Chương 1: Cơ sở lý thuyết; Chương 2: Quy trình thực nghiệm và phương pháp nghiên cứu; Chương 3: Kết quả và thảo luận. Phần 3: Kết luận và kiến nghị 3 Tieu luan CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1. Khái quát về xà phòng 1. Lịch sử phát triển Trung Đông Cổ đại Bằng chứng ghi chép sớm nhất về việc sản xuất các vật liệu xà phòng bắt đầu từ khoảng năm 2800 TCN ở Babylon cổ đại.
Một công thức cho xà phòng chứa nước, kiềm và dầu cassia được viết trên một viên sét Babylon vào khoảng năm 2200 TCN. Trong triều đại Nabonidus (556-539 TCN), một công thức cho xà phòng bao gồm uhulu [tro], cây bách [dầu] và dầu vừng [hạt giống] "để rửa đá cho các cô gái đầy tớ". Đế Quốc La Mã Từ Sapo , Latin có nghĩa xà phòng, đầu tiên xuất hiện trong Pliny the Elder 's Historia Naturalis , mà bàn về việc sản xuất xà phòng từ mỡ động vật và tro Hồi giáo Trung Đông Các công thức chế biến xà phòng được mô tả bởi Muhammad ibn Zakariya al-Razi (854-925), người cũng đưa ra một công thức để sản xuất glycerin từ dầu ôliu , xà phòng được sản xuất từ sự tương tác giữa dầu mỡ và chất béo với kiềm. Tài liệu Hồi giáo thế kỷ 12 mô tả quá trình sản xuất xà phòng.
Nó đề cập đến thành phần chính, kiềm , sau này trở nên rất quan trọng đối với hóa học hiện đại, bắt nguồn từ al-qaly hoặc "tro tàn". Trung cổ châu Âu Các vùng đất của Tây Ban Nha Trung cổ là một nhà sản xuất xà phòng hàng đầu vào năm 800, và việc xà phòng bắt đầu ở Vương quốc Anh khoảng 1200 năm. Ở châu Âu, xà phòng vào thế kỷ 9 được sản xuất từ mỡ động vật và có mùi khó chịu. 4 Tieu luan Sản xuất xà phòng trên thế giới Các loại xà phòng đã được sản xuất ở Châu Âu từ thế kỷ 16, sử dụng các loại dầu thực vật (như dầu ô liu) trái ngược với chất béo động vật.
Xà phòng Castile là một ví dụ phổ biến về xà phòng có chứa thực vật có nguồn gốc từ "xà phòng trắng" lâu đời nhất của Ý. Cho đến Cách mạng Công nghiệp , việc xà phòng đã được thực hiện trên quy mô nhỏ và sản phẩm thô. Năm 1780 James Keir thành lập một công trình hóa học tại Tipton, để sản xuất kiềm từ sunfat của potash và soda, mà sau đó ông thêm một xưởng sản xuất xà phòng. Phương pháp khai thác tiến hành trên một phát hiện của Keir.
Andrew Pears bắt đầu chế tạo một xà phòng trong suốt có chất lượng cao vào năm 1807 ở London. Con rể của ông, Thomas J. Barratt , đã mở một nhà máy ở Isleworth năm 1862. Robert Spear Hudson bắt đầu sản xuất một loại bột xà phòng vào năm 1837, ban đầu bằng cách mài xà phòng bằng vữa và chày.
William Hesketh Lever và anh trai, James, đã mua một xưởng xà phòng nhỏ ở Warrington vào năm 1886 và thành lập nên một trong những doanh nghiệp xà phòng lớn nhất, trước đây gọi là Lever Brothers và bây giờ được gọi là Unilever. Xà phòng thiên nhiên trên thị trường ngày nay Một số loại xà phòng thảo mộc trên thị trường như: xà phòng than tre, với các thành phần cơ bản: dầu hướng dương, dầu dừa, NaOH, than tre,…với ưu điểm than tre giúp làm sạch bụi bẩn từ sâu trong lỗ chân lông, dầu dừa làm mềm da. Xà phòng trà xanh với thành phần nổi bật: dầu hướng dương, dầu dừa, NaOH, bột trà xanh nên có ưu điểm: trà xanh giàu chất chống oxy hóa làm trẻ hóa, giữ ẩm và nuôi dưỡng làn da, ngoài ra trà xanh còn có tác dụng như một chất tẩy tế bào chết nhẹ nhàng giúp da phát triển khỏe mạnh. Xà phòng cà phê với các thành phần nổi bật: dầu dừa, NaOH, bột cà phê, tinh dầu hoa hồi, có ưu điểm cà phê giúp tẩy tế bào chết đem lại một làn da rạng rỡ, dầu dừa giúp làm mềm và giữ ẩm cho da, tinh dầu hoa hồi giúp kháng khuẩn và mùi hương của hoa hồi cũng giúp chúng ta thư giản, giảm căng thẳng.
Tuy nhiên, các loại xà phòng hữu cơ thường có chung những nhược điểm sau đây: giá thành cao hơn hẳn xà phòng công nghiệp, ít bọt, mùi hương tự nhiên nên không được nồng nàn như xà phòng công nghiệp, màu sắc ít 5 Tieu luan bắt mắt, dễ bị chảy, mềm khi gặp nước hoặc bảo quản không đúng cách do không dùng chất ổn định như trong xà phòng công nghiệp, ít hệ thống phân phối. Khái niệm Trong hóa học, xà phòng là muối của một axit béo. Xà phòng để làm sạch được thu được bằng cách xử lý dầu thực vật hoặc động vật và chất béo với một chất kiềm mạnh, như sodium hydroxide hoặc kali hydroxit trong dung dịch nước. Chất béo và dầu bao gồm chất béo trung tính; ba phân tử của axit béo gắn với một phân tử glycerol.
Trong phản ứng này, chất béo triglyceride đầu tiên thủy phân thành các axit béo tự do, và sau đó kết hợp với kiềm để tạo thành xà phòng thô: một hỗn hợp các muối xà phòng khác nhau, chất béo dư thừa hoặc kiềm, nước và glycerol tự do (glycerin). Glyxerin, một sản phẩm phụ hữu ích, có thể tồn tại trong sản phẩm xà phòng như một chất làm mềm, hoặc được cô lập cho các mục đích sử dụng khác. Tính chất 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, cao su, dầu đậu phộng, thầu dầu, dầu cau. - Dầu mỡ giàu thành phần acid béo no (mỡ heo, bò, dầu dừa.) cho xà phòng cứng hơn các dầu mỡ giàu thành phần acid béo không no.
- Dầu mỡ động thực vật là ester của alcol 3 chức là glyxerin và các acid béo khác nhau, nên các chất béo có tên chung là glyxerin có công thức tổng quát: Trong các chất béo tự nhiên glyxerin không đổi còn các acid béo thay đổi. Thí dụ: 6 Tieu luan Triolein oleo - panmito - stearin Một số đại lượng vật lý đặc trưng cho chất béo: - Chỉ số acid: là số mg KOH dùng để trung hòa 1g chất béo cho biết lượng acid tự do trong dầu mỡ. - Chỉ số xà phòng: là số mg KOH dùng để xà phòng hóa 1g chất béo ,nó nói lên thành phần tổng cộng các acid béo .Chỉ số xà bông lớn nói lên thành phần tổng cộng các acid béo. Chỉ số xà phòng lớn chứng tỏ có mặt các acid béo ít ngược lại chỉ số xà phòng nhỏ chứng tỏ acid béo lớn hoặc có chứa những chất không xà phòng hóa.
Cơ chế tẩy rửa (xà phòng) Sự tẩy rửa được định nghĩa là làm sạch mặt của một vật thể rắn, với một tác nhân riêng biệt, chất tẩy rửa, theo một tiến trình lý hóa khác hẳn với việc hòa tan thông thường. Quá trình tẩy rửa xảy ra theo các bước như sau: Dung dịch tẩy rửa trong nước làm giảm sức căng của nước, nước thấm sâu vào vết bấn trên da. Quá trình lấy bẩn ra. Quá trình chống tái bám chất bẩn.
Chất hoạt động bề mặt tạo bọt, chất bẩn không tan tập trung lên bề mặt bọt và bị đẩy ra ngoài hay phân tán vào trong dung dịch ở dạng huyền phù, treo lơ lửng. Chất tẩy rửa (xà phòng) là chất hoạt động bề mặt làm giảm sức căng bề mặt của nước làm cho vải được thấm ướt hoàn toàn. Mỗi phân tử của chất hoạt động bề 7 Tieu luan mặt có 1 đầu ưa nước, đầu này bị các phân tử nước hút và 1 đầu không ưa nước (kị nước) – đầu này đồng thời vừa đẩy nước vừa hút vào các chất bẩn. Các lực ngược nhau này đã kéo các chất bẩn ra và làm chúng treo lơ lửng trong nước ở dạng hòa tan, nhũ hoặc huyền phù.
Ảnh hưởng của môi trường nước đến sự tẩy rửa: Môi trường nước cứng có chứa nhiều ion Ca2+ và Mg2+ làm kết tủa xà phòng, giảm bọt. Nguyên liệu tổng hợp xà phòng 1. Nguyên liệu hữu cơ a/ Dầu mỡ động vật : Dầu mỡ động vật phổ biến nhất là mỡ lợn, mỡ bò, mỡ cừu, dầu cá,… Mỡ bò và mỡ cừu thường chứa tristearin, tripalmitin, 40-60% triolein. Nhiệt độ nóng chảy khoảng 45-500C (mỡ bò) và 45-550C (mỡ cừu), chỉ số iot 35-46, đương lượng xà phòng hóa là 285-287, chỉ số xà phòng từ 193-198, tỷ trọng là 0.86 ở 1000C Dầu cá thường chứa stearic, phystolic, triglixeric của axit oleic, còn có mùi tanh của trimetilamin.
Chỉ số iot từ 100 đến 110, chỉ số xà phòng là 200, đương lượng xà phòng hóa 280-300. Ngoài ra, để nấu xà phòng người ta có thể sử dụng các loại mỡ động vật khác như mỡ trâu, mỡ ngựa, mỡ phế thải từ công nghiệp thục phẩm (các mẫu súc vật chết từ dịch bệnh, vì quá trình xử lí nhiệt sẽ làm chết mọi vi trùng gây bệnh) Mỡ động vật là nguyên liệu tốt trong công nghiệp xà phòng, nhằm tạo ra sản phẩm có độ cứng như mong muốn, xà phòng tốt thường dùng cả dầu mỡ động vật và dầu mỡ thực vật. b/ Dầu mỡ thực vật: Cũng như dầu động vật thì bất cứ loại dâu thực vật nào cũng có thể dùng để nấu xà phòng, từ các loại dầu không khô như: dầu dừa, dầu ve, dầu hạt bông, dầu hướng dương, dầu vừng, dầu lạc, dầu cám đến các loại dầu nửa khô như dầu hạt 8 Tieu luan cao su, dầu khô như trầu, dầu lai,…Tuy vậy, trong thực tế, dầu khô rất it được dùng đến vì 2 lý do: dầu khô là nguyên liệu quý hiếm dùng trong nghành sơn, mực in và trong dầu khô hàm lượng các axit béo no không cao, dễ bị oxy hóa trong quá trình chế biến và bảo quản, làm cho sản phẩm dễ có mùi hôi, khét, ảnh hưởng đến chất lượng xà phòng. Các loại dầu thực vật thường dùng để sản xuất xà phòng là: Dầu dừa ép từ cùi dừa (coco nucifera), dầu dừa có nhiệt độ nóng chảy khoảng 23-260C, chỉ số xà phòng 250-260, đương lượng xà phòng hóa từ 216 đến 225, tỷ trọng 0.90 ở 150C, chất không xà phòng hóa 0.3% gồm sterol, tocopherol và squalen.
Thành phần các axit béo trong dầu dừa Axit béo Thành phần, % Caprilic 8.2% Cùi dừa phơi khô chứa tới 65% dầu. Xà phòng được nấu từ dầu dừa có sức giặt tẩy và bọt tốt nhất bởi vì hàm lượng lauric và meristic cao. 9 Tieu luan Dầu cọ lấy từ cây cọ được trồng nhiều ở châu Á, châu Phi, Mĩ Latinh trong đó Malaysia chiếm 40% sản lượng thế giới. Dầu cọ được ép từ cùi và nhân của quả cọ.
Thành phần axit béo có trong dầu cọ [13].