Nghiên cứu sản xuất xà phòng tự nhiên quy mô phòng thí nghiệm

Tính cấp thiết của đề tàiTrong xã hội hiện đại nhu cầu sử dụng xà phòng và những sản phẩm chăm sóc da của con người ngày một nhiều hơn đã làm cho ngành công nghiệp sản xuất chất tẩy rửa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU

BARIA VUNGTAU

UNIVERSITY

C a p S a in t Ị acqụes

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT XÀ PHÒNG TỰ NHIÊN

QUY MÔ PHÒNG THÍ NGHIỆM

Trình độ đào tạo: Đại học

Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Hóa học

Chuyên ngành: Công nghệ Hóa dầu

Gi ảng viên hướng dẫn: TS Đỗ Ngọc Minh Sinh viên thực hiện: Đoàn Xuân Hoàng

Bà Rịa-Vũng Tàu, năm 2017

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU

VIỆN KĨ THUẬT-KINH TẾ BIỂN

Phụ 1 ục 2

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI

ĐỒ ÁN/ KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP

(Đính kèm Quy định về việc to chức, quản lý các hình thức tốt nghiệp ĐH, CĐ ban hành kèm theo Quyết định số 585/QĐ-ĐHBRVT ngày 16/7/2013 của Hiệu trưởng Trường Đại học BR-VT)

Họ và tên sinh viên:

1 Tên đề tà i: NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT XÀ PHÒNG TỰ NHIÊN QUY MÔ PHÒNG

THÍ NGHIỆM

2 Giảng viên hướng dẫn: TS Đỗ Ngọc Minh

3 Ngày giao đề tài: 10/02/2017

4 Ngày hoàn thành đồ án/ khoá luận tốt nghiệp: 10/06/2017

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

(Ký và ghi rõ họ tên)

Bà Rịa-Vũng Tàu, ngày 12 th á n g 02 năm 2017

SINH VIÊN THỰC HIỆN

Tôi xin cam đây là đề tài nghiên cứu do tôi thực hiện.

Các số liệu và kết quả nghiên cứu trình bày trong đồ án này hoàn toàn do tôi thực hiện

Nội dung của đồ án có tham khảo và sử dụng một số thông tin, tài liệu từ các nguồn sách, tạp chí được liệt kê trong danh mục các tài liệu tham khảo

Bà Rịa - Vũng Tàu, tháng 07 năm 2017

Sinh viên thực hiênĐoàn Xuân Hoàng

Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến toàn thể giảng viên Vi ện hóa học và Công nghệ thực phẩm Trường đại học Bà Rịa-Vũng Tàu đã hỗ trợ và tạo mọi điều kiện để tôi thực hiện đồ án này

Tôi cũng chân thành gửi lời cảm ơn đến TS Đỗ Ngọc Minh đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi để tôi có thể hoàn thành đồ án

Cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên và đóng góp ý kiến cho tôi để giúp tôi hoàn thiện đồ án

Bà Rịa - Vũng Tàu, tháng 07 năm 2017

Sinh viên thực hiện

Đoàn Xuân Hoàng

DANH MỤ C BẢNG 111

DANH MỤC H ÌN H 1V LỜI MỞ Đ Ầ U 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Tổ ng quan về ngành công nghiệp xà phòng 3

1.1.1 Khái niệm về xà phòng [2 ] 3

1.1.2 Quá trình phát triển ngành công nghiệp xà phòng [1 ] 3

1.1.3 Các sản phẩm công nghiệp xà phòng và ứng dụng c ủa xà phòng [2] 5

1.2 Công nghệ sản xuất xà phòng [2], [3], [4] 9

1.2.1 Những lưu ý trước khi s ản xuất xà ph ò n g 9

1.2.2 Các khái niệm khi lên công thức xà p h ò n g 10

1.2.3 Các lưu ý khi lự a chọn nguyên liệu nấu xà ph ò n g 12

1.2.4 Nguyên liệu hữu c ơ 15

1.2.5 Nguyên liệu vô c ơ 20

1.2.6 Phụ g i a 21

1.2.7 Các phương pháp nấu xà phòng 25

1.3 Xác định các chỉ tiêu chất lượng xà phòng theo TCVN 1557:1991 30

1.3.1 Mùi của xà p h ò n g 30

1.3.2 Màu của xà p h ò n g 30

1.3.3 Xác định hàm lượng axit b é o 30

1.3.4 Xác định hàm lượ ng natri hidroxit tự d o 32

1.3.5 Xác định tổng hàm lượng các chất hữu cơ và chất béo chưa xà phòng hóa 33

1.3.6 Xác định hàm lượng các chất béo chưa xà phòng hóa 34

1.3.7 Xác định hàm lượng các chất béo chưa xà phòng hóa 34

CHƯƠNG 2 THỰC N G H IỆM 35

2.1 Hóa chất, dụng cụ và thiết b ị 35

2.1.1 Hoá chất s ử dụng trong nấu xà phò n g : 35

2.1.2 Dụng cụ và thiết bị sử dụng trong nấu xà phòng: 35

2.2 Quy trình nấu xà phòng theo phương pháp gia nhiệt n h ẹ 36

2.2.1 Công thức bánh xà phòng 36

2.2.2 Nấu xà phòng theo phương pháp gia nhiệt n h ẹ 37

2.2.3 Khảo sát ảnh hưở ng của nhiệt độ đến chất lượng bánh xà phòng 39

2.2.4 Khảo sát ảnh hưởng NaOH đến chất lượ ng của xà p h ò n g 39

2.2.5 Khảo sát ảnh hưở ng của thành phần dầu đế n chất lượng xà phòng 40

2.3 Kiểm tra các chỉ tiêu ngoại quan và chỉ tiêu hóa lý của xà phòng theo TCVN 1557:1991 40

CHƯƠNG 3 KẾT QU Ả VÀ THẢO L U Ậ N 41

KẾT LU Ậ N 47

TÀI LIỆU THAM K H Ả O 48

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1 1 Tiêu chuẩn chất lượng xà p h ò n g tắm theo TCVN 2224:1551 6

Bảng 1 2 Tiêu chuẩn chất lượng xà p h ò n g giặt theo TCVN 2225:1991 7

Bảng 1 3 Phân tích khả năng các loại axit béo trong xà p h ò n g 12

Bảng 1 4 Thành ph ầ n các axit béo trong dầu dừ a 16

Bảng 1 5 Thành ph ầ n axit béo có trong dầu olive 16

Bảng 1 6 Thành ph ầ n các axit béo trong dầu cọ 17

Bảng 1 7 Thành ph ầ n các axit béo trong dầu đậu n à n h 17

Bảng 1 8 Thành ph ầ n các axit béo trong dầu vừng 18

Bảng 1 9 Thành ph ầ n axit béo của dầu cám 18

Bảng 1 10 Thành phần các axit béo của dầu hạt cao su 18

Bảng 1 11 Thành phần các axit béo của dầu ve 19

Bảng 1 12 Thành phần axit béo của dầu đen 19

Bảng 1 14 Các p h ố i liệu xà p hòng 26

Bảng 1 15 Ảnh hưởng của lượng kiềm đến tinh chất của xà p h ò n g nấu theo phương pháp không gia nhiệt 27

Bảng 2 1 Tính lượng dầu và xút cần d ù n g 37

Bảng 2 2 Công thức xà p h ò n g 40

Bảng 3 1 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến chất lượng bánh xà phòng 41

Bảng 3 2 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của NaOH đến chất lượng bánh xà phòng 42

Bảng 3 3.Kết quả xác định các chỉ tiêu hóa lý xà phòng theo TCVN 1557:1991 44

Bảng 3 4 So sánh các tiêu chuẩn ngoại quan xà p h ò n g 45

Hình 2 1 Sơ đồ nấu xà phòng 38 Hình 3 1 Xà p h ò n g đạt tiêu chuẩn 45

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong xã hội hiện đại nhu cầu sử dụng xà phòng và những sản phẩm chăm sóc

da của con người ngày một nhiều hơn đã làm cho ngành công nghiệp sản xuất chất tẩy rửa tổng hợp phát triển nhanh chóng Chúng ta có thể dễ dàng tìm thấy hàng chục loại xà phòng đa dạng về giá cả, mẫu mã, hương thom nhưng chúng đều có chung một đặc điểm, đó là được sản xuất theo dây chuyền công nghiệp tự động hóa

Trong sản xuất xà phòng công nghiệp chất béo có thể được dùng từ mỡ bò, mỡ lợn, dầu hỏa không có khả năng dưỡng da mà có khả năng gây tắc ghẽn lỗ chân lông Để giảm giá thành sản xuất và đáp ứng thị hiếu đa dạng của người dùng, xà phòng công nghiệp sử dụng hóa chất để tạo màu sắc, mùi hương Trong phản ứng

xà phòng hóa glycerin - chất dưỡng ẩm cho da - được sinh ra, nhưng bị chiết xuất để bán với giá cao hon, chủ yếu sử dụng trong các sản phẩm dưỡng da đắt tiền Về co bản xà phòng công nghiệp thường được bán trên thị trường với giá rất rẻ, không có bất cứ chất gì dưỡng da, làm đẹp da và chứa Sodium Lauryl Sulfate (chất tẩy rửa mạnh) giúp xà phòng có khả năng làm sạch cực cao nhưng gây tình trạng kích thích

và làm khô da

Ở thế kỉ XXI, khi mà mức sống của con người được nâng lên một cung bậc mới thì ý thức về môi trường và sức khỏe ngày càng được nâng cao Xã hội càng phát triển thì con người càng thiên về sử dụng các sản phẩm tự nhiên hơn, và xà phòng cũng không là ngoại lệ Điều này được minh chứng bằng những bài viết chia sẻ cách làm xà phòng handmade trên kênh Internet ở nhi ều thứ tiếng khác nhau Tuy nhiên, các công thức xà phòng handmade đó dừng lại ở trao đổi cách thức pha trộn các nguyên liệu, mà chưa được tiếp cận ở góc độ khoa học

Vì vậy, việc sản xuất xà phòng tự nhiên thân thiện với môi trường và có tính chất dưỡng ẩm, điều trị một số vấn đề về da dưới gốc độ khoa học là cần quan tâm

2 Tinh hình nghiên cứu

Xà phòng hiện nay được sản xuất theo nhiều phương pháp khác nhau như nấu

xà phòng không gia nhiệt, nấu xà phòng gia nhiệt nhẹ, nấu xà phòng ở nhiệt độ cao

và nấu xà phòng liên tục Ở quy mô nhỏ thì xà phòng handmade được làm theo phương pháp gia nhiệt nhẹ

3 Mục đích nghiên cứu: Sản xuất xà phòng tự nhiên quy mô phòng thí nghiệm.

4 Nhi ệm vụ nghiên cứu

- Khảo sát sự ảnh hưởng tỷ lệ dầu lên chất lượng của xà phòng

- Phân tích sản phẩm theo TCVN 1557:1991 để đánh giá chất lượng bánh

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Tổng quan về ngành công nghiệp xà phòng

1.1.2 Quá trình phát triển ngành công nghiệp xà phòng [1]

Từ thời xa xưa con người đã biết dùng các phương pháp khác nhau để làm sạch

cơ thể và đồ dùng hay vật dụng của mình Người Hy Lạp và người La Mã làm sạch

cơ thể bằng dầu olive và cát Sau khi trát dầu olive và cát lên da, người ta dùng một cái nạo để cạo và loại bỏ dầu và cát ra khỏi cơ thể, kéo theo các loạt vết bẩn trên cơ thể Sau đó, da được xát bằng một loại thuốc mỡ chế bằng thảo mộc Về sau, con người bắt đầu tắm bằng nước thảo dược, hoặc pha vào nước tắm các chất có lợi khác.Các sản phẩm xà phòng đã được chế ra ở Babylon cổ đại khoảng năm 2800 trước Công nguyên và ở Ai Cập khoảng năm 1550 trước Công nguyên Và người Phoenic cũng đã biết làm xà phòng từ những năm 600 trước Công nguyên, những người đi biển từ đất nước Tây Ban Nha cổ đại đã làm ra loại xà phòng tương tự như

xà phòng hiện nay Họ hòa tro thân cây (giàu kali) với mỡ dê và đun sôi Sau khi nước bốc hơi và phần chất rắn nguội đi, hỗn hợp này trở thành một chất rắn giống như sáp: đó chính là xà phòng Tuy nhiên loại chất tẩy rửa thông dụng nhất là sản phẩm đi từ tro gỗ

Người Celt ở nước Anh thời cổ xưa cũng làm ra xà phòng từ tro thân cây và mỡ động vật Họ gọi sản phẩm này là ‘saipo’ Đó chính là nguồn gốc của từ ‘soap’ (xà phòng) trong tiếng Anh hiện đại này nay Đến năm 300 sau Công nguyên, Zosimos

của Panopilos, một nhà hóa học người Ai Cập, đã có thể làm xà phòng rất giỏi và ông

đã viết về quy trình nấu xà phòng Ở Naples vào thế kỷ VI và ở Tây Ban Nha vào thế

kỷ VIII đã có phường hội sản xuất xà phòng Cũng vào thế kỷ VIII, ông Jabir Ibn Hayyan, một trí thức người Ả-rập, đã viết về việc sử dụng xà phòng để tắm rửa Khi viết lại lịch sử thành La Mã cổ đại, Plini một nhà sử học có viết rằng thời đó người ta

đã biết làm xà phòng từ mỡ dê và tro gỗ còn biết độn thêm muối vào để xà phòng thêm cứng hơn Trong thời kỳ này xuất hiện một vài cơ sở sản xuất xà phòng từ mỡ

và tro củi Trong thời kỳ đầu tiên xà phòng dùng để trị bệnh Xà phòng đã trở nên phổ biến để giặt rửa trong thời kỳ cuối của kỷ nguyên La Mã Như vậy, xà phòng đã được sản xuất từ cách đây hàng ngàn năm và đó là một trong những phát m inh tuyệt vời nhất

Ngày nay, xà phòng thương mại được sản xuất theo quy trình công nghệ cao

Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng, các quy trình công nghệ luôn được cải tiến liên tục làm cho xà phòng dần hoàn thiện về chất lượng và mặt thẩm mỹ

Theo phương pháp sản xuất xà phòng trung hòa liên tục Để tiết kiệm năng lượng và cải thiện năng suất, công nghệ hrther cải tiển đã được áp dụng cùng với sự phát triển của quá trình xà phòng hóa liên tục giữa chất béo với xút (NaOH) để sản xuất xà phòng và glycerine Một phần quan trọng của các quá trình này là công nghệ

sử dụng để loại bỏ các glycerine từ xà phòng Phương pháp này sản xuất được gọi là liên tục xà phòng hóa

Cho dù xà phòng được sản xuất thông qua hệ thống trung hòa axit béo hoặc các

hệ thống xà phòng hóa liên tục, các nhà sản xuất xà phòng đã cải tiến để cho ra các loại xà phòng theo phương pháp liên tục để cho ra hiệu suất sản phẩm nhiều nhất Trong những năm gần đây, hệ thống thương mại đã được sửa đổi để giảm tiêu thụ năng lượng, đồng thời giảm thời gian chuyển đổi và mất mát, giảm bảo trì nhà máy nâng cao tính linh hoạt và chất lượng môi trường

1.1.3 Các sản phẩm công nghiệp xà phòng và ứng dụng của xà phòng [2]

Xà phòng tắm: Là loại xà phòng thường được nấu bằng các loại nguyên liệu như mỡ động vật và thực vật chất lượng cao và các axit béo tổng hợp nhưng bên cạnh

đó có thêm các chất vụ gia và hương thơm Nhiệm vụ chính là làm sạch các vết bụi, bẩn bám trên cơ thể nhưng không làm ảnh hưởng trực tiếp đến làn da con người hay môi trường

Tiêu chuẩn kỹ thuật của xà phòng tắm dạng bánh được trình bày ở bảng 1.1

Xà phòng giặt: Xà phòng giặt thường được nấu bằng các loại mỡ động vật, dầu thực vật và các axit béo tổng hợp, có hay không các phụ gia vô cơ như natri silicat và natri cacbonat Thường thì xà phòng giặt không có chất lượng thơm, nhưng đôi khi

là nguyên liệu có mùi khét nên nguyên liệu phải cho thêm chât thơm vào xà phòng (dầu xả, dầu thông) Và có tác dụng làm sạch vết bẩn bám lên các chất rắn mà không gây ra các phản ứng hóa học, không làm ảnh đến môi trường và nguy hại trực tiếp đến bề mặt da

Tiêu chuẩn chất lượng của xà phòng giặt được trình bày ở bảng 1.2

Tên chỉ tiêu

Lo ại77% P.A

Loại 80% P.A

1 Khối lượng danh nghĩa của một bánh xà phòng, tính

3 Hàm lượng natri hidroxit, tính bằng % so với khối

lượng danh nghĩa, không lớn hơn

0,05

4 Hàm lượng natri clorua, tính bằng % so với khối

5 Hàm lượng các chất béo chưa xà phòng hóa, tính

bằng % so với khối lượng axit béo, không lớn hơn

1,00

6 Hàm lượng các chất hữu cơ không xà phòng hóa, tính

bằng % so với khối lượng axit béo, không lớn hơn

1 Khối lượng danh nghĩa một bánh xà phòng,

2 Hàm lượng axit béo, tính bằng % so với

3 Hàm lượng natri hidroxit, tính bằng % so

với khối lượng danh nghĩa, không lớn hơn 0,5

4 Hàm lượng natri clorua, tính bằng % so với

khối lượng danh nghĩa, không lớn hơn 1,0

5 Hàm lượng các chất hữu cơ không xà

phòng hóa và các chất béo chưa xà phòng hóa,

tính bằng % so với khối lượng axit béo, không

6 Điểm đông đặc của axit béo tách ra từ xà

7 Thể tích bọt ban đầu của dung dịch 0,5% xà

Tùy theo độ tinh khiết của nguyên liệu và kỹ thuật nấu xà phòng cũng như thành phần pha chế, mà có thành phần chất lượng cao, xà phòng giặt chất lượng trung bình

và chất lượng thấp

Vi ệc đưa natri silicat vào xà phòng giặt quá nhiều sẽ làm cho xà phòng khi bảo quản bị đóng cứng, khó tan trong nước và độ ki ềm cao Người ta cũng thường thêm natri cacbonat vào xà phòng tiết kiệm nhưng khi đó có hiện tượng “nở hoa” tạo các vân trắng trên bề mặt do xà phòng soda kết tinh của natri cacbonat trong xà phòng.

Xà phòng thơm: Nguyên liệu dầu mỡ để sản xuất xà phòng thơm phải là nguyên liệu có chất lượng cao, đã được tẩy màu, mùi và có hàm lượng các axit béo tự do thấp Nguyên liệu kiềm dùng để xà phòng hóa cũng phải được tiêu chẩn hóa, phải chứa ít tạp chất mang màu và có hàm lượng NaOH cao Quy trình nấu phải được đảm bảo thật tốt để xà phòng có chất lượng cao, khả năng lên bọt tốt, tẩy rửa cao, hàm lượng kiềm tự do thấp và đặc biệt không được cho thêm vào các chất độn vô cơ vì những chất này sẽ làm hại da

Thành phần dầu mỡ cũng phải lựa chọn cẩn thận Chẳng hạn dầu dừa có khả năng tạo bọt tốt, nhưng lại làm hại da và có mùi khó chịu, vì vậy không được dùng nhi ều

Trước khi sấy xà phòng người ta thường cắt ra thành từng mẫu nhỏ, sấy ở nhi ệt

độ 45-50oC bằng dòng không khí nóng Sau đó các mẫu xà phòng được trộn với chất thơm, chất màu, nghiền trên máy nghiền trục, ép đùn thành thỏi, cắt thành bánh dập nhãn và bao gói

Chất thơm cho xà phòng tắm thường dùng với lượng 273-1000ml/50kg xà phòng đối với loại xà phòng thơm rẻ tiền và 1184-1480ml/50kg với loại xà phòng thơm đắt tiền Chất thơm được trộn với một ít xà phòng từ trước cho đều rồi mới trộn với toàn bộ khối xà phòng có trong máy để tránh mất mát do bay hơi

Xà phòng thơm dạng nước loại xà phòng này dùng để tắm và cạo râu, để sử dụng Việc sản xuất xà phòng này đi từ xà phòng cứng, sau đó cho thêm một số chất phụ gia và hòa tan trong nước Xà phòng nước có 2 loại: loại có chứa ethanol và loại không chứa ethanol

Xà phòng công nghiệp: xà phòng được sử dụng nhiều trong nhiều lĩnh vực: từ

gi ặt rửa, tẩy dầu mỡ, đến nhũ hóa và thấm ướt cho công nghiệp dệt, bôi trơn cho gia công cơ khí, xử lý giấy và vải không thấm nước

Xà phòng y tế: Bản thân xà phòng đã là các chất sát trùng nhẹ, ít nhiều có tác dụng chông nấm, vì vậy, nó được dùng để sản xuất các loại thuốc sát trùng chữa bệnh: thực tế nó đã được sử dụng như một chất mang thuốc sát trùng, các hocmon, các vitamin nhằm mục đích sát trùng nuôi dưỡng da hay trị bệnh ngoài da

Xà phòng y tế thường nấu dưới dạng xà phòng mềm trung tính Bản thân xà phòng không có khả năng thẩm thấu nên người ta thường cho thêm Larolin (mỡ lông cừu) vào để giúp các hoạt chất có thể thấm qua lỗ chân lông trong những trường hợp cần thiết

glycerol + 3 soap molecules

1.2.1 Những lưu ý trước khi sản xuất xà phòng

a Các quy tắc cơ bản cần tránh trước khi nấu xà phòng

Cần sản xuất xà phòng ở nơi thoáng khí và đeo khẩu trang Với công đoạn pha NaOH vào nước, có thể làm ở ngoài trời và đừng để hơi từ nồi bay trực tiếp lên mặt

Ti ếp xúc trực tiếp với NaOH hoặc dung dịch NaOH có thể gây bỏng rát Vì vậy, mặc quần áo dài tay, và làm việc cẩn thận trong quá trình sản xuất xà phòng Nếu chưa có kinh nghiệm và lo lắng, nên chuẩn bị dung dịch giấm, nước chanh để trung hòa xút bắn lên da mình.

Tuyệt đối không cho trẻ em, động vật vào phòng sản xuất

Không rửa dụng cụ, trang thiết bị làm xà phòng với dụng cụ, trang thiết bị chế

bi ến thực phẩm

b Chuẩn bị dụng cụ trước khi nấu xà phòng

Sử dụng các thiết bị inox (nồi inox, thìa inox), silicone (phới silicone) Nếu là thủy tinh hoặc nhựa thì phải là loại chịu nhiệt được

Không dùng dụng cụ chất liệu nhôm để làm xà phòng

Chất liệu gỗ có thể làm xà phòng nhưng không bền

Khuôn: silicone là chất liệu tốt nhất Nếu là khuôn gỗ thì nên lót giấy nến để có thể dễ tháo khuôn

Máy xay cầm tay có thể rút ngắn thời gian đánh xà phòng xuống còn vài phút, trong khi máy đánh trứng cầm tay có thể kho ảng 30 phút Đánh bằng dụng cụ đánh trứng thủ công (bằng tay) có thể mất từ 1 tiếng - vài tiếng

1.2.2 Các khái niệm khi lên công thức xà phòng

a Các chỉ số cơ bản của xà phòng

Chỉ số xà phòng hóa (SAP Value): Lượng xút cần thiết để phản ứng hết hoàn toàn lượng dầu, mỡ trong phản ứng xà phòng hóa

Ví dụ: Chỉ số xà phòng hóa của dầu Olive là 0,135 với NaOH và 0,190 với KOH

có nghĩa là với 1 gram dầu Olive cần 0,135 gram NaOH hoặc 0,190 gram KOH để phản ứng hết hoàn toàn trong phản ứng xà phòng hóa

Superfat (SF): Lượng chất béo thừa ra sau phản ứng xà phòng hóa Superfat được tính theo phần trăm (%) Tức là nếu công thức có superfat 3% có nghĩa là trong

mẻ xà phòng đó có 3% lượng dầu không phản ứng 3% dầu này sẽ có vai trò dưỡng

da, khả năng dưỡng phụ thuộc vào loại dầu mà bạn dùng để superfat Tức là có thể dùng những kiến thức về vai trò của các loại dầu thực vật đối với da để quyết định sử dụng dầu nào làm dầu superfat trong xà phòng Thông thường, xà phòng handmade

có lượng superfat là 2 - 8% Superfat cao thì khả năng dưỡng của xà phòng là cao, nhưng cũng khiến bánh mềm, ít bọt và nhanh hỏng

b Các tính chất của xà phòng

Độ dưỡng (Conditioning): Là trạng thái tốt của da (được thể hi ện bằng sự mềm mại, dịu nhẹ và cảm giác da được dưỡng) Độ dưỡng của một loại dầu trong xà phòng

là do một vài yếu tố như:

+ Muối của axit béo tạo thành có khả năng dưỡng

+ Trong các loại dầu mỡ tồn tại những thành phần không phải axit béo, những thành phần này không phản ứng với xút và cũng mang đến cho xà phòng một khả năng dưỡng nhất định

Độ cứng (Hardness): Bánh xà phòng tạo ra cứng hay mềm được thể hiện ở chỉ

số này Bánh cứng thường đi liền với lâu hao

Khả năng rửa sạch (Cleansing): Khả năng rửa trôi của xà phòng được giải thích như sau:

+ Muối kiềm có vai trò kết hợp dầu và nước Phân tử muối kiềm có một đầu ưa nước (có nơi giải thích là “đói nước”), một đầu ưa dầu (“đói dầu”) Trên da chúng ta có một lượng dầu thừa, đi kèm bã nhờn và bụi bẩn Khi da tiếp xúc với xà phòng và nước, đầu ưa dầu sẽ bám lấy hợp chất này, trong khi đầu ưa nước sẽ gặp nước và được nước bọc lại và bị cuốn đi theo dòng nước

+ Một số loại muối kiềm có thể có đầu “rất đói nước” Sử dụng xà phòng (hoặc chất tẩy rửa) có tỉ lệ lớn các loại muối kiềm này có thể khiến không chỉ lớp dầu bẩn, dầu thừa trôi đi, mà còn tác động vào cả lớp màng dầu bảo vệ của da.Khả năng tạo bọt (lather).

+ Bubbly lather: miêu tả lớp bọt có những bong bóng to Chỉ số “bubbly” cao là trong phần bọt tạo ra rất nhiều bong bóng to phủ kín và dầy tay/da Xà phòng với 100% dầu dừa có thể cho dầy bọt lớn

Creamy lather: miêu tả lớp bọt gồm những hạt bọt mịn, nhỏ và lâu vỡ Xà phòng với 100% dầu olive có thể cho ra bọt như thế này

Bảng 1 3 Phân tích khả năng các loại axit béo trong xà p hòng

Các acid

béo

Độ cứng (hardness)

Khả năng rửa(cleansing)

Bong bóng to(bubbly)

Bọt nhỏ (creamy)

Độ dưỡng (conditioning)

1.2.3 Các lưu ý khi lựa chọn nguyên liệu nấu xà phòng

a Kh ả năng rửa sạch và khả năng dưỡng phù hợp từng loại da

Mục đích chính của xà phòng là làm sạch bụi bẩn, tế bào chết và dầu thừa, bã nhờn, nhằm giúp cho da được sạch sẽ, thông thoáng để có thể tiếp nhận dưỡng chất

từ sản phẩm dưỡng khác hoặc từ chính xà phòng handmade Vì vậy cần quan tâm đến khả năng làm sạch của xà phòng

Không nên lên công thức cho một bánh xà phòng có khả năng dưỡng cao trong khi khả năng làm sạch rất thấp Vì như vậy, các bụi bẩn, bã nhờn, tế bào chết vẫn còn trên da, trong khi lại tiếp nhận thêm dưỡng chất từ xà phòng, điều này góp phần gây

Đối với da dầu và da mụn, có thể superfat với dầu castor, dầu castor giúp làm

gi ảm mụn và giảm tình trạng da nhờn

b Kh ả năng tạo bọt bong bóng

Bong bóng to thường sử dụng cho trẻ em, chị em phụ nữ, hoặc tắm cho chó mèo (ở nước ngoài người ta cũng làm xà phòng handmade dùng cho thú cưng)

Bọt nhỏ mịn thường dùng vào các sản phẩm cạo: trẻ sơ sinh, cạo râu, cạo lông

c Lựa chọn hương liệu, tinh dầu và phẩm màu

Độ pH cao của xà phòng khiến nhiều hương liệu bị bi ến mùi hoặc mất mùi trong xà phòng Tương tự với phẩm màu

Phẩm màu còn có thể xảy ra trạng thái loang màu, có thể gây phiền toái cho bạn nếu bạn muốn tạo ra các lớp màu tách biệt

Ngoài ra, hương liệu và tinh dầu đôi khi tạo ra một số lỗi kỹ thuật trong xà phòng: thay đổi chất liệu xà phòng, làm xà phòng đông ngay lập tức

d Nguyên liệu thay thế nước

Với xà phòng, có thể sử dụng một số dung dịch có nước để thay thế nước.+ Nhóm sữa: trong sữa có acid béo, vì vậy sử dụng sữa để làm xà phòng là một cách để tăng superfat, giúp làm dưỡng da Sữa còn có đường, khi đường gặp nhiệt độ cao (do xút tác động với nước) sẽ chuyển thành màu nâu, có thể là nâu đậm) Đây là phản ứng caramel hóa (giống như chưng đường) và chỉ có vấn đề về màu sắc chứ không làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Có thể làm xà phòng đỡ đậm màu bằng cách làm lạnh hoặc đông đá sữa

Lưu ý: Do trong sữa vốn đã giàu chất béo, nên khi lập công thức với sữa, nên chú ý để chỉ số SF vừa phải, hoặc tính toán công thức có khả năng làm sạch tương đối, để tránh gây bí da hoặc bít lỗ chân lông

+ Nhóm nước thực vật: có thể sử dụng nhiều loại nước ép hoa quả để làm xà phòng như nước lô hội, nước trà xanh, nước cà phê, có thể lấy nước ép sinh tố của một số loại quả để thay cho nước

Lưu ý rằng không sử dụng nước cam, nước chanh và cẩn thận với nước của những quả rất chua để làm xà phòng vì lượng acid dồi dào trong các nước này sẽ tác động với xút để tạo ra muối, không làm xà phòng được

Có thể thay thế một phần của nước hoặc toàn bộ phần nước trong công thức Không cho quá phần nước vì như vậy sẽ làm nhão xà phòng hoặc xà phòng không đông được

e Các phụ gia khác

Các loại bùn có thể giúp tăng khả năng rửa sạch, hút dầu của sản phẩm Chúng cũng góp phần tán nhỏ bọt và làm bọt dầy hơn, vì thế thường dùng làm xà phòng cạo râu Một khả năng khác của bùn là tạo màu cho xà phòng mà không sợ bị biến màu.Than hoạt tính: được ưa dùng trong các sản phẩm rửa trôi vì khả năng loại bỏ độc tố và các gốc tự do (phá hủy các tế bào da, gây oxi hóa cho da và làm da nhanh

lão hóa) Khả năng làm sạch sâu đến tận lỗ chân lông, giúp da thông thoáng, ngăn ngừa mụn Than hoạt tính cũng là một loại phẩm màu đen tự nhiên.

Một số phụ gia khác gồm: bột cà phê, bột cám gạo, bột yến mạch, bột các loại đậu còn có tác dụng tẩy da chết Tỉ lệ khuyến khích sử dụng khoảng 5 gram cho

450 gram dầu Với tỉ lệ lớn thì sản phẩm nên dùng cho cơ thể, nhiều hơn nữa thì nên dùng để chà chân, thay vì dùng cho da mặt nhạy cảm Dùng cho da mặt nên sử dụng các loại bùn mịn

1.2.4 Nguyên liệu hữu cơ

a Dầu mỡ động vật

Dầu mỡ động vật phổ bi ến nhất là mỡ bò, mỡ cừu, mỡ lợn, dâu c á

Mỡ bò và mỡ cừu thương gồm các tristearin, tripalmitin và 40-60% triolein Nhiệt độ nóng chảy khoảng 45-50oC (mỡ bò) và 45-55oC (mỡ cừu), chỉ số iot từ 35 đến 46, chỉ số xà phòng từ 193 đến 198, tỷ trọng là 0,86 ở 100oC, đương lượng xà phòng hóa 285-287

Dầu cá thường chứa các triglixeric của axit oleic, stearic, physotolic và có mùi tanh của trimetilamin Chỉ số iot 100-110, chỉ số xà phòng 200, đương lượng xà phòng hóa 280-330

Ngoài ra để nấu xà phòng người ta còn có thể dùng bất cứ một loại mỡ động vật nào khác như mỡ ngựa, mỡ trâu, các loại mẫu phế thải của công nghiệp thực phẩm (của các súc vật chết do dịch bệnh, vì quá trình xử lý nhiệt sẽ làm chết mọi vi trùng gây bệnh)

Mỡ động vật là nguyên liệu rất tốt trong công nghiệp xà phòng, nhằm tạo cho sản phẩm một độ cứng mong muốn, xà phòng tốt thường dùng phối hợp cả dầu mỡ động vật và thực vật

b Dầu thực vật

Bất cứ dầu thực vật nào cũng có thể dùng để nấu xà phòng, từ các loại dầu không khô như dầu dừa, dầu sở, dầu ve, dầu dọc, dầu hạt bông, dầu hướng dương, dầu lạc, dầu vừng, dầu cám đến các loại dầu nữa khô như dầu hạt cao su, dầu khô như dầu lanh, dầu trẩu, dầu lai Tuy nhiên, trong thực tế, ít khi người ta dùng các loại dầu khô để nấu xà phòng vì 2 lý do: dầu khô là nguyên liệu quý và hiếm dùng trong ngành sản xuất sơn, mực in và trong dầu khô, hàm lượng các axit béo không no cao (linoleic

và linolenic) dễ bị oxy hóa trong quá trình chế biến và bảo quản khiến sản phẩm có mùi hôi, khét ảnh hưởng đến chất lượng xà phòng

Các loại dầu thường dùng trong công nghiệp xà phòng nhất là:

Dầu dừa ép từ cùi dừa (coco nucifera), dầu dừa có tỷ trọng 0,86-0,90 ở 15oC, nhi ệt độ nóng chảy 23-26oC, chỉ số xà phòng 250-260, đương lượng xà phòng hóa 216-225, chỉ số iot 8-9, chất không xà phòng hóa 0,1-0,3%, gồm sterol, tokopherol

Cùi dừa phơi khô chứa tới 65% dầu Xà phòng nấu bằng dầu dừa có sức tẩy giặt

và lên bọt tốt nhất vì có hàm lượng lauric, mirictic cao (những chất tạo bọt có gốc ankyl gồm 11-13 nguyên tử C có khả năng tẩy giặt và tạo bọt cao nhất)

Dầu olive được ép từ hạt olive (olive nuts), dầu olive có nhiệt độ nóng chảy 17- 26oC, chỉ số xà phòng hóa 188-196

Bảng 1 5 Thành phần axit béo có trong dầu olive

Dầu cọ lấy từ cây cọ (Flaesis guineenis), trồng nhiều ở châu Á, châu Phi và Mỹ

La Tinh, trong đó riêng Malayxia chiếm 40% tổng sản lượng thế gi ới Dầu cọ ép từ cùi và nhân của quả cọ

Bảng 1 6 Thành phần các axit béo trong dầu cọ

là triglixeric của axit oleic

Dầu đậu nành lấy từ hạt đậu nành (Arachis hypogaea), tỷ trọng ở 15oC là 0,92, chỉ số xà phòng 185-193, chỉ số iot 83-95

Bảng 1 7 Thành phần các axit béo trong dầu đậu nành

Dầu lạc thường dùng để ăn Người ta chỉ tận dụng loại kém phẩm chất, dầu cặn thu hồi để nấu xà phòng.

Dầu vừng ép từ hạt vừng (Sesamum indicum), có tỷ trọng ở 15oC là 0,92, chỉ số

Dầu sở lấy từ hạt cây sở (Camelia sasanqua Thunb, Thea sasanqua) mọc nhiều

ở Trung Quốc, Ấn Độ, Việt Nam (Vĩnh Phúc, Bình Trị Thiên, Hà Sơn Bình, Thanh Hóa) Dầu chủ yếu là triglixeric của axit oleic (75-87%), chỉ số xà phòng 190-195, chỉ số iot 85-90, loại chất lượng xấu dùng để nấu xà phòng

Dầu hạt cao su ép từ hạt cây cao su (Hevea brasilliensia) Nhân hạt chứa 40­45% dầu Thành phần các axit béo trong dầu gồm:

Bảng 1 10 Thành phần các axit béo của dầu hạt cao su

Dầu hạt cao su thuộc loại dầu nữa khô, hiện đang được sử dụng chủ yếu làm sơn dầu và sơn alkit Tuy nhiên do ta có diện tích rừng cao su lớn, nên nếu khai thác triệt để có thể dành một lượng dầu hạt cao su để sản xuất xà phòng.

Dầu ve còn gọi là dầu thầu dầu, dầu đu đủ tía, lấy từ hạt cây thầu dầu (Ricinus communis) Tỉ trọng của dầu ở 15oC là 0,96, chỉ số xà phòng hóa 177-187, chỉ số iot 83-86

Bảng 1 11 Thành phần các axit béo của dầu ve

Dầu ve có nhiều công dụng Dầu ve dehidrat hóa là loại dầu nữa khô dùng để sản xuất sơn, dầu ve sunfon hóa làm chất thấm ướt cho công nghiệp nhuộm và in hoa Nhiệt phân dầu ve sẽ thu được các sản phẩm làm nghuyên liệu sản xuất chất dẻo và sợi poliamit Nó còn được pha chế thành dầu phanh cho ô tô, máy kéo Xà phòng từ dầu ve có tác dụng giặt rửa tốt

Dầu đen ép từ quả đen (thuộc chi Cleydiocarpenary Shaw, họ Euphoribia- ceace), mọc tập trung ở Hoàng Liên Sơn, Sơn La,Lai Châu, Lạng Sơn Tỷ trọng của dầu ở 15oC là 0,925-0,930, chỉ số xà phòng 178-204, chỉ số iot từ 87-119

Bảng 1 12 Thành phần axit béo của dầu đen

Do sự có mặt của axit cpoxloleic, dầu đen có thể dùng làm nguyên liệu cho sơn

Xà phòng sản xuất từ dầu đen có tác dụng tẩy giặt tốt, gần giống xà phòng từ dầu ve

và đặc biệt tốt khi sản xuất xà phòng thơm và nước gội đầu

Những dầu thưc vật khác như dầu bóng, dầu đậu tương, dầu hướng dương đều là những nguyên liệu tốt Ngoài ra gần đây, người ta còn dùng các axit béo tổng hợp từ hidrocacbua dầu mỏ để nấu xà phòng.

Tùng hương (colophan) có tỷ trọng ở 15oC là 1,07 chỉ số xà phòng 169-179, đương lượng xà phòng hóa 312-330, chỉ số iot 120-130 Tùng hương được thêm vào trong quá trình nấu xà phòng để tăng tác dụng tẩy giặt và đồng thời cũng là chất phụ gia rẻ tiền cho xà phòng, khiến xà phòng mềm hơn khi thành phần nguyên liệu không cân đối giữa các axit béo no và không no

1.2.5 Nguyên liệu vô cơ

a Natri hidroxit

NaOH là nguyên liệu vô cơ chủ yếu để nấu xà phòng, làm tác nhân xà phòng hóa dầu mỡ Xút được bán dưới 2 dạng: xút rắn và xút dung dịch 40% Ngoài thành phần chính là NaOH, trong xút công nghiệp còn có N 2CO3, N 2SO4 và NaCl Bán

ra thị trường người ta thường ghi xút 69o, 70o, 76-77° Con số chỉ lượng Na2O có trong sản phẩm Xút 77-78o có nghĩa là xút 100%, xút 70o là xút 90%, xút 60o là xút 77,4%

Nếu không có sẵn xút, có thể tự chế lấy bằng cách dùng soda (tức natri cacbonat) theo phản ứng:

Na2CO3 + Ca(OH)2 ^ CaCO3 + 2NaOHNghĩa là cứ 106 phần xođa, có thể thu được 80 phần xút Tương tự như vậy, có thể chế KOH làm xà phòng mềm từ bồ tạt và vôi tôi

b Soda

Sođa ( N 2CO3) không có khả năng xà phòng hóa dầu mỡ, nhưng lại xà phòng hóa được tùng hương và các axit béo tổng hợp Nó cũng là phụ gia cho xà phòng tiết

ki ệm

Sođa thương phẩm thường chứa 99% N 2CO3 và khoảng 0,2% NaCl, 0,3%

N 2SO4 và 0,4% ẩm Sođa thường dùng để sản xuất xút tại chổ