Bột giặt “truyền thống” hay cũn gọi là bột giặt “quy ước” hay “cổ điển” là loại bột giặt cú đặc tớnh chớnh là cỏc thành phần phụ chiếm tỷ lệ rất cao (chất trợ giỳp cho quỏ trỡnh, chất độn …) vỡ vậy cú tớnh năng tẩy rửa thấp.
Tỷ trọng của chỳng thay đổi trong khoảng 200 g/l ~700 g/l.
Bột giặt truyền thống gồm cú hai loại sản phẩm dành cho hai đối tượng sử dụng khỏc nhau:
- Tạo bọt ( thường dựng cho giặt tay).
- Khụng tạo bọt ( thường dựng cho mỏy giặt). Bột giặt cú tạo bọt
Cỏc chất hoạt động bề mặt dựng trong loại bột giặt này phần lớn là loại anionic như: LAS, PAS. Cỏc CHĐBM NI đụi khi được thờm vào với lượng thấp hơn 4 -5 lần so với CHĐBM anionic.
Lượng chất xõy dựng được dựng với mức độ tựy thuộc vào độ cứng của nước, loại vết bẩn cũng như giỏ thành, thụng thường người ta thường dựng STPP, Natri Silicate, Natri Carbonate.
Cỏc thành phần phụ khỏc như Natri Sulphate, Calcit … giỳp bổ tỳc cụng thức, tăng tỷ trọng và giảm giỏ thành. Cỏc thành phần khỏc như chất tẩy quang học, enzyme… chiếm hàm lượng rất nhỏ.
Vớ dụ về cụng thức bột giặt tạo bọt: Bảng 3.4. Cụng thức bột giặt tạo bọt CHĐBM anionic 15-30 CHĐBM NI 0-3 STPP 3-20 Silicate Natri 5-10 Carbonate Natri 0-15 Bentonit/ Calcit 0-15
Enzyme, chất tẩy quang học, hương, CMCNa +
Nước v/đ 100
Bột giặt khụng tạo bọt
Ở loại bột giặt này, cỏc thành phần cũng tương tự như loại tạo bọt, điểm khỏc biệt giữa chỳng là cú sự hiện diện của cỏc tỏc nhõn chống bọt.
Bảng 3.5. cụng thức bột giặt khụng tạo bọt Cú phosphate Khụng cú phosphate CHĐBM anionic 10-20 10-20 CHĐBM NI 0-5 0-5 Xà phũng 0-2 0-2 STPP 15-30 - Zeolite - 15-30 Carbonate Natri 5-15 5-20 Silicate Natri 5-15 5-15 Perborate Natri 0-15 0-15
Enzyme, chất tẩy quang học, hương + +
Nước v/đ100 v/đ100
b) Bột giặt đậm đặc
Trong nhiều năm qua, trờn thị trường chỉ cú cỏc sản phẩm bột giặt truyền thống, nhưng ngày nay, theo xu thế phỏt triển kinh tế của thế giới, những yờu cầu về những loại bột giặt cú khả năng tẩy rửa tốt hơn, tỷ trọng cao hơn với nhiều tớnh năng đa dạng hơn đĩ dần dần hỡnh thành.
Vỡ vậy, cỏc nhà sản xuất cũng cho ra đời những sản phẩm cú tỷ trọng cao hơn bằng nhiều phương phỏp khỏc nhau. Qua nhiều năm sau, cụng ty KAO của Nhật Bản đĩ tung ra thị trường một loại bột giặt đậm đặc với tỷ trọng cao tạo ra một xu hướng phỏt triển mới cho thị trường bột giặt.
Bột giặt đậm đặc cú đặc điểm phối trộn như sau:
− Gia tăng tối đa cỏc thành phần hoạt động ( giảm thiểu luợng chất độn) - Tăng tỷ trọng lờn đến 600-900 g/l thậm chớ 1000 g/l
Chớnh vỡ vậy, bột giặt đậm đặc hội tụ cỏc ưu điểm sau: • Đối với người tiờu dựng
o Một sản phẩm thực tiễn ( dễ dàng vận chuyển, lưu trữ và định lượng). o Một kỹ thuật cụng nghệ mới mẻ cú tớnh cỏch mạng về giặt tẩy cú được mọi ưu điểm của cỏc bột giặt sản xuất theo cụng nghệ sấy phun mà khụng vấp phải những điều bất thuận tiện của cỏc bột pha trộn khụ và được sử dụng đến ngày nay nhờ phương thức sản xuất mới.
o Ít choỏn chỗ để trưng bày và lưu trữ cỏc sản phẩm o Thu được lợi nhuận cao
• Đối với nhà sản xuất:
o Đi tiờn phong trờn một thị trường thật sự đổi mới.
o Lợi nhuận cao hơn ( ớt bao bỡ hơn, giỏ phõn phối sản phẩm thấp hơn). o Một bước tiến quan trọng hơn trong việc giảm gõy ụ nhiễm mụi trường.
Nguyờn tắc thành lập cụng thức bột giặt đậm đặc:
Để thành lập cụng thức cho cỏc sản phẩm đậm đặc, người thành lập cụng thức phải:
• Loại bỏ bất cứ thành phần nào thật sự khụng ớch lợi cho khả năng hoạt động của sản phẩm (cỏc chất hay tỏc nhõn phục vụ cho hoạt động tẩy rửa như sulphat natri chẳng hạn).
• Giảm lượng nước trong sản phẩm. Người ta thường dựng perborate mono hydrate hơn là perborate tetra hydrate cổ điển.
• Dựng cỏc nguyờn liệu đậm đặc nhất mà cỏc phương phỏp đo đạc cỡ hạt lần lượt giỳp lấp đầy tất cả cỏc “khoảng trống” , và phủ đầy phần bờn trong của cỏc hạt rỗng.
Tuy nhiờn, để cú được bột giặt đậm đặc cần lưu ý hai yếu tố:
• Sự gia tăng cỏc thành phần cú hoạt tớnh trong cụng thức và loại tối đa cỏc chất độn và nước.
• Sự gia tăng tỷ trọng của bột giặt.
Trong đú, vấn đề chớnh vẫn là gia tăng hàm lượng chất hoạt động bề mặt. Vớ dụ về cụng thức bột giặt đậm đặc:
Bảng 3.6: Cụng thức bột giặt đậm đặc
Cú phosphate Khụng cú phosphate
Xà phũng 0-2 1-3 STPP 20-25 - Zeolite 0-5 25-30 Carbonate Natri 12-20 10-15 Silicate Natri 3-7 0.5-1 Sulphate Natri 0-2 - Perborate 0-15 12-18 TAED 4-8 5-8 CMC Natri 0.5-1.5 0.4-1 Chất tẩy quang học 0.15-0.30 0.1-0.25
Enzyme ( protease, lipaza) ++ ++
Tỏc nhõn chống bọt -/+ -/+
Hương ++ ++
Nước v/đ100 v/đ100
3.2.2. Sơ đồ quy trỡnh cụng nghệ sản xuất bột giặt theo phương phỏp sấy phun a) LABSA ( Linear Alkyl Benzene Sulphonic Acid):
LABSA là một sulpho acid. Cỏc sulpho acid là những acid mạnh, nờn khụng chỉ cỏc muối của chỳng với cỏc cation húa trị một mà cả cỏc muối với cation húa trị cao hoặc ngay cả acid ở trạng thỏi tự do đều tan khỏ nhiều trong nước để tạo thành dung dịch cú tất cả cỏc tớnh chất đặc trưng của dung dịch tẩy rửa. Do đú, cú thể dựng chỳng làm chất tẩy rửa trong mụi trường nước cứng ( cú ion Mg2+, Ca2+) và cả trong mụitrường acid.
Vỡ là acid mạnh nờn phản ứng hồn tồn với bazơ, phản ứng tỏa nhiều nhiệt, gõy ăn mũn nhụm đồng, hơi bốc ra khớ SO2 rất độc, cú mựi hắc. Một đặc tớnh khỏc của LABSA là làm khụ, gõy rỏt khi tiếp xỳc với da.
LABSA nguyờn liệu ở dạng rắn trước hết được cho vào bồn khuấy trộn cựng với nước để đưa LABSA thành dạng dung dịch cú nồng độ 50%.
b) Khuấy tẩy
Nguyờn liệu LABSA trước khi đi vào quy trỡnh sản xuất sẽ được khuấy tẩy bằng dung dịch nước oxy già (H2O2) 35% để tăng độ tinh khiết của nguyờn liệu. Hàm lượng H2O2 dựng để tẩy trắng LABSA khoảng 0.1-0.15%.
Hỡnh 3.6: Sơ đồ cụng nghệ quỏ trỡnh sản xuất bột giặt theo phương phỏp sõy phun
c) Trung hồ
Sau khi khuấy tẩy xong, LABSA được bơm vào bồn khuấy trộn, sau đú ta tiến hành cho dung dịch NaOH đĩ được chuẩn bị trước vào bồn khuấy để trung hồ LABSA để tạo muối Natri linear alkyl sunfonate (LAS), là một chất hoạt động bề mặt rất tốt, khả năng tạo bọt tốt, tớnh tẩy rửa mạnh. Lượng NaOH cần để trung hồ khoảng 28%, tức 100kg nguyờn liệu LABSA cần 28- 28.5kg dung dịch NaOH đậm đặc (40- 45%).
+ Na
d) Khuấy trộn
Sau khi quỏ trỡnh trung hồ, người ta tiếp tục cho cỏc thành phần khỏc như chất xõy dựng (STP, Zeolit), chất chống ăn mũn (Natri silicate), chất chống tỏi bỏm (CMCNa, polyme), chất độn (Na2SO4), chất tẩy trắng (TEAD, perborat), bột giặt sau sấy phun khụng đạt kớch cỡ hạt ở dạng bột vào bồn khuấy trộn với tỷ lệ tuỳ theo yờu cầu thành phần của bột giặt để tạo dung dịch ở dạng kem nhĩo chuẩn bị cho quỏ trỡnh sấy phun. Nước cũng được thờm vào ở giai đoạn này
80oC.
Hỗn hợp kem nhĩo phải đảm bảo:
Sự đồng đều cỏc thành phần chứa trong đú khụng thay đổi giữa cỏc mẻ. Do vậy, yờu cầu liều lượng phải chớnh xỏc.
Bảo đảm sự đồng pha, trỏnh tỏch lớp.
Cỏc chất xõy dựng đúng vai trũ quan trọng trong việc tạo kem nhĩo. Ngồi ra, giỳp cho cỏc chất hoạt động bề mặt, chất lỏng khỏc hấp thu vào. Khi chất xõy dựng cú chất hoạt động bề mặt hấp thu vào và đem sấy phun, cấu trỳc tinh thể giữ nguyờn, chất hoạt động bề mặt khụng bị thất thoỏt, phõn bố sản phẩm khụng đều. Quỏ trỡnh tạo kem nhĩo cú thể theo mẻ hay liờn tục, tuỳ theo năng suất yờu cầu.
e) Nghiền và lọc
Dung dịch kem nhĩo sau khi ra khỏi bồn khuấy trộn sẽ được đưa vào một mỏy nghiền trục vớt để nghiền nhỏ cỏc hạt chất rắn cú kớch thước lớn chưa hồ tan hết, và cỏc tinh thể hỡnh thành trong hỗn hợp kem nhĩo.
Trước khi đi vào sấy phun, kem nhĩo được đưa vào một hệ thống lưới lọc từ nhằm loại bỏ cỏc chất rắn kim loại hoặc cỏc chất rắn khỏc cú kớch thước lớn. Quỏ trỡnh này được thực hiện nhằm trỏnh hiện tượng tắc nghẽn, giảm sự mài mũn cỏc vũi phun của thỏp sấy phun.
Sau khi lọc từ, hỗn hợp kem nhĩo được đưa vào một bồn chứa trung gian.
f) Sấy phun
Sấy phun là quỏ trỡnh làm mất nước của hỗn hợp kem nhĩo. Chuyển hỗn hợp từ dạng kem nhĩo cú độ ẩm 60% thành dạng bột. Độ ẩm yờu cầu của bột sau khi sấy là 3- 10%.
Hỗn hợp kem nhĩo từ bồn chứa trung gian được một hệ thống bơm hai cấp hỳt vào và đẩy lờn đi vào phớa trờn đỉnh thỏp sấy phun. Kem nhĩo dưới tỏc dụng của hệ thống bơm hai cấp và hệ thống mỏy nộn khớ sẽ đi vào vũi phun với ỏp suất khoảng 100 atm. Kem nhĩo khi qua vũi phun sẽ được tỏn ra thành cỏc hạt rất nhỏ (dạng sương) vào thỏp sấy
Trong khi đú, khụng khớ từ mụi trường ngồi sẽ được quạt hỳt hỳt vào buồng đốt để gia nhiệt khụng khớ lờn 300oC thành tỏc nhõn sấy. Buồng đốt sử dụng dầu FO và truyền nhiệt giỏn tiếp vào khụng khớ sấy. Khụng khớ sấy được quạt thổi khớ đưa vào phớa dưới thỏp sấy phun. Dũng khụng khớ núng đi lờn từ đỏy thỏp sẽ gặp cỏc hạt lỏng sẽ nhanh chúng bốc hơi nước của cỏc giọt lỏng,
động từ 2 – 10% và sẽ rơi xuống đỏy thỏp.
Ở giai đoạn này, độ ẩm khụng khớ trong buồng sấy ảnh hưởng rất lớn đến cấu trỳc và kớch thước hạt bột giặt thành phẩm. Nếu độ ẩm khụng khớ trong buồng sấy quỏ thấp, cỏc hạt bột giặt sẽ cú kớch thước rất nhỏ và trở nờn rời rạc do chỳng khụng thể kết dớnh lại với nhau. Ngược lại, nếu độ ẩm khụng khớ trong buồng sấy quỏ cao, hiện tượng kết dớnh giữa cỏc hạt bột giặt sẽ xảy ra mạnh mẽ làm tăng kớch thước của chỳng. Kết quả là bột giặt khụng đạt độ mịn, độ đồng nhất về kớch thước và cấu trỳc hạt. Cỏc hạt bột giặt tạo thành sẽ được thỏo vào băng tải.
Dũng khụng khớ sấy sau khi qua thỏp sẽ lụi cuốn theo cỏc hạt bột giặt cú kớch thước nhỏ, nhẹ sẽ được dẫn vào hệ thống thu hồi bụi ở đỉnh thỏp trước khi đưa ra ngồi.
Bột giặt sau quỏ trỡnh sấy phun cú nhiệt độ cao sẽ được làm nguội bằng khụng khớ khi vận chuyển trờn băng tải.
g) Phõn loại hạt
Bột giặt từ băng tải sẽ được đưa đến đường ống đặt thẳng đứng của hệ thống hỳt chõn khụng phõn loại hạt. Khi bột giặt đi vào ống, dưới tỏc dụng của lực hỳt chõn khụng, cỏc hạt cú kớch thước đạt yờu cầu sẽ được lụi cuốn theo dũng khớ đi lờn phớa trờn, và được thu hồi lại nhờ cỏc cyclone, cỏc hạt cú kớch thước quỏ nhỏ thoỏt ra khỏi cyclone sẽ được đưa vào thiết bị lọc tỳi và đưa về hồ tan lại vào dung dịch tạo kem nhĩo. Cũn cỏc hạt cú kớch thước quỏ lớn, trọng lượng của chỳng thắng được lực hỳt chõn khụng sẽ bị rơi xuống dưới vào băng tải đưa về lại thiết bị khuấy trộn tạo dung dịch kem nhĩo để sấy phun lại.
h) Trộn bổ sung và phun hương
Bột giặt sau khi phõn loại hạt được đưa vào cỏc bồn chứa. Sau đú người ta sẽ trộn bổ sung cỏc thành phần khỏc, cỏc chất nhạy nhiệt, dễ biến đổi bởi nhiệt độ cao khụng thể cho vào trước quỏ trỡnh sấy phun, như: chất hoạt động bề mặt khụng ion (NI), chất
tẩy trắng quang học, enzyme, chất chống tạo bọt, chất màu. Cỏc chất này được thờm vào bằng hệ thống cõn định lượng.
Tất cả hỗn hợp này được cho vào một hệ thống trộn thựng quay nhằm trộn đều cỏc thành phần và kết hợp phun hương tạo mựi thơm cho bột giặt.
Thụng thường, người ta sử dụng bao bỡ bằng nhựa, nylon để đựng sản phẩm.
Yờu cầu chung về bao bỡ: hạn chế được sự tiếp xỳc của ỏnh sỏng, khụng khớ và độ ẩm từ mụi trường xung quanh đến bột giặt.
Ưu điểm của phương phỏp là sấy phun so với cỏc phương phỏp sấy khỏc là ở chỗ:
Quỏ trỡnh sấy xảy ra nhanh( thường sau 15-30 giõy vỡ cỏc hạt ra khỏi vũi phun rất mịn tiếp xỳc giữ độ ẩm và khụng khớ núng rất tốt).
Dễ điều chỉnh cỏc chỉ tiờu của sản phẩm cuối cựng qua chế độ sấy(vớ dụ: nhờ điểu chỉnh tốc độ phun và tốc độ dũng khớ núng, cú thể điều chỉnh được kớch thước hạt, độ ẩm trong sản phẩm cuối cựng).
Sản phẩm cú độ hũa tan tốt. Ít bị hao hụt.
Dễ cơ khớ húa và tự động húa quỏ trỡnh sấy.
Nhược điểm của phương phỏp sấy phun là thiết bị phức tạp kớch thước lớn: Thành phần phối liệu cũng ảnh hưởng đển quỏ trỡnh sấy và cụng suất thiết bị. Thớ dụ nếu thành phần nước cao nhiệt năng đũi hỏi nhiều hơn, natri silicat nhiều làm giảm tốc độ bay hơi nước của phối liệu. Soda cho phộp thu được sản phẩm cú độ ẩm tối ưu.
3.3. Sản xuất bột giặt theo phương phỏp khỏc3.3.1. Phương phỏp kết tụ khụng thỏp 3.3.1. Phương phỏp kết tụ khụng thỏp
Nguyờn liệu thụ được nghiền và trộn để đạt được độ đồng nhất sau đú được thấm chất kết dớnh để cỏc hạt kết khối lại với nhau. Sản phẩm thu được cú tỉ trọng cao từ 550 – 750g/l. Phương phỏp này thường được sử dụng ở Chõu Âu và Bắc Mỹ.
Yờu cầu đối với nguyờn liệu:
Nguyờn liệu sử dụng cả dạng rắn và dạng lỏng.
Dạng rắn: natricarbonate, natribicarbonate, STPP, zeolit (loại 4A và X), TAED, silicat, cỏc muối sulfate, chất độn.
Dạng lỏng: HLAS, cỏc polymer hũa tan( PVOH, polyvinyl pyloridone, polycarboxylates), poly ethoxyl glycols(PEGs), cỏc NI, thủy tinh lỏng, cỏc phụ gia kết dớnh khỏc.
được sấy khụ cỏc hạt sẽ cú độ ẩm thấp và cú đầy đủ tớnh chất của bột giặt tổng hợp.
Thành phần bột giặt sử dụng theo phương phỏp kết tụ khụng thỏp
Bảng 3.7. Thành phần bột giặt sử dụng theo phương phỏp kết tụ khụng thỏp
Thành phần Tỉ lệ (%)
Chất hoạt động loại anion Chất hoạt động loại nonion(NI) Cỏc muối silicat + thủy tinh lỏng Percarbonate Tetraacetylethylenediamine (TAED) Chất ức chế bọt Hương (perfume) Chất chống tỏi bỏm Chất độn( natricarbanate, natrisulfate) Enzymes 13,4 32,5 10,1 22,7 7,8 6,5 0,1 0,4 3,5 2,0
Hỡnh 3.7: Sơ đồ khối quỏ trỡnh sản xuất bột giặt theo phương phỏp kết tụ khụng thỏp
a) Quỏ trỡnh tạo hạt ướt:
Nguyờn liệu thụ (dạng hạt)trước tiờn phải được nghiền mịn đến kớch thước tiờu chuẩn(0,2 – 0,8mm). Sau đú được đưa vào cỏc silo chứa, quỏ trỡnh cung cấp nguyờn liệu được thực hiện tự động bằng cỏc mỏy tớnh. Tiếp đến tất cả nguyờn liệu thụ( zeolit, muối natricarbonate, chất độn, dũng sản phẩm tỏi sinh...) được đưa vào thiết bị trộn số 1. Tại đõy cỏc chất kết dớnh(dạng lỏng) được cung cấp định lượng theo tỉ lệ nhất định. Thời gian trộn khoảng 20-30phỳt, sau đú tồn bộ hỗn hợp được chuyển qua thiết bị trộn số 2, ở đõy hỗn hợp sẽ tạo được độ đồng nhất trước khi chuyển qua giai đoạn sấy.
b) Quỏ trỡnh sấy:
Sau khi tạo được hỗn hợp đồng nhất (dạng hạt) sẽ được chuyển qua thiết bị sấy đối lưu. Quỏ trỡnh sấy sử dụng khụng khớ núng để làm bay hơi nước, làm khụ bột, nhiệt độ được duy trỡ khoảng 50 – 110oC (nhiệt độ tốt nhất khỏang 60 – 80oC). Thời gian sấy phụ thuộc vào nhà sản xuất và loại sản phẩm. Thụng thường