8/10/2019 Biotecnologa de La Fabricacin Del Detergente

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Biotecnologa de la fabricacin del detergente

En qu consiste,limpiar?

Del latin deterger quiere decir limpiar. Un detergente es una sustancia que limpia, gracias a tener

estas dos propiedades:

Reduce la tensin superficial del agua, de manera que las molculas de aguano se sienten tan atradas mutuamente, y pueden penetrar mejor en la superficie alimpiar (por ejemplo un tejido)

Las molculas del detergente tienen un polo lipfilo, que combina bien con lasgrasas, y un polo hidrfilo, que combina bien con el agua. La suciedadque estadherida a los tejidos mediante partculas oleosasatrae a los polos lipfilos, y lospolos hidrfilos quedan dispuestos hacia fuera y rodeando la suciedad, de forma queel agua arrastra todo el conjunto.

El jabn tiene estas dos propiedades, y por lo tanto es un detergente. A partir de1930 se empezaron a sintetizar sustancias detergentes derivadas del petrleo.Despus se descubrieron otros ingredientes que, aadidos a las sustanciasdetergentes, daban al conjunto una mayor capacidad limpiadora.Hoy, cuando decimos detergente nos referimos a todo el conjunto. El rozamiento (que seconsigue con las vueltas del bombo de las lavadoras) y una cierta temperatura ayudana que el detergente limpie ms

COMPOSICIN

Las componentes principales de los detergentes actuales sonlas siguientes:

TENSIOACTIVOSo surfactantes

son la sustancia detergente propiamente dicha. Segn las propiedades qumicas, seclasifican en aninicos, catinicos, no inicos y anfteros (cada tipo tiene propiedadeslimpiadoras diferentes).

POTENCIADORESo constructores

retienen el calcio y el magnesio que pueda haber en el agua, y evitan que la

suciedad se vuelva a depositar en el tejido. Se dice que el agua es durasi contiene mucho calcio o magnesio.

ENZIMAS

rompen las molculas de las manchas protenicas(huevo, leche, sangre), para que elagua se las pueda llevar.

BLANQUEADORES

dejan la ropa ms blanca y eliminan lasmanchas ms difciles.

ABRILLANTADORES PTICOS

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son sustancias fluorescentes que no se van al aclarar la ropa. Reflejan los rayos ultravioletas delsol, de manera que la ropa parece ms blanca de lo que es (de hecho, le dan un tonoazulado o verdoso, segn la marca). En la ropa de color, los colores quedan ms vivos.

PERFUMES

dan olor a la ropa.

RELLENO

no tiene ninguna funcin limpiadora, slo se pone para aumentar el volumen deldetergente. Dependiendo de la frmula, puede representar desde un 5% hasta un 45% del totalde materia. Los detergentes concentrados no llevan

1. Descripcin global

En la descripcin global del proceso se encuentra una breve descripcin del

proceso y las reacciones que tienen lugar en el proceso de fabricacin.

1.1. Resumen del proceso

La fabricacin de los detergentes en polvo parten de la reaccin del dodecilbencenocon un agente sulfonante (trixido de azufre, cido sulfrico, Olum...) para sulfonarla cadena orgnica, obtenindose el cido dodecilbencensulfnico (LAS). Es decir:

Dodecilbenceno + Agente sulfonante cido dodecilbencensulfnico + Subproducto

Despus, el LAS se hace reaccionar con el hidrxido de sodio (sosa custica) paraformar la sal de ste, es decir, el dodecilbencenosulfonato de sodio que es eltensoactivo aninico por excelencia de los detergentes en polvo.

cido dodeciblencensuflnico + Hidrxido de sodio Dodecilbencenosulfonato + Agua

El dodecilbencenosulfonato de sodio es mezclado con los insumos (ms adelante seexplica) para formar una masa pastosa denominada slurry , posteriormente esenviado a la seccin de secado, en donde los operarios manipulan los parmetrosde la torre de secado para fijar una densidad y humedad de la pasta segn loestablecido por la ficha de seguridad del detergente, pasando luego a la zona deenfriamiento, tamizado, adicin de enzimas y perfume, finalmente el empaquetado.

Se utilizar el Olem como agente sulfonante por las ventajas que se obtuvieron alrealizar el estudio de los diferentes agentes sulfonantes

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1.2. Reacciones

Las reacciones que tiene lugar son:

C12H25C6H5 + H2SO4SO3 C12H25C6H4SO3H + H2SO4 (1)

C12H25C6H4SO3H + NaOH C12H25C6H4SO3Na + H2O (2)

H2SO4 + 2NaOH Na2SO4 + H2O (3)

2. Entradas al proceso

Las entradas al proceso se clasifican en materias primas, insumos y recursos

naturales.

2.1. Materias primas

Las materias primas son las sustancias necesarias para la elaboracin deltensoactivo, que es la materia activa del detergente. Las materias primas sernsegn las reacciones (1), (2) y (3) del apartado 1.2 :

Dodecilbenceno

Es un compuesto orgnico con una cadena lineal de 12 carbonos unidos a unbenceno, su frmula es C12H25C6H5.

leum

La frmula del leum es H2SO4.SO3.

Para fabricar el LAS se utilizar un leum de un solucin de 20-25 %. El leumempleado no debe contener hierro en cantidades superiores a 0.01 %, ya que acantidades mayores producira detergentes amarillentos disminuyendo la calidad delproducto.

Hidrxido de sodio

La frmula del hidrxido de sodio o sosa custica es NaOH. Se obtiene mediantemtodo de Solvay y el electroltico. En este caso, se emplea el NaOH paraneutralizar el LAS y producir la respectiva sal, se utilizar una solucin del 20 %(diluida).

3. Etapas del proceso

El proceso de elaboracin de detergente en polvo se divide en cuatro etapasprincipales: pre-adicin, torre de secado, post-adicin y envasado. El siguienteesquema queda representado el proceso.

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3.1. Pre-adicin

Es la primera etapa del proceso de elaboracin del detergente en polvo. Como esta etapa se

trabaja con lquidos, soluciones (acuosas) y agua, se denomina etapa de mezcla hmeda, se

puede dividir en: reaccin de sulfonacin, reaccin de neutralizacin y finalmente pasta

slurry

Reaccin de sulfonacin

En la industria de los detergentes es comn emplear el dodecilbenceno (DDB) como agente

activo. El DDB es sulfonado con el oleum, para formar el respectivo cido

dodecilbencensulfnico (LAS). La reaccin que tiene lugar es la reaccin 1 (Ver .1.2)

La velocidad de reaccin es extremadamente rpida y exotrmica. Es necesario mantener la

temperatura a 55 C a fin de evitar el exceso de sulfonacin y el consiguiente oscurecimiento

de la mezcla, para mantener la temperatura se emplea un intercambiador alrededor del

reactor, el conjunto del reactor y del intercambiador de calor se denomina reactor concamisa.

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La sulfonacin produce una conversin del 96% en menos de un minuto. Pero, para facilitar

los clculos y los diseos del proceso se ha supuesto una conversin del 100%.

Las variables a controlar son:

Efectividad del agente sulfonante.

Relacin de agente activo y agente sulfonante.

Temperatura.

Tcnica y tiempo de agregado del agente sulfonante.

Grado de agitacin en la sulfonacin.

Temperatura y tiempo de agitacin de la mezcla reaccionante.

Pureza del agente sulfonante.

Actualmente la mayora de las industrias eliminan la etapa de sulfonacin y adquiren por

parte de otras industrias qumicas el cido Sulfnico de Dodecilbenceno como materia prima

para la produccin de los detergentes, como por ejemplo, Henkel, debido a que el coste del

LAS es mucho ms bajo que dodecilbenceno. En el anexo se hace un estudio econmico de

esto ltimo.

Reaccin de neutralizacin

El LAS formado se neutraliza con una solucin de sosa custica, para formar el tensoactivo

aninico, dodecilbencensulfonato de sodio. La neutralizacin se efecta de la siguiente

manera: se deposita la solucin de NaOH (20%) en el neutralizador, despus se agrega el LAS

y se agita a una velocidad tal que su temperatura en el neutralizador se mantenga en un

rango de 50-55 C (el cual debe tener una capacidad mnima igual al doble de la capacidad

del sulfonador).

Parmetros de la formacin de la pasta slurry:

Temperatura de mezcla: 60 C.

pH de la mezcla: 10 (bsico).

Finalizada la mezcla, el slurry se bombea a la torre de secado. El detergente desechado del

tamiz y los detergente devueltos por el consumidor se vierten en el mezclador de la pasta

slurry, para que no haya residuos.

3.2. Torre de secado

La pasta slurry contiene entre un 30 y el 40 % de humedad (los clculos se han realizado con

un valor del 36% de agua, ver anexo de clculos) hasta un producto terminado del 10 %

mximo de humedad. El secado se efecta en la torre de aspersin o dispersin.

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La masa pastosa o slurry es bombeada a la torre de dispersin a una presin de 75 a 150 Psi.,

las partculas dispersas son puestas en contracorriente con aire caliente (400C).

En sta seccin se realizan las siguientes operaciones:

Generacin de aire caliente.

Secado del producto.

Separacin de polvo de arrastre.

Torre de Aspersin o dispersin

Batera de ciclones

Sistema de enfriamiento

El producto caliente que sale de la descarga de la torre es transportado por el conducto en

donde sufre un enfriamiento. En el paso por el conducto de enfriamiento, los grumos ms

pesados se descargan en la parte inferior del conducto.

3.3. Post-adicin

La mezcla es seca porque el porcentaje de agua es de un 10%, esto se considera un polvo

seco. En esta ltima etapa se realiza la operacin de tamizado, en que las partculas de 0,5 a

1 micras pasan como producto deseado (se recogen en la parte inferior del tamizado) y el

resto se desecha en el mezclador de la pasta slurry.

Despus de realizar una granulometra se aaden los insumos que no se han aadido en la

pasta slurry, porque las altas temperaturas de la torre de secado supondra una

desactivacin de las de las propiedades de las sustancias, como por ejemplo, el perfume y

enzimas

ENZIMAS PARA LA PRODUCCION DE DETERGENTES Y SU IMPACTO AMBIENTAL

La industria de detergentes, como ya se ha visto en el cuadro anterior, es la que ms

volumen de enzimas utiliza, un 45% del total del mercado. Las enzimas utilizadas por este

sector son proteasas, bacterianas y fngicas, amilasas, celulasas y lipasas.

Las ms comunes en el mercado son las proteasas bacterianas, de las que actualmente

existe una gran variedad. stas poseen propiedades limpiadoras crecientes y una gran

estabilidad a los oxidantes.

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Las alfa-amilasas son muy eficientes en la degradacin de las cadenas de almidn y por ello

mejoran la eliminacin de las partculas de polvo y tierra que quedan atrapadas en los

tejidos por la trama de los polmeros del almidn.

Al utilizar las proteasas y amilasas conjuntamente se logra un mejor lavado de los tejidos, se

disminuye la carga de productos qumicos en el detergente y se reduce la temperatura de

lavado.

En cuanto a las celulasas, se utilizan en lugar de los tensioactivos inicos para mejorar la

suavidad de los tejidos de algodn. Adems, tambin son activas en la eliminacin de las

partculas de polvo y tierra, pues eliminan las microfibrillas de las fibras de algodn, lo que

produce adems un efecto abrillantador del color.

Por su parte, las lipasas catalizan la hidrlisis de los triglicridos presentes en las manchas de

grasa, hacindolas hidrfilas y fcilmente eliminables durante el lavado.

Finalmente, es preciso sealar que las enzimas usadas en los detergentes tienen un impacto

ambiental positivo. En efecto, stas suponen un ahorro energtico por la reduccin de las

temperaturas del lavado, permiten reducir el contenido en productos qumicos de los

detergentes, son biodegradables, no tienen impacto negativo en los procesos de depuracin

de aguas y no presentan riesgos para la vida acutica.