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PRODUCCIÓN DE DETERGENTE EN POLVO

La producción de detergente consta de tres etapas fundamentales: neutralización, batición y secado. -

Neutralización Se neutraliza el ácido dodecil-benceno sulfónico lineal (ADBS) con hidróxido de sodio y se añade agua dentro de un reactor neutralizador (verde), obteniéndose una pasta neutra cuyo ingrediente activo es el dodecil-benceno sulfonato de sodio (LAS), que pasa a un tanque de maduración (azul claro) para la culminación de la reacción. Este tanque está conectado a una bomba de recirculación que mantiene la pasta en movimiento. El caudal de agua debe ser regulado para no afectar la humedad de la pasta neutra.

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Batición Durante la batición se mezcla la pasta neutra con el resto de las materias primas que componen el detergente y que le dan las propiedades necesarias y mejoran su calidad. Los aditivos que se adicionan a la pasta neutra son:

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Carbonato de sodio Silicato de sodio Sulfato de sodio Agua Secado En esta etapa la pasta húmeda, salida del proceso de batición, se atomiza empleando una bomba de alta presión (plomo). En estas condiciones se alimenta la torre de secado a contracorriente con aire caliente a 380ºC aproximadamente. A la torre se alimenta un volumen de aire caliente suficiente para suministrar el calor necesario para completar la evaporación del agua. La transferencia de masa y energía se logra mediante el contacto directo del gas caliente con las gotas dispersas. A la salida de la torre (morado), el gas que sale por la parte superior se enfría (para no dañar directamente la biodiversidad) y las partículas finas se separan del gas por medio de un filtro (para que las partículas finas no pasen a la atmósfera contaminándola). Una vez obtenido el polvo, se le atomiza perfume y se obtiene el polvo de detergente que se usa en los hogares, hospitales, industrias, etc.

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Quelantes Un Agente quelante, o secuestrante, o antagonista de metales pesados, es una sustancia que forma complejos fuertes con iones de metales pesados.

A estos complejos se los conoce como quelatos, y generalmente evitan que estos metales pesados puedan reaccionar.

Ejemplo de aplicación de quelantes: El uso de quelantes para ablandar el agua en las formulaciones de detergentes líquidos que contienen enzimas. El metal enzimas requieren de una cierta cantidad de Calcio libre para poder ser estables. Si se utilizara un agente quelante fuerte en la formulación, la cantidad de Calcio libre sería demasiado baja para mantener la estabilidad de las enzimas y se perdería la actividad de la enzima. PROCESO DE PRODUCCIÓN DE JABÓN

Fuente: Elaboración propia

FABRICACIÓN DE JABÓN El proceso de fabricación de jabón es, a grandes rasgos, el siguiente: se coloca el aceite o grasa en un recipiente de acero inoxidable, llamado paila, que puede ser calentado mediante un serpentín perforado por el que se hace circular vapor. Cuando la grasa se ha fundido ±8Oº, o el aceite se ha calentado, se agrega lentamente y con agitación una solución acuosa de sosa. La agitación se continúa hasta obtener la saponificación total. Se agrega una solución de sal común (NaCl) para que el jabón se separe y quede flotando sobre la solución acuosa. Se recoge el jabón y se le agregan colorantes, perfumes, medicinas u otros ingredientes, dependiendo del uso que se le quiera dar. El jabón se enfría y se corta en porciones, las que enseguida se secan y prensan, dejando un material con un contenido de agua superior al 25%. ACCIÓN DE LAS IMPUREZAS DEL AGUA SOBRE EL JABÓN Cuando el agua que se usa para lavar ropa o para el baño contiene sales de calcio u otros metales, como magnesio o fierro, se le llama agua dura. Este tipo de agua ni cuece bien las verduras ni disuelve el jabón. Esto último sucede así, porque el jabón reacciona con las sales disueltas en el agua y, como consecuencia, produce jabones insolubles, de acuerdo con la siguiente reacción:

2 C17H35COONa + CaCl2

(C17H35COO)2Ca +2 NaCl

estearato de sodio esterearato de calcio + sal 2 C15H31COONa + Mg++

(C15H31COO)2Mg +2 Na+

jabón de sodio + sal de magnesio jabón de magnesio

Por tanto, cuando se utilizan aguas duras, la cantidad de jabón que se necesita usar es mucho mayor, ya que gran cantidad de éste se gasta en la formación de sales insolubles. Como consecuencia de ello, el jabón no produce espuma hasta que todas las sales de calcio o magnesio se han gastado produciendo una sustancia insoluble, la cual, además de su mal aspecto, une su acción deteriorante de las telas, puesto que ese material duro queda depositado entre los intersticios de los tejidos. De la misma forma, cuando el agua dura se usa en calderas, la sal de estos metales se adhiere a los tubos dificultando el intercambio de calor y, por lo tanto, disminuyendo su eficiencia. Debido a lo anterior, el ablandamiento de las aguas es de gran importancia. Tabla 2. Propiedades de las grasas y de los aceites corrientes para la fabricación de jabón.

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1. SULFANACIÓN Para la obtención de agente sulfonación se sigue diversos procedimientos por la cual se introduce el grupo sulfónico. La producción se parte de azufre, la cual se quema con una corriente de aire filtrado y exento de humedad en un horno, esta reacción altamente exotérmica. El azufre se funde en piletas y se bombea a presión en la cámara de combustión del horno. Los gases de combustión formados son enfriados por un sistema de generación de vapor de agua que es luego utilizado por otras instalaciones. Esto quiere decir que el azufre en este caso es un combustible. S +O2 → S O2 Para la segunda etapa el anhídrido sulfuroso ingresa a unos 400°C y se convierte en unas cámaras catalíticas con pentóxido de vanadio. Esta reacción exotérmica requiere que los gases se enfríen en cada paso por el catalizador donde se aprovecha para generar vapor de menor presión 1 S O 2+ O 2 → S O 3 2 En las cámaras se debe llegar a una conversión superior al 99.7% a fin de cumplir con las regulaciones en las emisiones de los gases de salida. En la tercera etapa el anhídrido sulfúrico se absorbe con agua para formar el ácido sulfúrico. S O3 + H 2 O→ H 2 S O4

La siguiente operación se realiza en una torre de absorción donde el gas rico en anhídrido sulfúrico es absorbe con una corriente de ácido sulfúrico de menor concentración a la comercial 98% para evitar la fuerte reacción exotérmica de hidratación de anhídrido. El óleum se obtiene mediante la absorción de ácido sulfúrico con anhídrido sulfúrico hasta llegar a la concentración de 22%. Este compuesto está restringido para plantas generadoras y hay empresas especializadas que proveen toda la tecnología y equipamiento cuando los

consumos son importantes como ser plantas productoras de detergentes sintéticos. Para el detalle de entendimiento se muestra el siguiente diagrama de bloques.

Diagrama 1: Proceso de elaboración de sulfonación

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2. SAPONIFICACIÓN Los jabones se preparan por medio de una de las reacciones químicas más conocidas: la llamada saponificación de aceites y grasas.

Los aceites vegetales, como el aceite de coco o de olivo, y las grasas animales, como el sebo, son ésteres de glicerina con ácidos grasos. Por eso cuando son tratados con una base fuerte como sosa o potasa se saponifican, es decir producen la sal del ácido graso conocida como jabón y liberan glicerina. En el caso de que la saponificación se efectúe con sosa, se obtendrán los jabones de sodio, que son sólidos y ampliamente usados en el hogar. En caso de hacerlo con potasa, se obtendrán jabones de potasio, que tienen consistencia líquida. La reacción química que se efectúa en la fabricación de jabón se puede representar en forma general como sigue: CH2—O—CO—R |

CH2—OH |

CH—O—CO—R + 3 NaOH

CH—OH +

| CH2—O—CO— R Aceite

3 R—CO— ONa

| CH2—OH + sosa

glicerina +

jabón

Con frecuencia se agrega brea en el proceso de saponificación obteniéndose así jabones en los que, junto con las sales de sodio de ácidos grasos, se tendrá la sal de sodio de ácidos resínicos, lo que los hace más solubles y más apropiados para lavar ropa. Evidentemente se podrán obtener sales de ácidos grasos con otros metales, especialmente con calcio, ya que el hidróxido más abundante y barato es la cal, Ca(OH)2. Ahora bien, si la saponificación se hace con cal, el producto será el jabón de calcio, Ca(OCOR)2. El problema es que este jabón es un sólido duro e insoluble, por lo que no sirve para los fines domésticos a los que se destinan los jabones de sodio.

Los jabones de sodio tienen un amplio uso en nuestra civilización, por lo que la industria jabonera es una de las más extensamente distribuidas en el mundo entero. Tabla 1. Álcali necesario para saponificar aceites, grasas o ceras corrientes.

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Diagrama N°1: Saponificación

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3. DETERGENTE ÁCIDO La elección del producto de pH adecuado (ácido, neutro o alcalino) depende del tipo de suciedad que hay que eliminar y de las características o propiedades de la superficie donde se encuentre adherida. Los detergentes ácidos son recomendados para limpiar superficies de cemento o materiales pétreos, pues recuperan la apariencia estética de fachadas y muros, disminuyendo los tiempos de limpieza. -

CARACTERÍSTICAS Detergente ácido es un líquido transparente de color amarillo con olor característico. Es una formulación balanceada que contiene:

• Mezclas de ÁCIDOS: los cuales eliminan de la superficie precipitados orgánicos e inorgánicos y otras sustancias ácido solubles.

• TENSOACTIVOS DE BAJA ESPUMA: que por su poder humectante hacen fácil la penetración de la solución en hendiduras y tramas de los equipos, mejorando la limpieza y arrastrando partículas de grasa. • Agente SECUESTRANTE: que evita la formación de películas de mugre sobre equipos y utensilios. -

COMPOSICIÓN  Surfactantes y presentes del 8% y 10% y son los responsables de formarlas micelas y así remover el sucio.  Agentes ablandadores, están presentes en proporciones variadas desde el 5% al 25% dependiendo de la formulación comercial. Los más conocidos son los poli-fosfatos zeolitas. Estos productos ofrecen las siguientes ventajas: 

Limpia rápidamente.

Mejora la apariencia y adherencia de las superficies.

 

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No mancha.

FUNCIONAMIENTO

Fuente: Imagen de Google

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EFECTOS DE LOS DETERGENTES 

Formación de espumas

La formación de espumas tiene lugar con débiles contenidos de detergentes, formación más abundante en presencia de sales de calcio y más aún cuando existen proteínas en el medio. 

Inhiben o ralentizan la oxidación Un contenido de30mg/l de detergente inhibe totalmente la actividad de bacterias celulolíticas.

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Alteran el olor y el sabor de las aguas de consumo público. Se necesitan grandes cantidades de detergentes para comunicar olores desagradables al agua (olor a pescado), del orden de 50 mg/l.

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APLICACIÓN Industria alimentaría ASPECTO: líquido homogéneo transparente DENSIDAD: g./cm3: 1,350- 1,465 VALOR DE pH: 5%: