Công nghệ sản xuất xà phòng và chất tẩy rửa

Ngày nay, các CTRTH có trong tất cả các sản phẩm trừ các sản phẩm dựa trên xà phòng như dầu gội, xà phòng tắm… Kể từ đó các sản phẩm mới được tạo ra, tập trung vào việc làm sạch hiệu qu

Nội dung của môn học (3 tín chỉ):

Lý thuyết (29 tiết):

Chương 1: Đại cương về xà phòng và chất tẩy rửa.

Chương 2: Công nghệ sản xuất xà phòng.

Chương 3: Quy trình sản xuất sản phẩm tẩy rửa bề mặt vải sợi.

Chương 4: Quy trình sản xuất các chất tẩy rửa khác.

Thực hành (30 tiết):

Bài 1: Đánh giá sản phẩm tẩy rửa trên thị trường.

Bài 2: Sản xuất xà phòng bánh.

Bài 3: Sản xuất bột giặt

Bài 4: Sản xuất nước rửa chén.

Bài 5: Sản xuất kem đánh răng và dầu gội đầu.

Kiểm tra giữa kỳ (1 tiết).

 Yêu cầu với buổi học online:

Có vở ghi chép bài đầy đủ.

Trang phục phải chỉnh tề.

Vào lớp muộn tự động tắt mic để không làm ảnh hưởng đến cả lớp và báo cho cô giáo điểm danh vào mục chat.

Không được làm việc riêng (ăn uống, nói chuyện,…)

Ngồi học đúng tư thế (không nằm, gác chân lên bàn học…)

Bài tập của buổi trước yêu cầu nộp ngay vào hộp chat (attract file) khi bắt đầu tham gia buổi học.

Trả lời câu hỏi của cô giáo bằng hộp chat.

Trường hợp cấm thi:

Nghỉ quá 20% số tiết (> 6 tiết).

Nghỉ 1 buổi thí nghiệm.

Trường hợp 0 quá trình:

Đi học hộ và được đi học hộ.

Tự động bỏ học về (hoặc out) mà không xin phép.

Các bài báo cáo thí nghiệm.

 10% tiểu luận + bài tập.

 Điểm thi kết thúc: 50% (thi cuối kỳ, bài thi 90’)

ĐẠI CƯƠNG VỀ XÀ PHÒNG VÀ

CHẤT TẨY RỬA

Chương 1

Nội dung

1.1 Lịch sử phát triển của chất tẩy rửa

1.2 Xà phòng và chất tẩy rửa

1.3 Thị trường các sản phẩm xà phòng và chất tẩy rửa

1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tẩy rửa

1.5 Các thành phần chính trong xà phòng và chất tẩy rửa

1.1 LÞch sö ph¸t triÓn cña chÊt tÈy röa

muối có tính kiềm tạo ra xà phòng vệ sinh

cá nhân và giặt quần áo

4 Cùng khoảng thơi gian đó, những người đứng đầu của Israen đưa

ra những luật lệ vệ sinh cá nhân sử dụng xà phòng tạo thành từ tro và dầu.

5 Người Hy Lạp đầu tiên tắm vì lý do thẩm mỹ và không sử dụng xà phòng

Quần áo được giặt được giặt ở bằng nước suối.

6 Xà phòng gọi theo tên ngọn núi Sapo ở

Hy lạp, nơi các con thú bị bắt, đem

nướng, mỡ của nó kết hợp với tàn tro tạo cục mềm màu xám có tác dụng giặt quần áo dễ dàng hơn.

7 Nhà tắm La Mã nổi tiếng đầu tiên xây dựng khoảng

312 B.C sử dụng xà phòng cho cả mục đích làm thuốc và làm sạch

8 Sau khi đế chế La

Mã sụp đổ vào 467 A.D, thói quen tắm rửa giảm dần Sự thiếu hụt các sản phẩm tẩy rửa, điều kiện sống không hợp

vệ sinh đã góp phần tạo ra các đại dịch thời trung cổ.

9 Nấu xà phòng là nghề thủ

công ở châu Âu vào thế kỷ

VII từ dầu mỡ, tro và hương

thơm Nhiều loại xà phòng

được tạo ra để cạo râu, gội

đầu, tắm rửa và giặt giũ

10 Ý, Tây Ban Nha và Pháp

là những trung tâm đầu tiên

của sản xuất xà phòng do có

sẵn nguồn nguyên liệu dầu ô

liu Anh bắt đầu làm xà phòng

từ TK XII Năm 1622, King

James I là công ty sản xuất xà

phòng với giá 100.000 $/năm

11 Năm 1608, Anh

đã bắt đầu đưa ngành

CN xà phòng sang các nước thuộc địa châu

Mỹ với sự thu gom chất thải béo từ các hộ gia đình để sản xuất xà phòng.

12 Một bước tiến trong sản xuất xà phòng thương mại quy mô lớn: năm 1791 nhà hóa học người Pháp,

Nicholas Leblanc, sáng chế một quy trình sản xuất soda

từ muối thông thường Soda tạo ra chất lượng tốt, rẻ tiền.

14 Giữa những năm

1800 nhà hóa học người Bỉ, Ernest Solvay

từ NH3, CaCO3

và NaCl tạo ra soda có chi phí thấp và chất lượng cao.

13 Michel Eugene Chevreul, một nhà hóa học người Pháp khác tìm ra mối quan hệ của chất béo,

glycerin và axit béo, tạo nền tảng phát triển hóa học chất béo và xà phòng

15 Nhờ những khám phá khoa học trên, xà phòng trở thành một trong những ngành phát triển nhanh nhất ở

Mỹ vào năm 1850

Từ đó xà phòng được đưa vào sử dụng phổ biến.

Mỹ là một bước đột phá Các chất xây dựng làm tăng khả năng tẩy rửa của các chất

HĐBM.

19 Đến năm 1953, doanh

số bán CTRTH ở Mỹ đã vượt qua xà phòng Ngày nay, các CTRTH có trong tất cả các sản phẩm trừ các sản phẩm dựa trên xà

phòng như dầu gội, xà phòng tắm…

Kể từ đó các sản phẩm mới được tạo ra, tập trung vào việc làm sạch hiệu quả, dễ sử dụng, cũng như an toàn cho người tiêu dùng và môi trường

1950s Tạo ra bột rửa bát, chất làm mềm vải và chất tẩy trắng có hoạt chất oxy.

1960s Đưa enzyme vào bột giặt.

1970s Xà phòng rửa tay và nước làm mềm vải được sản xuất

1980s Sản xuất nước rửa bát, bột giặt đậm đặc

1990s Sản xuất nước giặt, bột giặt siêu đậm đặc, siêu mềm vải

và nước rửa bát dạng gel.

Một số sản phẩm thường dùng trong tẩy rửa bề mặt vải hiện nay

1.2 Xà phòng và chất tẩy rửa

Bao gồm:

• Khái niệm, đặc điểm và chức năng

• Phân loại

Khái niệm: Xà phòng và chất tẩy rửa là những chất khi dùng với nước

thì có tác dụng loại bỏ vết bẩn khỏi bề mặt vật thể, ví dụ: vết bẩn trên vải, da hoặc bề mặt rắn khác.

Xà phòng là hỗn hợp muối natri hoặc muối kali của axit béo (muối cacboxylat) có thêm một số chất phụ gia.

Chất giặt rửa tổng hợp là những hợp chất không phải là muối natri hoặc kali của axit cacboxylic nhưng có tính năng giặt rửa như xà phòng

Với nhiều loại vết bẩn và nhiều loại bề mặt khác nhau thì sẽ có nhiều công thức xà phòng và chất tẩy rửa khác nhau.

1.2.1 Khái niệm, đặc điểm và chức năng

Đặc điểm phân tử xà phòng và chất tẩy rửa: gồm một đầu ưa nước và

một đuôi kỵ nước, ưa dầu mỡ Đuôi ưa dầu mỡ này thâm nhập vào các vết bẩn Đầu ưa nước của chất giặt rửa thì lại có xu hướng bị kéo ra phía các phân tử nước Kết quả làm cho vết bẩn bị phân tán thành nhiều phần nhỏ hơn trôi trong nước và bị rửa trôi đi.

1.2.1 Khái niệm, đặc điểm và chức năng

Cơ chế tẩy rửa vết bẩn của xà phòng

Xà phòng và chất tẩy rửa có 4 chức năng chính:

• Trung hòa các vết bẩn có thành phần axit (hầu hết các vết bẩn là axit

trong tự nhiên).

• Nhũ hóa chuyển dẫu mỡ thành các hạt nhỏ phân tán trong nước.

• Chia tách các hạt bẩn cacbon, bụi, đất sét thành các hạt rất nhỏ.

• Giữ chất bẩn lơ lửng trong dung dịch để không xảy ra sự tái bám trở

lại bề mặt đã được làm sạch trong quá trình tẩy rửa.

Khả năng thực hiện các chức năng này phụ thuộc vào thành phần của chất tẩy rửa, điều kiện sử dụng, trạng thái tự nhiên của bề mặt được tẩy rửa và đặc điểm của vết bẩn.

Thành phần chính của các chất tẩy rửa trong sinh hoạt hay công nghiệp đều bao gồm: chất hoạt động bề mặt, chất xây dựng và các chất phụ gia.

1.2.1 Khái niệm, đặc điểm và chức năng

1.2 Xà phòng và chất tẩy rửa

1.2.1 Khái niệm, đặc điểm và chức năng

• Khái niệm (bao gồm định nghĩa xà phòng,

chất tẩy rửa tổng hợp và tác dụng của chúng).

• Đặc điểm cấu tạo, giải thích được khả năng

tẩy rửa của xà phòng và chất tẩy rửa tổng hợp.

• 4 chức năng của xà phòng và chất tẩy rửa và

các yếu tố ảnh hưởng đến các chức năng đó 1.2.2 Phân loại: 6 loại.

Câu 1: Trình bày khái niệm, đặc điểm và chức năng của xà phòng và chất tẩy rửa?

1.2.2 Phân loại

Xà phòng

Xà phòng bánh đục

Xà phòng bánh trong

Xà phòng diệt khuẩn

Xà phòng sữa tắm

Xà phòng dạng gel

Xà phòng tắm bồn nhiệt bọt

Chất tẩy rửa bề mặt vải sợi Dạng bột

Bột giặt truyền

thống Bột giặt làm mềmvải

Bột giặt dành cho quần áo mỏng manh Bột giặt đậm đặc

Dạng kem nhão Dạng thanh Dạng viên Dạng lỏng

Nước giặt truyền thống

Nước giặt dành cho vải vóc mịn

Nước giặt cấu trúc dạng lỏng

Nước giặt đậm đặc

Các chất tẩy rửa khác

Chất tẩy rửa chén bát

Dành cho tay Dành cho

Dầu xả Dầu gội

Các sản phẩm kem đánh răng

1.2.2 Phân loại

1.3 Thị trường của các sản phẩm xà phòng và chất tẩy rửa

Từ 1950 bắt đầu tạo ra thị trường những sản phẩm xà phòng và chất tẩy rửa thỏa mãn nhu cầu của người tiêu dùng.

Những sản phẩm vệ sinh và

tẩy rửa đơn giản

Ít gây hại, ít khô da và pH

trung tính hơn

Tiện lợi, hợp lí và

vệ sinh hơn

Giữ ẩm và làm mềm da hơn

Các sản phẩm chăm sóc tiên tiến với hình thức cải tiến

Siêu giữ ẩm

Xà phòng, toilet

Thanh xà phòng syndet

Xà phòng dạng lỏng: sữa tắm, nước rửa tay kháng khuẩn

Sữa tắm dạng gel

Sản phẩm chăm sóc da dạng thanh và dạng lỏng tiên tiến

1.3 Thị trường của các sản phẩm xà phòng và chất tẩy rửa

Tổng lượng chất tẩy rửa sử

dụng trên toàn cầu năm 2016

Sữa tắm 42%

Châu Âu

Châu Á – Thái Bình dương

Phân khúc sản phẩm tẩy rửa cá

nhân ở Mỹ năm 2016 (4,37 tỉ USD)

1.3 Thị trường của các sản phẩm xà phòng và chất tẩy rửa

Từ năm 1990 ngành công nghiệp hóa chất ở nước ta được quan tâm đầu

tư, đến năm 2009 Việt Nam có đầy đủ các phân ngành của công nghiệp hóa chất.

Giá trị sản xuất hóa chất 2016 đạt 395 nghìn tỷ đồng, tăng 25% so với

2015, chiếm 37,4% tỷ trọng toàn ngành công nghiệp sản xuất và đóng góp tới 12,9% cho GDP nước nhà.

1.3.1 Thị trường bột giặt và xà phòng

Thị trường bột giặt Việt Nam bị chi phối bởi các ông lớn nước ngoài như Unilever chiếm hơn 65% (Omo, Surf và Viso), P&G chiếm hơn 16% (Ariel và Tide).

Nổi bật lên trong những thương hiệu bột giặt trong nước là Aba (chiếm 7%) của Đại Việt Hương Ở miền Trung, Aba được ưa chuộng nhiều với 13% người tin dùng, đứng thứ 2 sau Omo Ngoài ra ở nông thôn, Mỹ Hảo là thương hiệu được tin dùng vì giá thành rẻ hơn so với các thương hiệu khác.

Các sản phẩm bột giặt trên thị trường hiện nay phải thỏa mãn TCVN 5720:2001 bột giặt tổng hợp gia dụng và TCVN 6970:2001 kem giặt tổng hợp gia dụng.

1.3.1 Thị trường bột giặt và xà phòng

Trên thế giới: Colgate palmolive (colgate) chiếm 45%, Unilever 9%, P&G 15%

Việt Nam:

Thị phần kem đánh răng ở Việt Nam

Các sản phẩm kem đánh răng trên thị trường hiện nay phải thỏa mãn TCVN 5816:1994 về kem đánh răng.

1.3.2 Thị trường kem đánh răng

Năm 1990, Mỹ Hảo chiếm đến 50% thị phần Năm 1997 sau 3 năm vào thị trường Việt Nam, Sunlight của Unilever đã chiếm lĩnh toàn bộ thị trường Hiện nay Sunlight chiếm 90,6%, Mỹ Hảo 4,7%, Gift 2,7% và Lix 0.8%.

Các sản phẩm nước rửa chén trên thị trường hiện nay phải thỏa mãn TCVN 6971:2001 nước rửa tổng hợp dành cho nhà bếp.

1.3.3 Thị trường nước rửa chén bát

Các sản phẩm dầu gội đầu trên thị

trường hiện nay phải thỏa mãn TCVN 6972:2001 nước gội đầu.

Các loại dầu gội phổ biến

Dành cho nam Dành cho nữ

1.3.4 Thị trường dầu gội đầu

Bài tập: Trình bày các TCVN đã nêu ở mục 1.3

về các chất tẩy rửa:

• Trình bày như môn Sơn và Giấy.

• Nộp vào buổi học tiếp theo.

1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tẩy rửa

Quá trình tẩy rửa là một quá trình khá phức tạp với sự tham gia của nhiều tác nhân về hóa học, vật lý cũng như cơ học Có thể kể đến một số yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình tẩy rửa là: pH, nhiệt độ giặt, thời gian giặt, thói quen giặt của từng địa phương, cộng đồng, điều kiện giặt của từng quốc gia, khu vực, cá nhân…

Tuy nhiên quan trọng nhất vẫn là các yếu tố:

• Nước.

• Các loại vết bẩn

• Bản chất của vải vóc.

Nước là một chất không thể thiếu của quá trình giặt Nước đóng những vai trò quan trọng:

• Hòa tan một số chất.

• Dẫn nhiệt.

• Dung môi tạo ra các phản ứng hóa học trong dung dịch tẩy rửa.

• Thấm ướt vải sợi.

• Tạo lực trong quá trình giặt bằng máy.

• Nước luôn chứa các kim loại và khoáng chất, đặc biệt là các ion

canxi, magie (nước cứng) Các ion này tạo tủa với chất hoạt động bề mặt làm giảm hiệu suất giặt tẩy.

1.4.1 Ảnh hưởng của nước

Bản chất vết bẩn bao gồm:

• Vết bẩn sơ sài: tan được trong nước (muối, đường ).

• Vết bẩn béo: không tan được trong nước dạng chất lỏng (dầu, mỡ ).

• Vết bẩn đặc biệt: không tan được trong nước dạng chất rắn (cafe, oxit ).

Các vết bẩn thường gặp trong lĩnh vực giặt tẩy là tổ hợp của các loại trên Bao gồm:

• Vết bẩn từ thân thể con người: chất nhờn ở da, chất thải của người, máu.

• Vết bẩn từ môi trường xung quanh: mảnh chất rắn (đất, bụi, bồ hóng…),

chất màu thiên nhiên (từ cây, quả, hoa…), chất màu nhân tạo (mực, kem…)

• Vết bẩn từ công việc cụ thể: từ các nguồn gốc khác nhau của các vết bẩn,

người ta có thể đưa ra những các xử lý thích hợp Ví dụ sản phẩm tẩy rửa cho người bán thịt cần sử dụng lực của các tác nhân chống protein để tẩy những vết máu; còn cho thợ máy thường dùng những chất điện hạt.

1.4.3 Ảnh hưởng của các loại sợi vải

Loại sợi Nguồn gốc Đặc tính Khuyến cáo xử lý

Sợi thiên

nhiên thực

vật

Bông, sợi gai

xát mạnh và xử lý bằng clo (với màu trắng)

Sợi nhân tạo Từ

Ít chịu được nhiệt độ cao.

Sợi tổng

hợp hỗn hợp

Từ hỗn hợp sợi tổng

hợp và thiên

Ngày càng được sử dụng nhiều

do vừa có sự thoải mái của sợi thiên nhiên và những lợi ích

Nhiệt độ có sự lựa chọn từ các loại sợi khác nhau.

1.4.3 Ảnh hưởng của các loại sợi vải

1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tẩy rửa

1.4.1 Nước: 6 vai trò của nước.

1.4.2 Các loại vết bẩn khác nhau

• Bản chất của vết bẩn.

• 4 loại vết bẩn hay gặp trong quá trình tẩy rửa.

1.4.3 Các loại vải sợi

• Các loại vải sợi khác nhau sẽ yêu cầu cách xử

lý khác nhau trong quá trình tẩy rửa.

• Nêu ví dụ.

Câu 2: Trình bày các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tẩy rửa?

1.5 Các thành phần chính trong xà phòng và chất tẩy rửa

bọt.

Bao gồm 13 chất chính được sử dụng:

1 Ankylbenzen sulfonat:

Bao gồm: ABS mạch nhánh và LAS (ABS mạch thẳng).

Khả năng phân hủy sinh học của ABS rất kém LAS có khả năng phân hủy sinh học tốt hơn nên được sử dụng rộng rãi hơn ABS.

LABSA là axit sunfonic, khi trung hòa tạo thành LAS LABSA là axit mạnh, tiế xúc trực tiếp với da gây khô và rát.

a) Chất HĐBM anion

LAS

LABSA và LAS đều có thể

dùng làm chất tẩy rửa trong

môi trường nước cứng (có

ion Mg 2+ , Ca 2+ )

LAS có khả năng tẩy rửa và

hòa tan tốt hơn LABSA

Tính chất vật lý của LABSA Tính chất vật lý của LAS

a) Chất HĐBM anion

2 Ankyl ete sulfat: Thường được sử dụng trong các sản phẩm tẩy rửa

dạng lỏng như nước rửa chén, dầu gội đầu… Chất hay sử dụng nhất là sodium lauryl ether sulfate SLES (natri lauryl ete sulfat).

Natri lauryl ete sulfat

3 Sulfat rượu béo bậc 1 (PAS, Primary alcohol sulfate) được chế tạo

bằng cách sulfat hóa các rượu béo thiên nhiên hoặc nhân tạo Chất đại diện là natri dodecyl sulfat (SDS) hoặc natri lauryl sulfat (SLS) SDS có tác dụng tạo nhũ và tăng bọt, được sử dụng trong sữa tắm, dầu gội, xà phòng… nhưng với lượng nhỏ.

Natri dodecyl sulfat (SDS)

a) Chất HĐBM anion

5 Xà phòng: Là muối natri hoặc kali của axit béo Ở các nước đã phát

triển nó chỉ được sử dụng như các tác nhân chống bọt trong các sản phẩm tẩy rửa dạng lỏng hoặc gel tắm Ở các nước đang phát triển, chúng được sử dụng cho mọi việc.

Xà phòng

a) Chất HĐBM anion

4.  -olefin sulfonat (AOS): Ít nhạy cảm đối với nước cứng hơn ankyl

benzen sulfonat hoặc các sulfat rượu béo Ở Mỹ các hợp chất này không được sử dụng do khi sử dụng chung với javen sẽ làm tấy da Ở Nhật được sử dụng nhiều.

α-olefin sulfonat (AOS) R-CH=CH(CH 2 ) n -SO 3

-7 Ankyl isethionat: Có tác dụng giống

sulfosuccinat tuy nhiên do khả năng hòa tan kém

trong nước lạnh nên được sử dụng trong xà phòng,

dầu gội đầu, nước tắm có bọt…

R1: C4-36; R2, R3, R4, R5: C1-4; M+: Na, K… Natri cocoyl isethionat (SCI)

a) Chất HĐBM anion

8 Metyl este sulfonat (MES): Được sử dụng

nhiều ở Đông Nam Á và Nhật trong các sản

phẩm bột giặt, nước rửa chén …

6 Sulfosuccinat: Có khả năng làm sạch da cực dịu nhẹ,

thích hợp cho làm da nhạy cảm và da em bé, không gây

cay mắt Sử dụng trong các sản phẩm tẩy rửa dạng lỏng

như nước rửa chén, dầu gội đầu, sữa tắm… tuy nhiên chỉ

hoạt động tốt ở pH 6-8 do ngoài khoảng sẽ bị thủy phân.

AOT

AOT4

10 Sulfat diglycolamit: Có khả năng ổn định trong nước cứng và được

dùng trong dầu gội đầu.

O

CH2 CH2 O CH2 CH2 O SO3

-11 N- axyl aminoaxit: Có khả năng tạo bọt và tẩy rửa tốt, tan trong nước

cứng dễ hơn xà phòng nhưng không làm tấy da, tóc Được sử dụng trong dầu gội, nước rửa bát… Chất đại diện là cocoyl sarcosinat.

Cocoyl sarcosinat

a) Chất HĐBM anion

9 Sulfo ankyl amit của axit béo: Có khả năng tạo bọt và đặc tính phân tán

xà phòng canxi, cho cảm giác mềm trên da nên được sử dụng trong dầu gội, nước rửa bát Chất hay sử dụng là natri caproyl metyl taurat.

Natri Caproyl Metyl Taurat

12 Polyoxietilen cacboxylat: Có tính tẩy rửa vừa phải và có khả năng

phân tán xà phòng canxi, rất dễ xả và tan ở pH thấp Được sử dụng trong dầu gội Este sorbitan polyoxy…

CTCT chung của polyoxietilen cacboxylat

Natri

2-(2-dodecoxyethoxy)acetate (natri

laureth -4-cacboxylat)

13 Ankyl sulfonat bậc 2 (SAS, secondary alkyl

sulfonate) có khả năng phân hủy sinh học cao

nhưng chưa được sử dụng nhiều trong thành

phần bột giặt do giá thành cao.

a) Chất HĐBM anion