Elaboración de Detergentes
1. Objetivos: -
Conocer las operaciones de elaboración de un detergente en polvo. Obtener un producto de bajo costo.
2. Fundamento Teórico: El detergente posee un gran poder limpiador, desengrasante y desinfectante, dadas las características fundamentales de los componentes básicos de la formula. En la fabricación de detergentes y desengrasantes se utiliza generalmente el lauril sulfato sódico que cumple la función de tensoactivo humectante. Una de las mayores ventajas de elaboración de este producto es que se obtiene por siempre mezcla de todos los productos componentes de la formula en estado de polvo.
3. Procesamiento Procesamiento Experimental: 3.1.
-
Materiales, Reactivos y Equipos:
Lauril ± sulfato sódico en polvo fino y/o pasta (125 gr). Carbonato sódico en polvo anhídrico (500gr) Piedra pómez. Sulfato sódico anhidrico en polvo fino ( 500gr) Glicerina. Carboxil metilcelulosa (25 gr) Perfume especial para detergentes (50gr) Mezcladora mecánica Pulverizador.
3.2.
Técnica:
En primer lugar, en la mezcladora se introducirán los componentes en polvo, en las cantidades indicadas y en el mismo orden, exceptuando los 50 gr de perfume que se dejaran para el final.
Una vez incorporados los productos, a continuación se pone en marcha el agitador de palas de la mezcladora, manteniendo este en constante movimiento por espacio de 20 minutos. Transcurrido este espacio de tiempo, se detendrá el movimiento rotatorio de las palas mezcladoras y, por medio de la tolva de carga, se observara si todos los productos se encuentran homogéneamente repartidos. De no ser así se debe continuar mezclando durante 10 minutos más. Incorporación del perfume. Al cabo de dicho tiempo sin dejar de agitar y mediante un pulverizador de tipo adecuado, se irá pulverizando sobre el producto en movimiento los 50gr de perfume especial para detergentes. Este pulverizado se efectuara muy lentamente y con gran cuidado al fin de evitar que al proyectar dicho liquido puedan formarse grumos de polvo. Una vez incorporado el perfume en la forma expuesta, se continuara el proceso de mezclado por espacio de otros 30 min. Finalmente se procede al envasado, el cual puede hacerse en bolsas de plástico, o bien en envases de cartón duro, de unos 200gr de capacidad.
4.
Conclusiones:
-
Mediante el siguiente procedimiento se obtendrá un detergente biodegradable en polvo, según lo exigen las normas sanitarias, tanto nacionales como internacionales, a fin de evitar la degradación del ambiente, especial para lavadoras. Este detergente presenta características similares a los de las marcas de carácter nacional que todos conocemos.
-
5. Recomendaciones: -
-
Todas las materias primas utilizadas deben hallarse en estado de polvo lo más fino posible, con el fin de que el detergente resultante lo sea también, en caso contrario se haría indispensable el empleo de un molino d martillos para pulverizarlo. Debe construirse la mezcladora de una manera que el producto no pueda establecer contacto directo con el hierro.
-
Mantener el contenido de la mezcladora en constante movimiento, mientras se pulveriza el perfume poco a poco, para que la masa adquiera uniformemente el característico olor agradable que la comunica la esencia.
6 .
Cuestionario:
a) ¿Qué son los detergentes?
Detergente es una sustancia que tiene la propiedad química de disolver la suciedad o las impurezas de un objeto sin corroerlo. Los detergentes tienen la ventaja, sobre los jabones, de formar sulfatos de calcio y de magnesio solubl es en agua, por lo que no forman coágulos al usarlos con aguas duras. Además como el ácido correspondiente de los sulfatos ácidos de alquilo es fuerte, sus sales (detergentes) son neutras en agua. Los detergentes son productos que se usan para la limpieza y están formados básicamente por un agente tensoactivo que actúa modificando la tensión superficial disminuyendo la fuerza de adhesión de las partículas (mugre) a una superficie; por fosfatos que tienen un efecto ablandador del agua y floculan y emulsionan a las partículas de mugre, y algún otro componente que actúe como solubilizante, blanqueador, bactericida, perfumes, abrillantadores ópticos (tinturas que dan a la ropa el aspecto de limpieza), etc.
b) Diferencia entre Jabón y Detergentes:
Un jabón es una sustancia con dos partes, una de ellas llamada lipófila (o hidrófoba), se une a las gotitas de grasa y la otra, denominada hidrófila, se une al agua. De esta manera se consigue disolver la grasa en agua. Químicamente es una sal alcalina de un ácido graso de cadena larga Los detergentes son una mezcla de muchas sustancias. El componente activo de un detergente es similar al de un jabón, su molécula tiene también una larga cadena lipófila y una terminación hidrófila. Suele ser un producto sintético normalmente derivado del petróleo. Una de las razonas por las que los detergentes han desplazado a los jabones es que se comportan mejor que estos en aguas duras. En 1907 una compañía alemana fabricó el primer detergente al añadirle al jabón tradicional perborato sódico, silicato sódico y carbonato sódico. El nombre elegido fue: "PERSIL" (PERborato + SILicato)
c) ¿En qué consiste el proceso de surfactacion?
Este es un proceso que tiene como propósito la obtención de ácido sufonico o mejor dicho aun de forma másespecífica y correcta de ácido dodecilbenceno
sulfonico; elaborado a partir del SO3 que se obtiene posteriormente de la combustión del azufre (materia prima del proceso) en presencia de oxigeno. Dicho proceso consiste en varias etapas a lo largo de su desa rrollo. El alquilbenceno se introduce continuamente al sulfonador con la cantidad necesaria de óleum para controlar el calor en la conversión por sulfonación y mantener la temperatura a 55 ° C aprox. La conversión por sulfonación es extremadamente rápida, por lo cual se necesita tener un control del calor que se desprende, empleando intercambiadores de calor circulantes tanto para conversiones químicas como para neutralizaciones. El óleum es utilizado para reducir el contenido de sulfato de sodio del produc to final. Sin embargo se debe tener un mayor control para prevenir un exceso en la sulfonación. En general la sulfonación de alquilbenceno es irreversible y produce una conversión de aproximadamente del 96 % sí se realiza a 55°C con un exceso de SO3 en el óleum de 1 a 4%, la agitación se lleva a cabo por una bomba centrífuga en la cual se introduce el óleum. La reacción se representa de la siguiente manera: Alquilbenceno
+
óleum
sulfonato
de
alquilbenceno+ácido
sulfúrico.
H = -420 kj/kg.
d) Propiedades Físicas y Químicas de los detergentes:
Aunque los jabones comparten estas propiedades, los jabones no son considerados en la práctica como detergentes. Los jabones deben su tensoactividad a la propiedad de sus moléculas de tener una parte hidrófila (a su vez lipófoba) y otra lipófila (a su vez hidrófoba) y poder emulsionar la suciedad insoluble en agua. En el jabón, esta propiedad se obtiene al hidrolizar un ácido graso de cadena larga con una sal alcalina, frecuentemente de sodio o de calcio. Este proceso se denomina saponificación. El extremo de la molécula que contiene al ácido graso es lipófilo, y el que contiene al átomo alcalino es hidrófilo. Ésta fue básicamente la única sustancia tensoactiva utilizada a nivel doméstico hasta mediados del siglo XX. Cuando aparecieron las lavadoras automáticas se creó una demanda progresi va de sustancias más activas y que se comportasen mejor en aguas duras, (más ricas en calcio), ya que éstas aumentaban la hidrosolubilidad del jabón, con lo que era arrastrado antes, disminuyendo el tiempo de contacto entre el mismo y la ropa.
e) Clases de detergentes:
Tenemos:
-
Catiónicos:
No se utilizan normalmente para fines de detergente, pero algunos se emplean como desinfectantes, puesto que poseen propiedades bactericidas. Los compuestos de amonio cuaternario pertenecen a este grupo. Tienen carga + y tienen afinidad por la queratina "proteína fibrosa" del cabello porque esta tiene carga - y dos polos opuestos se atraen, son irritantes, son los más utilizados para fabricar champús o crema suavizante.
-
Anionicos:
-
No iónicos:
Los detergentes aniónicos y especialmente los sulfonatos, son los que se utilizan más, cuestan poco y son estables en aguas duras. Tienen carga - y sus propiedades: son económicos, un poco irritantes y son los más utilizados para fabricar champús. tienen una aplicación industrial algo mayor que la
doméstica. No tienen carga que se emplean como auxiliares de los tensoactivos en general y son muy buenos emulsionantes ireengrasantes. -
los cuales se les llama así cuando además de contener uno de los surfactantes (las ó abs) contienen enzimas con lo cual proporcionan mayores ventajas en el lavado de la ropa; se encuentran muy distribuidos en el mercado a precios accesibles. Biodegradables:
f) Principales aditivos para los detergentes:
El aditivo de fosfato (tripolifosfato de sodio) se le conoce como formador, estos formadores tienen tres funciones básicas: primero, actuando como bases, hacen que el agua de lavado sea básica ésto es, un pH alto necesario para la acción del detergente; en segundo lugar, los fosfatos reaccionan con los iones del agua dura, como los iones calcio y magnesio, en tal forma que éstos no llegan a interactuar con el detergente, no limitando así su acción limpiadora, y en tercer lugar, ayudan a mantener las grasas y el polvo en suspensión para que se puedan eliminar durante el lavado. El inconveniente empieza cuando ya se ha desechado el detergente fosfatado, los fosfatos son arrastrados por el drenaje y la mayoría de las plantas de tratamiento de aguas negra s no están diseñadas para eliminar fosfatos y por lo tanto, éstos pasan al medio ambiente acuático a través del efluente de las agua negras. Se calcula que alrededor del 50% de los fosfatos de las aguas negras provienen de los detergentes, el porcentaje re stante se deriva de compuestos fosforosos de desechos humanos y animales y fertilizantes de fosfato. El problema de los fosfatos, es que actúa como
elemento nutritivo para algas y plantas acuáticas, lo que a su vez provoca la degradación de las aguas naturales. Entre otros aditivos importantes se encuentran los enzimas, los cuales por lo general son sustancias de naturaleza proteínica, que se encargan de catalizar las reacciones en los seres vivos. La tecnología de enzimas en los detergentes se desarrolló a partir de la década de los años 60, como una herramienta más de éstos para atacar ciertos sustratos (generalmente protéicos) específicos. Las más comunes son las llamadas proteasas, las cuales degradan restos de proteínas; y las lipasas que pueden atacar restos de sustratos lípidos que son los que comúnmente se adhieren a la ropa y a ellas se les adhieren el resto de la suciedad como polvo, restos de otros compuestos orgánicos etcétera. Los detergentes que contienen enzimas se les llama detergentes biológicos
g) Diagrama de flujo de una planta industrial de detergente en polvo:
