- Pouca espuma
Ocorre sempre devido a um excesso de base, geralmente hidróxido de sódio ou aminas, no produto. Para resolver esse tipo de problema, pode-se adicionar ácido cítrico em quantidade suficiente para atingir o pH desejado, ou o próprio ácido sulfônico, sendo que o custo é maior.
Para evitar que o problema ocorra com freqüência, deve-se calcular o índice de neutralização (IN) do ácido sulfônico, expresso em g NaOH/100g de Ácido Sulfônico, e calcular a concentração da Soda Cáustica a ser utilizada. E a partir desses dois dados calcula-se estequiometricamente as quantidades desejadas evitando-se grandes variações de pH.
Quando se adiciona a amida de coco depois dessa neutralização, o pH volta a ficar alcalino devido as aminas livres que a amida contém.
Nesse caso o formulador deve reduzir a quantidade de base para que ao adicionar a amida o pH não fique alcalino.
Ponto de turvação elevado
Na grande maioria das vezes é causado por um excesso de sal (NaCl, Na2SO4, MgSO4), que diminui a solubilidade dos tensoativos aumentando a viscosidade. Contudo o sistema possui um limite de saturação e caso esse limite for ultrapassado, o eletrólito causa a desestabilização das micelas, acarretando perda de viscosidade e turvação, com posterior precipitação.
Para corrigir esse problema, deve-se aumentar a quantidade de Tensoativo no sistema e/ou diminuir a % de Sal, ou ainda, adicionar hidrotopos à formulação.
Pode ocorrer pelo ponto de turvação elevado, citado anteriormente ou ainda, devido a presença de íons metálicos (Fe+3 Ca+2, Mg+2) na água utilizada no preparo das formulações, que poderão precipitar seus sais, caso o produto de solubilidade dos mesmos ultrapasse o limite.
Ou ainda devido a incompatibilidades com os tensoativos utilizados na formulação.
A utilização de água deionizada e sequestrantes pode evitar esse tipo de problema.
Como vimos anteriormente, a viscosidade depende diretamente da estrutura dos tensoativos e da interação com o meio.
Para aumentar a viscosidade, podemos aumentar a concentração de tensoativos que apresentem boa resposta a eletrólitos e/ou utilizar misturas de diferentes tensoativos que poderão contribuir sinergicamente para o aumento de viscosidade do meio. Por exemplo, o sistema: LASNa, LESS e amida de coco.
Alteração da cor original
Está relacionada com a qualidade do corante e com íons oxidantes, como o Ferro (Fe+3), presentes na água utilizada na formulação, que oxida o corante e altera a cor do produto. Esse problema pode ser resolvido da seguinte maneira:
- Trabalhando com corantes de Qualidade.
- Utilizando água deionizada na formulação.
- Utilizando sequestrantes.
- Utilizando filtros solares químicos, que aumentam a estabilidade do produto frente aos raios ultravioleta do sol. Em formulações de baixo custo torna-se inviável, está alternativa..
Como descrito no Mecanismo de formação da espuma, é fundamental para formação da mesma um tensoativo com características espumantes.
No caso do detergente, a maioria dos tensoativos utilizados, apresenta excelente formação de espuma.
Então para resolver tal problema, é necessário apenas aumentar a concentração de tensoativos (LASNa, LESS) e de estabilizadores de espuma (Amida de Coco).
A seguir, um exemplo de formulação de um detergente lava-louça, com alto desempenho de limpeza, excelente aspecto e custo competitivo.
Comp. (%p/p)
Hidróxido de Sódio a 50%
Coco Amido Propil Betána 30%
Coco Dimetil Amina Óxida 30%
Dietanolamida de Coco 60%
Heptanoato de Sódio
Especificações da formulação:
pH de 7,0 a 7,5
Umidade: 89,7
Matéria Ativa Aniônica = 5,94
Matéria Ativa Catiônica= 0,06
Matéria Ativa Não Iônica= 1,2
Matéria Ativa Anfótera = 0,3
Matéria Ativa TOTAL = 7,5
Ponto de Turvação = 0°C
Podemos observar pelo que foi exposto, que existe um leque muito grande de matérias-primas que podem ser utilizadas na formulação e fabricação do detergente, sendo que caberá a cada formulador a sensibilidade da junção das matérias-primas, buscando atender a demanda de um mercado cada vez mais exigente, em qualidade, preço competitivo e preservação do meio ambiente.
- Neves, João Francisco – Curso de Tecnologia de Sabão (UFRRJ)
- Encyclopedia of Chemical Technology – Composite Materials to Detergency, 4ª ed. Wiley Interscience Publication, New York.