CHƢƠNG 3 : SẢN XUẤT BỘT GIẶT
3.4. Sản xuất các sản phẩm tẩy rửa dạng lỏng
3.4.2. Nƣớc giặt đẳng hƣớng dạng lỏng
Trọng tâm của việc lập công thức dựa trên các chất hoạt động bề mặt đƣợc sử dụng: xà phòng/axit béo, nhƣng cũng dựa trên các chất hoạt động bề mặt khác (NI, anionic) nhƣ thế các thành phần sẽ giúp làm cho công thức đƣợc ổn định.
Chọn lựa các chất hoạt động bề mặt
Sự chọn lựa này đƣợc thực hiện tuỳ theo câu trả lời của nhiều câu hỏi (độ cứng của nƣớc? Ngƣời ta muốn hiệu quả tối đa trên loại vết bẩn nào? Sản phẩm phải chống lại những điều kiện cực điểm nào khi tồn trữ? Sản phẩm hiệu nghiệm nhất dƣới nhiệt độ nào? Giá thành sẽ ra sao?)
Ví dụ: Một chất hỗn hợp từ 18-20% chất hoạt động bề mặt NI và 6-8% LAS vừa có hiệu quả tuyệt vời trên các vết bẩn có chứa chất béo vừa đƣợc ổn định khi gặp lạnh.
Nói chung, ngƣời lập công thức dùng một công thức cơ bản trong đó ngƣời ta sẽ kiểm tra những tỉ lệ phối hợp khác nhau bằng cách sử dụng một giản đồ bậc ba cổ điển
Xà phòng
Anionic
NI
Hình 3.10: Biểu đồ bậc ba dành cho sản phẩm đẳng hướng dạng lỏng
Đối với từng điểm kiểm tra phải định:
- Tính hiệu quả trong phòng thí nghiệm (kiểm tra vải, vết bẩn). - Giá thành
- Tính ổn định của sản phẩm
Điều nay giúp chọn đƣợc một tỉ lệ tốt hơn.
Ngƣời ta có thể thực hiện cùng một thao tác với tỉ lệ chất hoạt động bề mặt khác, chẳng hạn 30 hay 35%.
Chọn chất hƣớng nƣớc
Khi đã biết tỉ lệ của các chất hoạt động bề mặt, phải tìm ra chất hƣớng nƣớc giúp cho công thức đƣợc ổn định trong tất cả các điều kiện tồn trữ.
lƣu giữ.
Những thành phần dùng đơn độc hay phối hợp đều thuộc loại propylen, glycol, rƣợu, trietanolamin.
Enzim
Cùng một sắc thái đối với các loại bột giặt, chẳng hạn ngƣời ta có thể dùng các enzim phân giải protein tác động trên các vết bẩn gốc protein và các enzim phân giải amin hiệu nghiệm trên các vết bẩn gốc tinh bột (chuối, cacao....). tuy nhiên phải kèm vào cho chúng một hệ thống giúp ổn định chúng.
Etylen diamino tetra metylen photphonat/muối natri (EDTMP).
Một chất thành phần loại này có thể đƣợc dùng để gia tăng hiệu năng của sản phẩm trên các vết bẩn loại chè, cà phê, rƣợu nho hay trái cây và do đó bù đắp sự thiếu vắng các chất tẩy trắng cổ điển (hệ thống này không thể đƣa vào trong một công thức chứa nƣớc vì có hiện tƣợng phân huỷ.
Chất tẩy quang học
Kinh nghiệm giúp cho ngƣời lập công thức chọn lựa một hay những chất hồ quang thích nghi với nhiệt độ khi giặt giũ, ví dụ hỗn hợp CBS và DMS- X sẽ giúp quan sát đƣợc hiệu quả tốt đẹp khi ngƣời ta tẩy trắng trên một khoảng nhiệt độ rộng.
Chất chống bọt
Trong trƣờng hợp các công thức đẳng hƣớng gốc xà phòng, lƣợng chất chống bọt đƣợc sử dụng rất nhỏ. Những chất chống bọt gốc silicon với tỉ lệ < 0,05% đƣợc dùng để ngăn cản sản phẩm bị bọt quá nhiều trong quá trình sản xuất.
Những thành phần khác
- Chất làm đục: thành phần này chỉ đƣợc sử dụng để tạo cho sản phẩm vẻ mờ đục phục vụ cho việc đảm bảo tính thẩm mỹ của sản phẩm.
- Dầu thơm, màu sắc: đảm bảo phù hợp với thị hiếu ngƣời tiêu dùng.
Các công thức mẫu
Loại công thức này giúp ta có đƣợc những nƣớc giặt dạng lỏng một pha, có độ nhớt yếu (100 dến 250 mPa) và tỉ trọng gần bằng 1.
Bảng 3.8: Công thức nước giặt dạng lỏng TT Nguyên liệu Thành phần % trong Công thức I Thành phần % trong Công thức II 1 LAS trietanolamin 15 30
2 Rƣợu béo etoxy hoá (7OE) 30 15
3 Axit stearic 15 15 4 Axit xitric 0,2 0,2 5 Axit Dietylenetriamin pentrametylen photphonic 0,3 0,3 6 Proteaza 0,05 0,05 7 Chất tẩy quang học 0,25 0,25 8 Nhũ tƣơng silicon (DB 110) 0,2 0,2 9 Rƣợu 10 10 10 1,2 - Propandiol 5 5 11 Trietanolamin dùng để chỉnh pH - - 12 Nƣớc Vừa đủ 100 Vừa đủ 100 3.4.2. Nƣớc giặt cấu trúc dạng lỏng
Kỹ thuật công nghệ đƣợc dùng để sản xuất nƣớc giặt cấu trúc dạng lỏng phức tạp hơn nhiều so với kỹ thuật công nghệ sản xuất thuốc giặt đẳng hƣớng dạng lỏng (tong đó cách tƣơng đối, chỉ cần hoà tan lẫn các thành phần với nhau). Hai yếu tố cần quan tâm nhất để đảm bảo tính ổn định và độ nhớt của sản phẩm là cấu tạo của nƣớc giặt cấu trúc dạng lỏng và phƣơng thức sản xuất.
Ý tƣởng sản xuất nƣớc giặt cấu trúc dạng lỏng xuất phát từ cấu tạo của màng tế bào, theo đó ngƣời ta sản xuất một chất nền rồi đƣa các hạt rắn vào và giữ chúng ỏ thể vẩn trong nƣớc. Ở nồng độ thấp, các chất hoạt động bề mặt tồn tại dƣới dạng các phân tử hay mixe. Khi nồng độ gia tăng, cùng với sự có mặt của các chất điện giải làm cho hệ thống cấu trúc đƣợc hình thành: đó là những pha lớp
Hình 3.11: Tinh thể lỏng
Ta có thể có các pha lớp với các anionic đơn độc hoặc anionic và NI. Các liposom là một hình thể cấu tạo bởi những tầng kép đồng tâm của các phân tử hoạt động bề mặt, cách nhau bởi các lớp nƣớc hay dung dịch chất điện giải. liposom này đƣợc phân tán cách xa nhau nhiều ít trong pha lỏng để cấu tạo nên nền có cấu trúc ổn định tỏng đó các hạt rắn có thể ở thể vẩn trong nƣớc.
Chất điện giải tripolyphotphat chẳng hạt, có thể đƣợc hoà tan trong pha nƣớc hay tồn tại dƣới dạng hạt rắn vƣợt quá điểm bão hoà. Các hạt này, cũng nhƣ các hạt rắn khác (zeolit, calcit) có thể ở thể vẩn trong nền có cấu trúc.
Nhƣng hai vấn đề chính trong việc lập công thức cho các nƣớc giặt cấu trúc dạng lỏng là tính ổn định và độ nhớt của san rphaamr. Nói chung, phần dung lƣợng pha phân tán càng cao thì sự ổn định càng cao. Tuy nhiên, nếu pha ơhaan tán cao có thể làm tăng độ nhớt của sản phẩm gây khó khăn khi phải đổ sản phẩm ra khỏi chai. Việc duy trì dung lƣợng pha phân tán gần 0,6 các liposom gần nhƣ liền nhau. Việc này giúp sản phẩm có đƣợc tính ổn định thoả đáng và độ nhớt hợp lý.
Một khó khăn khác trong việc lập công thức cho nƣớc giặt cấu trục dạng lỏng là hiện tƣợng ngƣng kết của các liposom. Hiện tƣợng này có thể gây ra độ nhớt không mong muốn hoặc làm cho sản phẩm không ổn định. Để khắc phục hiện tƣợng này ngƣời ta sử dụng các “polime giảm ngƣng kết” với hàm lƣợng nhỏ (0,01 đến 1%) giúp tránh đƣợc các vấn đề không ổn định và độ nhớt trong khi gia tăng chất hoạt động bề mặt trong sản phẩm. Cơ chế tác động của các polime này đƣợc giải thích là: phần kỵ nƣớc của các polime liên kiên vào bên trong lớp ngoài cùng của liposom trong khi phần ƣa nƣớc ở bên ngoài của lớp này. Khi đó có một lực đẩy giữa các phân tử chất hoạt động bề mặt và phần khác giữa các liposom kế cạnh. Trong trƣờng hợp đó hoặc tính ổn định của nền sẽ gia tăng, hoặc độ nhớt sẽ
Điều quan trọng là ngƣời lập công thức phải nghiên cứu mỗi loại chất hoạt động bề mặt đƣợc dùng để có đƣợc nền ổn định nhất và sản phẩm hoàn thành hiệu quả nhất.
Chất anionic
Ngƣời ta phải tìm ra một giải pháp dung hoà giữa LAS dây dài và LAS dây ngắn hơn. Chẳng hạn, ngƣời ta chọn đúng một LAS có phân bố các dây cacbon giữa 10 và 14: tẩy rửa tốt/cấu trúc mixen chắc chắn hơn.
Xà phòng
Xà phòng từ quá trình trung hoà các axit béo đƣợc cất từ đậu phộng bằng KOH, có tính ổn định hơn xà phòng do mỡ động vật ha các stearat (các chất này cho ra nƣớc nƣớc giặt dạng lỏng rất sệt).
Chất hoạt động bề mặt không ion (NI)
Có thể dùng một rƣợu béo mạch thẳng etoxy hoá C13 - C15 với 7.OE.
Cân bằng quan hệ ABS/Xà phòng/NI
Chính tỉ lệ ba hoạt chất thành phần này quyết định tính nhớt và tính ổn định của sản phẩm cũng nhƣ công hiệu của nó (giặt rửa và khả năng tạo bọt).
Những tỉ lệ khác nhau có thể đƣợc thửu nghiệm trong phòng thí nghiệm bằng cách sử dụng một biểu đồ tam phân, các thử nghiệm liên tiếp giúp thiết lập một bản đồ các vùng cấu trúc khác nhau.
Chất điện ly
Ngƣời ta có thể phân laoiaj chúng thành hai nhóm chính: - Chất điện ly “mạnh”: natri clorua, natri sunfat.
- Chất điện giải trung bình: natri tripolyphotphat, natri xitrat.
Lƣu ý: sự hiện diện của dầu thơm rất cần vì nó cải thiện tính ổn định của nƣớc giặt cấu trúc dạng lỏng.
Ổn định NI
LAS Xà phòng
Các enzim đặt ra khá nhiều vấn đề cho ngƣời lập công thức nƣớc giặt cấu trúc dạng lỏng. Các enzim này chỉ ổn định trong môi trƣờng trung tính, trong khi để đƣợc hiệu quả giặt tẩy cao sản phẩm phải có độ pH cao. Giải pháp là sản xuất một phức chất từ pentaborat hay natri boảt và glyxerol, giải phóng ion H+
(cho phép pH giảm xuống khoảng 7, và nhƣ thế đảm bảo enzym đƣợc ổn định). Khi có nƣớc, phản ứng ngƣợc lại và độ pH tăng ( 9) giúp giặt tẩy hiệu quả cao.
Công thức mẫu
- Giặt rửa bằng tay
Hai công thức tƣơng đƣơng với loại bột giặt để giặt bằng tay đƣợc cho dƣới đây:
Bảng 3.9. Công thức bột giặt bằng tay
TT Thành phần Công thức I
(thành phần %)
Công thức II (thành phần %)
1 Alkyl benzen sulfonat 6,5 8,5
2 Xà phòng kali 1,5 2,2 3 Chất hoạt động bề mặt NI 2,5 3,5 4 CMC Na 0,05 0,05 5 Triphotphat 30 27 6 Natri silicat 2 2 7 Chất tẩy quang học 0,1 0,1 8 Dầu thơm 0,4 0,4
- Giặt rửa bằng máy
Công thức gần với loại bột giặt để giặt bằng máy đƣợc cho dƣới đây:
Bảng 3.10. Công thức bột giặt máy
TT Thành phần nguyên liệu Thành phần %
1 Alkyl benzen sulfonat 6
3 Chất hoạt động bề mặt NI 3,5
4 Toluen sulfonat 1
5 CMC Na 0,1
6 Triphotphat 25
7 Chất tẩy quang học 0,1
8 Enzim (proteaza) 9 Gu/mg
9 Pentaborat 2 10 Glyxerol 5 11 Dầu thơm 0,5 12 Nƣớc Vđ 100 Tỉ trọng: 1,3 - 1,4 Độ nhớt: 250 - 400mPas
- Công thức không có phot phat
Bảng 3.11. Công thức giặt máy không có photphat
TT Thành phần nguyên liệu Thành phần % 1 LAS 7,7 2 LES 2,4 3 Chất hoạt động bề mặt NI 2,4 4 Zeolit 20 5 Polime 3,5 6 Axit xitric 1,5 7 Glyxerol 8 8 Borax 5,7
10 Enzim 0,5 11 Chất tẩy quang học 0,05 12 Silicon 0,35 13 Dầu thơm 0,2 14 NaOH chỉnh pH 8,5 3.4.3. Sản phẩm tẩy rửa đậm đặc dạng lỏng
Trong vòng ảnh hƣởng chung của các sản phẩm càng hƣớng về dạng đậm đặc hơn (thực dụng, hoạt động bảo vê môi trƣờng: ít thải sản phẩm hoá chất bao bì hơn ra môi trƣờng, ít tiêu thụ năng lƣợng), nƣớc giặt đẳng hƣớng dạng lỏng cũng nhƣ nƣớc giặt cấu trúc dạng lỏng đã có những sản phẩm đậm đặc giúp giảm ½ liều lƣợng sử dụng.
Sản xuất các sản phẩm đẳng hƣớng dạng lỏng đậm đặc không thể thực hiện đƣợc băng cách gia tăng tỉ lệ các chất xây dựng và hoạt tính (điều này dẫn đến sản phẩm sệt/nhão hoặc phải cần đến lƣợng lớn tác nhân làm ƣớt).
Ngƣời ta có thể lập đƣợc một công thức tốt bằng cách: - Dùng các polime giảm sự ngƣng kết
- Chọn các hoạt chất thích hợp (SAS, các chất hoạt động bề mặt NI, lƣỡng tính).
- Giảm nhiều lƣợng xà phòng (do đó cần ít các tác nhân làm ƣớt hơn và có thể làm đậm đặc hơn).
- Thay đổi các chất xây dựng: xà phòng/hệ thống các chất xây dựng hoà tan.
Sự lựa chọn các phụ gia đƣợc thực hiện sao cho thoả mãn ba đòi hỏi sau:
- Hiệu quả tốt (đặc biệt trong môi trƣờng chƣa xây dựng đủ) - Giảm tối đa số lƣợng tác nhân làm ƣớt cần thêm vào - Không hoặc ít gây hại tới môi trƣờng
Mẫu 1. TT Tên thành phần Thành phần % 1 LAS 12,3 2 Synperonic (NI) 15,4 3 Natri oleat 7,5 4 Natri laurat 5,1 5 K2SO4 6,0 6 Glyxerol 5,0 7 Borax 3,5 8 Dequest 0,4 9 Silicon 0,1 10 Savinaza 0,3 11 Amilaza 0,1 12 Tinopal 0,1 13 Dầu thơm 0,3 14 Polime giảm ngƣng kết 2 15 Nƣớc Vđ 100 Mẫu 2 TT Tên thành phần Thành phần % 1 LAS 20,6 2 Synperonic (NI) 4,4 3 Glyxerol 5,0 4 Borax 3,5
6 Silicon 0,25 7 Silic (Gasil) 2,0 8 CMC Na 0,3 9 Blancophor 0,1 10 Dequest 0/0,2 11 Dequest 0,4 12 Dầu thơm 0,3 13 Alcalaz 0,5 14 Polime giảm ngƣng kết 1 15 Nƣớc Vđ 100 Mẫu 3. TT Tên thành phần Thành phần % 1 LAS 9,2 2 Synperonic (NI) 17,3 3 Natri oleat 5,6 4 Natri laurat 3,8 5 Natri xitrat.2H2O 10,0 6 Glyxerol 5,0 7 Borax 3,5 8 Dequest 0,4 9 Silicon 0,1 10 Savinaza 0,3 11 Amilaza 0,1 12 Tinopal 0,1
13 Dầu thơm 0,3
14 Polime giảm ngƣng kết a 2
15 Polime giảm ngƣng kết b 1
16 Nƣớc Vđ 100
3.4.4. Nƣớc rửa chén
Trong sản xuất nƣớc rửa chén bát gồm 2 loại: nƣớc rửa chén bát bằng tay và nƣớc rửa chén bát bằng máy. Trong phạm vi giáo trình này, sẽ giới thiệu về nƣớc rửa chén bát bằng tay.
3.4.4.1. Những bề mặt cứng trong rửa chén bát bằng tay.
Những bề mặt cứng phải rửa bằng tay rất đơn giản ba gồm các vật gia dụng trong nhà bếp nhƣ: bát đĩa, dao, xoong nồi, ly tách.... Cấu tạo của các vật dụng này rất khác nhau và đòi hỏi phải có cách sử dụng khác nhau tuỳ theo chất lƣợng của nó.
Bảng 3.12 : Các loại bề mặt chính trong rửa chén bát bằng tay
Thuỷ tinh Tất cả các loại thỷ tinh: thuỷ tinh thƣờng, thuỷ tinh kali, pha lê,...
- các sản phẩm bằng thuỷ tinh có trang trí hoặc không.
Sứ Trang trí ở dƣới nƣớc men, trên nƣớc men, trong nƣớc men
hay vẽ bằng tay
Sành / gốm Phần nhiều có vẽ dƣới nƣớc men
Bạc Bạc khối (có 7 -8% đồng) hoặc mạ bạc
Thép không rỉ Các bộ dao, muỗng, nĩa, nồi, xoong, chảo
Nhôm xoong, chảo
Đồng Nồi (ít dùng ngày nay)
Nhựa Polycacbonat, polypropylen
3.4.4.2. Các vết bẩn
Các vết bẩn chính là thực phẩm (không kể vài trƣờng hợp ngoại lệ nhƣ son môi, các vết bẩn kim loại...) mà các thành phần chính là:
- Hydrat cacbon (đƣờng, các chất bột,) - Lipit (mỡ động vật, dầu thực vật) - Protit (thịt, cá, trứng, sữa,...) - Các muối khoáng - Các phụ gia khác (màu) Và thông thƣờng là các vết bẩn phối hợp. 3.4.4.3. Các sản phẩm dùng rửa chén bát bằng tay
Thị trƣờng các sản phẩm dùng rửa chén bát bằng tay rất khác nhau giữa các nƣớc đang phát triển và các nƣớc phát triển, nhƣng ngay trong các nƣớc phát triển máy rửa chén chiếm dần dần thị trƣờng, các sản phẩm truyền thống vẫn giữ một vị trí hàng đầu.
Hơn nữa, vì sự chế tạo ra các sản phẩm này cũng đơn giản, nên ngoài các sản phẩm đã có thƣơng hiệu vẫn còn có rất nhiều nhãn hiệu nhỏ tràn ngập thị trƣờng.
a) Các thành phần khác nhau và vai trò của chúng
Căn bản của nƣớc rửa chén bát dựa trên một sự pha chế của các chất hoạt động bề mặt (từ 20% tới 40% nói chung) kết hợp với các chất thành phần chuyên biệt có vai trò làm tăng nhiều bọt. Các nguyên liệu phụ tạo ra một hỗn hợp ổn định và đồng nhất của các chất thành phần có có một độ nhớt thích hợp cho loại sản phẩm này.
Gần đay, đã xuất hiện những thành phần mới trong các sản phẩm giữ vị trí hàng đầu ví dụ các chất bảo vệ cho da tay nhạy cảm hoặc các chất phụ gia làm ráo nƣớc (dễ khô hơn) để tạo một sản phẩm trong.
Các chất hoạt động bề mặt
Điểm then chốt căn bản trong khi thành lập công thức nƣớc rửa chén bát là bọt. Bọt phải dồi dào, lâu tan, cần phải cung ứng trong suốt quá trình rửa. Đối với ngƣời nội trợ, việc trƣớc tiên của một sản phẩm có chất lƣợng tốt là cần phải có một lƣợng bọt dồi dào khi cho vào nƣớc. Ngƣời triển khai sản xuất cần phải nắm