Formulaciones Detergentes Biodegradables

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  • Universidad de Granada

    Facultad de Ciencias Departamento de Ingeniera Qumica

    Tesis Doctoral:

    Formulaciones Detergentes Biodegradables: Ensayos de Lavado

    Realizada por

    Deisi Altmajer Vaz

    Dirigida por

    Por la Doctora Da Encarnacin Jurado Alameda, por el Doctor D. Vicente Bravo Rodrguez

    y por la Doctora Da Josefa Nez Olea del Departamento de Ingeniera Qumica

    Granada, 2004.

  • Editor: Editorial de la Universidad de GranadaAutor: Deisi Altmajer VazD.L.: Gr. 75 - 2005ISBN: 84-338-3743-5

  • FORMULACIONES DETERGENTES BIODEGRADABLES: ENSAYOS DE LAVADO

    Memoria que presenta la Ingeniera Qumica Deisi Altmajer Vaz para aspirar el Grado de Doctor en

    Ingeniera Qumica.

    Granada, Septiembre de 2004.

    Fdo. Deisi Altmajer Vaz

    Da ENCARNACIN JURADO ALAMEDA, Catedrtica de Ingeniera Qumica y Directora del Departamento del mismo nombre

    CERTIFICA: Que el presente trabajo sobre Formulaciones Detergentes Biodegradables: Ensayos de Lavado ha sido realizado en este Departamento bajo la direccin de la Dra. Encarnacin Jurado Alameda, Dr. Vicente

    Bravo Rodrguez y de la Dra. Josefa Nez Olea por la Ingeniera Qumica Deisi Altmajer Vaz para aspirar el

    grado de Doctor en Ingeniera Qumica.

    Fdo. Encarnacin Jurado Alameda

    LOS DIRECTORES DE LA TESIS

    Fdo. Encarnacin Jurado Alameda Fdo. Vicente Bravo Rodrguez

    Catedrtica de Ingeniera Qumica Catedrtico de Ingeniera Qumica

    Fdo. Josefa Nez Olea

    Profesora Asociada de Ingeniera Qumica

  • Agradecimientos

    Agradezco a mis directores de tesis, Da. Encarnacin Jurado Alameda, Da. Josefa Nez

    Olea y a D. Vicente Bravo Rodrguez por todo el apoyo, dedicacin e inters dispensados en

    la realizacin de este trabajo. Agradezco su buena voluntad al aceptarme como alumna

    antes incluso de conocerme.

    A todos los miembros del Departamento de Ingeniera Qumica y especial a D. Rafael Bailn

    Moreno por ser una persona brillante, llena de entusiasmo e ideas. Gracias por su

    aportacin en el desarrollo de esta investigacin.

    A la profesora Selene M. A. U. Souza por su dedicacin e ilusin por la investigacin, as

    como por estar disponible en todas las ocasiones en que he necesitado su ayuda.

    A la Agencia Espaola de Cooperacin Internacional (AECI/Espaa) y a la Comissao de

    Aperfeioamento Tcnico de Pessoal de Nvel Superior (CAPES/Brasil) por proporcionarme

    los medios econmicos que hicieron posible la realizacin de este trabajo.

    A mi madre, Krystyna Altmajer Vaz, a mi hermano, Tulio Leandro Altmajer Vaz y esposa, por

    sus ejemplos de vida, adems del amor y estimulo ofrecidos constantemente.

    A Miguel Garca Roman por el compaerismo, comprensin y otros tantos gestos que me

    han dado fuerza para seguir el camino.

    A Manuela Lechuga Villena, Nadia Sabahi y Alejandro Fernndez Arteaga por el cario, las

    sonrisas cargadas de nimo y la amistad.

    A todas las personas que forman parte de mi vida, que transmiten valores e ideas y que

    contribuyen para formar a la persona que yo soy.

    Y como no podra dejar de decir... A Dios, por haberme proporcionado muchas

    oportunidades y haberme rodeado de personas increbles, pero sobre todo por haber hecho

    posible das como ayer, hoy y ojal, maana.

  • 1

    SUMARIO

    RESUMEN.....1

    1. OBJETIVOS............................................................................................................................5

    2. INTRODUCCIN...................................................................................................................11

    2.1 ANTECEDENTES HISTRICOS DE LOS DETERGENTES.....................................................................12 2.2 SITUACIN ACTUAL DEL SECTOR INDUSTRIAL DE TENSIOACTIVOS.............................................17 2.3 FORMULACIONES DETERGENTES........................................................................................................21

    2.3.1 Alcoholes Grasos Etoxilados..........................................................................................................26 2.3.2 Alquilpoliglucsidos ........................................................................................................................30

    2.4 DETERGENCIA .........................................................................................................................................34 2.4.1 Variables que Afectan a la Detergencia..........................................................................................36 2.4.2 Etapas y Mecanismos del Proceso de Lavado ..............................................................................45 2.4.3 Estudios Cinticos de la Detergencia.............................................................................................51 2.4.4 Mtodos y Dispositivos Utilizados para la Evaluacin de la Detergencia...................................57

    2.5 DISEO ESTADSTICO DE EXPERIMENTOS .........................................................................................71 2.5.1 Diseos Factoriales..........................................................................................................................74 2.5.2 Superficie de Respuesta..................................................................................................................76 2.5.3 Diseos de Mezclas..........................................................................................................................79 2.5.4 Diseos de Mezclas con Variables de Proceso .............................................................................85 2.5.5 Comprobacin de las Hiptesis y Anlisis de la Bondad del Modelo .........................................88

    3. MATERIALES Y MTODOS ..................................................................................................94

    3.1 REACTIVOS Y PRODUCTOS UTILIZADOS.............................................................................................95 3.2 DISPOSITIVO BAO-SUSTRATO-FLUJO (BSF) ..................................................................................102 3.3 ENSAYOS DE LAVADO..........................................................................................................................104 3.4 METODOS PARA EL ANLISIS DE LA SUCIEDAD .............................................................................107

    3.4.1 ndice de Acidez (IA) ......................................................................................................................107 3.4.2 ndice de Saponificacin (IS).........................................................................................................109 3.4.3 Determinacin de la Concentracin de los cidos Grasos........................................................110

    3.5 DETERGENCIA .......................................................................................................................................113 3.6 CARACTERIZACIN DE LA DISTRIBUCIN DE TAMAO DE LAS GOTAS EN EMULSIONES.......113 3.7 DETERMINACIN DEL PUNTO DE FUSIN.........................................................................................116 3.8 DETERMINACIN DEL HLB ..................................................................................................................116 3.9 EXPERIMENTOS REALIZADOS ............................................................................................................120

    3.9.1 Ensayos Preliminares ....................................................................................................................120 3.9.2 Diseo Estadstico de Experimentos............................................................................................120 3.9.3 Ensayos Cinticos de Lavado.......................................................................................................129 3.9.4 Ensayos de Lavado con Triolena y Enzima Lipolase 100L en la Presencia de Tensioactivos130

    3.10 PROGRAMAS PARA EL DISEO ESTADSTICO DE EXPERIMENTOS............................................132

  • 2

    4. RESULTADOS ....................................................................................................................143

    4.1 INFLUENCIA DE LAS VARIABLES DE OPERACIN SOBRE EL SISTEMA DE LAVADO .................145 4.2 MODELIZACIN DE LA DETERGENCIA CON CIDO OLEICO COMO SUCIEDAD...........................149 4.3 MODELIZACIN DE LA DETERGENCIA CON LA MEZCLA EDENOR-CIDO OLEICO COMO SUCIEDAD ....................................................................................................................................................151 4.4 DISEO DE MEZCLAS PARA FORMULACIN PTIMA DE LAVADO ...............................................154 4.5 ENSAYOS CINTICOS DE LAVADO .....................................................................................................157 4.6 ENSAYOS CON LA ENZIMA LIPOLASE 100L ......................................................................................161

    4.6.1 Diseo Factorial con Triolena y Enzima Lipolase 100L .............................................................161 4.6.2 Cintica de Lavado con la Enzima Lipolase 100L en el Sistema BSF .......................................162 4.6.3 Formulaciones Enzimticas con la Enzima Lipolase 100L y Tensioactivos .............................163

    5. DISCUSIN DE RESULTADOS ...........................................................................................165

    5.1 RESPUESTA DEL SISTEMA DE LAVADO A LAS VARIABL