PROCESOS DE PRODUCCIÓN DE JABONES Y DETERGENTES Luis Francisco Fornaris Lozada 1; Miguel Ángel Gelis Arias 1; Karina Ojeda 2 1
Estudiantes VII Semestre del Programa de Ingeniería Química 2 Docente del Área de Procesos Químicos Industriales. Universidad de Cartagena Facultad de Ingeniería Programa de Ingeniería Química
1. Resumen
m etálicas, aseo, Palabras clave: Tenso activo, saponificación, agente sulfonante, sales metálicas, detergentes, densidad, humedad, slurry, hidróxido de sodio, ácidos grasos, sosa, soda caustica.
2. Introducción
Los jabones son productos para el aseo que se obtienen saponificando grasas o aceites, o neutralizando ácidos grasos, con hidróxidos o carbonato de sodio o de potasio. Las sales de sodio fabricadas en grandes cantidades son los jabones duros, y los de potasio se denominan jabones blandos. Se pueden clasificar basándonos en el uso para que hayan sido fabricados. Encontramos así que los de mejor calidad son los jabones de tocador, que contienen muy poco álcali y se utilizan grasas y aceites de color mucho más claro. Los de menor calidad son los jabones de servicio ligero, que se encuentran en forma de pastillas, polvos, gránulos y/o escamas. Generalmente son utilizados para lavar la vajilla, tejidos de lana, etc. Para la fabricación de esto se emplean grasas con un color un tanto más oscuras. Existen también los jabones industriales que se fabrican para fines específicos. 3. Historia
La historia del jabón y del detergente se puede resumir en los siguientes puntos: Los sumerios, en 2800 años a.C. ya fabricaban el jabón. Hervían diversos álcalis juntos y utilizaban su su residuo para lavarse. Los egipcios ya utilizaban un producto jabonoso que consistía en una mezcla de agua, aceite y ceras vegetales o animales, fórmula que fue utilizada también por los griegos y los romanos. En 1790, Nicolás Leblanc médico y químico francés desarrolló el proceso de fabricación del jabón.
En 1861, Ernest Solvay redescubrió y mejoró el proceso de fabricación de del jabón basándose en la sal común, piedra caliza y amoníaco. La competición entre los dos procesos anteriores duró años, pero la simplicidad, los costes de operación reducidos y sobretodo el reducido impacto ambiental del proceso Solvay, aseguró su éxito. En 1930, disminuyó el precio de jabón y aparecieron las primeras lavadoras provocando unos hábitos de higiene en la población que coincidió con el descubrimiento de los tensoactivos sintéticos. Los primeros detergentes fueron los alquilbencenosulfonatos, que no pueden ser degradados por las bacterias porque son cadenas ramificadas. En 1965, aparecieron los detergentes alcanosulfonatos lineales. Estos nuevos detergentes si podían ser metabolizados por las bacterias ya que son compuestos de cadena saturadas. En 1916, se pone a la venta en Alemania el primer detergente químico, Nelka. No era muy eficaz pero fue el origen de una investigación de los detergentes. En 1990, aparecen las primeras lavadoras automáticas y los detergentes compactos, más concentrados, eficaces y con menor impacto ambiental.
4. Procesos de producción 4.1 EL jabón
1. La fabricación de jabón en panela a nivel industrial consta de una serie de pasos: Dosificación: Se extraen a una caldera las cantidades necesarias de materia prima (cebo y sosa), y se hacen el uno con el otro. Se combinan, agregando agua para mantener la mezcla fluida, y por medio de un vapor que circula por el centro de la caldera. 2. El jabón fluidizado obtenido del paso anterior, se vierte sobre un rodillo grande de metal e inmediatamente es solidificado; se emplean unas cuchillas para rasparlo del rodillo creando cintas de jabón. 3. Estas cintas caen sobre una tolva, que las envía hacia unos rodillos de acero que mezclan y comprimen el jabón, y nuevamente unas cuchillas lo raspan y lo cortan en cintas más densas. 4. Estas cintas son conducidas hasta una extrusora, donde se les da forma similar a fideos sumamente pequeños. 5. Se transportan a un contenedor donde es agregado el colorante, que puede ser un líquido y/o un polvo, y la fragancia. Esto se hace bajo constante mezclado. 6. El jabón se pasa por otra extrusora que lo mezcla un poco más.
7. Posteriormente, el jabón pasa por un molde en forma de barras largas, donde unas cuchillas montadas sobre un carril, las cortan en trozos más pequeños formando pastillas. 8. Estas pastillas son tomadas por un brazo mecánico que las empuja hacia una plancha ovalada donde se le da la primera forma, y después las pone en la estampadora. Aquí unas prensas le plasman el nombre y le dan la forma final. 9. El jabón, ya listo, va a la zona de embalaje. Una cuchilla corta y sella térmicamente el envoltorio de plástico que envuelve las pastillas. 10. Por último, las panelas son llevadas a una máquina que las coloca en cajitas, las cuales se van acumulando en cajas grandes, que son trasladadas a camiones que se encargan de distribuir el jabón en comercios, bodegas, mercados, entre otros. 4.2 Detergentes
De manera general, el proceso de producción de detergente en polvo parte de la reacción del dodecilbenceno con un agente sulfonante (trióxido de azufre, ácido sulfúrico, Óleum...) para sulfonar la cadena orgánica, obteniéndose el ácido dodecilbencensulfónico (LAS). Es decir: Dodecilbenceno + Agente sulfonante _ Ácido dodecilbencensulfónico + Subproducto Después, el LAS se hace reaccionar con el hidróxido de sodio (sosa cáustica) para formar la sal de éste, es decir, el dodecilbencenosulfonato de sodio que es el tenso activo aniónico por excelencia de los detergentes en polvo. Ácido dodeciblencensuflónico + Hidróxido de sodio _ Dodecilbencenosulfonato + Agua El dodecilbencenosulfonato de sodio es mezclado con los insumos (más adelante se explica) para formar una masa pastosa denominada slurry1, posteriormente es enviado a la sección de secado, en donde los operarios manipulan los parámetros de la torre de secado para fijar una densidad y humedad de la pasta según lo establecido por la ficha de seguridad del detergente, pasando luego a la zona de enfriamiento, tamizado, adición de enzimas y perfume, finalmente el empaquetado. Se utilizará el Óleum como agente sulfonante por las ventajas que se obtuvieron al realizar el estudio de los diferentes agentes sulfonantes. Las reacciones que tienen lugar son: C12H25C6H5 + H2SO4.SO3 → C12H25C6H4SO3H + H2SO4 (1) C12H25C6H4SO3H + NaOH→C12H25C6H4SO3Na + H2O (2) H2SO4 + 2NaOH→Na2SO4 + H2O (3)
5. Impacto ambiental
Los jabones, a pesar de sus ventajas, presentan una gran desventaja, ya que tienden a formar sales con los cationes de los metales dando lugar a “natas” que neutralizan su
acción. Algunas de estas sales son insolubles, es por esto que al llegar a los ríos estos se contaminan. Otro gran problema de los jabones es que algunos de los compuestos que constituyen a este
se
caracterizan
por
presentar
una
lenta
biodegradación,
como
los
alquilbencenosulfonatos de cadena ramificada. Debido a esta contaminación, en las aguas pueden generarse la proliferación de bacterias que pueden llegar a ser letales para el organismo humano. Pero no solo el ser humano se podría ver afectado so no que también, miles de seres vivos que hacen parte de los ecosistemas afectados. Los métodos que llevan a cabo la acción de descontaminación del agua de los ríos, son muy cotosos, y debido a que la economía mundial puede verse afectada por esto, los entes reguladores de estas acciones están trabajando en la búsqueda de nuevos métodos no tan costosos que ayuden a esta labor. 6. Bibliografía
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Instituto Nacional de Tecnología Industrial, Elaboración de detergente lavavajilla, San Martin, Argentina. Unilever andina, Guayaquil, ecuador, web en línea: UNIVERSIDAD de Los ANDES Mérida 5101 VENEZUELA, escuela de ingeniería química, web en línea:
