Aplicação da metodologia de otimização simplex para a produção de bolhas de sabão

Introdução

Bolhas, como a bolha de sabão, normalmente são formadas pela interação entre as moléculas anfifílicas de tensoativos, como sabões e detergentes e as moléculas de água. Sua estabilidade pode ser otimizada, por fatores ambientais, por exemplo umidade relativa do ar e temperatura, bem como por componentes em sua formulação. O principal propósito em desenvolver tais formulações é encontrar a melhor concentração de seus componentes que propicie a maior duração de seu filme. Em suma, a adição de surfactantes e polímeros, como detergente e goma xantana, altera a estabilidade e a longevidade do filme.

Objetivo

Este projeto visou otimizar formulações de bolha de sabão por meio das projeções geométricas da metodologia simplex, buscando a composição que apresentasse a maior duração do filme de sabão. Ademais, foram analisadas as características como densidade, viscosidade e tensão superficial, com o intuito de correlacionar tais parâmetros com o desempenho de cada formulação.

Método

A otimização das formulações foi realizada mediante as projeções geométricas da metodologia simplex, estabelecendo como variáveis as quantidades de goma xantana e detergente em suas composições. Para monitorar a duração dos filmes de sabão, utilizou-se uma câmara de experimentação climatizada, à temperatura de 25 °C e 99% de umidade relativa. O registro das observações foi efetuado por meio da filmagem time-lapse, com intervalos de 1 minuto, por um celular equipado com o aplicativo Lapse It e fixado em um tripé. A densidade das formulações foi determinada por picnometria, a tensão superficial foi analisada pela técnica de ascensão capilar e a viscosidade foi calculada pela média dos tempos de escoamento das amostras.

Resultados e discussão

Não foi possível relacionar os resultados de viscosidade e tensão superficial com o tempo médio de duração dos filmes, o que pode indicar a necessidade de utilizar métodos de medição mais precisos. Entre das 10 formulações testadas, a formulação F2 (0,84g de goma e 160mL de detergente) foi a que apresentou o melhor desempenho, com tempo de 2,76h. O resultado para a F2 foi cerca de 11,5 vezes maior que o encontrado para a formulação de pior resultado (F10, 0,55g de goma e 166mL de detergente). Além disso, o tempo para F2 foi cerca de 3,5 vezes melhor que o segundo melhor resultado (F3, 1,26g de goma e 199mL de detergente). Observou-se também que não há uma tendência direta entre a quantidade de detergente ou de goma xantana e o tempo, mas uma correlação entre estas duas variáveis. Por exemplo, F5 (0,0g de goma e 187mL de detergente) teve tempo de 0,79h, enquanto o pior resultado foi obtido com F10 (0,55g de goma e 166 mL de detergente) com tempo de 0,24h.

Conclusão

Conclui-se que a partir da otimização determinou-se que formulação F2 apresentou o maior tempo médio de duração do filme (2,76h), tendo apresentado um resultado cerca de 3,5 vezes maior que o segundo melhor resultado e 11,5 vezes melhor que o pior resultado obtido.

Palavras-chave

• simplex
• bolhas
• otimização
• sabão