đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu thiết lập công thức, sản xuất thử nghiệm chất tẩy rửa sinh học cho bề mặt gạch men

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

LỜI CAM ĐOANTôi xin cam đoan các kết quả nghiên cứu đưa ra trong đồ án tốt nghiệp này là cáckết quả thu được trong quá trình nghiên cứu của riêng tôi với sự hướng dẫn của T.sHoàng Thị Hòa, không sao chép bất kỳ kết quả nghiên cứu nào của tác giả 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 sai tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định

SINH VIÊN THỰC HIỆN

(Ký và ghi rõ họ tên)

Trịnh Thị Ngọc Bích

LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian học tập, nghiên cứu và được sự quan tâm, giúp đỡ, chỉ bảo tận

tình của các thầy cô 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 gạch men”.

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 thuận lợi nhất cho tôi thực hiện đềtài Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới cô Hoàng Thị Hòa người đã tận tâm hướngdẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình tôi thực hiện đồ án này

Bài báo cáo này là kết quả của sự nỗ lực học hỏi và nghiên cứu của tôi Vì thờigian thực hiện đề tài có hạn, quá trình thực hiện đề tài còn gặp nhiều khó khăn nênkhông thể tránh khỏi những thiếu sót xảy ra Do vậy, tôi rất mong nhận được sự đónggóp ý kiến của các thầy cô và các bạn để đề tài báo cáo của tôi được hoàn thiện hơn.Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hải Dương, ngày tháng năm 2018

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

1.Lí do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu đề tài 1

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN 2

1.1 Giới thiệu chất tẩy rửa 2

1.1.1 Khái niệm 2

1.1.2 Phân loại 2

1.1.2.1 Theo nguồn gốc 2

1.1.3 Chất tẩy rửa tổng hợp 2

1.1.3.1 Thành phần 2

1.1.3.3 Một số công nghệ sản xuất chất tẩy rửa tổng hợp 9

1.1.4 Chất tẩy rửa sinh học 13

1.1.4.1 Khái niệm 13

1.1.4.2 Chất HĐBM sinh học 13

1.1.4.3 Enzyme trong chất tẩy rửa sinh học 14

1.1.4.4 Nguyên liệu và phương pháp sản xuất 15

1.1.5 Cơ chế tẩy rửa của chất HĐBM 18

1.1.5.1.Tẩy rửa các chất bẩn là chất béo 19

1.1.5.2.Tẩy rửa các vết bẩn dạng hạt 22

1.2 Bề mặt gạch men 23

1.3 Lên men lactic 25

1.3.1 Đặc điểm của acid lactic 25

1.3.2 Lên men lactic 25

1.3.3 Vi khuẩn lên men lactic 26

1.3.4 Các yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình lên men nguyên liệu thực vật .27

1.3.4.1 Ảnh hưởng của muối 27

1.3.4.2.Ảnh hưởng của đường 27

1.3.4.3 Ảnh hưởng của pH 27

1.3.4.4.Ảnh hưởng của nhiệt độ 27

1.3.4.5.Ảnh hưởng của oxy 28

1.3.5 Các giai đoạn của quá trình lên men lactic 28

1.4 Lịch sử nghiên cứu chất tẩy rửa 29

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31

2.1 Vật liệu nghiên cứu 31

2.1.1 Lá bắp cải 31

2.1.2 Muối 31

2.1.3 Đường 32

2.1.4 HPMC (Hydroxypropyl methycellulose) 32

2.1.5 LAS ( Sodium lauryl benzene sulfonate) 33

2.1.6 Hương cam tổng hợp 33

2.2 Dụng cụ, thiết bị, hóa chất 34

2.2.1 Dụng cụ, thiết bị 34

2.2.2 Hóa chất 34

2.3 Nội dung nghiên cứu 35

2.4 Bố trí thí nghiệm 35

2.4.1 Phương pháp phân tích 35

2.4.1.1 Xác định hàm lượng đường tổng số trong nguyên liệu 35

2.4.1.2 Kiểm tra độ ẩm của nguyên liệu (hàm lượng nước) 37

2.4.1.3 Phương pháp chuẩn độ axit trong sản phẩm thô: 37

2.5 Phương pháp đánh giá cảm quan sản phẩm (theo TCVN 3215-79) 38

2.5.1.Bố trí thí nghiệm tổng quát 41

2.5.2 Bố trí thí nghiệm xác định các điều kiện lên men thích hợp 42

2.5.2.1 Xác định tỉ lệ nguyên liệu/nước thích hợp 42

2.5.2.2 Xác định lượng muối thích hợp 43

2.5.2.3 Xác định lượng đường thích hợp 44

2.5.2.4.Xác định môi trường lên men thích hợp 46

2.5.2.5 Xác định thời gian lên men thích hợp 47

2.5.3 Kiểm tra khả năng hòa tan chất béo của sản phẩm thô trên bề gạch men 47

2.5.4.Pha chế hoàn thiện sản phẩm 49

2.5.4.1.Thí nghiệm xác định hàm lượng LAS bổ sung 50

2.5.4.2.Thí nghiệm xác định hàm lượng HPMC bổ sung 50

2.5.4.3 Thí nghiệm xác định hàm lượng hương bổ sung 50

2.5.5.Kiểm tra tính chất của sản phẩm 51

2.5.5.1 Kiểm tra tính năng tẩy rửa của sản phẩm trên bề gạch men 51

2.5.5.2 Kiểm tra thời gian bảo quản của sản phẩm 52

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 53

3.1 Kiểm tra nguyên liệu 53

3.2 Kết quả xác định các điều kiện lên men thích hợp 53

3.2.1 Xác định tỉ lệ nguyên liệu/nước thích hợp 53

3.2.2 Xác định lượng muối thích hợp 54

3.2.3 Xác định lượng đường thích hợp 56

3.2.4 Xác định môi trường pH lên men thích hợp 57

3.2.5 Xác định thời gian lên men thích hợp 58

3.3 Kết quả khả năng hòa tan chất béo của sản phẩm thô trên bề gạch men 59

3.4 Kết quả xác định hàm lượng chất bổ sung 59

3.4.1 Kết quả thí nghiệm khảo sát hàm lượng LAS 59

3.4.2 Kết quả thí nghiệm khảo sát hàm lượng HPMC 60

3.4.3 Kết quả thí nghiệm khảo sát hàm lượng hương 60

3.5 Kết quả kiểm tra tính chất của sản phẩm 60

3.5.1 Kết quả kiểm tra tính năng tẩy rửa của sản phẩm trên bề gạch men 60

3.5.2 Kết quả kiểm tra và theo dõi thời gian bảo quản 61

3.6 Đề xuất quy trình sản xuất chất tẩy rửa sinh học trong phòng thí nghiệm 62

3.6.1 Sơ đồ quy trình 62

3.6.2 Thuyết minh quy trình 62

KẾT LUẬN 64

TÀI LIỆU THAM KHẢO 65

DANH MỤC HÌN

Hình 1.1 Kí hiệu chung của các loại chất HĐBM 3

Hình 1.2 Công thức cấu tạo của LAS 5

Hình 1.3 Các giai đoạn sản xuất xà phòng bằng phương pháp 11

xà phòng hóa trực tiếp 11

Hình 1.4 Sơ đồ sản xuất sản phẩm tẩy rửa dạng lỏng 12

Hình 1.5 Tích lũy chất HĐBM ở bề mặt giữa chất lỏng và không khí 14

Hình 1.6 Quá trình làm sạch vết bẩn của enzyme 15

Hình 1.7 Cấu trúc hóa học của saponin triterpennoid 16

Hình 1.8 Sơ đồ quy trình sản xuất nước rửa chén từ quả bồ kết với vỏ bưởi và sả 17

Hình 1.9 Sơ đồ quy trình sản xuất nước tẩy rửa đa năng từ rác thải thực vật 18

Hình 1.11 Gột tẩy vết bẩn có chất béo 20

Hình 1.12 Cơ chế cuốn đi 21

Hình 1.13 Lực hút và đẩy phụ thuộc khoảng cách 22

Hình 1.14 Cơ chế tẩy rửa theo thuyết nhiệt động học và điện học 23

Hình 1.15 Góc thấm ướt giữa bề mặt chất lỏng và chất rắn 24

Hình 2.1 Nguyên liệu lá bắp cải 31

Hình 2.2 Phụ gia muối 31

Hình 2.3 Phụ gia đường 32

Hình 2.4 HPMC 32

Hình 2.5 Chất HĐBM LAS 33

Hình 2.6 Hương cam tổng hợp 33

Hình 2.7 Sơ đồ quy trình sản xuất chất tẩy rửa sinh học từ lá bắp cải dự kiến 42

Hình 2.8 Sơ đồ khảo sát tỉ lệ nguyên liệu/nước thích hợp 43

Hình 2.9 Sơ đồ khảo sát lượng muối thích hợp 45

Hình 2.10 Sơ đồ khảo sát tỉ lệ đường thích hợp 46

Hình 2.11 Sơ đồ khảo sát môi trường lên men thích hợp 48

Hình 2.12 Sơ đồ khảo sát thời gian lên men 50

Hình 2.13 Sơ đồ pha chế hoàn thiện sản phẩm 51

Hình 3.1 Biểu đồ hàm lượng acid lactic của các mẫu để chọn tỉ lệ nguyên liệu/nước thích hợp 56

Hình 3.2 Biểu đồ hàm lượng acid lactic của các mẫu để chọn lượng muối thích hợp 57

Hình 3.3 Biểu đồ hàm lượng acid lactic của các mẫu để chọn lượng đường thích hợp58 Hình 3.4 Biểu đồ hàm lượng acid lactic của các mẫu để chọn môi trường lên men thích hợp 59

Hình 3.5 Biểu đồ hàm lượng acid lactic của các mẫu để chọn thời gian lên men thích hợp 60

Hình 3.6 Quy trình sản xuất chất tẩy rửa sinh học trong phòng thí nghiệm 65

DANH MUC BẢNGY

Bảng 1.1 Một số hương liệu và đặc tính mùi của các nhóm trên 9

Bảng 1.2 Đơn phối liệu sản xuất chất tẩy rửa dạng lỏng 11

Bảng 1.3 Nhiệt độ đến lượng acid lactic tích tụ(g/l) khi lên men rau quả 28

Bảng 2.1 Các loại dụng cụ, thiết bị sử dụng 34

Bảng 2.2 Các loại hóa chất sử dụng 34

Bảng 2.3 Các chỉ tiêu cảm quan 38

Bảng 2.4 Thành viên đánh giá cảm quan 38

Bảng 2.5 Bảng phân cấp chất lượng 39

Bảng 2.6 Bảng các hệ số quan trọng cho các chỉ tiêu 39

Bảng 2.7 Các tiêu chí đánh giá chất lượng sản phẩm 40

Bảng 2.8 Bảng phối liệu khảo sát tỉ lệ nguyên liệu/nước 43

Bảng 2.10 Khảo sát hàm lượng LAS bổ sung 50

Bảng 2.11 Khảo sát hàm lượng HPMC bổ sung 50

Bảng 2.12 Khảo sát hàm lượng hương tổng hợp 51

Bảng 2.13 Kiểm tra khả năng tẩy rửa đối với vết bẩn là mỡ động vật 51

Bảng 2.14 Kiểm tra khả năng tẩy rửa đối với vết bẩn là dầu thải động cơ 51

Bảng 2.15 Bảng theo dõi thời gian bảo quản của sản phẩm ở nhiệt độ thường 52

Bảng 3.1 Kết quả kiểm tra nguyên liệu lá bắp cải 53

Bảng 3.2 Kết quả xác định tỉ lệ nguyên liệu/nước thích hợp 53

Bảng 3.3 Kết quả xác định hàm lượng acid lactic của các mẫu để chọn lượng muối thích hợp 55

Bảng 3.4 Kết quả xác định hàm lượng acid lactic của các mẫu để chọn lượng đường thích hợp 56

Bảng 3.5 Kết quả xác định hàm lượng acid lactic của các mẫu để chọn môi trường lên men thích hợp 57

Bảng 3.6 Kết quả xác định hàm lượng acid lactic của các mẫu để chọn thời gian lên men thích hợp 58

Bảng 3.8 Kết quả điểm chất lượng cảm quan xác định hàm lượng LAS 59

Bảng 3.9 Kết quả điểm chất lượng cảm quan xác định hàm lượng HPMC 60

Bảng 3.11 Kết quả đánh giá khả năng hòa tan chất béo của sản phẩm đối với vết bẩn là mỡ lợn 60

Bảng 3.12 Kết quả đánh giá khả năng tẩy rửa của sản phẩm đối với vết bẩn là dầu thải động cơ 61

Bảng 3.13 Kết quả theo dõi thời gian lưu mẫu 61

LỜI MỞ ĐẦU 1.Lí do chọn đề tài

Ngày nay, chất tẩy rửa là một vật dụng thiết yếu trong cuộc sống hằng ngày Hiện nay,các sản phẩm tẩy rửa có nguồn gốc tổng hợp chiếm chủ yếu thị trường Các sản phẩm này có tác dụng tẩy rửa tốt nhưng có nhược điểm là khó phân hủy nên nếu sử dụng nhiều và lâu dài sẽ ảnh hưởng đến môi trường và con người Những nhược điểm của chất tẩy rửa tổng hợp hoàn toàn có thể khắc phục bằng các sản phẩm có nguồn gốc từ thiên nhiên Đã có một số sản phẩm từ thiên nhiên được bán trên thị trường như: nước rửa chén sinh học Leafresh, nước tẩy rửa Biome, nước tẩy rửa sinh học đa năng Bio-TAF, và đang được người tiêu dùng quan tâm, lựa chọn Đối với chất tẩy rửa sinh học, thành phần chủ yếu được chiết xuất từ nguyên liệu thiên nhiên nên đảm bảo sức khỏe cho người sử dụng và không gây ảnh hưởng xấu tới môi trường xung quanh Tuy nhiên, các sản phẩm thiên nhiên có giá thành thường cao hơn Nếu có thể sử dụng các nguồn nguyên liệu rẻ tiền sẽ giúp giảm giá thành sản phẩm

Xuất phát từ lí do đó, em chọn đề tài: “Nghiên cứu thiết lập công thức, sản xuất thử nghiệm chất tẩy rửa sinh học cho bề mặt gạch men” nhằm mục đích tạo ra một sản

phẩm tẩy rửa đi từ nguyên liệu lá bắp cải già, an toàn cho con người, thân thiện với môi trường và giá thành thấp

2 Mục tiêu đề tài

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

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

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

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

- Sản xuất được 1lít sản phẩm

- Đánh giá được chất lượng sản phẩm tẩy rửa

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: “ Chất tẩy rửa sinh học cho bề gạch men được chế tạo từ lá bắpcải và các chất phụ gia”

Phạm vi nghiên cứu: tiến hành nghiên cứu thực nghiệm tại phòng thí nghiệm KhoaThực phẩm và Hóa học, trường Đại học Sao Đỏ.Thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp:

từ ngày 01/03/2018 đến ngày 18/05/2018

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN 1.1 Giới thiệu chất tẩy rửa

Theo nguồn gốc, chất tẩy rửa được chia làm 2 loại chính:

 Chất tẩy rửa tổng hợp: là hỗn hợp chất hoạt động bề mặt (surfactant) hoặc hỗnhợp các chất hoạt động bề mặt và phụ gia có tính chất làm sạch

 Chất tẩy rửa sinh học : là chất tẩy rửa có khả năng phân hủy sinh học được chếtạo từ những nguyên liệu hữu cơ hoặc có nguồn gốc từ thiên nhiên thân thiệnvới môi trường

1.1.2.2 Theo tính năng, mục đích sử dụng

Theo tính năng, mục đích sử dụng, chất tẩy rửa được chia thành:

 Hóa chất làm sạch trung tính: Là loại hóa chất làm sạch có độ PH gần bằng 7 dễ

sử dụng và ít gây nguy hại đến bề mặt vật cần làm sạch, chủ yếu được sử dụng tronglau chùi hàng ngày Đa số đều có tác dụng diệt khuẩn có mùi thơm dễ chịu, chống lạicác vi khuẩn xâm nhập Khi sử dụng cần pha loãng với nước theo tỷ lệ chỉ dẫn trênbao bì

 Hóa chất làm sạch gốc kiềm: Là hóa chất tẩy rửa gốc kiềm sử dụng làm sạchcác thiết bị như nội thất, máy điều hòa, máy điện thoại, mà không làm trầy xước vậtliệu, khi sử dụng chỉ cần xịt lên bề mặt vật liệu sau đó dùng vải mềm làm sạch và laukhô bằng khăn ẩm

 Hóa chất làm sạch gốc axit: Bản chất là các chất tẩy rửa mang gốc axit dùnglàm sạch các chất vô cơ như xi măng,… thường dùng trong làm sạch sàn nhà, cầuthang, nhà vệ sinh, được sử dụng nhiều trong làm sạch công trình vệ sinh sau xâydựng và làm sạch khu vệ sinh khi sử dụng, sau khi làm sạch dùng máy hút hết nướcbẩn và dùng khăn lau lại bằng nước lã và để khô

 Hóa chất làm sạch trên các vật liệu riêng biệt: Khi làm sạch cần lưu ý về loạihóa chất vì khi sử dụng sai sẽ làm hỏng vật liệu và các hóa chất riêng biệt thường dànhcho từng loại vật liệu riêng biệt do các nhà máy sản xuất quy định [13]

a Chất hoạt động bề mặt (HĐBM)

 Cấu tạo:

Chất hoạt động bề mặt là một chất làm ướt có tác dụng làm giảm sức căng bề

mặt của một chất lỏng Phân tử chất hoạt động bề mặt thường được cấu tạo bởi haiphần:

- Phần có cực: đó là nhóm chức có cực: Công thức

…Các nhóm này liên kết mạnh với các dung môi có cực nên phần có cực này được gọi

là đầu ưa cực (với dung môi là nước được gọi là đầu ưa nước)

- Phần không cực: đó là các gốc hydrocacbon Các gốc này liên kết tốt với cácdung môi không cực nên được gọi là đuôi không cực, hoặc đuôi ưa dầu (kỵ nước).Một chất hoạt động bề mặt gồm 2 nhóm ưa nước và ưa dầu kết hợp với nhautrong phân tử nên được gọi là chất hoạt động bề mặt lưỡng chức

Người ta thường ký hiệu chất hoạt động bề mặt theo kiểu sau:

Hình 1.1 Kí hiệu chung của các loại chất HĐBM

 Phân loại các chất HĐBM:

Có nhiều cách phân loại chất hoạt động bề mặt nhưng cách phân loại theo cấu tạohóa học là được sử dụng nhiều nhất Phân loại theo cấu tạo hóa học chia chất hoạt

động bề mặt ra làm hai loại: Chất sinh ra ion và chất không sinh ra ion Chất sinh raion được chia làm 3 loại: Hoạt tính anion, hoạt định cation, lưỡng tính.

- Chất hoạt động bề mặt không sinh ion (NI):

Các chất tẩy rửa khi hòa tan vào trong nước không phân ly thành ion gọi là chấthoạt động bề mặt không sinh ion

NI có khả năng hoạt đông bề mặt không cao Êm dịu với da, lấy ít dầu, làm bềnbọt, tạo nhũ tốt Có khả năng phân giải sinh học ít chịu ảnh hưởng của nước cứng và

pH của môi trường Tuy nhiên có khả năng tạo phức với một số ion kim loại nặngtrong nước…

Hiện nay để tổng hợp chúng, phương pháp được dùng phổ biến nhất là quá trìnhetoxy hóa từ rượu béo với oxit etylen

Công thức chung: R-O-(CH2-CH2-O-)nH

Các rượu béo này có nguồn gốc từ thiên nhiên như dầu thực vật, mỡ động vậtthông qua phản ứng hidro hóa các acid tương ứng

- Chất hoạt động bề mặt anion:

Chất hoạt động bề mặt mà khi hòa tan vào nước phân ly ra ion hoạt động bề mặt

âm, chiếm phần lớn kích thước toàn bộ phân tử hay chính là mạch hydrocacbon khádài, và ion thứ hai không có tính hoạt động bề mặt Đó là chất hoạt động bề mặt anion.Chất hoạt động bề mặt anion có khả năng hoạt động mạnh nhất so với các loạikhác Làm tác động tẩy rửa chính trong khi phối liệu Khả năng lấy dầu cao, tạo bọt tonhưng kém bền… bị thụ động hóa hay mất khả năng tẩy rửa trong nước cứng, nướccứng tạm thời, các ion kim loại nặng

Chất hoạt động bề mặt anion rất đa dạng và từ rất lâu con người đã biết sử dụngtrong công việc giặt giũ Chia làm hai loại chính:

+ Có nguồn gốc thiên nhiên: Đó chính là sản phẩm từ phản ứng xà phòng hóacủa các este axit béo với glyxerin (dầu cọ, dầu dừa, dầu lành, dầu lạc, dầu cao su,…

mỡ heo, mỡ cừu, mỡ bò, mỡ hải cẩu, mỡ cá voi…)

+ Có nguồn gốc từ dầu mỏ: Thông qua phản ứng ankyl hóa, sunfo hóa các dẫnsuất ankyl, aryl, ankylbenzen sunfonic

- Chất hoạt động bề mặt cation:

Chất hoạt động bề mặt mà khi hòa tan vào nước phân ly ra ion hoạt động bề mặtdương, chiếm phần lớn kích thước toàn bộ phân tử hay chính là mạch hydrocacbonkhá dài, và ion thứ hai không có tính hoạt động bề mặt

Chất hoạt động bề mặt cation có khả năng hoạt động bề mặt không cao, có nhóm

ái nước là ion dương, ion dương thông thường là các dẫn suất của muối amin bậc bốncủa Clo

Các chất hoạt đông bề mặt cation êm dịu với da, tẩy dầu ít, không dùng với mụcđích tạo bọt, làm bền bọt, tạo nhũ tốt… Có khả năng phân giải sinh học kém, hiện nàyngười ta dùng clorua ditearyl diamin bậc bốn vì khả năng phân giải sinh học tốt hơn.Công thức hóa học chung :

- Các chất hoạt động bề mặt lưỡng tính:

Những chất hoạt động bề mặt mà tùy theo môi trường là axit hay bazơ mà có hoạt tính cation với axit hay anion với bazơ hay nói cách khác là chất hoạt động bề mặt có các nhóm lưỡng cực vừa tích điện âm vừa tích điện dương ( Amin, este )

Chất hoạt động bề mặt lưỡng tính có khả năng hoạt động bề mặt không cao Ở

pH thấp chúng là chất hoạt động bề mặt cationic và là anionic ở pH cao Có khả năng phân hủy sinh học Lượng dùng khoảng 0,2%-1% trong các sản phẩm tẩy rửa

+ LAS dễ phân hủy sinh học trong điều kiện hiếu khí

+ Khả năng hòa tan trong nước giảm khi chiều dài chuỗi alkyl tăng và tùy thuộc vào ion dương của muối

+ Ở nhiệt độ phòng, LAS (C12) là chất rắn màu vàng nhạt

+ LAS bền trong môi trường oxy hóa

+ Một trong những tính chất quan trọng của LAS là nó có tính tương thích cao hơn các chất hoạt động bề mặt anionic khác, do chúng có thể sử dụng trong cả đơn công nghệ acidic và alkaline như một chất tẩy rửa dạng lỏng hay dạng bột đều được

- SLES (Sodium laureth sulfate):

+ Có tính tạo bọt, tẩy rửa tốt

- LABSA (Linear Alkyl Benzene Sulfonic Acid):

CTHH: C18H29SO3H

Tính chất:

+ Dạng sệt, màu hổ phách

+ Có tính acid mạnh nên phản ứng hoàn toàn với bazơ, phản ứng tỏa nhiều nhiệt, gây ăn mòn nhôm đồng, hơi bốc ra khí SO2 rất độc có mùi hắc.

+ Làm khô, gây rát khi tiếp xúc với da

+ LABSA đem trung hòa với soda tạo ra LAS

b Chất xây dựng

Chất xây dựng đóng vai trò trung tâm trong quá trình tẩy rửa Tác dụng của nó làlàm tăng khả năng tẩy rửa và loại bỏ ảnh hưởng của các ion Ca2+ và Mg2+ Các chấtxây dựng bao gồm một vài loại như: các hợp chất kim loại kiềm như natri cacbonat vànatri silicat, các phức hợp như natri diphosphat, natri triphosphat, các chất trao đổi ionnhư: zeolit, axit polyanboxylic

Một chất xây dựng hiện đại phải có được các tính chất sau:

 Loại bỏ được ảnh hưởng của các kim loại kiềm thổ từ nước, vải, bề mặt nhiễmbẩn, chất bẩn

 Có tính tẩy rửa tốt các chất màu và các chất mỡ nhờn, tẩy rửa các bề mặt khácnhau, thúc đẩy tính chất của các chất HĐBM, có đặc tính tạo bọt mong muốn

 Có khả năng chống kết tủa tốt, ngăn cản được sự lắng cặn ở máy giặt, có tínhchống ăn mòn tốt

 Có tính thương mại, ổn định hóa học, không có tính hút ẩm, có màu sắc và mùi

dễ chịu, thích hợp với thành phần chất tẩy rửa khác nhau, ổn định khi sử dụng, chếbiến được từ nguyên liệu dễ tìm

 Không độc hại với người sử dụng

 Về mặt môi trường: có khả năng phân hủy sinh học, không ảnh hưởng đến các

hệ thống nước thải và bề mặt nước, không hại với các vi sinh vật

 Tính không gây hại của enzyme đối với môi trường

Các enzyme là các hợp chất rất phức tạp chứa nitơ của các loại protein làm xúc tác chocác phản ứng khác nhau trong hóa học vi sinh Một số phản ứng xảy ra trong các cơthể sống hữu cơ, nhưng một số khác xảy ra trong các hệ “không sống” như tinh bột

chuyển hóa thành đường trong công nghiệp sản xuất uống có cồn Từ những năm 60,người ta đã rất quan tâm đến các loại enzyme dùng trong bột giặt như:

 Protease: thủy phân các vết bẩn có nguồn gốc protein

 Lipase: tác động lên các vết dầu mỡ, thủy phân các glycerit không hòa tan

 Amylase: thủy phân các vết bẩn tinh bột

 Cellulase: thủy phân các vết bẩn có nguồn gốc celllulose

Các enzyme cần có một khoảng thời gian để hoạt động và chỉ có thể hoạt động ởnhiệt độ dưới 55oC, ở nhiệt độ cao hơn, chúng sẽ bị phân hủy Trong các loại enzymethì pretease được chú ý nhiều nhất

d Một số chất phụ gia có trong chất tẩy rửa

Chất hoạt động bề mặt phải được trộn với chất phụ gia và với những hóa chấtkhác nhằm giúp tẩy sạch toàn bộ các vết bẩn và giữ cho các chất bẩn không bám lạitrên vật đã tẩy sạch Có nhiều loại phụ gia và vai trò của nó khác nhau trong từng loạichất tẩy rửa khác nhau

Natri cacbonat (Na 2 CO 3 )

Natri cacbonat có tác dụng tạo môi trường kiềm, thủy phân các vết bẩn dầu mỡ vàcũng là chất độn để giảm giá thành sản phẩm

Các loại muối cacbonat của kim loại kiềm tạo ra môi trường kiềm khá mạnh và có khảnăng thủy phân các chất bẩn có nguồn gốc là dầu mỡ, mồ hôi, Trước kia, người tathu hồi natri cacbonat từ tro của các loại thực vật sống dưới biển, nhưng sau đó sảnxuất theo quy mô công nghiệp theo 2 phương pháp chính: phương pháp solvay vàphương pháp dùng xút làm nguyên liệu

Muối natri cacbonat dùng trong công nghiệp chất tẩy rửa dưới dạng như sau:

 Soda khan, dạng bột trắng mịn, tỷ trọng 2,53

 Natri cacbonat monohidrat Na2CO3.H2O daijng bột trắng, tỷ trọng 1,55

 Sodahidrat hóa Na2CO3.10H2O

 Natri hidrocacbonat NaHCO3

Natri silicat (Na 2 SiO 3 )

Natri silicat là các sản phẩm có thành phần thay đổi, tùy theo tỉ lệ SiO2 và Na2Ogọi là modun của những chất đó Dung dịch nước của chúng được gọi bằng tên kháđặc biệt: thủy tinh lỏng Năm 1818, Fuchs đã tìm ra cách sản xuất thủy tinh lỏng vàbiết được hiệu quả của nó khi đưa vào xà phòng

Natri silicat có nhiều chức năng Đưa vào đơn pha chế xà phòng, nó có tác dụng ổnđịnh bọt và ngăn chặn các chất bẩn bám trở lại bề mặt đồng thời tạo ra môi trườngkiềm thủy phân dầu mỡ Trong bột giặt tổng hợp nó làm tăng độ bền của hạt, ngănkhông cho chúng bị dính vào nhau, đảm bảo cho bột giặt luôn tơi xốp Trong quá trìnhgiặt giũ, thủy tinh lỏng được xem như chất ức chế hiện tượng ăn mòn xảy ra do tác

dụng của các chất HĐBM sulfonat hóa trên các thùng, chậu bằng nhôm đồng hoặc bềmặt tráng men Nếu chất tẩy giặt có chứa thành phần tẩy trắng là hợp chất của clo, nó

“che dấu” mùi clo khó ngửi đối với người dùng Như vậy trong thành phần của chấttẩy rửa, thủy tinh lỏng đã hỗ trợ rất tốt tác dụng tẩy bẩn và “phân phối” đồng đều cácchất tẩy trắng hóa học, thường là chất oxy hóa mạnh

 Toluen sunfonat natri: làm giảm độ nhớt của dung dịch khi pha chế, giảm độ

hút ẩm, kéo dài thời gian bảo quản và là chất ổn định

Hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC)

Hydroxypropyl methyl cellulose là chất làm đặc được dùng phổ biến không chỉtrong thực phẩm mà còn trong dược phẩm, trong công nghiệp hóa chất, chúng đượcsản xuất đạt những tiêu chuẩn nghiêm ngặt GMP ( mọi kía cạnh của sản xuất và kiểmsoát chất lượng) và tuân theo tiêu chuẩn của cục quản lý thực phẩm và dược phẩm Hoa

Kỳ (FDA) về thực phẩm Những chất tạo keo thực phẩm linh hoạt và đa năng này lànhững hợp chất keo ưa nước độc đáo bởi vì chúng tạo ra nhiệt gel thuận nghịch

HPMC là một cellulose ether non-ionic được sản xuất từ cellulose tự nhiên cótrọng lượng phân tử cao qua một loạt những biến đổi hóa học Nó có một số tính chấtsau:

 Khả năng hòa tan trong nước tốt

 Ổn định pH

 Hoạt tính bề mặt tốt

 Là chất làm đặc, kết dính, có khả năng tạo màng, bôi trơn, kháng rêu mốc, Với những đặc tính trên, HPMC được sử dụng rộng rãi trong những ngành côngnghiệp như: hóa mỹ phẩm, vật liệu xây dựng, sơn, nhựa tổng hợp, gốm sứ, thuốc, thựcphẩm, dệt, giấy, làm chất tạo đặc, tạo gel, nhũ hóa, phân tán, ổn định, giữ nước vànâng cao khả năng phối trộn Ngoài ra, nó có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khácnữa [1][2]

Các chất màu

Các chất màu đóng vai trò rất quan trọng trong sản phẩm Màu là chất lượng cảmquan đầu tiên được xem xét, đánh giá Các chất màu cũng đóng một vai trò thiết yếutrong việc điều hòa thị hiếu của người tiêu dùng Màu được cho vào chất tẩy rửa nhằmmục đích:

 Làm tăng độ đồng nhất cho sản phẩm

 Giúp duy trì những tính chất đặc trưng của sản phẩm

 Tăng cường giá trị cảm quan về màu sắc của sản phẩm để làm tăng sự hấp dẫncho sản phẩm

Trong sản phẩm tẩy rửa có thể sử dụng màu tự nhiên hoặc màu tổng hợp

Các chất thơm

Một phụ gia không đóng góp gì vào cơ chế tẩy rửa nhưng không kém quan trọng

đó là những chất thơm Nó có thể là các chất hữu cơ thiên nhiên hoặc tổng hợp (vàcũng có thể là hỗn hợp của những chất này) được đưa vào các loại chất tẩy rửa vàogiai đoạn cuối cùng trước khi đóng bao, làm sản phẩm có mùi thơn dễ chịu, đặc trưngcho từng mặt hàng thương phẩm

Chất thơm thiên nhiên thường dùng là các loại tinh dầu của các loài hoa quả, láhay thảo mộc Có khi người ta dùng các dịch chiết cô đặc hay các nhựa thơm

Chất thơm tổng hợp là các chất bắt chước thiên nhiên có mùi giống các chất cótrong thiên nhiên Ngày nay, tổng hợp hương liệu phát triển mạnh và người ta tổnghợp rất nhiều hương liệu mới chưa từng có trong thiên nhiên Nhưng tất cả đều đượcthử nghiệm trước lúc đưa vào sử dụng Sự hao hụt hương liệu lúc bảo quản cũng nhưtrong quá trình bào chế xà phòng phải được chuẩn hóa

Người ta chia chất lượng chất thơm trong xà phòng theo bốn nhóm dựa vào tiêuchí ít nhất sau 3 tháng bảo quản chất lượng hương liệu trong xà phòng vẫn đảm bảo vàkhông thay đổi được phân loại trong bảng 1.1 [3]

Bảng 1.1 Một số hương liệu và đặc tính mùi của các nhóm trên

Tinh dầu nhục đậu khấu, tinh dầu cananga

1.1.3.3 Một số công nghệ sản xuất chất tẩy rửa tổng hợp

- Dầu cọ vỏ (lấy từ vỏ trái cây cọ có chất dầu).

- Dầu cọ hạt (lấy từ hạt của trái cây cọ có dầu)

Thành phần cấu tạo của các acid béo sẽ đóng một vai trò liên quan đến chấtlượng xà phòng đã hoàn chỉnh Ví dụ các acid béo có dây ngắn dễ hòa tan hơn, chịutrách nhiệm về khả năng tạo bọt và làm rát da hơn Nhưng người ta phải giữ một mứcbình quân nào đó để xà phong không bị tiêu hao quá nhanh khi sử dụng Dưới đây là

sơ đồ các giai đoạn để sản xuất xà phòng trực tiếp từ chất béo

Hình 1.3 Các giai đoạn sản xuất xà phòng bằng phương pháp

xà phòng hóa trực tiếp

Sơ đồ gồm các giai đoạn sau:

 Pha trộn các loại dầu: Tính toán tỉ lệ, phối hợp các loại nguyên liệu theo đúngyêu cầu của quá trình công nghệ

 Tẩy trắng, khử mùi: Loại khỏi dầu mỡ các tạp chất như: nước, bụi, carotein,

Dầu mỡ

Trộn theo tỉ lệ thích hợpTẩy trắng, khử mùi

Xà phòng hóaTách xà phòng

Xà phòng thô

Xà phòng hóa triệt đểSấy khô chân khôngHoàn tất xà phòng

 Xà phòng hóa: Thực hiện phản ứng xà phòng hóa dầu mỡ bằng kiềm tạo xàphòng và glyxerin.

 Tách xà phòng: Tách glyxerin ra khỏi xà phòng Sự tách này dựa trên nguyêntắc là glyxerol hòa tan được trong nước muối trong khi xà phòng thì không Quá trìnhtách rửa cũng giúp loại được một phần lớn các chất bẩn có màu sắc

 Quá trình rửa được thực hiện bằng cách pha trộn xà phòng với một dung lượngnước muối, có khuấy trộn Sau vài giờ trộn, xà phòng tách ra ở lớp trên, còn lớp dưới

là nước muối và glyxerin Quá trình rửa được tiến hành 3 lần để loại glyxerin ra khỏi

b.Sản xuất chất tẩy rửa dạng lỏng

Công thức đơn phối liệu sản xuất chất tẩy rửa dạng lỏng được ghi trong bảng 1.2

Bảng 1.2 Đơn phối liệu sản xuất chất tẩy rửa dạng lỏng

Phần lớn chất tẩy rửa dạng lỏng được sản xuất bằng những bồn trộn có máy trộnkhác nhau Dưới đây là sơ đồ sản xuất sản phẩm tẩy rửa dạng lỏng không liên tục.

Hình 1.4 Sơ đồ sản xuất sản phẩm tẩy rửa dạng lỏng

Quá trình sản xuất có một số yếu tố ảnh hưởng đến tính ổn định của sản phẩm:

 Thứ tự các nguyên liệu đưa vào

 Nhiệt độ

 Tốc độ khuấy

Trước tiên, người ta đưa nước vào trong máy trộn chính và khuấy Trong các bồnphụ, nếu cần người ta điều chế xà phòng, các dung dịch CMC Na Sau đó, người tacho vào bình khuấy trộn chính (luôn luôn khuất với tốc độ vừa phải) các chất natrisilicat, CMC Na, LAS, oleat kali, chất tẩy quang học Sau đó hỗn hợp được đun nóngđến nhiệt độ khoảng 60-70oC Khi đạt nhiệt độ đó người ta ngưng đun và thêm mộtlượng TPP xác định, tiếp tục khuấy đến khi được một hỗn hợp đồng nhất Xong người

ta thêm những chất HĐBM không ion và làm nguội hỗn hợp xuống nhiệt độ 30-35oC.Sau cùng, người ta cho nước còn thiếu (chẳng hạn nước bị bốc hơi trong quá trình điềuchế), chất tạo màu, tạo mùi, enzym, [4]

1.1.4 Chất tẩy rửa sinh học

1.1.4.1 Khái niệm

"Chất tẩy rửa sinh học" là chất tẩy rửa có khả năng phân hủy sinh học được chếtạo từ những nguyên liệu hữu cơ hoặc có nguồn gốc từ thiên nhiên thân thiện với môitrường

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 tẩy rửa, giảm độ độc hại cho người dùng vàmôi trường

1.1.4.2 Chất HĐBM sinh học

Chất hoạt động bề mặt sinh học là những hợp chất có cấu trúc đa dạng về hoạttính bề mặt được tổng hợp bởi vi sinh vật Tất cả các chất hoạt động bề mặt sinh học làhợp chất lưỡng cực, có cấu tạo gồm một nhóm ưa nước (thường là phân tử đường hoặcamino acid) và một nhóm kị nước (thường là acid béo) Do cấu tạo phân cực, chất hoạtđộng bề mặt sinh học có xu hướng co cụm tại bề mặt phân cách giữa hai chất (có thể làchất lỏng-lỏng, lỏng-rắn), kết quả là làm giảm sức căng bề mặt (giữa chất lỏng vàkhông khí) và giảm sức căng giữa hai chất

Hình 1.5 Tích lũy chất HĐBM ở bề mặt giữa chất lỏng và không khí

Không giống như chất hoạt động bề mặt hóa học thường phân loại theo bản chấtcủa các nhóm phân cực, chất HĐBM sinh học được phân loại dựa vào thành phần hóahọc và nguồn gốc vi sinh vật tạo ra Nhìn chung chất HĐBM sinh học được chia làmcác nhóm chính: glycolipid, lipopeptid và lipoprotein, phospholipid và acid béo, chấtHĐBM trùng hợp và chất HĐBM dạng hạt

Các chất HĐBM sinh học thường được sản xuất bằng cách sử dụng nguyên liệu

là các hóa chất oleo sinh học, kể cả các loąi dầu thực vật như dầu dừa và dầu cọ, cáccacbonhydrat thực vật như sorbitol, sucroza hoặc mỡ động vật [5][12]

1.1.4.3 Enzyme trong chất tẩy rửa sinh học

Các enzyme là các phân tử protein sinh học phổ biến trong thiên nhiên Trongthành phần các chất tẩy rửa phải bổ sung thêm các enzyme có tác dụng làm chất xúc

tác sinh học phân hủy cấu trúc phân tử các vết bẩn không tan hoặc khó hòa tan thànhcác đoạn có khối lượng phân tử thấp hơn, dễ hòa tan hơn Thông thường, người ta sửdụng hỗn hợp của hai, ba hoặc bốn enzyme:

 Proteaza – enzyme có tính kiềm giúp làm sạch các tạp chất từ protein Ví dụ cácvết bẩn trên vải vóc như các vết máu, trứng, các vết bẩn đạm trên chén bát như thịt,cá, Proteaza phân cắt các protein thành các đoạn peptide hòa tan trong nước mộtcách dễ dàng

 Amylaza: loại bỏ các vết bẩn có chứa tinh bột như khoai tây, sô-cô-la, thức ăn trẻ

em Những vết bẩn có hàm lượng tinh bột cao cùng những thành phần khác giống mộtdạng keo rất khó loại bỏ chỉ bằng các sản phẩm có độ kiềm trung bình Amylaza biếnđổi tinh bột thành dextrin và đường, từ đó dễ dàng làm sạch vải

 Lipase tiêu diệt các chất béo và dầu mỡ Đây là thành phần tiêu biểu làm tănghiệu quả tẩy rửa dầu mỡ và chất béo

 Cellulase làm sáng màu vải và loại bỏ các hạt bụi bẩn, giữ cho vải luôn trắngsáng và mềm mại

Các enzyme trộn vào chất tẩy rửa ở trạng thái khô hoặc phun dung dịch nồng độcao vào natripolyphotphat, tạo ra các dạng hạt

Cơ chế hoạt động của enzyme có thể nêu ra theo sơ đồ sau:

E + S ES E + PTrong đó:

Quá trình làm sạch vết bẩn của enzyme có thể mô tả theo sơ đồ sau:

Hình 1.6 Quá trình làm sạch vết bẩn của enzyme

Ban đầu, enzyme tiến lại gầnvà bám vào vết bẩn Sau đó, enzyme phân hủy, phá

vỡ cấu trúc của vết bẩn thành các đoạn có khối lượng phân tử thấp hơn Vết bẩn bị tan vào nước và giải phóng enzyme

Các enzyme được dùng để bổ sung vào các chất tẩy rửa cần có một số đặc tính sau:

 Có tính đặc hiệu rộng rãi

 Giữ được hoạt động trong khoảng pH từ 7 - 11, nhiệt độ từ 4 - 60oC, vì các loại

xà phòng, chất tẩy có pH thay đổi từ trung tính đến kiềm mạnh

 Phải hoạt động được trong môi trường có các thành phần khác của chất tẩy khibảo quản cũng như khi sử dụng

Nồng độ của enzyme, các yếu tố vật lí, hóa học bên ngoài đều có ảnh hưởng đếnhoạt động của enzyme, tác động của enzyme bị suy giảm Ví dụ các muối khan khôngảnh hưởng đến tác động của enzyme nhưng muối ngậm nước (Na2SO4.10H2O,Na2CO3.10H2O, ) lại làm suy giảm tác động của enzyme [6]

1.1.4.4 Nguyên liệu và phương pháp sản xuất

Trước kia khi khoa học công nghệ chưa hiện đại, người dân thường tìm các loàithực vật trong thiên nhiên có thành phần hóa học có tác dụng tẩy rửa như: quả bồ hòn,

bồ kết, nha đam, cây hương nhu chúng có khả năng tạo bọt, và hiệu quả tẩy rửa củachúng còn tốt hơn khi kết hợp với một số loại vỏ cam, chanh, bưởi chứa một số loạitinh dầu tốt cho da và bổ sung hương Ngoài ra, người ta còn dùng tro, trấu, cám gạo,

để rửa bát, cọ sạch nền nhà hay dùng để làm sáng các bề mặt kim loại bị xỉn màu.Dưới đây em xin giới thiệu một số quy trình sản xuất các sản phẩm tẩy rửa từ nguyênliệu thiên nhiên

a.Nước rửa chén từ quả bồ kết kết hợp với vỏ bưởi và sả

Cây bồ kết được phân bố ở một số nước châu Á, nhiều nhất ở vùng phía namTrung Quốc Ở Việt Nam, Bồ kết được trồng ở nhiều tỉnh miền Bắc Quả bồ kết chínvào mùa thu đông, thu hái cả chùm và phơi khô Quả bồ kết được ứng dụng trong rấtnhiều lĩnh vực như: làm dược liệu, chất tạo hương và đặc biệt, trong quả bồ kết có chấtsaponin – thành phần có khả năng tẩy rửa

Saponin còn gọi là saponosid do chữ latin sapo = xà phòng (vì có khả năng tạobọt như xà phòng) Saponin tan trong nước, cồn loãng, metanol, khó tan trong cồn cao

độ, rất ít tan trong aceton, không tan trong ether, benzen

Saponin là một glycosid có trọng lượng phân tử lớn bao gồm hai phần chính làaglycol và glycol Dựa vào cấu trúc hóa học từ hai thành phần chính này chia làmnhiều nhóm chất khác nhau Khi thủy phân phần aglycol tạo thành sapogenin để phânlập rõ ràng hơn các loại saponin

Các nghiên cứu về thành phần hóa học cho thấy quả bồ kết chứa nhiều saponintriterpennoid Phần genin của loại này có 30 carbon cấu tạo bởi 6 nhóm hemiterpen

Vì có hoạt tính bề mặt cao do phân tử saponin có một đầu ưa nước và một đầu kỵ nướcnên nó vừa có tác dụng tạo bọt, vừa có khả năng làm sạch vết bẩn trong chất tẩy rửa.Tính chất này làm cho saponin giống với xà phòng [7]

Hình 1.7 Cấu trúc hóa học của saponin triterpennoid

Nguyên liệu: Bồ kết, sả, vỏ bưởi

Nước rửa chén từ quả bồ kết kết hợp vỏ bưởi và sả được sản xuất theo quy trìnhnhư hình dưới đây:

Hình 1.8 Sơ đồ quy trình sản xuất nước rửa chén từ quả bồ kết với vỏ bưởi và sả

Thuyết minh quy trình: Bồ kết mua về rửa sạch loại hết bụi bẩn, sau đó để khô vànướng lên cho bồ kết bốc mùi thơm, chú ý không nướng khét Sau khi nướng, nghiềnnhỏ, vỏ bưởi và sả ngâm rửa sạch cắt miếng Cho tất cả nguyên liệu vào nồi đun gầnngập nước cho đến khi dung dịch có màu sẫm và sánh lại Để nguội và lọc bỏ bã ta thuđược dung dịch nước rửa chén

b Nước tẩy rửa đa năng từ rác thải thực vật

Vỏ bưởi + sả cắt nhỏH2O

Quả bồ kết

Nướng

Nghiền nhỏ

Rửa sạch

Lọc

bỏ bã

Sản phẩm

Nước rửa đa năng (nước rửa enzyme) từ rác thải (Garbage Enzyme – G.E) là hỗnhợp các chất hữu cơ như chuỗi protein, muối khoáng, hooc-mon tăng trưởng Enzymeđược sản xuất dễ dàng từ các phế thải hữu cơ trong nhà bếp Một số axit amin trongenzyme có chức năng xúc tác cho các phản ứng sinh hóa Khi được sử dụng trong chấtgiặt rửa, các phân tử này gắn vừa khít với các vết bẩn như chìa khóa và ổ khóa, giúpgiải phóng vết bẩn Đây là đặc tính rất đặc biệt của enzyme.

Nguyên liệu để lên men là phế phẩm thực phẩm (các phần lá rau thừa, vỏ hoaquả) Rác để làm enzyme không bao gồm giấy, nhựa, kim loại hoặc vật liệu thủy tinh

Để hỗn hợp có mùi thơm bạn có thể thêm vỏ cam, chanh, bưởi hoặc lá dứa… Phần phếphẩm sử dụng để lên men không được dùng thức ăn nấu chín, dính dầu mỡ hoặc cácphế phẩm có nguồn gốc động vật Ở các vùng nông thôn có thể tận dụng phế phẩm từnông nghiệp

Nước tẩy rửa đa năng từ rác thải được sản xuất theo quy trình như hình dưới đây:

Nguyên liệu

Rửa sạch, cắt nhỏ

Ủ trong thùng kín

Sản phẩm thô

Khử mùi và tạo màu

Lọc bỏ bã

Nước tẩy rửa

Hình 1.9 Sơ đồ quy trình sản xuất nước tẩy rửa đa năng từ rác thải thực vật

Thuyết minh quy trình: Nguyên liệu chế biến rác thành dung dịch tẩy rửa gồm3kg rác thực vật (lá cây, rau, củ, quả, ) rửa sạch, cắt ngắn khoảng 3 cm; 10 kg nước

lã và 300 gram đường tinh bột trộn đều và ủ trong thùng kín 30 ngày Kết thúc côngđoạn này, sẽ thu được thứ dung dịch thô màu vàng, có thể dùng được ngay nhưngnhược điểm còn mùi khôi khó chịu

Để khử mùi hôi và tạo màu, đem ủ thêm 45 ngày với các chế phẩm cà tím, nghệtinh bột để cho ra dung dịch rửa chén và lau nhà hoàn hảo

Ngoài ra còn rất nhiều sản phẩm tẩy rửa được sản xuất từ nguyên liệu thiên nhiênkhác như : chế phẩm diệt côn trùng và tẩy rửa từ rác, nước rửa chén từ cám gạo, Tuynhiên còn sản xuất theo phương thức thủ công, nhỏ lẻ Vì vậy trong đồ án này em sẽtập trung nghiên cứu sản xuất chất tẩy rửa sinh học từ rác thải thực vật, cụ thể là lá bắpcải trong quy mô phòng thí nghiệm

1.1.5 Cơ chế tẩy rửa của chất HĐBM

Sự tẩy rửa được định nghĩa là “làm sạch bề mặt của một vật thể rắn, với một tácnhân riêng biệt, chất tẩy rửa, theo một tiến trình hóa lý khác hẳn với việc hòa tan đơnthuần”

Sự tẩy rửa bao gồm:

 Lấy đi các vết bẩn khỏi bề mặt rắn (vật dụng, vải vóc)

 Giữ các vết bẩn đã lấy đi đang lơ lửng để tránh cho chung khỏi bám lạitrên các quần áo (hiện tượng chống tái bám)

Vết bẩn được khảo sát bao gồm vết bẩn không phân cực (vết bẩn dầu mỡ) và vếtbẩn dạng hạt (các hạt mịn) Các vết bẩn chất béo và dạng hạt này có thể tồn tại độc lậphay hòa lẫn với nhau

Vết bẩn chất béo có thể do từ bã nhờn của con người tiếp xúc với các chất béo ởmôi trường (thức ăn, mỹ phẩm, dầu máy, ) Các vết bẩn dạng hạt gồm oxit kim loại,đất hay hợp chất cacbon như nhọ nồi,

Để giải thích quá trình tẩy rửa đơn giản hơn, người ta xét hai loại vết bẩn nàyriêng biệt

1.1.5.1.Tẩy rửa các chất bẩn là chất béo

 Thuyết nhiệt động – phương pháp Lanza:

Xét 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 hình 1.10

Hình1.10 Vấy bẩn do vết bẩn là chất béo

Khi giọt dầu H (thể I) tiếp xúc với vải sợi F (thể II) thì giọt dầu trải ra cho đếnkhi đạt một thế cân bằng với một góc tiếp xúc được xác định bởi bề mặt của sợi vàđường tiếp tuyến của giao diện dầu/khí Năng lượng tự do của thể (II) có thể được viếttheo phương trình sau:

EFA = EFH + EHA.cosθ (1)Trong đó:

EFA: năng lượng tự do sợi/khí

EFH: năng lượng tự do sợi/dầu

EHA: năng lượng tự do dầu/khí

Năng lượng tự do tính trên một đơn vị diện tích thì sức căng giao diện hay bề mặt Phương trình (1) được viết thành:

γFA = γFH +γHA cosθ (2)Bên cạnh đó, công gắn chặt chất lỏng H vào chất nền F được biểu diễn bằng phương trình:

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

Để được như vậy chỉ cần sức căng bề mặt F (γFA) hay sức căng bề mặt của H (γ

HA) yếu đi Các bề mặt không cực (dầu, polyeste, ) có sức căng bề mặt yếu nên cácchất béo bám chặt vào các 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:

Hình 1.11 Gột tẩy vết bẩn có chất béo

Trước khi tẩy (vấy bẩn) năng lượng tự do của hệ được biểu diễn là:

EII = γHF + γHESau khi tách khỏi bề mặt sợi (F), trong thể (III) năng lượng tự do được biểu diễn bằng:

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

Công thức cần thiết để tẩy là:

W = EIII - EII = γFE + 2γHE – (γHF + γHE) = γFE + γHE - γHFTheo phương trình này, người ta thấy rằng công càng yếu hơn (do đó gột tẩy dễ dàng hơn) thì 2 giá trị γFE ,γHE cũng yếu hơn và giá trị γHF lại lớn hơn.

Theo những dữ kiện nhiệt động học, điều kiện cần thiết cho quá trình tẩy rửa tự xây là:

W ¿ 0 hay EIII ¿ EII hay γFE + 2γHE ¿ γHF

Có nghĩa là khi thêm chất hoạt động bề mặt vào nước, do sự hấp phụ của nó trên sợi và vết bẩn làm giảm được sức căng bề mặt của chúng (so với nước) cho đến khi tổng của chúng trở nên nhỏ hơn sức căng bề mặt của giao diện sợi/vết bẩn lúc đó vết bẩn tự tẩy đi Cơ chế này được gọi là cơ chế Lanza

 Cơ chế rolling up (cuốn đi):

Thuyết Rolling up của Stevenson đề nghị vào năm 1953 như sau:

Hình 1.12 Cơ chế cuốn đi

Việc tẩy đi các vết bẩn từ thể (II) sang thể (IV) qua thể trung gian (III) Khi cânbằng, hợp lực của ba vectơ γFE,γHE, γHF được biểu diễn bằng phương trình:

γFE = γHE + γHF.cosθ

Để tẩy đi vết bẩn θ phải bằng 180o hay cosθ = -1 hay γHF = γFE + γHE

Chất hoạt động bề mặt do chúng hấp phụ lên sợi và vết bẩn làm giảm sức cănggiao diện sợi/nước và vết bẩn/nước, lúc đó màng dầu sẽ cuốn lại và tách khỏi sợi dolực cơ học như chà xát (giặt bằng tay hay bằng máy).

 Cơ chế hòa tan:

Cơ chế rolling up chỉ liên quan đến vết bẩn dạng lỏng có chất béo và nhờ chấthoạt động bề mặt làm giảm sức căng giao diện Sau khi nồng độ chất hoạt động bề mặtvượt quá trị só CMC thì hiệu ứng rolling up không tăng nhưng thực nghiệm cũng chothấy quá trình tẩy rửa vẫn tăng Cần có cơ chế giải thích khác:

Cơ chế hòa tan được đề nghị bởi Mc Bam vào năm 1942 và phát triển bởi Ginn,Brown và Harris năm 1961 Các phân tử chất hoạt động bề mặt kết hợp với nhau trongcác dung dịch để hình thành micell ở nồng độ CMC Rất nhiều hợp chất không tantrong acid béo, rượu béo, triglyceride, hydrocacbon được hòa tan bên trong các micell

và sự hòa tan này xảy ra khi nồng độ chất hoạt động bề mặt cao hơn CMC

Tóm lại để có sự tẩy rửa tốt, không những cần giảm sức căng bề mặt mà còn phảităng nồng độ hoạt chất để hình thành các micell và có được một số micell đủ, tùy theolượng vết bẩn béo hiện diện trong dung dịch giặt rửa

Kết luận: Cơ chế tẩy rửa các vết bẩn dầu mỡ nói chung bằng các dung dịch tẩyrửa bao gồm các bước sau:

 Khi cho các chất hoạt động bề mặt vào dung dịch tẩy rửa, sức căng bề mặt giảm,

vì vậy dung dịch tẩy rửa sẽ dễ thấm ướt vải sợi cũng như các bề mặt rắn khác, dễ thấmvào mao quản của vải sợi bẩn Trong khi đó nước không có chất hoạt động bề mặt sẽkhông thể thấm vào những mao quản đó được vì nước có sức căng bề mặt khá cao.Lúc chưa có chất hoạt động bề mặt, góc thấm ướt lớn hơn 90o, việc thêm các chất tẩyrửa vào sẽ làm giảm góc thấm ướt về không, làm cho sự thấm ướt hoàn toàn xảy ra

 Khi dung dịch đã ngấm vào vải, phần kỵ nước của chất hoạt động bề mặt sẽ hấpphụ trên các hạt dầu mỡ, phần ái nước của chất hoạt động bề mặt sẽ hướng ra ngoàidung dịch nước Chỉnh sự định hướng của phân tử chất hoạt động bề mặt như vậy tạo

ra áp suất tách các vết bẩn dầu mỡ ra khỏi vải đi vào dung dịch tẩy rửa

 Các chất hoạt động bề mặt sẽ giúp cho việc phân tán các vết bẩn dầu mỡ dướidạng nhũ tương, ngăn cản không cho vết bẩn trở lại trên bề mặt đã được rửa Việcngăn ngừa tái bám là do các hạt dầu mỡ được hấp phụ một lớp chất hoạt động bề mặt(thường là anion) Mặt khác các phân tử chất hoạt động bề mặt cũng sẽ hấp phụ trên bềmặt vải, đầu ái nước hướng ra ngoài, hạt bẩn và bề mặt vải sẽ tích điện cùng dấu sẽđẩy nhau Hơn nữa, đầu phân cực của chất hoạt động bề mặt có khả năng hydrat hóamạnh, chính vì vậy, hạt bẩn đã tách ra khỏi vải sẽ không thể tái bám trở lại bề mặt vải

đã sạch

 Các dung dịch tẩy rửa có khả năng tạo bọt cao, một phần chất bẩn sẽ tách vàobọt, nhất là những hạt bẩn ít thấm ướt, chúng sẽ dính vào bọt giống như quá trìnhtuyển nổi làm giàu quặng

1.1.5.2.Tẩy rửa các vết bẩn dạng hạt

 Thuyết nhiệt động học và điện học (Duiaguin-Landau-Vervay và Overbeck):Xét một bề mặt F và một hạt P Ở một khoảng cách δ cho sẵn, F và P đều chịu các lực hút (Van-đec-van) hay đẩy (tĩnh điện) Các đường biểu diễn ở hình cho thấy các lực đẩy hay hút của F và P tùy thuộc theo khoảng cách giữa chúng

Hình

1.13

Lực hút và đẩy phụ thuộc khoảng cách

Khi P và F tiếp xúc với nhau (δ = 0), thì có sự gắn liền nhau do lực hút Việc táchhạt P ra khỏi bề mặt F có thể được biểu diễn bằng sơ đồ hình 1.14

Hình 1.14 Cơ chế tẩy rửa theo thuyết nhiệt động học và điện học

Sự tách hạt P ra khỏi bề mặt F là đi từ (I) đến (II) rồi đến (III) Trong giai đoạn (I), ta phải cung cấp một công W1 để tách hạt P ra khỏi bề mặt F một khoảng cách Trong giai đoạn 2, dung dịch tẩy rửa len vào giữa hạt P và bề mặt F ta có tổng số công bằng J Toàn bộ công được biểu diễn là:

Aw = WJ – J (*)Nhưng J = γFP – γFE – γPETrong đó:

γFP: sức căng bề mặt giữa F và P trong thể (I).

γFE, γPE: sức căng bề mặt của F và P với dung dịch tẩy trong thể (III).

Sự thêm các chất hoạt động bề mặt làm giảm γFE, γPE do đó làm tăng J Trong trường hợp này Aw giảm và công để tẩy P thì dễ dàng (nhiệt động học trong quá trình tẩy vết bẩn dạng hạt)

Khi giải thích về điện học trong phương trình (*), Aw yếu khi W1 yếu, điều này sẽxảy ra khi lực đẩy lớn hay lực hút yếu Nói cách khác thế năng lực hút là yếu nhất

Lực hút và lực đẩy Hợp lực giữa lực hút và lực đẩy

Công cung cấp để tách hạt P ra khỏi bề mặt S một khoảng cách δ yếu hơn bởi vì lực đẩy quan trọng hơn, tức là hạt P và bề mặt F cùng phân cực cùng dấu Khi chất hoạt động bề mặt bị hấp phụ trên các hạt và bề mặt làm cho gia tăng lực đẩy và do đó làm cho quá trình tẩy dễ dàng hơn [1][2].

1.2 Bề mặt gạch men

Gạch men là loại chất liệu dùng để lót sàn được dùng phổ biến nhất trong cácngôi nhà hiện nay ở Việt Nam Từ sàn phòng khách, phòng ngủ, phòng ăn đến nhàbếp, nhà tắm hay thậm chí là các bề mặt tường đều có thể được lát hoặc ốp bằng cácloại gạch men đẹp mắt khiến cho ngôi nhà của bạn sạch sẽ và sáng sủa hơn

Gạch men có cấu tạo hai phần: phần xương và phần men gốm Men gốm là một lớp thủy tinh có chiều dày từ 0,15–0,4 mm phủ lên bề mặt xương gốm Lớp thuỷ tinh này hình thành trong quá trình nung và có tác dụng làm cho bề mặt sản phẩm trở nên sít đặc, nhẵn, bóng Men gốm là một hệ phức tạp gồm nhiều ôxít như Li2O, Na2O,

K2O, PbO, B2O3, CaO, ZnO, MgO, Al2O3, Fe2O3, SiO2 được đưa vào dưới các dạng sau:

 Nguyên liệu dẻo: gồm có cao lanh (kaolin), đất sét (clay), bột talc (steatit), betonit

 Nguyên liệu không dẻo dưới dạng khoáng: gồm có trường thạch, đôlômít, đávôi, cát

 Nguyên liệu không dẻo dưới dạng hóa chất công nghiệp: BaCO3, Na2CO3,

K2CO3, borax (dân gian gọi là hàn the), axít boric, Cr2O3, ZnO hoặc cácloại frit

Dựa vào đặc điểm bề mặt, người ta chia gạch men thành hai loại: gạch men bóng

và gạch men mờ Gạch men bóng với bề mặt men bóng rất dễ để có thể lau chùi, vệsinh… Xong, đây cũng lại chính là nhược điểm của dòng gạch này bởi lẽ gạch menbóng thường sẽ hiện rõ vết bẩn Độ bóng của gạch dễ mất đi sau một thời gian sử dụng

và thường sẽ để lại những vết hằn, xước trên bề mặt Gạch men mờ sở hữu nhiều tínhnăng ưu việt hơn so với dòng gạch men bóng Cụ thể có thể kể đến như khả năngchống trơn trượt tốt, độ bền cao, khả năng chịu lực tuyệt vời và bền màu, ít bị trầyxước bởi các yếu tố khác tác động… và đặc biệt là khả năng chống thấm cực kỳ tốt

Đó là lý do vì sao người ta thường sử dụng gạch men mờ cho những vị trí thườngxuyên phải tiếp xúc với nước và độ ẩm như nhà vệ sinh, nhà tắm hay bồn rửa nhà bếp.Bên cạnh những ưu điểm tuyệt vời kể trên thì loại gạch này cũng sở hữu không kémnhững nhược điểm cần được khắc phục Nhược điểm tiêu biểu trong đó có thể kể đến

là dễ bám bẩn hơn so với gạch men bóng, đồng thời để loại bỏ vết bẩn từ loại gạch nàycũng khó hơn hẳn và thường bạn sẽ phải nhờ đến những loại dung dịch vệ sinh chuyêndụng để cải thiện màu gạch

Các loại vết bẩn bám trên bề mặt gạch men rất đa dạng như: các vết bẩn dầu mỡ,bụi bẩn, vết bẩn trên nền gạch do rêu mốc, vết ố, vết sơn, xi, nhớt sót lại sau khi xâydựng, sửa chữa,

Bề mặt gạch men có tính thấm ướt Tính thấm ướt là sự bám dính của một chấtlỏng lên bề mặt một chất rắn Độ thấm ướt được đặc trưng bởi góc thấm ướt là α tạobởi bề mặt chất rắn (R) với đường tiếp tuyến với bề mặt chất lỏng (L) tại điểm tiếp xúcgiữa hai pha, lấy về phía pha lỏng Khi α ¿ 90o, bề mặt chất rắn không bị thấm ướt bởichất lỏng Khả năng thấm ướt của một chất lỏng lên bề mặt chất rắn có thể tăng lên(tức góc giảm xuống) khi có chất hoạt động bề mặt tác dụng vào

Hình 1.15 Góc thấm ướt giữa bề mặt chất lỏng và chất rắn

Các loại vết bẩn thường gặp trên bề mặt gạch men:

 Vết bẩn là các chất béo: đây là những chất bẩn đến từ dầu động vật, dầu thực vật, thậm chí là dầu xe Một số vết bẩn dầu mỡ có thể kể ra đây như dầu ăn, bơ,

mayonnaise, dầu giấm hoặc mỹ phẩm như lotion bôi tay và chất khử mùi, Các vết bẩn này có thể được loại bỏ theo cơ chế Lanza

 Vết bẩn dạng hạt: bụi bẩn, gỉ sắt,

 Ngoài ra còn có các vết bẩn tanin đến từ đồ uống như: rượu bia, cà phê, trà, soda, hay các chất bẩn màu như nước ép trái cây, vết mực,

1.3 Lên men lactic

1.3.1 Đặc điểm của acid lactic

Acid lactic là chất hữu cơ không màu, mùi nhẹ, tan trong nước và cồn Công thứchóa học của acid lactic là CH3CHOHCOOH Khối lượng phân tử của acid lactic là98,08 Nhiệt độ sôi là 122oC, điểm tan 17oC

Acid lactic còn có tên gọi khác là 1-hydroxyethanol cacboxylic hay acid hydroxypropanoic Trong cấu tạo phân tử của chúng có một cacbon bất đối xứng nênchúng có 2 đồng phân quang học: D-acid lactic và L-acid lactic Hai đồng phân quanghọc này có tính chất hóa lý giống nhau, nhưng chỉ khác là khả năng làm quay mặtphẳng phân cực của ánh sáng Do đó tính chất sinh học của chúng hoàn toàn khácnhau

2-Loại L-acid lactic ở dạng tinh thể, tan trong nước, cồn etylic, eter, không tantrong CHCl3 Nhiệt độ nóng chảy là 28oC, nhiệt độ sôi 103oC, góc quay cực ở 15oC là -2,26oC

Nếu D-acid lactic và L-acid lactic có trong một hỗn hợp theo tỷ lệ 50/50 người tagọi là hỗn hợp Raxemic Hỗn hợp này được ký hiệu là D1 acid lactic Trong quá trìnhlên men không khi nào có một hỗn hợp có tỷ lệ lý tưởng này mà chỉ có được hỗn hợpnày khi tiến hành tổng hợp hữu cơ DL-acid lactic là dịch lỏng dạng siro, có khả năngtan trong nước, trong cồn, không tan trong CHCl3 Nhiệt độ nóng chảy của chúng là16,7oC, nhiệt độ sôi là 122oC.

1.3.2 Lên men lactic

Lên men lactic là quá trình chuyển hóa đường thành acid lactic nhờ vi sinh vật,điển hình là vi khuẩn lactic Lên men lactic là một trong những loại hình lên men pháttriển nhất trong thiên nhiên

Lên men lactic là một quá trình trao đổi năng lượng Các phân tử ATP được hìnhthành trong quá trình chuyển hóa cơ chất (lactose) sẽ được vi khuẩn giữ lại trong tếbào để phục vụ cho quá trình trao đổi và sinh trưởng của vi sinh vật Ngược lại, cácsản phẩm như acid lactic, ethanol, CO2 được vi khuẩn thải vào môi trường lên men.Kết quả là hàm lượng axit lactic tích lũy trong môi trường lên men ngày càng tăng,làm giảm pH môi trường và kéo theo những biến đổi hóa lý khác

Trong quá trình lên men lactic, ngoài sản phẩm là acid lactic, acid acetic, ethanol,

CO2 trong dịch lên men còn xuất hiện các chất hóa học trung gian, sản phẩm phụ củaquá trình lên men Hàm lượng của chúng trong dịch lên men thường rất thấp (vài ppmhoặc ít hơn) Một số hợp chất trong nhóm trên rất dễ bay hơi Chúng đóng vai trò quantrọng trong việc góp phần hình thành nên mùi vị đặc trưng cho những sản phẩm lênmen lactic

Khi nồng độ của acid lactic đạt 2 – 3% sẽ ức chế hoạt động của các vi sinh vậtkhác, kể cả E.coli Chính vì thế nên lên men lactic được ứng dụng để sản xuất nhiềusản phẩm khác nhau như: sữa chua, bơ, dưa chua

Phương trình tóm tắt của quá trình lên men lactic:

C6H12O6→ 2C3H6O3 + 136Kj (32,4 Kcal)Lên men lactic gồm có lên men đồng hình và lên men dị hình

Lên men đồng hình: Lượng acid lactic tạo thành chiếm hơn 90%, chỉ một lượngnhỏ pyruvat bị khử carbon chuyển thành acid acetic, ethanol, CO2, và acetoin Lượngsản phẩm phụ tạo ra phụ thuộc sự có mặt của oxi

Các chủng vi sinh vật được sử dụng trong lên men đồng hình như:Lactobacterium casei, Lactobacterium cremoris, Lactobacterium bulgaricus,

Phương trình tổng quát trong quá trình lên men đồng hình:

C6H12O6 + 2ADP + 2Pi → 2CH3CHOHCOOH + 2ATPTrong một số trường hợp, lên men đồng hình có thể được chuyển sang dạng dịhình khi điều kiện lên men thay đổi

Lên men dị hình: Chỉ có 50% lượng đường tạo thành acid lactic, ngoài ra còn cócác sản phẩm phụ tương tác với nhau tạo thành ester có mùi thơm.

Phương trình tổng quát trong quá trình lên men dị hình:

C6H12O6 → CH3CHOHCOOH + CH3COOH + C2H5OHLượng sản phẩm phụ tạo thành hoàn toàn phụ thuộc vào giống vi sinh vật, môitrường dinh dưỡng và điều kiện ngoại cảnh Acid lactic thường chiếm 40% lượngđường đã được phân hủy, acid suecinic 20%, rượu etylic 10%, acid acetic 10% và cácloại khí gần 20%

1.3.3 Vi khuẩn lên men lactic

Vi khuẩn lactic thuộc họ Lactobacillaceae, bao gồm các chi khác nhau:Streptococus, Pediococcus, Lactobacillus và Leuconostoc

Các loài vi khuẩn lactic khác nhau tạo thành acid lactic trong môi trường và nhưvậy sức chịu acid cũng khác nhau Đa số các trực khuẩn lactic đồng hình tạo thànhacid cao hơn ( khoảng 2- 3,5%), liên cầu khuẩn ( khoảng 1%) Các trực khuẩn này cóthể phát triển ở pH 3,8- 4, cầu khuẩn không thể phát triển ở môi trường này Hoạt lựclên men tốt nhất ở vùng pH 5,5- 6,0

Đa số vi khuẩn lactic, đặc biệt là trực khuẩn đồng hình rất kén chọn thành phầndinh dưỡng trong môi trường và chỉ phát triển được trong môi trường có tương đối đầy

đủ các acid amin hoặc các hợp chất nitơ phức tạp Ngoài ra chúng còn nhu cầu vềvitamin( B1, B2, B6), các acid pantotenic và folic Bởi vậy, môi trường nuôi vi khuẩnlactic có thành phần khá phức tạp Chúng chịu được ở trạng thái khô hạn, bền vữngvới CO2 và cồn etylic, nhiều loài vẫn sống được trong môi trường có 10-15% cồn hoặccao hơn, một số trực khuẩn bền với NaCl (tới 7-10%)

Các vi khuẩn lactic ưa lạnh phát triển ở nhiệt độ tương đối thấp( 5oC hoặc thấphơn), các loài ưa ẩm có nhiệt độ sinh trưởng tối thích là 25-35oC, các loài ưa nhiệt cónhiệt độ tối thích là 40-45oC Khi gia nhiệt tới 60-80oC hầu hết chúng bị chết sau 10-30phút Chúng có yêu cầu đặc biệt về chất dinh dưỡng là giàu vitamin, acid amin vàkhoáng chất Quá trình lên men xảy ra tốt nhất trong môi trường pH từ 5,5-6, khi pHnhỏ hơn 5,5 quá trình lên men bị dừng lại Trong quá trình lên men, vi khuẩn lactic cókhả năng sinh tổng hợp enzyme peroxydaza rất mạnh

1.3.4 Các yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình lên men nguyên liệu thực vật 1.3.4.1 Ảnh hưởng của muối

Dung dịch muối ăn với nồng độ tương đối cao sẽ ức chế sự phát triển của các visinh vật, kể cả các vi sinh vật lactic Khi tiến hành lên men, cần tạo điều kiện cho các

vi sinh vật lactic phát triển và ức chế sự phát triển của các vi sinh vật lạ Do vậy cầndùng lượng muối không quá cao, thường sử dụng muối ăn với tỷ lệ 3-5% so vớinguyên liệu, hoặc sử dụng nước muối có nồng độ 6-10%

1.3.4.2.Ảnh hưởng của đường

Đường trong nguyên liệu là nguồn tích tụ acid lactic Trong trường hợp hàmlượng đường trong nguyên liệu quá ít thì hàm lượng acid lactic tích tụ trong sản phẩmcũng không đạt mức yêu cầu Khi ấy sản phẩm lên men dễ bị hư hỏng trong quá trìnhtồn trữ Vì vậy, khi lên men nguyên liệu thực vật cần lựa chọn loại nguyên liệu có hàmlượng đường đạt mức yêu cầu và khi cần thì phải bổ sung thêm đường ở ngoài vào.

1.3.4.3 Ảnh hưởng của pH

Các vi sinh vật rất nhạy cảm với pH của môi trường, pH tối ưu cho các vi khuẩnlactic hoạt động là 3.0 - 4.5 Trong quá trình lên men, acid lactic tích tụ với hàm lượng0,5% cũng đã ức chế hoạt động của nhiều vi sinh vật lạ gây ảnh hưởng xấu cho quátrình lên men Khi tích tụ tới hàm lượng cao hơn (1-2%), acid lactic ức chế hoạt độngcủa các vi khuẩn lactic và quá trình lên men lactic do vậy cũng bị kìm hãm Nồng độacid lactic giới hạn đạt được trong quá trình lên men lactic phụ thuộc vào lượng đườngđường có trong sản phẩm, nồng độ muối, nhiệt độ lên men và dạng vi sinh vật lactic.Tuy nhiên acid lactic không ức chế hoạt động của một số nấm men và nấm mối

1.3.4.4.Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ lên men có ảnh hưởng trực tiếp tới tốc độ lên men và tới chất lượng sảnphẩm Ở nhiệt độ 0 - 4oC, sự lên men lactic không bị dừng nhưng tiến hành rất chậm.Nhiệt độ tối ưu cho sự hoạt động của nhiều vi sinh vật lactic là 36 - 42oC Nhưng nhiệt

độ ấy cũng kích thích sự phát triển của nhiều vi sinh vật lạ Vì vậy, thường lên men ởnhiệt độ không quá 20oC, tùy thuộc dạng nguyên liệu sử dụng

Bảng 1.3 Nhiệt độ đến lượng acid lactic tích tụ(g/l) khi lên men rau quả

Thời gian lên men(ngày) Nhiệt độ 20-25oC Nhiệt độ 30-35oC

3,54,274,144,324,654,784,92

1.3.4.5.Ảnh hưởng của oxy

Sự lên men lactic cần tiến hành trong điều kiện yếm khí Các vi khuẩn lactic hoạtđộng trong điều kiện kị khí tùy nghi, tức là khi phát triển không nhất thiết phải có mặtcủa không khí Trong khi đó các vi sinh vật lạ như các vi khuẩn acetic, các nấm mốc

có khả năng làm giảm chất lượng sản phẩm lại hoạt động trong điều kiện hiếu khí cao

độ và khi không có không khí thì không phát triển được

1.3.5 Các giai đoạn của quá trình lên men lactic

Quá trình lên men lactic trong sản phẩm rau quả muối chua có thể phân táchthành 3 giai đoạn:

 Trong giai đoạn đầu, do muối ăn gây áp suất thẩn thấu lớn nên đường và cácdinh dưỡng khác có trong nguyên liệu khuếch tán vào nước và bắt đầu có sự hoạt độgcủa các vi sinh vật lactic và một số vi sinh vật khác Trên bề mặt nước muối thấy xuấthiện những bọt khí, đó là do hoạt động của các vi khuẩn coli và một số vi sinh vật cókhả năng sinh khí khác Chủng vi khuẩn lactic phát triển chủ yếu trong thời kỳ này làLeuconostoc mesenteroides Đó là loại cầu khuẩn có khả năng sinh acid lactic và sinhkhí; khả năng tích tụ acid lactic của chủng này yếu( nhỏ hơn 1%)

 Giai đoạn thứ hai: Các vi khuẩn lactic phát triển mạnh mẽ và acid lactic đượctích tụ nhiều Phần lớn các vi khuẩn gây thối bị ức chế vì do pH của môi trường giảmxuống tới 3- 3,5 Chủng vi khuẩn lactic phát triển chủ yếu trong thời kỳ này làL.cucumeris, B.brassiae fermentati và một số chủng khác Thời kỳ này rất quan trọngđối với quá trình lên men lactic vì sản phẩm tích tụ được lượng acid cao

 Giai đoạn thứ ba: Khi acid lactic đã tích tụ với lượng khá cao thì các vi khuẩnlactic cũng bị ức chế Khi ấy các nấm men và nấm mốc có khả năng phát triển mạnh,làm giảm chất lượng sản phẩm, vì chúng có khả năng phân hủy acid lactic mạnh Dovậy, trong thời kỳ này cần ngăn ngừa các hiện tượng trên bằng cách bảo quản ở nhiệt

độ thấp (2-4oC) hoặc bảo quản điều kiện yếm khí, bảo quản bằng các hóa chất (acidsorbic, natri benzoat) [8]

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 độidùng 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, nướcrửa 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 đa chứcnăng (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, các dòng sản phẩm có nguồn gốc thiên nhiên đang trở thành xu hướng mớicủa ngành công nghiệp hóa mỹ phẩm Các chất hóa học đang dần được thay thế bởicác 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 tẩy rửa sinh học đang ngày càng được ưa chuộng và bày

bán trên thị trường “Nước giặt sinh học NanoWa” là loại nước giặt sinh học đầu tiêntại Việt Nam sản xuất trên công nghệ hiện đại từ các dược liệu thiên nhiên lại cực kỳhữu dụng trong việc giặt rửa như: đánh bay vết bẩn trong quần áo, diệt sạch vi khuẩn

và không cho vi khuẩn hình thành, giữ nguyên độ mềm mịn và màu sắc của vải, khônggây kích ứng da, lưu lại hương thơm dịu mát tự nhiên của nước giặt sinh học trên quần

áo Các sản phẩm rửa chén bát sinh học như: “Nước rửa chén sinh học Tero hươngchanh” chứa các enzyme được chiết xuất 100% từ tự nhiên có công dụng đánh baymọi vết dầu mỡ, làm sạch nhanh, không lo kích ứng da; “Nước rửa chén Leafresh”được chiết xuất 90% dung môi sinh học từ thân, lá quả của cây ổi tím, không pha lẫnhóa chất độc hại, tạo màu, tạo bọt tự nhiên, an toàn với con người và môi trường.Ngoài ra còn rất nhiều sản phẩm tẩy rửa sinh học khác đáp ứng nhu cầu của con người