Mở đầu

Người tiêu dùng hiện nay không có cơ sở để đánh giá về giá cả sản phẩm tẩy rửa, các quyết định lựa chọn sản phẩm chủ yếu dựa vào niềm tin và kinh nghiệm mua sắm cá nhân. Mặt khác, theo nghiên cứu của nhóm chúng tôi về cả lý thuyết lẫn thực nghiệm về việc sản xuất các sản phẩm tẩy rửa cho thấy tất cả các sản phẩm tẩy rửa đều có chung nguyên tắc điều chế, đó là sự phối trộn các chất hoạt động bề mặt (CHĐBM) với nhau theo những tỉ lệ nhất định tùy vào mục đích sử dụng [3,4]. Mỗi chất HĐBM có khả năng tẩy rửa khác nhau và việc lựa chọn CHĐBM phù hợp để phát huy tốt nhất hiệu quả sử dụng là vô cùng quan trọng. Hiện nay, giá cả của các CHĐBM đều được niêm yết cụ thể, vì vậy, việc định giá sản xuất của sản phẩm là hoàn toàn khả thi. [1,2,4] 

Mặt khác, các yếu tố như thời gian sản xuất, số công đoạn sản xuất, vận chuyển,... là những yếu tố quyết định đáng kể đến giá thành sản phẩm. Sản phẩm chỉ thực sự có sức cạnh tranh khi các vấn đề trên được tối ưu. Vì vậy, nhu cầu tìm ra chất hoạt động bề mặt trung gian giúp tối ưu hóa quá trình sản xuất là rất cần thiết. Đây là điểm mấu chốt giúp hạ giá thành sản phẩm, làm tăng sức cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường. Từ những thực tiễn trên, nhóm nghiên cứu quyết định thực hiện đề tài “Điều chế dung dịch chất hoạt động bề mặt SCon ứng dụng trong sản xuất các sản phẩm tẩy rửa” với mục tiêu tối ưu hóa quá trình sản xuất, hạ giá thành sản phẩm mà vẫn đảm bảo chất lượng, mang lại lợi ích thiết thực cho người tiêu dùng trong nước. 

Chất hoạt động bề mặt (CHĐBM)

Chất hoạt động bề mặt là những chất có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt của chất lỏng. Phân tử CHĐBM gồm 2 phần: Phần kỵ nước là mạch carbon dài (số carbon từ 15-21), có thể mang vòng cyclo hay nhân benzen; phần ưa nước có nhóm phân cực mạnh như carboxyl (COO-), amin (-NH2), hydroxyl (-OH), sulfate (-OSO3H),… CHĐBM được ứng dụng trong một số lĩnh vực như công nghiệp mỹ phẩm (làm chất nhũ hóa, chất tẩy rửa, tạo bọt), trong ngành công nghiệp dệt nhuộm (làm mềm vải, chất trợ nhuộm), trong ngành công nghiệp thực phẩm (chất nhũ hóa cho bánh kẹo, bơ sữa, đồ hộp),… [1,2]

Chất hoạt động bề mặt được phân làm 4 loại: CHĐBM anion, CHĐBM cation, CHĐBM không ion và CHĐBM lưỡng tính. Mỗi loại CHĐBM có những đặc điểm riêng phù hợp với các ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau. [2]

Dung dịch hoạt động bề mặt (DDHĐBM)

Dung dịch HĐBM là hỗn hợp của chất HĐBM với dung môi tương ứng. Ở Việt Nam chưa có nghiên cứu nào về DDHĐBM; tuy nhiên, đã có nhiều công trình quốc tế công bố các nghiên cứu về DDHĐBM, chủ yếu ứng dụng trong việc làm tăng độ hòa tan, hoặc khảo sát sự phân tán của chất vào dung dịch mà các chất HĐBM ở dạng độc lập không đáp ứng được. Sự kết hợp các hợp chất HĐBM trong cùng một dung dịch là một chủ đề rất đáng được quan tâm nghiên cứu vì đây không phải là một quá trình hóa học, không có sự hình thành chất mới trong dung dịch; tuy nhiên, sự kết hợp này lại làm thay đổi rất nhiều tính chất hóa lý của hệ so với từng chất HĐBM khi tồn tại riêng rẽ, như tăng khả năng hòa tan, làm thay đổi khả năng tạo đặc. [5-8]

Nghiên cứu

Dung dịch HĐBM Scon

Trong bài báo này, chúng tôi nghiên cứu về DDHĐBM Scon, một hỗn hợp các chất HĐBM được phối trộn theo tỉ lệ và điều kiện nhất định với vai trò là nguyên liệu trung gian giúp rút ngắn thời gian, công đoạn điều chế các sản phẩm tẩy rửa (như nước rửa chén, nước giặt, nước lau sàn) qua đó giúp hạ giá thành sản phẩm từ 50%-70% so với sản phẩm tương đương đang tồn tại trên thị trường.

Nguyên liệu - Thiết bị: Sodium lauryl sulfate (SLS), ethanol, nonylphenol ethoxylate (NP9), nước cất, máy khuấy.

Quy trình điều chế Scon

Cho 100 mL ethanol vào cốc chứa sẵn 800 mL nước cất, thêm 350 g SLS vào hệ khuấy đều đến tan hết, thêm tiếp 50 mL CHĐBM NP9 vào hệ và khuấy đến khi hệ đặc lại. Để yên 30-45 phút đến khi hệ trong suốt và ổn định thu được 1 lit dung dịch HĐBM Scon. 

Scon được tạo thành có những đặc điểm mới so với những chất HĐBM riêng rẽ như tăng độ hòa tan của chất hữu cơ kém phân cực, tăng khả năng tẩy rửa, khả năng tạo đặc tốt trong môi trường điện ly không cần sử dụng các chất tạo đặc cellulose (HEC, CMC, xanthan gum,…).

Ứng dụng của dung dịch HĐBM Scon

Dung dịch HĐBM Scon đóng vai trò như một nguyên liệu trung gian giúp tối ưu hóa quá trình sản xuất các sản phẩm tẩy rửa như nước rửa chén, nước giặt, nước lau sàn. Để thực hiện mục tiêu này, chúng tôi tiến hành thiết kế các bộ nguyên liệu (BNL) bao gồm: BNL pha chế Nước Rửa Chén, BNL pha chế nước giặt và BNL pha chế nước lau sàn.

BNL pha chế nước rửa chén

Hướng dẫn sử dụng:

Bước 1: Hòa tan chai nguyên liệu 1 vào 5.7 lít nước. Khuấy đều đến đồng nhất (1 phút). 

Bước 2: Cho NH4Cl (330g) vào. Khuấy đều cho đến khi hệ đặc lại (2 phút) sẽ thu được 7 lit NRC. 

Bước 3: Để yên khoảng 1 giờ để bọt khí tan hết và chiết vào chai nhỏ sử dụng.

BNL pha chế nước giặt

Hướng dẫn sử dụng:

Bước 1: Hòa tan chai nguyên liệu 1 vào 8 lít nước. Khuấy đến đồng nhất (1 phút).

Bước 2: Tiếp tục đổ chai nguyên liệu 2 vào và khuấy đều đến khi hệ đặc lại (3 phút) sẽ thu được 10 Lit nước giặt.

Bước 3: Để yên khoảng 1 giờ để bọt khí tan hết và chiết vào chai nhỏ sử dụng.

Lưu ý: Có thể thêm hoặc giảm nước để điều chỉnh độ đặc.

BNL pha chế nước lau sàn

Hướng dẫn sử dụng: Hòa tan chai nguyên liệu nước lau sàn vào 9 lít nước. Khuấy đến đồng nhất (1-2 phút) thu được 10 lit sản phẩm. Chiết vào chai nhỏ và sử dụng.

Ưu điểm và tính mới của 3 bộ nguyên liệu: Chưa có trên thị trường hiện nay; thao tác pha chế đơn giản, thời gian pha chế nhanh, dễ sử dụng cho mọi đối tượng; có thể thay đổi đa dạng mùi hương, màu sắc; giá thành rẻ ít nhất 50% đến 70% so với sản phẩm tương tự trên thị trường; vận chuyển dễ dàng, chi phí thấp (do khối lượng và thể tích nhỏ); khả thi trong việc triển khai vào trường học dưới hình thức Hoạt động trải nghiệm trong dạy học môn Hóa học cũng như triển khai ra cộng đồng.

Triển khai bán đại trà

Triển khai vào ngày hội đón tân sinh viên SGU’s Day - trường Đại học Sài Gòn

Được sự chấp thuận và hỗ trợ của Ban chấp hành Đoàn Khoa thuộc Khoa Sư phạm Khoa học tự nhiên, trường Đại học Sài Gòn, nhân ngày hội đón tân sinh viên SGU’s Day, nhóm nghiên cứu đã triển khai gian hàng trong sân trường Đại học Sài Gòn nhằm giới thiệu và quảng bá sản phẩm thuộc công trình nghiên cứu của nhóm ra cộng đồng. 

Các sản phẩm có decal được thiết kế rõ ràng, chuyên nghiệp với đầy đủ các nội dung về thông tin sản phẩm, hướng dẫn sử dụng.

Các thông tin về số loại sản phẩm, giá cả, hướng dẫn sử dụng cũng được thể hiện trên standy quảng bá giúp các bạn SV, các thầy cô giảng viên dễ dàng tiếp cận, hiểu về sản phẩm cũng như các lợi ích mà sản phẩm mang lại, từ đó ra quyết định mua sản phẩm nhanh chóng.

Đa số đối tượng khách hàng là các bạn sinh viên trường Đại học Sài Gòn, chiếm tỷ lệ gần 95%, còn lại là các thầy cô là giảng viên tại trường Đại học Sài Gòn. Buổi triển khai đã diễn ra thành công tốt đẹp với những ý kiến đóng góp tích cực làm cơ sở để nhóm nghiên cứu hoàn thiện sản phẩm, nâng cao chất lượng nhằm cung cấp những giá trị thiết thực đến cộng đồng. 

Triển khai ra cộng đồng

Không chỉ trong quy mô trường học, nhóm nghiên cứu đã tiến hành quảng bá, đưa sản phẩm đến một số bộ phận nhỏ người dân nhằm lấy ý kiến của những người thường xuyên sử dụng các sản phẩm tẩy rửa.

Đối tượng khách hàng là những người dân trong địa phương thuộc quận 5, TP. Hồ Chí Minh. Kết quả đã đã thu nhận được những ý kiến tích cực về sản phẩm như giá rẻ, dễ sử dụng, sản phẩm góp phần làm đa dạng lựa chọn cho người tiêu dùng,…

Bên cạnh những nhận xét tích cực, nhóm nghiên cứu cũng nhận được những ý kiến đóng góp ý để hoàn thiện sản phẩm tốt hơn như: Mẫu mã chưa đáp ứng được thị hiếu, làm cách nào để thay đổi thói quen người tiêu dùng trong khi họ đã quen với các sản phẩm truyền thống,…

Triển khai vào trường học: Để sản phẩm được quảng bá rộng rãi, nhóm nghiên cứu đã tư vấn và hướng dẫn cho các HS lớp 8/1 trường THCS Thăng Long, quận 1, TP. Hồ Chí Minh đề tài “Điều chế bộ nguyên liệu ứng dụng sản xuất nước giặt” trong Cuộc thi Khoa học kĩ thuật học sinh Trung học cấp Thành phố 2023-2024. Kết quả đã đạt giải 3 cấp Thành phố cho tính ứng dụng và thiết thực của sản phẩm.

Một số hình ảnh triển khai sản phẩm tại trường Đại học Sài Gòn

Kết luận

Với mục tiêu tối ưu hóa quy trình sản xuất các sản phẩm tẩy rửa thông dụng đang lưu hành trên thị trường như nước giặt, nước rửa chén, nước lau sàn về công đoạn, thời gian sản xuất và hạ giá thành sản phẩm nhằm mang lại lợi ích thiết thực cho người tiêu dùng trong nước. Đề tài đã đạt được một số kết quả như sau: Điều chế thành công dung dịch HĐBM Scon ứng dụng làm nguyên liệu chính để thiết kế các BNL pha chế nước giặt, nước rửa chén, nước lau sàn; các BNL pha chế các sản phẩm tẩy rửa đều đạt được các mục tiêu đã đề ra như dễ sử dụng, giá thành rẻ, dễ vận chuyển,… triển khai bán đại trà sản phẩm đến nhiều đối tượng như HS, SV, giảng viên, người nội trợ và thu được nhiều kết quả tích cực.

Bên cạnh đó, đây cũng là nghiên cứu trong nước đầu tiên về dung dịch HĐBM. Việc nghiên cứu thành công dung dịch HĐBM Scon với các ứng dụng thiết thực góp phần mở ra một hướng đi mới về ứng dụng của dung dịch HĐBM vào nhiều lĩnh vực trong đời sống.

Tài liệu tham khảo

1.    L. T. H. Nhan, “Giáo trình Công nghệ chất hoạt động bề mặt”, Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM, 2012;
2.    V. N. Chính, “Hương Liệu Mỹ Phẩm”, NXB Đại học Quốc gia TP.HCM, 2012;
3.    N. Q. Tín, “Xà phòng và các chất tẩy giặt tổng hợp” 1984. NXB Khoa học và Kỹ thuật;
4.    L. H. Phương, “Khóa luận tốt nghiệp “Thiết kế quy trình sản xuất chất tẩy rửa dạng lỏng”,” Đại Học Cần Thơ, 2013;
5.    D. P. Acharya; and H. Kunieda, “Wormlike Micelles in Mixed Surfactant Solutions”,” Advances in Colloid and Interface Science, 2006;
6.    D. A. Edwards;, R. G. Luthy;, and Z. Liu, “Solubilization of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Micellar Nonionic Surfactant Solutions”,” Enviromental Science & Technology, 1991;
7.    S.-Y. Lin;, Y.-Y. Lin;, E.-M. Chen;, C.-T. Hsu;, and C.-C. Kwan, “”A Study of The Equilibrium Surface Tension and The Critical Micelle Concentration of Mixed Surfactant Solutions”,” Langmuir, 1999;
8.    H. Usui;, Y. Shimizu;, T. Sasaki; and N. Koshizaki, “Photoluminescence of ZnO Nanoparticles Prepared By Laser Ablation in Different Surfactant Solutions”,” Journal of Physical Chemistry, 2005.

NGUYỄN HỮU DUY KHANG*, NGUYỄN NGỌC NHI, NGUYỄN THỊ THU THẢO, LẠI THỊ KIM THOA, 
DU CHÍ DŨNG, NGUYỄN VŨ HUY, PHẠM THỊ GIANG ANH
Trường Đại học Sài Gòn
Nguồn: Tạp chí Tài nguyên và Môi trường số 8 năm 2024