Bài báo cáo đề tài Tìm hiểu ứng dụng của este và quy trình trong sản xuất xà phòng và chất giặt rửa

Trường THPT BÌNH MINH
-----š›&š›-----
BÀI BÁO CÁO
 Đề tài: Tìm hiểu ứng dụng của este và quy trình trong 
 sản xuất xà phòng và chất giặt rửa
Lớp 12B
Một số este để sản xuất xà phòng
 Về mặt hóa học, xà phòng là muối của acid béo. Người tiêu dùng chủ yếu dùng xà phòng như là chất diện hoạt để làm sạch, tắm nhưng chúng cũng có thể dùng để giặt đồ và là một thành phần quan trọng trong các sản phẩm bôi trơn
 Trong phản ứng này, đầu tiên chất béo triglyceride sẽ thủy phân thành ba acid béo, sau đó các acid béo này kết hợp với kiềm tạo ra các sản phẩm sau phản ứng gồm có: muối của acid béo, chất béo dư hoặc kiềm dư, nước và glycerol (glycerin). Glycerol là một chất có tác dụng làm mềm nên có thể được giữ lại trong sản phẩm hoặc được phân lập để sử dụng cho mục đích khác.
 Các este phổ biến hiện nay dùng để làm xà phòng có trong mỡ thực vật và dầu thực vật:
+Tristearin, tripalmitin và 40-60% triolein có trong mỡ bò,mỡ cừu
+Dầu cá thường chứa các triglixerit của axit oleic, stearic, physotolic và có mùi tanh của trimetilamin
-> Ngoài ra để nấu xà phòng người ta còn có thể dùng bất cứ một loại mỡ động vật nào khác như mỡ ngựa, mỡ trâu, các loại mẫu phế thải của công nghiệp thực phẩm (của các súc vật chết do dịch bệnh, vì quá trình xử lý nhiệt sẽ làm chết mọi vi trùng gây bệnh),Mỡ động vật là nguyên liệu rất tốt trong công nghiệp xà phòng, nhằm tạo cho sản phẩm một độ cứng mong muốn; xà phòng tốt thường dùng phối hợp cả dầu mỡ động vật và thực vật.
+ Bất cứ dầu thực nào cũng có thể dùng để nấu xà phòng, từ các loại dầu không khô như dầu dừa, dầu sở, dầu ve, dầu dọc, dầu hạt bông, dầu hướng dương, dầu lạc, dầu vừng, dầu cám đến các loại dầu nửa khô như dầu hạt cao su, dầu khô như dầu lanh, dầu trẩu, dầu lai
+Chúng chứa các este như: Caprilic ,Oleic, Palmitic ,Lauric ,Stearic ,Linoleic ,Capric ,Caproic Palmitoleic, Miristic
+ Những dầu thưc vật khác như dầu bóng, dầu đậu tương, dầu hướng dương đều là những nguyên liệu tốt. ngoài ra gần đây, người ta còn dùng các axit béo tổng hợp từ hidrocacbua dầu mỏ để nấu xà phòng.
-> Tuy nhiên, trong thực tế, ít khi người ta dùng các loại dầu khô để nấu xà phòng vì 2 lý do: dầu khô là nguyên liệu quý và hiếm dùng trong ngành sản xuất sơn, mực in và trong dầu khô, hàm lượng các axit béo không no cao (linoleic và linolenic) dễ bị oxy hóa trong quá trình chế biến và bảo quản khiến sản phẩm có mùi hôi, khét ảnh hưởng đến chất lượng xà phòng.
 Xà phòng dùng để tẩy rửa thường chứa các dầu thực vật, động vật và chất béo có thể tan trong kiềm mạnh. Chất béo thường là triglyceride – là hợp chất gồm 3 phân tử acid béo liên kết với phân tử glycerol. Các chất này sẽ tác dụng với Natri hydroxide (NaOH) gây nên phản ứng xà phòng hóa.
 Xà phòng là thành phần chủ chốt trong hầu hết các thuốc mỡ bôi trơn, thường là nhũ tương của xà phòng canxi, xà phòng Liti và dầu khoáng. Các thuốc mỡ làm từ canxi và liti được sử dụng rộng rãi. Nhiều loại xà phòng kim loại khác cũng được sử dụng gồm có nhôm, natri và hỗn hợp của chúng. Một số xà phòng cũng được sử dụng như chất làm dày để làm tăng độ nhớt của dầu. Thời cổ đại, các loại thuốc mỡ bôi trơn được làm từ dầu khoáng và dầu oliu.
  Xà phòng được phân loại thành xà phòng cứng (chứa natri) và xà phòng mềm (chứa kali).
Quá trình sản xuất xà phòng
Có cùng công dụng và cách thức sản xuất. Nhưng xà phòng lại có nhiều loại với hình dáng và màu sắc, đường vân trang trí khác nhau. Xà phòng được sản xuất trải qua công đoạn phản ứng xà phòng hóa giữa mỡ động vật, tinh dầu thực vật và dung dịch kiềm natri. Người ta cho thêm nước vào những bể chứa các hỗn hợp trên. Hơi nước bốc lên có tác dụng trộn đều hỗn hợp nhằm thúc đẩy quá trình phản ứng xà phòng hóa sảy ra nhanh hơn.
Hình 1: Nước được coi là dung môi giúp tăng cường phản ứng xà phòng hóa
Trong quá trình phản ứng, phần xà phòng thừa chưa phản ứng hết sẽ lắng xuống đáy và bám vào thành của các bể phản ứng. Khi đó, người ta sẽ tận dụng chúng bằng cách lọc riêng ra rồi để dùng cho các mẻ sau.
Hình 2. Hỗn hộp cặn xà phòng chưa phản ứng hết
Dung dịch hỗn hợp xà phòng đang còn nóng và đặc. Do đó người ta sẽ làm nguội chúng bằng cách đưa qua một hệ thống làm lạnh và cơ cấu lưỡi dao nhằm băm chúng ra thành những sợi nhỏ.
Hình 3. Lưỡi dao cắt hỗn hợp xà phòng đặc thành các sợi dài
Một lưỡi dao sẽ quay đều đẩy xà phòng vào chiếc máy nghiền. Chiếc máy này với những lô cuộn bằng thép sẽ trộn đều và ép xà phòng. Qua một hệ thống các lưỡi dao nữa, xà phòng được cắt ra thành những đoạn dài. Tất cả các sản phẩm của khâu này được đưa tới một máy nghiền, xà phòng được làm cho trở thành những hạt rất nhỏ.
 Hình 4. Sau khi được cắt nhỏ, các sợi xà phòng được đưa vào máy ép
Hình 5. Tiếp tục được cắt thành những tảng dài và mỏng
Hình 6. Xà phòng được trộn đều bởi máy khuấy và được lưỡi dao cắt thành những hạt xà phòng nhỏ
Người thợ sẽ trộn thêm phẩm màu dạng lỏng hoặc bột với các hạt xà phòng. Tất cả sẽ được máy trộn khuấy đều sau cho phẩm màu trộn lẫn vào với các hạt xà phòng. Trong quá trình khuấy, người ta cho thêm vào hỗn hợp dầu hương liệu để tạo mùi thơm cho sản phẩm.
Hình 7. Người ta đổ phẩm tạo màu dạng nước vào bể trộn hạt xà phòng
Sau đó, hỗn hợp nào được đẩy vào máy đùi và được đùn ra thành các thanh dài có dạng hình chữ nhật. Trên băng tải, các thanh này sẽ được hệ thống lưỡi dao cắt thành những khối xà phòng dạng hình hộp đều nhau.
Hình 9. Hỗn hợp cuối cùng được máy cắt thành những viên hình chữ nhật
Các phôi xà phòng của khâu đùn được chuyển tới máy dập khuôn để tạo hình dáng cho sản phẩm. Thông thường xà phòng xà được làm tròn ở các cạnh đảm bảo cho việc cầm, nắm được dễ dàng.
Sau khi được dập thành hình dáng sản phẩm, số xà phòng này sẽ được băng tải vận chuyển tới máy đóng gói. Đó là các túi nilong quấn quanh xà phòng. Và cuối cùng là được cho vào trong một hộp giấy. Cuối cùng, quy trình sản xuất xà phòng trong công nghiệp đã hoàn tất.
Hình 11. Khâu cuối cùng của quy trình : Đóng gói sản phẩm
Quá trình sản xuất chất giặt rửa
1. Chất giặt rửa: là những chất khi dùng cùng với nước có tác dụng làm sạch các chất bẩn bám trên vật rắn mà không gây ra phản ứng hóa học với các chất đó.
2. Tính chất giặt rửa:
a. Một số khái niệm liên quan:
- Chất tẩy màu: làm sạch các vết màu bẩn nhờ những phản ứng hóa học. VD: nước javel
- Chất ưa nước: là những chất tan tốt trong nước như: metanol, etanol, axit axetic, muối axetat kim loại kiềm
- Chất kị nước: là những chất hầu như không tan trong nước, như hidrocacbon, dẫn xuất halogen
- Chất kị nước thì ưa dầu mỡ, tức là tan tốt vào dầu mỡ. Chất ưa nước thì thường kị dầu mỡ, tức là không tan trong dầu mỡ.
b. Đặc điểm cấu trúc phân tử chất giặt rửa:
- Cấu trúc hóa học chung cho phân tử chất giặt rửa: gồm 1 đầu ưa nước gắn với 1 đuôi dài ưa dầu mỡ.
c. Cơ chế hoạt động của chất giặt rửa:
- Đuôi ưa dầu mỡ trong phân tử muối natri của axit béo thâm nhập vào vết dầu bẩn, còn đầu ưa nước lại có xu hướng kéo ra phía các phân tử nước. Kết quả là vết dầu bị phân chia thành những hạt rất nhỏ được giữ chặt bởi các phân tử muối natri, không bám vào vật rắn nữa mà phân tán vào nước rồi bị rửa trôi đi.
Chất giặt rửa tổng hợp được tổng hợp từ các chất lấy từ dầu mỏ 
Thí dụ, muối natri đođêxylbenzensunfonat là thành phần chính của chất giặt rửa
tổng hợp được điều chế theo sơ đồ: