CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1 Nguyên liệu làm nến
2.1.1 Sáp Parafin(2, 6)
Hình 2.1: Sáp parafin
Parafin là tên gọi chung cho nhóm hydrocarbon dạng alkan với phân tử lượng lớn có công thức tổng quát CnH2n+2, trong đó n lớn hơn 20.
Trong tiếng Anh thì dạng lỏng của parafin được gọi là parafin oil, còn dạng rắn của parafin được gọi là parafin wax, tức là sáp parafin.
Nến thực sự được sử dụng và sản xuất đại trà khi con người tìm ra và tinh lọc được dầu mỏ tự nhiên. Đây là nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất nến.
Parafin được tìm ra vào giữa thế kỷ XIX. Đây là sản phẩm của nền công nghiệp lọc dầu. Trong quá trình lọc dầu (cracking dầu mỏ) ngoài sản phẩm chính là dầu khoáng thì người ta còn thu được hàng trăm sản phẩm phụ dùng trong các ngành công nghiệp khác như giao thông, mỹ phẩm. Parafin là một sản phẩm phụ nhưng là nguyên liệu chủ đạo trong ngành sản xuất nến.
Sáp parafin không màu, không mùi, dễ nóng chảy, nhanh nguội. Trong công nghệ sản xuất nến parafin thì tùy vào lượng dầu trong sáp mà người ta phân chia thành các loại như: nhiệt độ thấp, nhiệt độ trung bình và nhiệt độ cao (dầu trong parafin càng nhiều thì nhiệt độ nóng chảy càng thấp).
Hydrocarbon no được chia ra thành những nhóm sau: Parafin thấp phân tử (C1- C5) ở dạng riêng rẽ, parafin cao phân tử (C6 trở lên) là hỗn hợp lỏng và rắn của những đồng đẳng với số carbon khác nhau.
● Parafin thấp phân tử: hydrocarbon no từ CH4-C4H10, ởđiều kiện thường là chất khí;
pentan C5H12 là chất lỏng, có nhiệt độ sôi thấp.
Parafin thấp phân tử ít tan trong nước và chất lỏng phân cực (rượu thấp, ceton, aldehyd) nhưng bị hấp thụ bởi những hydrocarbon khác và những chất hấp phụ rắn (than hoạt tính). Khả năng bị hút của chúng tăng dần theo sự tăng khối lượng phân tử parafin. Parafin thấp phân tử tạo với không khí hỗn hợp nổ nguy hiểm. Sự độc hại của parafin thấp phân tử lớn hơn so với những hợp chất hữu cơ khác, việc hít thở những khí và hơi của chúng gây hiện tựơng mê man và có tác hại lâu dài về sau.
● Parafin cao phân tử là những hợp chất mạch thẳng dùng nhiều trong thực tiễn, C6- C16 là những chất lỏng ở nhiệt độ thường, lớn hơn C16 là chất rắn, nhiệt độ nóng chảy của chúng tăng dần theo mạch C.
Parafin thu được từ sản phẩm dầu mỏ sẽ ở dạng hỗn hợp. Người ta phân loại chúng là parafin cứng và parafin mềm, parafin mềm nóng chảy ở nhiệt độ khoảng 40°C gồm hợp chất từ C11-C20, sôi nhiệt độ từ 200 đến 320-350°C. Parafin cứng nhiệt độ nóng chảy lớn hơn 50°C gồm hydrocacbon C20-C35 sôi từ 300-350°C đến 450- 500°C.
Parafin được tìm thấy chủ yếu trong dạng chất rắn dạng sáp màu trắng, không mùi, không vị, với điểm nóng chảy nằm trong khoảng 47-65°C. Nó không hòa tan trong nước, nhưng hòa tan trong eter, benzen, và một số ester. Parafin không bị thay đổi dưới tác dụng của nhiều thuốc thử hóa học phổ biến nhưng nó rất dễ cháy.
Parafin lỏng được dùng trong nghiên cứu phổ hồng ngoại, nó có phổ hồng ngoại không phức tạp. Parafin lỏng được thêm vào trong mẫu để mẫu có thể lan truyền rộng trên các đĩa cần thiết cho việc kiểm tra phổ hồng ngoại.
Sáp parafin được sử dụng để:
– Sản xuất nến.
– Tạo lớp phủ cho các loại giấy hay vải sáp.
– Tạo lớp phủ cho nhiều loại phomat cứng.
– Tạo các mẫu trong nghiên cứu các lĩnh vực mô học.
– Gắn xi cho bình, chai, lọ.
– Trong y học nó được dùng làm chất làm mềm (giữ ẩm).
– Làm phụ gia thực phẩm, chất tạo độ bóng có số E bằng E950 chính là parafin.
– Các thử nghiệm parafin được sử dụng trong pháp y để phát hiện các hạt thuốc súng có trong tay người tình nghi.
– Sáp parafin cấp thực phẩm được dùng trong một số loại kẹo để làm cho nó bóng hơn. Mặc dù sáp parafin ăn được nhưng nó không tiêu hóa được, nó đi qua hệ tiêu hóa mà không bị phân hủy. Sáp parafin cấp phi thực phẩm có thể chứa dầu và các tạp chất khác và có thể là độc hại nhưng không nguy hiểm.
– Hỗn hợp không tinh khiết của phần lớn các loại sáp parafin được dùng trong các buồng tắm sáp với mục đích làm đẹp và như là liệu pháp điều trị.
– Sáp parafin không được dùng nhiều trong việc chế tạo các mô hình mẫu để đúc.
Đánh giá chung sáp parafin:
– Giá cả phải chăng.
– Nguyên liệu phổ biến.
– Dễ tháo ra khỏi khuôn khi cứng.
– Cháy nhanh hơn so với sáp ong.
2.1.2 Sáp Ong
Hình 2.2: Sáp ong
Nếu như parafin là một sản phẩm của ngành công nghiệp dầu mỏ thì sáp ong là một nguyên liệu tự nhiên, có màu, mùi thơm tự nhiên. Mùi thơm tự nhiên của sáp ong quyến rũ hơn bất cứ loại hương liệu nhân tạo nào khác. Nó có những đặt tính mà parafin không có như sự mềm dẻo, cháy bền bỉ, lâu nguội và dính.
Sáp ong là một sản phẩm từ tổ của ong mật, dùng để chứa mật. Loại bỏ mật ong rửa sạch sáp và nấu lại được sáp nguyên chất.
Cho đến khi sáp parafin ra đời thì nó là nguyên liệu tốt nhất để làm nến. Sáp ong rất đắt vì vậy chỉ có những nhà quý tộc và nhà thờ có khả năng sử dụng.
Một số người cho rằng sáp ong vẫn là sáp tốt nhất để làm nến vì nó là nguyên liệu tự nhiên. Một số ý kiến đưa ra rằng các loại sáp khác có thể phát ra lượng nhỏ các chất độc. Tuy nhiên cũng không ảnh hưởng đáng kể đến sức khỏe. Nhưng sáp ong thì hoàn toàn không.
Sáp ong có một mùi thơm tự nhiên, nó cháy tốt và ít khói, nó không co lại khi cứng nên không cần bổ sung thêm sáp khi ngọn nến nguội.
Sáp ong tự nhiên có màu vàng và có thể có màu trắng khi chúng được tẩy màu, sáp ong tự nhiên mềm và dính nên hơi khó khăn trong việc đổ khuôn.
Ngoài nến 100% sáp ong người ta còn pha thêm vào một lượng nhỏ sáp parafin để tăng sự cháy ổn định của nến. Nếu pha sáp ong với tỉ lệ thấp hơn parafin thì có thể thêm các chất phụ gia khác.
Sáp ong là một hỗn hợp hình thành từ một số hợp chất.
Công thức gần đúng của sáp ong là C15H31COOC30H61. Gồm các thành phần chính là palmitat, palmitocetat, hydroxypalmitat và một chuỗi dài oleat ester (30-32 carbon), alcol béo, một tỉ lệ triacontanylpalmitat CH3(CH2)29OCO(CH2)14CH3 và acid cerotic CH3(CH2)24COOH là 6:1.
Nhiệt độ nóng chảy của sáp ong là khoảng 62-64°C. Nếu sáp ong được nung khoảng 85°C thì sự đổi màu xảy ra. Điểm cháy của sáp ong là 204,4°C, khối lượng riêng ở 15°C là 0,958-0,970 g/cm3.
Tỉ lệ phần trăm các thành phần trong sáp ong
Thành phần Phần trăm
Hydrocarbon 14%
Mono ester 35%
diester 14%
Triester 3%
Hydroxyl mono ester 4%
Hydroxyl polyester 8%
Acid ester 1%
Acid polyester 2%
Acid tự do 12%
Alcol tự do 1%
Chất khác 6%
Đánh Giá
– Là nguyên liệu tự nhiên.
– Cháy sáng và vững chắc.
– Tạo ra một hương thơm tuyệt vời.
– Sẽ không co lại sau khi cứng.
– Khó khăn trong việc lấy sáp ra khỏi khuôn.
– Sáp ong là vàng tự nhiên nhưng có thể được tẩy trắng.
2.1.3 Gel nến
Gel là nguyên liệu được hình thành khi kết hợp dầu khoáng với nhựa thông công nghiệp.
Người ta cũng phân chia gel thành ba loại: mật độ thấp, mật độ trung bình và mật độ cao tùy thuộc vào lượng nhựa thông pha trong nó, lượng nhựa thông càng cao thì mật độ gel càng cao.
Phân chia theo nhiệt độ nóng chảy của parafin và mật độ của gel vì căn cứ vào mức phân chia đó người ta sẽ dùng cho các loại nến phù hợp. Ví dụ như parafin ở loại nhiệt độ thấp khi cháy nó rất dễ xả sáp hoặc gel mật độ thấp và trung bình là một dạng vô định hình không tự đứng được nên người ta phải dùng vật liệu khác để chứa đựng chúng như ly, tách…bằng gốm, sứ, thủy tinh, nhựa…
1.1.4 Stearin
Stearin còn gọi là tristearin, hoặc tristearat glyceryl là một chất béo trung tính, một của acid stearic (C17H35COOH) và glycerin (C3H5(OH)3), có nguồn gốc từ chất béo động vật. Nó cũng có thể được tìm thấy trong cây vùng nhiệt đới như cọ. Được sử dụng trong sản xuất nến và xà phòng. Stearin được lấy từ mỡ bò, có màu trắng đục. Dễ nấu chảy và khi để nguội lại thì đặc cứng. Có thể dùng để làm nến riêng hoặc có thể pha thêm nhiều nguyên liệu khác như sáp parafin, sáp ong, nến cũ, gãy, vụn…
Ngoài stearin, trong mỡ bò còn có mỡ lỏng, glycerin cần được tách ra trước khi làm nến, nếu không nến hay chảy và cháy khét, nhiều khói.
Quy trình tạo ra stearin
Lấy 100 kg mỡ bò đặc, cho vào thùng sắt bọc chì bên trong. Cho vào 100 lít nước vào đem đi đun nóng. Pha riêng 15 kg vôi bột với 15 lít nước lạnh sau đó rót từ từ dung dịch nước vôi vào thùng chứa mỡ bò và luôn quậy đều đến khi hình thành một lớp xà phòng không tan trong nước. Ngưng đun rồi để cho hỗn hợp mỡ, nước, xà phòng nguội, xà phòng sẽ đông cứng lại. Vớt xà phòng ra rồi. Còn nước đọng lại dưới đáy thì đem nấu cô đặc lại thu được glycerin. Đập xà phòng ra thành từng mảng nhỏ rồi cho vào thùng nấu sôi với 28 kg acid sulfuric pha trong 40 lít nước lạnh và khuấy đều. Dần dần sẽ tạo ra một chất thạch cao và lắng xuống đáy, stearin sẽ nổi trên mặt.
Chắt lấy dung dịch stearin. Sau đó loại vôi còn sót lại bằng cách cho vào một lượng acid sulfuric dư. Vớt stearin ra sau cho tiếp vào nước lạnh đun sôi và xả lại cho thật sạch acid. Đun sôi một lần nữa, rồi đổ ra khuôn để nguội, ép bỏ mỡ lỏng và nước, chất rắn còn lại là stearin nguyên chất.
2.1.5 Tim nến(4, 5)
Tim nến có thể được làm từ những chất liệu khác nhau nhưng thường được làm bằng sợi bông, giấy, kim loại như kẽm, chì…
Kích thước của tim nến phải cân đối với lượng sáp nến, nếu tim quá nhỏ thì sẽ khó cháy, hay tim quá to sẽ làm nến cháy nhanh, xả nhiều sáp và có thể tạo nhiều khói.
Người ta chứng minh rằng sử dụng tim nến bằng chì khi đốt thì có thể tạo ra trong phòng lượng chì vượt quá 2,2 mg/giờ, nguy cơ tăng lượng chì gấp 5 lần trong cơ thể. Tại Mỹ, tim nến chì đã bị cấm sử dụng từ năm 1998.
Một thử nghiệm đơn giản để nhận biết tim nến có chì hay chứa không: chà một tờ giấy trắng lên tim khi chưa sử dụng. Nếu nó để lại một màu xám sáng trên giấy thì tim nến được làm bằng chì.
Kích thước của tim nến phải cân đối với lựong sáp nến, nếu tim quá nhỏ thì nến sẽ không cháy, hay quá lớn thì nến sẽ cháy rất nhanh và xả nhiều sáp. Độ dài của tim nến cũng ảnh hưởng đến tốc độ cháy của nến. Do đó để duy trì một nhiệt độ ổn định và tốc độ đốt cháy nhiên liệu cần thường xuyên quan sát và cắt tim còn khoảng 0,6 cm để nến cháy chậm, ổn định và hạn chế khói.
2.1.6 Khuôn nến(4)
Hình 2.3: Một số loại khuôn nến
Khuôn nến được làm bằng kim loại, bằng nhựa hay thủy tinh, với rất nhiều hình dạng khác nhau như hình trụ, bầu dục, hình vuông, hình ngôi sao, hình nón, tam giác…
Kích cỡ của khuôn cũng phong phú tùy thuộc vào hình dạng khuôn nến.
Với kim loại một số khuôn mẫu thường được làm bằng nhôm, thiếc rất nhẹ, bề mặt mịn, không để lại vết khi đổ sáp.
Khuôn kim loại thường có giá cả hơi đắt tiền hơn so với khuôn nhựa nhưng có thể sử dụng được lâu dài.
2.1.7 Màu Nhuộm(3)
Trong cuộc sống, thuốc nhộm được sử dụng rất đa dạng trong nhiều lĩnh vực và nhiều ngành kinh tế khác nhau. Trong kỹ thuật và trong sinh hoạt chúng ta thường gặp các thuật ngữ như: thuốc nhuộm, pigment, bột màu…Chúng đều là các hợp chất có màu nhưng bản chất, cấu tạo, tính chất và phạm vi sử dụng thì khác nhau.
Thuốc nhuộm là tên chỉ chung những hợp chất hữu cơ có màu (gốc thiên nhiên và tổng hợp) rất đa dạng về màu sắc và chủng loại, chúng có khả năng nhuộm màu, nghĩa là bắt màu hay gắn màu trực tiếp cho các vật liệu khác. Tùy theo cấu tạo, tính chất và phạm vi sử dụng của chúng mà người ta chia thuốc nhuộm thành các nhóm, họ, loại, lớp khác nhau. Pigment là tên chỉ một số thuốc nhuộm hữu cơ không hòa tan trong nước và một số hợp chất vô cơ có màu như các oxid và muối kim loại. Đặt điểm chung của pigment là tên chỉ một số thuốc nhộm hữu cơ không hòa tan trong nước.
Thuốc nhuộm được dùng chủ yếu để nhuộm vật liệu từ thiên nhiên (bông, lanh, len, tơ tằm…), sợi nhân tạo (bán tổng hợp, như visco, acetat...) và sợi tổng hợp (như polyamid, polyester…). Ngoài ra chúng còn được dùng để nhuộm cao su, chất dẻo, chất béo, sáp, xà phòng.
Để tạo màu cho sáp người ta dùng pigment và những loại thuốc nhuộm không tan trong nước. Trong trường hợp này pigment hay thuốc nhuộm được gắn vào vật sáp nhờ chất tạo màng.
Có hai loại thuốc nhuộm là thuốc nhuộm thiên nhiên và tổng hợp. Thuốc nhuộm thiên nhiên thường có độ bền màu thấp. Hơn nữa hiệu suất khai thác thuốc nhuộm từ thực vật rất thấp, phải dùng nhiều tấn nguyên liệu mới thu được 1 kg thuốc nhuộm, nên giá thành rất cao. Vì vậy đến nay hầu hết thuốc nhuộm thiên nhiên đã được thay thế bằng thuốc nhuộm tổng hợp.
Sáp parafin có màu trắng trong.
Stearin có màu trắng đục, thường nến được làm từ stearin thường để nguyên màu, khi pha chế với sáp ong, parafin người ta mới pha màu.
Sáp ong là nguyên liệu tự nhiên có màu vàng, thường được để nguyên màu, tuy nhiên chúng cũng có thể được tẩy trắng bằng thuốc tẩy.
Để tạo được màu sắc cho các loại nến thông thường, người ta sử dụng hóa màu thuộc loại chất tan trong dầu.
2.1.8 Hương Liệu(1)
Nói đến một cây nến đẹp thì mùi hương của nến cũng không kém phần quan trọng.
Hương liệu tạo mùi cho nến đa dạng và phong phú, có nhiều mùi hương khác nhau chủ yếu có nguồn gốc từ tự nhiên và tổng hợp hóa học.
Mùi hương từ tổng hợp có chứa nhiều hóa chất có thể gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người hơn là mùi hương tự nhiên. Tuy nhiên mùi hương tổng hợp được sử dụng phổ biến hơn trong sản xuất nến do giá thành rẻ, kết hợp tốt với nến nên giữ được mùi lâu hơn mùi hương tự nhiên. Chỉ cần vài giọt tinh dầu tổng hợp đủ để tạo ra một hương thơm.
Ngoài ra có thể thêm vào nến một ít bột thảo dược làm nến phát ra mùi hương thảo dược như quế, trầm hương…
Bản chất của sáp parafin là không mùi vì vậy có thể thêm vào bất cứ mùi hương ưa thích nào. Sáp ong có mùi hương tự nhiên nhưng cũng có thể thêm mùi hương vào tùy ý.
Tuy nhiên, để tạo mùi cho nến thì chất thơm phải là chất tan được trong dầu.
2.1.8.1 Chất thơm thiên nhiên
Chất thơm thiên nhiên rất phong phú, phức tạp và đa dạng. Người ta có thể cảm nhận được mùi của những chất mà phân tử lượng của nó nhỏ hơn 400 đvC và có một ánh sáng hơi đủ để tương tác lên ô khứu giác.
Tùy theo phương pháp điều chế, tùy theo nguyên liệu thiên nhiên mà người ta có các chất thơm thiên nhiên khác nhau. Sản phẩm này là nguyên liệu để điều chế các
chất trong công nghiệp hay để điều chế các đơn hương nguyên chất, chúng có nhiều loại như:
Tinh dầu: Là sản phẩm thu được từ các nguyên liệu thiên nhiên bằng phương pháp cất hơi nước. Tinh dầu không tan hay ít tan trong nước. Mỗi tinh dầu có các hằng số vật lý và hóa học đặc trưng như tỷ trọng, chiết suất, độ quay cực, chỉ số acid, chỉ số ester…Thành phần chính của tinh dầu là tiêu chuẩn đánh giá tinh dầu. Thành phần chính theo quy ước chung là thành phần có hàm lượng trên 1%. Thành phần có hàm lượng từ 0,1 đến 1% gọi là thành phần phụ. Vết là thành phần có hàm lượng không quá 0,1% trong toàn bộ tinh dầu.
Dịch đặc: Người ta chiết chất thơm trong các nguyên liệu khác nhau sau đó loại hết dung môi, chiết thu dịch đặc. Tùy theo loại dung môi dung để chiết, tùy theo thành phần chất thơm và chất lượng khác nhau. Và tùy thành phần và chất lượng của nó mà người ta sử dụng dịch đặc trong các lĩnh vực khác nhau như hương liệu cho xà phòng, cho công nghiệp thực phẩm, mỹ phẩm…Các chất nhựa thơm cũng thường được sản xuất dưới dạng dịch đặc.
Tinh Chất: là thành phần chính của dịch chiết EtOH (etanol) của dịch đặc hay nhựa. Nó được sản xuất qua bốn giai đoạn.
Nước quả và nước quả cô đặc: là một sản phẩm của hoa quả.
Chất thơm từ các loài hoa: Trong công nghiệp có sử dụng hương liệu, đặc biệt là công nghiệp nước hoa, mỹ phẩm và công nghiệp thực phẩm, dược phẩm người ta điều chế từ các loài hoa. Loại chất thơm này có thể sản xuất dưới dạng tinh dầu, dịch cô đặc hay tinh chất.
2.1.8.2 Hóa học tổng hợp
Với các nghiên cứu mới và phương tiện hiện đại như hiện nay, hầu hết các chất thơm trong thiên nhiên điều được xác định cấu trúc phân tử một cách nhanh chóng.
Với các tiến bộ trong tổng hợp hữu cơ, ngày nay chỉ một thời gian ngắn người ta đã tổng hợp được những chất có cấu tạo phân tử đã biết và hầu hết các chất thơm trong thiên nhiên điều đã được tổng hợp. Hơn thế chất thơm trong thiên nhiên thường là một hỗn hợp phức tạp có hàm lượng rất thấp, nên với yêu cầu chất thơm rất lớn của ngành công nghiệp nhất là công nghiệp thực phẩm thì chất thơm thiên nhiên không đủ để