Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu thiết lập công thức, sản xuất thử nghiệm chất tẩy rửa sinh học cho bề mặt sứ vệ sinh.

.........................................................................................................................................................................................................................

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ

DANH MỤC BẢNG VIẾT TẮT

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đaon các kết quả nghiên cứu đưa ra trong bài đồ án tốt nghiệp này làcác kết quả thu được trong quá trình nghiên cứu riêng tôi với sự hướng dẫn của Tiến SĩHoàng Thị Hòa, không cho sao chép bất kì kết quả nghiên cứu của tác giả nào khác.Nội dung nghiên cứu có tham khảo và sử dụng một số thông tin, tài liệu từ cácnguồn tài liệu đã được liệt kê trong danh mục các tài liệu tham khảo

Nếu tôi nói sai, tôi xin chịu mọi hình thức kỉ luật theo quy định

SINH VIÊN THỰC HIỆN

(Ký và ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian học tập và nghiên cứu thực nghiệm và được sự quan tâm, giúp

đỡ chỉ bảo tận tình của các thầy cô khoa Thực phẩm & Hóa học cùng các bạn, tôi đã

hoàn thành đồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu thiết lập công thức, sản xuất thử nghiệm chất tẩy rửa sinh học cho bề mặt sứ vệ sinh.” Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô

trong khoa Thực phẩm & Hóa học – Trường Đại học Sao Đỏ đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuân tiên nhất cho tôi thực hiện đề tài Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới cô Hoàng Thị Hòa, người đã tận tâm hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình tôi thực hiện đề tài này

Bài báo cáo này là kết quả của sự nỗ lực học hỏi và nghiên cứu của tôi Vì thời gian thực hiện đề tài có hạn, quá trình thực hiện còn gặp nhiều khó khăn nên không thểtránh những thiếu sót Do vậy, tôi rất mong nhận được sự góp ý kiến của các thầy, cô

và các bạn để đề tài báo cáo của tôi hoàn thiện hơn,

Tôi xin chân thành cảm ơn

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài.

Từ xưa con người đã biết dùng các loài thực vật có khả năng tẩy rửa để làm sạch

cơ thể và đồ đạc, vật dụng của mình.Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kĩthuật việc tẩy rửa ngày càng dễ dàng hơn với các loại sản phẩm tẩy rửa ngày càng đadạng và có nhiều tính năng ưu việt Các sản phẩm thông dụng nhất trên thị trường hiệnnay là chất tẩy rửa tổng hợp như: bột giặt, kem giặt, nước giặt

Hoá chất tẩy rửa có vai trò quan trọng đối với đời sống hàng ngày, những lợi íchcủa chúng là rất to lớn và đã được ghi nhận, từ những hóa chất tẩy rửa trong sản xuấtcông nghiệp đến đến các sản phẩm tẩy rửa trong gia đình…Tuy nhiên nhiên, các sảnphẩm đó chủ yếu được sản xuất từ hóa chất, nhiều loại gây nguy hiểm cho sức khỏengười tiêu dùng và ảnh hưởng tới môi trường sinh thái nếu được thải ra quá nhiều màchưa qua xử lý

Xuất phát từ thực tế, em mong muốn chế tạo được một loại chất tẩy rửa có khảnăng phân hủy sinh học, an toàn với người dùng vì vậy em đã quyết định chọn đề tài

“Nghiên cứu thiết lập công thức, sản xuất thử nghiệm chất tẩy rửa sinh học cho bề mặt sứ vệ sinh.” cho bài đồ án tốt nghiệp.

"Chất tẩy rửa sinh học" là chất tẩy rửa được tạo ra bằng việc sử dụng công nghệ enzyme tạo ra các loại enzyme để loại bỏ vết bẩn Chất tẩy rửa sinh học ra đời có thể được coi là một sự thay thế hoàn hảo cho các loại hóa chất tẩy rửa vốn được coi là độc

hại, không tốt cho sức khỏe như bột giặt, thuốc tẩy mà vẫn đảm bảo hiệu quả và thânthiện với môi trường

2 Mục tiêu:

- Nghiên cứu tổng quan tài liệu về công thức, quy trình sản xuất chất tẩy rửa, chất tẩyrửa sinh học, đặc điểm vết bẩn trên bề mặt sứ vệ sinh

- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình phối trộn sản phẩm

- Nghiên cứu xây dựng được công thức chất tẩy sinh học cho bề mặt sứ vệ sinh

- Đề xuất được quy trình sản xuất thử nghiệm ở quy mô phòng thí nghiệm

Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN 1.1 Chất tẩy rửa.

1.1.1 Khái niệm.

Chất tẩy rửa là loại chất dùng để tăng tác dụng tẩy sạch của nước với các chấtbẩn có tính dầu (không tan trong nước) Khi hòa tan trong nước, chất tẩy rửa làm giảmmạnh sức căng bề mặt giữa nước và các chất bẩn có tính dầu, nhờ đó làm cho chất bẩndễ thấm ướt và dễ bị lôi kéo ra khỏi bề mặt bị dính bẩn, đi vào môi trường nước Kếtquả là bề mặt dính bẩn được tẩy sạch

bề mặt có nguồn gốc từ sản phẩm hóa dầu

- Chất tẩy rửa sinh học là loại chất tẩy rửa được đi từ nguyên liệu là các loài thựcvật, động vậy có khả năng phân hủy sinh học

Chất tẩy rửa tổng hợp được chia

b) Chất tẩy rửa sinh học.

Chất tẩy rửa sinh học là chất tẩy rửa có khả năng phân hủy sinh học, là loại chất tẩyrửa được tạo ra bằng việc sử dụng công nghệ enzym tạo ra các loại enzym để loại bỏ

vết bẩn Các enzym trong loại chất tẩy rửa này không hề ăn mòn da tay hay bám lại

trên bề mặt tẩy rửa khiến da bị ảnh hưởng, tuyệt đối an toàn cho da bởi khả năng hòatan cực kỳ tốt Hơn nữa còn có thể sử dụng nước thải sau khi giặt để tưới cho cây, mộttính năng không tưởng đối với các loại chất tẩy rửa khác

1.1.3 Chất tẩy rửa tổng hợp[1],[6]

Một sản phẩn tẩy rửa có thành phần rất phức tạp nhưng chúng thường bao gồm cácthành phần chính sau:

1.1.3.1 Chất hoạt động bề mặt.

Chất hoạt động bề mặt là thành phần quan trọng nhất của chất tẩy rửa Nó có mặt ởtất cả các chất tẩy khác nhau với nhiệm vụ là tẩy đi các vết bẩn và những chất lơ lửngtrong nước giặt để cho chúng không bám trở lại trên bề mặt

Chất hoạt động bề mặt là hợp chất hóa học có sức căng bề mặt nhỏ hơn sức căng

bề mặt của dung môi, và trong dung dịch, nồng độ của nó ở bề mặt cao hơn bên trongdung dịch, làm giảm sức căng bề mặt của dung dịch, nồng độ của nó ở bề mặt cao hơnbên trong dung dịch, làm giảm sức căng bề mặt của dung dịch Nếu có nhiều hơn haichất lỏng không hòa tan thì chất hoạt động bề mặt làm tăng diện tích tiếp xúc giữa haichất lỏng đó Khi hòa chất hoạt động bề mặt vào trong một chất lỏng thì các phân tửbắt đầu tạo đám được gọi là nồng độ tạo đám tới hạn

Những chất hoạt động bề mặt quan trong thường là những hợp chất hữu cơ gồmphần: phần phân cực (phần ưa nước) và phần không phân cực (phần kị nước) Axit béo

là chất hoạt động bề mặt gồm gốc hydrocacbon là phần không phân cực và nhómcacboxyl là phần phân cực Tính ưa, kị nước của một chất hoạt động bề mặt được đặctrưng bởi một thông số độ cân bằng ưa kị nước (Hydrophilic Balance-HLB), giá trịnày có thể từ 0 đến 40 HLB càng cao thì hóa chất càng dễ hòa tan trong nước, HLBcàng thấp thì hóa chất càng dễ hòa tan trong các dung môi không phân cực như dầu.Tùy theo tính chất mà chất hoạt động bề mặt được phân theo các loại khác nhau.Nếu xem theo tính chất điện của đầu phân cực của phân tử chất hoạt động bề mặt thì

có thể phân chúng thành bốn loại sau:

 Các chất hoạt động bề mặt cationic:

Ngược lại, nếu nhóm hữu cơ mang một điện tích dương ( -NR, R2R3 ), sản phẩm đượcgọi là cationic: clorua dimetyl-steearyl amoni là một ví dụ của nhóm này

 Các chất hoạt động bề mặt NI:

Các chất hoạt động bề mặt NI có những nhóm hữu cực NI hóa trong dung dịch nước.Phần kị nước gồm dây chất béo Phần thích nước chứa những nguyên tử oxy, nitơ hoặclưu huỳnh không ion hóa; sự hoàn tan là do cấu tạo những liên kết hydro giữa các phân

tử nước và một số chức năng của phần thích nước, chẳng hạn như các chức năng etecủa nhóm polyoxyetylen (hiện tượng hydrat hóa) Trong loại này, người ta thấy chủyếu là các dẫn xuất của polyoxyetylen hoặc polyoxypropylen nhưng cũng cần phảithêm vào đây các este của đường, các alkanolamit

 Các chất lưỡng tính:

Các chất lưỡng tính là những hợp chất có một phân tử tạo nên một ion lưỡng cực Axitxetylamino-axetic, chẳng hạn, trong môi trường nước cho hai thể sau đây:

C16H33 – NH2 – CH2 – COOH chất cationic trong môi trường axit

C16H33 – NH – CH2 – COO- chất anionic trong môi trường kiềm

Trong tất cả các phân tử ấy, phầm kị nước gồm một dây alkyl hay dây béo Chúngđược biểu thị bằng:

Các chất xây dựng bao gồm những tính nắng sau:

- Loại bỏ ảnh hưởng của các kim loại kiềm thổ từ nước, bề mặt, chất bẩn

- Có khả năng chống tái bám chất trơ trở lại cao, ngăn cản sự ăn mòn bề mặtnhiễm bẩn

- Phân tán các hạt bẩn hoặc giữ các hạt ở trạng thái lơ lửng trong dung dịch

- Tính năng tẩy rửa tốt các chất màu, các chất béo, thích hợp với các thành phầnkhác trong chất tẩy rửa, nguyên liệu dễ kiếm

- Không độc hại cho người sử dụng

- Về mặt môi trường: phân hủy sinh học tốt, không làm ô nhiễm nguồn nước,không gây hại đến các sinh vật

- Có tính kinh tế cao.

1.1.3.3 Các phụ gia

a) Phụ gia chống tái bám

Các tác nhân chống tái bám được đưa vào nhằm ngăn cản các loại chất bẩn đãđược tẩy khỏi bề mặt tẩy rửa bị tái bám trên bề mặt tẩy rửa

Phụ gia chống tái bám có chức năng:

- Có khả năng chống lại hiện tượng hấp phụ thuận nghịch

- Kiểm soát sự kết tinh và ngăn không cho chúng lớn tới một cỡ tối ưu đểtránh sự tái bám của chúng vào vải vóc

- Gia tăng điện tích âm trong nước giặt tạo một lực đẩy lớn hơn giữa cáchạt qua đó tránh được sự ngưng kết dẫn đến sự tái bám trên vải vóc

Tác nhân chống tái bám được sử dụng phổ biến gồm có: cacboxy methyl

cellulose (CMC, các dẫn xuất của tinh bột cacboxy), các ete celluloza, các copolyme

polyetylenterephtalat polyoxyetylenterephtalat (dùng cho vải polyeste)

c) Phụ gia tẩy trắng

Chất tẩy trắng chứa clo

- Natri hypoclorit NaClO: đây là tác nhân oxy hóa mạnh, ổn định ở pH > 10 Tốc

độ tẩy trắng tăng khi thêm một lượng vừa phải axit (để pH trong khoảng 5,0 ữ 8,5) đểtạo ra axit hypocloro (HClO) Sự giải phóng clo xảy ra ở pH < 5 Sự oxy hóa xenlulolớn nhất trong khoảng pH = 5 đến 9

- Natri clorit NaClO2: là nguồn dạng rắn khá ổn định của ClO2 ClO2 không ổnđịnh và là chất tẩy trắng oxy hóa Quá trình tẩy trắng được thực hiện ở pH 3,5 đến 4với chất đệm là natri dihydrophosphat

Các peroxit vô cơ

- Hydroperoxit: Trong quá trình tẩy, H2O2 phân ly thành H+ và HOO-, chínhHOO- phân hủy cho ra một nguyên tử oxy Nguyên tử oxy này ghép vào liên kết đôicủa chất màu, phá hủy cấu trúc màu và do đó tẩy trắng vải Phản ứng này diễn ra trongmôi trường kiềm Vải cotton bị phá hủy khá mạnh trong điều kiện này Các chất kíchhoạt và chất ổn định được đưa vào để kiểm soát quá trình tẩy trắng

- Natri perborat: Là các tinh thể trắng dạng bột, tan trong nước ở nhiệt độ thường.Khi hòa tan trong nước sẽ tạo ra hydroperoxit Trong thực tế thường sử dụng dungdịch 1% ở pH = 10

4NaBO2.H2O2+3H2O → NaB4O7 + H2O2 + 2NaOH

- Natri percabonat Na2CO3.3H2O2: Dung dịch 1% của natri percacbonat có pH =10,5 Nó bị phân hủy ở nhiệt độ trên 20 oC tạo ra natri cacbonat và hydroperoxit

Các peroxit hữu cơ

- Perborat là một tác nhân tẩy trắng tốt, nhưng chỉ có hiệu lực ở 60 oC Nhiệt độtẩy rửa thường thấp dưới 60 oC, có thể 40 oC, do đó các peraxit chứa các nhóm - OOH

có khả năng tẩy trắng cao hơn hydroxy peroxit thường được đưa vào sản phẩm tẩy rửa

- Peraxetic axit: Là dẫn xuất axetyl của hydro peroxit, thường ở dạng dung dịch

36 đến 40% trong axit axetic Sự ổn định của peraxetic axit kém hydro peroxit, khiphân hủy sẽ tạo ra gốc OH*, khi có mặt các ion như sắt quá trình phân hủy sẽ tăngnhanh

- Diperoxy dodecandioic axit: Đây là peraxit không tan trong nước, hiệu quả tẩytrắng cao ở nhiệt độ thấp, khả năng tẩy trắng tức thì khi mới cho vào Tuy nhiên nókhông ổn định trong môi trường kiềm, và có thể tự bốc cháy gây nguy hiểm cho người

Các tác nhân khử

- Sunfua dioxit, sunfit, bisunfit: Sunfua dioxit tan trong nước tạo axit sunfurơ.Khi tăng độ kiềm tồn tại dạng sunfit hoặc bisunfit Đây là các tác nhân khử có khảnăng tẩy trắng tốt nhưng cũng gây phá hủy vải

SO32- + 2OH- → SO42- + H2O + e

Natri hydrosunfit Na2S2O4: Được sử dụng trong công nghiệp, tẩy trắng giấy vàbột giấy, cũng được sử dụng cho vải len mà không bị phá hủy như trường hợp dùnghydro peroxit Ở pH thấp hoặc nhiệt độ cao, dung dịch nước không ổn định và tạo radạng bisunfit

2S2O42- + H2O → 2HSO3- + S2O32-

- Natri borohydrit NaBH4: Là tác nhân khử chọn lọc các nhóm aldehyt, xeton.Vải cotton khi sử dụng sẽ xảy ra quá trình hình thành các dạng oxyxenlulo và dehydrohóa kèm theo làm cho vải chuyển sang màu vàng Quá trình khử các nhóm aldehyt vàxeton thành rượu trả lại màu trắng cho vải

d) Phụ gia tẩy trắng quang học

Trong phân tử của chất tẩy trắng quang học có mặt một hệ thống mối liên kếtnối đôi cách dài, có cấu tạo phân tử thẳng và phẳng (trong đó hợp chất có nhân benzencàng nhiều thì hiệu quả tẩy trắng quang học càng tốt) Các phân tử này có đặc tínhmang một trạng thái kích thích tương ứng với sự hấp thu một bức xạ nằm trong vùng

tử ngoại (UV) và phát ra một bức xạ ánh sáng nằm trong phần xanh khi phân tử đổi từtrạng thái kích thích về trạng thái cơ bản

Các hợp chất thích hợp nhất trong tẩy trắng quang học là các chất có cấu trúcthơm hoặc thơm không đều, liên kết trực tiếp với nhau hoặc qua trung gian là các cầuetylen

1.1.3.4 Cơ chế tẩy rửa.[6]

Quá trình tẩy rửa là quá trình phức tạp và liên quan đến nhiều yếu tố vật lý và hóahọc Khả năng tách các chất bẩn trong suốt quá trình tẩy rửa sẽ được nâng cao bằngcách tăng các tác động cơ học, thời gian tẩy rửa, nhiệt độ Tuy nhiên đối với bất kì mộtcông nghệ tẩy rửa nào được đưa ra đều phụ thuộc vào sự tác động qua lại giữa bề mặtnhiễm bẩn, chất bẩn với thành phần chất tẩy rửa

Để giải thích cơ chế này thì cho đến ngày nay vẫn còn nhiều thuyết khác nhau, sauđây là một số thuyết điển hình

o Thuyết nhiệt động – phương thức Lanza.

Chúng ta hãy xét đến một chất béo H (dầu) và một bề mặt rắn F (sợi) Việc vấy bẩn F

do H có thể được biểu diễn qua sơ đồ sau:

Hình 1.2: Vấy bẩn do một vết bẩn béo

Khi giọt dầu H (thể I) tiếp xúc với sợi F (thể II), thì giọt dầu trải ra cho đến khi đạtmột thế cân bằng với một góc tiếp giáp, được xác định bởi bề mặt của sợi và đườngtiếp tuyến của giao diện dầu/khí Năng lượng tự do của thể II có thể được viết theophương trình sau đây :

EFA = EFH + EHA.Cos0 (1)Trong đó: EFA: năng lượng tự do sợi / khí

EFH: năng lượng tự do sợi / dầuEHA: năng lượng tự do dầu / khíNhư chúng ta đã thấy trước đây, năng lượng tự do tính trên một đơn vị diện tích thìsức căng giao diện hay bề mặt Phương trình (1) trở thành:

γFA = γFH + γHA.Cos0 (2)

Mặt khác, công gắn chặt chất lỏng H vào chất nền F được biểu diễn bằng phươngtrình Dupré:

WFH = γFA + γHA – γFH (3)Theo phương trình này, người ta thấy rằng gây bẩn càng dễ dàng bao nhiêu thì cônggắn chặt chất lỏng WFH càng yếu đi bấy nhiêu

Để được như thế, chỉ cần sức căng bề mặt F (γFA) hay sức căng bề mặt của H ( γHA)

yếu đi Các bề mặt không cực (dầu, polyeste…) có một sức căng bề mặt yếu, cho nên,các chất kéo bám chặt vào sợi polyeste rất dễ dàng Trái lại, bông sợi có cực, có sứccăng bề mặt lớn hơn và vì vậy nó bị dây bẩn dầu khó khăn hơn

Gột tẩy vết bẩn có chất béo H khỏi một bề mặt F, được biểu diễn bởi sơ đồ sau:

Khi vết bẩn tách khỏi bề mặt F, trong thể III, năng lương tự do được biểu diễn bằng:

EIII = γFE + 2 γHE

(ta có 2γHE bởi vì trong thể III, người ta đã tạo nên một phân giới H/E phụ thêm).

Công cần thiết để đi từ II sang III bằng:

WA = EIII – EII = γFE + 2γHE + (γHF + γHE) hay

ở giao diện F, E và H/E

Mặt khác, cũng có thể ghi nhận rằng trong trường hợp sơi polyeste (không cực) bịvấy bẩn bởi một chất béo (không cực), thì sức căng giao diện γHF yếu: việc tẩy vết bẩn

này do đó khó khăn hơn trong trường hợp bông sợi trong đó γHF lớn hơn bởi vì bông

Vậy nếu tác nhân bề mặt, do sự hấp phụ của nó trên sợi và bết bẩn, làm giảm đượcsức căng giao diện của chúng (so với nước) đến độ mà tổng của chúng trở thành kémhơn sức căng giao diện sợi / vết bẩn, lúc đó vết bẩn sẽ tự tẩy đi.

Cơ chế này được biết đến tên gọi là “phương thức lanza”

o Cơ chế tẩy rửa theo thuyết Rolling Up (cuốn đi).

Việc tẩy đi các vết bẩn béo cũng thể được giải thích bởi thuyết “Rolling Up”, được

Stevenson nhắc đến vào năm 1953 Được thể hiện như sơ đồ:

Hình 1.4: Cơ chế tẩy rửa của phương pháp Rolling Up

Việc tẩy đi các vết bẩn từ thể II sang thể IV, qua thể trung gian III Khi cân bằnghợp lực của 3 vectơ γFB, γHB, γHF được biểu diễn bằng phương trình sau đây:

γFB = γFH + γHB.Cos0 (5)

Suy ra Cos0 = γFE−γ FH γ HE (6)

Để tẩy đi các vết bẩn, 0 phải bằng 1800 hay Cos0 = -1 Trong điều kiện này, phươngtrình (6) sẽ là:

-1 = γFE−γ FH γ HE hay γHF = γFE +γHF (7)Chất hoạt động bề mặt, do chúng được hút trên sợi và vết bẩn, làm giảm các sứccăng giao diện γFB và γHB theo phương trình (6) được xác minh trên đây Và lúc đó,

màng dầu (vết bẩn béo) sẽ cuốn lại và tách khỏi sợi trong do quá trình chà sát (bằngtay hoặc bằng máy) Đó là cơ chế “Rolling-Up”

o Hòa tan hóa.

Cơ chế “Rolling-Up” chỉ liên quan đến các vết bẩn ở thể lỏng có chất béo chủ yếunhờ các chất hoạt động bề mặt làm giảm sức căng giao diện Sau khi có được nồng độmixen tới hạn, thì không còn giảm sức căng giao diện nữa, cho nên hiệu ứng “Rolling-Up” không tăng khi có nồng độ này Tuy nhiên, vì người ta thấy sự giặt tẩy gia tăngkhi vượt quá CMC (nồng độ mixen giới hạn), ta cần phải nhờ đến một cơ chế khác “sựhòa tan hóa” Lý thuyết này đã được đưa ra trước hết bởi Mc Bam vào năm 1942, rồi

lại được Ginn, Brown và Harris lấy lại năm 1961 Phân tử của các tác nhân bề mặt kếthợp với nhau trong các dung dịch loãng để hình thành các mixen ở một sự nồng độnào đó được gọi là “nồng độ mixen tới hạn” Trong các mixen, phần kị nước của phân

tử hoạt động bề mặt quay về phía trong, trong khi phần ưa nước (nhóm ion-hóa haypolyoxyetylen) lại hướng về nước, rất nhiều hợp chất không hòa tan trong nước nhưcác axit béo, rượu béo, tryglyxerit, hydrocacbon lại được hòa tan bên trong các mixen.Nếu các phân tử được hòa tan có cực (chẳng hạn hydroxyl hay carboxyl) thì các phân

tử đó nói chung, được tìm thấy ở phần ưa nước mixen

Sau cùng chúng ta hãy lưu ý rằng sự hòa tan chỉ được diễn ra khi nồng độ chất hoạtđộng bề mặt cao hơn so với nồng độ mixen tới hạn (CMC)

Tóm lại, để có sự tẩy rửa tốt không những cần giảm sức căng bề mặt (phương thứcLanza, cơ chế “Rolling-Up”) mà còn phải tăng nồng độ các hoạt chất để hình thànhcác mixen (hòa tan hóa) và có được một số mixen đủ, tùy theo lượng vết bẩn béo thểhiện trong dung dịch cần tẩy rửa

1.1.3.5 Ưu, nhược điểm của chất tẩy rửa tổng hợp.

a) Ưu điểm

Vì chất tẩy rửa tổng hợp là muối có acid mạnh nên nó không bị thủy phân trong môitrường acid Do đó chất tẩy rửa tổng hợp có thể có hiệu quả rõ ràng khi trong nước cótính axit

- Chất tẩy rửa tổng hợp hoàn tan trong nước tốt

1.1.4 Chất tẩy rửa sinh học.

1.1.4.1 Các thành phần chính có trong chất tẩy rửa sinh học.

“Chất tẩy rửa sinh học” là loại chất tẩy rửa được tạo ra bằng việc sử dụng công

nghệ enzym để tạo ra các enzym để loại bỏ vết bản

Các enzym có nguồn gốc hữu cơ sinh sản bởi những tế bào cơ thể sống, có khi đượcgọi là diastaza hay men, là chất xúc tác sinh học Chúng có thể có nguồn gốc động vậthoặc có nguồn gốc vi khuẩn (amylaza, proteaza)

Cách đây hơn 70 năm, các enzyme được sử dụng bởi thợ giặt để lấy đi các vết máu.Tuy nhiên, enzym mới trở thành những chất phụ gia rất quan trọng vào các sản phẩmtẩy rửa nội trợ vào năm 1965 đến nay

Các enzym đã trở thành một trong những thành phần chính thêm vào công thức sảnphẩm tẩy rửa, vào nửa thập kỉ gần đây, với những lí do:

o Nhiệt độ giặt hạ thấp đáng kể từ 20-25 năm nay Nhiều vết bẩn dễ dàng bịloại bỏ ở 900C đã đặt ra nhiều vấn đề ở 500C hay 600C.

o Sự phát triển các loại bột đậm đặc và lỏng: do hiệu quả của enzym ở tỷ xuấtrất thấp, chúng được xem như một dụng cụ lý tưởng đối với nhà tạo côngthức

o Các thói quen của người tiêu dùng đã thay đổi Trước kia người ta giặt quần

áo để chỉ muốn làm sạch Ngày nay, người ta ít để ý đến vấn đề này nhưnglại muốn làm “mới” trong thời gian dài càng tốt, do đó enzym rất thành công(ví dụ như xenluloza)

o Áp lực môi trường ngày càng mạnh đủ đóng vai trò ưu thế trong sự phát triểnenzym, rất dễ thoải mái hóa trong thiên nhiên

Thế nên, trong những năm gần đây, người ta thấy những sản phẩm giặt quần áo,nước tẩy rửa chứa không những một enzym (proteaza) mà còn có thêm hai hoặc babốn loại enzym khác nữa vào các sản phẩm tẩy rửa

a) Các enzym chính, chức năng và cách sản xuất.

 Các proteaza

Như đã biết, các proteaza phân hủy các vết bẩn có gốc protein: máu, trứng, sữa…Chúng có thể tạo thành từ nhiều vi sinh vậy, chẳng hạn như: Bacillus Licheniformis,hoặc Bacillus Lentus Nhưng hiệu lực của chúng khác nhau: cần có ba lần proteaza từBacillus Licheniformis để có cùng kết quả giặt với proteaza từ Bacillus Lentus

Sự thủy phân tổng quát của một protein bởi một serine endo – peptidaza được mô tảtheo sơ đồ sau:

Hình 1.5: Thủy phân những liên kết peptit

 Các lipaza

Các lipaza tác động lên những vết đốm và dầu mỡ (nó xúc tác sự thủy phân nhữngtriglyxerit không hòa tan: các loại dầu ăn, chất nhờn da, kem mỹ phẩm…) Tác dụngcủa chúng được thấy rõ hơn sau một lần tẩy rửa: lý do là các lipaza hoạt động nhiềuhơn trong giời gian phơi ngô (nồng độ các enzym tăng do sự bốc hơi nước) hơn tronglúc tẩy rửa Lượng vết bẩn dầu mỡ không nhỏ lại một cách đáng kể trong lần tẩy rửađầu tiên, nhưng các tryglyxerit đã được phần nào thủy phân Cho nên việc loại trừchúng sẽ dễ dành ở lần tẩy rửa lần sau

Các lipaza sử dụng đầu tiên trong các sản phẩm tẩy rửa dùng tcho nội trợ (vào cuốinhững năm 80 tại nhật bản) là những dẫn xuất của Humiloca Languinosa Các loạikhác xuất hiện sau đó (pseudomonas alcaligenes và pseudomonas Hendonica); sự hiểu

cấu trúc ba chiều của lipaza sau đó đã giúp cho các nhà sản xuất cải tiến thành tích củaenzym này.

Trung tâm xúc tác nằm trong một “bọc” không thích nước và dài, ngược lại vớiproteaza, nó hoàn toàn bị “chôn vùi” sau một đoạn xoắn đinh ốc Khi một phân tửlipaza hoạt hóa ở một giao diện dầu / nước, hình thể của nó chắc chắn thay đổi để cóthể hoạt động

Cơ chế được biết theo sơ đồ sau đây:

Hình 1.6: Sự thủy phân của các tryglyxerit bởi lipaza

 Các amylaza

Các ∝ - amylaza (∝ - 1,4 – glucanohydrolaza) cắt đức các liên kết 1,4 của nhữngpolyme tinh bột có trọng lượng phân tử cao, điều này làm giảm độ nhờn của nhữngdung dịch tinh bột

Thêm ∝ - amylaza vào sản phẩm tẩy rửa giúp phân hóa các phân tử tinh bột (bộtnhão, khoai tây hoặc phối hợp tinh bột / vết bẩn) thành sacarit trung gian hoặc đườngkhử: các hợp chất này có phân tử lượng trung bình rất được dễ loại trừ bở các động cơgiới của máy và hóa lý của các sản phẩm tẩy rửa

Các ∝ - amylaza thưởng được sử dụng thuộc loại vi khuẩn ( Rapidase) hoặc vikhuẩn chịu nhiệt (Termamyl) các loại ∝ - amylaza này tùy thuộc vào hàm lượng canxi(sự thủy phân của tinh bột được thực hiện dễ dàng với nồng độ canxi cao)

Các nguồn gốc có thể là:

 Vi khuẩn ∝ - amylaza: vi khuẩn bacillus Subtilis, Bacillus amyloliquefaciens

 Vi khuẩn ∝ - amylaza chịu nhiệt: Bacillus licheniformis

 Các xenlulaza

Các xunlulaza phân hủy các sợi nhỏ xuất hiện trong bọt qua nhiều tẩy cọ rửa

Nguồn gốc vi khuẩn của chúng (loại: Humicola, Trichoderma, Aspergillus,Bacillus) luôn luôn giúp đạt được những xen lulaza có hiệu quả ở nhiệt độ thấp và pHcao

Các xenlulaxa là những enzym phức tạp làm thoái hóa từ từ xenluloza thànhglucose

Cơ chế sử sự thoái hóa được minh họa như sơ đồ sau:

Hình 1.7: Sự thoái hóa xenluloza bởi xenlulaza 1.1.4.2 Cơ chế tẩy rửa của chất tẩy rửa sinh học.

Cơ chế tẩy rửa của chất tẩy rửa sinh học cũng giống như cơ chế tẩy rửa của chất tẩyrửa tổng hợp Đều sử dụng chất hoạt động bề mặt để làm giảm sức căng bề mặt tănghiệu quả tẩy rửa

Các chất HĐBM sinh học là những chất hoạt động bề mặt mà ít nhất một trong hainhóm thành phần (kị nước hoặc ưa nước) có nguồn gốc từ thực vật

Các chất HĐBM có 2 tính năng chính để loại bỏ chất bẩn là thầm ướt và tính tạobọt

Tính thấm ướt tạo điều kiện các vật khó thấm ướt dễ tiếp xúc với nước

Tính tạo bọt là tạo ra điều kiện cho các chất bẩn phân tán dễ trong môi trường(nước) và làm tăng bề mặt tiếp xúc với bề mặt vật cần tẩy rửa Tính tạo bọtt là chất chỉthị cho sự có mặt của chất hoạt động bề mặt

Cơ chế tẩy rửa có thể miêu tả như sau Ký hiệu phân tử chất hoạt động bề mặt loại:

R – COONa và R – SO3Na là: + là gốc R

Nếu hạt chất bẩn là những chất dễ tan trong nước thì việc chuyển các hạt bẩnvào trong dung dịch không có khó khăn gì khi chà xát, nhưng với các chât bẩn khôngtan trong nước (như dầu mỡ ) phải nhờ các chất tẩy rửa hòa tan chúng vào dung dịchnước

Hình 1.8: Cơ chế tẩy rửa của chất HĐBM 1.1.4.3 Ưu, nhược điểm của chất tẩy rửa sinh học

a) Ưu điểm

Ngày nay, các dòng sản phẩm có nguồn gốc thiên nhiên đang trở thành xu hướng mới của ngành công nghiệp hóa mỹ phẩm Các chất hóa học đang dần được thay thế bởi các chất tự nhiên như thảo mộc, tinh dầu, hoa quả vì tính an toàn với sức khỏe của con người Vì vậy, các sản phẩm chiết xuất từ thiên nhiên đang ngày càng được ưa

- An toàn với sức khỏe của con người, an toàn với da tay

- Thân thiện với môi trường

- Nguyên liệu dễ kiếm, giá thành rẻ

Trong những năm gần đây, số người tiêu dùng lựa chọn sản phẩm làm sạch côngnghệ sinh học đã tăng đáng kể so với chất tẩy rửa tổng hợp bởi những lợi ích sức khỏe

mà họ nhận được từ sản phẩm sinh học Có thể thấy trong năm 2016 số lượng ngườidùng sản phẩm công nghệ sinh học đã tăng lên 37,5%, trong khi đó năm 2015 chỉ có12,5%, con số này đã tăng gần gấp 3 lần

b) Nhược điểm.

- Khả năng tẩy rửa kém hơn so với sản phẩm chất tẩy rửa tổng hợp

- Thời gian bảo quản ngắn

1.2 Công nghệ sản xuất chất tẩy rửa sinh học

1.2.1 Các nguyên liệu có khả năng sản xuất chất tẩy rửa sinh học.

a) Quả bồ hòn.

Soapnut hay còn gọi là quả xà bông, một loại thực vậy chứa chất saponin - chất tựnhiên có khả năng tạo bọt và làm sạch tương tự như xà phòng Ở việt nam, soapnut cótên dân gian là quả bồ hòn – nguyên liệu được sử dụng làm chất tẩy rửa từ hàng trămnăm trước

Cây bồ hòn là một loại thực vật thân gỗ, phân bố ở nhiều các nước Châu Á và đượcxem là một loại cây quan trọng giúp tạo nguyên liệu tự nhiên trong việc chế biến cácsản phẩm bảo vệ da hoặc bột giặt

Quả bồ hòn được dùng làm chất tẩy rửa, dầu gội, dùng để tắm nhờ có chứa hàmlượng saponin cao Khi tiếp xúc với nước, nó tạo ra bọt nhẹ giống như xà phòng (cótính chất giống như quả bồ kết) Soapnut có thể hoàn toàn thay thế các chất tẩy rửa hóahọc và mang lại nhiều tác dụng tốt hơn nhiều lần

Hình 1.2: Cây và quả bồ hòn

Nhiều nước trên thế giới sử dụng quả bồ hòn để làm nguyên liệu cho cá sản phẩmtẩy rửa nguồn gốc tự nhiên, giúp kháng khuẩn, tác dụng dịu nhẹ và rất an tồn cho làn

da Chính saponin trong thịt quả là chất cĩ tác dụng làm sạch, giảm nhẹ bệnh chàm,vẩy nến và được dùng như một chất bổ trợ trong ngành sản xuất kem đánh răng

Quả xà bơng còn được dùng để trị chấy, bệnh ngứa ngáy và tình trạng mẫn cảm của

da Ở một số nơi, quà bồ hòn còn được dùng để trị mụn nhọt, thậm chí cĩ tác dụngngăn ngừa sự phát triển của các tế bào u bướu

Ưu điểm lớn nhất mà soapnut cĩ được là nĩ hồn tồn lành tính và an tồn với da,ngay cả với làn da của em bé hay với làn da nhạy cảm Nĩ cũng giúp ngăn ngừa một

số bệnh ngồi da, ngừa nấm và kháng viêm rất tốt Về cơ bản, quả xà bơng cĩ thể dùnglàm sạch rất nhiều thứ như quần áo, rửa mặt, tắm gội hay làm sạch cả các vật dụng.Hiểu được tác dụng của nĩ, nhiều quốc gia trong đĩ cĩ Nhật Bản đã tận dụngsoapnut làm nguyên liệu tự nhiên để sản xuất dầu gội và sữa tắm cao cấp, thân thiệnvới mơi trường và khơng gây độc hại hay các tác dụng phụ như những loại hĩa chất.Sữa tắm Nạve là một ví dụ điển hình trong việc sử dụng soapnut làm thành phần làmsạch

Hình 1.3: Sữa tắm Nạve cĩ thành phần tẩy rửa từ quả bồ hòn

b) Quả bồ kết.

Quả bồ kết, tên khoa học là “Gleditschia australis Hemslay” thuộc họ vang

(Caesalpiniaceae) Là một cây vùng nhiệt đới được gọi là “chùm kết” hay “bồ kết” đãđược dân tộc Việt Nam biết đến như một thảo dược quý trong hàng nghìn năm Giá trị

của cây bồ kết rất đa dụng, chúng được sử dụng để chế tạo xà bông, chất tẩy rửa vàdùng trong y học chữa trị bệnh.

Hình 1.3: Cây và quả bồ kết

Quả bồ kết được dùng làm chất tẩy rửa, dầu gội, dùng để tắm, nhờ có chứa hàmlượng saponin cao Khi tiếp xúc với nước, nó tạo ra bọt nhẹ giống như xà phòng (cótính chất giống như quả bồ hòn)

Saponin còn gọi là saponisid do chữ latinh sapo = xà phòng, là một nhóm glycosidlớn, gặp rộng rãi trong thực vậy Ngoài ra người ta cũng phân lập được saponin trongđộng vật như hải sâm, các sao

- Saponin còn có một số tính chất đặc biệt như:

 Làm giảm sức căng bề mặt, tạo bọt nhiều khi lắc với nước, có tác dụng nhũhóa và tẩy sạch

 Đa số có vị đăng trừ một số như glycyrrhizin có trong cam thảo bắc, abrusosidtrong cam thảo dây có vị ngọt

 Saponin tan trong nước, alcol rất ít tan trong aceton, ether, hexan do đó người

ta dùng ba dung môi này để tủa saponin

1.2.2 Một số loại chất tẩy rửa sinh học hiện nay.

1.2.2.1 Nước tẩy bồn cầu oải hương Frosch

Nước tẩy bồn cầu hương oải hương Frosch 750ml được thiết kế độc đáo với đầu vòi

cong dễ dàng phun dung dịch vào thành, cạnh trong của bể phốt, bệ xí Nước tẩy Froshgiúp đánh bay các vết cặn canxi và vết bẩn cứng đầu bằng các axit tự nhiên và sứcmạnh làm sạch từ hoa oải hương

Ứng dụng công thức tiêu chuẩn của Đức với sự kết hợp hoàn hảo cùng chiết xuấthoa oải hương, không chỉ giúp gian phòng luôn thơm mát mà còn hạn chế sự hìnhthành và phát triển của vi khuẩn, ngăn không cho chúng quay trở lại

Khi sử dụng, bạn có thể dùng sản phẩm qua đêm đối với các loại vết bẩn khó tẩy,

mà không lo hư hại bề mặt vật dụng nhà tắm

Hình 1.4: Nước tẩy bồn cầu hương oải hương Frosh.

Mô tả sản phẩm

o Thành phần: Anionic tensides, hương thơm, tinh dầu oải hương, chất làm đặc

có tính phân hủy sinh học, một lượng nhỏ chất tạo mầu

o Mùi hương: Oải hương

1.2.3.1 Nước rửa chén sinh học GREENLIFE

Được sản xuất từ 100% hợp chất sinh học, không sử dụng các chất tạo màu

Nước rửa chén sinh học Greenlife có thành phần bao gồm nước tinh khiết, tinh dầu

bồ hòn, tinh dầu bồ kết và các chất phụ gia hữu cơ sinh học có tác dụng làm sạch cácchất bẩn trên bề mặt chén, đĩa và các dụng cụ bếp khác nhưng vẫn đảm bảo không làmảnh hưởng đến sức khỏe của bạn và gia đình Đặc biệt bởi bản chất sinh học nên sảnphẩm cực kỳ an toàn với con người khi sử dụng, dù trong quá trình sử dụng có để lạitồn dư

Nguyên liệu sản xuất ra chất tẩy rửa Greenlife đi từ nguồn gốc các hợp chất sinhhọc nên sản phẩm cực kỳ an toàn với con người khi sử dụng, dù trong quá trình sửdụng có để lại tồn dư Bọt tan nhanh trong nước nên khi sử dụng rất tiết kiệm nước,tiết kiệm công sức của các bà nội trợ

Hình 1.5: Nước rửa chén sinh học GREENLIFE.

1.2.3 Khả năng tẩy rửa của chất tẩy rửa sinh học

Chất tẩy rửa sinh học sử dụng công nghệ enzym hoàn toàn tự nhiên, với một hay nhiều loại enzym cùng lúc để loại bỏ vết bẩn Enzym sẽ xoáy sâu vào từng vết bẩn để

đánh bật chúng Ví dụ enzym Amilasa có thể loại bỏ tinh bột, enzym Proteasa có thể loại bỏ protein…

Đồng thời, với khả năng tan nhanh hoàn toàn trong nước và tính chất an toàn của các enzym sinh học, người dùng có thể yên tâm khi sử dụng, không lo hại da tay và không phải lo lắng dư lượng bột giặt tồn đọng gây ảnh hưởng đến làn da của cả nhà.+ Chất tẩy rửa sinh học sử dụng các phản ứng thuộc tính chất hóa lý nên thời gian tạo nên môi trường tẩy rửa chậm hơn

+ Chất tẩy rửa sinh học vẫn hoạt động tốt ở nhiệt độ thấp vì vậy ta có thể sử dụng nước máy để tẩy rửa bình thường

1.2.4 Giới thiệu về sứ vệ sinh.

Sứ vệ sinh (ceramic sanitary wares) là một sản phẩm rất thông dụng hiện nay, cấu tạo gồm xương (body) là phần chủ yếu tạo nên hình dáng của sản phầm và men (glaze)lớp thủy tinh mỏng phủ lên xương sứ

Sản phẩm sứ vệ sinh gồm:

 Bệ xí: sản phẩm được sử dụng để chứa và đẩy chất thải từ người, bao gồm thân

bệ xí và két nước

 Bồn tiểu: chia làm bồn tiểu nữ và bồn tiểu nam là sản phẩm cho tiểu tiện

 Chậu rửa: sản phầm chứa nước dùng để tửa tay và rửa mặt

 Bồn tắm: sản phảm chứa nước dùng để tắm, rửa và có thể ngâm người trong nước

Có thể thấy sứ vệ sinh là một sản phẩm rất cần thiết, chúng được sử dụng hàng ngày

vì vậy việc bị bám bẩn là không thể nào tránh khỏi Với mỗi loại vết bẩn cần có cơ chếtẩy rửa riêng

1.2.4.1 Đối với bệ xí, bồn tiểu

Bệ xí, bồn tiểu là sản phẩm được sử dụng để chứa và đẩy chất thải từ con người.Những loại chất bẩn chủ yếu có trên bề mặt sứ là chất bẩn cơ học như: bụi, bùn chất,chất thải thừa sau ăn uống… Các chất bẩn này có thành phần hóa học dạng ưa nước vìvậy để xử lí vết bẩn này, có thể rửa trôi bằng tác động cơ học như cọ rửa, giội nước.Tuy nhiên nếu để lâu không sử dụng hoặc tẩy rửa thì có thể gây nấm mốc do vikhuẩn tích tụ lâu ngày hình thành Để xử lý vết bẩn ta cần phải có sản phẩm chuyêndùng như chất tẩy rửa dành cho bề mặt sứ Chất tẩy rửa có thể là chất tẩy rửa sinh họchoặc chất tẩy rửa tổng hợp

1.2.4.2 Đối với chậu rửa, bồn tắm.

Chậu rửa, bồn tắm là đồ dùng đề vệ sinh cá nhân dùng để chứa và tắm rửa vì vậy chủ yếu các loại vết bẩn đều xuất phát từ người mà có Con người mỗi ngày đều hoạt động làm việc Ví dụ với những công việc như nấu ăn, thay dầu máy… thường có rất nhiều dầu mỡ bám bẩn vào chân tay, vì vậy khi tẩy rửa vệ sinh thì những loại chất bẩn này thường bị bám lại trên bề mặt sứ Chất bẩn này có thành phần kị nước, không tan trong nước, để nước có thể rửa trôi được chúng đòi hỏi có sự có mặt của chất hoạt động bề mặt có trong các sản phẩm tẩy rửa Tác dụng chính của chúng là giúp hòa tan, rửa trôi các thành phần kị nước này

1.2.5 Giới thiệu về lên men.

Thuật ngữ “lên men” có nguồn gốc từ động từ trong tiếng Latin “fervere” có nghĩa

là “làm chín” để mô tả hoạt tính của nấm men trong dịch trích của trái cây hay dịchđường hóa ngũ cốc Louis Pastuer đã gọi sự lên men là "sự sống thiếu không khí" ("kịkhí", "thiếu oxi”) Tuy nhiên, thuật ngữ lên men đến nay được hiểu là tất cả các quátrình biến đổi do vi sinh vật thực hiện trong điều kiện yếm khí (thiếu oxi) hay hiếu khí(có oxi) Công nghệ lên men là công nghệ phát triển các tế bào trong quy mô lớn vớihiệu quả cao

Có 2 loại lên men lactic là lên men đồng hình và lên men dị hình:

Glucôzơ + vi khuẩn lactic đồng hình  Axit lactic

Glucôzơ + vi khuẩn lactic dị hình  Axit lactic + CO2 + Eetanol + axit axetic

a) Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men

- Nguồn glucid

Để duy trì sự sống, điều hòa các quá tronhf chuyển hóa tế bào vi khuẩn cần sử dụngnguồn gulcid có trong môi trường dinh dưỡng làm nguồn cacbon Nguồn cung cấpglucid quan trọng cung cấp cho vi khuẩn là đường lactoza Hầu hết các vi khuẩnlactic đều có enzyme lactose nên thủy phân được lactose thành glucose và glatose.Một số loại đường khác vi khuẩn lactic sử dụng rất chọn lọc:

+ Ddiissaccarit: Saccarose, maltose…

+ Polysaccarit: dextrin, tinh bột,…

Đối với lên men lactic đồng hình vi khuẩn lactic chuyển hóa được khoảng 98% glucidthành acid lactic

- Nhu cầu Oxy

+ Vi khuẩn lactic vừa có khả năng sống được trong môi trường có oxy và vừa sốngđược trong môi trường không có oxy

+ Theo nghiên cứu cho rằng vi khuẩn lactic phát triển tốt nhất trong môi trường có

nồng độ oxy thấp.

- Nhiệt độ

Tùy từng loại vi khuẩn khác nhau mà nhiệt độ thích hợp cho nó sẽ khác nhau:

VSV ưa lạnh tmin = 0oC tmax = 20-30oC top = 5-10oCVSV ưa ấm tmin = 3oC tmax = 45-50oC top = 20-35oCVSV ưa nóng tmin = 30oC tmax = 80oC top = 50-60oC

Bảng 1.2: Nhiệt độ thích hợp cho từng loại vi khuẩn

Nhiệt độ không chỉ ảnh hưởng đến cường độ phát triển mà còn ảnh hưởng đến khảnăng phát triển của chúng nữa Điều chỉnh nhiệt độ thích hợp sẽ:

+ Rút ngắn thời gian lên men

Với vi khuẩn lactic thì các loại cầu khuẩn chịu pH kém hơn so với các trựckhuẩn

Trực khuẩn ưa nhiệt 3,5 – 4,25 5,6 – 6,5 7-8

Bảng 1.2 : Môi trường lên men

Đối với các vi khuẩn lên men lactic đồng hình, pH môi trường thường không ảnhhưởng đến các sẩn phẩm đặc trưng của quá trinhfe lên men còn đối cới cac vi khuẩnlên men lactic dị hình thì ngược lại

+ Khi pH môi trường cao thì sản phẩm tạo thành chủ yếu là acid lactic

+ Khi pH môi trường thấp thì sản phẩm tạo thành ngoài acid lactic còn có thêm acidaxetic, và còn nhiều sản phẩm khác…

1.4 Lịch sử nghiên cứu chất tẩy rửa.

Sản xuất chất tẩy rửa gia dụng ở Mỹ được bắt đầu từ trước những năm 1930,nhưng nó không thực sự phát triển đến sau Chiến tranh Thế giới lần thứ hai Sự giánđoạn của việc cung cấp dầu và chất béo cũng như nhu cầu chất giặt rửa của quân đội

dùng trong nước biển giàu khoáng và trong nước lạnh đã thúc đẩy công tác nghiên cứucác chất giặt rửa.

Các chất giặt rửa đầu tiên được sử dụng chủ yếu để giặt giũ và rửa bát Bước độtphá trong quá trình phát triển chất giặt rửa cho các ứng dụng giặt đa năng được bắt đầu

từ năm 1946, khi lần đầu tiên chất giặt rửa chứa hỗn hợp các chất hoạt động bề mặt/chất phụ gia được giới thiệu ở Mỹ Chất hoạt động bề mặt là một thành phần làm sạch

cơ bản của sản phẩm chất giặt rửa, còn chất phụ gia giúp chất hoạt động bề mặt hoạtđộng hiệu quả hơn Các hợp chất phốt phát được sử dụng như các chất phụ gia trongcác chất giặt rửa, làm cho chúng phù hợp với quá trình làm sạch các đồ bị nhiễm bẩnnặng

Năm 1953, sản xuất kinh doanh các chất giặt rửa tổng hợp ở Mỹ đã vượt trội sovới xà phòng Hiện nay, các chất giặt rửa tổng hợp đã thay thế hầu hết các sản phẩmgốc xà phòng trong chức năng giặt rửa gia dụng Các chất tẩy rửa tổng hợp (riênghoặc kết hợp với xà phòng) cũng được sử dụng trong một số sản phẩm chăm sóc cánhân

Nhờ những thành tựu gần đây trong lĩnh vực chất giặt rửa và chất phụ gia, người

ta tiếp tục tập trung vào phát triển các sản phẩm làm sạch có hiệu quả cao và dễ sửdụng, an toàn cho người sử dụng và thân thiện môi trường Trải qua nhiều thập kỷ, cácsản phẩm giặt rửa đã có những thay đổi:

- 1950: Bột rửa bát cho máy rửa bát tự động; Các sản phẩm làm sạch đa năng,nước rửa bát; Chất làm mềm vải; Chất giặt rửa có chất tẩy trắng chứa oxy

- 1960: Thuốc tẩy vết bẩn; Bột giặt có enzym

- 1970: Xà phòng nước; Chất làm mềm vải loại mới; Các sản phẩm giặt rửa đachức năng (ví dụ, chất giặt rửa có chất làm mềm vải)

- 1980: Chất giặt rửa có thể giặt với nước lạnh; Nước rửa bát cho máy rửa bát tựđộng; Bột giặt đậm đặc

- 1990: Các chất giặt rửa dạng lỏng và bột siêu đậm đặc; Chất siêu mềm vải; Gelcho máy rửa bát tự động; Sản phẩm giặt tẩy quần áo

Ngày nay, việc tìm ra một loại chất tẩy rửa có nguồn gốc thiên nhiên là một vấn đềđược quan tâm nhằm tạo ra một sản phẩm có tính tẩy rửa tốt mà an toàn cho ngườidùng, thân thiện với môi trường

1.5

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu nghiên cứu

2.1.1 Nước chua đậu phụ

Qua quá trình tìm hiểu em xin lựa chọn nguyên liệu là nước chua là phế thải từ quá trìnhlàm đậu phụ với lí do sử dụng trực tiếp nước chua sản xuất trong 24h giờ có thể sạch chénbát Ngoài ra còn tận dụng được nguồn phế thải sau quá trình làm đậu, giá thành rẻ, an toànvới da tay

Quá trình làm đậu phụ phải qua các công đoạn: lựa chọn nguyên liệu là hạt đậu tương,ngâm, xay, lọc, đun dịch thu được hoa đậu, sau đó tiến hành ép tạo khuôn đậu phụ đồngthời loại bỏ lượng nước có trong hoa đậu, ta thu lượng phế thải này gọi là nước chua Nước chua được lấy từ cơ sở sản xuất đậu phụ từ cơ sở làm đậu tại Thái Học – Chí Linh– Hải Dương, có pH 4

Hình 2.1: Nguyên liệu nước chua

2.1.2 Sữa đậu nành.

- Màu sắc: Sữa đậu nành nấu có màu sắc trắng ngà (giống màu hạt đậu).

- Được mua cùng với nước chua tại cơ sở sản xuất đậu phụ tại Thái Học – Chí Linh – Hải Dương

Hình 2.2: Nguyên liệu sữa đậu nành.

2.1.3 HPMC ( Hydroxypropyl methycellulose)

- Xuất xứ: Hàn Quốc

HPMC là một cellulose ether non-ionic được sản xuất từ cellulose tự nhiên có trọng lượng phân tử cao qua một loạt những biến đổi hóa chất

Hình 2.2: Nguyên liệu tạo đặc HPMC

2.1.4 Hương chanh

- Thành phần cấu tạo: Hương chanh tổng hợp

- Mục đích sử dụng: Tạo hương chanh tổng hợp cho sản phẩm

- Xuất xứ: Hàn Quốc

- Phân phối: Công ty TNHH SX-TM Trăng Vàng

Hình 2.3: Nguyên liệu hương chanh

2.2 Dụng cụ, thiết bị, hóa chất

2.2.1 Thiết bị, dụng cụ.

Bảng 2.1: Bảng thiết bị và dụng cụ sử dụng trong đồ án

STT Tên vật tư, nguyên liệu Xuất xứ Đơn vị đo tối đa

10 Bình tia, quả bóp cao su,đũa thủy tinh Trung Quốc

2.2.2 Hóa chất.

Những hóa chất dùng trong bài đồ án:

Bảng 2.2: Bảng hóa chất sử dụng trong đồ án

-6 CH3COOH (axit axetic) Trung Quốc 99,5%

benzene sulfonate) Trung Quốc

-10 HPMC( Hydroxypropylmethycellulose) Trung Quốc

-2.3 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu tổng quan tài liệu về công thức, quy trình sản xuất chất tẩy rửa, chất

tẩy rửa sinh học, đặc điểm vết bẩn trên bề mặt sứ vệ sinh

- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình phối trộn sản phẩm.

- Nghiên cứu xây dựng được công thức chất tẩy sinh học cho bề mặt sứ vệ sinh.

- Đề xuất được quy trình sản xuất thử nghiệm ở quy mô phòng thí nghiệm.

- Sản xuất được 1l sản phẩm.

- Đánh giá được chất lượng sản phẩm tẩy rửa.

2.4 Phương pháp nghiên cứu

Thu thập các tài liệu khoa học như: báo cáo, tài liệu khoa học, các tạp chí khoa học,những bài phân tích nghiên cứu về chất tẩy rửa sinh học trên các trang mạng internet,

…tìm hiểu và chắt lọc những tài liệu liên quan đến chất tẩy rửa sinh học để tham khảo

áp dụng vào quá trình nghiên cứu chất tẩy rửa sinh học làm từ nước chua đậu phụ

2.5 Bố trí thí nghiệm

2.5.1 Các phương pháp phân tích

2.5.1.1. Xác định chỉ số acid trong nguyên liệu

Nguyên lý: Dùng dung dịch NaOH 0,1N để trung hòa các axit tự do có trong chấtcần thử, với phenolphtalein làm chất chỉ thị màu

Phản ứng xảy ra như sau:

RCOOH + NaOH  RCOONa + H2O

- Tiến hành thí nghiệm:

Hút 5ml dịch đã xử lý vào bình tam giác 250ml Thêm nước sao cho thể tích dungdịch đạt 150ml Đun cách thủy ở nhiệt độ 80-90oC trong vòng 30 phút, thỉnh thoảnglắc đều Sau khi dung dịch nguội lọc qua giấy lọc vào bình định mức 250ml, định mứclên tới vạch và lắc đều

Lấy 50ml dịch lọc cho vào bình tam giác, cho thêm vào đó 1-2 giọt p.p 1% rồichuẩn độ bằng NaOH 0,1N cho tới khi có màu hồng xuất hiện

Tính kết quả hàm lượng axit hòa tan trong mẫu:

X = a b V T 100

v c

Trong đó: X: là hàm lượng axi t(%)

a: số ml NaOH 0,1N dùng để chuẩn độ (ml)b: số g axit tương ứng với 1ml NaOH 0,1Nc: số g mẫu

V: tổng thể tích dung dịch (ml)T: hệ số điều chỉnh NaOH 0,1Nv: số ml dung dịch lấy để chuẩn độ

Bảng 2.3: Hệ số thích hợp cho một số axit thông dụng trong rau, củ, quả

Phương pháp Bertrand dựa trên cơ sở trong môi trường kiềm, glucoza và fructoza

có thể khử đồng (II) thành đồng (I) dưới dạng kết tủa màu đỏ Qua đó tính được lượngđường khử Để định lượng đường khử thường dùng thuốc thử Fehling

Thuốc thử Fehling là hỗn hợp theo tỷ lệ 1:1 của dung dịch CuSO4 còn gọi là Fehling

A và dung dịch kiềm của muối Secnhet( K Na tartrate + NaOH) còn gọi là Fehling B.Khi trộn dung dịch FA, FB theo tỷ lệ 1:1 vào thì xảy ra phản ứng:

 Giai đoạn 1: Tạo thành Cu(OH)2

CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2 + Na2SO4

 Giai đoạn 2: Cu(OH)2 tác dụng với muối Secnhet tạo thành muối phức hòa tan

(CH-OH)4 + Cu + 2H2O = Cu2O + (CH-OH)4 +

CHO O-CH-COOK CHOH HO-CH-COOK

Để định lượng Cu2O tiến hành 2 bước:

- Bước 1: Oxy hóa Cu2O bằng Fe2(SO4)3 trong môi trường axit:

Cu2O + Fe2(SO4)3 + H2SO4 = CuSO4 + FeSO4 + H2O

- Bước 2: Định lượng Fe2+ bằng cách oxy hóa nó nhờ dung dịch KMnO4 trong môitrường axit

10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 = K2SO4 + 2MnSO4 + 5Fe2(SO4)3 + H2O

Từ lượng KMnO4 tiêu tốn trong định phân tính được lượng Cu2O và từ đó tính đượchàm lượng đường trong dung dịch bằng cách tra bảng tỷ lệ giữa đường và KMnO40,1N

 Tiến hành thí nghiệm:

 Lấy 50ml dung dịch (I) cho vào bình định mức 100ml, thêm 2ml HCl 6N.Thủy phân dung dịch ở 70 – 80oC, trong thời gian là 20 phút, lắc đều, đểnguội rồi thêm 2- 3 giọt phenolphtalein 1%

 Trung hòa axit dư bằng NaOH 10% đến màu hồng nhạt

 Làm chua lại dung dịch bằng CH3COOH 10% đến khi mất màu hồng, địnhmức đến vạch 100ml thu được dung dịch (II)

 Dung ống đong lấy 20ml FA và 20ml FB cho vào bình tam giác rồi dùngpipet hút 20ml dung dịch (II) vào, lắc đều, đun sôi 2- 3 phút trên bếp điện

 Lấy bình ra khỏi bếp và để lắng, sau đó đem lọc qua phễu xốp rồi rửa nhiềulần bằng nước cất nóng 70-80oC

Chú ý: Khi lọc rửa phải luôn giữ nước trong phễu để tránh hiệ tượng oxitđồng bị oxi hóa do tiếp xúc với không khí Rửa xong ta dùng 25ml dungdịch Fe2(SO4)3 để hòa tan oxit đồng Dung dịch nhận được sau khi hòa tanđem chuẩn bằng dung dịch KMnO4 0,1N đến xuất hiện màu hồng và khôngmất đi sau 2- 3 giây

 Ghi thể tích dung dịch KMnO4 đã dùng, tra trong bảng Bertrand ta được số

mg đường nghịch đảo

 Tính kết quả:

X(%) = V 1 V 2 m1.100 V 3 V 4 m.1000Trong đó:

 m1 : khối lượng đường nghịch đảo tra được trong bảng Bertrand

 m : khối lượng mẫu

 V1 : thể tích dung dịch (I)

 V2 : thể tích dung dịch pha loãng (II)

 V3 : thể tích dung dịch (I) lấy đi thủy phân

 V4 : thể tích dung dịch (II) lấy để xác định hàm lượng đường

2.5.2 Lựa chọn phương pháp tạo chất tẩy rửa từ nước chua

2.5.2.1 Sơ đồ quy trình dự kiến.

Hình 2.3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm dự kiến Thuyết minh quy trình

Thu mua 1,5ml nước chua đậu phụ từ của hàng làm đậu phụ tại Thái Học – ChíLinh – Hải Dương Có pH là 4, để lắng 2 giờ, tiến hành điều chỉnh pH Chuẩn bị lọđựng mẫu, đong vào lọ 1000ml nước chua, điều chỉnh pH Sau đó để dịch lênmen.Đánh giá tốc độ tạo thành acid lactic Tiến hành khảo sát bổ sung thêm phụ gia

SẢN XUẤT ĐẬU PHỤ

THU GOM NƯỚC CHUA

Hương chanh

HPMC và hương chanh tạo hương và độ sánh đặc Kết hợp LAS để tăng hiệu quả tẩyrửa Kết thúc quá trình ta được thu sản phẩm chất tẩy rửa

2.5.2.2. Xác định môi trường lên men tối ưu

Hình 2.4: Sơ đồ khảo sát môi trường lên men tối ưu.

Thuyết minh quy trình

Nguyên liệu nước chua được xử lý như mục 2.5.2.1 Dùng dung dịch NaOH 10% vàCH3COOH 10% để điều chỉnh pH với các mức đã lựa chọn: 4,5,6,7 Cố định hàmlượng sữa đậu là 4% Sau đó ta cho dịch lên men ở nhiệt độ phòng, cố định thời gianlên men là 5 ngày Trong thời gian lên men cần đánh giá lượng acid lactic được tạothành, đánh giá cảm quan ở mỗi pH đã đưa ra Từ đó, lựa chọn ra pH lên men tối ưucho quá trình tạo acid

Nước chua Đong 250ml Điều chỉnh pH

Lên men

Lọc bỏ bã Sản phẩm thô

Dung dịch CH3COOH 10%, NaOH 10%

Kiểm tra tính acid của sản

phẩm

Bổ sung 4% dịch sữa đậu nành

2.5.2.3 Xác định hàm lượng sữa đậu nành bổ sung cho lên men lactic tối ưu.

Hình 2.5: Sơ đồ khảo sát hàm lượng sữa đậu bổ sung cho lên men lactic.

Thuyết minh quy trình

Nguyên liệu nước chua được xử lý như mục 2.5.2.1 Cố định pH lên men là pH = 5.Sau đó ta bổ sung thêm sữa đậu vào để dịch lấy dinh dưỡng lên men, với các tỷ lệ đãchọn là: 3%, 4%, 5%, 6% sữa đậu Sau đó ta đem lên men ở nhiệt độ phòng, Thời gianlên men là 5 ngày Lấy dịch đem lọc Kiểm tra lượng acid lactic được tạo ra trong thời

Nước chua Đong 250ml

Thêm sữa đậu nành

Lên men Lọc bỏ bã Sản phẩm thô

Dung dịch CH3COOH 10%, NaOH 10%Điều chỉnh pH

Kiểm tra tính acid của sản

phẩm