Xà phòng là chất làm sạch hữu hiệu giúp loại bỏ mồ hôi, bụi bẩn trên da, quần áo. Vậy phương pháp sản xuất xà phòng trong phòng thí nghiệm và công nghiệp như thế nào? Bạn đọc cùng với VIETCHEM hãy cùng nhau tìm hiểu thông qua bài viết dưới đây nhé!

1. Xà phòng là gì?

Xà phòng là hỗn hợp muối natri (hoặc kali) của các axit béo và một số chất phụ gia. Nó có khả năng làm sạch mồ hôi, bụi bẩn trên da cũng như các chất bẩn trên thiết bị, dụng cụ.

Xà phòng là gì?

2. Nguyên tắc sản xuất xà phòng

Nguyên tắc sản xuất xà phòng như sau:

- Xà phòng là chất béo hoặc dầu được trộn với chất kiềm, đây cũng là những chất chính để làm lên xà phòng. Ngoài ra cần dùng một số chất khác. Nguyên liệu để sản xuất xà phòng gồm:

• Chất béo: Dầu có nguồn gốc từ động vật hoặc thực vật.
• Chất kiềm là một chất hóa học, còn được gọi là dung dịch kiềm. Trong sản xuất xà phòng dạng chất rắn, dung dịch kiềm là natri hydroxit. Trong sản xuất xà phòng lỏng cần kali hydroxit.
• Nước muối (để thu hồi glycerin).
• Phụ gia (natri cacbonat, natri silicat, thuốc nhuộm, nước hoa, v.v.) là sản phẩm thứ cấp.

- Sau đó làm nóng dầu và dung dịch kiềm tạo ra xà phòng. Phản ứng hóa học này được gọi là xà phòng hóa. Nếu không có dung dịch kiềm, quá trình xà phòng hóa không thể tự xảy ra, vì vậy dung dịch kiềm là cần thiết để tạo ra xà phòng.

3. Quy trình sản xuất xà phòng như thế nào? 

3.1 Quy trình sản xuất xà phòng công nghiệp

Sản xuất xà phòng là một trong những ngành công nghiệp hóa chất lớn vì nhu cầu sử dụng rất cao ở mọi nơi trên thế giới. Có bốn nguyên liệu thô cơ bản liên quan đến sản xuất xà phòng và cũng có 3 phương pháp xử lý cơ bản được sử dụng trong công nghiệp gồm quá trình nóng và quá trình lạnh, quá trình sôi hoàn toàn.

• Quá trình lạnh (phản ứng diễn ra chủ yếu ở nhiệt độ phòng)
• Quá trình nóng (sự đun sôi diễn ra gần điểm sôi)
• Quy trình đun sôi hoàn toàn (các bình phản ứng được đun sôi ít nhất một lần và glycerol được thu hồi)

Các chất béo tự nhiên được sử dụng để làm xà phòng trong công nghiệp là triglycerol  thường là trieste bao gồm ba chuỗi axit cacboxylic aliphatic chuỗi dài nối với một phân tử glycerol.

Nguyên liệu dầu được lấy từ các nguồn khác nhau thường có mùi mạnh, với màu đậm nên cần xử lý trước khi sản xuất. Thường các phương pháp được sử dụng như tẩy trắng, tinh chế và khử mùi. 

- Sản xuất xà phòng theo quá trình nóng:

Phản ứng 1: Phản ứng giữa glycerin và axit béo để tạo thành chất béo trung tính. 

Sau đó là quá trình làm nóng, dầu và kiềm vào một buồng khuấy trộn, tạo các điều kiện thích hợp như nhiệt độ khoảng 90 độ C.

Phản ứng giữa glycerol và axit béo

Phản ứng 2: Phản ứng của chất béo trung tính và natri hydroxit. Các hạt natri hydroxit hoặc kali hydroxit được lấy và hòa tan trong nước.

Dưới đây là ví dụ cụ thể:

Phản ứng của chất béo trung tính và natri hydroxit

Xà phòng được làm xong chuyển vào buồng để phun áp suất thấp. Nước được bốc hơi, xà phòng lắng đọng. 

Phản ứng 3: Phản ứng thu hồi glycerin

Nếu thêm Na + vào hỗn hợp, cân bằng phản ứng sẽ đảo ngược để giảm thiểu Na + theo nguyên lý Le Chatelier. Tại thời điểm này, khối lượng riêng của glycerol tăng lên và khối lượng riêng của xà phòng giảm xuống. Xà phòng sau đó nổi lên trên cao và glycerin đọng lại ở phía dưới. Glycerin được thu hồi từ đáy bể. Phản ứng thu hồi glycerin dựa trên sự phân tách bằng sự khác biệt về mật độ.

Ngoài ra, để thu hồi NaOH người ta trung hòa bằng cách thêm một loại axit yếu như axit citric. Ngoài axit citric, axit photphoric cũng có thể được sử dụng như một axit yếu cho quá trình này.

- Sản xuất theo quá trình lạnh:

Xà phòng được sản xuất theo quá trình làm lạnh tương đối kéo dài. Hỗn hợp được khuấy mạnh trong khoảng 2 giờ và chất phụ gia thường được thêm vào ở giai đoạn này. Ngay sau khi phần lớn hỗn hợp đông lại, xà phòng thô được lấy và đổ vào các khung làm mát. Ở đó, quá trình xà phòng hóa cũng tiếp tục trong một ngày hoặc hơn.

Xà phòng thô (hàm lượng chất béo: 58%) được lấy ra khỏi khung, cắt thành từng miếng và đóng gói.

- Sản xuất theo quy trình nóng hoàn toàn:

Trong quá trình này, phản ứng xà phòng hóa thường diễn ra ở nhiệt độ cao tới 100 độ C. Ở đây, chất béo cũng cho phép sử dụng từ nhiều nguồn hơn. Glycerin sau đó được tách ra khỏi xà phòng bằng cách rửa bằng kiềm.

Vì vậy, phương pháp này sản xuất nhiều loại xà phòng, từ xà phòng cơ bản dùng trong gia đình đến xà phòng vệ sinh cao cấp.

3.2 Sản xuất xà phòng trong phòng thí nghiệm

Các chất để sử dụng trong phòng thí nghiệm để sản xuất xà phòng:

• Hóa chất: Dầu dừa tinh luyện, Natri Hydroxit (NaOH) tinh khiết, cồn ethanol 96%, nước cất.
• Dụng cụ: Cốc thủy tinh chịu nhiệt (beaker), đũa thủy tinh, bếp gia nhiệt có khuấy từ, khuôn silicone.

Sản xuất xà phòng trong phòng thí nghiệm

Thứ tự các bước như sau:

• Chuẩn bị dung dịch kiềm: Cân chính xác lượng nước cất vào một cốc chịu nhiệt. Đặt cốc vào chậu nước đá để làm mát. Cho từ từ lượng NaOH đã cân chính xác vào nước cất trong khi khuấy nhẹ bằng đũa thủy tinh. LƯU Ý: Luôn cho NaOH vào nước, không làm ngược lại. Dung dịch sẽ nóng lên đáng kể. Để nguội hoàn toàn.
• Bước 1: Gia nhiệt chất béo: Đun nóng nhẹ dầu dừa đến khoảng 40-50°C.
• Bước 2: Phối trộn: Từ từ đổ dung dịch kiềm đã nguội vào dầu dừa trong khi khuấy liên tục. Hỗn hợp sẽ bắt đầu đặc lại (quá trình "trace").
• Bước 3: Đổ khuôn: Khi hỗn hợp đạt độ sệt mong muốn, có thể thêm phụ gia (màu, mùi an toàn cho mỹ phẩm) và đổ vào khuôn.
• Bước 4: Ủ xà phòng (Curing): Để xà phòng trong khuôn ở nơi khô ráo, thoáng mát trong 24-48 giờ trước khi gỡ ra. Sau đó, cần tiếp tục ủ bánh xà phòng trong 4-6 tuần để phản ứng xà phòng hóa diễn ra hoàn toàn và pH giảm xuống mức an toàn cho da.

CẢNH BÁO AN TOÀN NGHIÊM NGẶT:

• Phản ứng này sử dụng Natri Hydroxit (NaOH - Xút ăn da), một hóa chất ăn mòn mạnh. TUYỆT ĐỐI KHÔNG TỰ Ý THỰC HIỆN TẠI NHÀ nếu không có kiến thức chuyên môn và trang thiết bị bảo hộ đầy đủ.
• BẮT BUỘC phải trang bị: Kính bảo hộ che kín mắt, găng tay chống hóa chất (nitrile hoặc cao su butyl), tạp dề và làm việc trong khu vực thông gió tốt (tốt nhất là trong tủ hút khí độc).
• Luôn có sẵn giấm ăn (axit axetic loãng) để trung hòa xút nếu bị đổ ra ngoài.

Trên đây là quy trình sản xuất xà phòng ở quy mô công nghiệp và phòng thí nghiệm. Về quy trình khá đơn giản nên bạn có thể thực hiện tại nhà để ra sản phẩm của riêng mình. Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm nhiều thông tin về hóa chất thì đừng bỏ qua những bài viết thú vị của chúng tôi trên website vietchem.com.vn