Дипломная работа: Направления совершенствования ассортимента синтетических моющих средств и повышения конкурентоспособности
Для сохранения белизны изделий белого цвета, в состав СМС вводят химические и физические (оптические) отбеливатели. Из химических отбеливателей, которые используют в СМС для льняных и хлопчатобумажных тканей, обычно применяют соли перекисных кислот (персоли), например, перборат натрия. При температуре моющего раствора свыше 60 °С это вещество гидролизуется, выделяя атомарный кислород, который и является отбеливающим и дезинфицирующим агентом. Химические отбеливатели – сильные окислители, они разрушают ткани при длительном и многократном воздействии. Для защиты волокон от разрушения, в СМС добавляют силикат натрия. В последнее время найдены способы активации перекисных солей при более низких температурах моющего раствора.
Для тканей из смешанных волокон, синтетических и натуральных белковых тканей – шерсти и шёлка до повышения белизны и устранения жёлтого оттенка белых тканей, применяют оптические отбеливатели – бесцветные флуоресцирующие органические соединения, которые адсорбируются из раствора. Оптические отбеливатели обладают способностью поглощать невидимые ультрафиолетовые лучи солнечного света (300 – 400 нм) и преобразовывать их в видимые лучи голубой части отражённого света с большей длиной волны (400 – 500 нм), предавая тканям голубизну; при искусственном освещении эффект оптического отбеливания не проявляется.
Современные СМС содержат специальные биодобавки для удаления загрязнений жирового происхождения и белковых веществ, содержащих протеин (следы крови, яичного белка, молока) – ферменты (энзимы). Протеолитические ферменты (протеазы) осуществляют ферментативный гидролиз полипептидных групп в крупных белковых молекулах и разрушает их до небольших аминокислотных остатков, которые легко удаляются с волокон при стирке. Моющие средства, содержащие протеазы, нельзя использовать для стирки изделий из натуральных шёлка и шерсти, поскольку они также имеют белковую природу. Амилазы – ферменты, гидролизирующие углеводы, липазы – ферменты, способствующие разрушению жировых загрязнений. Эффективность моющих средств с ферментами зависит от температуры моющего раствора и рН среды.
В состав СМС для стирки синтетических волокон иногда дополнительно вводят антистатики, которые снимают заряды статического электричества. В качестве антистатиков обычно используют неионогенные и катионоактивные ПАВ.
Неприятный запах порошкообразных СМС, особенно содержащих ферменты, устраняется введением отдушек. В качестве дезинфицирующих добавок чаще всего применяют вещества (или ПАВ), обладающие фунгицидным (противогрибковым), бактерицидным или бактериостатическим действием.
Применение красителей в составе СМС основано на оптическом эффекте, поскольку красители адсорбируются на поверхности тканей без химического воздействия на ткань. Для этой цели используют ультрамарин, индиго, синтетические органические пигменты. При этом ткань приобретает большую белизну и яркость за счёт голубого оттенка.
1.3 Технология производства синтетических моющих средств
Определённое влияние на потребительские свойства СМС оказывают особенности их производства. Технология изготовления синтетических моющих средств включает приготовление композиций, сушку, фасовку и упаковку.
Приготовление композиции заключается в смешивании ПАВ с полезными добавками. Затем раствор фильтруют и пропускают через коллоидную мельницу для придания однородности. При распылении раствора в сушильной башне под давлением 30 – 50 ат. и температуре 250 – 350 °С происходит сушка – порошки получают в гранулированном виде. Для производства моющих средств применяют метод кристаллизации: распылительные установки работают при низкой температуре в сушильной башне.
Основную массу порошковых СМС у нас в стране и за рубежом производят методом высокотемпературной распылительной сушки, обеспечивающим получение гранулированного продукта высокого качества. Однако этот метод отличается энергоёмкостью, возможностью разложения триполифосфата натрия, большим расходом упаковочного материала, загрязнением окружающей среды пылью СМС из отработавшего воздуха.
Кроме небашенного способа производства порошковых моющих средств существуют также: сухое смешение исходных компонентов в смесителях (образующийся продукт, однако, содержит значительное количество пылевидной фракции), напыление жидких компонентов на сухую основу, находящуюся во взвешенном состоянии (может быть получен гранулированный продукт, по качественным показателям не уступающий продукту распылительной сушки, но при меньших затратах).
Наряду с порошковыми моющими средствами выпускают жидкие, которые лучше растворяются в воде, легко дозируются, их производство менее затратно.
Качество вырабатываемой продукции прямо зависит от повышения чистоты применяемого сырья – улучшение цвета, уменьшения содержания примесей; расширение производства полезных добавок и повышения их качества, совершенствования технологии производства СМС. Новые экологические требования привели к созданию технологий, альтернативных башенной, таблетирование, экструзия, гранулирование, англомерирование в «кипящем» СМС и т.д. получаемая при этом продукция больше соответствует новым типам стиральных машин, не содержит наполнителя, требует меньше упаковочного материала.
Порошковые СМС массой от 200 до 500г для бытового потребления фасуются в основном в картонные пачки вместимостью по 1100 см³. Кроме того, используется так называемая экономичная упаковка по 1; 3 и 5 кг. Чем крупнее упаковка, тем меньше стоимость единицы массы.
Жидкие и пастообразные моющие средства фасуют в основном в полимерную тару – флаконы, банки, тубы и др.
1.4 Экологические свойства синтетических моющих средств
Для гигиенической характеристики СМС очень важно установить степень биологической разрушаемости ПАВ. Это имеет особенное значение для сохранения чистоты водоемов, так как поступающие в них химические вещества отрицательно влияют на процессы естественного самоочищения воды и водные организмы. В настоящее время считают, что моющие средства могут быть применяемы в быту в том случае, если они разлагаются в водоемах не менее чем на 80%.
Наиболее быстро и полно разрушаются в водоемах алкилсульфаты и сульфаты эфиров, медленнее – сульфонол НП‑1. Сульфонол НП‑1 распадается только на 38%; сульфонол НП‑3 – на 76%. Фосфаты легко подвергаются биологическому разрушению. Однако содержание их в составе СМС и их накопление в сточных водах приводит к усиленному росту водорослей. Поэтому в ряде стран (Канада, США) уменьшено производство СМС, содержащих фосфаты. Перспективного заменителя для них еще не найдено и, поскольку причиной усиленного роста водорослей являются не только фосфаты, а и другие соединения, фосфаты еще не выведены из состава моющих.
Интенсивность распада ПАВ анионного типа зависит от длины и степени разветвления алкильной группы. При сильном ее разветвлении процессы биохимического окисления ПАВ заторможены. Особенно сложен процесс расщепления алкилбензолсульфоната разветвленного строения. Биологическая разрушаемость неионоген-ных веществ зависит от природы гидрофобной части ее структуры, присоединенного количества окиси этилена. Предельно допустимая концентрация ПАВ в воде водоемов не должна превышать для анионных веществ 0,5 мг/л, для неионогенных – 0,05–0,1 мг/л.
Биологическое разрушение СМС протекает летом быстрее, чем зимой. ПАВ при температуре 0–5° С биологически не разрушаются, а при 35° С быстро утилизируются микроорганизмами.
Срок биологического разрушения СМС значительно удлиняется и скорость реакции замедляется при повышенной концентрации моющего вещества.
В и за рубежом в последнее время пользуются широким спросом у населения СМС, в состав которых входят ферменты. Они обладают высокой моющей способностью и оказывают бактерицидное действие. Однако влияние этих средств на организм человека изучено еще недостаточно.
Токсикологическая лаборатория фирмы Хенкель подтвердила, что в процессе клинических наблюдений у 11 тыс. женщин, применяющих для стирки белья СМС с энзимами, не обнаружено раздражения кожи кистей и предплечий рук. Аналогичные результаты получены во время наблюдений за состоянием здоровья домашних хозяек, пользовавшихся энзимосодержащими моющими препаратами от 2 нед до 3 мес. Пеленки, выстиранные в растворах этих же средств, не вызывали изменений кожи младенцев. В то же время у мужчин, занятых физическим трудом, носивших рубахи, выстиранные в растворах СМС с ферментами, наблюдалось покраснение участков кожи.
В Швеции было опубликовано обращение о прекращении производства и потребления СМС с энзимами, так как они опасны для здоровья. Федеральная торговая палата США и Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов исследовали токсичность СМС с энзимами в связи с поступлением сведений о заболеваниях астмой и дерматитами среди рабочих и аллергической реакции у применяющих эти средства.
Результаты исследований показали, что СМС, в состав которых входят энзимы, полученные даже из безвредных бактерий, и активные добавки, могут оказать вредное действие на человека. По нашему мнению, такое отрицательное влияние обусловлено не самим энзимом, а скорее ПАВ и другими компонентами, входящими в состав рецептуры моющего средства и их сочетанием с энзимом.
В Англии заболевания рабочих астмой наблюдаются на производстве во время распыления энзимов, а также готовой продукции энзимосодержащих СМС. Опасность можно значительно уменьшить, используя различные технические устройства при распылении энзимов и готовых форм моющих средств, а также обычные медицинские средства для предупреждения признаков дерматита.
Из ПАВ в производстве СМС в применяются: алкилсульфаты высших жирных спиртов, алкилбензол-сульфаты (сульфонол НП‑1, сульфонол НП‑3, арилбен-золсульфонат); алкилсульфонаты.
В последующие годы преимущественное развитие получат, по-видимому, алкилсульфаты высших жирных спиртов, которые по моющему эффекту и полноте биологической разлагаемости превосходят все другие ПАВ, применяемые при выработке СМС.
Сульфонол НП‑1 биологически плохо разлагается, в связи с чем дальнейшее расширение производства этого продукта не намечается. Сульфонол НП‑3 на основе а-олефинов хорошо утилизируется микроорганизмами. Арилбензолсульфонат является основным сырьем для производства СМС; биологически он разрушается в пределах допускаемой нормы.