Tổng hợp xà phòng đen từ tro trấu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ BỘ MÔN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC  ĐỒ ÁN CHẾ TẠO SẢN PHẨM QUY TRÌNH TỔNG HỢP XÀ PHỊNG ĐEN CÁN BỘ HƯƠNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN TS Lương Huỳnh Vủ Thanh Võ Đăng Phong B1407678 Nguyễn Bảo Khánh B1407660 Nguyễn Phước Vinh B1407700 11/2017 MSSV Đồ án thiết kế chế tạo sản phẩm - CNHH Mục Lục MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC HÌNH iii DANH MỤC BẢNG iv CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU XÀ PHÒNG 1.2 XÀ PHÒNG ĐEN CHƯƠNG NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT XÀ PHÒNG 2.1 NGUYÊN LIỆU VÔ CƠ 2.2 NGUYÊN LIỆU HỮU CƠ CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP XÀ PHÒNG 3.1 CHUẨN BỊ THÍ NGHIỆM 3.1.1 Hóa Chất Thí Nghiệm 3.1.2 Dụng Cụ Thí Nghiệm……………………………… …….… 10 3.2 QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM 11 3.2.1 Mục Đích Thí Nghiệm………………………………… ………11 3.2.2 Quy Trình Tổng Hợp…………………………………………….11 3.2.3 Thực Nghiệm………………………………………… ……… 12 3.2.4 Các Phương Pháp Tổng Hợp Xà Phòng 132 3.2.5 Bố Trí Thí Nghiệm 15 3.2.6 Kiểm Tra Chất Lượng Sản Phẩm 15 A Cảm Quan… …………………….……………………………….15 B Trong Phòng Thí Nghiệm……………….………… …………… 15 Chương 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 16 4.1 Thí Nghiệm 16 4.2 Thí Nghiệm 18 4.3 Thí Nghiệm 20 4.4 Bàn Luận 22 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 24 5.1 Kết Luận 24 i Đồ án thiết kế chế tạo sản phẩm - CNHH 5.2 Mục Lục Kiến Nghị 25 TÀI LIỆU THAM KHẢO 26 ii Đồ án thiết kế chế tạo sản phẩm - CNHH Danh Mục Hình DANH MỤC HÌNH Hình Tro trấu nơng nghiêp Hình Hương liệu tinh dầu bạc hà iii Đồ án thiết kế chế tạo sản phẩm - CNHH Danh Mục Bảng DANH MỤC BẢNG Bảng Thành phần oxit tro trấu Bảng Nguyên liệu thí nghiệm Bảng Dụng cụ thí nghiệm 10 Bảng Tiến hành thí nghiệm 12 Bảng Phân loại phương pháp tổng hợp xà phòng 13 Bảng Các yếu tố ảnh hưởng đến trình tổng hợp 15 Bảng Các yếu tố cố định thí nghiệm 16 Bảng Thay đổi lượng xút 18:20:22 mL lượng tro trấu g 16 Bảng Kết thí nghiệm 16 Bảng 10 Thay đổi lượng xút 18:20:22 mL lượng tro trấu 2.5 g 18 Bảng 11 Kết thí nghiệm 18 Bảng 12 Thay đổi lượng xút 18:20:22 mL lượng tro trấu g 20 Bảng 13 Kết thí nghiệm 20 Bảng 14 So sánh tiêu xà phòng đen xà phòng ngồi thi trường22 iv Đồ án thiết kế chế tạo sản phẩm - CNHH Lời Mở Đầu LỜI MỞ ĐẦU Từ xa xưa, người phát giọt mỡ lúc nướng thịt thú săn rơi xuống đống tro tàn, nguội lại vón thành cục cứng có màu xám tro Khi mưa xuống, cục tan chảy đến đâu làm đến đó, tắm giặt vũng nước bọt nhanh Lấy cục mềm màu xám xoa lên người vật dụng thấy vết bẩn bị rửa trôi dễ dàng Từ người ta bắt đầu làm theo sản phẩm tầy rửa đầu tiền nhân loại đời Sự phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật tạo cho người sống tốt đẹp, sống sung túc đầy đủ Sự đầy đủ tiếp thêm cho người lựa chọn ngày phong phú đa dạng Ngày không phụ nữ mà nam giới bắt đầu quan tâm chăm sóc làm đẹp cho thân Con người bắt đầu tìm đến với loại xà tắm, dầu gội đầu, sản phẩm mỹ phẩm, nước hoa tiếng… để giúp trở nên thơm hơn, tự tin trước người Mỹ phẩm trở thành nhu cần thiếu người Nắm bắt nhu cầu thời đại, với niềm đam mê nghiên cứu hương liệu mỹ phẩm, chúng em nghiên cứu tổng hợp loại mỹ phẩm xà phòng đen làm từ tro trấu Mục đích tổng hợp loại xà phòng ngồi tận dụng nguồn phụ phẩm công nghiệp tro trấu dầu ăn qua sử dụng Trong tro trấu có thành phần than hoạt tính tạo nên tính ưu việt xà phòng đen so với loại xà phòng khác Xà phòng đen ngồi việc làm có khả chăm sóc da tốt với loại phụ gia thiên nhiên tinh bột nghệ, tinh dầu bạc hà… ngồi khơng chứa chất bảo quản nên an toàn cho da Đồ án thiết kế chế tạo sản phẩm - CNHH Chương CHƯƠNG TỔNG QUAN Trong chương này, giới thiệu khái quát xà phòng xà phòng đen Bên cạnh cho thấy việc tận dụng nguồn nguyên liệu phụ phẩm nông nghiệp để tổng hợp xà phòng khác biệt so với loại xà phòng khác ngồi thị trường 1.1 GIỚI THIỆU XÀ PHỊNG Xà phòng hỗn hợp muối natri kali acid béo Xà phòng sử dụng dạng bánh, bột chất lỏng, chất tẩy rửa vết bẩn, vết dầu mỡ Xà phòng điều chế phản ứng xà phòng hóa NaOH hay KOH acid béo Sản phẩm muối natri kali acid béo glycerin Xà phòng phân loại thành xà phòng cứng (chứa muối natri) xà phòng mềm (chứa muối kali) [6] Xà phòng vật dụng thiết yếu khơng thể thiếu sống hàng ngày Với nhu cầu rửa vết bẩn mà nước thường khơng thể làm được, xà phòng giúp giải vấn đề cách tuyệt vời Thơng thường ta thường sử dụng nước để rửa tay, chân, giặt quần áo Nước loại bỏ số vết bẩn dính bề mặt vết bẩn tan nước Tuy nhiên chất bẩn chứa chất béo, vết bẩn khơng thể rửa trơi Khi đó, xà phòng rửa chất bẩn Xà phòng sản phẩm trình thủy phân chất béo môi trường kiềm Cấu tạo gồm đầu: đầu ưa nước, tan nước dính chặt vào phân tử nước, đầu lại đầu ưa mỡ chất béo, tan mỡ chất béo lại tan nước Đầu ưa mỡ xà phòng gắn chặt với chất béo nhờ tẩy vết bẩn bám da Đầu ưa nước giúp cho phân tử sau đầu ưa mỡ kết hợp với chất béo có vết bẩn giúp cho phân tử xà phòng hòa tan vào nước Đồ án thiết kế chế tạo sản phẩm - CNHH Chương 1.2 XÀ PHÒNG ĐEN Xà phòng đem lại lợi ích cơng dụng hữu hiệu cho đời sống người Hiện với phát triển kinh tế, ta dễ dàng tìm thấy bánh xà phòng làm từ mỡ động vật hay dầu thực vật khắp nơi Song song với khả làm mạnh, xà phòng nhược điểm gây tổn hại cho da, gây kích ứng da, gây nhiễm mơi trường Ngồi ra, xà phòng thường gây nhờn cho da, thời gian sử dụng bảo quản ngắn, mùi thơm chưa thực hấp dẫn Vì nhiều người có xu hướng sử dụng loại sữa tắm để đáp ứng nhu cầu người Tuy nhiên điều kiện kinh tế người có hạn, khó lòng sử dụng sữa tắm Hơn nữa, thị trường tràn ngập loại sữa tắm không rõ nguồn gốc, mẫu mã bắt mắt, tiềm tàng nguy hại rình rập cho người sử dụng Với mục đích tạo loại xà phòng có khả tẩy rửa tốt, chi phí sản xuất khơng q cao, hạn chế gây kích ứng da, bảo vệ mơi trường, giá thành sản phẩm thấp đến với tay người tiêu dùng, từ nhu cầu xà phòng đen đời Trong trình sản xuất, lượng tro trấu sinh lớn Gần lượng nhỏ tro trấu bán lại với giá rẻ nhằm mục đính trồng hoa, lượng lớn lại thải mơi trường gây nhiễm mơi trường nặng nề Thành phần tro trấu SiO2 cho tác với NaOH tạo Na2SiO3 thành phần để tổng hợp xà phòng đen SiO2 + NaOH => Na2SiO3 Bên cạnh phải kể đến dầu ăn qua sử dụng Đây nguồn nguyên liệu vô lớn Dầu ăn sau sử dụng qua vài lần, chuyển màu, biến tính, chất có dầu bị biến đổi thành chấtcó khả gây ung thư, gây hại cho người sử dụng Thông thường, người bà nội trợ đổ bỏ lượng dầu qua sử dụng hay gian thương tiếp tục sử dụng loại dầu mục đích lợi nhuận Lượng dầu đổ xuống cống rảnh, sông, hồ… gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng lớn đến người, động vật thực vật Đồ án thiết kế chế tạo sản phẩm - CNHH Chương Vì việc sử dụng tro trấu dầu ăn qua sử dụng không mang ý nghĩa tận dụng phụ phẩm mà bỏ để tạo nên phẩm tuyệt vời hơn, hướng giải nhằm giải thiểu ô nhiễm môi trường mà phải đối mặt Đồ án thiết kế chế tạo sản phẩm - CNHH Chương CHƯƠNG NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT XÀ PHỊNG 2.1 NGUN LIỆU VƠ CƠ Xút (NaOH) Na2SiO3 Tro trấu Than hoạt tính Nước 2.1.1 Xút (NaOH) Xút (NaOH) nguyên liệu vô quan trọng để nấu xà phòng, làm tác nhân q trình xà phòng hóa dầu mỡ Xút mua thường có dạng: xút rắn xút dung dịch (khoảng 40%) Ngoài tự điều chế NaOH cách cho Na2CO3 tác dụng với Ca(OH)2 2.1.2 Natri Silicat (Na2SiO3) Natri silicat có nhiều cơng dụng, sử dụng để làm xà phòng có tác dụng ổn định bọt ngăn chất bẩn bám lại vải Trong bột giặt tổng hợp làm tăng đồ bền hạt, ngăn khơng cho chúng dính vào nhau, đảm bảo chúng lun tới xốp Trong trình giặt giũ, natrisilicat xem chất ức chế tượng ăn mòn xảy tác dụng chất hoạt động bề mặt sunfol hóa thùng, chậu nhơm đồng bề tráng men Mặt khác, natri silicat môt chất phụ gia rẻ tiền, lại làm tăng đươc khả tẩy rửa xà phòng, ngồi làm xà phòng đóng rắn nhanh khn, điều chỉnh độ cứng xà phòng, tránh tưởng vân trắng Natri cacbonat xà phòng, hòa hợp tốt với xà phòng nên giúp cho việc đưa chất phụ gia vào xà phòng cách dễ dàng, ổn định gel trình [1] 2.1.3 Tro trấu Vỏ trấu sau cháy thành phần hữu chuyển hóa thành tro chứa thành phần oxit kim loại SiO2 chất có tỉ lệ phần trăm khối lượng cao tro chiếm khoảng 80-90% hàm lượng thay đổi tùy thuộc vào giống lúa điều kiện khí hậu, đất đai vùng miền Đồ án thiết kế chế tạo sản phẩm - CNHH 3.2.3 Thực nghiệm Bảng Các bước thực nghiệm điều chế xà phòng - Hòa Tan SLS vào nước khuấy đến tan hết, thu hỗn hợp dung dịch suốt - Sau cho xút rắn vào hỗn hợp có màu trắng đục - Khi hổn hợp đồng cho dầu ăn vào khuấy liên tục phút - Cuối cùng, cho tro trấu (đã nghiền rây) than hoạt tính vào khuấy tiếp đến hỗn hợp đặc quánh lại - Sử dụng máy khuấy cơ: khuấy khoảng 10 – 15 phút, tốc độ 800 vòng/phút 12 Chương Đồ án thiết kế chế tạo sản phẩm - CNHH Chương Sau khuấy xong lấy sản phẩm kiểm tra độ pH, điều chỉnh pH từ 10 xuống đến 8, tránh pH cao gây nhớt bị ăn da Sau chia hỗn hợp thành hai phần + Phần 1: cho tinh dầu bạc hà (từ 2-3 giọt), khuấy trộn hỗn hợp cho đồng nhất, sau đổ vào khn bọc kính, để khoảng 6-7 sản phẩm đặt cứng lại + Phần 2: cho hỗn hợp vào tủ sấy nhiệt độ khoảng 45-50 °C 6-7 giờ, việc sấy chủ yếu làm tăng nhiệt độ phản ứng, giúp cho trình xà phòng hóa xảy nhanh Sau 6-7 lấy sản phẩm dạng sệt, sau cho thêm tinh dầu bạc hà (từ 2-3 giọt) vào tiến hành khuấy trộn cho hỗn hợp đồng nhất, sau đổ vào khn bọc kính, để khoảng 6-7 sản phẩm đặt cứng lại Việc cho tinh dầu vào sau trình sấy tránh cho tính dầu bị bay q trình sấy 3.2.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP XÀ PHỊNG Bảng Tóm tắt số phương pháp tổng hợp xà phòng Phương pháp Phương pháp Phương pháp Phương pháp tổng hợp xà tổng hợp xà tổng hợp xà tổng hợp xà phòng khơng gia phòng gia phòng nhiệt phòng liên tục nhiệt nhiệt nhẹ độ cao Nguyên Nguyên liệu chất Nguyên liệu Nguyên liệu Nguyên liệu liệu đầu lượng cao, chất lượng đạt yêu cầu đạt yêu cầu cao, vào Khả Khơng có khả Khơng có khả Có thể loại bỏ Có thể loại bỏ loại bỏ tạp năng tạp chất tạp chất Khả Không thể tách Khơng thể Tách Tách tách glyxerin tách glyxerin glyxerin nhiều glyxerin chất sau phản ứng glyxerin 13 Đồ án thiết kế chế tạo sản phẩm - CNHH Nhiệt độ Khơng gia nhiệt Có gia nhiệt Chương Nhiệt độ cao Nhiệt độ cao (Dưới 60 oC) Quy trình Quy trình đơn Chi phí Chi phí thấp, quy mơ nhỏ Quy trình đơn giản, nhân cơng Quy trình Quy trình tương đối phức tạp, giản, nhân cơng nghệ phức tạp, tốn nhiều công công nhiều nhân đoạn công Tương đối cao Cao Thấp (2/3 xà Rất cao (98%) Hiệu suất phòng 1/3 xà phòng keo chưa đạt chất lượng Tương đối Thấp, nhiệt Cao, có hệ Chất lượng Tương đối cao, thành phẩn cao, thành độ thống gia nhiệt sản phẩm khơng bị biến đổi phần bị trình nấu làm lạnh biến đổi cao đảm bảo cho sản phẩm không bị biến chất Các loại dầu Tất loại Loại dầu Các loại dầu thực Các loại dầu vật số mở mỡ có nhiệt độ mở chịu nhiệt dầu mỡ mỡ thường động vật nóng chảy cao o thấp ( Mẫu không gia nhiệt Độ cứng Mẫu gia nhiệt > Mẫu không gia nhiệt Độ dẻo Mẫu gia nhiệt > Mẫu không gia nhiệt Mẫu gia nhiệt < Mẫu không gia nhiệt Mẫu gia nhiệt < Mẫu không gia nhiệt Mẫu gia nhiệt < Mẫu không gia nhiệt Khả bị vụn vỡ cắt bánh xà phòng Khả dầu khơng tham gia phản ứng hết Khả lẫn hợp chất chưa phản ứng hết 5.1.1 Nhiệt ảnh hưởng đến chất lượng xà phòng Nhìn chung chất lượng mẫu gia nhiệt có phần vượt trội hẳn so với mẫu không gia nhiệt Do sau trình khuấy lượng xút dầu chưa phản ứng hết hoàn toàn, mẫu gia nhiệt phản ứng tiếp tục xảy kết thúc phản ửng, mẫu khơng gia nhiệt phản ứng diễn chậm nên lẫn nhiều xút dầu dư ảnh hưởng đến màu sắc củng độ cứng, dẻo yếu tố quan trọng khác 5.1.2 Thơi gian ảnh hưởng đến chất lượng xà phòng Thời gian khuấy: thời gian khuấy tương đối dài (khoảng 15 phút) trình khuấy sản phẩm trở nên đặt sệt làm ảnh hưởng nhiều đến việc phân tán chất phụ gia như: dầu ăn, tro trấu, than hoạt tính Do đó, làm cho q trình xà phòng hóa xảy chưa hồn toàn 24 Đồ án thiết kế chế tạo sản phẩm - CNHH Chương 5.2 KIẾN NGHỊ Trong trình làm phòng thí nghiệm học tập qua tài liệu chúng em đưa số kiến nghị  Các mẫu đạt nằm vùng khảo sát, nằm khơng đạt Như:  Nếu tăng lượng xút sản phẩm bị cứng, khô, độ pH cao  Nếu giảm lượng xút sản phẩm bị nềm, xốp, lâu cứng, có lượng dầu dư chưa phản ứng hết làm ảnh hưởng đến chất lượng xà phòng  Do thời gian có hạn, nhiều yếu tố chưa khảo sát nên nhóm chúng em kiến nghị tương lai có thời gian để khảo sát yếu tố thời gian nhiệt độ 25 Đồ án thiết kế chế tạo sản phẩm - CNHH Tài Liệu Tham Khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://www.slideshare.net/z3r0Ng/quy-trinh-san-xuat-xa-phong 20.9.2013 [2] Hiền, N.T, Báo cáo thực tập tốt nghiệp công nghệ sản xuất xà cục Công ty TNHH SX Mỹ phẩm Lan Thảo-THORAKAO.2010 [3] https://nguyenlieulammypham.net/san-pham/sodium-lauryl-sulfate 2014 [4]http://hotieuvietnam.com/index.php?option=com_content&view=article&id =230:tro-tru-dung-trong-nong-nghip&catid=48:qun-ly-dinh-dng&Itemid=54 [5] Than trấu xà phòng đen.2016 http://thantrau.vn/than-trau-trong-xa-phong-den/ [6] TS Minh, Đỗ.Ngọc Đồ án tốt nghiệp nghiên cứu sản xuất xà phòng tự nhiên quy mơ phòng thí nghiệm 2017 [7]https://www.pinterest.com/cuitraudanang/c%E1%BB%A7itr%E1%BA%A5 u-mi%E1%BB%81n-trung/ [8] http://suckhoetot.net/top-3-tinh-dau-tre-hoa-da-mang-lai-hieu-qua-tucthi.html 28.8.2017 26