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

Đồ án tốt nghiệp

GV hướng dẫn: T.s Hoàng Thị Hòa

Ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học

SV thực hiện: Trịnh Thị Ngọc Bích


Đồ án tốt nghiệp

Ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học
LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các kết quả nghiên cứu đưa ra trong đồ án tốt nghiệp này là các
kết quả thu được trong quá trình nghiên cứu của riêng tôi với sự hướng dẫn của T.s
Hoàng Thị Hòa, không sao chép bất kỳ kết quả nghiên cứu nào của tác giả khác.
Nội dung nghiên cứu có tham khảo và sử dụng một số thông tin, tài liệu từ các
nguồn tài liệu đã được liệt kê trong danh mục các tài liệu tham khảo.
Nếu sai tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định.

SINH VIÊN THỰC HIỆN
(Ký và ghi rõ họ tên)

Trịnh Thị Ngọc Bích

GV hướng dẫn: T.s Hoàng Thị Hòa

SV thực hiện: Trịnh Thị Ngọc Bích

Đồ án tốt nghiệp

Ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học
LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian học tập, nghiên cứu và được sự quan tâm, giúp đỡ, chỉ bảo tận
tình của các thầy cô cùng các bạn, tôi đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu
thiết lập công thức, sản xuất thử nghiệm chất tẩy rửa sinh học cho bề mặt gạch
men”.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong khoa Thực Phẩm & Hóa học –
Trường Đại học Sao Đỏ đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi nhất cho tôi thực hiện đề
tài. Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới cô Hoàng Thị Hòa người đã tận tâm hướng
dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình tôi thực hiện đồ án này.
Bài báo cáo này là kết quả của sự nỗ lực học hỏi và nghiên cứu của tôi. Vì thời
gian thực hiện đề tài có hạn, quá trình thực hiện đề tài còn gặp nhiều khó khăn nên
không thể tránh khỏi những thiếu sót xảy ra. Do vậy, tôi rất mong nhận được sự đóng
góp ý kiến của các thầy cô và các bạn để đề tài báo cáo của tôi được hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hải Dương, ngày tháng năm 2018

GV hướng dẫn: T.s Hoàng Thị Hòa

SV thực hiện: Trịnh Thị Ngọc Bích


Đồ án tốt nghiệp

Ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học
MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU...............................................................................................................1
1.Lí do chọn đề tài......................................................................................................1
2. Mục tiêu đề tài........................................................................................................1
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu..........................................................................1
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN.....................................................................................2
1.1. Giới thiệu chất tẩy rửa.........................................................................................2
1.1.1. Khái niệm......................................................................................................2
1.1.2. Phân loại........................................................................................................2
1.1.2.1. Theo nguồn gốc..........................................................................................2
1.1.3. Chất tẩy rửa tổng hợp....................................................................................2
1.1.3.1. Thành phần.................................................................................................2
1.1.3.3. Một số công nghệ sản xuất chất tẩy rửa tổng hợp.......................................9
1.1.4. Chất tẩy rửa sinh học...................................................................................13
1.1.4.1. Khái niệm.................................................................................................13
1.1.4.2. Chất HĐBM sinh học...............................................................................13
1.1.4.3. Enzyme trong chất tẩy rửa sinh học.........................................................14
1.1.4.4. Nguyên liệu và phương pháp sản xuất......................................................15
1.1.5. Cơ chế tẩy rửa của chất HĐBM..................................................................18
1.1.5.1.Tẩy rửa các chất bẩn là chất béo................................................................19
1.1.5.2.Tẩy rửa các vết bẩn dạng hạt.....................................................................22
1.2. Bề mặt gạch men...............................................................................................23
1.3. Lên men lactic...................................................................................................25
1.3.1. Đặc điểm của acid lactic..............................................................................25
1.3.2. Lên men lactic.............................................................................................25
1.3.3. Vi khuẩn lên men lactic...............................................................................26
1.3.4. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình lên men nguyên liệu thực vật. . .27
1.3.4.1. Ảnh hưởng của muối.............................................................................27
1.3.4.2.Ảnh hưởng của đường............................................................................27
1.3.4.3. Ảnh hưởng của pH................................................................................27
1.3.4.4.Ảnh hưởng của nhiệt độ.........................................................................27

1.3.4.5.Ảnh hưởng của oxy................................................................................28
1.3.5. Các giai đoạn của quá trình lên men lactic..................................................28
1.4. Lịch sử nghiên cứu chất tẩy rửa.........................................................................29
CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...........31
GV hướng dẫn: T.s Hoàng Thị Hòa

SV thực hiện: Trịnh Thị Ngọc Bích


Đồ án tốt nghiệp

Ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học

2.1. Vật liệu nghiên cứu............................................................................................31
2.1.1. Lá bắp cải....................................................................................................31
2.1.2. Muối............................................................................................................31
2.1.3. Đường.........................................................................................................32
2.1.4. HPMC (Hydroxypropyl methycellulose)....................................................32
2.1.5. LAS ( Sodium lauryl benzene sulfonate).....................................................33
2.1.6. Hương cam tổng hợp...................................................................................33
2.2. Dụng cụ, thiết bị, hóa chất.................................................................................34
2.2.1. Dụng cụ, thiết bị..........................................................................................34
2.2.2. Hóa chất......................................................................................................34
2.3. Nội dung nghiên cứu.........................................................................................35
2.4. Bố trí thí nghiệm................................................................................................35
2.4.1. Phương pháp phân tích................................................................................35
2.4.1.1. Xác định hàm lượng đường tổng số trong nguyên liệu.........................35
2.4.1.2. Kiểm tra độ ẩm của nguyên liệu (hàm lượng nước)..............................37
2.4.1.3. Phương pháp chuẩn độ axit trong sản phẩm thô:...................................37
2.5. Phương pháp đánh giá cảm quan sản phẩm (theo TCVN 3215-79)...................38

2.5.1.Bố trí thí nghiệm tổng quát...........................................................................41
2.5.2. Bố trí thí nghiệm xác định các điều kiện lên men thích hợp........................42
2.5.2.1. Xác định tỉ lệ nguyên liệu/nước thích hợp............................................42
2.5.2.2. Xác định lượng muối thích hợp.............................................................43
2.5.2.3. Xác định lượng đường thích hợp...........................................................44
2.5.2.4.Xác định môi trường lên men thích hợp.................................................46
2.5.2.5. Xác định thời gian lên men thích hợp...................................................47
2.5.3. Kiểm tra khả năng hòa tan chất béo của sản phẩm thô trên bề gạch men....47
2.5.4.Pha chế hoàn thiện sản phẩm........................................................................49
2.5.4.1.Thí nghiệm xác định hàm lượng LAS bổ sung.......................................50
2.5.4.2.Thí nghiệm xác định hàm lượng HPMC bổ sung...................................50
2.5.4.3. Thí nghiệm xác định hàm lượng hương bổ sung...................................50
2.5.5.Kiểm tra tính chất của sản phẩm..................................................................51
2.5.5.1. Kiểm tra tính năng tẩy rửa của sản phẩm trên bề gạch men..................51
2.5.5.2. Kiểm tra thời gian bảo quản của sản phẩm...........................................52
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN......................................53
3.1. Kiểm tra nguyên liệu.........................................................................................53
3.2. Kết quả xác định các điều kiện lên men thích hợp.............................................53
3.2.1. Xác định tỉ lệ nguyên liệu/nước thích hợp...................................................53
GV hướng dẫn: T.s Hoàng Thị Hòa

SV thực hiện: Trịnh Thị Ngọc Bích


Đồ án tốt nghiệp

Ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học

3.2.2. Xác định lượng muối thích hợp...................................................................54
3.2.3. Xác định lượng đường thích hợp.................................................................56

3.2.4. Xác định môi trường pH lên men thích hợp................................................57
3.2.5. Xác định thời gian lên men thích hợp..........................................................58
3.3. Kết quả khả năng hòa tan chất béo của sản phẩm thô trên bề gạch men............59
3.4. Kết quả xác định hàm lượng chất bổ sung.........................................................59
3.4.1. Kết quả thí nghiệm khảo sát hàm lượng LAS..............................................59
3.4.2. Kết quả thí nghiệm khảo sát hàm lượng HPMC..........................................60
3.4.3. Kết quả thí nghiệm khảo sát hàm lượng hương...........................................60
3.5. Kết quả kiểm tra tính chất của sản phẩm...........................................................60
3.5.1 Kết quả kiểm tra tính năng tẩy rửa của sản phẩm trên bề gạch men.............60
3.5.2. Kết quả kiểm tra và theo dõi thời gian bảo quản.........................................61
3.6. Đề xuất quy trình sản xuất chất tẩy rửa sinh học trong phòng thí nghiệm.........62
3.6.1. Sơ đồ quy trình............................................................................................62
3.6.2. Thuyết minh quy trình.................................................................................62
KẾT LUẬN.................................................................................................................64
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................65

GV hướng dẫn: T.s Hoàng Thị Hòa

SV thực hiện: Trịnh Thị Ngọc Bích


Đồ án tốt nghiệp

Ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học
DANH MỤC HÌN

Hình 1.1 Kí hiệu chung của các loại chất HĐBM..........................................................3
Hình 1.2 Công thức cấu tạo của LAS............................................................................5
Hình 1.3 Các giai đoạn sản xuất xà phòng bằng phương pháp.....................................11
xà phòng hóa trực tiếp..................................................................................................11

Hình 1.4 Sơ đồ sản xuất sản phẩm tẩy rửa dạng lỏng..................................................12
Hình 1.5 Tích lũy chất HĐBM ở bề mặt giữa chất lỏng và không khí.........................14
Hình 1.6 Quá trình làm sạch vết bẩn của enzyme........................................................15
Hình 1.7 Cấu trúc hóa học của saponin triterpennoid..................................................16
Hình 1.8 Sơ đồ quy trình sản xuất nước rửa chén từ quả bồ kết với vỏ bưởi và sả......17
Hình 1.9 Sơ đồ quy trình sản xuất nước tẩy rửa đa năng từ rác thải thực vật...............18
Hình 1.11 Gột tẩy vết bẩn có chất béo.........................................................................20
Hình 1.12 Cơ chế cuốn đi............................................................................................21
Hình 1.13 Lực hút và đẩy phụ thuộc khoảng cách.......................................................22
Hình 1.14 Cơ chế tẩy rửa theo thuyết nhiệt động học và điện học...............................23
Hình 1.15 Góc thấm ướt giữa bề mặt chất lỏng và chất rắn.........................................24
Hình 2.1 Nguyên liệu lá bắp cải...................................................................................31
Hình 2.2 Phụ gia muối.................................................................................................31
Hình 2.3 Phụ gia đường...............................................................................................32
Hình 2.4 HPMC...........................................................................................................32
Hình 2.5 Chất HĐBM LAS.........................................................................................33
Hình 2.6 Hương cam tổng hợp.....................................................................................33
Hình 2.7 Sơ đồ quy trình sản xuất chất tẩy rửa sinh học từ lá bắp cải dự kiến.............42
Hình 2.8 Sơ đồ khảo sát tỉ lệ nguyên liệu/nước thích hợp............................................43
Hình 2.9 Sơ đồ khảo sát lượng muối thích hợp............................................................45
Hình 2.10 Sơ đồ khảo sát tỉ lệ đường thích hợp...........................................................46
Hình 2.11 Sơ đồ khảo sát môi trường lên men thích hợp.............................................48
Hình 2.12 Sơ đồ khảo sát thời gian lên men................................................................50
Hình 2.13 Sơ đồ pha chế hoàn thiện sản phẩm............................................................51
Hình 3.1 Biểu đồ hàm lượng acid lactic của các mẫu để chọn tỉ lệ nguyên liệu/nước
thích hợp...................................................................................................................... 56
Hình 3.2 Biểu đồ hàm lượng acid lactic của các mẫu để chọn lượng muối thích hợp..57
Hình 3.3 Biểu đồ hàm lượng acid lactic của các mẫu để chọn lượng đường thích hợp58
Hình 3.4 Biểu đồ hàm lượng acid lactic của các mẫu để chọn môi trường lên men thích
hợp............................................................................................................................... 59

Hình 3.5 Biểu đồ hàm lượng acid lactic của các mẫu để chọn thời gian lên men thích
hợp............................................................................................................................... 60
Hình 3.6 Quy trình sản xuất chất tẩy rửa sinh học trong phòng thí nghiệm.................65

GV hướng dẫn: T.s Hoàng Thị Hòa

SV thực hiện: Trịnh Thị Ngọc Bích


Đồ án tốt nghiệp

Ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học
DANH MUC BẢNGY

Bảng 1.1 Một số hương liệu và đặc tính mùi của các nhóm trên...................................9
Bảng 1.2 Đơn phối liệu sản xuất chất tẩy rửa dạng lỏng..............................................11
Bảng 1.3 Nhiệt độ đến lượng acid lactic tích tụ(g/l) khi lên men rau quả....................28
Bảng 2.1 Các loại dụng cụ, thiết bị sử dụng.................................................................34
Bảng 2.2 Các loại hóa chất sử dụng.............................................................................34
Bảng 2.3 Các chỉ tiêu cảm quan...................................................................................38
Bảng 2.4 Thành viên đánh giá cảm quan.....................................................................38
Bảng 2.5 Bảng phân cấp chất lượng............................................................................39
Bảng 2.6 Bảng các hệ số quan trọng cho các chỉ tiêu..................................................39
Bảng 2.7 Các tiêu chí đánh giá chất lượng sản phẩm...................................................40
Bảng 2.8 Bảng phối liệu khảo sát tỉ lệ nguyên liệu/nước.............................................43
Bảng 2.10 Khảo sát hàm lượng LAS bổ sung..............................................................50
Bảng 2.11 Khảo sát hàm lượng HPMC bổ sung..........................................................50
Bảng 2.12 Khảo sát hàm lượng hương tổng hợp..........................................................51
Bảng 2.13 Kiểm tra khả năng tẩy rửa đối với vết bẩn là mỡ động vật.........................51
Bảng 2.14 Kiểm tra khả năng tẩy rửa đối với vết bẩn là dầu thải động cơ...................51

Bảng 2.15 Bảng theo dõi thời gian bảo quản của sản phẩm ở nhiệt độ thường............52
Bảng 3.1 Kết quả kiểm tra nguyên liệu lá bắp cải........................................................53
Bảng 3.2 Kết quả xác định tỉ lệ nguyên liệu/nước thích hợp.......................................53
Bảng 3.3 Kết quả xác định hàm lượng acid lactic của các mẫu để chọn lượng muối
thích hợp...................................................................................................................... 55
Bảng 3.4 Kết quả xác định hàm lượng acid lactic của các mẫu để chọn lượng đường
thích hợp...................................................................................................................... 56
Bảng 3.5 Kết quả xác định hàm lượng acid lactic của các mẫu để chọn môi trường lên
men thích hợp..............................................................................................................57
Bảng 3.6 Kết quả xác định hàm lượng acid lactic của các mẫu để chọn thời gian lên
men thích hợp..............................................................................................................58
Bảng 3.8 Kết quả điểm chất lượng cảm quan xác định hàm lượng LAS.....................59
Bảng 3.9 Kết quả điểm chất lượng cảm quan xác định hàm lượng HPMC..................60
Bảng 3.11 Kết quả đánh giá khả năng hòa tan chất béo của sản phẩm đối với vết bẩn là
mỡ lợn.......................................................................................................................... 60
Bảng 3.12 Kết quả đánh giá khả năng tẩy rửa của sản phẩm đối với vết bẩn là dầu thải
động cơ........................................................................................................................ 61
Bảng 3.13 Kết quả theo dõi thời gian lưu mẫu.............................................................61

GV hướng dẫn: T.s Hoàng Thị Hòa

SV thực hiện: Trịnh Thị Ngọc Bích


Đồ án tốt nghiệp

Ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắt

Giải thích

1

HPMC

Hydroxy propyl metyl cellulose

2

HĐBM

Hoạt động bề mặt

3

ml

Mililit

4

g

Gam

5

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

6

N

Nồng độ đương lượng

7

LAS

Linear Alkylbenzen Sulfonate

8

CTHH

Công thức hóa học

9

CTCT

Công thức cấu tạo

10

SLES

Sodium laureth sulfate

11

LABSA

Linear Alkyl Benzene Sulfonic Acid

GV hướng dẫn: T.s Hoàng Thị Hòa

SV thực hiện: Trịnh Thị Ngọc Bích


Đồ án tốt nghiệp

Ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học
LỜI MỞ ĐẦU

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

nguồn nguyên liệu rẻ tiền sẽ giúp giảm giá thành sản phẩm.
Xuất phát từ lí do đó, em chọn đề tài: “Nghiên cứu thiết lập công thức, sản xuất thử
nghiệm chất tẩy rửa sinh học cho bề mặt gạch men” nhằm mục đích tạo ra một sản
phẩm tẩy rửa đi từ nguyên liệu lá bắp cải già, an toàn cho con người, thân thiện với
môi trường và giá thành thấp.
2. Mục tiêu đề tài
- Nghiên cứu tổng quan tài liệu về công thức, quy trình sản xuất, chất tẩy rửa sinh học,
đặc điểm vết bẩn trên bề mặt gạch men.
- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình phối trộn và tính chất sản phẩm.
- Nghiên cứu xây dựng được công thức chất tẩy sinh học cho bề mặt gạch.
- Đề xuất được quy trình sản xuất thử nghiệm ở quy mô phòng thí nghiệm.
- Sản xuất được 1lít sản phẩm.
- Đánh giá được chất lượng sản phẩm tẩy rửa.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: “ Chất tẩy rửa sinh học cho bề gạch men được chế tạo từ lá bắp
cải và các chất phụ gia”.
Phạm vi nghiên cứu: tiến hành nghiên cứu thực nghiệm tại phòng thí nghiệm Khoa
Thực phẩm và Hóa học, trường Đại học Sao Đỏ.Thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp:
từ ngày 01/03/2018 đến ngày 18/05/2018.

GV hướng dẫn: T.s Hoàng Thị Hòa

1

SV thực hiện: Trịnh Thị Ngọc Bích


Đồ án tốt nghiệp

Ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN

1.1. Giới thiệu chất tẩy rửa
1.1.1. Khái niệm
Chất tẩy rửa (detergent) là một hoặc một hỗn hợp các chất hoạt động bề mặt
(surfactant) có đặc tính làm sạch, trong các dung dịch pha loãng.
1.1.2. Phân loại
1.1.2.1. Theo nguồn gốc
Theo nguồn gốc, chất tẩy rửa được chia làm 2 loại chính:
 Chất tẩy rửa tổng hợp: là hỗn hợp chất hoạt động bề mặt (surfactant) hoặc hỗn
hợp các chất hoạt động bề mặt và phụ gia có tính chất làm sạch.
 Chất tẩy rửa sinh học : là chất tẩy rửa có khả năng phân hủy sinh học được chế
tạo từ những nguyên liệu hữu cơ hoặc có nguồn gốc từ thiên nhiên thân thiện
với môi trường.
1.1.2.2. Theo tính năng, mục đích sử dụng
Theo tính năng, mục đích sử dụng, chất tẩy rửa được chia thành:
 Hóa chất làm sạch trung tính: Là loại hóa chất làm sạch có độ PH gần bằng 7 dễ
sử dụng và ít gây nguy hại đến bề mặt vật cần làm sạch, chủ yếu được sử dụng trong
lau chùi hàng ngày. Đa số đều có tác dụng diệt khuẩn có mùi thơm dễ chịu, chống lại
các vi khuẩn xâm nhập. Khi sử dụng cần pha loãng với nước theo tỷ lệ chỉ dẫn trên
bao bì.
 Hóa chất làm sạch gốc kiềm: Là hóa chất tẩy rửa gốc kiềm sử dụng làm sạch
các thiết bị như nội thất, máy điều hòa, máy điện thoại,.. mà không làm trầy xước vật
liệu, khi sử dụng chỉ cần xịt lên bề mặt vật liệu sau đó dùng vải mềm làm sạch và lau
khô bằng khăn ẩm.
 Hóa chất làm sạch gốc axit: Bản chất là các chất tẩy rửa mang gốc axit dùng
làm sạch các chất vô cơ như xi măng,… thường dùng trong làm sạch sàn nhà, cầu
thang, nhà vệ sinh,.. được sử dụng nhiều trong làm sạch công trình vệ sinh sau xây
dựng và làm sạch khu vệ sinh khi sử dụng, sau khi làm sạch dùng máy hút hết nước
bẩn và dùng khăn lau lại bằng nước lã và để khô.

 Hóa chất làm sạch trên các vật liệu riêng biệt: Khi làm sạch cần lưu ý về loại
hóa chất vì khi sử dụng sai sẽ làm hỏng vật liệu và các hóa chất riêng biệt thường dành
cho từng loại vật liệu riêng biệt do các nhà máy sản xuất quy định [13].
1.1.3. Chất tẩy rửa tổng hợp
1.1.3.1. Thành phần
Một sản phẩm chất tẩy rửa có thành phần rất phức tạp nhưng thường bao gồm
các thành phần chính sau:
- Chất hoạt động bề mặt (HĐBM).
GV hướng dẫn: T.s Hoàng Thị Hòa

2

SV thực hiện: Trịnh Thị Ngọc Bích


Đồ án tốt nghiệp

Ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học

- Các chất xây dựng.
- Chất xúc tác sinh học.
- Các phụ gia.
Mỗi thành phần trong chất tẩy rửa tuy có chức năng riêng nhưng chúng vẫn có
tác động qua lại với nhau. Tùy thuộc vào mục đích sử dụng mà ta có thể thay đổi các
phụ gia cần thiết.
a. Chất hoạt động bề mặt (HĐBM)
 Cấu tạo:
Chất hoạt động bề mặt là một chất làm ướt có tác dụng làm giảm sức căng bề
mặt của một chất lỏng. Phân tử chất hoạt động bề mặt thường được cấu tạo bởi hai
phần:

- Phần có cực: đó là nhóm chức có cực: Công thức
…Các nhóm này liên kết mạnh với các dung môi có cực nên phần có cực này được gọi
là đầu ưa cực (với dung môi là nước được gọi là đầu ưa nước).
- Phần không cực: đó là các gốc hydrocacbon. Các gốc này liên kết tốt với các
dung môi không cực nên được gọi là đuôi không cực, hoặc đuôi ưa dầu (kỵ nước).
Một chất hoạt động bề mặt gồm 2 nhóm ưa nước và ưa dầu kết hợp với nhau
trong phân tử nên được gọi là chất hoạt động bề mặt lưỡng chức.
Người ta thường ký hiệu chất hoạt động bề mặt theo kiểu sau:

Hình 1.1 Kí hiệu chung của các loại chất HĐBM
 Phân loại các chất HĐBM:
Có nhiều cách phân loại chất hoạt động bề mặt nhưng cách phân loại theo cấu tạo
hóa học là được sử dụng nhiều nhất. Phân loại theo cấu tạo hóa học chia chất hoạt
GV hướng dẫn: T.s Hoàng Thị Hòa

3

SV thực hiện: Trịnh Thị Ngọc Bích


Đồ án tốt nghiệp

Ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học

động bề mặt ra làm hai loại: Chất sinh ra ion và chất không sinh ra ion. Chất sinh ra
ion được chia làm 3 loại: Hoạt tính anion, hoạt định cation, lưỡng tính.
- Chất hoạt động bề mặt không sinh ion (NI):
Các chất tẩy rửa khi hòa tan vào trong nước không phân ly thành ion gọi là chất
hoạt động bề mặt không sinh ion.
NI có khả năng hoạt đông bề mặt không cao. Êm dịu với da, lấy ít dầu, làm bền

bọt, tạo nhũ tốt. Có khả năng phân giải sinh học ít chịu ảnh hưởng của nước cứng và
pH của môi trường. Tuy nhiên có khả năng tạo phức với một số ion kim loại nặng
trong nước…
Hiện nay để tổng hợp chúng, phương pháp được dùng phổ biến nhất là quá trình
etoxy hóa từ rượu béo với oxit etylen.
Công thức chung: R-O-(CH2-CH2-O-)nH.
Các rượu béo này có nguồn gốc từ thiên nhiên như dầu thực vật, mỡ động vật
thông qua phản ứng hidro hóa các acid tương ứng.
- Chất hoạt động bề mặt anion:
Chất hoạt động bề mặt mà khi hòa tan vào nước phân ly ra ion hoạt động bề mặt
âm, chiếm phần lớn kích thước toàn bộ phân tử hay chính là mạch hydrocacbon khá
dài, và ion thứ hai không có tính hoạt động bề mặt. Đó là chất hoạt động bề mặt anion.
Chất hoạt động bề mặt anion có khả năng hoạt động mạnh nhất so với các loại
khác. Làm tác động tẩy rửa chính trong khi phối liệu. Khả năng lấy dầu cao, tạo bọt to
nhưng kém bền… bị thụ động hóa hay mất khả năng tẩy rửa trong nước cứng, nước
cứng tạm thời, các ion kim loại nặng.
Chất hoạt động bề mặt anion rất đa dạng và từ rất lâu con người đã biết sử dụng
trong công việc giặt giũ. Chia làm hai loại chính:
+ Có nguồn gốc thiên nhiên: Đó chính là sản phẩm từ phản ứng xà phòng hóa
của các este axit béo với glyxerin (dầu cọ, dầu dừa, dầu lành, dầu lạc, dầu cao su,…
mỡ heo, mỡ cừu, mỡ bò, mỡ hải cẩu, mỡ cá voi…).
+ Có nguồn gốc từ dầu mỏ: Thông qua phản ứng ankyl hóa, sunfo hóa các dẫn
suất ankyl, aryl, ankylbenzen sunfonic.
- Chất hoạt động bề mặt cation:
Chất hoạt động bề mặt mà khi hòa tan vào nước phân ly ra ion hoạt động bề mặt
dương, chiếm phần lớn kích thước toàn bộ phân tử hay chính là mạch hydrocacbon
khá dài, và ion thứ hai không có tính hoạt động bề mặt.
Chất hoạt động bề mặt cation có khả năng hoạt động bề mặt không cao, có nhóm
ái nước là ion dương, ion dương thông thường là các dẫn suất của muối amin bậc bốn
của Clo.

Các chất hoạt đông bề mặt cation êm dịu với da, tẩy dầu ít, không dùng với mục
đích tạo bọt, làm bền bọt, tạo nhũ tốt… Có khả năng phân giải sinh học kém, hiện này
người ta dùng clorua ditearyl diamin bậc bốn vì khả năng phân giải sinh học tốt hơn.
Công thức hóa học chung :
GV hướng dẫn: T.s Hoàng Thị Hòa

4

SV thực hiện: Trịnh Thị Ngọc Bích


Đồ án tốt nghiệp

Ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học

- Các chất hoạt động bề mặt lưỡng tính:
Những chất hoạt động bề mặt mà tùy theo môi trường là axit hay bazơ mà có
hoạt tính cation với axit hay anion với bazơ hay nói cách khác là chất hoạt động bề
mặt có các nhóm lưỡng cực vừa tích điện âm vừa tích điện dương ( Amin, este ).
Chất hoạt động bề mặt lưỡng tính có khả năng hoạt động bề mặt không cao. Ở
pH thấp chúng là chất hoạt động bề mặt cationic và là anionic ở pH cao. Có khả năng
phân hủy sinh học. Lượng dùng khoảng 0,2%-1% trong các sản phẩm tẩy rửa.
 Một số chất hoạt động bề mặt thường gặp:
- LAS (Linear Alkylbenzen Sulfonate)
CTHH: C6H5SO3
CTCT:

Hình 1.2 Công thức cấu tạo của LAS
Tính chất:
+ Là chất hoạt động bề mặt anion.

+ LAS dễ phân hủy sinh học trong điều kiện hiếu khí.
+ Khả năng hòa tan trong nước giảm khi chiều dài chuỗi alkyl tăng và tùy thuộc
vào ion dương của muối.
+ Ở nhiệt độ phòng, LAS (C12) là chất rắn màu vàng nhạt.
+ LAS bền trong môi trường oxy hóa.
+ Một trong những tính chất quan trọng của LAS là nó có tính tương thích cao
hơn các chất hoạt động bề mặt anionic khác, do chúng có thể sử dụng trong cả đơn
công nghệ acidic và alkaline như một chất tẩy rửa dạng lỏng hay dạng bột đều được.
- SLES (Sodium laureth sulfate):
CTCT: CH3(CH2)10CH2(OCH2CH2)nOSO3Na
Tính chất:
+ Là chất hoạt động bề mặt anion.
+ Là chất lỏng sệt, có độ nhớt cao, có màu trắng hơi trong suốt hoặc có màu vàng
nhạt.
+ Có tính tạo bọt, tẩy rửa tốt.
- LABSA (Linear Alkyl Benzene Sulfonic Acid):
CTHH: C18H29SO3H
Tính chất:
+ Dạng sệt, màu hổ phách.
GV hướng dẫn: T.s Hoàng Thị Hòa

5

SV thực hiện: Trịnh Thị Ngọc Bích


Đồ án tốt nghiệp

Ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học

+ Có tính acid mạnh nên phản ứng hoàn toàn với bazơ, phản ứng tỏa nhiều nhiệt,
gây ăn mòn nhôm đồng, hơi bốc ra khí SO2 rất độc có mùi hắc.
+ Làm khô, gây rát khi tiếp xúc với da.
+ LABSA đem trung hòa với soda tạo ra LAS.
b. Chất xây dựng
Chất xây dựng đóng vai trò trung tâm trong quá trình tẩy rửa. Tác dụng của nó là
làm tăng khả năng tẩy rửa và loại bỏ ảnh hưởng của các ion Ca 2+ và Mg2+. Các chất
xây dựng bao gồm một vài loại như: các hợp chất kim loại kiềm như natri cacbonat và
natri silicat, các phức hợp như natri diphosphat, natri triphosphat, các chất trao đổi ion
như: zeolit, axit polyanboxylic.
Một chất xây dựng hiện đại phải có được các tính chất sau:
 Loại bỏ được ảnh hưởng của các kim loại kiềm thổ từ nước, vải, bề mặt nhiễm
bẩn, chất bẩn.
 Có tính tẩy rửa tốt các chất màu và các chất mỡ nhờn, tẩy rửa các bề mặt khác
nhau, thúc đẩy tính chất của các chất HĐBM, có đặc tính tạo bọt mong muốn.
 Có khả năng chống kết tủa tốt, ngăn cản được sự lắng cặn ở máy giặt, có tính
chống ăn mòn tốt.
 Có tính thương mại, ổn định hóa học, không có tính hút ẩm, có màu sắc và mùi
dễ chịu, thích hợp với thành phần chất tẩy rửa khác nhau, ổn định khi sử dụng, chế
biến được từ nguyên liệu dễ tìm.
 Không độc hại với người sử dụng.
 Về mặt môi trường: có khả năng phân hủy sinh học, không ảnh hưởng đến các
hệ thống nước thải và bề mặt nước, không hại với các vi sinh vật.
 Có tính kinh tế tốt.
c. Enzyme
Các enzyme đã trở thành một trong những thành phần chính thêm vào công thức
tẩy rửa khoảng nửa thập kỷ gần đây, với những lý do sau:
 Sự phát triển của các loại bột đậm đặc và lỏng: lượng enzyme được đưa vào
đơn công nghệ ở tỷ suất thấp nhưng đem lại hiệu quả cao.
Các thói quen của người tiêu dùng thay đổi: Trước kia, người ta giặt quần áo chỉ để

làm sạch. Ngày nay, người ta còn quan tâm đến việc giữ mới trong thời gian càng lâu
càng tốt. Do đó sự có mặt của enzyme được đánh giá cao.
 Tính không gây hại của enzyme đối với môi trường.
Các enzyme là các hợp chất rất phức tạp chứa nitơ của các loại protein làm xúc tác cho
các phản ứng khác nhau trong hóa học vi sinh. Một số phản ứng xảy ra trong các cơ
thể sống hữu cơ, nhưng một số khác xảy ra trong các hệ “không sống” như tinh bột
GV hướng dẫn: T.s Hoàng Thị Hòa

6

SV thực hiện: Trịnh Thị Ngọc Bích


Đồ án tốt nghiệp

Ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học

chuyển hóa thành đường trong công nghiệp sản xuất uống có cồn. Từ những năm 60,
người ta đã rất quan tâm đến các loại enzyme dùng trong bột giặt như:
 Protease: thủy phân các vết bẩn có nguồn gốc protein.
 Lipase: tác động lên các vết dầu mỡ, thủy phân các glycerit không hòa tan.
 Amylase: thủy phân các vết bẩn tinh bột.
 Cellulase: thủy phân các vết bẩn có nguồn gốc celllulose.
Các enzyme cần có một khoảng thời gian để hoạt động và chỉ có thể hoạt động ở
nhiệt độ dưới 55oC, ở nhiệt độ cao hơn, chúng sẽ bị phân hủy. Trong các loại enzyme
thì pretease được chú ý nhiều nhất.
d. Một số chất phụ gia có trong chất tẩy rửa
Chất hoạt động bề mặt phải được trộn với chất phụ gia và với những hóa chất
khác nhằm giúp tẩy sạch toàn bộ các vết bẩn và giữ cho các chất bẩn không bám lại
trên vật đã tẩy sạch. Có nhiều loại phụ gia và vai trò của nó khác nhau trong từng loại

chất tẩy rửa khác nhau.

 Natri cacbonat (Na2CO3)
Natri cacbonat có tác dụng tạo môi trường kiềm, thủy phân các vết bẩn dầu mỡ và
cũng là chất độn để giảm giá thành sản phẩm.
Các loại muối cacbonat của kim loại kiềm tạo ra môi trường kiềm khá mạnh và có khả
năng thủy phân các chất bẩn có nguồn gốc là dầu mỡ, mồ hôi,... Trước kia, người ta
thu hồi natri cacbonat từ tro của các loại thực vật sống dưới biển, nhưng sau đó sản
xuất theo quy mô công nghiệp theo 2 phương pháp chính: phương pháp solvay và
phương pháp dùng xút làm nguyên liệu.
Muối natri cacbonat dùng trong công nghiệp chất tẩy rửa dưới dạng như sau:
 Soda khan, dạng bột trắng mịn, tỷ trọng 2,53.
 Natri cacbonat monohidrat Na2CO3.H2O daijng bột trắng, tỷ trọng 1,55.
 Sodahidrat hóa Na2CO3.10H2O.
 Natri hidrocacbonat NaHCO3

 Natri silicat (Na2SiO3)
Natri silicat là các sản phẩm có thành phần thay đổi, tùy theo tỉ lệ SiO 2 và Na2O
gọi là modun của những chất đó. Dung dịch nước của chúng được gọi bằng tên khá
đặc biệt: thủy tinh lỏng. Năm 1818, Fuchs đã tìm ra cách sản xuất thủy tinh lỏng và
biết được hiệu quả của nó khi đưa vào xà phòng.
Natri silicat có nhiều chức năng. Đưa vào đơn pha chế xà phòng, nó có tác dụng ổn
định bọt và ngăn chặn các chất bẩn bám trở lại bề mặt đồng thời tạo ra môi trường
kiềm thủy phân dầu mỡ. Trong bột giặt tổng hợp nó làm tăng độ bền của hạt, ngăn
không cho chúng bị dính vào nhau, đảm bảo cho bột giặt luôn tơi xốp. Trong quá trình
GV hướng dẫn: T.s Hoàng Thị Hòa

7

SV thực hiện: Trịnh Thị Ngọc Bích

Đồ án tốt nghiệp

Ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học

giặt giũ, thủy tinh lỏng được xem như chất ức chế hiện tượng ăn mòn xảy ra do tác
dụng của các chất HĐBM sulfonat hóa trên các thùng, chậu bằng nhôm đồng hoặc 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 dùng. Như vậy trong thành phần của chất
tẩy rửa, 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 oxy hóa mạnh.
 Toluen sunfonat natri: làm giảm độ nhớt của dung dịch khi pha chế, giảm độ
hút ẩm, kéo dài thời gian bảo quản và là chất ổn định.

 Hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC)
Hydroxypropyl methyl cellulose là chất làm đặc được dùng phổ biến không chỉ
trong thực phẩm mà còn trong dược phẩm, trong công nghiệp hóa chất, chúng được
sản xuất đạt những tiêu chuẩn nghiêm ngặt GMP ( mọi kía cạnh của sản xuất và kiểm
soát chất lượng) và tuân theo tiêu chuẩn của cục quản lý thực phẩm và dược phẩm Hoa
Kỳ (FDA) về thực phẩm. Những chất tạo keo thực phẩm linh hoạt và đa năng này là
những hợp chất keo ưa nước độc đáo bởi vì chúng tạo ra nhiệt gel thuận nghịch.
HPMC là một cellulose ether non-ionic được sản xuất từ cellulose tự nhiên có
trọng lượng phân tử cao qua một loạt những biến đổi hóa học. Nó có một số tính chất
sau:
 Khả năng hòa tan trong nước tốt.
 Ổn định pH.
 Hoạt tính bề mặt tốt.
 Là chất làm đặc, kết dính, có khả năng tạo màng, bôi trơn, kháng rêu mốc,...
Với những đặc tính trên, HPMC được sử dụng rộng rãi trong những ngành công

nghiệp như: hóa mỹ phẩm, vật liệu xây dựng, sơn, nhựa tổng hợp, gốm sứ, thuốc, thực
phẩm, dệt, giấy,... làm chất tạo đặc, tạo gel, nhũ hóa, phân tán, ổn định, giữ nước và
nâng cao khả năng phối trộn. Ngoài ra, nó có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác
nữa [1][2].

 Các chất màu
Các chất màu đóng vai trò rất quan trọng trong sản phẩm. Màu là chất lượng cảm
quan đầu tiên được xem xét, đánh giá. Các chất màu cũng đóng một vai trò thiết yếu
trong việc điều hòa thị hiếu của người tiêu dùng. Màu được cho vào chất tẩy rửa nhằm
mục đích:
 Làm tăng độ đồng nhất cho sản phẩm.
 Giúp duy trì những tính chất đặc trưng của sản phẩm.
 Tăng cường giá trị cảm quan về màu sắc của sản phẩm để làm tăng sự hấp dẫn
cho sản phẩm.
Trong sản phẩm tẩy rửa có thể sử dụng màu tự nhiên hoặc màu tổng hợp.
GV hướng dẫn: T.s Hoàng Thị Hòa

8

SV thực hiện: Trịnh Thị Ngọc Bích


Đồ án tốt nghiệp

Ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học

 Các chất thơm
Một phụ gia không đóng góp gì vào cơ chế tẩy rửa nhưng không kém quan trọng
đó là những chất thơm. Nó có thể là các chất hữu cơ thiên nhiên hoặc tổng hợp (và
cũng có thể là hỗn hợp của những chất này) được đưa vào các loại chất tẩy rửa vào

giai đoạn cuối cùng trước khi đóng bao, làm sản phẩm có mùi thơn dễ chịu, đặc trưng
cho từng mặt hàng thương phẩm.
Chất thơm thiên nhiên thường dùng là các loại tinh dầu của các loài hoa quả, lá
hay thảo mộc. Có khi người ta dùng các dịch chiết cô đặc hay các nhựa thơm.
Chất thơm tổng hợp là các chất bắt chước thiên nhiên có mùi giống các chất có
trong thiên nhiên. Ngày nay, tổng hợp hương liệu phát triển mạnh và người ta tổng hợp
rất nhiều hương liệu mới chưa từng có trong thiên nhiên. Nhưng tất cả đều được thử
nghiệm trước lúc đưa vào sử dụng. Sự hao hụt hương liệu lúc bảo quản cũng như trong
quá trình bào chế xà phòng phải được chuẩn hóa.
Người ta chia chất lượng chất thơm trong xà phòng theo bốn nhóm dựa vào tiêu
chí ít nhất sau 3 tháng bảo quản chất lượng hương liệu trong xà phòng vẫn đảm bảo và
không thay đổi được phân loại trong bảng 1.1 [3].
Bảng 1.1 Một số hương liệu và đặc tính mùi của các nhóm trên
Nhóm

Chất thơm

A (chất lượng
rất tốt)

Tinh dầu chanh, tinh dầu gỗ bạch hương, tinh dầu đinh hương, tinh
dầu tràm, tinh dầu oải hương, tinh dầu hoắc hương, benzyl benzoat,
bornyl axetat, linalol,...

B (chất lượng
tốt)

Tinh dầu hồi, tinh dầu quế hương, nhựa talu, vanilin, metyl
salixylat, rtyl xinnamat, xitral,...

C (chất lượng
yếu)

Dầu hạnh nhân, tinh dầu xả, tinh dầu chanh, tinh dầu cam,
benzandehit, ancol xinmamic,...

D (chất lượng
kém)

Tinh dầu nhục đậu khấu, tinh dầu cananga.

1.1.3.3. Một số công nghệ sản xuất chất tẩy rửa tổng hợp
a.Sản xuất xà phòng
Tất cả các loại dầu mỡ động vật có thể dùng làm nguyên liệu sản xuất xà phòng
như: mỡ bò, cừu, heo, dầu dừa, dầu cọ, dầu đậu phộng,...
Các chất béo và dầu là các triglycerit là este của acid béo và glycerol, có công
thức là:
CH2-COOR
CH-COOR
CH2-COOR
Các chất béo chính để sản xuất xà phòng là:
- Mỡ (bò và dê, cừu).
GV hướng dẫn: T.s Hoàng Thị Hòa

9

SV thực hiện: Trịnh Thị Ngọc Bích


Đồ án tốt nghiệp

Ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học

- Dầu dừa.
- Dầu cọ vỏ (lấy từ vỏ trái cây cọ có chất dầu).
- Dầu cọ hạt (lấy từ hạt của trái cây cọ có dầu).
Thành phần cấu tạo của các acid béo sẽ đóng một vai trò liên quan đến chất
lượng xà phòng đã hoàn chỉnh. Ví dụ các acid béo có dây ngắn dễ hòa tan hơn, chịu
trách nhiệm về khả năng tạo bọt và làm rát da hơn. Nhưng người ta phải giữ một mức
bình quân nào đó để xà phong không bị tiêu hao quá nhanh khi sử dụng. Dưới đây là
sơ đồ các giai đoạn để sản xuất xà phòng trực tiếp từ chất béo.
Dầu mỡ
Trộn theo tỉ lệ thích hợp
Tẩy trắng, khử mùi
Xà phòng hóa
Tách xà phòng
Xà phòng thô
Xà phòng hóa triệt để
Sấy khô chân không
Hoàn tất xà phòng

Hình 1.3 Các giai đoạn sản xuất xà phòng bằng phương pháp
xà phòng hóa trực tiếp
Sơ đồ gồm các giai đoạn sau:
 Pha trộn các loại dầu: Tính toán tỉ lệ, phối hợp các loại nguyên liệu theo đúng
yêu cầu của quá trình công nghệ.
 Tẩy trắng, khử mùi: Loại khỏi dầu mỡ các tạp chất như: nước, bụi, carotein,...
GV hướng dẫn: T.s Hoàng Thị Hòa

10

SV thực hiện: Trịnh Thị Ngọc Bích


Đồ án tốt nghiệp

Ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học

 Xà phòng hóa: Thực hiện phản ứng xà phòng hóa dầu mỡ bằng kiềm tạo xà
phòng và glyxerin.
 Tách xà phòng: Tách glyxerin ra khỏi xà phòng. Sự tách này dựa trên nguyên
tắc là glyxerol hòa tan được trong nước muối trong khi xà phòng thì không. Quá trình
tách rửa cũng giúp loại được một phần lớn các chất bẩn có màu sắc.
 Quá trình rửa được thực hiện bằng cách pha trộn xà phòng với một dung lượng
nước muối, có khuấy trộn. Sau vài giờ trộn, xà phòng tách ra ở lớp trên, còn lớp dưới
là nước muối và glyxerin. Quá trình rửa được tiến hành 3 lần để loại glyxerin ra khỏi
xà phòng.
 Tách glyxerin: người ta đưa dung dịch nước muối và glyxerin được thu hồi tới
một thiết bị bốc hơi để thu hồi glyxerol và muối được quay vòng dừng lại.
 Xà phòng hóa triệt để (loại muối): xà phòng sau khi tách khỏi glyxerin vẫn còn
chứa nhiều muối, làm ảnh hưởng đến chất lượng. Giai đoạn này sẽ giúp giảm số lượng
muối, loại các tạp chất có màu sắc, tăng nồng độ cho dung dịch xà phòng. Trong giai
đoạn này, người ta pha trộn dung dịch xà phòng với dung dịch xút loãng. Khi đó, dung
dịch sẽ phân làm hai lớp: lớp trên là xà phòng mịn, lớp dưới là hỗn hợp nước, muối,
xút và các tạp chất (không có xà phòng) hoặc một dung dịch negro chứa vài phần trăm
đến 25 – 30% xà phòng, muối, xút và các tạp chất khác [14].
b.Sản xuất chất tẩy rửa dạng lỏng
Công thức đơn phối liệu sản xuất chất tẩy rửa dạng lỏng được ghi trong bảng 1.2.
Bảng 1.2 Đơn phối liệu sản xuất chất tẩy rửa dạng lỏng
Thành phần

Tỉ lệ (% khối lượng)
Công thức A

Công thức B

LAS Trietanolamin

15

30

Rượu béo Etoxy hóa (7OE)

30

15

Acid stearic

15

15

Acid xitric

0,2

0,2

Phosphonic

0,3

0,3

Proteaza

0,05

0,05

Chất tẩy quang học

0,25

0,25

Nhũ tương silicon (DB 110)

0,2

0,2

Rượu

10

10

1,2 – Propan dion

5

5

Trietanolamin dùng để chỉnh pH

7

7

Nước

17

17

GV hướng dẫn: T.s Hoàng Thị Hòa

11

SV thực hiện: Trịnh Thị Ngọc Bích


Đồ án tốt nghiệp

Ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học

Phần lớn chất tẩy rửa dạng lỏng được sản xuất bằng những bồn trộn có máy trộn

khác nhau. Dưới đây là sơ đồ sản xuất sản phẩm tẩy rửa dạng lỏng không liên tục.

Hình 1.4 Sơ đồ sản xuất sản phẩm tẩy rửa dạng lỏng
Quá trình sản xuất có một số yếu tố ảnh hưởng đến tính ổn định của sản phẩm:
 Thứ tự các nguyên liệu đưa vào.
 Nhiệt độ.
 Tốc độ khuấy.
Trước tiên, người ta đưa nước vào trong máy trộn chính và khuấy. Trong các bồn
phụ, nếu cần người ta điều chế xà phòng, các dung dịch CMC Na. Sau đó, người ta
cho vào bình khuấy trộn chính (luôn luôn khuất với tốc độ vừa phải) các chất natri
silicat, CMC Na, LAS, oleat kali, chất tẩy quang học. Sau đó hỗn hợp được đun nóng
đến nhiệt độ khoảng 60-70oC. Khi đạt nhiệt độ đó người ta ngưng đun và thêm một
lượng TPP xác định, tiếp tục khuấy đến khi được một hỗn hợp đồng nhất. Xong người
ta thêm những chất HĐBM không ion và làm nguội hỗn hợp xuống nhiệt độ 30-35 oC.
Sau cùng, người ta cho nước còn thiếu (chẳng hạn nước bị bốc hơi trong quá trình điều
chế), chất tạo màu, tạo mùi, enzym,...[4].
GV hướng dẫn: T.s Hoàng Thị Hòa

12

SV thực hiện: Trịnh Thị Ngọc Bích


Đồ án tốt nghiệp

Ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học

1.1.4. Chất tẩy rửa sinh học
1.1.4.1. Khái niệm
"Chất tẩy rửa sinh học" là chất tẩy rửa có khả năng phân hủy sinh học được chế

tạo từ những nguyên liệu hữu cơ hoặc có nguồn gốc từ thiên nhiên thân thiện với môi
trường.
Chất tẩy rửa sinh học ra đời có thể được coi là một sự thay thế hoàn hảo cho
các loại hóa chất tẩy rửa vốn được coi là độc hại, không tốt cho sức khỏe như bột
giặt, thuốc tẩy mà vẫn đảm bảo hiệu quả tẩy rửa, giảm độ độc hại cho người dùng và
môi trường.
1.1.4.2. Chất HĐBM sinh học
Chất hoạt động bề mặt sinh học là những hợp chất có cấu trúc đa dạng về hoạt
tính bề mặt được tổng hợp bởi vi sinh vật. Tất cả các chất hoạt động bề mặt sinh học là
hợp chất lưỡng cực, có cấu tạo gồm một nhóm ưa nước (thường là phân tử đường hoặc
amino acid) và một nhóm kị nước (thường là acid béo). Do cấu tạo phân cực, chất hoạt
động bề mặt sinh học có xu hướng co cụm tại bề mặt phân cách giữa hai chất (có thể là
chất lỏng-lỏng, lỏng-rắn), kết quả là làm giảm sức căng bề mặt (giữa chất lỏng và
không khí) và giảm sức căng giữa hai chất.

Hình 1.5 Tích lũy chất HĐBM ở bề mặt giữa chất lỏng và không khí
Không giống như chất hoạt động bề mặt hóa học thường phân loại theo bản chất
của các nhóm phân cực, chất HĐBM sinh học được phân loại dựa vào thành phần hóa
học và nguồn gốc vi sinh vật tạo ra. Nhìn chung chất HĐBM sinh học được chia làm
các nhóm chính: glycolipid, lipopeptid và lipoprotein, phospholipid và acid béo, chất
HĐBM trùng hợp và chất HĐBM dạng hạt.
Các chất HĐBM sinh học thường được sản xuất bằng cách sử dụng nguyên liệu
là các hóa chất oleo sinh học, kể cả các loąi dầu thực vật như dầu dừa và dầu cọ, các
cacbonhydrat thực vật như sorbitol, sucroza hoặc mỡ động vật [5][12].
1.1.4.3. Enzyme trong chất tẩy rửa sinh học
Các enzyme là các phân tử protein sinh học phổ biến trong thiên nhiên. Trong
thành phần các chất tẩy rửa phải bổ sung thêm các enzyme có tác dụng làm chất xúc
GV hướng dẫn: T.s Hoàng Thị Hòa

13

SV thực hiện: Trịnh Thị Ngọc Bích


Đồ án tốt nghiệp

Ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học

tác sinh học phân hủy cấu trúc phân tử các vết bẩn không tan hoặc khó hòa tan thành
các đoạn có khối lượng phân tử thấp hơn, dễ hòa tan hơn. Thông thường, người ta sử
dụng hỗn hợp của hai, ba hoặc bốn enzyme:
 Proteaza – enzyme có tính kiềm giúp làm sạch các tạp chất từ protein. Ví dụ các
vết bẩn trên vải vóc như các vết máu, trứng, các vết bẩn đạm trên chén bát như thịt,
cá,... Proteaza phân cắt các protein thành các đoạn peptide hòa tan trong nước một
cách dễ dàng.
 Amylaza: loại bỏ các vết bẩn có chứa tinh bột như khoai tây, sô-cô-la, thức ăn trẻ
em. Những vết bẩn có hàm lượng tinh bột cao cùng những thành phần khác giống một
dạng keo rất khó loại bỏ chỉ bằng các sản phẩm có độ kiềm trung bình. Amylaza biến
đổi tinh bột thành dextrin và đường, từ đó dễ dàng làm sạch vải.
 Lipase tiêu diệt các chất béo và dầu mỡ. Đây là thành phần tiêu biểu làm tăng
hiệu quả tẩy rửa dầu mỡ và chất béo.
 Cellulase làm sáng màu vải và loại bỏ các hạt bụi bẩn, giữ cho vải luôn trắng
sáng và mềm mại.
Các enzyme trộn vào chất tẩy rửa ở trạng thái khô hoặc phun dung dịch nồng độ
cao vào natripolyphotphat, tạo ra các dạng hạt.
Cơ chế hoạt động của enzyme có thể nêu ra theo sơ đồ sau:
E + S

ES

E + P

Trong đó:
E: là enzyme
S: là cơ chất ban đầu
P: là sản phẩm
Phản ứng được thực hiện theo hai giai đoạn, ban đầu enzyme gặp cơ chất tạo ra
một chất phức hợp, sau đó nó giải phóng enzyme và tạo ra sản phẩm.
Quá trình làm sạch vết bẩn của enzyme có thể mô tả theo sơ đồ sau:

Hình 1.6 Quá trình làm sạch vết bẩn của enzyme
Ban đầu, enzyme tiến lại gầnvà bám vào vết bẩn. Sau đó, enzyme phân hủy, phá
vỡ cấu trúc của vết bẩn thành các đoạn có khối lượng phân tử thấp hơn. Vết bẩn bị tan
vào nước và giải phóng enzyme.
GV hướng dẫn: T.s Hoàng Thị Hòa

14

SV thực hiện: Trịnh Thị Ngọc Bích


Đồ án tốt nghiệp

Ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học

Các enzyme được dùng để bổ sung vào các chất tẩy rửa cần có một số đặc tính
sau:
 Có tính đặc hiệu rộng rãi.
 Giữ được hoạt động trong khoảng pH từ 7 - 11, nhiệt độ từ 4 - 60 oC, vì các loại
xà phòng, chất tẩy có pH thay đổi từ trung tính đến kiềm mạnh.

 Phải hoạt động được trong môi trường có các thành phần khác của chất tẩy khi
bảo quản cũng như khi sử dụng.
Nồng độ của enzyme, các yếu tố vật lí, hóa học bên ngoài đều có ảnh hưởng đến
hoạt động của enzyme, tác động của enzyme bị suy giảm. Ví dụ các muối khan không
ảnh hưởng đến tác động của enzyme nhưng muối ngậm nước (Na 2SO4.10H2O,
Na2CO3.10H2O,...) lại làm suy giảm tác động của enzyme [6].
1.1.4.4. Nguyên liệu và phương pháp sản xuất
Trước kia khi khoa học công nghệ chưa hiện đại, người dân thường tìm các loài
thực vật trong thiên nhiên có thành phần hóa học có tác dụng tẩy rửa như: quả bồ hòn,
bồ kết, nha đam, cây hương nhu... chúng có khả năng tạo bọt, và hiệu quả tẩy rửa của
chúng còn tốt hơn khi kết hợp với một số loại vỏ cam, chanh, bưởi... chứa một số loại
tinh dầu tốt cho da và bổ sung hương. Ngoài ra, người ta còn dùng tro, trấu, cám gạo,...
để rửa bát, cọ sạch nền nhà hay dùng để làm sáng các bề mặt kim loại bị xỉn màu.
Dưới đây em xin giới thiệu một số quy trình sản xuất các sản phẩm tẩy rửa từ nguyên
liệu thiên nhiên.
a.Nước rửa chén từ quả bồ kết kết hợp với vỏ bưởi và sả
Cây bồ kết được phân bố ở một số nước châu Á, nhiều nhất ở vùng phía nam
Trung Quốc. Ở Việt Nam, Bồ kết được trồng ở nhiều tỉnh miền Bắc. Quả bồ kết chín
vào mùa thu đông, thu hái cả chùm và phơi khô. Quả bồ kết được ứng dụng trong rất
nhiều lĩnh vực như: làm dược liệu, chất tạo hương và đặc biệt, trong quả bồ kết có chất
saponin – thành phần có khả năng tẩy rửa.
Saponin còn gọi là saponosid do chữ latin sapo = xà phòng (vì có khả năng tạo
bọt như xà phòng). Saponin tan trong nước, cồn loãng, metanol, khó tan trong cồn cao
độ, rất ít tan trong aceton, không tan trong ether, benzen.
Saponin là một glycosid có trọng lượng phân tử lớn bao gồm hai phần chính là
aglycol và glycol. Dựa vào cấu trúc hóa học từ hai thành phần chính này chia làm
nhiều nhóm chất khác nhau. Khi thủy phân phần aglycol tạo thành sapogenin để phân
lập rõ ràng hơn các loại saponin.
Các nghiên cứu về thành phần hóa học cho thấy quả bồ kết chứa nhiều saponin
triterpennoid. Phần genin của loại này có 30 carbon cấu tạo bởi 6 nhóm hemiterpen.

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

15

SV thực hiện: Trịnh Thị Ngọc Bích


Đồ án tốt nghiệp

Ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học

Hình 1.7 Cấu trúc hóa học của saponin triterpennoid
Nguyên liệu: Bồ kết, sả, vỏ bưởi.
Nước rửa chén từ quả bồ kết kết hợp vỏ bưởi và sả được sản xuất theo quy trình
như hình dưới đây:
Quả bồ kết
Rửa sạch
Nướng
Nghiền nhỏ
H2O

Vỏ bưởi + sả cắt nhỏ
Gia nhiệt đến
khi nước đậm
màu và sánh lại
Lọc bỏ bã
Sản phẩm

Hình 1.8 Sơ đồ quy trình sản xuất nước rửa chén từ quả bồ kết với vỏ bưởi và sả
Thuyết minh quy trình: Bồ kết mua về rửa sạch loại hết bụi bẩn, sau đó để khô và
nướng lên cho bồ kết bốc mùi thơm, chú ý không nướng khét. Sau khi nướng, nghiền
nhỏ, vỏ bưởi và sả ngâm rửa sạch cắt miếng. Cho tất cả nguyên liệu vào nồi đun gần
ngập nước cho đến khi dung dịch có màu sẫm và sánh lại. Để nguội và lọc bỏ bã ta thu
được dung dịch nước rửa chén.
b. Nước tẩy rửa đa năng từ rác thải thực vật
GV hướng dẫn: T.s Hoàng Thị Hòa
16

SV thực hiện: Trịnh Thị Ngọc Bích