Luận văn Công nghệ sản xuất bột giặt tổng hợp

Luận văn Công nghệ sản xuất bột giặt tổng hợpMục Lục Giới thiệu: 1. Khái niệm: 3 2. Lịch sử phát triển: 3 3.Tình hình tiêu thụ bột giặt trên thế giới: 4 4. Các phương pháp sản xuất: 5 Thành phần nguyên liệu: 1. Chất hoạt động bề mặt (HĐBM): 5 2. Chất xây dựng: 7 2.1. Natri hyđroxit: 7 2.2. Natri cacbonnat: 8 2.3. Natrisilicat: 8 2.4. Muối Photphat ngưng tụ: 9 2.5. Các chất trao đổi ion: 9 3. Tác nhân tẩy trắng: 11 3.1. Perborat: 12 3.2. Các hợp chất khác có khả năng giải phóng oxy: 12 4. Enzym: 14 5. Chất chống tái bám: 14 6. Các phụ gia khác: 16 Phân loại bột giặt: 1. Các bột giặt truyền thống: 17 2. Các sản phẩm tẩy rửa có chất làm mềm vải: 20 3. Bột giặt dành cho quần áo mỏng manh và có màu: 22 4. Bột giặt đậm đặc: 23 Qui trình công nghệ: 1. Phương pháp sấy phun truyền thống: 25 1.1. Sơ đồ quy trình công nghệ: 25 1.2. Các giai đoạn công nghệ: 25 1.2.1. Chuẩn bị nguyên liệu: 25 1.2.2. Phối hợp các thành phần ( phối liệu): 26 1.2.3. Sấy phối liệu: 26 1.2.4. Trộn thêm các muối peoxit và đóng gói: 27 2. Phương pháp tạo hạt ướt: 27 2.1. Sơ đồ công nghệ: 29 2.2. Các bước tiến hành: 29 2.2.1 Quá trình tạo hạt ướt: 29 2.2.2. Quá trình sấy: 29 2.2.3. Quá trình thêm phụ gia và đóng gói: 30 3. Phương pháp kết hợp: 31 4. Phương pháp sản xuất bột giặt dạng viên nén: 32 5. Phương pháp kết tụ: 33 V. Ứng dụng………………………………………………………………… 33 Tài liệu tham khảo 34 Giới thiệu I. Giới thiệu: 1. Khái niệm: Các chất tẩy rửa nói chung chia thành hai nhóm lớn: một nhóm là các loại “xà phòng” cổ điển, có bản chất hóa học là muối Natri và Kali của các axit béo tự nhiên hoặc tổng hợp, còn một nhóm đông đúc hơn nhiều gọi là các chất tẩy rửa tổng hợp, ra đời muộn màng nhưng ngày càng chiếm ưu thế. Chất tẩy giặt tổng hợp ra đời đầu tiên vào năm 1913 khi nhà hóa học Bỉ là Reichler tổng hợp được C17H33SO3Na (Natri xeti sunfonat). Năm 1916 người ta tổng hợp được muối Nảti của axit disopropil naphtalein sunfonic để thay thế xà phòng với tên thương mại là Nekal. Từ đó các chất giặt tổng hợp nối tiếp nhau xuất hiện. Bột giặt tổng hợplà một trong những hợp chất tẩy rửa thông dụng nhưng nó xuất hiện khá muộn so với xà phòng. Năm 1987 bột giặt được sản xuất và tên của nó trở thành quy ước chung trên toàn thế giới. 2. Lịch sử phát triển: Bột giặt được sản xuất lần đầu tiên bằng phương pháp sấy phun cổ điển và có tỉ trọng 300-550g/l.Và nắm bắt được thị hiếu của người tiêu dùng vào năm 1980 Nhật đã sản xuất ra bột giặt đậm đặc có tỉ trọng 750-900g/l, đây cũng là bước ngoặt quan trong cho sự phát triển của công nghệ sản xuất bột giặt tổng hợp.Và bột giặt siêu mạnh cũng lần lượt xuất hiện ở Châu Âu và Mỹ theo yêu cầu của người tiêu dùng.Vào những năm 90 của thế kỷ XX, giới quý tộc Châu Âu và Mỹ xem bột giặt đậm đặc là thứ không thể thiếu trong quá trình giặt tẩy.Và rồi bột giặt dạng viên nén với tỉ trọng >1200g/l đã được phát triển và sản xuất ở Châu Âu vào năm 1998. Năm 2000 nó mới được người tiêu dùng ở Bắc Mỹ biết đến. Công nghệ sản xuất bột giặt bao gồm thiết bị trộn nguyên liêu tạo hỗn hợp lỏng, tháp sấy phun, bơm và thiết bị cấp nhiệt với nhiệt độ cao để tạo hạt sau khi sấy.Vào năm 1990 đã có sự phát triển công nghệ mới, đó là công nghệ không “tháp”. Đây là công nghệ hoản thiện hơn, giai đoạn sấy khô trong tháp sấy phun được thay thế bằng cách thêm nguyên liệu khô và các hợp chất như(FAS trên Zeolit) vào giai đoạn đầu, công nghệ này được gọi là công nghệ kết khối. Ban đầu để tăng tỉ trọng cho hạt người ta sử dụng thiết bị khuấy trộn có tính năng nghiền mịn với tốc độ nhanh, liên tục và năng suất nghiền lớn. Cũng trong năm 1990 ngành công nghiệp tẩy rửa ở Châu Âu đã có bước phát triển mới và cho hiệu quả cao hơn, nó cũng là một dạng tháp nhưng không phải tháp sấy phun và làm khô bằng nguyên liệu hoặc các chất độn. Để đạt được sản phẩm có tỉ trong cao phụ thuộc vào sự sắp xếp của các chất tẩy rửa và phương pháp sản xuất theo bảng dưới đây: Công nghệ này sử dụng cho nhiều phương pháp khác nhau như: phương pháp tạo bột ướt sử dụng nước, nước-chất kết dính hoặc phương pháp hồ(chất tẩy rửa) trong thiết bị sấy( fluidized-bed, linear or round), nghiền hay kết hợp sấy và nghiền. Điểm khác biệt của công nghệ này là tạo ra sản phẩm có chất lượng cao hơn công nghệ kết khối.Trong phương pháp này nguyên liệu có kích thước lớn sẽ được làm mịn. Nhờ đó, các chất hoạt động bề mặt anion, hợp chất NI, chất xây dựng... có thế dễ dàng thay đổi thành phần bằng cách thêm hoặc bớt những chất này. Sản phẩm của nó được sử dụng nhều trong công nghiệp tẩy rửa và nhu cầu ngày càng tăng cao. 3.Tình hình tiêu thụ bột giặt trên thế giới: Sản lượng bột giặt tiêu thụ trên thế giới ngày căng theo nhu cầu của người tiêu dùng. Năm 1994 tổng sản lượng bột giặt được tiêu thụ trên toàn thế giới khoảng 13,3 triệu tấn/năm. Thì đến năm 1998 con số này vào khoảng 14,1 triệu tấn/năm, khối lượng bột giặt trung bình một người sử dụng 3,9kg/năm(tính trung bình trên toàn thế giới). Và theo khảo sát của European Ecolabel chỉ tính riêng ở Châu Âu lượng bột giặt tiêu thụ vào khoảng 4 triệu tấn/năm (năm 2008). Điều đó chứng tỏ vị thế ngày càng cao của chất tẩy rửa tổng hợp nói chung và bột giặt tổng hơp nói riêng. Bảng dưới đây thể hiện sản lượng tiêu thụ bột giặt củ một số nước trên thế giới: Tình hình sử dụng bột giặt của một số nước trên thế giới năm 1996 (tính theo Kg bột giặt/người/năm ) 4. Các phương pháp sản xuất: Cùng với sự phát triển của bột giặt và quá trình cải thiện chất lượng bột giặt đã kéo theo sự phát triển công nghệ sản xuất. Một số công nghệ sản xuất vẫn đang được sử dụng và ngày càng hoàn thiện hơn: Phương pháp sấy phun cổ điển: sử dụng nhiệt để sấy khô hạt được phun từ đỉnh tháp xuống. Đây là phương pháp sản xuất bột giặt theo quy mô công nghiệp đầu tiên trên thế giới và ngày nay vẫn còn một số nước sử dụng công nghệ này. Phương pháp tạo hạt ướt: đây là phương pháp sản xuất không sử dụng tháp sấy nên nó còn được gọi là công nghệ không “tháp”. Sản phẩm tạo ra từ phương pháp này có tỉ trọng khoảng 550 – 750g/l. Phương pháp này hiện nay đang được sử dụng khá phổ biến ở Châu Âu và Bắc Mỹ. Phương pháp nén viên: Đây là phương pháp sản xuất bột giặt đậm đặc có tỉ trọng cao (>1200g/l) , sử dụng cách nén viên của dược phẩm để sản xuất. Có hai loại viên nén dạng khô và dạng dẻo(mềm). Phương pháp nén viên chỉ được sử dụng ở một số nước ở Châu Âu và Bắc Mỹ. Ngoài ra còn một số phương pháp khác như phương pháp đùn ướt kết hợp với sấy và nghiền mịn, phương pháp sản xuất dạng sợi, phương pháp kết tụ... II. Thành phần nguyên liệu: 1. Chất hoạt động bề mặt(HĐBM): LAS:(Linear Alkyl Benzen sulfonat, Ankyl benzen sunfonic axit mạch thẳng) có công thức tổng quát R-C6H4-SO3Na(R=C10-C13), là thành phần chính trong bột giặt, ở Châu Á LAS là chất hoạt động bề mặt được sử dụng nhiều nhất (chiếm 71% lượng chất HĐBM) vì có giá thành rẻ, hoạt tính tẩy rửa mạnh, tạo nhiều bọt, là loại anion. AS:(Acohol sulfates, Akyl sulfates) có công thức tổng quát R-CH2-O-SO3Na (R= C11-C17), được sản xuất từ dầu cùi cọ,dầu nhân cọ, dầu dừa, từ rượu OXO hay từ nguồn nguyên liệu dầu mỏ...Nó có hoạt tính tẩy rửa mạnh, nó có những ưu điểm vượt trội so với LAS, tạo bọt nhiều, giá thành cao nên chỉ được sử dụng vào một số đơn phối liệu đặc biệt. AS được sử dụng nhiều ở Bắc Mỹ (khoảng 16%), nó là nguyên liệu sản xuất bột giặt theo phương pháp không “tháp”. Đây cũng là chất HĐBM dạng anion. AES:( Akyl Ether Sulfates) có công thức tổng quát Đây là chất HĐBM có hoạt tính cao, tính thấm ướt tốt, khà năng tạo nhiề bọt tốt, giá thành khá cao, nên chỉ dùng làm bột giặt để giặt các loại vải sợi cao cấp như len, tơ sợi từ thiên nhiên. Nó được sử dụng nhiều ở Mỹ(19%) và Nhật Bản(12%)do khả năng tạo micelle tốt hơn và mật độ micelle cao hơn LAS. AE:( Alcohol Ethoxylates) có công thức tổng quát Là một chất hoạt động không ion, hòa tan tốt trong nước, không phân cực, hoạt động với các chất điện phân, đặc biệt AE có tính lưỡng tính đối cực tốt (HLB), hoạt tính tẩy rửa tốt, nhất là với các chất bẩn dạng hạt trên vải sợi. Do nồng độ tạo micelle thấp nên nó được sử dụng để phối trộn với các chất hoạt động bề mặt khác trong đơn phối liệu chứ không được sử dụng như nguyên liệu chính. OAS: (α-Olefinsunfonates) có công thức tống quát Nó có hoạt tính tẩy rửa tốt, khả năng tạo bọt kém nên được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất bột giặt dùng cho máy giặt, đây là nguyên liệu được sử dụng nhiều ở Nhật Bản. Bảng dưới đây thể hiện tình hình sử dụng chất hoạt động bề mặt của các khu vực trên thế giới năm 1995 Tình hình sử dụng chất HĐBM trên thế giới năm 1995 2. Chất xây dựng: Chất xây dựng đóng vai trò khá quan trọng trong quá trình tẩy rửa. Nó có vài trò như chất tẩy rửa bổ sung và làm mềm nước( hòa tan kết tủa của các ion Ca2+,Mg2+). Chất xây dựng chủ yếu là các muối như Natri Cacbonate, Natri Silicat, Natri triphoshate, Nitrilotriacetat (NTA) và những chất xây dựng trao đổi ion như acid Polycarboxylic, Zeolit. 2.1. Natri hyđroxit: Là chất rắn, tinh thể có màu trắng có tỷ trọng d = 2,13; phân tử lượng M=40 đvC. Trong không khí rất dễ hút ẩm chảy rữa. Tan nhiều trong nước, ở 200C tan 109 gam/100g H2O và ở 1000C tan 347gam/100g H2O. Nóng chảy ở 3180C và sôi ở 13880C. Dung dịch xút có tính ăn da nên còn gọi là xút ăn da. Bị xút bám vào da để lâu gây bỏng nặng, do đó ta phải rửa ngay bằng dòng nước chảy, rồi rửa bằng xà phòng cho kỹ, nhiều lần. Xút là một trong các hóa chất cơ bản nhất. Nó được ứng dụng rất nhiều trong công nghệ giấy, công nghệ sản xuất chất tẩy rửa, công nghệ nhuộm tẩy vải, công nghệ sản xuất thủy tinh lỏng... Là thành phần không thể thiếu của bột giặt, nó cho vào bột giặt để trung hòa LAS, chuyển LAS về dạng hoạt động. thường sử dụng xút 30 – 33%. 2.2. Natri cacbonnat: Còn gọi là sôđa, là chất rắn, tinh thể màu trắng, có tỷ trọng d = 2.53, phân tử lượng M = 106 đvC. Nhiệt độ nóng chảy là 8510C. Khi đun nóng cao hơn nữa nó bị phân hủy. Sôđa dễ tan trong nước, ở 200C tan là 21,5g/100g H2O, ở 1000C tan là 45,5g/100g H2O. Trong không khí ẩm nó dễ hút nước và chảy rữa.Trên thị trường sođa phải có hàm lượng như sau: Na2CO3 ≥ 99% các chất không tan ≤0,1%. Màu trắng và không có mùi. Sođa dùng rất nhiều trong công nghệ chế biến thực phẩm, công nghệ nhuộm, chế tạo chất tẩy rửa, trong công nghiệp thủy tinh dùng sođa làm chất trợ dung. Trong dược phẩm để chế tạo natri bicacbonat làm thuốc khử toan cho đau dạ dày. Na2CO3 trong thành phần bột giặt, xà bông làm chất phụ gia tạo thành môi trường kiềm, thủy phân các chất bẩn dầu mỡ và cũng là chất độn làm giảm giá thành sản phẩm. 2.3. Natrisilicat: Là một chất xây dựng không thể thiếu trong thành phần bột giặt sản xuất theo phương pháp sấy phun. Là chất rắn tinh thể trong suốt, tỷ trọng d=2,4. Phân tử lượng M=124 đvc, có nhiệt độ nóng chảy là 108 0C. Natrisilicat dễ hút nước, ngậm nước thành công thức nước là: Na2SiO3.9H2O. Tan nhiều trong nước nóng, ít tan trong nước lạnh. Trong công nghiệp dùng natrisilicat khoảng 39%. Gọi là thủy tinh lỏng có quy chuẩn như sau: Hàm lượng nước ≤ 60% Hàm lượng Na2O ≥ 10% Mođun silicat từ 2,4 đến 2,8 Tỷ trọng d=1,383 Chất không tan ≤ 0,5%  Trong bột giặt tổng hợp, nó làm tăng độ bền của hạt, ngăn không cho chúng dính vào nhau, bảo đảm cho bột luôn luôn tơi xốp, ổn định bọt có tác dụng ngăn chặn các chất bẩn bám lại bề mặt cũng tạo ra môi trường kiềm thủy phân các chất dầu mỡ. Trong quá trình giặt giũ, thủy tinh lỏng được xem như chất ức chế hiện tượng ăn mòn xảy ra do tác dụng của các chất hoạt động bề mặt sunfonat hóa trên các thùng, chậu bằng nhôm, đồng hoặc bề mặt 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 tiêu thụ. Ngoài ra nhờ tính kiềm, nó có tác dụng thủy phân chất bẩn là dầu mỡ. Như vậy, trong thành phần của bột giặt tổng hợp, thủy tinh lỏng đã hỗ trợ rất tốt tác dụng tẩy bẩn và phân phối đồng đều các chất tẩy trắng hóa học, thường là chất oxi hóa mạnh, khiến sợi vải không bị phá hủy cục bộ. 2.4. Muối Photphat ngưng tụ: Các muối photphat ngưng tụ là những chất có ứng dụng lớn nhất trong công nghiệp chất tẩy giặt tổng hợp. Chất phổ biến nhất trong số các muối photphat ngưng tụ là natri tripoliphotphat Muối Natri Tripolyphosphate (STPP) Các loại phức sử dụng làm chất xây dựng trong công nghệ sản xuất bột giặt. Natri tripoliphotphat Na5P3O10: Là một chất xây dựng, tăng cường tính năng giặt tẩy đối với nơi nước cứng, là một chất bột trắng có hàm lượng P2O5 không quá 57% khối lượng riêng 2,5 g/cm3, làm tăng tính tẩy rửa, tạo ra môi trường kiềm, làm giảm độ cứng của nước ( do muối Ca2+, Mg2+… của nó tan tốt trong nước). Trong công nghiệp chất tẩy giặt, người ta còn dùng teftranatri pirophotphat Na4P2O2 và natri hexametaphotphat (NaPO3)6. Việc thêm các muối photphat ngưng tụ vào bột giặt là tăng được khả năng tẩy rửa và cả tính kiềm. Tripoliphotphat và hexametaphotphat làm giảm độ cứng của nước do tạo thành những phức chất canxi, magie, sắt dưới dạng hòa tan. Nói chung chúng ngăn cản không cho chất bẩn bám trở lại vải. 2.5. Các chất trao đổi ion: Ngày nay, việc sử dụng những chất trao đổi ion trong nhiều sản phẩm giặt tẩy(đặc biệt là quần áo). Những nguyên liệu mới không tan này (Zeolit) là những silico-aluminate Natri, nguyên liệu xưa nhất là loại 4A. Zeolit không định hình tạo được do phản ứng của silicat natri với aluminate natri.Sự biến đổi thành tinh thể zeolit được xử lý bằng cách xử lý nhiệt. Từ đó một zeolit dưới dạng kem nhão mà người ta có thể biến thành bột bằng cách thổi khô. Công thức tổng quát của Zeolit: MX/N[(Al2O)X(SiO2)].zH2O Công thức của zeolit A là: Trong thương mại đường kính trung bình của những hạt Zeolit A là vào khoảng 4µm. Khả năng giặt tẩy của các sản phẩm có chứa zeolit ít bị ảnh hưởng bởi điều kiện “kém xây dựng” hơn những công thức với Phosphat. Nhưng hiệu lực của chúng lại ít đối với những giặt giũ trung bình và hiệt độ cao, thời gian giặt khá ngắn và khi các đồ giặt quá bẩn. Gần đây , những zeolit với phẩm chất mới đã xuất hiện. Như zeolit MAP có tốc độ trao đổi (Ca2+) nhanh hơn tốc độ của zeolit 4A nhờ hình dạng tinh thể của nó (hình phẳng). Đặc biệt là sự xuất hiện của zeolit X và zeolit AX với khả năng trao đổi nhanh cả với ion (Mg2+). Năm Loại Ghi chú 1976 Zeolit A + Triphosphate Cobuilder: Polycarboxylates, citrate. Special Silicate: Amorphous or crystalline disilicates All builder as sodium salts 1983 Zeolit A + Carbonate + Cobuilder 1994 Zeolit A + Special silicate + Cobuilder 1994 Zeolit P + Carbonate (+ Cobuilder) 1997 Zeolit X + Carbonate (+Cobuilder) Lịch sử phát triển của zeolit Ngoài ra còn một số chất trao đổi ion khác trong bảng dưới đây: 3. Tác nhân tẩy trắng: Một tác nhân làm trắng là một chất có khả năng tẩy màu của một nền vải bằng một phản ứng hóa học. Phản ứng hóa học tương ứng với một sự oxy hóa hoặc khử oxy làm phân hủy không đảo ngược được các hệ thống màu. Phương cách này đòi hỏi sự hủy hoại hoặc biến đổi các nhóm tạo màu và sự phân hủy của các thể màu thành các hạt nhỏ hơn và dễ tan hơn để có thể loại bỏ chúng dễ dàng. Các tác nhân làm trắng được sắp xếp thành ba loại: Các tác nhân khử oxy (như các sulfit và bisulfit) Các hợp chất của Clo. Các hợp chất khác có khả năng giải phóng oxy. 3.1. Perborat: Cấu trúc của perborat là đối tượng của nhiều tranh cãi, để xem nó có phải là một persel thật hay bán persel.Các công thức của perborat tetrahydrat sẽ là: Và: NaBO2.H2O2.3H2O Peracid tự do: 3.2. Các hợp chất khác có khả năng giải phóng oxy: TAED:( Tetra Acetyl Ethylene Diamine) Ngày nay nó là hoạt chất được biết đến nhiều nhất và được sử dụng hơn 50% trong các sản phẩm tẩy rửa ở Tây Âu. NOBS: (nonanoyloxybenzensulfonate) PAP: (Phthalimidoperoxycaproic acid) DTPA: (Diethylene Triamine Pentaacetic Acid) Chất tẩy trắng quang học: Sự tẩy trắng xảy ra nhờ các photon của ánh sáng mặt trời làm phân hủy nước giặt thành “oxy hoạt hóa” với sự hiện diện của những phthalocyanin (gọi là photobleach).Qua đó oxy hoạt hóa oxy hóa các vết bẩn và các vi sinh vật để có được quần áo sạch và hợp vệ sinh. Một số yêu cầu đối với chất tẩy trắng quang học: Không chứa các chất độc hại đối với cơ thể. Không có tác dụng với xà phòng và bột giặt tổng hợp khi sản xuất cũng như bảo quản. Bám chắc lên vải sợi. Hấp thụ tia tử ngoại nhưng không hấp thụ tia sáng không thấy. Bền với ánh sáng 4. Enzym: Các enzym có nguồn gốc hữu cơ sinh sản bởi những tế bào sống, có khi được gọi là diastasa hay men, là chất xúc tác sinh học. Chúng có thể có nguồn gốc động vật hoặc có nguồn gốc vi khuẩn. Hoạt động tốt trong vùng kiềm (pH= 8-11), nhiệt độ hoạt động tốt 20-40oC (nhiệt độ giới hạn 60oC). Các Proleaza: Như đã biết các proleaza phân hủy các vết có gốc protein: máu, trứng, sữa, cỏ(clorophyl), keratin(ở cổ và các cổ tay). Chúng có thể tạo thành từ nhiều vi sinh vật , chẳng hạn như Bacillus Licheniformis hoặc Bacillus Lentus. Các Lipaza: các lipaza tác động lên những vết đốm và vết dầu mỡ ( nó xúc tác thủy phân những triglyxerit không hòa tan: các loại dầu ăn, chất nhờn da, kem mỹ phẩm...) Các Amylaza: α-Amylaza cắt đứt các liên kết của những polyme tinh bột có trọng lượng phân tử cao, điều này làm giảm độ nhờn của những dung dịch tinh bột. Nó phân hóa các phân tử tinh bột, khoai tây, chocolate, các loại nước xốt.... Các Xenlulaza: các xenlulaza phân hủy các sợi nhỏ xuất hiện trong bông qua nhiều lần giặt gĩu. Như vậy ta có một vải vóc mềm dịu và loại trừ các vết bẩn dạng hạt bị giữ giữa các sợi, đồng thời xenlulaza giúp khôi phục màu vải. 5. Chất chống tái bám: Bột giặt tổng hợp có khả năng chống tái bám kém hơn xà phòng, do đó để khắc phục tình trạng đó người ta đã thêm vào các loại polymer để tăng khả năng chống tái bám của bột giặt. Một số polymer thường dùng như: CMC: (carboxymetyl xenluloza) là tác nhân chống tái bám chính. Nó làm biến đổi điện tích của những hạt bẩn lơ lửng bằng sự hấp phụ ở giao diện rắn lỏng. Nó cũng biến đổi những đặc tính điện lập thể của bề mặt các sợi bằng sự hấp phụ trên vải.Công thức hình học của CMC là: STPP: (Sodium Tripolyphosphate) vừa là một chất xây dựng đồng thời nó cũng có khả năng chống tái bám.Các polyphosphate trong khi hấp phụ với các hạt bẩn, tăng một cách đáng kể điện tích của chúng , như vậy có sự gia tăng lực đẩy giữa hai hạt bẩn. Ngoài ra còn có một số polymer chống tái bám khác ở bảng dưới đây: 6. Các phụ gia khác: Chất ổn định bọt alkylolamit: Làm tăng khả năng tạo bọt của chất giặt rửa, là chất hoạt động bề mặt loại không sinh ion. 6.1. Natri sunphat: Là tinh thể màu trắng và khi dùng trong sản xuất các chất tẩy giặt phải không được chứa các chất có hại như muối sắt, muối mangan...Là chất điện ly rẻ tiền nhất, nó làm giảm sức căng bề mặt của dung dịch, giảm lượng chất hoạt động bề mặt cần thiết và tăng khả năng tẩy rửa của chúng. Là chất độn đóng vai trò làm giảm sức căng bề mặt dung dịch và là chất độn giảm giá thành sản phẩm. 6.2. Axit dođexy benzen sunforic: Đođexy benzen sunfo axit, viết tắc là DBSA, có công thức phân tử là: C12H25C6H4SO3H. Là chất lỏng màu đen nâu nên gọi là kem đen. Có độ nhớt cao, có phân tử lượng M = 326 đvC, tỷ trọng d = 1,05. Ở nhiệt độ thường có hơi SO3 bay ra nên có mùi hắc và gây độc hại cho cơ quan hô hấp. Khi gặp nước có hiện tượng vón cục lại và rất khó tan, tan ít khi khuấy mạnh. Khi rơi vào da làm khô da, để lâu làm bỏng nhẹ. Trên thị trường bán DBSA có hàm lượng 96% đến 98% còn từ 1 đến 2% là H2SO4, từ 1 đến 2% là chất chưa bị sunfo hóa. DBSA được sử dụng làm chất tạo bọt trong công nghiệp sản xuất các chất tẩy rửa, DBSA được dùng sản xuất DBSNa là chất tẩy rửa chính. Ngoài ra, DBSA còn được dùng trong công nghệ tuyển khoáng. 6.3. Natri toluensufonat: Có tác dụng làm giảm độ nhớt của dung dịch khi pha chế, giảm độ hút ẩm và tính vón cục của thành phẩm cuối cùng, để kéo dài thời gian bảo quản và làm sản phẩm trở nên thuận tiện khi chuyên chở. 6.4. Chất thơm: Là một phụ gia không đóng góp gì vào cơ chế tẩy giặt nhưng không kém phần quan trọng, là những chất hữu cơ thiên nhiên hoặc tổng hợp được đưa vào bột giặt ở giai đoạn cuối cùng trước khi đóng gói, làm sản phẩm có mùi thơm dễ chịu, đặc trưng cho từng mặt hàng thương phẩm. III. Phân loại bột giặt: 1. Các bột giặt truyền thống: Các bột “cổ điển” hoặc “truyền thống” hoặc “quy ước” ngày nay đại diện cho hơn 60% mức sản xuất thế giới về sản phẩm tẩy rửa với sự cách biệt lớn giữa các nước. Các đặc tính chính của các loại bột quy ước ấy là ở tỷ suất cao của các chất thành phần phụ (trợ giúp cho quy trình, làm chất độn .v.v…) nhưng chỉ có ảnh hưởng nhỏ đối với thành tích của sản phẩm. Tỷ trọng của chúng có thể thay đổi: từ 200g/ lít ở nhiều quốc gia dang phát triển, đến 700g/ lít như ở Pháp chẳng hạn. Người ta chia ra hai loại lớn sản phẩm dành cho những sử dụng khác nhau: Tạo bọt và không tạo bọt. 1.1. Các công thức tạo bọt cổ điển: các sản phẩm này dùng để: Giặt bằng tay: bọt là quan trọng vì nó tiêu biểu cho hiệu quả đối với người tiêu dùng. LAS (có tính môi sinh lớn) dùng trong những vùng khác với nhiều đặc điểm địa phương (ví dụ: PAS ở Philippin) khi những ngyên liệu có thể chế biến tại chỗ để tránh nhập cảng. Các chất NI đôi khi được thêm vào với tính cách bổ túc nhưng với những mức độ thấp hơn 4 đến 5 lần so với anionic. Các chất xây dựng (builders) và cùng xây dựng (co- builders): khối luợng đưa vào tùy thuộc nhiều yếu tố, trước hết là độ cứng của nước và loại vết dơ (PH, tác động chống tái bám), cũng như giá thành. Thông thường thì TPP, silicat Na, carbonat Na được sử dụng. Các thành phần phụ (sulfat Na, calcit…) giúp bổ túc công thức và có được tỷ trọng mong muốn với giá thành rẻ nhất. Các chất thành phần khác như các chất tẩy quang học , enzym hoặc “photo bleach”, giúp đi xa hơn chất tẩy rửa thông thường (vẽ sáng của quần áo giặt, và tẩy bằng photon ánh sáng mặt trời) tẩy một số vết đặc biệt. Ví dụ về công thức giặt tay: Anionic: ABS hoặc LAS NI TPP Silicat Na Carbonat Na Sulfat Na Cacbornat Ca Bentonit (set)/ calcit Enzym, chất tẩy quang học, CMC Na, dầu nhờn + Nước 15 – 30 0 – 3 3 – 20 5 – 10 5 – 10 20 – 50 0 – 15 0 – 15 vđ 100 Đối với các chất bột ấy, không có những tác nhân tẩy trắng như perborat hoặc perborat/ TAED; Ngược lại, người ta có thể thêm vào đấy chất “photo belach”. 1.2. Những ví dụ về công thức dành cho máy giặt: Trong trường hợp này, các công thức khác biệt nhau rất ít: Sự có mặt hoặc không có phostphat (P hoặc không P). Sự có mặt của những chất tẩy trắng. ( + những hoạt chất): perborat/ TAED hoặc perborat/ SNOB. Công thức có P Công thức không P Anionic NI Xà bông TPP Zeolit Silicat Na Carbonat Na Sulfat Na Perborat Na (Mono ou tetra) TAED hoặc SNOB Polyme Enzym, chất tẩy quang học Dầu thơm Nước 10 – 20 0 – 5 0 – 1,5 15 – 30 - 5 – 15 5 – 15 5 – 15 0 – 15 0 – 4 0 – 2 + + vđ 100 10 – 20 0 – 5 0 – 2 - 15 – 35 5 – 15 5 – 20 5 – 30 0 – 15 0 – 4 0 – 5 + + vđ 100 Ghi chú : ở Canada, NTA được dùng thay cho zeolit 1.3. Các công thức cổ truyền không tạo bọt: Các sản phẩm giặt giũ không bọt dành cho việc sử dụng máy có trống (tambour) (ở Âu Châu) người ta tìm thấy tất cả những chất thành phẩm nêu dưới đây. Sự khác biệt là ở mức các khối lượng chất thêm vào giữa sản phẩm cao cấp và sản phẩm rẻ tiền,và sự hiện diện của những tác nhân chống bọt. Thí dụ: Trong một công thức cao cấp, người ta có thể tìm thấy những hỗn hợp enzym (peroteaza + amyplaza + xenluloza ...), những tác nhân tẩy trắng với hoặc không hoạt chất (perborat hoặc percarbonat + TAED) trong lúc ở một sản phẩm rẻ tiền thì không có hoạt chất và thường chỉ có một enzym (proteaza). Những ví dụ về công thức có gốc phosphat: Công thức cao cấp Công thức rẻ tiền LAS PAS N.I (5-9 OE) Xà bông TPP Silicat Na Carbonat Na Sulfat Na CMC Na Polyme Chất tạo phức (phosphonat) Enzym proteaza Amylaza Lipaza Xenluloza Tác nhân chống bọt Perborat (4 H2O) TEAD Chất tẩy quang học Dầu thơm 5 – 10 0 – 5 3 – 7 0 – 3 0 – 25 4 – 8 5 – 10 15 – 25 + + 0 – 2 -/+ + -/+ -/+ -/+ -/+ 15 – 25 2 – 5 + + + + 5 – 7 - 2 – 5 0 – 2 15 – 25 4 – 8 5 – 10 15 – 35 - - - + - - - -/+ 10 – 20 0 – 2 + + Các công thức không phosphat Đối với một công thức OP (không P), phần trăm zeolit thay đổi từ 20 đến 30%, sự hiện diện của Polyme được tăng cường (cho đến > 5% trong công thức cao cấp), hàm lượng silicat và nước kém hơn. Nếu người ta muốn so sánh 2 loại công thức (có bọt/ không bọt) giữa Âu Châu, Hoa Kỳ và Nhật Bản, Người ta có thể tìm thấy những chất thành phần chính trong bảng : Bảng so sánh những bột truyền thống tại Âu Châu, Hoa Kỳ và Nhật Bản. Chất hoạt động bề mặt Châu Âu Hoa Kỳ Nhật Bản Anionic NI Chất xây dựng + Chất khác Perborat TEAD Tác nhân phụ 5 – 15 3 – 7 30 – 45 15 – 25 2 – 5 15 – 25 8 – 22 0 – 6 30 – 50 - - 15 – 30 15 – 25 0 – 4 25 – 40 - - 25 – 40 Sự khác biệt chính giữa các công thức ấy là ở chỗ tỷ suất các chất anionic rất cao, không có tác nhân tẩy trắng và các tác nhân chống bọt ở Hoa kỳ và Nhật Bản. 2. Các sản phẩm tẩy rửa có chất làm mềm vải: Chúng tôi sẽ đề cập ở phần sau cách thức mà các nhà chế tạo đã thử để giải quyết sự khô cúng của quần áo mà các lần giặt liên tiếp bằng máy đã mang lại sau thời gian dài Nhiều thử nghiệm đã được thực hiện bởi nhiều nhà sản xuất để tìm 1 sản phẩm bao quát có khả năng vừa lấy đi các vết dơ, vừa mang lại sự mềm mại cho vải vóc. Các thử nghiệm đầu tiên nhằm phối hợp những chất tẩy rửa với những chất làm mềm (SOFTERGENT SOFT Từ SOFTENER Và ERGENT Từ DETERGENT) đã được đưa vào những thuốc giặt ở Hoa Kỳ. Một sự tiếp cận nhằm đưa các cationic (+) vào thuốc giặt. Không thể thực hiện mà không có các tương tác với các anionic (-). Kết quả là: Một sự gia tăng chất tái bám. Sự giảm tính tẩy rửa nơi chúng. Sự làm vô hiệu hóa tác động làm mềm của cation (bậc 4) Việc sử dụng các amin cho phép giới hạn tác động qua lại anionic/ cationic. Khái niệm này đã được nghiên cứu bởi B & G và đã là đối tượng của nhiều bằng sáng chế. Các phát minh này dựa vào PH cao của dung dịch giặt giũ giúp hoạt động ngăn cản của những amin có các đặc tính sau: Điểm nóng chảy: 32 – 93oC. Độ hòa tan trong nước < 50 ppm ở 250C. Sự đưa của catonic và amin vào trong sản phẩm được thực hiện nhờ những hạt làm từ hợp chất ấy được trộn nóng với đất sét loại Smectit. Hỗn hợp một khi đã nguội sẽ được nghiền và rây để có được những hạt có độ lớn giữa 50 um và 100 um, để tránh sự phân ly trong bột giặt. Đất sét đóng 2 vai trò: làm mềm nước và làm cho quần áo có tính mềm mại. Tỷ lệ clorua ammoni thế 4 lần/ metylamin của mỡ bò thay đổi giữa 3/2 và 2/3. Đối với những bột có pha thêm chất làm mềm, Colgate sử dụng những hạt Bentonic. Loại đất sét này được đưa vào trong bột dưới dạng hạt kết tụ. Tỷ suất của các hạt này, mà cở hạt thay đổi từ 170 đến 420 um, vào khoảng 10% đối với bột. Trong một bằng sáng chế, Unilever đã chứng minh rằng đất sét thiên nhiên, chất lượng tốt và có hạt cỡ nào đó, có thể được dùng thay cho những kết tụ nêu trên, giá thành hạ hơn. Với những sản phẩm dưới dạng hạt trong lọ bằng nhựa đã được bán tại Đức dưới tên Pru – Fresh Start. Các công thức ấy chỉ chứa chất NI làm chất hoạt động bề mặt theo nguyên tắcsự phối hợp catonic vào các loại sản phẩm này không đưa ra vấn đế bất tương hợp mà chúng tôi trình bày trên. Amin bậc 3 cũng có thể được sử dụng như một tác nhân làm mềm trong bột giặt. Việc sử dụng hợp chất này cho phép trên nguyên tắc tránh tác động qua lại anionic/cationic. Thực vậy amin được sử dụng là loại dialkyl (alkyl: mỡ bò) metylamin chẳng hạn, có điểm đẳng diên vào khoảng pH 8.8. Trong dung dịch giặt, pH cao hơn (9,5 – 10,5), amin là trung tính hoặc có một điện tích âm, do đó sẽ không có phản ứng với anionic không tan mà chỉ phân tán. Nhưng qua lần xã đầu, pH hạ đột ngột, amin bây giờ trở nên một cationic có thể đọng lại trên vải vóc dưới dạng hạt nhỏ. Sự phối hợp amin vào bột có thể thực hiện dưới dạng hạt. Các hạt này được chế tạo dưới dạng phun sương tác nhân làm mềm trên perborat monohydrat hoặc hạt zeolit có khả năng hấp thu những hợp chất lỏng. Sự phối hợp amin và xenluloza cho một tác dụng làm mềm vải vóc hơn. Trong một bằng sáng chế gần đây, Cogate Palmolive mô tả những hợp chất phân giải sinh học mới có thể dựa vào bột giặt để làm mềm quần áo. Đó là những este axit béo mono hoặc pentaerythritol alkyloxy hóa. Các tác giả đã cho công thức ví dụ sau đây: LAS NI Stearyl hydroxyetyl imidazolin Silicat Na TPP Carbonat Na khan Dequest Chất tẩy quang học Silicon Xút Perborat tetra Proteaza Set montmorillonit Metyl siliconat K Sulfat hydroxylamin EDTA Aluminosilicat Na Disterat pentaerythritol Sulfat Na khan Dầu thơm Nước 2,00 3,90 1,00 4,00 23,00 5,00 0,38 0,21 0,18 1,00 12,00 0,30 16,00 0,50 0,30 0,89 0,25 6,00 13,59 9,00 Vđ 100 Công thức hóa học của một este mono pentaerychritol: CH2 – R2 R1 = CH3(CH2)10 – COO- R1 – CH2 – C – CH2 – R3 R2 = R3 = R 4= OH CH2 – R4 Ngày ấy, và mặt dù sáng kiến sử dụng một sản phẩm 2 trong 1 thuốc giặc / chất làm mềm là một viễn cảnh tốt đẹp, thành tích của bột giặt loại “ SOFTERGENT” còn xa mới có thể địch với việc sử dụng riên lẽ của một bột giặt và một chất làm mềm cho thêm vào ở lần giũ sau cùng trên máy giặt. Tuy nhiên, có thể sự phát triển của máy sấy quay, người ta chứng kiến ở đây trong vào năm, những trận chiến công nghệ trong lĩnh vực này… sẽ là niềm vui lớn của các nhà thiết lập công thức. 3. Bột giặt dành cho quần áo mỏng manh và có màu: Phần lớn những nước đang phát triển đã thử làm cho các sản phẩm thích ứng với đòi hỏi của người tiêu dùng. Một cách tổng quát, một thuốc giặt quy ước thích hợp với “ mọi giặt giũ”. Nghĩa là đối với những quần áo rất dơ phải giặt ở nhiệt độ cao với sự khuấy mạnh và những quần áo mỏng manh, có màu cần nhiều thận trọng như khuấy chậm và nhiệt độ thấp. Rủi ro thay, nhà thiết lập công thức hiểu rõ rằng có một số chất thành phần của loại thuốc giặt này có thể quá mạnh đối với các loại hàng nhạy cảm. Vì lý do ấy (cho dù có nhiều bà nội trợ chỉ muốn dùng 1 loại sản phẩm) những công thức riêng biệt đã được phát triển cho sự giặt giũ các đồ mỏng manh. Các yếu tố kỹ thuật: Các yếu tố kỹ thuật khác nhau cần để ý đến trong việc thiết lập công thức cho sản phẩm riêng biệt dùng cho các loại hàng mỏng manh như sau: pH Nếu như các màu không bám đủ mạnh vào vải vóc, thì độ pH cao có thể, trong một vài trường hợp, cho phép giải phóng màu ấy vào nước giặt (độ kiềm cao của chúng làm dể dàng sự thủy phân những liên kết giữa màu và sợi). Một chỉ tiêu pH 9,5; có thể thực hiện được bằng cách thêm LAS axít kem nhão hoặc dể dàng hơn bằng cách thêm bổ túc bicarbonat hoặc axit xitric, dung dịch sau này dể dàng thực hiện hơn. Không có chất tẩy quang học: Chất tẩy quang học được hấp thụ bởi vải bông, chúng hấp thu ánh sáng cực tím không trông thấy để phát lại ánh sáng dưới dạng ánh sáng xanh dương trông thấy. Ánh sáng xanh này có thể có một tác động đáng kể trên nhiều màu (đặc biệt là pastel) sau vài lần giặt. Không có những tác nhân tẩy trắng: Các tác nhân oxy hóa tác động trực tiếp trên phần lớn các màu, với kết quả là màu sẽ phai theo thời gian hoặc trong trường hợp có vấn đề khi giặt, những vết trắng có thể xuất hiện (bột khó hòa tan chẳng hạn). Polyme chống tái bám và nhã bẩn Thông thường các polyme chống tái bám rất quan trọng cã với hính sự giặt rửa, cũng như để làm giảm sự phai nhạt của các màu. Đó là những homopolyme của axit acrylic hoặc những copolyme của axit acrylic/ maleic. Người ta cũng sử dụng những polyme để làm lấy đi dể dàng các vềt dơ (làm nhã đất). Các polyme biến đổi bề mặt của polyeste làm cho chúng bớt kỵ nước bằng cách hấp phụ vào polyeste (và vải bông/ PE). Sự lấy đi 1 số vết dơ (có gốc mỡ) được thực hiện dể dàng. Ví dụ: son đánh môi, kem nền, dầu ăn, kem chống nắng…. Các polyme này thường là những este của xenluloza, những dẫn suất có gốc terephtalat. Những tác nhân chống di chuyển màu: Được biết nhiều nhất lá P.V.P (Poly vinyl pyrrolidon) tan trong nước, cho phép làm giảm đáng kể vấn đề di chuyển màu từ hàng vải này sang hàng vải khác, hoặc từ phần này của sợi vải sang phần khác nếu là màu khác. Cơ chế tác động của nó ở đây là phức hóa các màu trong dung dịch nước giặt và ngăn cản chúng hấp thụ vào vải. P.V.P tác động nhiều hơn trong những công thức có chất NI, và trên các màu zxit anionic, hoặc các màu trực tiếp. Hệ thống enzyme Đối với những công thức được sử dụng trong giặt giũ quần áo mỏng manh và có màu, người ta ưa dung một hỗn hợp “cooktail” protcaza, lipaza và amylaza có tác dụng rộng rãi trên, các vết bẩn dơ trong trường hợp tính tẩy rửa bị giảm hiệu lực do một pH thấp hơn. Các thành phần khác Trong những vùng mà nước có nhiều Clo, người ta có thể them sulfat nhôm, chẳng hạn để ngăn ngừa tác động của Clo lên trên màu. Công thức mẫu bột giặt quy ước để giặt giũ hang mỏng manh Ví dụ công thức có “photphat” LAS Xà bông NI (C13-C15-7OE) TPP Sulfat Na Copolyme acrylic / maleic Silicat Na CMC Na PVP Enzym Protcaza Amylaza Lipaza Xenlulaza Axit nitric / bicarbonate Na Tác nhân chống bọt Dầu thêm 6 – 14 0 – 4 3 – 6 25 – 30 35 – 40 0 – 2 4 – 8 0 – 0.5 0 – 0.5 + -/+ -/+ + -/+ -/+ . 4. Bột giặt đậm đặc: Trong nhiều năm, chỉ có bột giặt loại qui ước có mặt trên thị trường tuy nhiên, có khuynh hướng gia tăng đều đặn tỉ trọng của chúng nhưng với một nhịp độ rất chậm (chẳng hạn ở Pháp, chuyển từ 400 – 450g/l sang 500 – 550g/l trong vòng 15 năm)để đạt 650 – 700g/l trong những năm 90.Tuy nhiên người ta chưa thể nói đó là bột giặt đậm đặc. Dẫu sao, những sản phẩm như thế đã xuất hiện rồi ở Nhật nhưng cũng ở Châu Âu nữa ở đó chúng đc bán ở dạng từ nhà này sang nhà kia nhưng phẩm chất của chúng còn cách xa những gì mà người tiêu dùng mong đợi(các đặc tính vật lí kém, công hiệu giảm)vì phương thức sản xuất vào lúc đó không ngang hàng với chất lượng các sản phẩm qui ước. Các ưu điểm: Các phương tiện để thành công của nó là: Đối với người tiêu dung Một sản phẩm thực tiễn Một kĩ thuật công nghệ mới mẻ về giặt tẩy có được mọi ưu điểm của các bột giặt “loại thổi” mà không vấp phải những bất thuận tiện của các bột pha trộn khô, và được sử dumgj dến ngày nay, nhờ một phương thức sản xuất mới. Đối với việc buôn bán Ít choán chỗ để trưng bày và lưu trữ các sản phẩm . Chênh lệch quan trọng giữa giá bán và giá mua. Đối với nhà sản xuất Đi tiên phong trên thị trường với một sản phẩm thật sự đổi mới. Chênh lệch cao và những gì đạt được trên việc thành lập công thức. Một bước tiến để tôn trọng môi trường hơn. Nguyên tắc thành lập công thức: Để thành lập công thức cho các sản phẩm đậm đặc, ngưới ta thành lập công thức phải: Loại bỏ bất cứ chất thành phần thật sự không ít lợi cho sự công hiệu ( các chất hay tác nhân phục vụ phương thức như sunphat natri chẳng hạn). Giảm lượng nước trong sản phẩm. Như thế người ta sẽ thích dùng perborat niono- hydrat hơn là perborat tetra- hydrat cổ điển. Dùng các nguyên liệu đậm đặc nhất mà các phương pháp đo đạc các cỡ hạt lần lượt giúp lấp đầy tất cả các “ khoảng trống” và phủ đầy phần bên trong của các hạt rổng. Vài nguyên liệu sẵn sàng gia tăng tỉ trọng hơn các chất khác. Như thế dùng Zeolit thì dễ dàng hơn TPP, vì các zeolit hút các lượng lớn chất hoạt động bề mặt, trái với TPP. Cũng thế, lí tưởng là tìm ra những nguyên liệu có “hai chức năng”. Chẳng hạn percacbonat Na. với cùng một trọng lượng, percacbonat sản sinh ra oxi hoạt tính tốt hơn perborat. Các enzim có một vai trò hết sức hấp dẫn đối với người lập công thức, vì với các liều lượng rất nhỏ chúng có hiệu nâng cao. Nhưng để có được bột giặc đậm đặc, chẳng hạn cần thiết có tỉ lệ các hoạt chất thế nào để độ đậm đặc của chúng trong nước giặt bằng độ đậm đặc của bột giặt qui ước V(định lượng) x d x Y% hoạt chất =290 ml x 0,55 x10 độ %=16gam V= dung tích trung bình được sử dụng bởi các người tiêu dùng=290 ml d= tỉ trọng trung bình =0,55 Y% trung bình các chất hoạt động bề mặt của bột giặt qui ước được bán = 10% Nếu ngưới ta muốn có được bột giặt đậm đặt gấp đôi về phương diện dung tích phải 145 x X x Y=16g ở đây X= tỉ trọng và Y=% hoạt chất. Kinh nghiệm đã cho thấy rằng tỉ trọng tối đa của một bột thổi là khoảng vào 0,65. Như vậy % của hoạt chất là: Y= 16g/145 x 0,65=17% hoạt chất Trong thực tế không dễ gì tạo bột với 17% hoạt chất mà không cần đến một phương thức đặc biệt Một trong những phương pháp được sử dụng là thổi sương một phần chất Nl lỏng lên bột nền và một phần khác vào các hạy mịn zeolit, có khả năng hấp thu cao nghĩa là lớn hơn 28%. Đối với chất “xây dựng”, chúng ta thấy rằng có thể thay thế 30% TPP bởi 22% TPP +2% polyme. Mặt khác, nếu sử dụng những chất hoạt động bề mặt công hiệu hơn, một tỉ suất enzim cao hơn, một hệ thống tẩy trắng công hiệu hơn, người ta có thể còn làm giảm được liều lượng khuyến cáo. Nhờ phuơng thức này, người ta có được một loại bột giặt đậm đặc gấp hai lần có những đặt tính vật lý tốt (dòng chảy tốt, phân phối tốt) cho phép sử dụng bộ phận phân phối bột tron máy giặt cả trong giặt giũ chính lẫn trong giặt sơ trước. Các sản phẩm đậm đặc OP( không p) đặt ra ít vấn đề hơn trong sự phối hợp chất hoạt động bề mặt vì zeolit có một lực hấp thu chúng tốt hơn thường là các chất NI lỏng. Mặt khác, bằng phương thức chế biến( chẳng hạn, tháp bột + làm thành hạt, hoặc Nou Tower Route mà chúng tôi sẽ đề cập ở chương 12), người ta có thể đạt đến một tỉ trọng cao hơn. IV. Qui trình công nghệ: Bột giặt tổng hợp phải đảm bảo các yêu cầu: Hạt có kích thước đúng tiêu chuẩn thường là 0,5mm. Hạt tơi xốp, có độ rỗng, các thành phần phân bố đồng đều. Không bị vón cục, vụn nát Không hút ẩm. Bền trong nước nóng, nước cứng và ổn định khi bảo quản. Có khả năng tẩy rửa và tạo bọt tốt. Không có tính kiềm cao. Có mùi thơm dễ chịu. Ngoài ra cần một số yêu cầu khác như tơi xốp, các thành phần phân tán đều…phụ thuộc vào phương pháp kỹ thuật và thiết bị gia công. 1. Phương pháp sấy phun truyền thống: Đây là phương pháp sản xuất bột giặt theo quy mô công nghiệp đầu tiên trên thế giới và ngày nay thường được sử dụng để sản xuất bột giặt ở các nước đang phát triển. Ở nước ta bột giặt cũng sử dụng phương pháp này là chính. Do phương pháp này không đòi hỏi cao về nguồn nguyên liệu và sấy phun cho năng suất sấy lớn, tốc độ sấy có thể đạt 80 tấn/giờ. Sản phẩm thu được có tỉ trọng từ 250 – 550g/l. Kích thước hạt 10 - 100µm. Kích thước hạt sau khi sấy phun dưới kính hiển vi. 1.1. Sơ đồ quy trình công nghệ: 1.2. Các giai đoạn công nghệ: 1.2.1. Chuẩn bị nguyên liệu Các thành phần hữu cơ như natri sunfat, soda khan, tripolophotphat phải khô, nghiền mịn không vốn cục .Cacboximetilxenluioza phải pha với dung dịch 7% trong nước .Nếu độ ẩm của nó quá cao người ta có thể pha ngay vào dung dịch chất hoạt đông bề mặt (alkilsunfat hoặc alkilbenzen sunfonat) nồng độ chất khô trong đó không vượt quá 35%.Chất ổn định bọt alkilolamit và natri metasilicat dạng bột phải làm nóng chảy trước trong những thùng có 80oC và tasilicat 30-37%.Các chất hoạt động bề mặt cũng phải ở dạng dung dịch nước với nồng độ 50%.Quá trình hòa tan được tiến hành ở nhiệt độ khoảng 60oC. 1.2.2. Phối hợp các thành phần ( phối liệu) Sau khi chuẩn bị xong nguyên liệu người ta cân, đong từng thành phần đúng như đơn pha chế và đưa chúng vào thiết bị trộn.Trình từ đưa nguyên liệu vào thiết bị nhưng sau:nước, chất hoạt động bề mặt,chất ổn định bọt, alkilolamit, cacboximetilxenluioza, natri silicat hoặc…metasilicat và cuối cùng là chất ổn định peoxit. Lượng nước dùng trong dung dịch là 40_45%.khi có bổ xung toluensunfonat thì có thể giảm lượng nước xuống 30% vì chất này có khả năng làm giảm khá nhiều độ nhớt của hỗn hợp phối liệu. Thiết bị trộn được chế tạo bằng thép không rỉ có lắp máy khuấy, bơm tuần hoàn và vỏ bọc gia nhiệt. K đã cho tất cả phối liệu vào thiết bị người ta bắt đầu  cho máy khuấy và bơm tuần hoàn hoạt động,đồng thời vỏ bọc dùng hơi nước để gia nhiệt khối hỗn hợp lên 60-70 độ C để làm giảm độ nhớt tạo điều kiện khuấy trộn nhiều hơn. Để thu được hỗn hợp có độ bền cơ học cao sau khi sấy.cần phải lấy những bọt không khí ra khỏi hỗn hợp, người tao dùng bơm tạo áp suất thấp. Sau đó phối liệu đã phân tán đều được đưa sang công đoạn sấy. 1.2.3. Sấy phối liệu: Sấy là quá trình lấy độ ẩm ra khỏi phối liệu bằng cách làm bay hơi hơi nước.Phương pháp này phổ biển nhất trong sản xuất các loại bột giặt là phương pháp sấy phun. Thiết bị sấy phun gồm: tháp sấy, thiết bị trộn dể phối hợp các thành phần dưới dạng bột nhão, quạt thông gió, cơ cấu vận chuyển…Tháp sấy bằng bê tông, lót thép chịu axit hoạt inox, nhưng thường chỉ cần ở phần trên vì sản phẩm đã sấy khô, rơi từ trên xuống không gây ăn mòn, kích thước của tháp phục thuộc vào điều kiện sấy và thành phần chất tẩy giặt. Bơm cao áp sẽ bơm hỗn hợp lên đỉnh tháp với áp suất lên đến 100bar. Bên trong tháp (đỉnh) là các vòi phun (Béc phun) quay với tốc độ lớn. Hỗn hợp chất tấy giặt ở dàn nhão từ thiết bị trộn sẻ được phun qua vòi này . Thường hỗn hơp chứ 40-60% là chất rắn 60-40 % là nước. Nếu trong hỗn hơp đã cho thêm 2% toluensunfonat để giảm độ nhớt thì lượng chất rắn có thế tăng lên đến 70% nhiệt độ hỗn hợp khoảng 60-70 oC. Ra khỏi vòi phun, hỗn hợp trở thành những hình cầu rỗng, có diện tích rất lớn. Một ít phối liệu có thể đạt được diện tích tiếp xúc với không khí nóng từ dưới đi lên khoảnrg 100-150 m2. Không khí có nhiệt độ 300oC hay cao hơn nữa, dùng làm tác nhân sấy được đưa vào tháp cùng chiều hoặc ngược chiều với dòng phối liệu. Đa số thiết bị sấy dòng khí ngược chiều. Độ ẩm, trước hết là độ ẩm cơ học, sau đó độ ẩm hóa lý được tách dần ra. Không khí ra khỏi tháp mang theo hơi nước bụi, chất giặt tẩy. Trước khi phóng thả khí thải người ta thu hồi chùng ở các tháp rửa, xiclon, lọc ướt hoặc lọc khô. Bột giặt sau khi sấy có độ xốp cao, mịn, các thành phần phân tán rất đều, đi xuống đáy tháp và được chuyển ra ngoài. Ưu điểm của phương pháp là sấy phun so với các phương pháp sấy khác là ở chỗ: Quá trình sấy xảy ra nhanh( thường sau 15-30 giây vì các hạt ra khỏi vòi phun rất mịn tiếp xúc giữ độ ẩm và không khí nóng rất tốt). Dễ điều chỉnh các chỉ tiêu của sản phẩm cuối cùng qua chế độ sấy(ví dụ: nhờ điểu chỉnh tốc độ phun và tốc độ dòng khí nóng, có thể điều chỉnh được kích thước hạt, độ ẩm trong sản phẩm cuối cùng). Sản phẩm có độ hòa tan tốt. Ít bị hao hụt. Dễ cơ khí hóa và tự động hóa quá trình sấy. Nhược điểm của phương pháp sấy phun là thiết bị phức tạp kích thước lớn: Thành phần phối liệu cũng ảnh hưởng đển quá trình sấy và công suất thiết bị. Thí dụ nếu thành phần nước cao nhiệt năng đòi hỏi nhiều hơn, natri silicat nhiều làm giảm tốc độ bay hơi nước của phối liệu. Soda cho phép thu được sản phẩm có độ ẩm tối ưu. 1.2.4. Trộn thêm các muối peoxit và đóng gói: Để sản phẩm có tính tẩy trắng và mùi thơm, người ta trộn thêm peborat hoặc pecacbonat và các loại tinh dầu, người ta đưa chất này vào sau cùng vì chúng dể phân hủy và bay hơi trong khi sấy. Bột giặt và các chất tẩy trắng hóa học được trộn trong máy trộn ly tâm, đồng thời chất thơm được phun qua vòi phung trong quá trình khuấy trộn Sau đó, bột được mang đi kiểm tra chất lượng,đóng vào các túi polietilen(PE) để tránh hấp thụ độ ẩm và vón cục, ngăn cản các thành phần bị oxi hóa trong không khí hoặc là tác dụng với các khí tạp có trong khí quyển. Để sản phẩm “đẹp”, luôn luôn mịn nhưng xốp và không vụn, không vốn cục người ta đưa ra 1 biện pháp: Có thể thêm 5-20% muối alkilbenzensunfonat, magie, canxi, stronti, bari, nhôm, kẽm. Thêm 5-10% muối natri của alkildiglixin. Thêm sunfat của rượu có phân tử lượng thấp. Thêm 2-10% axit boric và muối của nó. 2. Phương pháp tạo hạt ướt: Phương pháp này còn gọi là phương pháp không “tháp”. Nguyên liệu thô được nghiền và trộn để đạt được độ đồng nhất sau đó được tham chất kết dính để các hạt kết khối lại với nhau. Sản phẩm thu được có tỉ trọng cao từ 550 – 750g/l. Phương pháp này thường được sử dụng ở Châu Âu và Bắc Mỹ. Cách thức hình thành hạt theo phương pháp tạo hạt ướt: Sơ đồ kết khối của hạt theo Iveson. Yêu cầu đối với nguyên liệu:Nguyên liệu sử dụng cả dạng rắn và dạng lỏng. Dạng rắn: natricarbonate, natribicarbonate, STPP, zeolit (loại 4A và X), TAED, silicat, các muối sulfate, chất độn. Dạng lỏng: HLAS, các polymer hòa tan( PVOH, polyvinyl pyloridone, polycarboxylates), poly ethoxyl glycols(PEGs), các NI, thủy tinh lỏng, các phụ gia kết dính khác. Theo nguyên tắc kết khối, các nguyên liệu dạng lỏng sẽ đóng vai trò là chất kết dính, kết dính các hạt rắn tạo ra các hạt có kích thước xác định. Sau khi được sấy khô các hạt sẽ có độ ẩm thấp và có đầy đủ tính chất của bột giặt tổng hợp. Thành phần bột giặt sử dụng theo phương pháp tạo hạt ướt: ( theo “book of laundry detergents”): Thành phần Tỉ lệ (%) Chất hoạt động loại anion Chất hoạt động loại nonion(NI) Các muối silicat + thủy tinh lỏng Percarbonate Tetraacetylethylenediamine (TAED) Chất ức chế bọt Hương (perfume) Chất chống tái bám Chất độn( natricarbanate, natrisulfate) Enzymes 13,4 32,5 10,1 22,7 7,8 6,5 0,1 0,4 3,5 2,0 2.1. Sơ đồ công nghệ: Sơ đồ sản xuất bột giặt theo công nghệ tạo hạt ướt(hai máy trộn) 2.2. Các bước tiến hành: 2.2.1 Quá trình tạo hạt ướt: Nguyên liệu thô (dạng hạt)trước tiên phải được nghiền mịn đến kích thước tiêu chuẩn(0,2 – 0,8mm). Sau đó được đưa vào các silo chứa, quá trình cung cấp nguyên liệu được thực hiện tự động bằng các máy tính. Tiếp đến tất cả nguyên liệu thô( zeolit, muối natricarbonate, chất độn, dòng sản phẩm tái sinh...) được đưa vào thiết bị trộn số 1. Tại đây các chất kết dính(dạng lỏng) được cung cấp định lượng theo tỉ lệ nhất định. Thời gian trộn khoảng 20-30phút, sau đó toàn bộ hỗn hợp được chuyển qua thiết bị trộn số 2, ở đây hỗn hợp sẽ tạo được độ đồng nhất trước khi chuyển qua giai đoạn sấy. 2.2.2. Quá trình sấy: Sau khi tạo được hỗn hợp đồng nhất (dạng hạt) sẽ được chuyển qua thiết bị sấy đối lưu. Quá trình sấy sử dụng không khí nóng để làm bay hơi nước, làm khô bột, nhiệt độ được duy trì khoảng 50 – 110oC (nhiệt độ tốt nhất khỏang 60 – 80oC). Thời gian sấy phụ thuộc vào nhà sản xuất và loại sản phẩm. Thông thường độ ẩm của bột giặt là 5 -10%. Trong quá trình sấy các hạt bột mịn sẽ theo dòng không khí nóng đi lên thiết bị tách bụi. Bụi tiếp tục được đưa qua thiết bị lọc bụi thứ 2, bụi thu được hồi lưu để sản xuất. Dòng không khí nóng được hồi lưu tiếp tục làm tác nhân sấy. Khi đạt độ ẩm yêu cầu, bột sẽ được chuyển sang giai đoạn sàng để hạt có kích thước đồng đều ( thường là khoảng 0.5mm). Hạt dưới sàng được chuyển vào silo để chuẩn bị cho giai đoạn pha trộn phối liệu, hạt trên sàng được chuyển sang thiết bị nghiền và sau đó được sàng lại. 2.2.3. Quá trình thêm phụ gia và đóng gói: Để tăng khả năng giặt tẩy của sản phẩm người ta phối trộn thêm các percarbonate, các chất tẩy trắng quang học, TAED. Người ta còn thêm các enzym để tăng khả năng phân hủy sinh học các chất hữu cơ và làm mềm vải(xenlulaza). Các chất định hương được đưa vào giai đoạn cuối của quá trình phối trộn. Trước khi đóng gói sản phẩm được trộn lại một lần nữa để đảm bảo độ đồng nhất của sản phẩm. Ưu điếm của phương pháp tạo hạt ướt: Thiết bị đơn giản, nhiệt độ sấy hạt thấp, có tính tự động hóa cao. Sản phẩm có tỉ trọng cao hơn phương pháp sấy phun truyền thống, tỉ trọng khoảng 550 – 750g/l. Độ an toàn cao hơn phương pháp sấy phun. Không dùng bơm cao áp, nhiệt độ sấy thấp. Nhược điểm của phương pháp tạo hạt ướt: Quá trình trung hòa cần gia nhiệt để quá trình tạo muối trung hòa xảy ra tốt ( >35oC), nhiệt độ trong thiết bị trộn chỉ duy trì ở nhiệt độ phỏng dẫn đến khả năng tạo muối trung hòa(muối Natri) giảm. Hàm lượng ẩm của bột giặt cao khoảng10-14%. Hàm lượng của chất hoạt động nonion (NI) cũng ảnh hưởng đến quá trình tạo hạt. Nếu hàm lượng NI quá nhiều hạt tạo thành sẽ quá mềm và không khô được. Thời gian sản xuất dài hơn phương pháp sấy phun. 3. Phương pháp kết hợp: Phương pháp kết hợp cả tháp sấy và thiết bị nghiền vít xoắn hai trục.Phương pháp này cho sản phẩm có kích thước hạt lớn (khoảng 1,4mm). Sơ đồ sản xuất bột giặt theo phương pháp kết hợp. 4. Phương pháp sản xuất bột giặt dạng viên nén: Đây là phương pháp sản xuất bột giặt có tỉ trọng rất cao >1200g/l. Qui trình sản xuất ứng dụng từ quá trình nén viên của dược phẩm. Trên thị trường có hai loại bột giặt dạng viên: viên nén khô và viên nén mềm.Dưới đây là cách tạo bột giặt dưới dạng viên nén khô. Thiết bị nén viên trong phương pháp sản xuất bột giặt đậm đặc dạng viên. 5. Phương pháp kết tụ: Phương pháp này cũng giống như phương pháp tạo hạt ướt trong khâu chuẩn bị nguyên liệu nhưng quá trình sấy của phương pháp kết tụ sử dụng không khí nóng ở 140oC sau đó được làm nguội bằng không khí lạnh có nhiệt độ 5-15oC. Dưới đây là sơ đồ công nghệ sản xuất bột giặt theo phương pháp kết tụ. Sơ đồ sản xuất bột giặt theo phương pháp kết tụ một giai đoạn. Ứng dụng Bột giặt giúp tẩy sạch các vết bẩn trên quần áo tạo nên khả năng chống bám bẩn trở lại trên bề mặt vải sợi. Góp phần phát triển nền kinh tế Việt Nam. Tài liệu tham khảo 1. Hienrich Waldhoff, Rudiger Spilker - Handbook of Detergents, Part C: Analysis- Marcel Dekker- 2005. 2. Michael S. Showell - Handbook of Detergents, Part D: Formulation – CRC Press, Taylor & Francis Group – 2006. 3. Uri Zoller, Paul Sosis - Handbook of Detergents, Part F: Production - CRC Press, Taylor & Francis Group – 2009. 4. E. Smulders - Launry Detergents – Wiley-VCH Verlag GmbH & Co - 2002. 5. Kuo-Yann Lai - Liquid Detergents - CRC Press, Taylor & Francis Group – 2006. 6. Report by CEFIC(01/2000) - Zeolites for Detergents As Nature Intended. 7. Fariha Hasan, Aemer Ali Shah, Sundus Javed and Abdul Hameed (04/2010). Report: Enzymes used in detergents: Lipases. 8. European Ecolabel (08/2009) - Repport: Revision of Ecolabel Criteria for Laundry Detergents. 9. Louis Hồ Tấn Tài - Các sản phẩm tẩy rửa và chăm sóc cá nhân – NXB Dunod. 10. Kỹ thuật sản xuất chất tẩy rửa- Trường ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM ( Lưu hành nội bộ). 10.Website: 12. Website: