Kỹ thuật sản xuất chất tẩy rữa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC GVHD: TH.S Phan huy Trình Lớp 11cdhh1 Nhóm: 04 Phan Thành Nhân (3004110221) Lê Thị Bích Nguyên (30041100213) Trần Thanh Phong (3004110 BÀI 1: THỰC HÀNH SẢN XUẤT XÀ BÔNG Cơ sở lý thuyết Nguyên liệu sản xuất xà bông Nguyên liệu hữu cơ Dầu mỡ động vật: gồm có mỡ bò, cừu, dầu cá, + Mỡ bò: có chỉ số xà phòng hóa: 193 – 287, đương lượng xà phòng hóa: 285 – 287 + Dầu cá: chỉ số xà phòng hóa 20, đương lượng xà phòng hóa: 280 – 330 Dầu thực vật + Dầu dừa: Tỉ trọng: ở 15oC là 0,86 – 0,90 Chỉ số xà phòng: 250 – 260 Đương lượng xà phòng: 216 – 225 Chất không xà phòng hóa: 0,1 – 0,3 % Nguyên liệu vô cơ Xút Công thức phân tử: NaOH Dùng để xà phòng hóa Lỏng 30 – 40% Rắn dạng vẩy hoặc dạng cục Soda Công thức phân tử Na2CO3 Dùng để trung hòa Calophan Calophan + NaOH xà phòng Calophan Lượng còn lại là phụ gia, làm rắn xà phòng, hổ trợ cho quá trình tẩy rửa. Muối ăn: Công thức phân tử: NaCl Dùng dung dịch muối ăn 30 – 40oBe dùng cho quá trình tách Glixerin Ngoài ra còn dùng Na2SiO3( thủy tinh lỏng) có tác dụng đóng rắn nhanh, điều chỉnh độ cứng của xà phòng, tránh hiện tượng nổi vân trắng khi dùng Soda. Đất sét ( cao lanh): là chất độn, làm tăng khối lượng, giá thành hạ. Các phương pháp nấu xà phòng 2.1Phương pháp nấu xà phòng không gia nhiệt Nấu xà phòng theo phương pháp này, nguyên liệu phải có chất lượng cao, vì không thể làm sạch sản phẩm ra khỏi tạp chất do nguyên liệu đưa vào. Glixerin không thu hồi được Sau khi tính toán lượng mỡ cần thiết, hòa trộn thật đều với lượng xút ở nhiệt độ 32 – 35oC. Lượng xút dùng phải ít hơn so với lượng lý thuyết để tránh kiềm dư trong sản phẩm. Sau khi pha trộn hỗn hợp đồng nhất, người ta rót vào khuôn sắt. Ở đây quá trình xà phòng hóa sẽ xảy ra, tỏa nhiệt lượng lớn. Khuôn phải giữ ở 30oC trong suốt quá trình. Nhưng phải giữ xà phòng trong khuôn vài ba ngày để sản phẩm có độ cứng cần thiết. Ưu điểm: Nhanh, tiêu hao ít nhiên liệu, chi phí đầu tư nhỏ Nhược điểm: Không thu hồi được Glixerin một sản phẩm có giá trị trong công nghiệp 2.2 Phương pháp nấu xà phòng gia nhiệt nhẹ Tương tự như phương pháp nấu không gia nhiệt, nhưng ta sử dụng các axit béo có độ nóng chảy cao hơn. Phản ứng xà phòng hóa được thực hiện ở 70 – 80oC Có thể thêm tùng hương và axit béo vào hỗn hợp chất béo. Sau khi thêm xút hỗn hợp được khoáy liên tục to<70oC Lượng kiềm có thể trung hòa bằng axit béo như axit oleic. Cuối cùng có thể thêm NaCl hoặc KCl (0,5%) để giảm bớt khối phản ứng đặc quánh trước khi đổ khuôn. Người ta có thể thêm chất độn như Na2CO3, Na2SiO3. Trước hết người ta cho dầu mỡ vào thiết bị đun nóng tới 60oC rồi cho thêm xút và natri silicat. Khuất liên tục tránh tạo bọt không khí cho đến khi đồng nhất thì ngừng khuấy, để yên từ 1-2 giờ. Nhiệt độ khi đó nâng lên 80oC và giữ nhiệt độ này suốt thời gian phản ứng. Sau đó trung hòa kiềm và khoáy tiếp, rồi cuối cùng đổ khuôn. 2.3 Phương pháp nấu xà phòng ở nhiệt độ cao Ngày nay, phần lớn xà phòng sản xuất trong công nghiệp bằng phương pháp gia nhiệt vì nó thu hồi được glixerin, một nguyên liệu quý. Nồi nấu xà phòng trong phương pháp này làm bằng thép, có cánh khoáy, có hệ thống gia nhiệt khối phản ứng,có ống nạp liệu, có van ở đáy nồi để tháo bỏ dung dịch kiềm khi tách lớp Nạp vào nồi đồng thời 2 nguyên liệu: dầu mỡ và dung dịch xút 7%. Khuấy trộn đều bằng cách khuấy hoặc dùng hơi nước bão hòa từ hệ thống ống xoắn có đục lỗ vừa đun nóng vừa khuấy. sau đó thêm từng giọt dung dịch kiềm đậm đặc hơn. Khi quá trình xà phòng hóa đã kêt thúc, thêm muối ăn với lượng đã tính toán trước, đẩy xà phòng lên trên nồi nước nấu. Lớp nước dưới chứa glixerin, các tạp chất và kiềm được tháo qua van đấy. Tiếp đó thêm dung dịch liềm vào khối xà phòng và xục hơi bão hòa để xà phòng hóa nốt phần dầu mỡ còn lại. Lại thêm dung dịch muối đun nóng để xà phòng tách lớp nỗi lên trên. Qua van đấy, lại tách lấy nước lớp dưới, kết hợp với phần nước trước chuyển sang thiết bị chân không để thu hồi muối và tách glixerin. Xà phòng sau khi tách khỏi dung dịch muối có dạng muối có hạt không lổn nhổn, phải thêm nước vào để thu được một khối đòng nhất và có dạng keo. Để yên 2 – 3 ngày cho tách lớp. Kết quả, người ta thu được hai dạng vật lý xà phòng: dạng hạt chứa 70% xà phòng, 30% nước và dạng keo, ngược lại chứa 30% xà phòng và 70% nước. Dạng hạt nỗi lên trên và dễ dàng tách khỏi dạng keo. Xử lý dạng keo giống như trên và thu được xà phòng thứ phẩm. nếu thực hiện tốt quy trình sẽ thu được 2/3 loại xà phòng hạt có chất lượng cao và 1/3 xà phòng keo. Dụng cụ & thiết bị: Xô nhựa Đũa Khuấy Ca nhựa cốc thủy tinh Nồi nấu Bếp điện Cân 5kg & 1kg Khuôn Nhiệt kế Muỗng Thực hành Nguyên liệu và tính toán Sản xuất 1kg xà bông 50% vậy là có 500g dầu dừa. ( 1000. 50100=500g) 100 phần dầu dừa có lượngNaOHcần để xà phòng hóa là 17,5%. Vậy lượngNaOH100% = =500×17.5100=0,175×500= 87,5g Nước và NaOH(30%) ==100×87.530= 291,7 g Khối lượng nước cần dùng là: H2O =291-87.5= 204,2 (g) = 204,2 (ml) Nhưng lượng NaOH cần dùng ta lấy bớt10% củaNaOH 30% : 291-(291,7×10100)=262,53 g Phụ gia: Na2SiO33% =30g(=3×1000100) Na2CO310% = 100g Mùi hương chanh là 10ml Ngoài ra còn có dd NaCl bão hòa Các bước tiến hành Xà phòng hóa Pha 8,75g xút vào 204,5 ml nước ( cho NaOH vào nước từ từ không cho nhanh để tạo an toàn trong thưc hành) theo lượng đã tính toán. Cho 500g dầu dừa vào nồi nấu đến khoảng 70 – 800C. Đỗ dầu dừa ra xô 5 lít, cho từ từ xút vào xô khuấy điều để cho quá trình xà phòng hóa xảy ra hoàn toàn. Ta thử bằng cách lấy tay nắn thử không thấy nhờn và chóng khô là được. Tách glixerin Sau đó ta dùng nước muối bão hòa cho vào hỗn hợp khuấy và để lắng để tách xà phong ra khỏi kiềm dư và glixerin. Khi thấy tách thành 2 lớp rõ ràng ta chắt hết nước trong xô ra và đổ lại xà phòng vào nồi và tiếp tục nấu, khi xà phòng nóng chảy hoàn toàn thì ta bắt ra khỏi bếp cho các phụ gia vô : Na2SiO3 30g nhằm đóng rắn nhanh, Na2CO3 100g , chất tạo mùi hương chanh 10ml. Cuối cùng là đổ khun. Đổ sản phẩm ra khuôn và đợi sản phẩm cứng lại. Kết quả: Sản phẩm có màu trắng sữa, mùi hương chanh.Đổ khuôn dễ dàng, đóng rắn nhanh. Nhận xét: Trong khi thực hành ta lưu ý như sau: tính toán chính xác các nguyên liệu cho bài thí nghiệm, thực hiện các bước đúng cách đúng trình tự nhất là pha xút và xà phòng hóa để tránh tai nạn phòng thí nghiệm là gây bỏng. Sau khi tách glixerin ta nấu xà phòng phải chảy hoàn toàn, không để quá nóng trong lúc cho phụ gia, và không để quá nguội lúc đổ khuôn sẽ bị đóng rắn trước thì đổ khuôn không tốt, mất thẩm mỹ. Bài 2 KEM GIẶT Thành phần Kem Giặt Gồm nhiều thành phần: CHĐBM, chất phụ gia, chất độn, màu, hươngTrong đó chất hoạt động bề mặt chiếm 30%-80% tùy thuộc vào từng lĩnh vực sử dụng. Chất hoạt động bề mặt thường trong công thức này phần lớn là các anionit như ABS, LAS, xà phòng NA, hoặc K (dung với lượng nhỏ từ 3-5 lần so với anionit) Chất trợ đưa vào mục đích cho việc giặt giũ và giảm giá thành sản phẩm Khối lượng đưa vào tùy thuộc vào nhiều yếu tố, trước hết độ cứng của nước, loại chất bẩnCác chất đưa vào phổ biến như: TPP, Natrisilicate, NAtricacbonate, natrisulfate, calsit, chất tẩy trắng quang học, enzyme, photon bleach (tẩy trắng ánh sáng mặt trời).. Nguyên liệu LAS: chất hoạt động bề mặt NaOH: trung hòa LAS Na2CO3: làm chất trợ cho quá trình giặt giũ vì tạo môi trường kiềm để thủy phân các chất bẩn thuộc loại dầu mỡ, ngoài ra Na2CO3 còn là chất độn để giảm giá thành. Na2SO4: ngoài mục đích chính là chất độn nó còn tạo gel, giảm sức căng bề mặt của dung dịch Na2SiO3: có tác dụng ổn định bọt, ngăn ngừa bẩn bám trở lại, tạo ra môi trường kiềm để thủy phân dầu mỡ CMC: có khả năng giữ chất bẩn trong dung dịch, không cho chất bẩn bám trở lại, bảo vệ da tay, ổn định bọt Urê: thêm vào hạn chế để ngăn cản sự phân lớp của các chất hoạt động bề mặt. H2O, Mùi. Thiết Bị và Dụng Cụ Dụng Cụ Xô nhựa Ca nhựa Cốc thủy tinh Đũa khuấy Găng tay cao su Muỗng nhựa Thiết bị: Nồi nấu Cân đồng hồ Bếp điện Máy đo PH Thực Hành Thành phần nguyên liệu đã tính toán: Sản xuất 1 kg kem giặt gồm: Chất HĐBM Las 200g , (50g thêm trong lúc chỉnh PH từ 6-7) NaOH=200×40250=32g , (3g lúc chỉnh pH) H2O =0,4×100=400ml=400g , (180ml thêm) Phụ giacòn 368g: silicat lỏng =100g, CMC 50g,Na2SO4 =5g, ure =50 g và TPP =150g Các bước tiến hành: Tiến hành theo các bước: Bước 1: Cân nguyên liệu, Bước 2: Pha lượng NaOH cần thiết cho vào xô Bước 3: Trung hòa Las vào dd NaOH (lượng nước chỉ dùng 1 nữa) Bước 4: Xác định PH ( điều chỉnh PH phù hợp), khoảng PH=7 trung tính là phù hợp nhất, trường hợp PH < 7, ta bổ sung lượng dung dịch NaOH (pha thêm) để điều chỉnh PH. Bước 5: Cho chất độn và phụ gia (CMC, TPP, Na2SiO3, Na2SO4, Ure, màu mùi) khi hỗn hợp đã nguội tránh bay hương mất mùi. Bước 6: Để yên xà phòng để hoàn thiện quá trình và vào dụng cụ chứa. Kết Quả: Sản phẩm có màu xanh lá nhạt, mùi hượng chanh, độ nhớt cao. Nhận Xét PH có trò rất quan trọng trong kem giặt vì nếu pH quá cao hoặc quá thấp cũng không tốt cho sản phẩm. Nếu pH quá cao thì khi sử dụng xà bông sẽ ở môi trường bazơ sẽ ăn da. Còn pH quá thấp thì xà bông sẽ tạo ở môi trường axit sẽ gây nóng và rát da trong quá trình sử dụng Qua bài thí nghiệm sản xuất kem giặt giúp cho mỗi sinh viên biết cách sản xuất ra kem giặt với quy mô phòng thí nghiệm Biết cách sử dụng các hóa chất và hiểu rõ hơn vai trò của từng chất hơn sau khi đã được học lý thuyết, từ đó biết cách lựa chọn các hóa chất thay thế sẵn có để làm thí nghiệm. Biết cách tổ chức bài thí nghiệm sao cho phù hợp với thời gian quy định Bài 3 DẦU GỘI ĐẦU Cơ sở lý thuyết Nguyên liệu Sản xuất 500 ml dầu gội đầu Ta có thành phần nguyên liệu như sau: Chất hoạt động bề mặt Les Na 16% = 16×500100=80g Chất hoạt động bề mặt CAPB 4% =4×500100= 20g Chất làm sệt NaCl 1% = 1×500100=5g Chất làm sệt Carbopol 1% = 5g Chất điều hòa Silicol 0,5%= 2,5g Màu Mùi bồ kết Dụng cụ Cốc thủy tinh 100ml Cốc thủy tinh 500 ml Cốc thủy tinh nhỏ Ca nhựa Đũa khuấy Cách tiến hành Cân 80g lesNa bỏ vào cốc 1000 ml cho ít nước vào và nấu khuấy cho hòa tan hoàn toàn. Cân 5g muối NaCl cho vào dung dịch lesNa đã nấu khuấy cho tan hết muối. Cân 20g CAPB cho vào dung dịch trên. Lưu ý: Để nguội dung dịch LesNa Cân 5g Carbopol , nấu trong cốc 500 ml cho thêm nước vào khuấy trộn cho hòa tan hoàn toàn. Rồi cho vào cốc 1000ml dung dịch trên Rồi tiếp tục cân 2,5 g Silicol cho vào hỗn hợp trên. Trong suốt quá trình chú ý không cho hỗn hợp vượt quá 500ml. Nếu không đủ 500 ml thì thêm nước vào và khuấy đều cho đông nhất sản phẩm. Cuối cùng ta cho thêm mùi và màu vào. Hoàn thành sản phẩm. Kết quả Sản phẩm có màu trắng, hương bồ kết, có độ nhớt. Tạo bọt nhìu Sản phẩm có độ sệt thấp Khả năng tạo bọt tốt, không bị phân lớp. Nhận xét Qua bài thí nghiệm sản xuất dầu gội đầu giúp cho mỗi sinh viên biết cách sản xuất ra dầu gội đầu với quy mô phòng thí nghiệm. Biết cách tổ chức bài thí nghiệm sao cho phù hợp với thời gian quy định. Biết cách sử dụng các hóa chất và hiểu rõ hơn vai trò của từng chất hơn sau khi đã được học lý thuyết, từ đó biết cách lựa chọn các hóa chất thay thế sẵn có để làm thí nghiệm BÀI 4 : NƯỚC RỮA CHÉN Cơ sở lý thuyết Nguyên liệu: Sản xuất 3kg nước rữa chén Phương trình phản ứng sản xuất nước rửa chén: LAS + NaOH = LASNa = H2O Yêu cầu sản xuất 3lit nước rữa chén: Las 150g = 150×1003000=5% LesNa 100g =100×1003000= 3,33% Hec 1g=1×1003000=0,033% Na2SiO3 2%=2×3000100=60g Na2SO4 2%=2×3000100=60g NaOH 24g+10g Dụng cụ Xô nhựa, ca nhựa cốc thủy tinh, Đũa khuấy, gang tay cao su, nhiệt kế Nồi nấu, cân đo, bếp điện, giấy PH Cách tiến hành Cân nguyên liệu theo toa Trung hòa LAS + NaOH, hòa tan NaOH rắn trong 1,5 lít nước vào xô Ta cho 40% lượng nước (tương đương 600ml nước) rồi cho NaOH rắn và khuấy tan sau đó cho từ từ LAS vào khuấy nhẹ cho đều đều cho đến khi phản ứng trung hòa hết.(dung dịch A) Cho LesNa vào, hòa tan LESNa bằng nước nóng và phải khuấy mạnh được (dung dịch B). Cho dung dịch B vào A và khuấy đều không khuấy mạnh tránh tạo bọt. Sau thời gian khuấy chuẩn độ PH Cho từ từ HEC vào khuấy đến khi tan hết cho ngay vào xô,hòa tan HEC trên 80oC phải cho từng ít HEC vào nước nóng để hòa tan không cho quá nhiều hay nước dưới 80oC vì sẽ làm cho HEC bị vón cục và rất khó hòa tan. Hòa tan HEC ta được (dung dịch C) Thêm các phụ gia vào (Na2SO4) Cho dung dịch C vào hỗn hợp dung dịch A và B khuấy đều rồi để nguội đến nhiệt độ thường, sau đó mới cho màu và mùi vào rồi đem đóng chai. Hoàn thành sản phẩm Kết quả Sản phẩm sánh vừa phải, cho màu vừa đủ nên có được màu giống với nước rửa chén bán trên thị trường. Sản phẩm tạo bọt tốt và khả năng tẩy rửa khá tốt. Nhận xét Qua bài thí nghiệm giúp cho mỗi sinh viên biết cách sản xuất nước rữa chén. Hiểu rõ hơn lý thuyết đã học và nắm vững vai trò của từng hóa chất đã sử dụng. Từ đó có thể thayđổi hóa chất sử dụng trong trường hợp hóa chất cần dùng không có. Biết cách tổ chức bài thí nghiệm sao cho phù hợp với thời gian quy định Vì thành phần của nước rửa chén có chất hoạt động bề mặt mà chất hoạt động bề mặt nào có khả năng tẩy rửa tốt thì đều tạo bọt tốt như: LAS, Bài 5 KEM ĐÁNH RĂNG Cơ sở lý thuyết Nguyên liệu: Chất hoạt động bề mặt: LASNA: tạo bọt SLS: Là tác nhân tẩy rửa, có nhiệm vụ tẩy sạch răng, tạo bọt đồng thời duy trì tính thấm ướt và khả năng phân tán các mùi hương trong nước đặc biệt là phân tán các tạp chất không tan bằng cách tạo ra các Mixen. Sorbitol: Tác nhân làm ướt, có vai trò là chất chống khô, đóng rắn có vai trò lớn trong kem đánh răng góp phần làm bóng răng và làm dịu kem. SCMC: Làm sệt, kết dính, thay đổi độ nhớt cho kem, tránh làm cho chất ma sát phân tán đều tránh kết tụ. Ngoài ra còn làm cho kem đánh răng dễ lấy ra khỏi ống, dễ nặn kem lên bàn chải mà không bị chảy dài. Các chất làm sệt có cấu trúc pha lỏng của sản phẩm làm lơ lửng chất ma sát. NaF: Là tác nhân trị liệu chống sâu răng, thường sử dụng các hợp chất của Florua có tác dụnga làm giảm độ hòa tan men và tái khoáng hóa các vết sâu răng từ lúc bắt đầu. Bezenancolhol: Có dạng lỏng màu trắng hơi trong, là chất bảo quản , làm ẩm mang lại sự bảo quản tự động trong kem đánh răng do lượng nước sử dụng lớn nên phải sử dụng chất bảo quản để ức chế sự hoạt động của vi sinh vật. Saccarin: Là chất tạo ngọt tạo vị ngọt nhẹ trong kem đánh răng, khi cho vào kem đánh răng sẽ làm giảm đi vị đắng của tác nhân trị liệu. Silicat, CaCO3: Chất ma sát có nhiệm vụ cọ sát và làm sạch các vết bẩn trên răng, làm bóng răng, đảm bảo độ nhờn cho kem. Việc cọ rửa được thực hiện bằng cách mài các vết màng có màu ở bề mặt của răng. Chất này chiếm một phần nhỏ trong kem dánh răng. Các chất này đều không tan và chúng lơ lửng trong kem với các kích thước hạt khác nhau giúp cho quá trình mài mòn, cọ sạch các vết bẩn bám trên răng. Ngoài ra các hạt có kích thước nhỏ còn phân tán vào cách kẻ của răng lấy đi các vết bẩn bám trong răng. LAS: Là chất hoạt động bề mặt có nhiệm vụ tạo bọt và tẩy rửa. TiO2: Có nhiệm vụ làm đục để tăng độ trắng cho kem hay tạo nền cho sản phẩm khi muốn thay đổi màu sắc. Khi sản xuất kem trong nguời ta vẫn cho vào TiO2 với một lượng rất là nhỏ. Hương: Thường sử dụng hương bạc hà, hương chanh tự nhiên, hương dâu. Mùi vị của kem đánh răng đóng một vai trò cực kỳ quan trọng đối với người tiêu dùng, lượng hương vị dùng trong kem đánh răng với số lượng rất hạn chế vì giá thành rất cao. Nước: Có vai trò là hòa tan và phân tán các tác nhân trị liệu, tẩy rửa, làm sệt và làm dịu. Tính toán nguyên liệu sản xuất 500ml kem đánh răng LesNa=0,3%, sorbitol 30%, CMC 37%, NaF 0,4%, saccarozo , CaCO3 2%, silitcat 17% LesNa=3×500100=15g Sorbitol=30×500100=150g CMC=500×3100=15g NaF=500×0,4100=2g CaCO3=500×2100=10g Silicat=500×17100=85g Dụng cụ: Xô nhựa trong Đũa thủy tinh Cốc 1000ml Ống đong 1000ml Nhiệt kế 1000C Cân đồng hồ 5kg Cân phân tích Bếp điện Cách tiến hành Cân Sorbitol như đã tính toán sau đó hòa tan với một lượng nước nóng vừa đủ. Quá trình hòa tan kết hợp với với trình khuấy (A) Sau đó ta cho các nguyên liệu rắn vào. Đường Saccarin được hòa tan ở 1 cốc khác và được đổ chung vào khuấy chung với A Tiếp theo cho Benzenancolhol, Silicat và NaF vào Tiếp tục khuấy trộn để tạo Paste. Đồng thời trong quá trình khuấy tạo Paste ta tiến hành hòa tan SCMC và LAS. Chú ý khi hòa tan LAS ta phải khuấy cắt mạnh. Ta cho LAS, SCMC, NaF, TiO2 vào A. Tiếp tục khuấy trộn để đạt độ đặc cần thiết. Nếu kem chưa đạt độ đặc ta có thể hòa tan thêm SCMC và cho vào để đạt được độ đặc mong muốn Sau khi đã đạt độ đặc mong muốn ta để kem nguội xuống nhiệt độ phòng. Sau đó ta cho hương vào khuấy trộn tiếp để phân tán các mùi hương. Sau đó ta để yên để loại bọt và cho kem đồng nhất. Kết quả Kem đạt một độ đặc nhất định không chảy dài khi lấy kem ra. Khả năng tẩy sạch răng và tạo bọt tốt. Sản phẩm còn nhiều hạt SCMC chưa tan hết, do đó phải lọc qua vải lọc. Nhận xét Qua bài thí nghiệm giúp cho mỗi sinh viên biết cách sản xuất kem đánh răng. Biết cách tổ chức bài thí nghiệm theo thời gian quy định. Nắm rõ vai trò của từng hóa chất đòng thời có thể sử dụng các hóa chất cùng tác dụng thay thế