Đồ án nghiên cứu về chất tẩy rửa nhà bếp

Từ xưa con người đã biết dùng các phương tiện để làm sạch cơ thể và đổ đạc, vật dụng của mình. Lịch sử ghi chép rằng người Babilon đã phát minh ra xà phòng từ 2800 năm trước công nguyên, còn người Phoenic cũng biết làm xà phòng từ năm 600 trước công nguyên. Người Ai Cập ngay từ thế kỷ thứ 8 trước công nguyên đã biết dùng khoáng chứa soda làm chất tẩy rửa. Một số nơi khác người ta cũng biết đốt rong biển để lấy tro có chứa chất kiềm. Tuy nhiên loại chất tẩy rửa thông dụng nhất vẫn là chất kiềm chứa kali có trong tro gỗ (hoặc tro thực vật nói chung) chủ yếu chứa kali cacbonat (K2CO3). Trong thời kì đầu tiên xà phòng còn được dùng để trị bệnh. Vào thế kỉ 13, Pháp trở thành nước sản xuất xà phong lớn nhất Châu Âu và Thế Giới. Đến thế kỉ 14, sản xuất xà phòng lại được phát triển mạnh ở Anh. Khi đó xà phòng cũng được sản xuất ở Nam Âu (Ý và Tây Ban Nha) và vùng phía nam nước Pháp với nguyên liệu là dầu ô liu. Xà phòng từ dầu ô liu là loại xà phòng có chất lượng cao hơn các loại xà phòng đi từ mỡ động vật mỡ cừu, bò, cá..., của các khu vực Bắc Châu Âu. Vào các thế kỉ 1718 xà phòng được sản xuất mạnh hơn và được dùng nhiều hơn cho mục đích giặt tắm.. Xà phòng đi từ nước tro gỗ chính là xà phòng kali (xà phòng mềm). Vào thế kỉ 19, bằng phương pháp Lơ Blăng (Leblanc) người ta có thể sản xuất được xút (natri hydroxyt NaOH) đi từ muối ăn. Từ đó xút được áp dụng sản xuất xà phòng cứng (xà phòng natri) mà không cần bổ sung muối ăn như trước. Xút được sản xuất theo công nghệ Lơ Blăng đã làm thay đổi đột ngột ngành công nghiệp sản xuất xà phòng. Công nghệ sản xuất xà phòng giảm nhiều công đoạn (xử lý tro, cô đặc nước tro, loại bỏ tạp chất trong nước tro...) điều này làm cho công nghiệp sản xuất xà phòng phát triển mạnh, sản lượng tăng và mẫu mã đa dạng hơn. Đầu thế kỉ 20, trong thời kì chiến tranh thế giới lần thứ I, bên cạnh xà phòng truyền thống bắt đầu xuất hiện các loại chất giặt rửa tổng hợp. Trong những thập niên cuối thế kỉ 20 xà phòng được sản xuất rộng rãi ở quy mô công nghiệp với sự phát triển đa dạng của chủng loại, mẫu mã từ các loại dùng trong công nghiệp (như công nghiệp dệt nhuộm, chế tạo cơ khí, điện tử...đến các sản phẩm giặt rửa gia dụng và chăm sóc cá nhân). Cuối thế kỉ 19 đầu thế kỉ 20 các xơ sợi nhân tạo, tổng hợp ra đời, chiếm ưu thế trong ngành dệt, chúng đòi hỏi các chất giặt tẩy mới, thích hợp. Người ta đã tìm ra và tổng hợp được nhiều chất tẩy rửa mới, gọi chung là chất tẩy rửa tổng hợp, có khả năng tạo bọt và tẩy bẩn tốt hơn hẳn xà phòng với tên thương mại là Nekal. Từ đó các chất tẩy rửa tổng hợp nối tiếp nhau xuất hiện. Nhu cầu sử dụng các chất tẩy rửa trong công nghiệp và sinh hoạt ngày càng cao, đòi hỏi sản xuất ngày càng nhiều. Thế nhưng ở ngành công nghiệp hiện tại vẫn còn nhiều vấn đề cần giải quyết như nạn ô nhiễm môi trường, đồng thời chất hoạt động bề mặt còn dư làm ô nhiễm nguồn nước ngầm. Vì những lí do đó, việc tìm kiếm các chất giặt tẩy mới luôn luôn là vấn đề thờ sự của các nhà hóa học ngày nay. Trong thời gian gần đây, bắt đầu xuất hiện những chất tẩy rửa mới gọi chung là “chất tẩy rửa thuộc thế hệ thứ 3”. Đó là những chất tẩy rửa tổng hợp có chứa men. Trong thành phần hỗn hợp, men có tác dụng làm phân giải các chất bẩn (nhất là những chất thuộc loại protein), men sẽ cắt chúng thành những phân tử đơn giản, dễ hòa tan trong dung dịch giặt rửa. Men còn có tác dụng làm sạch các rác rưởi gây tắc cống thải và không gây ra ô nhiễm môi trường. Các chất giặt rửa này ngày càng phát triển và có triển vọng lớn trong tương laị. Tất cả những điều này đều nhằm mục đích làm vừa lòng người tiêu dùng.

Lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn cô Lữ Thị Mộng Thy và các bạn đã tận tìnhgiúp đỡ em trong suốt quá trình làm đồ án Cô đã truyền đạt cho em những kiến thức,kinh nghiệm và tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt đồ án.

Xin chân thành cảm ơn các thầy cô bộ môn Công Nghệ Hóa Học, Khoa Công NghệHóa Học, Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm Thành Phố Hồ Chí Minh đã tận tìnhgiảng dạy, truyền đạt cho em nhiều kiến thức cũng như kinh nghiệm quý báo

Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô, bạn bè, những người quan tâmgiúp đỡ em trong suốt quá trình làm đồ án

Xin chân thành cảm ơn!

Tp Hồ Chí Minh, ngày… tháng 1 năm 2016

22

Bảng 2.2 Tiêu chuẩn Sodium Tripoly Phosphate

27

Bảng 2.3 Tiêu chuẩn Sodium Sunfate 28

Bảng 3.1 Đơn phối liệu cho sản phẩm tẩy rửa dạng lỏng 30

Bảng 3.2 Đơn phối liệu của sản phẩm tẩy rửa dạng kem 32

Bảng 3.3 Các chỉ tiêu ngoại quan 34

Bảng 3.4 Các chỉ tiêu chất lượng 34

Bảng 3.5 Danh mục các chỉ tiêu chất lượng và tính chất đặc trưng của chất tẩy rửa 35

Bảng 3.6 Đơn phối liệu nước rửa chén Mỹ Hảo 35

Bảng 3.7 Đơn phối liệu nước lau sàn Sunlight 36

Hình 1.2 Gột tẩy vết bẩn có chất béo 3

Hình 1.3 Phương thức Rolling Up 4

Hình 1.4 Các phân tử chất HĐBM tại khu vực phân pha không khí – nước 7

Hình 1.5 Kem tẩy đa năng Cif 8

Hình 1.6 Nước rửa chén Mỹ Hảo 9

Hình 1.7 Nước lau sàn Sunlight 9

Hình 2.1 Thủy phân những liên kết peptit 25

Hình 2.2 Sự thủy phân các triglyceride bởi lipasa 26

Hình 2.3 Sự thoái hóa cellulose bởi cellulase 27

ABS Alkylbenzene Sunfonate

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG SẢN PHẨM TẨY RỬA NHÀ BẾP

gỗ (hoặc tro thực vật nói chung) chủ yếu chứa kali cacbonat (K2CO3)

Trong thời kì đầu tiên xà phòng còn được dùng để trị bệnh

Vào thế kỉ 13, Pháp trở thành nước sản xuất xà phong lớn nhất Châu Âu và ThếGiới Đến thế kỉ 14, sản xuất xà phòng lại được phát triển mạnh ở Anh Khi đó xà phòngcũng được sản xuất ở Nam Âu (Ý và Tây Ban Nha) và vùng phía nam nước Pháp vớinguyên liệu là dầu ô liu Xà phòng từ dầu ô liu là loại xà phòng có chất lượng cao hơn cácloại xà phòng đi từ mỡ động vật mỡ cừu, bò, cá , của các khu vực Bắc Châu Âu Vàocác thế kỉ 17-18 xà phòng được sản xuất mạnh hơn và được dùng nhiều hơn cho mục đíchgiặt tắm

Xà phòng đi từ nước tro gỗ chính là xà phòng kali (xà phòng mềm)

Vào thế kỉ 19, bằng phương pháp Lơ Blăng (Leblanc) người ta có thể sản xuất đượcxút (natri hydroxyt - NaOH) đi từ muối ăn Từ đó xút được áp dụng sản xuất xà phòngcứng (xà phòng natri) mà không cần bổ sung muối ăn như trước

Xút được sản xuất theo công nghệ Lơ Blăng đã làm thay đổi đột ngột ngành côngnghiệp sản xuất xà phòng Công nghệ sản xuất xà phòng giảm nhiều công đoạn (xử lý tro,

cô đặc nước tro, loại bỏ tạp chất trong nước tro ) điều này làm cho công nghiệp sản xuất

xà phòng phát triển mạnh, sản lượng tăng và mẫu mã đa dạng hơn

Đầu thế kỉ 20, trong thời kì chiến tranh thế giới lần thứ I, bên cạnh xà phòng truyềnthống bắt đầu xuất hiện các loại chất giặt rửa tổng hợp Trong những thập niên cuối thế kỉ

20 xà phòng được sản xuất rộng rãi ở quy mô công nghiệp với sự phát triển đa dạng củachủng loại, mẫu mã từ các loại dùng trong công nghiệp (như công nghiệp dệt nhuộm, chếtạo cơ khí, điện tử đến các sản phẩm giặt rửa gia dụng và chăm sóc cá nhân)

Cuối thế kỉ 19 đầu thế kỉ 20 các xơ sợi nhân tạo, tổng hợp ra đời, chiếm ưu thế trongngành dệt, chúng đòi hỏi các chất giặt tẩy mới, thích hợp Người ta đã tìm ra và tổng hợpđược nhiều chất tẩy rửa mới, gọi chung là chất tẩy rửa tổng hợp, có khả năng tạo bọt vàtẩy bẩn tốt hơn hẳn xà phòng với tên thương mại là Nekal Từ đó các chất tẩy rửa tổnghợp nối tiếp nhau xuất hiện

Nhu cầu sử dụng các chất tẩy rửa trong công nghiệp và sinh hoạt ngày càng cao, đòi hỏisản xuất ngày càng nhiều Thế nhưng ở ngành công nghiệp hiện tại vẫn còn nhiều vấn đềcần giải quyết như nạn ô nhiễm môi trường, đồng thời chất hoạt động bề mặt còn dư làm

ô nhiễm nguồn nước ngầm Vì những lí do đó, việc tìm kiếm các chất giặt tẩy mới luônluôn là vấn đề thờ sự của các nhà hóa học ngày nay

Trong thời gian gần đây, bắt đầu xuất hiện những chất tẩy rửa mới gọi chung là

“chất tẩy rửa thuộc thế hệ thứ 3” Đó là những chất tẩy rửa tổng hợp có chứa men Trongthành phần hỗn hợp, men có tác dụng làm phân giải các chất bẩn (nhất là những chấtthuộc loại protein), men sẽ cắt chúng thành những phân tử đơn giản, dễ hòa tan trongdung dịch giặt rửa Men còn có tác dụng làm sạch các rác rưởi gây tắc cống thải và khônggây ra ô nhiễm môi trường Các chất giặt rửa này ngày càng phát triển và có triển vọnglớn trong tương laị

Tất cả những điều này đều nhằm mục đích làm vừa lòng người tiêu dùng[8]

1.2. Định nghĩa và cơ chế tẩy rửa

1.2.1.Định nghĩa

Sự tẩy rửa được định nghĩa là “làm sạch bề mặt của một vật thể rắn, với một tácnhân riêng biệt, theo một tiến trình lý hóa khác hẳn với việc hòa tan đơn thuần”

1.2.2.Cơ chế tẩy rửa

Quá trình tẩy rửa của bất kì chất tẩy nào đều cần có cơ chế tối ưu để đạt được hiệuquả cao nhất Ở đây, chỉ xét cơ chế lấy vết bẩn khỏi bề mặt nhiễm bẩn đối với vết bẩn cóchất béo (dầu hoặc mỡ)[3]

1.2.2.1.Thuyết nhiệt động – phương thức Lanza

Xét đến một chất béo H (dầu) và một bề mặt rắn F Việc nhiễm bẫn F do H có thể

được biểu diễn qua sơ đồ hình 1.1[3]

Hình 1.1 Vấy bẩn do một vết bẩn béo lên bề mặt F

Khi giọt dầu H (thể I) tiếp xúc với bề mặt F (thể II), thì giọt dầu trải ra cho đến khiđạt một thế cân bằng với một gốc tiếp giáp, được xác định bởi bề mặt rắn F và đường tiếptuyến của giao diện dầu/khí Năng lượng tự do của thể II có thể được viết theo phươngtrình sau đây:

EFA = EFH + EHA Cosθ (1)

Trong đó:

EFA: năng lượng tự do bề mặt rắn/khí

EFH: năng lượng tự do bề mặt rắn/dầu

EHA: năng lượng tự do dầu/khí

Năng lượng tự do tính trên một đơn vị diện tích thì bằng sức căng giao diện hay bềmặt Phương trình (1) trở thành:

γ

FA = γ

FH + γ

HA Cosθ (2)Công gắn chặt chất lỏng H vào chất nền F được biểu diễn bằng phương trình Dupre:

WFH = γ

FA + γ

HA - γ

FH (3)Theo phương trình (3), thấy rằng gây bẩn càng dễ dàng bao nhiêu thì công gắn chặtchất lỏng WFH càng yếu đi bấy nhiêu

Để được như thế, chỉ cần sức căng bề mặt F(γ

FA) hay sức căng bề mặt của H(γ

EIII = γ

FE + 2γ

HE(ta có 2γ

HE bởi vì trong thể III, người ta đã tạo nên một phân giới H/E phụ thêm).Công cần thiết để đi từ thể II sang thể III bằng:

FE + γ

HE - γ

HF (4)

Theo phương trình này, thấy rằng khi công càng yếu hơn (do đó gột tẩy dễ hơn), thìhai biến số đầu γ

FE và γ

HE cũng yếu hơn và biến số thứ ba γ

HF lại lớn hơn Sự thêm tácnhân bề mặt có tác dụng là làm giảm sức căng bề mặt (giảm γ

FE và γ

HE) và gia tăng sứccăng giao diện γ

HF nhờ sự hấp thụ của tác nhân bề mặt đó ở giao diện F/E và H/E

Mặt khác, cũng có thể ghi nhận rằng trong trường hợp sợi polyeste (không phâncực) bị vấy bẩn bởi một chất béo (không phân cực), thì sức căng giao diện γ

HF yếu

Dựa vào những dữ kiện nhiệt động học, người ta có thể xác định những điều kiệncần thiết để “gột tẩy tự phát” vết bẩn có chất béo Để vết bẩn tự tẩy, năng lượng tự do ởgiai đoạn cuối (đã tẩy sạch) cần phải kém hơn giai đoạn đầu (bị vấy bẩn), nghĩa là:

EIII < EIIhay γ

FE + 2γ

HE < γ

HF + γHEhay γ

FE + γ

HE < γ

HF.Vậy nếu tác nhân bề mặt, do sự hấp phụ của nó trên bề mặt rắn và vết bẩn, làm giảmđược sức căng giao diện của chúng (so với nước) đến độ mà tổng của chúng trở thànhkém hơn sức căng giao diện bề mặt rắn/vết bẩn, lúc đó vết bẩn sẽ tự tẩy đi[3]

1.2.2.2.Cơ chế Rolling Up (cuốn đi)

Việc tẩy đi các vết bẩn béo cũng có thể được giải thích bởi thuyết “Rolling Up”,

được Stevenson nhắc đến vào năm 1953 Chúng ta hãy xem kỹ sơ đồ hình 1.3[3]

Hình 1.3 Phương thức Rolling Up

Việc tẩy đi các vết bẩn thừ thể II sang thể IV, qua thể trung gian III Khi cân bằng,hợp lực của ba vectơ γ

Để tẩy đi các vết bẩn, θ phải bằng 180o hay Cosθ = -1 Trong điều kiện này, phươngtrình (6) thành:

-1 = hay γ

HF = γ

FE + γ

HE (7)Chất hoạt động bề mặt (HĐBM) do chúng được hút trên bề mặt rắn và vết bẩn, làmgiảm các sức căng giao diện γ

FE và γ

HE theo phương trình (6) được xác minh ở trên Vàlúc đó, màng dầu (vết bẩn béo) sẽ cuốn lại và tách khỏi bề mặt rắn trong quá trình tẩyrửa[3]

1.2.2.3.Cơ chế hòa tan hóa

Cơ chế “Rolling Up” chỉ liên quan đến các vết bẩn ở thể lỏng có chất béo và chủ yếunhờ chất HĐBM làm giảm sức căng giao diện sau khi có nồng độ mixen tới hạn, thìkhông còn sức căng giao diện nữa, cho nên hiệu ứng “Rolling Up” không tăng khi cónồng độ này Tuy nhiên, vì người ta thấy sự giặt tẩy gia tăng nhanh khi vượt quá nồng độmixen tới hạn (CMC), ta cần phải nhờ đến một cơ chế khác “sự hòa tan hóa” Lý thuyếtnày được đưa ra trước tiên bởi Mc Bam vào năm 1942, rồi lại được Ginn, Brown vàHarris kiểm chứng lại vào năm 1961

Các phân tử của các tác nhân bề mặt kết hợp với nhau trong các dung dịch loãng đểhình thành các mixen ở một nồng độ nào đó được gọi là nồng độ mixen tới hạn trong cácmixen, phần kỵ nước của phân tử chất HĐBM quay về phía trong, trong khi phần ưa nước(nhóm ion – hóa hay Polyoxyetylen) lại hướng vào nước nếu các phân tử hòa tan có cực(chẳng hạn các Hydroxyl hay Cacboxyl) thì các phân tử đó, nói chung được tìm thấy ởphần ưa nước của mixen

Sự hòa tan hóa chỉ diễn ra khi nồng độ chất HĐBM cao hơn so với nồng độ mixentới hạn (CMC)

Tóm lại để tẩy rửa tốt không những cần giảm sức căng bề mặt (phương thức Lanza,

cơ chế “Rolling Up”) mà còn phải tăng nồng độ các hoạt chất để hình thành các mixen(hòa tan hóa) và có được một số mixen đủ, tùy theo lượng vết bẩn béo hiện diện trongdung dịch giặt rửa[3]

1.3. Quá trình làm sạch

Trong đời sống và sản xuất, quá trình tẩy rửa và làm sạch luôn đi kèm với nhữngquá trình khác Quá trình làm sạch có thể theo cơ chế vật lý (cơ học, nhiệt học ), hoá học(các phản ứng hoá học làm thay đổi tính chất hoá học của các chất bẩn), hoặc hoá lý (hoàtan bằng dung môi, tạo nhũ, tạo bọt ) trong nhiều trường hợp khó phân biệt được giớihạn của quá trình làm sạch theo cơ chế nào, hoặc trong quá trình làm sạch có nhiều cơ chếtác động[8].

1.3.1.Quá trình làm sạch vật lý

Bao gồm các quá trình lau chùi, mài, cạo, dùng nhiệt, sục không khí , có cơ chếdùng năng lượng cơ học, năng lượng nhiệt để loại bỏ chất bẩn khỏi bề mặt vật liệu rắn.Quá trình này thuộc một lĩnh vực riêng không được xem xét ở đây[8]

1.3.2.Quá trình làm sạch hoá học

Bao gồm các quá trình áp dụng các phản ứng hoá học tác động vào chất bẩn, làmthay đổi tính chất của chất bẩn để loại trừ các tính chất bất lợi của chúng hoặc loại trừchúng khỏi bề mặt vật liệu rắn

Thông thường các phản ứng hoá học được sử dụng là các phản ứng oxy hoá khửhoặc phản ứng tạo phức giữa chất bẩn và hoá chất trong chất tẩy rửa

Các chất bẩn có các chứa chất mang màu, thường là các hợp chất hữu cơ, có tínhkhử hoặc lẫn các hợp chất khoáng chứa kim loại có màu (một số trong chúng cũng có tínhkhử) Người ta dùng một số chất oxy hoá mạnh để oxy hoá các vết bẩn có tính khử sau đórửa lại vật liệu bằng nước

Các chất oxy hoá truyền thống được dùng trong các phản ứng tẩy trắng là khí Clo(Cl2), nước Javel hay Natri Hypoclorit (NaOCl), thuốc tím hay Kali Pemanganat(KMnO4), nước Oxy gà hay Hydro Peoxit (H2O2), Natri Peoxit (Na2O2), Kali PeboratTetra Hydrat (K3BO3.4H2O), Natri Peborat (NaBO2.H2O.3H2O), Natri Pecacbonat(NaB2CO3.3H2O2) Cơ chế tẩy trắng của các chất này là sinh ra Clo nguyên tử hoặc Oxynguyên tử khi phân huỷ và các nguyên tố dạng nguyên tử này sẽ oxy hoá các chất khửtrong vết bẩn

Các chất oxy hoá trên đây được dùng phổ biến trong tẩy rửa công nghiệp, nhất là đốivới ngành dệt nhuộm, sản xuất bột giấy và giấy

Do hầu hết các chất oxy hoá ít bền trong dung dịch nước khi bảo quản, nên chỉ cómột số chất được sử dụng trong thành phần chất giặt rửa Hoá chất thường được sử dụng

là Kali (hoăc Natri) Peborat Cơ chế làm trắng của các chất oxy hoá mạnh là chúng oxyhoá chất khử (có màu) và biến chúng thành chất không màu trong phổ ánh sáng thấyđược, đồng thời một số chất bẩn sau phản ứng oxy hoá khử cũng trở nên dễ hoà tan trongnước hơn và dễ dàng bị loại bỏ khỏi vật liệu[8]

1.3.3.Quá trình làm sạch hoá - lý

Bao gồm nhiều qua trình làm sạch liên quan đến quá trình tẩy rửa và làm sạch vậtliệu có sử dụng chế phẩm giặt rửa Đó là các quá trình hoà tan, tạo hiệu ứng bề mặt (tạonhũ, tạo bọt ).

Đối tượng của quá trình làm sạch công nghiệp, gia dụng và làm sạch cơ thể chủ yếu

là các chất bẩn chứa dầu mỡ Hầu hết các vật liệu tự nhiên và nhân tạo điều có ái lựcmạnh với các chất dầu mỡ, nên các chất bẩn chứa dầu mỡ có xu hướng bám chặc bề mặtvật liệu, thậm chí ngấm sâu vào bên trong cấu trúc vật liêu

Nước là dung môi thông dụng, dễ kiếm được dùng để hoà tan và tẩy rửa các chấtbẩn ưa nước (Hydro philic) Nhưng trong trường hợp dầu mỡ, nước không có tác dụng tẩyrửa vì dầu mỡ thuộc loại kỵ nước (Hydro phobic) Các chất hoạt động bề mặt (HĐBM)được đưa vào trong thành phần chất giặt rửa có tác dụng thu gom các chất dầu mỡ và lôicuốn chúng vào trong pha nước Trên cơ sở đó có thể tiếp tục dùng nước để loại bỏ chấtbẩn

Cơ chế thu gom và lôi cuốn các chất dầu mỡ của chất HĐBM có thể được mô tảkhái quát như sau: khi chất HĐBM hoà tan trong nước, phần đuôi kỵ nước của phân tửhướng về phía bề mặt phân chia pha không khí - nước, trong khi đầu ưa nước của phân tử

lại hướng vào bên trong pha nước (hình 1.4) Trong quá trình tiếp xúc (giặt rửa) phần kỵ

nước (ưa dầu) sẽ liên kết với tạp chất chứa dầu mỡ Kết quả là dầu mỡ (kèm chất bẩn) sẽ

bị lôi cuốn vào pha nước, hay nói cách khác là dầu mỡ (và chất bẩn) bị " nhũ hoá" và tantrong nước, sau đó bị loại bỏ theo nước rửa[8]

Hình 1.4 Các phân tử chất HĐBM tại khu vực phân pha không khí – nước

1.4. Giới thiệu sản phẩm tẩy rửa nhà bếp trên thị trường

Chất tẩy rửa là chất được dùng để làm tăng tác dụng tẩy rửa của nước với các chấtbẩn có tính dầu Khi hòa tan trong nước, chất tẩy rửa làm giảm mạnh sức căng bề mặtgiữa nước và các chất bẩn có tính dầu, nhờ đó làm cho chất bẩn dễ thấm ướt và dễ bị lôicuốn ra khỏi bề mặt dính bẩn, đi vào môi trường nước Kết quả là tẩy sạch bề mặt dínhbẩn

Sản phẩm tẩy rửa nhà bếp trên thị trường có rất nhiều chủng loại và nhiều dạng,nhưng được quy về hai dạng chính là: dạng kem và dạng lỏng.

1.4.1. Dạng kem

Kem giặt là loại chất tẩy rửa tổng hợp được sản xuất nhiều trong những thập niêngiữa thế kỉ 20 tới nay Đây là loại sản phẩm tương đối tiện dụng do có tính tẩy rửa tốt, dễsản xuất và giá thành rẻ Tuy nhiên chi phí bao bì cao

Chất lượng của kem giặt phụ thuộc rất nhiều vào: chất lượng, thành phần nguyênliệu và công nghệ sản xuất Loại kem giặt có chất lượng cao phải có tính tẩy rửa tốt, độ

pH vừa phải (pH = 8), sử dụng ít tiêu hao, giữ được trạng thái keo, không bị tách lớp vàkết tinh khi bảo quản lâu dài trong điều kiện thường

Sản phẩm phải đạt được những yêu cầu sau: độ đồng nhất cao, không bị phân lớp,không bị đóng rắn khi bảo quản, hòa tan tốt trong nước và có khả năng tẩy trắng cao[8]

 Sản phẩm kem tẩy đa năng Cif

Hình 1.5 Kem tẩy đa năng Cif

Kem tẩy đa năng Cif giúp làm sạch mọi vết bẩn, ngay cả những vết bẩn cứng đầunhất như vết cháy thức ăn, bụi bẩn đóng lớp lâu ngày, vết dầu mỡ, vết rỉ sét, cặn xàphòng… tạo vẻ sáng bóng cho gian bếp và phòng tắm

Sản phẩm hoạt động hiệu quả cho mọi bề mặt, từ bề mặt gạch, men sứ, crôm, kính,

đá mài, nhựa cho đến thép không gỉ

1.4.2.Dạng lỏng

Chất giặt rửa dạng lỏng đầu tiên được sử dụng là xà phòng lỏng do WilliamShepphard phát minh vào tháng 8 năm 1865, tuy nhiên trong một thời gian dài chất tẩyrửa dạng lỏng ít được chú ý cải tiến và sản xuất Mãi đến cuối thế kỉ 20 dạng sản phẩmnày mời được chú ý và phát triển

Năm 1980 hãng Minnetonka Corp Giới thiệu mẫu xà phòng đầu tiên của mình,được gọi là “Soft Soap” Khoảng 20 năm gần đây chất tẩy rửa dạng lỏng đã được pháttriển mạnh và chiếm thị phần này càng lớn trên thị trường

Hiện nay thuộc nhóm chất tẩy rửa dạng lỏng có một loạt sản phẩm như: nước rửachén (bát), nước lau nhà, nước giặt đậm đặc

Yêu cầu của sản phẩm phải có độ đồng nhất cao, trong suốt, không phân lớp, khôngđóng rắn trong thời gian bảo quản và có khả năng tẩy trắng cao[8]

 Sản phẩm nước rửa chén Mỹ Hảo

Hình 1.6 Nước rửa chén Mỹ Hảo

Nước rửa chén Mỹ Hảo hương chanh được chiết xuất từ vỏ chanh thiên nhiên kếthợp với chất diệt khuẩn, ngoài tác dụng tẩy sạch các vết bẩn – dầu mỡ, khử sạch mùi tanhbám trên ly, chén dĩa, xoong nồi…, còn có tác dụng diệt khuẩn rất hiệu quả và không làmhại da ta Giúp cho chén dĩa luôn sạch bóng, thơm mát khi sử dụng

 Sản phẩm nước nước lau sàn Sunlight

Hình 1.7 Nước lau sàn Sunlight

Làm sạch các vết bẩn lâu ngày với hương thơm từ thiên nhiên, không cần phải laulại bằng nước, với nhiều chũng loại và mẫu mã giúp cho bạn có nhiều sự lựa chọn Sửdụng được trên tất cả các loại bề mặt: đá mài, gạch men, simili, gỗ tạo vẽ sáng bóng vàthơm mát cho sàn nhà

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU DÙNG TRONG SẢN PHẨM TẨY RỬA NHÀ BẾP

Tuỳ theo sản phẩm mà nguyên liệu để sản xuất các chất tẩy rửa khác nhau là tươngđối khác nhau về chủng loại và tính năng Mỗi một loại nguyên liệu sẽ tạo cho sản phẩmchất tẩy rửa một tính năng riêng biệt với công dụng riêng Tuy nhiên có thể thấy các loạinguyên liệu sau đây thường được sử dụng trong sản xuất chất tẩy rửa

2.1. Chất hoạt động bề mặt (HĐBM)

Chất HĐBM giữ vai trò quan trọng nhất trong thành phần chất tẩy rửa, nhiệm vụ của

nó là đảm bảo sự tẩy đi các vết bẩn và những chất lơ lững trong nước giặt để ngăn chặn

sự bám lại của chúng trên bề mặt

Một phân tử chất HĐBM có hai đầu: một đầu kỵ nước (không tan trong nước), mộtđầu ưa nước (tan trong nước) Các phân tử này tác động lớn vào góc giao diện khôngkhí/nước Người ta gọi chúng là tác nhân bề mặt hay đơn giản là chất HĐBM[6]

Tùy theo tính chất mà chất HĐBM được phân theo các loại khác nhau Có bốn loạichất HĐBM:

Nếu nhóm có cực (phần ưa nước) được liên kết bằng liên kết cộng hoá trị với phần

kỵ nước của chất HĐBM mang điện tích âm (-COO-, -SO32-, -SO42- ), thì chất HĐBM gọi

là chất HĐBM anion

Các chất HĐBM nhóm này có nhược điểm là rất nhạy với nước cứng do tạo thànhkết tủa với các ion Ca2+, Mg2+, tuy nhiên có thể hạn chế nhược điểm này bằng cách làmgiảm chiều dài mạch carbon[3]

Chất HĐBM anion được sản xuất và sử dụng nhiều nhất trong sản xuất chất tẩy rửa.Các chất HĐBM anion thường gặp:

2.1.1.1.Alkylbenzene Sunfonate (ABS)

Đây là chất HĐBM anion quan trọng nhất, được sử dụng nhất để sản xuất các chấttẩy rửa, có hai loại ABS: ABS mạch nhánh và ABS mạch thẳng.

• ABS mạch thẳng (LAS: Linear Alkylbenzene Sulfonate)

Công thức phân tử: C18H29NaO3S

Công thức hóa học:

Linear Alkylbenzene SulfonateTính chất: là chất bột màu trắng hay vàng sáng, tan trong nước Với những tính chấtcủa chất tẩy rửa, chất làm ẩm, chất tạo bọt, nhũ trương và độ phân tán cao nên được sửdụng rộng rãi trong công nghiệp cũng nhu trong quá trình sản xuất chất tẩy rửa

Ứng dụng: Là thành phần chính của sản phẩm tẩy rửa cao cấp và công nghiệp, làmtrắng da, loại bỏ vết bẩn, dầu và các vật liệu tĩnh điện, như là tác nhân nhũ hóa, hiệu quảcho polymer hóa, chất kết dính, nhạy cảm với các áp lực

Có hai phương pháp điều chế cac Alkylate

2.1.1.2.Parafin Sulfonate

Hiện nay, các sản phẩm này chưa được sử dụng trong các thành phần bột giặt, vì giáthành tương đối cao Vì chúng có khả năng phân hủy sinh học cao, chúng có thể là nguồnsản xuất các anion[2]

Công thức hóa học:

Parafin Sulfonate2.1.1.3.Sulfate rượu bậc một (PAS: Primary Alcohol Sulfate)

Các sản phẩm ấy được chế tạo bằng cách sulfuate hóa các rượu no (thiên nhiên haynhân tạo) với hỗn hợp không khí /SO3 theo phản ứng sau:

R-OH + SO3 → R-O-SO3

-Sự trung hòa các acid cho sulfate rượu béo (PAS)

Các chất anion của năm 2000 dường như là các PAS thiên nhiên (thoái hóa sinh học,chất có thể tái sinh) α – Olefin Sunfonate (AOS)

Người ta có một hỗn hợp nhiều Acid Olefin Sunfonic Chúng có đặc tính ít nhạycảm đối với nước cứng hơn là Alkylbenzene Sulfonate hoặc các Sulfonate rượu béo[3].2.1.1.4.Alkyl Ether Sulfate

Các ether sulfate khác alkyl sulfate bởi các đơn vị glycol ether nằm ở giữa dãycarbon và nhóm sulfate:

Sulfate

R-O-(CH2-CH2-O)n-SO3Na Alkyl Ether SulfateCác ether sulfanate được tổng hợp bằng hai giai đoạn[2]:

• Thêm những phân tử oxit etylen vào rượu béo

• Sulfate hóa rượu béo ethoxy hóa bằng hỗn hợp không khí/SO3 (như đối với cácalkyl sulfate), xong trung hòa bằng các bazo khác: xút, amoniac, rượu amine Công thức hóa học:

R-O-( CH2-CH2-O)n-H + SO3 → R-O-(CH2-CH2-O)n-SO3H

Alkyl Ether Sulfonic AcidEther Sulfate thường dùng là Lauryl Ether Sulfate với n=2 hoặc n=3 (LES)

LES có nguồn gốc từ dầu dừa, giá thành thấp và khả năng tạo bọt tốt, khả năng hòatan tốt, làm đặc hiệu quả, khả năng tương thích rộng, chống nước cứng và khả năng phânhủy sinh học cao Được ứng dụng rộng rãi trong các sản phẩm tẩy rửa và chăm sóc cánhân

2.1.2.Chất hoạt động bề mặt cation

Ngược lại, nếu nhóm có cực tích điện dương (-NR1R2R3+), sản phẩm được gọi làchất HĐBM cation Cấu tạo tiêu biểu của các chất HĐBM cation là: các amine mạchthẳng, các dẫn xuất amine, các bazo mạch vòng, dị vòng và dẫn xuất của chúng[3]

Các chất HĐBM cation thường ít được sử dụng cho mục đích tẩy rửa vì hiệu quả tẩyrửa ở môi trường trung tính không cao, chức năng chủ yếu của chất HĐBM cation là phântán, chống tĩnh điện, tăng độ co giãn, cầm màu thuốc nhuộm

Các chất HĐBM cation thường gặp:

• Cetyl Trimethylammonium Bromide (CTAB)

• Cetyl Pyridinium Chloride (CPC)

• Poly Ethoxylatedtallow Amine (POEA)

• Benzethonium Chloride (BZT)

• Benzalknium Chloride (BKC)

2.1.3.Chất hoạt động bề mặt không ion

Các chất HĐBM Ni có nhóm hữu cơ không ion hoá trong dung dich nước, phần kỵnước gồm các dãy chất béo, phần ưa nước chứa những nguyên tử Oxy, Nitơ hoặc Lưuhuỳnh không ion hoá Sự hoà tan của các chất HĐBM trong nước là do những cấu tạo liênkết hydro giữa các phân tử nước và một số chức năng của phần ưa nước Chẳng hạn nhưeste của nhóm Polyoxyethylene (hiện tượng hydrat hoá) Trong loại này người ta thấy chủyếu là các dẫn xuất của Polyoxyethylene hoặc Polyoxypropylene, nhưng cũng cần phảithêm vào đây các este của đường, các alkanolamide[3]

Các chất HĐBM không ion được ứng dụng rộng rãi vì nó có thể hoạt động trongmôi trường có chứa lượng lớn các chất điện ly, môi trường nước cứng, môi trường acid,môi trường có chưa ion kim loại nặng

Các chất HĐBM Ni thừơng gặp:

2.1.3.1.Các Rượu Ethoxy hóa

Công thức hóa học: R-O-(CH2-CH2O)nH

2.1.3.3.Các Copolymer Oxit Ethylene (OE) và Oxit Propylene (OP)

Công thức hóa học:

H-(O-CH2-CH2)m-O-[CH2-CH(CH3)-O)n-(O-CH2-CH2)mH

Đó là những polyols có được bằng cách thêm oxy propylene vào propylen glycol ,theo sau là thêm oxit etylene theo sơ đồ sau[2]:

2.1.3.4.Các Alkyl Polyglucoside ( APG)

Công thức hóa học:

Trong đó: n=1,3-2 và R = C19 – C23

Các chất HĐBM này dùng trong công thức bột, nhưng thường là trong các sản phẩmlỏng, nước rửa chén hoặc gel tắm vòi Ưu điểm của chất HĐBM này là: rất dịu với da tay,

dễ phân hủy sinh học trong điều kiện tự nhiên và môi trường, phối hợp với dầu thông tạo

ra một hợp chất có hoạt tính cao đối với sự tẩy rửa các vết bẩn xăng dầu Sự tổng hợpchúng được thực hiện từ các sản phẩm hoàn toàn có thể tái sinh (rượu thiên nhien,glucose)[3]

2.1.3.5.Các dẫn xuất của Polyethyleneglycol ( PEG)

Trong đó gốc R alkyl phần kỵ nước, còn gốc polyethyleneglycol là phần ưa nước tạonên khả năng hòa tan của chất HĐBM Khi số nhóm –OH hoặc nhóm etylene oxit tănglên thì khả năng hòa tan tăng lên, điều này cho phép tăng chiều dài mạch carbon mà vẫnđảm bảo khả năng hòa tan trong nước của chất HĐBM Ni.

2.1.4.Chất hoạt động bề mặt lưỡng tính

Chất HĐBM lưỡng tính là những chất có một phân tử tạo nên một ion lưỡng cực[4].Trong môi trường pH thấp chúng phân li như chất HĐBM cation, môi trừong pHcao chúng thể hiện chức năng của chất HĐBM anion, còn trong môi trường trung tínhchúng vừa tích điện âm và tích điện dương Các chất HĐBM được gọi là "zwitterionic" cóthể giữ một cấu trúc lưỡng cực trong một khoảng pH rộng[2]

Các chất HĐBM lưỡng tính tan trong nước nhưng tại điểm đẳng điện thì khả năngtan kém nhất Các chất HĐBM lưỡng tính có tính tương hợp tốt với các loại chất HĐBMkhác Khả năng hoạt động bề mặt của các chất HĐBM lưỡng tính thay đổi trong khoảngrộng và phụ thuộc vào khoảng cách giữa các nhóm mang điện, khả năng hoạt động bề mặtcao nhất là tại điểm đẳng điện

Các chất HĐBM lưỡng tính rất thích hợp cho da nhờ đặc tính dầu nhẹ, ổn định,thường được sử dụng trong các sản phẩm CSCN và một số sản phẩm làm sạch gia dụng.Trong nhóm này, các chất HĐBM lưỡng tính thường được sử dụng nhất là các Betaine.Công thức hóa học:

Alkyl amido propyl betaineThường R= lauryl Là chất HĐBM thường dùng cho các dầu gội đầu, nước tắm cóbọt, và kể cả nước rửa chén bát, do nó có tính tẩy rửa tốt, có khả năng tạo bọt và phù hợpvới da Thuật ngữ anh là CAPB: Cocamidopropyl betaine

Ngoài ra, còn có các chất HĐBM lưỡng tính có nhóm sulfonate thay vì nhómcarboxylate và chất HĐBM này được gọi là Sulfobetaine Người ta có những Sulfobetainesau đây:

Công thức hóa học của chúng:

Sulfonate Betaine