Tiểu luận Các phương pháp sản xuất bột giặt tại Việt Nam

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC - - - - - - - - TIỂU LUẬN MÔN HỌC CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT ĐỀ TÀI: Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2010 MỤC LỤC MỞ ĐẦU 4 Tổng quan về bột giặt 5 1.1. Lịch sử hình thành 5 1.2. Thị trường bột giặt 6 1.3.Đặc điểm hóa học 8 1.4. Phân loại 8 1.4.1 Các loại bột giặt truyền thống 8 1.4.2.Các loại bột giặt có tác dụng làm mền vải 10 1.4.3. Bột giặt dùng cho loại quần áo mỏng manh và có màu 10 1.4.4. Bột giặt đậm đặc 11 1.5. Quá trình làm sạch 13 Các thành phần chính trong bột giặt 14 2.1. Các chất hoạt động bề mặt 14 2.2. Các chất làm tăng bọt và chống bọt 18 2.3. Các tác nhân làm mền nước 19 2.4. Các tác nhân tạo môi trường kiềm 22 2.5. Các tác nhân tẩy trắng 22 2.6. Các enzym ( chất xúc tác sinh học ) 22 2.7. Các tác nhân chống tái bám 23 2.8. Các chất tẩy trắng quang học 24 2.9. Các chất độn 25 Các phương pháp sản xuất bột giặt 25 3.1. Sản xuất bột giặt theo phương pháp sấy phun 25 3.2. Sản xuất bột giặt theo phương pháp sấy tầng sôi 26 3.3. Sản xuất bột giặt theo phương pháp kết tụ không tháp 28 3.4. Sản xuất bột giặt theo phương pháp sấy phun kết hợp với kết tụ 29 3.5. Sản xuất bột giặt theo phương pháp trộn khô 30 Kháo sát thực tế tình hình sản xuất bột giặt tại công ty NETCO 31 4.1. Nguyên liệu 31 4.2. Trình độ công nghệ 31 4.3. Quy trình công nghệ 32 Tổng kết 34 5.1. Các ưu điểm của bột giặt 34 5.2. Tiêu chuẩn đánh giá 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO 36 MỞ ĐẦU Công nghiệp sản xuất các chất giặt rửa ( CCGR ) là một nhánh công nghiệp nhẹ quan trọng trong việc phục vụ đời sống sinh hoạt. Tại nhiều nước kể cả các nước phát triển, công nghệ sản xuất các chất giặt rửa chỉ đơn thuần mang tính gia công, nghĩa là chỉ sản xuất các sản phẩm cuối dòng với nguyên liệu sản xuất phần lớn nhập khẩu. Tuy nhiên có thể thấy ngành công nghệ sản xuất các chất giặt rửa đóng một vai trò hết sức quan trọng trong góp phần vào doanh thu công nghiệp, giảo quết vấn đề lao động Bột giặt là một trong những chất giặt rửa tổng hợp quan trọng trong đời sống. Bột giặt là sản phẩm không thể thiếu đối với mọi người. Ngày nay, cuộc sống ngày càng phát triển, văn minh nên vấn đề vệ sinh càng được quan tâm hơn. Nhu cầu về bột giặt ngày càng cao, ai cũng muốn mặc quần áo sạch sẽ thơm tho. Chính vì vậy em đã quyết định chọn đề tài “Các phương pháp sản xuất bột giặt hiện nay tại Việt Nam” làm đề tài tiểu luận. Bột giặt là gì? Thành phần chính trong bột giặt gồm những chất gì? Quy trình công nghệ sản xuất bột giặt như thế nào? Công nghệ sản xuất bột giặt ở nước ta đạt được tới mức độ nào? Trong bài tiểu luận này em sẽ đi sâu và làm sáng tỏ những vấn đề đó và đó cũng là phạm vi nghiên cứu của bài tiểu luận Trong quá trình nghiên cứu làm bài tiểu luận em đã nhận được sự hướng dẫn tận tình của thầy Trần Hữu Hải, củng với sự cố gắng của tìm mình em đã hoàn thành bài tiểu luận. Cuối cùng em mong nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy và các bạn! Em xin chân thành cảm ơn! TP. HCM, tháng 11 năm 2010 Tổng quan về bột giặt Lịch sử hình thành Trong thập niên 1920, người Mỹ sử dụng mảnh xà phòng để làm sạch quần áo của họ. Các mảnh được thực hiện kém trong nước cứng, để lại một vòng trong máy giặt, u mê màu sắc, và biến người da trắng xám. Procter & Gamble đã bắt đầu một nhiệm vụ đầy tham vọng để thay đổi cách người Mỹ giặt quần áo của họ. Các nhà nghiên cứu phát hiện phần hai phân tử mà họ gọi là bề mặt tổng hợp. Mỗi một phần của "các phân tử thần kỳ" thực hiện một chức năng cụ thể - một trong những kéo dầu mỡ và bụi bẩn từ quần áo, trong khi đình chỉ các bụi bẩn cho đến khi nó có thể được rửa sạch đi. Năm 1933, phát hiện này đã được giới thiệu trong một chất tẩy rửa được gọi là "Dreft," nhưng nó chỉ có thể xử lý công việc bẩn nhẹ. Mục tiêu tiếp theo là tạo ra một chất tẩy rửa có thể làm sạch quần áo bẩn nặng Tạo ra trong năm 1943, Tide chất tẩy rửa là sự kết hợp của bề mặt tổng hợp và dầu mỡ, vết bẩn khó "nhà xây dựng." Các nhà xây dựng đã giúp tổng hợp bề mặt thâm nhập sâu hơn tấn công sâu hơn vào quần áo. Tide đã được giới thiệu để kiểm tra thị trường vào tháng Mười 1946 với thế giới đầu tiên của chất tẩy rửa nặng này. Người tiêu dùng phản ứng ngay lập tức và dữ dội. Bột giặt Tide bán được nhiều hơn tất cả các thương hiệu khác trong tuần. Nó trở nên phổ biến mà các chủ cửa hàng đã bị buộc phải giới hạn số lượng mua mỗi khách hàng. Bột giặt Tide đã được cải thiện 22 lần trong 21 năm đầu tiên trên thị trường, và Procter & Gable vẫn phấn đấu cho sự hoàn hảo. Mỗi năm, các nhà nghiên cứu trùng lặp nội dung khoáng sản của nước từ tất cả các phần của Hoa Kỳ và rửa 50.000 tải để kiểm tra chất tẩy giặt của Tide nhất quán và hiệu suất. Trong nhiều năm , chỉ có các bột giặt loại qui ước có mặt trên thị trường .Tuy nhiên , có khuynh hướng gia tăng đều đặng tỉ trọng của chúng , nhưng với một nhịp độ rất chậm(chẳng hạn ở Pháp, chuyển từ 400-450 g/l sang 500-550 g/l trong vòng mười lăm năm) để đạt đến 650-700 g/l trong những năm 90. tuy nhiên người ta chưa thể nói đó là bột giặt đậm đặc. Dẫu sao, những sản phẩm như thế đã xuất hiện rồi ở Nhật cũng như ở châu Âu nữa. ở đó chúng được bán ở dạng từ nhà này sang nhà kia. Nhưng phẩm chất của chúng còn cách xa những gì mà người tiêu dùng mong đợi(các đặc tính vật lý kém,công hiệu giảm)vì phương thức sản xuất(trộn khô)vào lúc đó không ngang hàng với chất lượng các sản phẩm qui ước. Một giai đoạn quyết định đã được vượt qua, một loại bôt giạc đậm đặc được tung ra từ năm 1987 tại Nhật bởi công ty KAO. Thị trường bột giặt Thị trường nguyên liệu Thị trường nguyên liệu chất hoạt động bề mặt: lượng nguyên liệu sản xuất chất hoạt động bề mặt có nguồn gốc từ dầu mỏ. Tuy nhiên để sản xuất bột giặt sử dụng một lượng nhỏ dầu mỡ tự nhiên Tỷ lệ sử dụng LAB và các ancol béo tại các khu vực Thị trường Châu Âu Lượng bột giặt được sản xuất ở các nước Đông Âu và Trung Âu chỉ khoảng 7.5kg/ người / năm. Tại khu vực này tỷ lệ số gia đình sử dụng máy giặt chiếm từ 78 – 90% Tại các khu vực này công nghệ sản xuất còn lac hậu, nguồn nguyên liệu sản xuất chủ yếu phải nhập khẩu Trong khi đó tại các nước Tâu Âu sản lượng bình quân là 16kg/ kg / người / năm với nhiều chủng loại đa dạng hơn, chủ yếu là sản phẩm cao cấp, không chứa phosphat Các nước thuộc khối EU từ những năm 1997 – 2000 Sản lượng bột giặt giảm từ 10.2 – 9.4 kg/ người/ năm vì do yếu tố ảnh hưởng môi tường. Các sản phẩm thông dụng tại các nước EU là loại bột giặt nặng, đậm đặc, hoặc các loại dang hạt Tại tây Âu, việc sử dụng phosphat và chất tẩy trắng gốc clo cũng được áp dụng mỗi nước một khác Trong thời gian gần đây sản phẩm giặt rửa dạng viên chiếm ưu thế. Đây là loại sản phẩm sản xuất bằng cách trộn bột giặt với chất phụ gia tạo viên P&G chiếm thị phần lớn tại thị trường bột giặt ở Mỹ với các mác bột giặt như: Gain ( 12%), Cheer ( 7% ), Tide ( 46 %) Thị trường Châu Á Tại Trung Quốc thị trường bột giặt phát triển nhanh chóng với thiết bị hiện đại và nguồn nguyên liệu nhập khẩu. Tại trung Quốc công ty Diao là công ty hiện đang có thị phần lớn nhất, chiếm khoảng 25% thị phần bột giặt. Trong khi đó sản phẩm của hãng Unilever với sản phẩm là OMO chiếm 10% thị phần Tại Ấn Độ là thị trường dứng thứ 3 thế giới chỉ sau Mỹ và Trung Quốc. trong mấy năm gần đây các sản phẩm bột giặt tăng rất mạnh đạt từ 10 – 11% Thị trường Việt Nam Các sản phẩm bột giặt chỉ được sản xuất và sử dụng nhiều vào những năm 1980, Trước đây nguyên liệu hầu như hoàn toàn được nhập khẩu, trừ một lượng không đáng kể các loại dầu, mỡ tự nhiên để sản xuất bột giặt Hiện nay có một số loại nguyên liệu đã được sản xuất và cung cấp toàn phần hoặc một phần trong nước như dầu thực vật ( dừa, lạc vừng ) hoặc một số nguyên liệu hóa chất như LAS, thủy tinh lỏng... Tuy nhiên còn nhiều loại nguyên liệu vẫn phải nhập khẩu hoàn toàn như soda, natri sunfat, các loại chất tẩy trắng, chất làm trắng quang học, chất thơm, zeolit, enzym... Hiện nay Sản lượng bột giặt bình quân là 5.5kg/ người/ năm Trên thị tường chủ yếu là các sản phẩm: Bột giặt Unilever ( OMO, VISO..), bột giặt P&G ( Tide.. ), và các loại bột giặt mang thương hiệu LIXCO, NETCO, DASO, TICO, VICO- Vì dân Đặc điểm hóa học Nhiều loại phân tử và ion có thể phục vụ như là bề mặt hiệu quả cao. Chúng thường được phân loại theo các phụ trách các phân tử hoặc ion, chính là chất tẩy rửa lớp anion, trung lập, và cation. chất tẩy rửa anion thường gặp nhất cho sử dụng trong nước, chẳng hạn như đối với giặt giũ. Các thành phần hoạt động bao gồm các phân tử hoặc các ion có chứa cả một thành phần cực và không phân cực. Các thành phần cực cho phép các chất tẩy rửa để hòa tan trong nước, trong khi phần không phân cực của chất tẩy rửa các solubilizes nhờn ("kỵ") vật liệu được các mục tiêu của quá trình làm sạch Phân loại Các loại bột giặt truyền thống Chiếm 60% mức sản xuất trên thế giới về các sản phẩm tẩy rửa với sự cách biệt lớn giữa các nước Các đặc tính chính của các loại bột giặt này là ở tỷ suất cao của các chất thành phần phụ( chất trợ hay chất độn .. ) nhưng chỉ có ảnh hưởng nhỏ đối với thành tích của sản phẩm Tỷ trọng của chúng có thể thay đổi từ 200g/l đến 700g/l. Được chia làm 2 loại Tạo bọt Không tạo bọt Ví dụ một số công thức bột giặt truyền thống Công thức tạo bọt dùng cho giặt tay Anionic: ABS hoặc LAS 15 -30 NI 0 – 3 TPP 3 – 20 Silicat Na 5 – 10 Cacbornat Na 5 - 10 Sulfat Na 20 – 50 Carbonat Ca 0 – 15 Bentonit ( sét )/calcit 0 – 15 Enzym, chất tẩy quang học, CMC Na, dầu thơm + Nước vđ 100 Công thức tạo bọt dùng cho máy giặt CT có P CT không có P Anionic: 10 – 20 10 - 20 NI 0 – 5 0 – 5 Xà bông 0 – 1.5 0 – 2 TPP 15 – 30 - Zeolit - 15 - 35 Silicat Na 5 – 15 5 - 15 Cacbornat Na 5 – 15 5 - 20 Sulfat Na 5 – 15 5 – 30 Perborat Na ( Mono ou tetra) 0 – 15 0 – 15 TAED hoặc SNOB 0 – 4 0 – 4 polyme 0 – 2 0 - 5 Enzym, chất tẩy quang học + + Nước vđ 100 vđ 100 Các loại bột giặt có tác dụng làm mềm vải Là loại bột giặt vừa có tác dụng giặt tẩy vừa có tác dụng làm mềm vải Ví dụ công thức bột giặt như sau: LAS 2,00 NI 3,90 Stearyl hydroxyetyl imidazonin 1,00 Silicat Na 4,00 TPP 23,00 Carbonat Na khan 5,00 Dequest 0,38 Chất tẩy quang học 0,21 Silicon 0,18 Xút 1,00 Perborat tetra 12,00 Proteaza 0,30 Set montmorillonit 16,00 Metyl siliconat K 0,50 Sulfat hydroxylamin 0,30 EDTA 0,89 Aluminosilicat Na 0,25 Disterat pentaeryhritol 6,00 Sulfat Na khan 13,59 Dầu thơm 9,00 Nước vd 100 Bột giặt dùng cho quần áo mỏng manh và có màu Các yếu tố kỹ thuật khác nhau cần để ý trong việc thiết lập công thức cho sản phẩm riêng biệt dùng cho các loại hàng mỏng manh như: pH, không có chất tẩy quang học, không có những tác nhân tẩy trắng, polyme chống tái bám và nhả bẩn, những tác nhân chống di chuyển màu, hệ thống enzym, và các chất thành phần khác Ví dụ một số công thức sau: Công thức có Phosphat LAS 6 - 14 xà bông 0 – 4 NI ( C13 – C15 7EO ) 3 – 6 TPP 25 -30 Silicat Na 4 - 8 Sulfat Na 35 - 40 PVP 0 – 0.5 CMC Na 0 – 0.5 Copolyme acrylic/ maleic 0 - 2 Bicarbonat Na/ axit xitric +/- Enzym proteaza + Amylaza -/+ lipaza -/+ Xenlulaza + tác nhân chống bọt -/+ Dầu thơm + Nước vđ 100 Công thức không có phosphat ABS Na 8 - 20 xà bông 0 – 3 NI ( C13 – C15 7EO ) 4 – 8 Zeolit 25 – 40 Carbonat Na 7 – 15 Silicat Na 0.5 – 3 Sulfat Na 10 – 30 PVP 0 – 0.5 CMC Na 0 – 0.5 Copolyme acrylic 4 – 5 Bicarbonat Na/ axit xitric -/+ Enzym proteaza + Amylaza -/+ lipaza -/+ Xenlulaza + tác nhân chống bọt -/+ Dầu thơm + Nước vđ 100 Bột giặt đậm đặc Là loại bột giặt có tỷ trọng cao. Chúng có các ưu điểm sau Đối với người tiêu dùng Là một sản phẩm thực tiễn, một kỹ thuật công nghệ mới có nhiều ưu điểm vượt trội hơn so với bột giặt thường Đối với nhà sản xuất Đi tiên phong trên thị trường với một sản phẩm thật sự đổi mới Một bước tiến để tồn tại trên thị trường Ví dụ một số công thức sau Không có phosphat LAS Na 5 - 12 NI 4 - 8 Xà bông 0 - 2 TPP 20 - 25 Zeolit 0 - 5 Silicat Na 3 - 7 Cacbornat Na 12 - 20 Sulfat Na 0 - 2 Perborat Mono 10 - 15 TAED 4 - 8 polyme 0 – 2 Chất tẩy quang học 0.15 – 0.30 CMC Na 0.5 – 1.5 enzym Proteaza 8 – 12 GU/ mg lipaza + + tác nhân chống bọt -/+ Dầu thơm + + Nước vđ 100 Có phosphat Kiểu A ( zeolit ) Kiểu B PAS Na - 2 - 5 LAS Na 7 – 15 1 – 20 NI 7 EO 5 – 12 5 – 12 Xà bông 1 - 3 0 - 1 Zeolit 25 – 35 15 – 20 polyme 3 – 5 4 – 6 Silicat Na 0.5 – 1 4 - 8 Cacbornat Na 10 – 15 12 - 16 Xitrat Na - 8 – 12 Perborat mono/ percarbonat 12 – 18 12 - 18 TAED 5 – 8 5 – 8 EDTMP 0.3 – 0.6 0.3 – 0.6 Chất tẩy quang học 0.1 – 0.25 0.1 – 0.25 Super Azurants 0 – 0.02 0 – 0.02 CMC Na 0.4 – 1 0.4 – 1 enzym Proteaza 8 – 12 GU/ mg 8 – 12 GU/ mg lipaza + + + + tác nhân chống bọt -/+ -/+ Dầu thơm + + + + Nước vđ 100 vđ 100 Tỉ trọng g/l 600 600 Quá trình làm sạch Trong đời sống và sản xuất, quá trình tẩy rửa và làm sạch luôn là những quá trình đi kèm với các quá trình khác. Quá trình làm sạch có thể theo cơ chế,vật lý ( cơ học, nhiệt học …), hóa học, ( dùng các phản ứng hóa học làm thay đổi tính chất hóa học của chất bẩn), hoặc lý hóa ( hòa tan bằng dung môi, tao nhũ, tạo bọt, vv …). Trong nhiều trường hợp khó phân biệt được giới hạn của quá trình làm sạch thuộc cơ chế nào , hoặc trong quá trình làm sạch có nhiều cơ chế cùng tác động. Quá trình làm sạch vật lý bao gồm các quá trình lau chùi, mài , cạo, dùng nhiệt, siêu âm, sục không khí, vv …. Có cơ chế dùng năng lượng cơ học, năng lượng nhiệt để loại bỏ chất bẩn khỏi bề mặt vật liệu rắn. Quá trình này thuộc về một lĩnh vực riêng sẽ không được xem xét ở đây Quá trình làm sạch hóa học bao gồm các quá trình áp dụng các phản ứng hóa học tác động vào chất bẩn, làm thay đổi tính chất của chất bẩn để loại trừ các tính chất bất lợi của chúng hoặc loại trừ chúng khỏi bề mặt hoặc ở một độ sâu nhất định của các lớp vật liệu rắn Thông thường các phản ứng hóa học được sử dụng là các phản ứng oxy hóa khử hoặc phản ứng tạo phức giữa chất bẩn và hóa chất trong chất tẩy rửa Các chất bẩn có chứa các chất mang màu, thường là các hợp chất hữu cơ, có tính khử hoặc lẫn các hợp chất khoáng chứa kim loại có mầu( một số trong chúng cũng có tính khử). Người ta dùng một số chất oxy hóa mạnh để oxy hóa các chất bẩn có tính khử sau đó rửa lại vật liệu bằng nước Các chất oxy hóa truyền thống được dùng trong các phản ứng tẩy trắng là khí clo, nước javel, hay natri hypoclrit, thuốc tím hay kali pemanganat nước oxy già hay hydro peoxit… Quá trình làm sạch hóa lý: bao gồm nhiều quá trình làm sạch liên quan đến quá trình tẩy rửa và làm sạch vật liệu có sử dụng các chế phẩm giặt rửa. Đó là các quá trình hòa tan, tạo hiệu ứng bề mặt ( tạo nhũ, tạo bọt ) … Nước là dung môi thông dụng, dễ kiếm được dùng để hòa tan và tẩy rửa các chất bẩn ưa nước. Các chất hoạt động bề mặt được đưa vào trong thành phần chất giặt rửa có tác dụng thu gom các chất dầu mỡ và lôi cuốn chúng vào trong pha nước. Trên cơ sở đó có thể tiếp tục dùng nước để loại bỏ chất bẩn các Các thành phần chính có trong bột giặt Các chất hoạt động bề mặt Các chất hoạt động được chia làm 4 loại: anionic, cationic, nonionic, và lưỡng tính Các chất hoạt động anionic: là các chất hoạt động bề mặt được sử dụng nhiều trong bột giặt Alkyl benzen sulfonat (ABS) ABS nhánh ABS thẳng (LAS: Linear Alkylbenzene Sulfonate) Parafin sulfonate ( SAS: Secondary Alkyl Sulfonate) Sulfat rượu bậc một ( PAS: Primery Alcohol Sulfate) Axít Olefin Sulfonic (AOS) m + n = 9 -15 Alkyl Ether Sulfate ( LES: Lauryl Ether Sulfate) Các chất hoạt động cationic: Các hợp chất chỉ có một dây alkyl Các hợp chất có hai dây alkyl Các imidazolin bậc bốn Các ester amoni thế bốn lần Dialkyl este thế bốn lần của methosulfate triethanolamin Các chất nonionic Các rượu béo ethoxy hóa Các copolymer oxít ethylen (OE) và oxít propylen (OP) Các amide Alkyl monoethanol amide Alkyl diethanol amide Polyglycerol ester Các alkylpolyglucosit (APG) n = 1-3 và R = C9-C13 Các chất lưỡng tính Alkyl amido propyl betain Sulfonate betain Alkyl amidopropyl sulfobetain Betain ethoxy hóa Các chất làm tăng bọt và chống bọt Bọt điển hình là hệ phân tán các chất thô và rất đậm đặc của pha khí ( thường là không khí) trong chất lỏng. Kích thước bọt khí cỡ mm và trong một số trường hợp có thể lên đến cm. Do có thừa pha khí và các bọt khí này ép lên nhau nên các bóng khí sẽ mất dạng hình cầu và trở thành hình đa diệnphân cách nhau bởi màng rất mỏng của môi trường phân tán. Độ bền vững cực đại của bọt ứng với chất hoạt động bề mặt có gốc hydrocarbon trung bình và với dung dịch có nồng độ trung bình.Những chất thấp hơn trong dãy đồng đẵng có tính hoạt động bề mặt kém, những chất cao hơn có độ hòa tan thấp Bên cạnh bản chất và nồng độ của chất tạo bọt , thời gian tồn tại của bọt còn phụ thuộc vào nhiệt độ , độ nhớt của dung dịch…..Tốc độ phá vở bọt thường tăng theo nhiệt độ do sự giải hấp phụ chất tạo bọt trên bề mặt phân chia pha và do sự bong trương chất lỏng, làm cho màng bị mỏng đi dẩn đấn phá vở. Sự tăng độ nhớt của dung dịch làm tăng độ bền cho bọt. Khi lập công thức có thể thay đổi đặc tính tạo bọt của sản phẩm tùy theo yêu cầu của người tiêu dùng. Có thể thực hiện: Chọn chất hoạt động bề mặt tạo bọt hay không tạo bọt Sử dụng các phụ gia làm tăng bọt. Một chất hoạt động bề mặt hay hỗn hợp chất hoạt động bề mặt có thể làm thành hệ thống tạo bọt. Thông thường, số lượng bọt tăng với nồng độ đạt tối đa quanh CMC. Như vậy về mặt lý thuyết có thể tiên đoán khả năng tạo bọt của một chất hoạt động bề mặt dựa trên CMC của nó. Tuy nhiên điều này không có liên quan đến tính chất ổn định của bọt. Chất hoạt động bề mặt NI ít tạo bọt hơn chất hoạt động bề mặt ion trong dung dịch nước. Đối với cùng một họ chất hoạt động bề mặt , CMC càng kém thì khả năng tạo bọt càng cao. Ví dụ như đối với alkyl sulfate, khi chiều dài mạch C tăng khả năng tạo bọt tăng Cation đối của chất hoạt động bề mặt anion có liên quan đến sự ổn định ( độ bền) của bọt. Theo Kondon và Co sự ổn định bọt của dodecyl sulfate giảm theo thứ tự sau: NH4 Các chất chống bọt tác động theo hai cách: Ngăn cản sự tạo bọt: thường là các ion vô cơ như canxi có ảnh hưởng đến sự ổn định tĩnh điện hoặc giảm nồng độ aniion bằng kết tủa Hoặc tăng tốc độ phân hủy bọt: là các chất vô cơ hay hữu cơ sẽ đến thay thế các phân tử các chất hoạt động bề mặt của màng bọt làm màng bọt ít ổn định ( không bền). Khi thêm chất hoạt động bề mặt NI vào chất hoạt động bề mặt anion làm giảm bọt đáng kể. Tuy nhiên hệ thống anionic/ NI này vẫn còn quá nhiều bọt Các tác nhân làm mền nước Muốn tránh nước cứng gây ra hậu quả xấu đối với hiệu quả của tẩy rửa, người ta thường sử dụng 3 phương pháp sau Sự phức hóa các ion Ca+, Mg+ Sự trao đổi giữa các ion Ca+ và Mg+ với những ion Na+ Sự kết tủa các ion Ca+ và Mg+ Các phức chất Các phosphat là tác nhân phức hóa. Một tác nhân phức hóa là một thuốc thử hóa học tạo với ion kim loại thành những hợp chất tan trong nước Công thức hóa học của phosphate chính dung trong bột giặt Cấu trúc hóa học của các phức với Ca Với pyro Với tripoly có hai khả năng Các phản ứng phức hợp như sau Tương tự với Mg Các phức hợp khác N.T.A ( Nitrilo tri-Axetic ) có công thức EDTA ( ethylene Diamin Tetra- Axetat ) Axit Citric và axit tartaric EDTMP ( Axit Etylen Diamin tetra Metylen phosphonic ) Các chất trao đổi ion Các Silico – aluminat ( Zeolit) Công thức Các Silicat có lớp mỏng Những tác nhân kết tủa Carbonat Na được dung nhiều trong lĩnh vực giặt giũ quần áo, vì nó có 1 dự trữ kiềm, nó có khả năng đệm và cũng có vai trò chống canxi trong những điều kiện khó khăn Các tác nhân tạo môi trường kiềm Trippolyphossphat Na ( pH = 9.5 ) cũng có khả năng đệm tốt Perborat Na ( pH = 10.5 ) một tác nhân làm trắng kết hợp với TAED Carbonat Na ( pH > 10 ) tác nhân làm mềm nước Các silicat ( ph = 10- 13 ) cũng đóng vai trò chống ăn mòn nhưng chỉ có thể đi đôi với zeolit với tỉ lệ thấp Cũng cần kể đến bicarbonat Na giúp đệm khi các nguyên liệu khác không đảm bảo vai trò Các tác nhân tẩy trắng Một tác nhân tẩy trắng là một chất có khả năng tẩy màu của một nền vải bằng một phản ứng hóa học Tác nhân tẩy trắng được sắp xếp thành 3 loại Các tác nhân khử oxy( như các sulfite và bisulfit ) Các hợp chất của clo Các hợp chất khác có khả năng giải phóng oxy tự do Các enzym ( chất xúc tác sinh học ) Các enzym đã trở thành một trong những thành phần chính thêm vào công thức bột giặt Tất cả các enzyme có một phần protein cần thiết do đó chúng có những đặc tính riêng của chúng., chúng có biểu thị một phần là kim loại, hoăc có thể là một chất hữu cơ ít phức tạp, hoặc là 2 phần phối lại. Trong trường hợp này, chính là các enzyme dị loại, phần lớn các enzyme thuộc loại này Mọi phản ứng enzyme có thể được biểu thị qua sơ đồ sau Phản ứng được thể hiện qua 2 giai đoạn Giai đoạn đầu, chất bản thể, nghĩa là chất qua đó enzyme tác động, phối hợp với en zym để tạo nên phức hợp ES Giai đoạn thứ 2 , phức hợp ES hòa tan bắng cách giải phóng enzyme nguyên vẹn về chất mới Các loại enzyme chính Các proteaza Các lipaza Các amylaza Các xenlulaza Bảng trình bày một số chỉ dẫn về các loại enzym Các tác nhân chống tái bám Các carboxymetyl xenluloza : CMC Na Các polymer khác: Các homopolyme và cá copolymer của axit acrylic và axit maleic cũng như các muối của chúng và các dẫn xuất của chúng đã được biết từ lâu trong những tác nhân chống sự tái bám hoặc những tác nhân phức hơp. Ví dụ như các muối Na của chúng mà hai loại chính là Các muối Na homopolyme của axit acrylic Các muối Na copolymecuar axit acrylic và maleic Các chất tẩy trắng quang học Các chất tẩy trắng quang học thường dung trong bột giặt là các dẫn xuất của axit 4 - 4/ - diaminostilben 2, 2/ disulfonic với cấu trúc sau Các nhóm R1, R2 rất thay đổi. Chúng mang lại cho chất tẩy quang học những đặc tính đăc biệt như tính hòa tan, không phai .. Ngoài ra người ta còn sử dụng những chất siêu tẩy quang học có những đặc tính sau - Hòa tan ở nhiệt độ lạnh tốt hơn - Ổn định tốt đối với các tác nhân oxyt hóa - Ổn định tốt đối với ánh sáng - Bột trắng hơn Cấu trúc của chúng là Các chất độn Trong bột giặt, không phải tất cả các thành phần vào đều có hoạt tính, nên trong bột giặt người ta cần dùng thêm chất độn, chúng không có vai trò trong tẩy rửa. Tuy nhiên chúng cần cho quá trình chế biến. Chất được sử dụng nhiều nhất là sulfat Na, vì thông thường nó là một thứ phẩm của sự chế biến một hóa chất hoặc một khoáng chất. Ở một số nước người ta dùng calcite Đối với bột giặt người ta tìm cách loại trừ tối đa chất độn, tỷ suất tối thiểu với nước Các phương pháp sản xuất bột giặt Sản xuất bột giặt theo phương pháp sấy phun Bột giặt được sản xuất bằng phương pháp sấy phun có một số đặc điểm sau: * Khối lượng riêng chất đống : 250 –450g/l * Lượng chất họat động bề mặt; tối đa 40% * Độ ẩm: : 1-5 NaOH LABSA H2O Trung hòa STPP, Na2SO4 Khuấy tẩy Khuấy trộn H2O2 Bồn chứa Lọc Phun sấy Làm nguội Sàng Trộn bổ sung Phun hương Đóng gói Sản phẩm Sản xuất bột giặt theo phương pháp sấy tầng sôi Bột giặt sản xuất theo phương pháp sấy tầng sôi có những đặc điểm sau : - Khối lượng riêng chất đống : 500-650 g/l - Lượng chất hoạt động bề mặt : 10-12% - Độ ẩm : 1-5 % Chế tạo bột giặt theo phương pháp sấy tầng sôi Việc chế tạo bột giặt truyền thống được chia làm 3 giai đoạn chính : - Chế tạo một hỗn hợp lỏng đặc nguyên liệu chịu được nhiệt độ cao, sau đó được phun thổi thành bột - Ta có được bột căn bản, sau khi để nguội được gia thêm những thành phần nhạy cảm hơn : trộn sống bổ túc - Sau đó bột hoàn chỉnh được đóng gói Chuẩn bị hỗn hợp kem nhão và sấy - Hỗn hợp có được bằng cách thêm vào những nguyên liệu như photphat hoặc zeolit, carbonat, sulfat, chất hoạt động bề mặt, polyme, chất tẩy quang học. - Một số điều cần lưu ý chẳng hạn các acid béo phải được trung hòa trong một máy trộn khác trước khi đưa vào kem nhão. Hỗn hợp này được khuấy mạnh để có sự đồng đều tốt, xong đưa vào một máy trộn thứ hai mà thời gian lưu lại đây được kiểm tra, cho phép hydrat hóa những muối vô cơ (sulfat Na, carbonat …) - Bằng cách bơm với áp suất cao, hỗn hợp được đưa qua những vòi phun đường kính nhất định, hướng từ dưới lên, dưới tác dụng của dòng khí nóng thổi ngang, quá trình sấy được thực hiện trong vùng sấy, các hạt bột được sấy khô bị lôi cuốn bởi dòng khí nóng trên tới xyclôn và tiếp tục qua rây để loại những hạt không đúng tiêu chuẩn kích thước sẽ được hoàn lưu về lại bộ phận khuấy trộn paste. - Bột thu được là bột căn bản. Bột này được để nguội từ từ sau khi được chuyển rakhí trời, sau đó được tồn trữ trong xyclôn Hậu đong - Các chất thành phần nhạy cảm (enzym, perborat, TAED, tác nhân chống bọt, dầu thơm…) cần được thêm vào khi ở nhiệt độ < 35oC để tránh sự phân hủy của chúng. Bột hoàn chỉnh được trộn lẫn kỹ nhờ sử dụng các thiết bị trộn Lưu ý cần bảo đảm an toàn ta cần phải lưu ý khi sử dụng enzym Sản xuất bột giặt theo phương pháp kết tụ không tháp Bột giặt được sản xuất bằng phương pháp kết tụ không tháp có một số đặc điểm sau : Bột giặt có tỷ trọng cao 0,7-0,9 Hàm lượng chất hoạt động bề mặt 20-35 %, có khả năng sử dụng nhiều loại chất hoạt động bề mặt Độ ẩm 1-5% Giảm tiêu tốn năng lượng, chi phí đầu tư cho thiết bị Việc sử dụng nguyên liệu rắn (đặc biệt là chất xây dựng ) cần có lực hấp phụ cao Cần có sự khuấy trộn tốt Sản xuất bột giặt theo phương pháp sấy phun kết hợp với kết tụ Bột giặt được sản xuất bằng phương pháp sấy phun và kết hợp với kết tụ có một số đặc điểm sau : Tỷ trọng 0,6-0,8, tăng khối lượng riêng chát đống Hàm lượng chất họat động 25-40% Giảm bụi trong suốt quá trình sản xuất Tăng tốc độ dòng chảy, tăng độ tan, độ phân tán của sản phẩm Tập trung những ưu điểm của cả hai phương pháp sấy phun và kết tụ DD NaOH HĐBM ANION Trung hòa Khuấy , tẩy Thành phần rắn Khuấy trộn Bồn chờ Sấy phun Sàng HĐBM-NI Trữ Rắn thêm vào Kết tụ Trộn bổ sung phụ gia Đóng gói Sản phẩm Sản xuất bột giặt theo phương pháp trộn khô Bột giặt được sản xuất bằng phương pháp trộn khô có một số đặc điểm sau : Tỷ trọng 0,4-0,7 Hàm lượng chất hoạt động bề mặt thấp Độ ẩm dưới 5% Ngay đối với các nguyên liệu, hóa chất đã được sản xuất trong nước, nhưng vẫn phải nhập khẩu các nguyên liệu đầu như: Sản xuất thủy tinh lỏng vẫn phải nhập khẩu soda, Sản xuất LAS phải nhập khẩu LAB và lưu huỳnh Khảo sát thực tế tình hình sản xuất bột giặt tại công ty NETCO Nguyên liệu Hoạt động chính của Công ty là sản xuất Bột giặt cho nên các nguyên liệu đầu vào chủ yếu là chất hoạt động bề mặt, nguyên liệu lỏng, nguyên liệu rắn và hương liệu, như: Lasna, Sodium Sulphate, Sodium Sillicate, Sodium Carbonate, Whitening, Blue/Red Particle, Enzyme, Soude, Slesn, MgSO4H2O...Các loại nguyên vật liệu chủ yếu của Công ty có nguồn gốc từ nhiều nước khác nhau như Trung Quốc, Singapore, Nhật Bản, Thái Lan, Anh, Ý. Tỷ lệ nguyên liệu có nguồn gốc nhập khẩu chiếm 50% về khối lượng. Trình độ công nghệ Trong quá trình hình thành và phát triển, Công ty luôn quan tâm đến việc đầu tư xây dựng dây chuyền sản xuất tiên tiến, công nghệ hiện đại, áp dụng điều khiển tự động nhằm tăng năng suất lao động, nâng cao chất lượng sản phẩm và uy tín của Công ty. Hiện nay, NETCO đang sử dụng các công nghệ sản xuất tiết kiệm và bảo vệ môi trường đối với hoạt động sản xuất các sản phẩm chất tẩy rửa. Quy trình công nghệ Công ty sử dụng dây chuyền sản xuất của Mỹ với công suất 4.500 tấn/tháng, công suất sử dụng trung bình của Công ty là 4.000 tấn/tháng. Công ty cũng đã đầu tư xây dựng tháp bột giặt mới thay thế tháp bột giặt cũ và đưa vào sử dụng từ tháng 6/2009 với công suất 12 tấn/giờ. Hiện nay, việc sản xuất Bột giặt được áp dụng theo 2 công nghệ là phun sấy hoặc trộn sống. Quy trình sản xuất bột giặt theo công nghệ phun sấy là quá trình phối trộn theo thứ tự và theo thời gian các loại nguyên liệu với nhau, sau đó dùng bơm cao áp phun bơm và phun ra với áp suất cao, đồng thời dùng nhiệt thông qua lò sấy khô trước khi đưa vào đóng bao. Quy trình sản xuất trộn sống là trộn tất cả các loại nguyên liệu dưới dạng đã được sấy khô với nhau. Các công ty sản xuất bột giặt tại Việt Nam thường áp dụng công nghệ phu sấy do phù hợp với thị hiếu người tiêu dùng cũng như đảm bảo chất lượng sản phẩm ổn định. NETCO đang sử dụng công nghệ phun sấy trong sản xuất bột giặt với quy trình như sau: Bước 1: Cho một lượng nước nhất định vào bồn trộn, sau đó cho các loại nguyên liệu khác vào bồn trộn và phối trộn với nhau để tạo thành dung dịch đặc dưới dạng kem. Bước 2: Bộ phận kỹ thuật kiểm tra chất lượng dung dịch theo các thông số kỹ thuật và điều chỉnh cho phù hợp. Bước 3: Bơm hỗn hợp dưới dạng kem lên đỉnh tháp thông qua bơm cao áp. Sử dụng lò đốt dầu đưa hơi nóng vào tháp phun sấy. Dung dịch dạng kem sẽ được phun và từ từ rơi từ đỉnh tháp xuống. Trong khi rơi hạt bột sẽ được khí nóng sấy khô dưới dạng hạt và rơi xuống đáy tháp. Bước 4: Bột rơi xuống đáy tháp bột nền được cung cấp thêm các chất trợ tẩy và hương liệu tạo mùi để tăng tính năng và công dụng cho bột giặt. Bước 5: Đóng gói sản phẩm, hoàn tất quy trình sản xuất. Tổng kết Các ưu điểm của bột Giặt Các phương tiện để thành công của nó là: Đối với người tiêu dùng - Một sản phẩm thực tiễn (vận chuyển, lưu trữ, định lượng đều dễ dàng ) - Một kỹ thuật công nghệ mới mẻ ( có tính cách mạng) về giặt tẩy có dược mọi ưu điểm của bột giặt “ loại thổi mà không vấp phải một điều bất lợi cho các bột pha trộn khô, và được sử dụng cho đến ngày nay, nhờ một phương thức sản xuất mới. Đối với việc buôn bán - Ít choán chỗ để trưng bày và lưu trữ sản phẩm - Chênh lệch quan trọng giữa giá bán và giá mua Đối với nhà sản xuất - Đi tiền phong trên thị trường vớimột sản phẩm thật sự đổi mới . - Chênh lệch cao ( ít bao bì hơn , các giá phân phối sản phẩm thấp hơn), và những gì đạt được trên việc thành lập công thức ( không có sulphat ). - Một bước tiến để tôn trọng môi trường hơn. Sau KAO, các nhà sản xuất đã đưa ra thị trường những bột giặt tẩy rửa dạng đậm đặc rất thành công từ những năm 87-93 Phần buôn bán chúng trên thị trường đã vượt từ 13% năm 1991 đến 22% vào năm 96 trên thị trường quốc tế, tại nhật chúng chiếm 85% thị trường. Ơ châu Âu, sự phát triển của chúng chậm rãi hơn và có một sự khác nhau giữa các quốc gia. Chẳng hạn các nước vùng bắc âu và các nước nhạy cảm về những vấn đề môi sinh ( Hà Lan và nhất là Đức ) sử dụng rất nhiều bột giặt đậm đặc hơn các nước miền nam châu Au (TBN,BĐN). Vào năm 96 ở Pháp, người ta vaãn còn dùng chất giặt dạng bột cổ truyền hơn dạng bột đậm đặc gấp 5 lần ( bột giặt qui ước : 65,5%-bột giặt đậm đặc 13,2%) Tiêu chuẩn đánh giá Tiêu chuẩn này áp dụng cho bột giặt tổng hợp dùng chất hoạt động bề mặt l Dodecyl benzen sunfonic axit Các chỉ tiêu ngoại quan và chỉ tiêu hoá lý của bột giặt tổng hợp phải phù hợp với các yêu cầu ghi trong bảng sau: Tên chỉ tiêu Mức Cao cấp Thông thường 1 2 3 1.Dạng bên ngoài, tính bằng điểm, không nhỏ hơn 2. Hàm lượng chất hoạt động bề mặt,(DBSNa), tính bằng phần trăm khối lượng, không nhỏ hơn 3. Tổng hàm lượng photpho(V) tính bằng phần tăm khối lượng không nhỏ hơn 4. Độ pH của dung dịch bột giặt1 % trong nước cất 5. Hàm lượng nước và chất bay hơi, tính bằng phần trăm khối lượng không lớn hơn 6.Hàm lượng chất không tan trong nước, tính bằng phần trăm khối lượng không lớn hơn 7.Thể tích cột bọt ban đầu của dung dịch bột giặt 1% , tính bằng ml, không nhỏ hơn 8. Độ ổn định cột bọt, tính bằng phần trăm sau phút . không nhỏ hơn. Sau 5 phút, không nhỏ hơn 9. Khối lượng đơn vị sản phẩm( m) tính bằng g. 5 20 5 9-11 6 1 500 95 90 m+.002m 4 15 3 9-11 8 5 450 95 90 m+0.02m TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách: [1] Trần Hữu Hải, Bài giảng công nghệ các chất hoạt động bề mặt, NXB Đại Học Công Nghiệp TP.HCM, 2008. [2] Luis Hồ Tấn Tài, Các sản phẩm tẩy rửa và chăm sóc cá nhân, NXB Liksin, 1999. Internet [3] [4]