Bài giảng công nghệ sản xuất xà phòng và chất tẩy rửa đại học thủy lợi

Bộ mơn Kỹ thuật Hóa học CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT XÀ PHÒNG VÀ CHẤT TẨY RỬA Giảng viên: ThS Lê Thị Thanh Trà Mail: traltt@wru.vn Nội dung môn học (3 tín chỉ): Lý thuyết (29 tiết): Chương 1: Đại cương xà phòng chất tẩy rửa Chương 2: Cơng nghệ sản xuất xà phịng Chương 3: Quy trình sản xuất sản phẩm tẩy rửa bề mặt vải sợi Chương 4: Quy trình sản xuất chất tẩy rửa khác Thực hành (30 tiết): Bài 1: Đánh giá sản phẩm tẩy rửa thị trường Bài 2: Sản xuất xà phòng bánh Bài 3: Sản xuất bột giặt Bài 4: Sản xuất nước rửa chén Bài 5: Sản xuất kem đánh dầu gội đầu Kiểm tra kỳ (1 tiết)  Yêu cầu với buổi học online: Có ghi chép đầy đủ Trang phục phải chỉnh tề Vào lớp muộn tự động tắt mic để không làm ảnh hưởng đến lớp báo cho cô giáo điểm danh vào mục chat Không làm việc riêng (ăn uống, nói chuyện,…) Ngồi học tư (không nằm, gác chân lên bàn học…) Bài tập buổi trước yêu cầu nộp vào hộp chat (attract file) bắt đầu tham gia buổi học Trả lời câu hỏi cô giáo hộp chat Trường hợp cấm thi: Nghỉ 20% số tiết (> tiết) Nghỉ buổi thí nghiệm Trường hợp trình: Đi học hộ học hộ Tự động bỏ học (hoặc out) mà khơng xin phép  Điểm q trình: 50%  20% lớp lý thuyết Chuyên cần thái độ Bài kiểm tra (50’)  20% điểm thí nghiệm Chuyên cần thái độ Các báo cáo thí nghiệm  10% tiểu luận + tập  Điểm thi kết thúc: 50% (thi cuối kỳ, thi 90’) Chương ĐẠI CƯƠNG VỀ XÀ PHÒNG VÀ CHẤT TẨY RỬA Nội dung 1.1 Lịch sử phát triển chất tẩy rửa 1.2 Xà phòng chất tẩy rửa 1.3 Thị trường sản phẩm xà phòng chất tẩy rửa 1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình tẩy rửa 1.5 Các thành phần xà phịng cht ty 1.1 Lịch sử phát triển chất tÈy röa Nguồn gốc chất tẩy rửa bắt nguồn từ cổ đại người sử dụng nước để tẩy vết bẩn đơn giản Từ 1500 B.C người Ai Cập cổ đại biết kết hợp dầu mỡ với muối có tính kiềm tạo xà phòng vệ sinh cá nhân giặt quần áo tắm lý thẩm mỹ khơng sử dụng xà phòng Quần áo giặt giặt nước suối Cùng khoảng thơi gian đó, người đứng đầu Israen đưa luật lệ vệ sinh cá nhân sử dụng xà phòng tạo thành từ tro dầu Nhà tắm La Mã tiếng xây dựng khoảng 312 B.C sử dụng xà phòng cho mục đích làm thuốc làm Xà phòng gọi theo Khoảng 2800 B.C người Babylon cổ đại phát minh xà phòng cách đun nóng mỡ với tro Người Hy Lạp tên núi Sapo Hy lạp, nơi thú bị bắt, đem nướng, mỡ kết hợp với tàn tro tạo cục mềm màu xám có tác dụng giặt quần áo dễ dàng Sau đế chế La Mã sụp đổ vào 467 A.D, thói quen tắm rửa giảm dần Sự thiếu hụt sản phẩm tẩy rửa, điều kiện sống không hợp vệ sinh góp phần tạo đại dịch thời trung cổ Nấu xà phòng nghề thủ 11 Năm 1608, Anh công châu Âu vào kỷ VII từ dầu mỡ, tro hương thơm Nhiều loại xà phòng tạo để cạo râu, gội đầu, tắm rửa giặt giũ bắt đầu đưa ngành CN xà phòng sang nước thuộc địa châu Mỹ với thu gom chất thải béo từ hộ gia đình để sản xuất xà phịng 12 Một bước tiến sản xuất xà phòng thương mại quy mơ lớn: năm 1791 nhà hóa học người Pháp, Nicholas Leblanc, sáng chế quy trình sản xuất soda từ muối thông thường Soda tạo chất lượng tốt, rẻ tiền 10 Ý, Tây Ban Nha Pháp trung tâm sản xuất xà phòng có sẵn nguồn ngun liệu dầu liu Anh bắt đầu làm xà phòng từ TK XII Năm 1622, King James I cơng ty sản xuất xà phịng với giá 100.000 $/năm 14 Giữa năm 1800 nhà hóa học người Bỉ, Ernest Solvay từ NH3, CaCO3 NaCl tạo soda có chi phí thấp chất lượng cao 15 Nhờ 13 Michel Eugene Chevreul, nhà hóa học người Pháp khác tìm mối quan hệ chất béo, glycerin axit béo, tạo tảng phát triển hóa học chất béo xà phịng khám phá khoa học trên, xà phòng trở thành ngành phát triển nhanh Mỹ vào năm 1850 Từ xà phịng đưa vào sử dụng phổ biến 16 Năm 1916, chất tẩy rửa tổng hợp (CTRTH) sản xuất Đức đáp ứng thiếu hụt chất béo chiến tranh TG I CTRTH sản phẩm tẩy rửa làm không xà phòng "tổng hợp" kết hợp từ nguyên liệu thô 18 Năm 1946, CTRTH chứa chất HĐBM chất xây dựng giới thiệu Mỹ bước đột phá Các chất xây dựng làm tăng khả tẩy rửa chất HĐBM Kể từ sản phẩm tạo ra, tập trung vào việc làm hiệu quả, dễ sử dụng, an tồn cho người tiêu dùng mơi trường 1950s Tạo bột rửa bát, chất làm mềm vải chất tẩy trắng có hoạt chất oxy 1960s Đưa enzyme vào bột giặt 1970s Xà phòng rửa tay nước làm mềm vải sản xuất 19 Đến năm 1953, doanh 17 Sản xuất CTRTH Mỹ bắt đầu vào đầu năm 1930, không thực mạnh mẽ sau Thế chiến II số bán CTRTH Mỹ vượt qua xà phòng Ngày nay, CTRTH có tất sản phẩm trừ sản phẩm dựa xà phòng dầu gội, xà phòng tắm… 1980s Sản xuất nước rửa bát, bột giặt đậm đặc 1990s Sản xuất nước giặt, bột giặt siêu đậm đặc, siêu mềm vải nước rửa bát dạng gel 4.3 Kem đánh Sâu trình hủy hoại cục men tác động axit hữu Sâu gây lỗ thủng → Kem đánh đóng vai trị: làm sạch, làm thơm miệng chất tải cho tác nhân trị liệu Thành phần kem đánh bao gồm: nước, tác nhân làm ướt, chất tẩy rửa, chất mài mòn, chất làm sệt, chất làm dịu, chất làm đục, chất tạo màu, chất ổn định pH, chất tạo hương vị, chất bảo quản, chất trị liệu 4.3.1 Các nguyên liệu chức chúng kem đánh Nước: hòa tan phân tán tác nhân trị liệu, tẩy rửa, làm sệt làm dịu Các tác nhân làm ướt (giữ ẩm) Các tác nhân làm ướt giúp làm giảm khối lượng nước công thức giữ ẩm cho sản phẩm không đậy nắp Các chất hay sử dụng: Là chất hay sử dụng • sorbitol (CH2OH[CH(OH)]4CH2OH, làm dịu làm mát) • glyxerol (CH2OHCH(OH)CH2OH, làm dịu cho cảm giác nóng) • Etanol (CH3CH2OH), etylen glycol (CH2OH-CH2OH), propylen glycol (CH2OH-CHOHCH3) polyetylen glycol (-[CH2-CH2-O] n-) Các chất HĐBM anion Tác dụng: • Làm • Tạo mixen giúp hịa tan phân tán mùi hương khơng tan nước • Tạo bọt Các chất HĐBM sử dụng đơn lẻ phối trộn với Các chất hay sử dụng: PAS (natri laurylsulfat) CH  CH 11  SO4 Na  LAS (natri lauryl benzen sulfonat) CH  CH 11  C6 H SO3 Na  Các chất mài mòn Đặc điểm: • Làm loại bỏ vết màu bám lên răng, tạo độ nhờn cho kem đánh • Khơng làm hư hại men ngà • Hiệu phụ thuộc vào độ cứng, kích thước hạt nồng độ chất mài mòn sản phẩm kem đánh hoàn thiện Bao gồm oxit, hidroxit muối khơng tan: • Silic đioxit khơng định hình (SiO2) • Canxi cacbonat, canxit hay aragonite (CaCO3) • Alumin hay nhôm hydroxit (Al(OH)3) Là chất hay sử dụng • Canxi hidro phostphat đihydrat (CaHPO4.2H2O) • Canxi hidro phostphat (CaHPO4) • Canxi Metaphosphat (Ca(PO3)2) • Canxi pyrophosphat (Ca2P2O7) Các chất làm sệt Chất làm sệt giúp tránh lắng đọng chất mài mòn giúp kem đánh dễ lấy khỏi ống, dễ nặn lên bàn chải mà không bị chảy dài Các chất hay sử dụng: • Carboxymetyl xenluloza (CMC) làm sệt chấp nhận chất điện li • Gơm xanthan: polyme thiên nhiên, có ưu điểm CMC (cảm giác miệng, dễ chấp nhận chất diện li, chịu phân giải vi khuẩn, ổn định với thời gian) • Một số đất sét laponit, chất tương đương hectonit • Các silic dạng kết tủa gel • Polyetylen glycol O Các tác nhân làm dịu Các tác nhân che vị đắng số chất thành phần công thức kem đánh vị u cầu: khơng có khả lên men để tránh sâu N - Na+ S O O Natri o-ulfolbenzimit Chất dùng nhiều đường saccharin: muối Natri o-ulfolbenzimit Các chất làm đục Để tạo kem đánh trắng đục, ta thêm oxit titan (TiO2) vào công thức TiO2 làm kem trắng làm thay đổi màu sắc sản phẩm màu Các chất tạo màu Các màu sử dụng màu thực phẩm tan hay khơng tan, đáp ứng tiêu chuẩn an tồn giá thành Ngồi cịn bổ sung lượng nhỏ chất ổn định màu (magie sulfat) Chất ổn định điều chỉnh pH Chất ổn định natri phosphate (NaH2PO4) thêm vào để tránh phản ứng hóa học ống chứa (nhơm) kem đánh (có gốc alumin) Natri phosphate (Na3PO4) thêm vào để tăng pH kem đánh có hàm lượng lớn sorbitol Soda (Na2CO3) thêm vào để tăng pH kem đánh có chứa kẽm xitrat 10 Các chất bảo quản Trong cơng thức có nước, người ta thêm sản phẩm ức chế lên mốc vi khuẩn như: formol, natri benzoat, kali sorbat, rượu benzylic hay metyl parabenzoat Trong đó: natri benzoat kali sorbat dùng pH< 5,5, metyl parabenzoat dùng pH trung tính 11 Các chất tạo hương vị Mùi vị kem đánh quan trọng người tiêu dùng Chiếm 80 % mùi có gốc bạc hà cịn lại methylsalixylat (cây gaultheria) Các nguồn gốc mùi hương thiên nhiên nhân tạo Một số công thức hương vị kem đánh răng: CH3 O H3C CH3 C O OH H 3C CH2 Mint (Bạc hà) H3C O H3C CH3 Menthol (Bạc hà) OCH3 O C OH Vanillin (vani) OH OCH3 C O H3C OH CH2 CH3 Eucalyptol (Khuynh diệp) OCH3 Metyl salixilat CH CH2 Eugenol (Quế) 12 Các tác nhân trị liệu Chống cao bao gồm hỗn hợp natri pyrophosphate (ít tan nhiệt độ thấp) kali tetraphosphat (tan dễ có vị mặn) Các tác nhân chống nhạy cảm • Tác nhân sử dụng stronti, vị mặn khơng phù hợp với florua • Tác nhân thứ hai stronti axetat, vị mặn hơn, phù hợp với florua • Thường sử dụng muối kali clorua, kali nitrat kali xitrat, vị trung tính phù hợp với florua Các tác nhân diệt khuẩn, chống bựa đóng Bao gồm nhóm chính: • Các tác nhân diệt khuẩn ion kim loại bao gồm : muối kẽm, đồng thiếc tan nước Đặc biệt, muối kẽm sản phẩm thường sử dụng loại kem đánh (bao gồm xitrat kẽm, kẽm clorua, kẽm sulfat kẽm thioxyanat…) • Các tác nhân diệt khuẩn hữu : digluconat cloherxodin (vị đắng có khuynh hướng nhuộm sử dụng nay) triclosan (Irgasan DP 300 Ciba Geigy sử dụng rộng rãi) Hiện người ta sử dụng phối hợp hai tác nhân diệt khuẩn (ví dụ: xitrat kẽm/Triclosan) có hiệu cao sử dụng muối diệt khuẩn 12 Các tác nhân trị liệu Chống sâu răng: tác nhân quan trọng Sử dụng muối florua phương tiện hiệu Tác động muối florua lên răng: • Diệt khuẩn, nhiên hàm lượng chúng kem đánh nên chưa thể tính kháng khuẩn cao • Muối florua (0,01 - 0,02 ppm) tác động vào men tạo hợp chất hydroxyapyt flo hóa, chịu axit men • Có tác động “hàn gắn”: cung cấp chất khoáng vào lỗ sâu lúc bắt đầu chúng hình thành, tạo chế tái khống hóa tạo canxi phosphate Các muối florua hay sử dụng: natri florua, natri monoflophosphat, amin florua Các muối khác bao gồm: kali florua, liti florua, nhôm florua, kẽm florua, thiếc florua, amoni florua, titan tetraflorua 4.3.2 Một số công thức mẫu Công thức kem đáng đục Công thức Thành phần Natri florua Kẽm clorua Sorbitol 70% Glyxetol Silic đioxit PAS Gôm xathan CMC Natri phosphat Oxit titan Saccarin Natri benzonat Hương, mùi vị Nước tinh khiết Công thức Hàm lượng 0,22 35 10 23 3,75 1 0,80 0,80 0,10 0,20 1,3 vđ 100 Thành phần Alumin trihydrat Sorbitol 70% PAS LAS CMC Kẽm xitrat trihydrat Natri monoflorophosphat Hương, mùi vị Saccarin Formol Soda Oxit titan Nước tinh khiết Hàm lượng 50 27 1,88 0,63 0,8 0,5 0,85 0,18 0,04 0,04 0,80 vđ 100 4.3.3 Một số công thức mẫu Công thức kem đáng suốt - Khơng sử dụng tác nhân dạng rắn: chất làm đục, chất mài mòn - Tăng hàm lượng chất lỏng: sorbitol, poly etylen glycol glycerol Công thức thứ Công thức thứ hai Thành phần Glyxerol 99,5% Sorbitol 70% CMC Gôm xathan Silic kết tủa Saccarin Kẽm xitrat trihydrat Soda 50% Triclosan PAS Hương, mùi vị Natri florua Nước tinh khiết Hàm lượng 9,95 33,88 0,4 0,4 2,2 0,3 0,6 0,3 1,5 0,234 vđ 100 Thành phần Sorbitol 70% Poly etylen glycol PAS Natri florua CMC Saccarin Màu Hương, mùi vị Kẽm sulfat heptahydrat Nước tinh khiết Hàm lượng 58,59 1,7 0,33 0,5 0,2 0,012 1,1 0,686 vđ 100 4.3.3 Qui trình cơng nghệ sản xuất kem đánh 4.3.3.1 Sơ đồ khối 4.3.3 Qui trình cơng nghệ sản xuất kem đánh 4.3.3.2 Qui trình cơng nghệ Thành phần lỏng Van Van Van Van Van Van Bơm Van Van Van Van Bơm Van TB đóng gói Van Van Thùng đong Van Thùng trộn nước Van Bơm NaF 4.3.3.3 Thuyết minh sơ đồ Qui trình xảy qua bước: Bước 1: Chuẩn bị nguyên liệu NaF H2O cho vào thùng trộn nước hịa tan hồn tồn Dung dịch tạo thành bơm vào máy trộn Fryma cách bơm qua thùng đong Dung dịch dung dịch A Hoàn tan chất độn: sacarin, natri benzoate kẽm clorua vào thùng trộn nước Tiếp tục bổ sung thành phần lỏng: sorbitol, xylitol, glycerol, gôm xanthan, CMC tạo thành dung dịch B Các chất rắn không tan titan oxit, silic đioxit cho vào phễu chứa rắn, gọi hỗn hợp C Chú ý: thùng trộn nước sử dụng nước nóng để khuấy trộn nguyên liệu, dịng nước nóng hồn lưu trình sản xuất Lượng nước cho vào bước chuẩn bị nguyên liệu đủ để hòa tan 4.3.3.3 Thuyết minh sơ đồ Bước 2: Khuấy trộn Dung dịch A nước nóng từ nồi (nồi cung cấp nước cho thùng trộn nước) khuấy trộn máy trộn Fryma Dung dịch B cho qua lọc bơm vào thùng đong Sau dung dịch B cho vào máy trộn Fryma, trôn hỗn hợp khoảng 30’ đến thu hỗn hợp đồng Bổ sung hỗn hợp rắn C vào thùng trộn, tiếp tục khuấy đến đồng nhiệt độ máy trộn nhiệt độ phòng Bổ sung hương từ bình dầu thơm Hút chân khơng hệ thống máy trộn Fryma vịng 15’ để loại bỏ hồn tồn bọt khí Cuối hỗn hợp sản phẩm bơm đến thùng trữ Bước 3: Đóng gói Sản phẩm kem đánh từ thùng trữ, qua lọc bơm đến máy đóng gói Tại kem đánh bơm đầy tuýp, chuyển đến hệ thống đóng đáy Sản phẩm hồn thiện đóng hộp chuyển vào thùng Chương 4: Công nghệ sản xuất chất tẩy rửa khác 4.1 Nước rửa chén 4.2 Dầu gội đầu 4.3 Kem đánh Mỗi phần bao gồm: • Các ngun liệu vai trị • Qui trình cơng nghệ sản xuất (sơ đồ khối, quy trình cơng nghệ, thuyết minh quy trình) Câu 1: Trình bày nguyên liệu vai trò chúng nước rửa chén bát tay sảnphẩm dùng cho máy rửa chén? Câu 2: Trình bày quy trình cơng nghệ sản xuất nước rửa chén? Câu 3: Trình bày ngun liệu vai trị chúng dầu gội đầu, kem đánh răng? Câu 4: Trình bày quy trình cơng nghệ sản xuất dầu gội đầu? Câu 5: Trình bày quy trình cơng nghệ sản xuất kem đánh răng? 46 ... sản xuất chất tẩy rửa khác Thực hành (30 tiết): ? ?Bài 1: Đánh giá sản phẩm tẩy rửa thị trường ? ?Bài 2: Sản xuất xà phòng bánh ? ?Bài 3: Sản xuất bột giặt ? ?Bài 4: Sản xuất nước rửa chén ? ?Bài 5: Sản. .. ĐẠI CƯƠNG VỀ XÀ PHÒNG VÀ CHẤT TẨY RỬA Nội dung 1.1 Lịch sử phát triển chất tẩy rửa 1.2 Xà phòng chất tẩy rửa 1.3 Thị trường sản phẩm xà phòng chất tẩy rửa 1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình tẩy. .. xà phòng chất tẩy rửa? 15 1.2.2 Phân loại Xà phòng bánh đục Xà phòng tắm bồn nhiệt bọt Xà phòng bánh Xà phòng Xà phòng diệt khuẩn Xà phòng dạng gel Xà phòng sữa tắm 1.2.2 Phân loại Chất tẩy rửa