Trong lĩnh vực các chất tẩy rửa gia dụng, người tiêu dùng không chỉ trông đợi những sản phẩm có hiệu quả cao mà còn mong muốn chúng phù hợp với thế giới hiện đại. Vì thế các chất tẩy rửa dạng lỏng đã được phát tiênr và đưa vào thị trường từ những năm 70, 80 của thế kỷ 20. Nhân tố dẫn đến thành công của chất tẩy rửa dạng lỏng trước hết là khả năng dễ sử dụng. Người sử dụng có thể định lượng “phỏng chừng” mà vẫn có hiệu quả. Thêm vào đó, khi sử dụng nước giặt có thể bớt được một thao tác đó là chuyển từ dạng bột sang dạng kem nhão với nước. Nước giặt có thể hoà tan tức thì giúp cho các thành phần hoá chất khác nhau đi vào hoạt động ngay từ đầu quy trình.
Nguyên tắc lập công thức
Khi lập công thức cho chất tẩy rửa dạng lỏng, người lập công thức phải đối mặt với hai vấn đề chủ yếu:
- Nhu cầu làm dịu nước để việc giặt giũ đạt được hiệu quả tốt.
- Không thể đưa vào một chất tẩy trắng trong một công thức có nước.
Những tác dụng có hại của canxi đến hiệu quả giặt giũ cho thấy cần sử dụng những chất xây dựng. Ba khả năng có thể xảy ra là:
- Những chất xây dựng có thể hoà tan ít hấp dẫn vì rất hạn chế (hiệu tượng hiệu ứng muối, tách pha hữu cơ do chất điện giải).
- Xà phòng, khi hiện diện đòi hỏi những lượng chất hoạt động bề mặt lớn để phân tán/hoà tan muối của xà phòng với canxi.
- Những chất xây dựng cổ điển (STPP, zeolit) tồn tại ở dạng rắn nên cần phải đưa chúng vào chất lỏng mà vẫn đảm bảo hình thức của sản phẩm.
Đó là nguyên tắc cơ bản của các sản phẩm dạng lỏng có cấu trúc.
Hình dạng bên ngoài và hiệu năng của hai loại nước giặt dạng lỏng này khác nhau rõ dàng. Điều này giúp cho người tiêu dùng chọn lựa dễ dàng. Nước giặt đẳng hướng dạng lỏng thường có màu sắc, ít nhớt và giàu chất hoạt động bề mặt, vì thế rất hiệu nghiệm khi tẩy các vết bẩn có chất béo, trong khi nước giặt có cấu trúc dạng lỏng nhớt hơn và thường có kết quả giặt tẩy tương đương với bột giặt.
Nước giặt đẳng hướng dạng lỏng
a) Nước giặt dạng lỏng truyền thống
Trọng tâm của việc lập công thức dựa trên các chất hoạt động bề mặt được sử dụng: xà phòng/axit béo, nhưng cũng dựa trên các chất hoạt động bề mặt khác (NI, anionic) như thế các thành phần sẽ giúp làm cho công thức được ổn định.
Chọn lựa các chất hoạt động bề mặt
Sự chọn lựa này được thực hiện tuỳ theo câu trả lời của nhiều câu hỏi (độ cứng của nước? Người ta muốn hiệu quả tối đa trên loại vết bẩn nào? Sản phẩm phải chống lại những điều kiện cực điểm nào khi tồn trữ? Sản phẩm hiệu nghiệm nhất dưới nhiệt độ nào? Giá thành sẽ ra sao?)
Ví dụ: Một chất hỗn hợp từ 18-20% chất hoạt động bề mặt NI và 6-8% LAS vừa có hiệu quả tuyệt vời trên các vết bẩn có chứa chất béo vừa được ổn định khi gặp lạnh.
Nói chung, người lập công thức dùng một công thức cơ bản trong đó người ta sẽ kiểm tra những tỉ lệ phối hợp khác nhau bằng cách sử dụng một giản đồ bậc ba cổ điển
.gif)
Hình 3.10: Biểu đồ bậc ba dành cho sản phẩm đẳng hướng dạng lỏng
Đối với từng điểm kiểm tra phải định:
- Tính hiệu quả trong phòng thí nghiệm (kiểm tra vải, vết bẩn).
- Giá thành
- Tính ổn định của sản phẩm
Điều nay giúp chọn được một tỉ lệ tốt hơn.
Người ta có thể thực hiện cùng một thao tác với tỉ lệ chất hoạt động bề mặt khác, chẳng hạn 30 hay 35%.
Chọn chất hướng nước
Khi đã biết tỉ lệ của các chất hoạt động bề mặt, phải tìm ra chất hướng nước giúp cho công thức được ổn định trong tất cả các điều kiện tồn trữ.
Lượng sử dụng được điều chỉnh theo dòng thời gian quan sát các sản phẩm lưu giữ.
Những thành phần dùng đơn độc hay phối hợp đều thuộc loại propylen, glycol, rượu, trietanolamin.
Enzim
Cùng một sắc thái đối với các loại bột giặt, chẳng hạn người ta có thể dùng các enzim phân giải protein tác động trên các vết bẩn gốc protein và các enzim phân giải amin hiệu nghiệm trên các vết bẩn gốc tinh bột (chuối, cacao....). tuy nhiên phải kèm vào cho chúng một hệ thống giúp ổn định chúng.
Etylen diamino tetra metylen photphonat/muối natri (EDTMP).
Một chất thành phần loại này có thể được dùng để gia tăng hiệu năng của sản phẩm trên các vết bẩn loại chè, cà phê, rượu nho hay trái cây và do đó bù đắp sự thiếu vắng các chất tẩy trắng cổ điển (hệ thống này không thể đưa vào trong một công thức chứa nước vì có hiện tượng phân huỷ.
Chất tẩy quang học
Kinh nghiệm giúp cho người lập công thức chọn lựa một hay những chất hồ quang thích nghi với nhiệt độ khi giặt giũ, ví dụ hỗn hợp CBS và DMS-X sẽ giúp quan sát được hiệu quả tốt đẹp khi người ta tẩy trắng trên một khoảng nhiệt độ rộng.
Chất chống bọt
Trong trường hợp các công thức đẳng hướng gốc xà phòng, lượng chất chống bọt được sử dụng rất nhỏ. Những chất chống bọt gốc silicon với tỉ lệ < 0,05% được dùng để ngăn cản sản phẩm bị bọt quá nhiều trong quá trình sản xuất.
Những thành phần khác
- Chất làm đục: thành phần này chỉ được sử dụng để tạo cho sản phẩm vẻ mờ đục phục vụ cho việc đảm bảo tính thẩm mỹ của sản phẩm.
- Dầu thơm, màu sắc: đảm bảo phù hợp với thị hiếu người tiêu dùng.
Các công thức mẫu
Loại công thức này giúp ta có được những nước giặt dạng lỏng một pha, có độ nhớt yếu (100 dến 250 mPa) và tỉ trọng gần bằng 1.
Công thức nước giặt dạng lỏng:
Nguyên liệu Thành phần % trong Công thức I:
LAS trietanolamin 15 %, Rượu béo etoxy hoá (7OE) 30 %, Axit stearic 15 %, Axit xitric 0,2 %, Axit Dietylenetriamin pentrametylen photphonic 0,3 %, Proteaza 0,05 %, Chất tẩy quang học 0,25 %, Nhũ tương silicon (DB 110) 0,2 %, Rượu 10 %, 1,2 - Propandiol 5 %, Trietanolamin dùng để chỉnh pH - %, Nước Vừa đủ 100 %,
Nguyên liệu Thành phần % trong Công thức II:
LAS trietanolamin 30 %, Rượu béo etoxy hoá (7OE) 15 %, Axit stearic 15 %, Axit xitric 0,2 %, Axit Dietylenetriamin pentrametylen photphonic 0,3 %, Proteaza 0,05 %, Chất tẩy quang học 0,25 %, Nhũ tương silicon (DB 110) 0,2 %, Rượu 10 %, 1,2 - Propandiol 5 %, Trietanolamin dùng để chỉnh pH - %, Nước Vừa đủ 100 %,
Nước giặt cấu trúc dạng lỏng
Kỹ thuật công nghệ được dùng để sản xuất nước giặt cấu trúc dạng lỏng phức tạp hơn nhiều so với kỹ thuật công nghệ sản xuất thuốc giặt đẳng hướng dạng lỏng (tong đó cách tương đối, chỉ cần hoà tan lẫn các thành phần với nhau). Hai yếu tố cần quan tâm nhất để đảm bảo tính ổn định và độ nhớt của sản phẩm là cấu tạo của nước giặt cấu trúc dạng lỏng và phương thức sản xuất.
Ý tưởng sản xuất nước giặt cấu trúc dạng lỏng xuất phát từ cấu tạo của màng tế bào, theo đó người ta sản xuất một chất nền rồi đưa các hạt rắn vào và giữ chúng ỏ thể vẩn trong nước. Ở nồng độ thấp, các chất hoạt động bề mặt tồn tại dưới dạng các phân tử hay mixe. Khi nồng độ gia tăng, cùng với sự có mặt của các chất điện giải làm cho hệ thống cấu trúc được hình thành: đó là những pha lớp hay pha kết tinh hay liposom đóng lớp.
.png)
Hình 3.11: Tinh thể lỏng
Ta có thể có các pha lớp với các anionic đơn độc hoặc anionic và NI.
Các liposom là một hình thể cấu tạo bởi những tầng kép đồng tâm của các phân tử hoạt động bề mặt, cách nhau bởi các lớp nước hay dung dịch chất điện giải. liposom này được phân tán cách xa nhau nhiều ít trong pha lỏng để cấu tạo nên nền có cấu trúc ổn định tỏng đó các hạt rắn có thể ở thể vẩn trong nước.
Chất điện giải tripolyphotphat chẳng hạt, có thể được hoà tan trong pha nước hay tồn tại dưới dạng hạt rắn vượt quá điểm bão hoà. Các hạt này, cũng như các hạt rắn khác (zeolit, calcit) có thể ở thể vẩn trong nền có cấu trúc.
Nhưng hai vấn đề chính trong việc lập công thức cho các nước giặt cấu trúc dạng lỏng là tính ổn định và độ nhớt của san rphaamr. Nói chung, phần dung lượng pha phân tán càng cao thì sự ổn định càng cao. Tuy nhiên, nếu pha ơhaan tán cao có thể làm tăng độ nhớt của sản phẩm gây khó khăn khi phải đổ sản phẩm ra khỏi chai. Việc duy trì dung lượng pha phân tán gần 0,6 các liposom gần như liền nhau. Việc này giúp sản phẩm có được tính ổn định thoả đáng và độ nhớt hợp lý.
Một khó khăn khác trong việc lập công thức cho nước giặt cấu trục dạng lỏng là hiện tượng ngưng kết của các liposom. Hiện tượng này có thể gây ra độ nhớt không mong muốn hoặc làm cho sản phẩm không ổn định. Để khắc phục hiện tượng này người ta sử dụng các “polime giảm ngưng kết” với hàm lượng nhỏ (0,01 đến 1%) giúp tránh được các vấn đề không ổn định và độ nhớt trong khi gia tăng chất hoạt động bề mặt trong sản phẩm. Cơ chế tác động của các polime này được giải thích là: phần kỵ nước của các polime liên kiên vào bên trong lớp ngoài cùng của liposom trong khi phần ưa nước ở bên ngoài của lớp này. Khi đó có một lực đẩy giữa các phân tử chất hoạt động bề mặt và phần khác giữa các liposom kế cạnh. Trong trường hợp đó hoặc tính ổn định của nền sẽ gia tăng, hoặc độ nhớt sẽ giảm, do các polime giảm sự ngưng kết.
Điều quan trọng là người lập công thức phải nghiên cứu mỗi loại chất hoạt động bề mặt được dùng để có được nền ổn định nhất và sản phẩm hoàn thành hiệu quả nhất.
Chất anionic
Người ta phải tìm ra một giải pháp dung hoà giữa LAS dây dài và LAS dây ngắn hơn. Chẳng hạn, người ta chọn đúng một LAS có phân bố các dây cacbon giữa 10 và 14: tẩy rửa tốt/cấu trúc mixen chắc chắn hơn.
Xà phòng
Xà phòng từ quá trình trung hoà các axit béo được cất từ đậu phộng bằng KOH, có tính ổn định hơn xà phòng do mỡ động vật ha các stearat (các chất này cho ra nước nước giặt dạng lỏng rất sệt).
Chất hoạt động bề mặt không ion (NI)
Có thể dùng một rượu béo mạch thẳng etoxy hoá C13 - C15 với 7.OE.
Cân bằng quan hệ ABS/Xà phòng/NI
Chính tỉ lệ ba hoạt chất thành phần này quyết định tính nhớt và tính ổn định của sản phẩm cũng như công hiệu của nó (giặt rửa và khả năng tạo bọt).
Những tỉ lệ khác nhau có thể được thửu nghiệm trong phòng thí nghiệm bằng cách sử dụng một biểu đồ tam phân, các thử nghiệm liên tiếp giúp thiết lập một bản đồ các vùng cấu trúc khác nhau.
Chất điện ly
Người ta có thể phân laoiaj chúng thành hai nhóm chính:
- Chất điện ly “mạnh”: natri clorua, natri sunfat.
- Chất điện giải trung bình: natri tripolyphotphat, natri xitrat.
Lưu ý: sự hiện diện của dầu thơm rất cần vì nó cải thiện tính ổn định của nước giặt cấu trúc dạng lỏng.
.gif)
Hình 3.12: Biểu đồ tam phân
Ổn định các enzim
Các enzim đặt ra khá nhiều vấn đề cho người lập công thức nước giặt cấu trúc dạng lỏng. Các enzim này chỉ ổn định trong môi trường trung tính, trong khi để được hiệu quả giặt tẩy cao sản phẩm phải có độ pH cao. Giải pháp là sản xuất một phức chất từ pentaborat hay natri boảt và glyxerol, giải phóng ion H+ (cho phép pH giảm xuống khoảng 7, và như thế đảm bảo enzym được ổn định). Khi có nước, phản ứng ngược lại và độ pH tăng (» 9) giúp giặt tẩy hiệu quả cao.
Công thức mẫu
- Giặt rửa bằng tay
Hai công thức tương đương với loại bột giặt để giặt bằng tay được cho dưới đây:
Công thức bột giặt bằng tay
Thành phần Công thức I (thành phần %):
Alkyl benzen sulfonat 6,5%, Xà phòng kali 1,5%, Chất hoạt động bề mặt NI 2,5%, CMC Na 0,05%, Triphotphat 30%, Natri silicat 2%, Chất tẩy quang học 0,1%, Dầu thơm 0,4%, Thành phần Công thức II%, (thành phần %)%, Alkyl benzen sulfonat 8,5%, Xà phòng kali 2,2%, Chất hoạt động bề mặt NI 3,5%, CMC Na 0,05%, Triphotphat 27%, Natri silicat 2%, Chất tẩy quang học 0,1%, Dầu thơm 0,4%.
- Giặt rửa bằng máy
Công thức gần với loại bột giặt để giặt bằng máy được cho dưới đây:
Công thức bột giặt máy
Thành phần nguyên liệu - Thành phần %
Alkyl benzen sulfonat 6%, Xà phòng 2,4%, Chất hoạt động bề mặt NI 3,5%, Toluen sulfonat 1%, CMC Na 0,1%, Triphotphat 25%, Chất tẩy quang học 0,1%, Enzim (proteaza) 9 Gu/mg%, Pentaborat 2%, Glyxerol 5%, Dầu thơm 0,5%, Nước Vđ 100%, Tỉ trọng: 1,3 - 1,4%, Độ nhớt: 250 - 400mPas
- Công thức không có phot phat
Công thức giặt máy không có photphat
Thành phần nguyên liệu - Thành phần %
LAS 7,7%, LES 2,4%, Chất hoạt động bề mặt NI 2,4%, Zeolit 20%, Polime 3,5%, Axit xitric 1,5%, Glyxerol 8%, Borax 5,7%, CaCl2 0,3%, Enzim 0,5%, Chất tẩy quang học 0,05%, Silicon 0,35%, Dầu thơm 0,2%, NaOH chỉnh pH 8,5 %,
Sản phẩm tẩy rửa đậm đặc dạng lỏng
Trong vòng ảnh hưởng chung của các sản phẩm càng hướng về dạng đậm đặc hơn (thực dụng, hoạt động bảo vê môi trường: ít thải sản phẩm hoá chất bao bì hơn ra môi trường, ít tiêu thụ năng lượng), nước giặt đẳng hướng dạng lỏng cũng như nước giặt cấu trúc dạng lỏng đã có những sản phẩm đậm đặc giúp giảm ½ liều lượng sử dụng.
Sản xuất các sản phẩm đẳng hướng dạng lỏng đậm đặc không thể thực hiện được băng cách gia tăng tỉ lệ các chất xây dựng và hoạt tính (điều này dẫn đến sản phẩm sệt/nhão hoặc phải cần đến lượng lớn tác nhân làm ướt).
Người ta có thể lập được một công thức tốt bằng cách:
- Dùng các polime giảm sự ngưng kết
- Chọn các hoạt chất thích hợp (SAS, các chất hoạt động bề mặt NI, lưỡng tính).
- Giảm nhiều lượng xà phòng (do đó cần ít các tác nhân làm ướt hơn và có thể làm đậm đặc hơn).
- Thay đổi các chất xây dựng: xà phòng/hệ thống các chất xây dựng hoà tan.
Sự lựa chọn các phụ gia được thực hiện sao cho thoả mãn ba đòi hỏi sau:
- Hiệu quả tốt (đặc biệt trong môi trường chưa xây dựng đủ)
- Giảm tối đa số lượng tác nhân làm ướt cần thêm vào
- Không hoặc ít gây hại tới môi trường
Các công thức mẫu của nước giặt đậm đặc với polime giảm ngưng kết
Mẫu 1.
Tên thành phần - Thành phần %
LAS 12,3%, Synperonic (NI) 15,4%, Natri oleat 7,5%, Natri laurat 5,1%, K2SO4 6,0%, Glyxerol 5,0%, Borax 3,5%, Dequest 0,4%,
Mẫu 2
Tên thành phần - Thành phần %
LAS 20,6%, Synperonic (NI) 4,4%, Glyxerol 5,0%, Borax 3,5%, STPP 22,0%, Silicon 0,25%, Silic (Gasil) 2,0%, CMC Na 0,3%, Blancophor 0,1%, Dequest 0/0,2%, Dequest 0,4%, Dầu thơm 0,3%, Alcalaz 0,5%, Polime giảm ngưng kết 1%, Nước Vđ 100%,
Mẫu 3.
Tên thành phần - Thành phần %
LAS 9,2%, Synperonic (NI) 17,3%, Natri oleat 5,6%, Natri laurat 3,8%, Natri xitrat.2H2O 10,0%, Glyxerol 5,0%, Borax 3,5%, Dequest 0,4%, Silicon 0,1%, Savinaza 0,3%, Amilaza 0,1%, Tinopal 0,1%, Dầu thơm 0,3%, Polime giảm ngưng kết a 2%, Polime giảm ngưng kết b 1%, Nước Vđ 100%
Nước rửa chén
Trong sản xuất nước rửa chén bát gồm 2 loại: nước rửa chén bát bằng tay và nước rửa chén bát bằng máy. Trong phạm vi giáo trình này, sẽ giới thiệu về nước rửa chén bát bằng tay.
Những bề mặt cứng trong rửa chén bát bằng tay.
Những bề mặt cứng phải rửa bằng tay rất đơn giản ba gồm các vật gia dụng trong nhà bếp như: bát đĩa, dao, xoong nồi, ly tách.... Cấu tạo của các vật dụng này rất khác nhau và đòi hỏi phải có cách sử dụng khác nhau tuỳ theo chất lượng của nó.
Các loại bề mặt chính trong rửa chén bát bằng tay
Thuỷ tinh Tất cả các loại thỷ tinh: thuỷ tinh thường, thuỷ tinh kali, pha lê,...
- các sản phẩm bằng thuỷ tinh có trang trí hoặc không.
Sứ Trang trí ở dưới nước men, trên nước men, trong nước men hay vẽ bằng tay
Sành / gốm Phần nhiều có vẽ dưới nước men
Bạc Bạc khối (có 7 -8% đồng) hoặc mạ bạc
Thép không rỉ Các bộ dao, muỗng, nĩa, nồi, xoong, chảo
Nhôm xoong, chảo
Đồng Nồi (ít dùng ngày nay)
Nhựa Polycacbonat, polypropylen
Gỗ Thớt, muỗng, nĩa