UNIVERZITET U ISTOČNOM SARAJEVU TEHNOLOŠKI FAKULTET ZVORNIKKATEDRA ZA HEMIJSKU TEHNOLOGIJUORGANSKA HEMIJSKA TEHNOLOGIJA I

JANKOVIĆ MLADEN

PROIZVODNJA PRAŠKASTIH DETERDžENATA

SEMINARSKI RAD

ZVORNIK, jun, 2012. godine

UNIVERZITET U ISTOČNOM SARAJEVUTEHNOLOŠKI FAKULTET ZVORNIKKATEDRA ZA HEMIJSKU TEHNOLOGIJU ORGANSKA HEMIJSKA TEHNOLOGIJA II

PROIZVODNJA PRAŠKASTIH DETERDžENATA

SEMINARSKI RAD

Student: Janković Mladen Predmetni nastavnik:

Broj indeksa: 21/09 Dr Vojislav Aleksić, docent

Zvornik, juni 2012

2

SADRŽAJ Br. strane

1. UVOD 41.1. Istorija proizvodnje deterdženta 1.2. Podela deterdženata

2. SIROVINE ZA PROIZVODNJU PRAŠKASTIHDETERDžENATA 5

2.1. Površinski aktivne materije (tenzidi)2.2. Neorganske komponente2.3. Organske komponente2.4. Ostali dodaci

3. PROCES PROIZVODNJE PRAŠKASTIH DETERDŽENATA 103.1. Osnove proizvodnje praškastih deterdženata3.2. Priprema sirovina3.3. Proizvodnja slarija3.4. Raspršivanje slarija3.5. Dorada osnovnog deterdženta

4. ANALIZA GOTOVOG PROIZVODA 14

5. ZAŠTITA ŽIVOTNE SREDINE PRI PROCESUPROIZVODNJE DETERDžENTA 14

6. LITERATURA 15

3

1. UVOD

1.1. Istorija proizvodnje deterdženta

Ljudi su od najranijih dana ljudskog društva imali potrebu za odgovarajućim sredstvima za pranje koja bi omogućila, kako pranje kože, tako i rublja, tj. tkanine a postoje podaci o proizvodnji sredstava za pranje još 2800. godine p.n.e. Jedno od najranijih takvih sredstava, dobijano je kuvanjem kozijeg loja sa potašom, nastalom izluživanjem pepela drveta. Pri tome, vršena je hidroliza masti, kojom nastaju soli karboksilnih kiselina i glicerol, odnosno ista reakcija koja se primenjuje u proizvodnji sapuna. Sam proces proizvodnje sapuna ustanovljen je tako pre nekoliko vekova i dugo vremena to je bilo jedino sredstvo za pranje.Međutim, sapun je, kao univerzalno sredstvo za pranje, imao svoje nedostatke, te je stvorena potreba za sredstvom za pranje koje bi bilo otpornije prema tvrdoj vodi, a ta potreba je rasla sa razvojem tekstilne industrije. Tako su, početkom 19. veka započela istraživanja drugih mogućnosti za proizvodnju sredstava za pranje bazirana na dejstvu sulfatnih jedinjenja na ulja dobijena od biljaka, a industrijska proizvodnja tako dobijenih supstanci počela je 1875. godine.

Revolucija u proizvodnji sredstava za pranje desila se 1907. godine u Nemačkoj, kada su Henkel-ovi hemičari kombinujući natrijum silikat sa natrijum perboratom, proizveli prvi aktivni deterdžent za veš. Njihov proizvod stvarao je fino raspršene mehuriće kiseonika prilikom otkuvavanja veša, nije sadržao hlor, a tkaninu je posebno omekšavao tokom pranja. Deterdžent je bio u praškastom obliku te se pakovao i prodavao u kartonskim pakovanjima pod i danas poznatim nazivom, Persil.Nešto kasnije, 1916. godine, još jedna Nemačka firma, Badische Anilin und Soda Fabrik A.G., proizvela je sulfoniranu supstancu na bazi naftalena i izopropil alkohola, koja je označena kao alkilarilsulfanat, a proizvod je nosio naziv Nikel-A.Na ovaj način, utrt je put za komercijalnu proizvodnju sredstava za pranje kod kojih su u najvećoj meri bili otklonjeni nedostaci prisutni kod upotrebe sapuna.

Razvoj proizvodnje deterdženata nastavljen je, i do drugog svetskog rata već je postojalo nekoliko proizvođača u Evropi i SAD, koji su industrijski proizvodili različite deterdžente. Ekspanzija u proizvodnji deterdženata usledila je vrlo brzo nakon rata, te je na komercijalnom tržištu njihova proizvodnja dostigla visoku poziciju, a prodaja je tokom pedesetih godina 20. veka, po prvi put, nadmšila prodaju sapuna. Svi deterdženti proizvođeni u tom periodu bili su u čvrstom stanju, tačnije, kao praškaste materije, dok su se prvi tečni deterdženti pojavili na tržištu nakon polovone 20. veka.

1.2. Podela deterdženata

Deterdženti predstavljaju sredstva za pranje i čišćenje (lat. detergere – obrisati, skidati) koja su bazirana na sintetičkim površinski aktivnim materijama (tenzidima), supstancama koje snižavaju površinsku napetost i time ubrzavaju kvašenje čišćene površine te emulgiraju i disperguju nečistoće i stvaraju penu. Jedna od glavnih karakteristika deterdženata u odnosu na sapun je to što su prilično neosetljivi prema tvrdoj vodi.

4

Zapravo, deterdženti su kompozicija površinski aktivne materije, neorganskih soli, organskih komponenata te različitih dodataka koje utiču na poboljšanje svojstava površinski aktivne supstance i samog deterdženta. Svojstva deterdženta zavise od nekoliko faktora kao što su: sastav smese, međusobni odnos komponenata, način proizvodnje, tvrdoća vode te namena zavisno od vrste čišćenog materijala i vrste onečišćenja.Prema tome, postoji nekoliko vrsta deterdženata, koji se mogu podeliti na: deterdžente za pranje u domaćinstvu i perionicama, deterdžente za doradu u tekstilnoj industriji, kao i deterdžente za različite specijalne namene. Deterdženti za pranje u domaćinstvu i perionicama predstvljaju najzastupljeniji segment. Pod tim podrazumevamo deterdžente za pranje rublja koji su najčešće u praškastom obliku, pa se često sreće i naziv prašak za rublje. Svojstva ovog deterdženta zavise pre svega od vrste rublja za koju su namenjeni pa mogu biti npr. za belo, šareno, sintetičko, polusintetičko ili rublje od prirodne svile i vune. Takođe mogu biti namenjeni za ručno ili mašinsko pranje. Za tvorničku doradu tekstila, deterdžentii mogu biti za kvašejne, iskuvavanje, ispiranje, bojenje, omekšavanje i sl. zavisno u kom delu procesa se koriste. U deterdžente za specijalne namene ubrajaju se razne vrste ovih sredstava, najrazličitije namene. Tako u ovu grupu spadaju: sredstva za pranje posuđa, za pranje stakala, sredstva za pranje ambalaže u prehranbenoj industriji, sredstva za čišćenje metala, odmašćivanje metala kod površinske obrade, sredstva za čišćenje drvenih i lakiranih površina, pa i šamponi za pranje kose i sl.

Deterdženti se na tržišzu pojavljuju u različitim oblicima. Pored pomenutog praškastog deterdženta, možu biti još i tečni, kao paste ili kao kreme.

2. SIROVINE ZA PROIZVODNJU PRAŠKASTIHDETERDžENATA

Praškasti deterdženti, odnosno sredstva za pranje rublja, kao što je već rečeno za datardžente uopšte, predstvljaju smese različitih komponenata. Površinski aktivne materije (tenzidi) najčešće su prisutne u količini od oko 15%. Od ostalih komponenata, sredstva za omekšavanje vode čine najveći deo deterdženta i prisutne su sa oko 25-30%, a zatim sredstva za beljenje koja čine 15-20%. Enzimi čine oko 0,5%, optička belila, mirisi i drugi dodaci 1%, a ostala pomoćna sredstva mogu činiti i do 30%. Ovi podaci su okvirni i mogu znatno da variraju za različitie deterdžente.Generalno, supstance koje ulaze u sastav deterdženta su tenzidi, razne neorganske komponente, organske komponente, punila i dr.

2.1. Površinski aktivne materije (tenzidi)

Površinski napon nastaje kao rezultat neuravnoteženosti privlačnih sila koje deluju na molekule na površini tečnosti. Do te pojave neuravnoteženosti sila dolazi jer su molekuli na površini tečnosti samo sa jedne strane u dodiru sa sličnim molekulima, stoga na njih deluju različite sile u različitim pravcima i iz tog razloga sile se ne mogu poništiti te se javlja rezultantska sila koja deluje u pravcu normalnom na površinu tečnosti. Ova sila teži da povuče molekule ka unutrašnosti i površinu učini što manjom. Javlja se praktično kod svih materijala nezavisno od agregatnog stanja, ali njen intenzitet nije uvek isti i može varirati u širokim granicama, od vrlo velikih kao kod vode do vrlo malih kod npr. parafina.

5

Upravo iz tog razloga imamo, na primer, pojavu da slobodne kapljice svih tečnosti teže da poprime oblik loptice, tj. oblik sa najmanjom specifičnom površinom.

Površinski aktivne materije (skr. PAM) se u rastvoru, u ovom slučaju vodenim, raspoređuju tako da je njihova koncentracija na graničnoj površini veća od koncentracije u unutrašnjosti rastvora, pa zbog toga dolazi do promene površinskog napona sistema.Ove materije imaju široku primenu koja se ne svodi samo na sredstva za pranje. Koriste se u tekstilnoj industriji ali i poljoprivredi, šumarstvu, rudarstvu, proizvodnji kozmetičkih preparata kao i mnogim hemijskim industrijama.

Površinski aktivne materije predstavljaju osnovu svakog deterdženta i njegovu najbitniju komponentu, te najviše utiču na kvalitet pranja. Ove materije svojim dejstvom smanjuju površinsku silu na granici faza, odnosno smanjuju napetost vode u odnosu na vazduh ali i druge supstance, kao što su masnoća i razna druga onečišćenja. Rastvorena u vodi, ova jedinjenja već u malim koncentracijama znatno smanjuju površinski napon vode na graničnim površinama. Na taj način omogućavaju ispunjenje dva vrlo bitna zahteva za kvalitetno pranje, a to su:

da se nečistoće uklanjaju sa površine koja se ćisti, da se ta nečistoća rastvori i dispergije u sredstvu za pranje, kako se ne bi vratila

na očišćenu površinu.

Razlog zašto površinski aktivne materije imaju dejstvo na snižavanje površinskog napona jeste u tome što molekuli ovih materija imaju asimetričnu strukturu te zbog toga pokazuju dvostruki afinitet. Molekul površinski aktivne materije najjednostavnije bi se mogao prikazati formulom RX, gde R predstavlja hidrofobni, a X hidrofilni deo. Hidrofilnim je nazvan onaj deo molekula koji ima afinitet prema vodi (grč. filos - prijatelj), dok deo koji odbija vodu nazivamo hidrofobni (grč. fobos - strah).

Slika 1. Hidrofobni deo (rep) i hidrofilni deo (glava)

Hidrofobni deo je ne-polarnog karaktera, u najvećem broju slučajeva to je ravan ili razgranat alifatski ugljovodonični lanac, koji, iako je površinski aktivna materija rastvorljiva u vodi, jako teško sa vodom uspostavlja vezu. S druge strane, upravo ovaj deo molekula teži da se ujedini sa uljem biljnog ili životinjskog porekla sadržanog u prljavštini. Na taj način suprotne sile vežu prljavštinu i raspoređuju je u vodi.Ugljovodonični lanci koji čine hidrofobni deo mogu biti različite dužine, a sa povećanjem njihove dužine raste i hidrofobni karakter supstance.

Hidrofilni deo molekula omogućava da sempovršinski aktivna materija rastvara u vodi zajedno sa hidrofobnim delom. Grupe koje sačinjavaju hidrofilni deo dele se na:

6

kisele: karboksilna [-COO-Na+], sulfatna [-OSO3-Na+], sulfonska [-SO3

-Na+], o-fosforna [-OPO3

2-(Na+)2] i dr.; bazne: primarna [-NH2·HCl], sekundarna [=NH·HCl], piridinska [(C6NH5)+Cl-] i

dr., nejonogene: etarska [–O–], hidroksilna [–OH], esterificirana karboksilna [–COO-],

karbonamidna [–CONH–], etilenska [–CH=CH–] i druge.

Površinski aktivne materije mogu biti prirodnog porekla, tj. biljnog i životinjskog, ili sintetičkog porekla. Ukoliko su biljnog porekla poznate su i kao oleo-hemikalije koje se najčešće proizvode iz palminog ulje. Površinski aktivne materije sintetičkog porekla dobijaju se iz nafte i nazivaju petrohemijske. Postoje četiri vrste površinski aktivnih materija:

anjonaktivne, katjonaktivne, nejonogene i amfoterne.

U proizvodnji sredstava za pranje uglavnom se koriste tenzidi anjonskog i katjonskog tipa. Ako je hidrofilna grupa kisela, tada je površinski aktivna materija prisutna kao anjon, koji je vezan nekim malim katjonom, najčešće jonom Na. Ta kombinacija predstavlja anjonaktivno jedinjenje.Kada je hidrofilna grupa bazna, jedinjenje je u vodenom rastvoru prisutn kao katjon, pa se smatra da je površinski aktivna supstanca katjonaktivna.Materije čije hidrofilne grupe ne obrazuju soli nazivaju se nejonogene. Zbog zagađenja životne sredine, nastoji se da se smanji upotreba površinski aktivnih materija sa razgranatim ugljovodonikovim lancima. Ove materije su ranije bile u većoj upotrebi, ali zbog teške biološke razgradnje nanose štetu pre svega vodotokovima.

Površinski aktivne materije u sastavu deterdženata, moraju imati sledeća svojstva:

dobru sposobnost kvašenja, smanjenje površinske napetosti, dobru sposobnost stvaranja pene, netoksičnost, blago i neškodljivo delovanje na kožu i sluzokožu, sposobnost biološke razgradnje, neutralan miris, mogućnost jednostavne primene.

Od anjonaktivnih tenzida, u upotrebi su najčešće: linearni alkilsulfonat, lauril sulfonat, alikil etersulfat i dodecilbenzolsulfonska kiselina.

Slika 2. Anjonski tenzidi - linearni alkilsulfonat i alikil etersulfat

7

Najčešće primenjivani katjonaktivni tenzidi su kvaterni estersulfat i monoalkil kvaternerni spojevi.

Slika 3. Katjonski tenzidi - estersulfat i monoalkil kvaternerni sistem

Kod nejonogenih tenzida koji se koriste u proizvodnji deterdženata, razlikuju tenzidi tipa nonilfeniloksietilena i tenzidi tipa natrijum sulfata etoksiliranih masnih alkohola.Amfoterni tenzidi su najčešće tipa alkil bataina.

2.2.Neorganske komponente

U sastav deterdženata ulazi niz neorganskih supstanci od kojih su najzastupljeniji karbonati, silikati, perborati, fosfati i zeoliti ali i druge komponente.

Karbonati koji najčešće ulaze u sastav deterdženata su uglavnom natrijumovi i kalijumovi karbonati, i to: natrijum karbonat ili kalcinirana soda [Na2CO3], natrijum hidrogenkarbonat [NaHCO3], natrijum seskvikarbonat [Na2CO3 · NaHCO3 · 2H2O].

Natrijum karbonat omogućava visoku alkalnost i omekšava vodu taloženjem Ca i Mg karbonata uz uslov da je pH rastvora veći od 9. Deluje kao alkalna komponenta punila. To je čvrsta bela praškasta materija bez mirisa, jako hidroskopna te je potrebno čuvati od vlage kako se ne bi ugrudvala, a takođe tokom vlaženja može da se zagreje i do 150°C. Natrijum karbonat se najviše koristi upravo u proizvodnji praškastih deterdženata.

Natrijum hidrogenkarbonat se ponekad dodaje u cilju smanjenja pH vrednosti. Natrijum seskvikarbonat deluje na omekšavanje vode a služi i za regulisanje

alkalnosti rastvora.

Silikati poseduju nekoliko pozitivnih osobina zbog kojih ulaze u sastav deterdženata.Jako bitna osobina silikata je to što imaju dobro pufersko dejstvo, što je posebno značajno kod pranja rublja gde su prljavštine kisele prirode. Zapravo, silikati imaju najizraženije pufersko dejstvo od svih alkalija.Silikati takođe omekšavaju vodu formirajući talog koji voda lako spira. Poboljšavaju svojstvo kvašenja i emulgovanja. Ne talože se na vlaknima tkanine koja se pere ali suspenduju na istoj.Ukoliko se silikati u deterdžentima koriste zajedno sa kondenzovanim fosfatima, poboljšavaju sinergijsko dejstvo između fosfata i deterdženta.Od silikata najčešće se koriste: natrijum ortisilikat [Na4SiO3], natrijum seskvisilikat [Na6Si2O7], natrijum silikat [Na2SiO3]. U retkim slučajevima može da se koristi i kalijum silikat, a takođe se koristi i magnezijum silikat [Mg2SiO4], koji predstavlja stabilizator kiseonika ukoliko se koriste perborati za beljenje.

Zeoliti su materije koje se u proizvodnji deterdženata danas najčešće koriste za omekšavanje vode, mada imaju široku upotrebu i u drugim industrijskim procesima. To su

8

zapravo otvorene kristalne rešetke alumosilikata koje sadrže mikroskopske pore u kojima mogu da se smeste katjoni poput Na+, K+, Mg2+ ili Ca2+ jona.Čestice zeolita koji se koriste u izradi deterdženta sadrže hiljade slojeva Na+ jona. Ovi joni se u kontaktu zeolita sa tvrdom vodom izmenjuju sa Mg2+ i Ca2+ jonima koji se nalaze u vodi povećavaju njenu tvrdoću. Sam alumosilikatni skelet zeolita je negativno naelektrisan te zbog toga privlači prisustvo katjona koji su kroz njegovu strukturu pokretni, odnosno mogu menjati mesta. Kako Mg2+ i Ca2+ joni imaju dva pozitivna naelektrisanja, oni se čvršće vežu za strukturu zeolita te se otpuštaju Na+ joni slabijeg naelektrisanja. Neki tipovi zeolita danas takođe mogu da se koriste za izmenu fosfata.

Fosfati takođe koriguju tvrdoću vode pojačavajući moć pranja. Najčešći fosfati u upotrebi su: trinatrjev fosfat [Na3PO4], tripolifosfat natrijuma i kalijuma [Na5P3O10 i K5P3O10] te pirofosfati natrijuma i kalijuma. Sekvestren ST-90 50% (tetranatrijum etilendiaminotetraacetat) primenjuje se zbog svojih svojstava kompleksnog vezivanja metalnih katjona sa ulogom da odstrani njihovo negativno dejstvo na proces pranja.

Natrijum perborat [NaBO2 · H2O2 · H2O] koristi se takođe u proizvodnji praškastih deterdženata zbog svojih osobina da oslobađa kiseonik, koji ima efekat beljenja ali ne utiče na sintetička vlakna. Natrijum perborat predstavlja jednu od najrasprostranjenijih peroksigenih mešavina i može se koristiti kao univerzalno sredstvo za beljenja pri pranju.Ipak, upotreba perborata je u nekim zemljama ograničena zbog štetnog dejstva borovih soli koje zaostaju u vodi nakon pranja. U tom slučaju koristi se inatrijum perkarborat [2Na 2BO3

· 3H2O2], koji je nešto stabilniji od perborata i ima veću mogućnost razgradnje.

Mnoge druge neorganske supstance koriste se u proizvodnji deterdženata u cilju poboljšanja nekih svojstava pranja, kao na primer: boraks (retko se koristi), natrijum hlorid koji u određenim slučajevima poboljšava pranje a služi i kao punilac kod praškastih deterdženata u udelu do 10%, magnezijum sufat koji se često dodaje praškastim deterdžentima kao stabilizator perborata a jača i moć pranja, te natrium sulfat.Takođe koriste se i punila a to su najčešće silicijum dioksid, mermerna prašina, kvarc i dr.

2.3.Organske komponente

Karoksil celuloza (CMC), natrijumova so glikolnog etera celuloze, je praškasta higroskopna materija koja sprečava taloženje nečistoća na površini opranog rublja. Ova jedinjenja su razgradiva u vodi i tipično negativno naelektrisana.

Enzimi takođe ulaze u sastav pojedinih deterdženata,a njihova uloga je razgradnja belančevina, kod nečistoća koa što su mrlje od krvi, mleka i sl. oni predstavljaju neiscrpne biokatalizatore i mogu zameniti veliku količinu hemikalija koje je stvorio čovek. Efikasni su na niskim temperaturama i potpuno biorazgradivi. Inače, to su kompleksni proteini velike molekulske mase koji predstavljaju supstance u obliku praha ili zrna. Vrste enzima koje pozitivno utiču na proces pranja su profaza, amilaza, lipaza i celuloza.

Optička belila su supstance koje apsorbuju nevidljivu UV svetlost i emituju vidljivu svetlost u plavom delu spektra, a kako je plava boja komplemantarna žutoj tkanina izgleda belje.Ove supstance koriste se i u izradi sapuna, papira, u kozmetici, izradi plastičnih masa i dr.

9

2.4.Ostali dodaci

Ovde spadaju razni dodaci za poboljšavanje moći kvašenja, dispergovanja, emulgovanja, dodaci za dezinfekciju, mirisi i niz drugih dodataka.Mirisi su organske materije koje svojom upotrebom daju dekorativni imidž proizvodu. Po svom sastavu, mirisi uglavnom predstavljaju različite strukture aromatičnih derivata. Česte osnovne sirovine iz kojih se dobijaju mirisna eterična ulja su cvet ruže, labanda, kora limuna, borove iglice i dugi četinarski proizvodi i poljsko ili planinsko cveće.Kao dezinfekciona sredstva primenjuju se najčešće četvorovalentni amonijačni spojevi.Dodaci za penjenje biraju se zavisno od toga da li se želi dobiti proizvod sa većom ili manjom moćU penjenja. Za veću sposobnost penjenja koristi se anjonaktivna supstanca u kombinaciji sa tzv. ''pojačivačima punjenja'' kao što su etanolamid ili oksid amina. U drugom slučaju koristi se kombinacija anjonaktivne supstance sa masnim sapunom, i nejonogenom PAM.

3. PROCES PROIZVODNJE PRAŠKASTIH DETERDžENATA

3.1. Osnove proizvodnje praškastih deterdženata

Praškasti deterdženti najčešće se proizvode na taj način što se sastojci deterdženta prema odgovarajućoj formulaciji sa malom količinom vode u mešalicama zamešaju u pastu, koja se u industriji još naziva slari (engl. slurry). Dobijane pasta se potom suši u aparatima za sušenje raspršivanjem pod pritiskom. Pri tome nastaju sitne kuglice ili ljuspice kojpadaju na dno aparata.Početnoj smeši koja prolazi ovaj proces ne dodaju se na početku komponente koje su osetljive na povišene temprature, kao što su perborati, mirisne supstance i dr.

Takođe se još uvek negde koristi i starija, tzv. ''gumna metoda'', koja se izvodi tako što se odgovarajuća smeša komponenata dovodi kašasto stanje upotrebom vode, a zatim se smeša deterdženta u tom obliku veže na neku neorgansku so, uglavnom Na2CO3 ili Na2SO4. na taj način nastaju kristalni hidrati tih soli, koji se potom melju na željenu granulaciju. Mana ove metode je to što ograničava upotrebu površinski aktivnih materija a prednost je u tome što praktično nema utroška energije za sušenje.

Komponente osetljive na povišene temperature dodaju se naknadno, nakon završenog procesa mešanja i sušenja osnovne smeše, tj. slarija.

Proces proizvodnje deterdženta može se podeliti u sledeće faze:

priprema sirovina, proizvodnja slarija, raspršivanjee i sušenje slarija, dorada proizvoda, odnosno dodavanje termoosetljivih komponenti, pakovanje i skladištenje.

Bitno je takođe napomenuti da samo sastavljenje odgovarajuće smeše zahteva dugotrajan istraživački rad, kako bi se se dobio najpogodniji udeo pojedinih komponenti.

10

Slika 4. Šema pogona za proizvodnju praškastih deterdženata

3.2.Priprema sirovina

Priprema sirovina obuhvata pripremu svake pojedinačne sirovine koja ulazi u sastav slarija, odmeravanje tačne količine komponente te njeno doziranje u posudu za mešanje.U sastav slarija obično ulazi desetak različitih komponenti, a tačan sastav zavisi od toga kakv se konačan proizvod želi dobiti.Uopšteno, priprema sirovina podrazumeva da se sve komponente koje ulaze u sastav slarija, pripreme u odgovarajućoj formi podesnoj za proces. Pri tome prpirema praškastih sirovina obuhvata uglavnom samo skladištenje i održavanje u praškastom stanju, dok je priprema tečnih deteraženata nešto složenija.

Specifičan slučaj pripreme i doziranja tečne sirovine, koji predstavlja posebnu celinu u postrojenju za pripremu slarija jeste i dobijanje sapuna. Sapuni su vrlo bitna komponenta u slariju ako i u samom deterdžentu, a dobijaju se neutralizacijom masnih kiselina pomoću NaOH. Postupak se izvodi tako što se u rezervoaru masne kiseline zagrevaju do do oko 60°C i doziraju u posudu za pripremu sapuna. U istu posudu doziraju se u vidu rastvora, NaOH i voda. Posuda (neutralizator) poseduje mešalicu kao i sistem za hlađenje i grejanje. Z dobru tečljivost sapuna, temperatura neutralizacije je 85-90°C. Sam proces je egzoterman i provodi se kontinualno.

Priprema kompleksne otopine Na-Mg-silikata takođe se odvija u zasebnom reaktoru opremljenom mešalicom i grejačem, i smeštenom na vagu. U rezervoar se doziraju odgovarajuće količine magnezijum sulfata, natrijum hidroksida, natrijum silikata i vode a proces se odvija dodobijanja stabilne koloidne otopine određene pH vrednosti.

11

Produkt se skladišti u rezervoare sa mešalicama kako bi se sprečilo raslojavanje nastale smeše.

Priprema suspenzija vrši se u reaktoru sa mešalicom i grejanjem. Tačno određene količine komponenti i vode doziraju se u reaktor gde se uz grejanje i mešanje dobija jednolična suspenzija koja se zatim skladišti u rezervoare u kojima se održava na odgovarajućij temperaturi do doziranj u posudu za pripremu slarija.

Priprema ostalih tečnih komponenti obuhvata sve tečne komponente čija se priprema pre doziranja sastoji u samo u zagrevanju i mešanju u odgovarajućim rezervoarima.

Postrojenje tekođe obuhvata i uređaj za rekuperaciju otpadnih praha i otpadnih voda, a sav otpadni prah, škart, sakuplja se u vreće i doprema u posudu opremljenu mešačem i grejačem. Škart se tu mešanjem i grejanjem priprema sa određenom količinom čiste vode ia zatim vodi u rezervoare u kojima se skladišti i održava do ponovne upotrebe u prizvodnji slarija.

Doziranje svih komponenti vrši se posebnim dozatorima, na taj način što se na dozirnim vagama odmeravju tačno određene količine odgovarajućin materija i doziraju dovoljno učestalo da se proces može smatrati kontinualnim. Odvage se krću od 1 do 5kg, a svaka vaga izvrši i do sto mernih operacija u toku jednog časa. Dozirne vage ispuštaju sve praškaste komponente u edan pužni transporter, a tekođe sve tečne komponente u zajednički cevni vod, tako da se sirovine delimično izmešaju još pre samog ubacivanja u posudu za pripremu slarija.

3.3.Proizvodnja slarija

Predstavlja najbitniju fazu u procesu proizvodnje praškastih deterdženata, jer od nje direktno zavisi kvalitet gotovog proizvoda. Odvija se u mešaču, koji se još naziva i homogenizator iz kog je uklonjen zrak.Tačno određene količine komponenti doziraju se najpre u jedan homogenizator gde se mešaju na određenoj temperaturi koja zavisi od sastava slarija, odnosno od osobina krajnjeg proizvoda. Masa se zatim vodi u drugi homogenizator, takođe sa mešanjem i grejanjem, u kome se vrši konačna homogenizacije pri odgovarajućoj temperaturi, tj. završno stvaranje slarija, tzv. dozrevanje. Ovako dobijen slari predstavlja gustu viskoznu masu koja sadrži čestice fine disperzije. Vrši se filtriranje mase radi uklanjanja mehaničkih primesa, a zatim prolaskom kroz magnetni filter izdvajaju se i feromagnetne čestice. Nakon toga ubacuje se u pumpe za finu homogenizaciju i ponovo, posle toga, filtrira, a zatim odlazi u pumpe visokog pritiska za raspršivanje.

3.4.Raspršivanje slarija

Nakon proizvodnje slarija u homogenizatoru i njegovog filtriranja radi uklanjanja čestica nepoželjnih materija, sledi raspršivanje. Raspršivanje je postupak koji se izvodi kako bi se dobijeni slari koji se nalazi u pastoznom stanju, preveo u praškasti oblik. Prašak koji nastaje u ovom procesu, naziva se pretprašak ili osnovni deterdžent. Postupak se izvodi u tornju za raspršivanje koji predstavlja jedan od osnovnih delova postrojenja za proizvodnju praškastog deterdženta.

12

Pastozna masa nakon mešanja i filtriranja odlazi u pumpu visokog pritiska kojim se pasta potiskuje ka vrhu tornja gde se kroz dizne rasprašava. Pritisak u pumpi, zavisno od vrste deterdženta, kreće se između 30 - 50·105 Pa. Dizne su povezane u kružni prsten pri vrhu unutrašnjeg dela tornja, tako da je obezbeđen ravnomeran protok kroz svaku od njuh. Prečnik dizni varira od 1,5 do 3,5 mm, a njihov broj je od 12 do 16.Sam proces raspršivanja izvodi se radi lakšeg sušenja pastozne mase. Sušenje se izvodi pomoću topog vazduha zagrejanog na 250-350°C koji se uvodi kroz otvore na dnu kolone, te tako struji na više suprotno smeru kretanja usitnjenih kapljica paste koje izlaze iz dizni. Temperatura vazduha strujanjem opada, tako da je u zoni raspršivanja ona oko 160-200°C, a na izlazu iz tornja 105-120°C.Tokom kontakta slarija sa toplim vazduhom, dolazi do razmene toplote, slari se greje, a voda koja se nalazi u njegovom sastavu isparava, a jedan deo vode se i veže u obliku kristalne vode. Tokom celog procesa u tornju se pomoću ventilatora obezbeđuje mali nadpritisak.Topli vazduh koji napušta toranj sa sobom nosi i čestice deterdžentskog praha različite veličine. Zbog toga se ovaj vazduh prerađuje, najpre u ciklonu radi uklanjanja krupnijih čestica a zatim u taložnoj komori gde se izdvajaju finije čestice. Sav prah izdvojen ovako iz vazduha vraća se u ponovo u toranj čime se smanjuju gubici u procesu.Slari koji napušta toranj nalazi se u vidu poroznih kuglica ili ljuspica.

Na samom dnu tornja, ispod prstena kroz koji se uduvava topli vazduh, nalazi se i zona hlađenja, koja služi da dobijani prašak ohladi pre potpunog napuštanja tornja, tako da prašak koji napušta toranj ima temperaturu 45-55°C.

Praškasti osnovni deterdžent koji izlazi iz tornja pada na transportnu traku i vodi se upreko vazdušnog lifta u separacionu komoru. Pri prolasku kroz zračni lift dodatno se prašak hladi a zaostala vlaga isušuje ili veže u kristale. Zadatak separacije je da razdvoji krupnije i sitnije čestice.

3.5.Dorada osnovnog deterdženta

Dorada je završna faza u procesu proizvodnje praškastog deterdženta i u ovoj fazi deterdžentu se dodaju preostale komponente kojima se postiže konačni kvaliteti proizvoda, a koji nisu mogli ranije da se dodaju zbog termičke nestabilnosti.Takođe, tokom ovog dela procesa, dodaju se i komponente koje upravo i imaju zadatak da u završnim fazama izvrše neke promene u sastavu deterdženta ili pak nije bilo potrebe da se dodaju ranije pa je njihovim dodavanje na kraju postignuta ušteda energije.

Proces dorade izvodi se u mešalicama u kojima se doziraju i mešaju tačno određene količine osnovnog deterdženta i prethodno pripremljeni dodaci. Dodaci koji se dodaju u tokom dorade zavise od formulacije deterdženta, a među njima su najčešće natrijum perborat, mirisi, enzimi i dr.

Nakon procesa dorade, gotov deterdžent pakuje se u odgovarajuću ambalažu za prodaju i skladišti.

13

4. ANALIZA GOTOVOG PROIZVODA

Laboratorijska analiza proizvoda vrlo je bitan deo gotovo svakog procesa u hemijskoj industriji pa tako i u ovom slučaju. Analiza praškastog deterdženta vrši se prema standardu propisanom specijalno za ovu vrstu proizvoda, a ispituje se niz osobina i karakteristika određenog proizvoda, kao što su: sadržaj ukupne anjonaktivne tvari (%), pH područje, sadržaj alkalija ili kiselih supstanci, tačka temperaturnog zamućenja, mirisi i druge fizičko-hemijske osobine.

Ukupna aktivna materija u proizvodu predstavlja zbir procentualnih vrednosti površinski aktivnih materija koje vode poreklo od upotrebljenih zadanih sirovina. Određivanje pH vrednosti veoma je bitno kod gotovog proizvoda, i često se zahteva strogo poštovanje odgovarajuće pH. U zavisnosti od deterdženta, može se zahtevati da on bude neutralan ali i da ima blago kisela ili bazna svojstva. Miris deterdženta predstavlja rezultat izbora odgovarajućih mirisnih eteričnih ulja u procesu proizvodnje. Često je jako bitan jer daje posebnu mirisnu notu opranoj taknini, pa tako može uticati na prepoznatljivost proizvoda kao i izbor krajnjih potrošača.Izgled deterdženta je takođe jedna od fizičkih osobina deterdženta kao i njegova specifična težina.

Mikrobiološka stabilnost deterdženta je jedna od najvažnijh osobina kod ove vrste proizvoda, te je u cilju njenog postizanja potrebno ispuniti sledeće mere:

osnovna higijena pogona i čistoća procesnih uređaja, osnovna higijena zaštitne odeće koja se koristi, redovna i vanredna dezinfekcija procesnih uređaja odgovarajućim sredstvima, svakodnevno uzorkovanje kod pakovanja gotovih proizvoda, uzorkovanje sirovina kod prijema.

Kontrola kvaliteta predstavlja kontrolu kvaliteta praškastih deterdženata kao i analizu svih sirovina koje ulaze pre nego što uđu u proces proizvodnje, a podrazumeva i kontrolu kvaliteta ambalaže u koju se pakuje gotov proizvod.

5. ZAŠTITA ŽIVOTNE SREDINE PRI PROCESUPROIZVODNJE DETERDžENTA

Biorazgradivost deterdženta, odnosno komponenti koji ulaze u njegov sastav predstavlja imperativ kada je ova vrsta proizvoda u pitanju. U većini zemalja sveta zabranjena je potreba deterdženata koji nisu biorazgradivi, i zahteva se da biorazgradivost bude najmanje 80%. Suština je da sve komponente koje ulaze u sastav deterdženta imaju osobinu biorazgradivosti.Tokom samog procesa proizvodnje deterdženta, koliko se sve obavlja kako treba, nema opasnosti od zagađenja okoline. Jedine moguće zagađivače predstavljaju otpadne vode i topli gasovi koji izlaze sa vrhe tornja, ali te vode kruže po pogonu i ne ispuštaju se u okolinu, dok se gasovi prečišćavaju.

Otpadne vode koje nastaju tokom procesa proizvodnje spadaju u dve grupe. Prva grupa su vode koje služe za hlađenje pumpi i drugih uređaja kojima je potrebno hlađenje tokom rada. Ove vode su uvek u kružnom toku.

14

Drugu grupu predstavljaju zaprljane otpadne vode koje u sebi nose čestice deterdženta. One se sakupljaju u rezervoarima, prečišćavaju se i koriste ponovo kao procesna voda.

Zagađeni vazduh koji izlazi iz tornja i sadrži čestice deterdženta, tačnije pretpraška, pre ispuštanja u okolinu prčišćava se u tri faze:

centifugalno u bateriji multciklona, taloženjem u taložnoj komori, ispiranjem u koloni za ispiranje (skruberu).

6. LITERATURA

1. Sadadinović, J. (2008): Organska tehnologija, Tehnološki fakultet Tuzla2. Ilišković, N. (1992): Organska hemijska tenologija, Svjetlost, Sarajevo3. http://www.henkel.rs/index.htm 4. http://en.wikipedia.org/wiki/Surfactants 5. file:///C:/Documents%20and%20Settings/mladen/My%20Documents/Downloads/

Laundry%20Detergent%20Production.htm6. file:///C:/Documents%20and%20Settings/mladen/My%20Documents/Downloads/

Zeolite%20-%20Wikipedia,%20the%20free%20encyclopedia.htm

15