Sản xuất bột giặt theo phương pháp sấy phun

Bột giặt đậm đặc gia tăng tối đa các thành phần hoạt động.

Bột giặt được chia làm 2 loại:

Bột giặt “truyền thống” hay còn gọi là bột giặt “quy ước” hay “cổ điển” là loại bột giặt có đặc tính chính là các thành phần phụ chiếm tỷ lệ rất cao (chất trợ giúp cho quá trình, chất độn …) vì vậy có tính năng tẩy rửa thấp. Tỷ trọng của chúng thay đổi trong khoảng 200 g/l ~700 g/l.

Bột giặt truyền thống gồm có hai loại sản phẩm dành cho hai đối tượng sử dụng khác nhau: Tạo bọt (thường dùng cho giặt tay) và không tạo bọt (thường dùng cho máy giặt).

Bột giặt đậm đặc: Theo xu thế phát triển kinh tế của thế giới, những yêu cầu về những loại bột giặt có khả năng tẩy rửa tốt hơn, tỷ trọng cao hơn với nhiều tính năng đa dạng hơn đã dần dần hình thành. Vì vậy, các nhà sản xuất cũng cho ra đời những sản phẩm có tỷ trọng cao hơn bằng nhiều phương pháp khác nhau. Bột giặt đậm đặc có đặc điểm phối trộn như sau: Gia tăng tối đa các thành phần hoạt động (giảm thiểu luợng chất độn); Tăng tỷ trọng lên đến 600-900 g/l thậm chí 1000 g/l

Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất bột giặt theo phương pháp sấy phun

LABSA là một sulpho acid. Các sulpho acid là những acid mạnh, nên không chỉ các muối của chúng với các cation hóa trị một mà cả các muối với cation hóa trị cao hoặc ngay cả acid ở trạng thái tự do đều tan khá nhiều trong nước để tạo thành dung dịch có tất cả các tính chất đặc trưng của dung dịch tẩy rửa. Do đó, có thể dùng chúng làm chất tẩy rửa trong môi trường nước cứng ( có ion Mg2+, Ca2+) và cả trong môitrường acid.

Vì là acid mạnh nên phản ứng hoàn toàn với bazơ, phản ứng tỏa nhiều nhiệt, gây ăn mòn nhôm đồng, hơi bốc ra khí SO2 rất độc, có mùi hắc. Một đặc tính khác của LABSA là làm khô, gây rát khi tiếp xúc với da.

LABSA nguyên liệu ở dạng rắn trước hết được cho vào bồn khuấy trộn cùng với nước để đưa LABSA thành dạng dung dịch có nồng độ 50%.

Nguyên liệu LABSA trước khi đi vào quy trình sản xuất sẽ được khuấy tẩy bằng dung dịch nước oxy già (H2O2) 35% để tăng độ tinh khiết của nguyên liệu. Hàm lượng H2O2 dùng để tẩy trắng LABSA khoảng 0.1-0.15%.

Hình 3.5: Sơ đồ khối quá trình sản xuất bột giặt theo phương pháp sấy phun

Hình 3.6: Sơ đồ công nghệ quá trình sản xuất bột giặt theo phương pháp sấy phun

Sau khi khuấy tẩy xong, LABSA được bơm vào bồn khuấy trộn, sau đó ta tiến hành cho dung dịch NaOH đã được chuẩn bị trước vào bồn khuấy để trung hoà LABSA để tạo muối Natri linear alkyl sunfonate (LAS), là một chất hoạt động bề mặt rất tốt, khả năng tạo bọt tốt, tính tẩy rửa mạnh. Lượng NaOH cần để trung hoà khoảng 28%, tức 100kg nguyên liệu LABSA cần 28-28.5kg dung dịch NaOH đậm đặc (40- 45%).

Sau khi quá trình trung hoà, người ta tiếp tục cho các thành phần khác như chất xây dựng (STP, Zeolit), chất chống ăn mòn (Natri silicate), chất chống tái bám (CMCNa, polyme), chất độn (Na2SO4), chất tẩy trắng (TEAD, perborat), bột giặt sau sấy phun không đạt kích cỡ hạt ở dạng bột vào bồn khuấy trộn với tỷ lệ tuỳ theo yêu cầu thành phần của bột giặt để tạo dung dịch ở dạng kem nhão chuẩn bị cho quá trình sấy phun. Nước cũng được thêm vào ở giai đoạn này để tạo dung dịch kem nhão có độ ẩm khoảng 60%. Hệ được giữ ở khoảng 80oC.

Hỗn hợp kem nhão phải đảm bảo sự đồng đều các thành phần chứa trong đó không thay đổi giữa các mẻ. Do vậy, yêu cầu liều lượng phải chính xác; Bảo đảm sự đồng pha, tránh tách lớp.

Các chất xây dựng đóng vai trò quan trọng trong việc tạo kem nhão. Ngoài ra, giúp cho các chất hoạt động bề mặt, chất lỏng khác hấp thu vào. Khi chất xây dựng có chất hoạt động bề mặt hấp thu vào và đem sấy phun, cấu trúc tinh thể giữ nguyên, chất hoạt động bề mặt không bị thất thoát, phân bố sản phẩm không đều.

Quá trình tạo kem nhão có thể theo mẻ hay liên tục, tuỳ theo năng suất yêu cầu.

Dung dịch kem nhão sau khi ra khỏi bồn khuấy trộn sẽ được đưa vào một máy nghiền trục vít để nghiền nhỏ các hạt chất rắn có kích thước lớn chưa hoà tan hết, và các tinh thể hình thành trong hỗn hợp kem nhão.

Trước khi đi vào sấy phun, kem nhão được đưa vào một hệ thống lưới lọc từ nhằm loại bỏ các chất rắn kim loại hoặc các chất rắn khác có kích thước lớn. Quá trình này được thực hiện nhằm tránh hiện tượng tắc nghẽn, giảm sự mài mòn các vòi phun của tháp sấy phun. Sau khi lọc từ, hỗn hợp kem nhão được đưa vào một bồn chứa trung gian.

Sấy phun là quá trình làm mất nước của hỗn hợp kem nhão. Chuyển hỗn hợp từ dạng kem nhão có độ ẩm 60% thành dạng bột. Độ ẩm yêu cầu của bột sau khi sấy là 3- 10%.

Hỗn hợp kem nhão từ bồn chứa trung gian được một hệ thống bơm hai cấp hút vào và đẩy lên đi vào phía trên đỉnh tháp sấy phun. Kem nhão dưới tác dụng của hệ thống bơm hai cấp và hệ thống máy nén khí sẽ đi vào vòi phun với áp suất khoảng 100 atm. Kem nhão khi qua vòi phun sẽ được tán ra thành các hạt rất nhỏ (dạng sương) vào tháp sấy.

Trong khi đó, không khí từ môi trường ngoài sẽ được quạt hút hút vào buồng đốt để gia nhiệt không khí lên 300oC thành tác nhân sấy. Buồng đốt sử dụng dầu FO và truyền nhiệt gián tiếp vào không khí sấy. Không khí sấy được quạt thổi khí đưa vào phía dưới tháp sấy phun. Dòng không khí nóng đi lên từ đáy tháp gặp các hạt lỏng sẽ nhanh chóng bốc hơi nước của các giọt lỏng, hình thành các hạt rắn bột giặt. Các hạt bột giặt được hình thành có độ ẩm giao động từ 2 – 10% và sẽ rơi xuống đáy tháp.

Ở giai đoạn này, độ ẩm không khí trong buồng sấy ảnh hưởng rất lớn đến cấu trúc và kích thước hạt bột giặt thành phẩm. Nếu độ ẩm không khí trong buồng sấy quá thấp, các hạt bột giặt sẽ có kích thước rất nhỏ và trở nên rời rạc do chúng không thể kết dính lại với nhau. Ngược lại, nếu độ ẩm không khí trong buồng sấy quá cao, hiện tượng kết dính giữa các hạt bột giặt sẽ xảy ra mạnh mẽ làm tăng kích thước của chúng. Kết quả là bột giặt không đạt độ mịn, độ đồng nhất về kích thước và cấu trúc hạt. Các hạt bột giặt tạo thành sẽ được tháo vào băng tải.

Dòng không khí sấy sau khi qua tháp sẽ lôi cuốn theo các hạt bột giặt có kích thước nhỏ, nhẹ sẽ được dẫn vào hệ thống thu hồi bụi ở đỉnh tháp trước khi đưa ra ngoài.

Bột giặt sau quá trình sấy phun có nhiệt độ cao sẽ được làm nguội bằng không khí khi vận chuyển trên băng tải.

Bột giặt từ băng tải sẽ được đưa đến đường ống đặt thẳng đứng của hệ thống hút chân không phân loại hạt. Khi bột giặt đi vào ống, dưới tác dụng của lực hút chân không, các hạt có kích thước đạt yêu cầu sẽ được lôi cuốn theo dòng khí đi lên phía trên, và được thu hồi lại nhờ các cyclone, các hạt có kích thước quá nhỏ thoát ra khỏi cyclone sẽ được đưa vào thiết bị lọc túi và đưa về hoà tan lại vào dung dịch tạo kem nhão. Còn các hạt có kích thước quá lớn, trọng lượng của chúng thắng được lực hút chân không sẽ bị rơi xuống dưới vào băng tải đưa về lại thiết bị khuấy trộn tạo dung dịch kem nhão để sấy phun lại.

Bột giặt sau khi phân loại hạt được đưa vào các bồn chứa. Sau đó người ta sẽ trộn bổ sung các thành phần khác, các chất nhạy nhiệt, dễ biến đổi bởi nhiệt độ cao không thể cho vào trước quá trình sấy phun, như: chất hoạt động bề mặt không ion (NI), chất tẩy trắng quang học, enzyme, chất chống tạo bọt, chất màu. Các chất này được thêm vào bằng hệ thống cân định lượng.

Tất cả hỗn hợp này được cho vào một hệ thống trộn thùng quay nhằm trộn đều các thành phần và kết hợp phun hương tạo mùi thơm cho bột giặt. Sau khi phối trộn bột giặt có tỷ trọng: 650-750 g/l.

Thông thường, người ta sử dụng bao bì bằng nhựa, nylon để đựng sản phẩm. Yêu cầu chung về bao bì: hạn chế được sự tiếp xúc của ánh sáng, không khí và độ ẩm từ môi trường xung quanh đến bột giặt.

Ưu điểm của phương pháp là sấy phun so với các phương pháp sấy khác là ở chỗ quá trình sấy xảy ra nhanh( thường sau 15-30 giây vì các hạt ra khỏi vòi phun rất mịn tiếp xúc giữ độ ẩm và không khí nóng rất tốt); Dễ điều chỉnh các chỉ tiêu của sản phẩm cuối cùng qua chế độ sấy(ví dụ: nhờ điểu chỉnh tốc độ phun và tốc độ dòng khí nóng, có thể điều chỉnh được kích thước hạt, độ ẩm trong sản phẩm cuối cùng); Sản phẩm có độ hòa tan tốt, ít bị hao hụt, dễ cơ khí hóa và tự động hóa quá trình sấy.

Nhược điểm của phương pháp sấy phun là thiết bị phức tạp kích thước lớn; Thành phần phối liệu cũng ảnh hưởng đển quá trình sấy và công suất thiết bị.