Nghiên cứu công nghệ gia công sản phẩm nông dược dạng mới nhũ tương trong nước SE

0  TẬP ĐOÀN HÓA CHẤT VIỆT NAM CÔNG TY CỔ PHẦN THUỐC SÁT TRÙNG VIỆT NAM BÁO CÁO TỔNG KẾT Đề tài: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ GIA CÔNG SẢN PHẨM NÔNG DƯỢC DẠNG MỚI NHŨ TƯƠNG TRONG NƯỚC SE Chủ nhiệm đề tài: Trần Thị Mộng Thu 8486 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2010 1 TẬP ĐOÀN HÓA CHẤT VIỆT NAM CÔNG TY CỔ PHẦN THUỐC SÁT TRÙNG VIỆT NAM BÁO CÁO TỔNG KẾT Đề tài: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ GIA CÔNG SẢN PHẨM NÔNG DƯỢC DẠNG MỚI NHŨ TƯƠNG TRONG NƯỚC SE Thực hiện theo hợp đồng số 68.10.RD/HĐ-KHCN ngày 28 tháng 02 năm 2010 giữa Bộ Công Thương và Công Ty Cổ Phần Thuốc Sát Trùng Việt Nam Chủ nhiệm đề tài: KS. Trần Thị Mộng Thu Các thành viên tham gia: KS. Ngô Văn Đát KS. Phạm Thị Hương Ngọc KS. Vũ Thanh Tịnh KS. Trần Thị Anh Thư KTV. Hoàng Vũ Tp. Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2010 2 MỤC LỤC Trang Mở đầu 3 Ký hiệu và các chữ viết tắt 5 Tóm tắt kết quả đề tài 6 CHƯƠNG 1: Tổng quan 8 I. Giới thiệu chung về các dạng gia công thuốc bảo vệ thực vật 8 I.1. Vai trò và ý nghĩa của gia công thuốc bảo vệ thực vật 8 I.2. Các dạng gia công chính 9 I.3 Các xu hướng gia công hiện nay 10 II.Dạng huyền phù nhũ tương trong nước (SE) 12 1.Giới thiệu chung 12 1.1. Bản chất cấu trúc thành phần của dạ ng SE 13 1.2.Những ưu, nhược điểm của dạng SE 14 2.Phương pháp gia công SE 15 2.1.Thành phần công thức chung 15 2.2.Những đặc điểm công nghệ cần lưu ý khi gia công dạng SE 16 III. Tình hình nghiên cứu và sản xuất trong nước 16 1. Nhu cầu sử dụng thuốc BVTV ở Việt Nam 16 2. Tình hình nghiên cứu và sản xuất dạng SE tại Việt Nam 17 CHƯƠNG 2: Thực Nghiệm 18 I. Phương pháp tiến hành nghiên cứu 18 1. Lựa chọn công nghệ cho đề tài 18 2.Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm dạng SE 20 II. Thiết bị, dụng cụ, nguyên vật liệu 21 III Phương pháp phân tích chất lượng sản phẩm 25 IV. Khảo nghiệm hiệu lực sinh học của sản phẩm 26 CHƯƠNG 3: Kết quả và thảo luận 27 I. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm dạng SE 27 II. Phân tích đánh giá chất lượng sản phẩm 39 III. Kết quả thử hiệu lực sinh học qua các sản phẩm 40 IV Đề xuất qui trình công nghệ sản phẩm dạng SE 42 CHƯƠNG 4: Kết luận 46 Tài liệu tham khảo 47 3 MỞ ĐẦU Việt Nam là nước nông nghiệp với diện tích canh tác lớn, điều kiện khí hậu thuận lợi, chủng loại cây trồng phong phú nên dịch hại phát triển đa dạng và quanh năm. Vì vậy, nhu cầu sử dụng các chế phẩm nông dược để phòng trừ sâu, bệnh, cỏ dại, chất điều hòa sinh trưởng, phân bón… để tăng năng suất cây trồng là rất cần thiết Nhưng việc sử dụng nhiều hóa chất trong canh tác nông nghiệp cũng gây hậu quả xấu đến con người và môi trường thiên nhiên. Để giảm thiểu các tác động của hóa chất nông dược đến môi trường, các nhà khoa học trên thế giới không ngừng nghiên cứu phát triển các loại thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) mới có nguồn gốc sinh học, thảo mộc,… ít gây ô nhiễm. Bên cạnh việc nghiên cứu tạo ra những hoạt chất mới, việ c nghiên cứu, phát triển các dạng gia công thuốc BVTV cũng đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu tác động xấu của hóa chất đến con người và môi trường. Nếu như trước đây chủ yếu dùng một số dạng sản phẩm truyền thống như dung dịch (SL), nhũ dầu (EC), bột thấm nước (WP),… thì ngày nay đã có nhiều dạng gia công tiên tiến hơn, thân thiện với môi trường, đặc biệt là các dạ ng gia công sử dụng dung môi nước như huyền phù đậm đặc (SC), nhũ tương trong nước (EW), vi nhũ tương (ME)… Các dạng thuốc này ngày càng phát triển mạnh, trong đó huyền phù nhũ tương (SE) là dạng sản phẩm đang được các nước phát triển ngày càng sử dụng trong phòng trừ sâu bệnh. Ở Việt Nam, từ năm 2005 một số sản phẩm nông dược dạng SE đã được nhập khẩu và lưu hành trên thị tr ường thuốc BVTV, chủ yếu bao gồm các thuốc trừ nấm bệnh, sâu hại. Đây là dạng sản phẩm yêu cầu kỹ thuật gia công phức tạp nên chưa có công ty trong nước nào sản xuất được. Với kinh nghiệm nghiên cứu và sản xuất, cộng với các thiết bị sẵn có, Công ty cổ phần thuốc sát trùng Việt Nam (VIPESCO) đề xuất và thực hiện đề tài “Nghiên cứu công nghệ gia công sản phẩm nông dượ c dạng mới huyền phù nhũ tương trong nước SE” với mục tiêu là tạo ra công nghệ sản xuất một số thuốc BVTV dạng SE có thể ứng dụng vào sản xuất ngay tại Công ty. 4 Mục tiêu của đề tài: Tạo ra công nghệ gia công thuốc BVTV dạng mới SE thân thiện với môi trường, sau đó áp dụng vào sản xuất. Nội dung của đề tài: Nghiên cứu xây dựng công thức, qui trình công nghệ gia công và sản xuất một số sản phẩm cụ thể dạng SE của công ty, khảo sát, đánh giá hiệu lực của sản phẩm (so sánh với các sản phẩm cùng loại của nướ c ngoài). Dựa trên kết quả nghiên cứu, khảo sát, đề xuất xây dựng dây chuyền công nghệ và thiết bị có thể áp dụng vào sản xuất tại công ty. 5 KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT a.i Hoạt chất (Active Ingredient) BVTV Bảo vệ thực vật (Crop Protection) CIPAC Hội đồng hợp tác phân tích thuốc trừ dịch hại quốc tế EC Nhũ dầu (Emulsifiable Concentrate) EG Etylen glycol EO Nhũ tương nước trong dầu (Emulsion water in oil) EW Nhũ tương dầu trong nước (Emulsion in water) EPA Cơ quan bảo vệ môi trường (Enviroment Protective Association) FAO Tổ chức nông lương thế giới (Food &Agriculture Organization) G Hạt (Granule) HĐBM Chất hoạt động bề mặt HL Hàm lượng HPLC Sắc ký lỏng cao áp (High Pressure Liquid Chromatography) ME Vi nhũ tương (Microemulsion) PG Propylen glycol NMP N-Methyl Pyrolidone NN&PTNT Nông nghiệp và phát triển nông thôn SC Huyền phù đậm đặc (Suspension Concentrate) SL Dung dịch (Solution Liquid) SE Huyền phù nhũ tương, nhũ tương trong nước (Suspoemulsion) SGT Sau gia tốc TGT Trước gia tốc TB Dạng viên (Tablets) WP Bột thấm nước (Wettable Powder) WDG Hạt phân tán trong nước (Water Dispersible Granule) 6 TÓM TẮT ĐỀ TÀI 1. Nghiên cứu công thức sản xuất các sản phẩm dạng SE: + Thuốc trừ bệnh: FAO-GOLD 525 SE (TRICYCLAZOLE + PROPICONAZOLE) DO- SUPER 300 SE (CARBENDAZIM + PROPICONAZOLE ) + Thuốc trừ sâu: FOTARAS 247SE (THIAMETHOXAM + LAMBDA - CYHALOTHRIN) 2. Nghiên cứu công nghệ gia công chuyển giao cho Xưởng sản xuất 3. Xây dựng phương pháp phân tích sản phẩm bằng sắc ký 4. Sản xuất thử mỗi loại 01 kg sản phẩm 5. Khảo nghiệm, đánh giá hiệu lực sinh học 7 Bảng tóm tắt các kết quả đạt được của đề tài TT Các kết quả cần đạt Các kết quả đã thực hiện 1 Xác định công thức 3 sản phẩm. - Đã nghiên cứu hoàn chỉnh công thức của 3 sản phẩm: FAO-GOLD 525 SE; DO-SUPER 300 SE; FOTARAS 247 SE. - Đã khảo sát và đề xuất 3 công thức sản phẩm có tính chất lý, hóa ổn định về hàm lượng a.i và các chỉ tiêu (độ nhớt, độ lơ lửng,… ) ổn định. - Đã thử hiệu lực sinh học các sản phẩm gia công, kết quả tốt so với các sản phẩm cùng loại. 2 Xác định được công nghệ gia công dạng SE phù hợp với điều kiện thiết bị của Công ty, chuyển giao qui trình cho sản xuất. - Đã nghiên cứu công nghệ gia công và chuyển giao qui trình sản xuất trên các thiết bị có sẵn tại Công ty: máy phân tán, máy nghiền bi ướt… - Qua sản xuất thử nghiệm cho thấy việc lựa chọn công nghệ gia công SE bằng hỗn hợp giữa SC và EW là tốt nhất. 3 Nghiên cứu phương pháp phân tích sản phẩm. Đã xây dựng các phương pháp phân tích xác định hàm lượng hoạt chất trong nguyên liệu và thành phẩm của 3 sản phẩm dạng SE. 4 Sản xuất thử một số sản phẩm dạng SE. Đã sản xuất mẫu 3 loại sản phẩm mỗi loại 01 kg. 5 Thử hiệu lực sinh học. Đã có kết quả thử hiệu lực sinh học của Trung tâm BVTV phía Nam, đối chứng với một số sản phẩm tương tự nhưng được nhập khẩu từ Châu Âu. 8 Chương 1: TỔNG QUAN I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC DẠNG GIA CÔNG THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT (BVTV) I.1. Vai trò và ý nghĩa của gia công thuốc BVTV: Sử dụng các chất BVTV trong công tác phòng trừ sâu bệnh, bảo vệ mùa màng là biện pháp quan trọng không thể thiếu trong giai đoạn hiện nay. Tuy nhiên sản phẩm kỹ thuật có hàm lượng chất độc cao, tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau nên rất dễ gây độc với môi trường và cộng đồng. Do lượng ho ạt chất cần sử dụng trên đơn vị diện tích thấp, nên khó trải đều nếu không pha loãng hàm lượng. Mặt khác, hoạt chất kỹ thuật có khả năng bám dính kém, đặc tính lý tính xấu, thường ít tan trong nước nên không thích hợp với việc sử dụng ngay. Chính vì vậy các hoạt chất kỹ thuật phải được gia công thành các sản phẩm khác nhau để cải thiện lý tính, tăng khả năng bám dính, dễ sử dụng và an toàn, phù hợp vớ i từng mục đích sử dụng, giảm ô nhiễm môi trường và cộng đồng. Gia công thuốc BVTV (Pesticide Formulation) là hỗn hợp một hay nhiều hoạt chất với các chất phụ trợ (phụ gia) theo tỷ lệ nhất định để tạo ra sản phẩm bền trong bảo quản, an toàn, hiệu quả và dễ sử dụng. Sự thành công của bất kỳ một hoạt chất nào đều phụ thuộ c vào dạng gia công của chúng. Nhiều khi, nhờ kỹ thuật gia công và thành phần phụ gia thích hợp, hiệu lực của một hoạt chất có thể thay đổi, có lợi cho phòng trừ dịch hại. Để chọn dạng gia công thích hợp, chúng ta phải quan tâm đến tính chất lý hoá của thuốc kỹ thuật, hoạt tính sinh học, phương thức tác động, phương pháp sử dụng, điều kiện an toàn khi sử dụng, chất phụ trợ và công ngh ệ phù hợp, giá thành sản phẩm và khả năng chiếm lĩnh thị trường. Như vậy gia công thuốc BVTV làm cho việc sử dụng hoạt chất hiệu quả hơn, thuận lợi và an toàn hơn. Trong những thập niên gần đây, ngành sản xuất, gia công thuốc BVTV phát triển không ngừng. Trong thực tế, việc khám phá ra những họat chất mới với liều lượng sử dụng thấp đã làm gi ảm thiểu việc gây ô nhiễm môi trường. Cùng với sự 9 khám phá ra các hoạt chất mới, việc gia tăng số lượng các dạng gia công thuốc BVTV đã làm tăng hiệu lực khác nhau của các hoạt chất mới. Nhiều dạng gia công mới đã được phát triển để đáp ứng các nhu cầu của các công ty sản xuất thuốc BVTV đồng thời cũng phù hợp với các qui định của luật môi trường - tạo ra được những sản phẩm an toàn cho người sử dụng và môi tr ường. I.2. Các dạng gia công chính: Hiện nay lĩnh vực gia công thuốc BVTV có nhiều tiến bộ để tạo ra hàng lọat các dạng thành phẩm, đáp ứng được các yêu cầu rất đa dạng của việc sử dụng hóa chất để bảo vệ cây trồng. Tuy nhiên chúng chỉ được phân lọai thành hai dạng gia công chính là: Dạng lỏng và dạng rắn. I.2.1 Dạng gia công lỏng: Bao gồm các dạng sau: - Dung dịch (SL, Solution Liquid): Thuốc ở d ạng dung dịch tan được trong nước, sử dụng các dung môi hữu cơ phân cực như cồn, NMP, đơn giản nhất là nước. -Nhũ dầu (EC, Emulsifiable Concentrate): Sử dụng chủ yếu các dung môi hữu cơ không phân cực, có khả năng hòa tan hoạt chất. Sản phẩm khi hòa tan vào nước có dạng sữa trắng. - Huyền phù đậm đặc (SC, Suspension Concentrate): Sử dụng dung môi nước, hoạt chất được phân tán lơ lửng trong môi trường n ước. - Nhũ tương trong nước (EW, Emulsion in water): Thuốc ở dạng sữa, hoạt chất dầu được phân tán vào nước. - Vi nhũ tương (ME, Microemulsion): Sản phẩm ở thể lỏng trong suốt như dạng EC nhưng khi hòa tan vào nước tạo hỗn hợp trắng mờ, các hạt dầu lơ lửng trong nước chỉ có kích thước < 1µm. - Huyền phù nhũ tương (SE, Suspoemulsion): Là dạng gia công hỗn hợp, kết h ợp giữa SC và EW hoặc SC và ME. - Hạt bao lơ lửng trong nước (CS, Capsule Suspension): - Huyền phù gốc dầu (OD, Oil Dispesion): Tương tự như SC nhưng môi trường phân tán là một loại dầu thực vật không gây độc hại cho môi trường. [...]... Công nghệ gia công dạng SC được mô tả theo sơ đồ sau đây: Sơ đồ công nghệ gia công dạng SC Chất HĐBM Các phụ gia Hoạt chất H2O Khuấy phân tán Kiểm tra Nghiền bi ướt Chất làm đặc Phối chế sản phẩm SC Sản phẩm Dạng SC 18 b) Dạng gia công EW: Sơ đồ công nghệ dạng EW Chất HĐBM Họat chất Dung môi (Nếu có) Khuấy Pha dầu H2 O Phụ gia Khuấy tốc độ cao Sản phẩm EW c) Dạng gia công SE: Sơ đồ công nghệ dạng SE. .. kiện công nghệ của Công ty CP Thuốc Sát Trùng Việt Nam, trong phạm vi đề tài, chúng tôi tập trung nghiên cứu gia công dạng SE dựa trên sự kết hợp giữa dạng SC và EW • Dạng SC: Chúng tôi sử dụng công nghệ nghiền bi ướt • Dạng EW: Sử dụng công nghệ khuấy tốc độ cao (6.000-8.000 vòng/phút) • SE: Công nghệ khuấy tốc độ 200- 2000 vòng/phút Công nghệ gia công dạng SE được mô tả dưới đây: a) Gia công dạng. .. hóa thích hợp để tạo ra hệ bền vững III TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG THUỐC BVTV DẠNG SE III.1 Tình hình nghiên cứu và sử dụng dạng SE trên thế giới Thời gian gần đây, dạng SE đã được nghiên cứu nhiều trong lĩnh vực gia công thuốc BVTV Ở Trung quốc, dạng SE có 32 sản phẩm, chiếm 0,65% thị phần (năm 2008) III.2 Tình hình nghiên cứu và sử dụng dạng SE ở Việt Nam a Nhu cầu sử dụng thuốc BVTV ở Việt... mại chiếm 0,9% tổng sản phẩm đăng ký) và năm 2010 là 31 sản phẩm đăng ký (1,13%) Đa số các sản phẩm thuốc BVTV dạng SE đang sử dụng tại Việt Nam đều do các công ty Châu Âu đăng ký và trực tiếp cung ứng Việc sản xuất, gia công sản phẩm dạng SE trong nước chưa có đơn vị nào tiến hành Nguyên nhân chủ yếu là việc nghiên cứu gia công khá phức tạp, chuyển giao kết quả phòng thí nghiệm sang sản xuất lớn khó... dạng SE Sản phẩm dạng EW Sản phẩm dạng SC Khuấy Sản phẩm SE 19 Dựa vào sơ đồ công nghệ trên: Đề tài lựa chọn khảo sát công nghệ gia công các sản phẩm sau: 1 Fao-Gold 52 5SE( hỗn hợp giữa Tricyclazole + Propiconazole) 2 Do- Super 30 0SE (hỗn hợp giữa Carbendazim +Propiconazole) 3 Fortaras 24 7SE (hỗn hợp giữa Thiamethoxam + Lamda- Cyhalothrin) 1 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm dạng SE: Như... hướng nghiên cứu, công nghệ mới nhằm tạo ra các sản phẩm mới có hiệu quả cao trong phòng trừ sâu bệnh nhưng an toàn hơn với người và môi trường - những sản phẩm thuốc BVTV thân thiện với môi trường Một trong những hướng nghiên cứu đó là sử dụng các dạng gia công thuốc mới nhằm hạn chế ảnh hưởng đến môi trường Đặc biệt là các dạng thuốc sử dụng dung môi là nước như SC, EW, ME và SE 2 Tình hình nghiên cứu. .. là nước SE được coi là dạng gia công cho phép phối hợp hai hoạt chất có tính chất vật lý hoàn toàn khác nhau trong một công thức Trong thực tế SE là sự kết hợp của dạng huyền phù đậm đặc (SC) và nhũ tương trong nước (EW) hoặc vi nhũ tương (ME), cộng thêm phụ gia tránh kết khối (flocculation) và chất làm đặc (thickener) để tránh cho pha phân tán bị tách lớp Thực chất SE là dạng sản phẩm trên nền nước, ... phù hợp Trong công thức gia công dạng SE trên, tính chất và thành phần hệ các chất HĐBM (chất phân tán cho pha rắn, chất tạo nhũ cho cho pha dầu) đóng vai trò quyết định cho sự bền vững của sản phẩm 15 2.2 Những đặc điểm công nghệ cần lưu ý khi gia công dạng SE: Thông thường, việc tạo ra hệ nhũ tương bền, trong đó chứa càng nhiều cấu tử càng trở lên khó khăn đối với các nhà hóa gia công Dạng SE thường...I.2.2 Dạng gia công rắn: Bao gồm - Bột hòa tan trong nước (SP, Soluble Powder): Hoạt chất ở dạng bột, tan được trong nước - Bột thấm nước (WP, Wettable Powder): Hoạt chất không tan trong nước, hỗn hợp với các chất phụ gia như chất phân tán, chất thấm ướt, chất trơ làm loãng… Dạng bột, khi hòa vào nước, sản phẩm phân tán đều trong nước - Hạt (G, Granule): Sản phẩm được sử dụng ở dạng hạt, thành... nhất và đơn giản nhất trong quá trình đóng gói Các dạng sản phẩm sau đây đang được quan tâm đặc biệt: - Dạng huyền phù đậm đặc Suspension concentrates (SC) - Dạng huyền phù nhũ tương Suspoemusions (SE) - Các dạng thuốc sữa đặc biệt: • Nhũ tương dầu trong nước (Emulsion oil- in- water, EW) • Nhũ tương nước trong dầu (Emulsion water-in-oil, EO) • Vi nhũ tương (Microemulsion, ME) • Dạng vi bao (Microencapsulation)…