1

INTRODUÇÃO

Os sabões e os detergentes são emulsificantes que utilizamos em nossa vida

diária (usualmente, os emulsificantes sintéticos são chamados de detergentes). Eles

agem não apenas em sistemas de gases dispersos em líquidos (espuma), mas

também em sistemas de dois materiais que normalmente não se dissolvem um no

outro (duas fases distintas), causando a formação de emulsões. A substância

emulsificante age diminuindo a diferença de tensão superficial (isto é, a repulsão

mútua) entre as duas fases, de modo que uma passe a ‘molhar’ a outra.

Os sabões e detergentes podem ser produzidos a partir de sais de diferentes

substâncias, que podem ter ânions moleculares (sabões/detergentes aniônicos) ou

cátions moleculares (detergentes catiônicos). A característica comum entre seus

íons moleculares é possuir uma parte apolar, em geral uma longa cadeia

hidrocarbônica, e uma extremidade polar.

Neste trabalho de conclusão de curso nos ateremos em estudar a fabricação

de detergentes em pó abordando o conceito, história e o processo de fabricação. O

objetivo de relatarmos a história é que desde tempos muitos antigos, a remoção de

sujeira depositada sobre as roupas e/ou utensílios tem sido uma preocupação para o

homem em função da higiene, saúde e estética.

Atualmente consumimos uma enorme quantidade de produtos derivados de

sabões e detergentes em nosso cotidiano. Por esse motivo, saber como essas

substâncias são produzidas, como agem e como são degradadas pela natureza,

torna-se fator importante para que nossa interação com o meio seja mais consciente.

Estes produtos para serem vendidos ao consumidor, devem ser seguros e

apresentarem resultados de aplicação conforme indicação de uso. Todos os

fabricantes são obrigados a seguir normas legais e técnicas, e obter autorização do

Ministério da Saúde para cada produto saneante colocado à venda.

2

1 ALGUNS CONCEITO DE PRODUTOS PARA FABRICAÇÃO DE DETERGENTE EM PÓ.

1.1 Saneantes

As substâncias químicas têm a propriedade de interagir umas com as outras

de várias formas e, quando associadas, podem somar estas propriedades e gerar

produtos formulados que auxiliam nas mais diversas necessidades, como, por

exemplo, os produtos de limpeza. (LIMA FILHO, 2007).

Estes produtos, tecnicamente denominados Saneantes, são definidos pela

Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA) como aqueles destinados à

higienização, desinfecção ou desinfestação domiciliar, em ambientes coletivos e/ou

públicos, em lugares de uso comum e no tratamento da água, e têm sua

regulamentação sob a responsabilidade da Gerência Geral de Saneantes

(GGSAN) daquele órgão.

Para a ANVISA (2003) todos os produtos usados na limpeza e conservação

de ambientes (casas, escritórios, lojas, hospitais) são considerados saneantes.

Os saneantes são importantes na limpeza de nossas casas e de outros locais,

pois acaba com sujeiras, germes e bactérias, evitando, assim, o aparecimento de

doenças causadas pela falta de limpeza dos ambientes.

Segundo Lima Filho (2007), dentre as categorias de saneantes, podem ser

destacados:

• Os produtos de limpeza geral, como os sabões, os detergentes, os

alvejantes, as ceras/lustradores/polidores, os removedores;

• Os produtos com ação antimicrobiana, como os desinfetantes e os

esterilizantes;

• Os desinfetantes, como os inseticidas, os produtos para jardinagem

amadora, os raticidas e os repelentes, que são aqueles produtos usados

3

com o intuito de matar, controlar ou repelir vetores indesejáveis, como, por

exemplo, baratas, mosquitos, formigas, dentre outros.

Nosso interesse, nesta monografia, é a fabricação de detergentes em pó.

1.2 Tensoativos

Conforme sabemos que tanto sabões como detergentes pertencem a um

mesmo grupo de substâncias químicas - os tensoativos. Como vimos anteriormente,

um tensoativo é uma substância capaz de reduzir a tensão superficial de um líquido

devido a realização de interações intermoleculares entre as moléculas do líquido e

as do tensoativo. Estas interações reduzem a tensão superficial do líquido, pois são

de natureza diferente das interações entre as moléculas do líquido.

Existem quatro tipos de tensoativos. Os sabões e os e detergentes pertencem

ao mesmo grupo de tensoativos, chamados de tensoativos aniônicos. Existem ainda

os tensoativos catiônicos, não-iônicos e anfóteros. A utilização destes tipos de

tensoativos abrange uma enorme quantidade de produtos, desde xampus até

aditivos alimentares.

Figura 1 Constituição dos tensoativos Fonte: Bezerra (2007)

Grupo Lipofílico (apolar)

Grupo Hidrofílico (polar)

4

1.2.1 Tensoativos Aniônicos e não-iônicos

Os tensoativos não-iônicos (Figura 2) são caracterizados por possuírem

grupos hidrofílicos sem cargas ligados à cadeia graxa. Possuem como

características a compatibilidade com a maioria das matérias-primas utilizadas em

cosméticos, baixa irritabilidade à pele e aos olhos, um alto poder de redução da

tensão superficial e interfacial e baixos poderes de detergência e espuma. Estas

características permitem que estes tensoativos sejam utilizados principalmente como

agentes emulsionantes. (PEDRO, 2008).

Os tensoativos aniônicos possuem como grupo hidrófilo1 um radical com

carga negativa. Dentre os tensoativos aniônicos encontramos os sabões e os

detergentes comuns. A Figura 4 que apresenta as partes hidrófilas da molécula de

detergente.

─(OCH2CH2)nOH

Figura 2. Tensoativos não-iônicos Fonte: Shreve e Brink Jr. (1997)

Figura 3 - Exemplo esquemático de tensoativos não-iônico Fonte: Silva; Ponzetto; Rosa. (2008)

1 Parte da molécula do tensoativo que interage com as moléculas de água.

5

R-COO- R-SO-

3 R-O-SO-3

Sabão Detergentes R: Radical carbônico

Figura 4. Tensoativos aniônicos Fonte: Zago Neto e Del Pinho (Cop. 2008)

Figura 5 - Exemplo de tensoativos aniônicos Fonte: Silva; Ponzetto; Rosa. (2008)

1.2.2 Tensoativos Catiônicos

Os tensoativos catiônicos possuem como parte hidrofílica da cadeia um

radical com carga positiva, ou seja, nestes tensoativos quem interage com a água é

uma parte da molécula que possui caráter positivo, ao contrário dos tensoativos

aniônicos. Por suas propriedades germicidas, estes são muito utilizados como

desinfetantes. São produzidos a partir de derivados alquil ou aril2 do cloreto, brometo

ou sulfato de amônio. Também podem ser obtidos a partir da piridina, do imidazol e

da isoquinolina. Os produtos obtidos são chamados de quaternários de amônio. A

Figura 6 apresenta a parte hidrófila da estrutura dos detergentes catiônicos e um

composto catiônico muito usado como bactericida.

2 Derivados alquil são aqueles derivados de hidrocarbonetos saturados de cadeia linear. Já os derivados aril são aqueles obtidos através de hidrocarbonetos aromáticos.

6

RnX+Y-

R representa uma ou mais cadeias hidrofóbicas

Figura 6 - Tensoativo catiônico Fonte: Maniasso (2001)

Figura 7 - Exemplo de tensoativo catiônico Fonte: Zago Neto; Del Pino. (2008)

1.2.3 Tensoativos anfóteros

Os tensoativos anfóteros são caracterizados por apresentarem, na mesma

molécula, grupamentos positivo e negativo. O grupamento positivo é, normalmente,

representado por um grupo de nitrogênio quaternário e o negativo por um grupo

carboxilato ou sulfonato. Propriedades como solubilidade, detergência, poder

espumante e poder umectante dos tensoativos desta classe estão condicionados,

principalmente, ao pH do meio e ao comprimento da cadeia que os constitui. O

grupo polar positivo é mais pronunciado em pH menor que 7 ao passo que o grupo

polar negativo é mais pronunciado em pH maior que 7. (PEDRO, 2008)

Figura 8 - Exemplo de tensoativo anfótero Fonte: Zago Neto; Del Pino. (2008)

7

1.3 Detergência

Kissa (Apud Sanctis, 1997) define detergência como sendo o processo de

remoção de uma substância indesejável (sujeira líquida ou sólida) de um substrato

imerso em meio aquoso ou não aquoso, geralmente com aplicação de uma força

mecânica, na presença de uma substância química (surfactante) com poder de

diminuir a adesão da sujeira ao substrato. O processo se completa quando a sujeira

é mantida em suspensão e removida através do enxágüe.

Ainda citando Kissa (1981), o mecanismo de detergência envolve a adsorção

do tensoativo na interface sujeira/substrato permitindo a umectação das superfícies

pela água com conseqüente remoção da sujeira na forma líquida emulsionada ou

sólida dispersa Os tensoativos aniônicos e não iônicos atuam por diferentes

mecanismos para evitar a redeposição da sujeira removida. Tensoativos aniônicos

geram carga superficial concentrada que atrai os contra íons da solução formando

duas camadas de polaridades opostas conhecidas como dupla camada elétrica que

promove a repulsão das partículas sólidas dispersa e dos glóbulos coloidais

emulsionados, deixando assim, a sujeira em suspensão. Já os tensoativos não

iônicos não se dissociam em água, mas adsorvem-se sobre a superfície das

partículas com seus grupos hidrófilos fortemente hidratados, via pontes de

hidrogênio, formando uma camada espessa na solução, chamada barreira estérica.

(Apud SANCTIS, 1997).

Com a dissolução de uma molécula de tensoativo em água, as moléculas de

tensoativo migram para a superfície da água, acumulam-se e orientam-se nesta,

com a parte hidrofóbica voltada para o ar e a parte hidrofílica voltada para a solução,

reduzindo a tensão superficial, pois a atração mútua entre as moléculas de

tensoativo é menor que a da água. Quando é atingida a concentração limite de

moléculas de tensoativo na superfície tem-se a formação de agregados moleculares

no interior da solução, de dimensões coloidais, chamados de micelas. (SANCTIS,

1997)

8

As micelas são estruturas geralmente esféricas, de natureza coloidal,

formadas de tal modo que as partes não polares do detergente se orientam para o

interior da mesma, criando assim, uma superfície iônica. Podemos dizer que as

soluções de tensoativos formam sistemas dinâmicos onde as micelas estão

continuamente sendo formadas e destruídas. Essa característica das soluções de

detergentes é importante para o processo de remoção das sujidades, que envolve o

deslocamento das partículas de sujeiras de natureza lipofílica para o interior das

micelas e a estabilização das mesmas de modo a mantê-las em suspensão,

evitando que a sujeira volte a depositar-se sobre a superfície que está sendo limpa.

Figura 9: Representação de um agregado micelar. Fonte: Oliveira (2007)

Em laboratório, a detergência é avaliada pela lavagem de tecidos sujos

padrão (EMPA 101)3, determinando-se a quantidade de sujeira removida ou

redepositada por medidas de reflectância4 feitas antes e depois da lavagem.

(SANCTIS, 1997)

3 A detergência é avaliada em tergotômetro utilizando-se o método ASTM D 3050 - 75, que compreende a lavagem de tecidos sujos padrões EMPA 101 (tecido de algodão impregnado com sujeira de óleo de oliva e negro de fumo) em solução de concentração de 0,2 g/l e temperatura de 25 ºC, com determinação da quantidade de sujeira removida através de medidas de reflectância feitas antes e depois da lavagem dos tecidos utilizando-se um reflectômetro. 4 Reflectância é a proporção entre o fluxo de radiação eletromagnética incidente numa superfície e o fluxo que é refletido.

9

Quanto maior o valor da diferença da reflectância entre o tecido sujo e lavado,

maior a detergência. O tecido de algodão branco é utilizado para avaliação de

reposição de sujeira. Neste caso, quanto maior o valor negativo da diferença de

reflectância, menor o poder do tensoativo em manter a sujeira em suspensão.

Segundo Sanctis (1997) os resultados de lavagem são afetados pelas

propriedades e tipos dos substratos, tipo de sujeira, composição da água, técnica de

lavagem (ação mecânica, tempo e temperatura) e, particularmente importante, pela

composição detergente. Para dada temperatura e técnica de lavagem, a eficiência

de limpeza depende da interação entre o substrato, sujeira e componentes do

detergente.

As interações entre os vários componentes da sujeira também devem ser

consideradas, sendo a água o solvente do sistema de lavagem, a sujeira pode ser

solúvel ou insolúvel neste meio. A dissolução e remoção da sujeira em água são

diretas. A remoção de sujeiras especiais de superfície por detergentes pode ser

acompanhada por uma reação química.

É possível encontrar substâncias tensoativas que promovem a ação de

detergência (limpeza) em xampus, óleos lubrificantes, detergentes, dentrifícios,

sabonetes, etc. A detergência depende da eficiência da substância tensoativa em

solubilizar a sujeira e transportá-la no meio aquoso. A facilidade de formar espuma

em meio aquoso é também uma das características das substâncias que modificam

a tensão superficial da água (agentes tensoativos). Contudo, a mesma substância

pode ser excelente para formar espuma e ter baixa ação detergente, ou ser um

eficiente detergente e não formar praticamente espuma. (MOITA NETO, 2006).

10

2 DETERGENTE EM PÓ

2.1 A história do sabão

De acordo com Shreve e Brink Jr. (1977), o sabão, na verdade, nunca foi

descoberto, mas surgiu gradualmente de misturas brutas de materiais alcalinos e

matérias graxas.

Segundo Santos (2008) já nos primeiros anos da era cristã, os gauleses

ferviam sebo e cinzas para fabricar uma forma primitiva de sabão. Conhecido pelos

romanos e fenícios e artigo de luxo na Idade Média, o sabão tornou-se produto de

uso generalizado a partir do século XIX. Desde a segunda guerra mundial, a

fabricação de sabão a partir de materiais naturais vem diminuindo em benefício do

detergente sintético.

Tecnicamente, a indústria do sabão nasceu muito simples e os primeiros

processos exigiam muito mais paciência do que perícia. Tudo o que tinham a fazer,

segundo a história, era misturar dois ingredientes: cinza vegetal, rica em carbonato

de potássio, e gordura animal. Então, era esperar por um longo tempo até que eles

reagissem entre si. O que ainda não se sabia era que se tratava de uma reação

química de saponificação.

Os primeiros aperfeiçoamentos no processo de fabricação foram obtidos

substituindo as cinzas de madeira pela lixívia rica em hidróxido de potássio, obtida

passando água através de uma mistura de cinzas e cal. Porém, foi somente a partir

do século XIII que o sabão passou a ser produzido em quantidades suficientes

para ser considerado uma indústria. (CAMPOS, 2007)

Até os princípios do século XIX, pensava-se que o sabão fosse uma mistura

mecânica de gordura e álcali. Foi quando Chevreul, um químico francês, mostrou

que a formação do sabão era na realidade uma reação química. Nessa época,

Domier completou estas pesquisas, recuperando a glicerina das misturas da

saponificação. (SHREVE E BRINK JR. 1977).

11

Durante 2.000 anos, os processos básicos de fabricação de sabões

permaneceram praticamente imutáveis. As modificações maiores ocorreram no

pré-tratamento das gorduras e dos óleos, na obtenção de novas e melhores

matérias-primas, no processo de fabricação e no acabamento do sabão, por

exemplo, na secagem por atomização para obtenção do sabão em pó. (SHREVE E

BRINK JR. 1977).

2.2 Detergente

Sabão e detergente são compostos químicos destinados à limpeza. Os

detergentes são produtos sintéticos destinados a remover detritos de superfícies

sólidas, lisas ou porosas. O sabão é, na verdade, um tipo mais simples de

detergente e compreende todos os sais de ácidos graxos. Os sabões se dividem

em duros, ou sódicos, e moles, ou potássicos. Quando tanto o sódio como o

potássio estão presentes em sua composição, o sabão se classifica segundo a

base preponderante. (SANTOS, 2008)

O verbo detergir (do latim detergere) significa “limpar ou purificar por meio de

substâncias ou ingredientes químicos”. (MOITA NETO, 2006)

A Agência Nacional de Vigilância Sanitária - ANVISA - estabeleceu normas a

serem obedecidas pelos detergentes e seus congêneres (Resolução Normativa nº

1/78). Segundo esta resolução, a ação de detergência “é o processo de remoção de

sujidade usando um detergente ou tenso-ativo” e “detergente é um produto

formulado para promover o fenômeno da detergência, compreendendo um composto

básico ativo (agente tenso-ativo) e componentes complementares (coadjuvantes,

sinergistas, aditivos e produtos auxiliares)”.

Os tensoativos ou surfactantes são substâncias que têm, em sua estrutura

química, uma parte polar (hidrofílica) e outra apolar (lipofílica). Isto lhes confere

propriedades especiais que permitem sua utilização em diversos campos, dentre os

quais se destaca a detergência. Um dos agentes tensoativos mais conhecidos é o

dodecil sulfato de sódio ou lauril sulfato de sódio, cuja fórmula é:

12

CH3(CH2)10-CH2-O-(SO3)1- Na1+.

Neste composto, a cadeia carbônica apolar auxilia na solubilização de

compostos orgânicos presentes na sujeira e o grupo sulfato (polar) facilita o

transporte no meio aquoso. É possível encontrar substâncias tensoativas que

promovem a ação de detergência em xampus, óleos lubrificantes, detergentes,

dentrifícios, sabonetes, etc. A detergência depende da eficiência da substância

tensoativa em solubilizar a sujeira e transportá-la no meio aquoso. A facilidade de

formar espuma5 em meio aquoso é também uma das características das substâncias

que modificam a tensão superficial da água (agentes tensoativos). Contudo, a

mesma substância pode ser excelente para formar espuma e ter baixa ação

detergente, ou ser um eficiente detergente e não formar praticamente espuma.

(MOITA NETO, 2006).

A escolha do tensoativo que entra numa formulação de um produto comercial

depende de sua finalidade e do desejo do consumidor. Para uma cerveja, o

tensoativo deve formar espuma sem ter ação detergente. No óleo lubrificante, o

tensoativo deve ser eficiente na detergência sem formar espuma. No xampu, em

geral, formação de espuma e ação detergente são importantes no mesmo produto

comercial, pois o consumidor quer a limpeza (detergência), mas acredita que é a

abundância de espuma que a favorece. (MOITA NETO, 2006)

Segundo Oliveira, (2007), entre os álcoois primários de cadeia linear que se

obtém das gorduras - ou de outros modos - os de C8 e C10 são utilizados na

produção de ésteres de alto ponto de ebulição, usados como plastificantes (como

por exemplo, o ftalato de octila). Os álcoois de C12 a C18 são utilizados em

quantidades enormes na manufatura de detergentes (produtos tensoativos para

limpeza).

5 A espuma é formada por um grande número de pequenas bolhas de gás espalhadas (dispersas) em uma fase líquida. Uma fina película de líquido separa as bolhas de gás entre si. Quando o líquido é a água, as bolhas não duram muito tempo, pois a película fina se rompe rapidamente, liberando o gás contido em seu interior. É o que se observa ao se dissolver um comprimido efervescente. A reação que libera o gás ocorre entre o bicarbonato de sódio e o ácido cítrico, presentes no comprimido. Um meio de estabilizar a película líquida é adicionar à água um emulsificante, isto é, uma substância que evite que a película se rompa muito rapidamente.

13

Embora os detergentes sintéticos difiram significativamente uns dos outros

quanto a estrutura química, as moléculas de todos têm uma característica em

comum, também apresentada pelas de sabão comum: são anfipáticas, com uma

parte apolar muito grande, de natureza de hidrocarboneto, solúvel em óleo, e uma

extremidade polar, solúvel em água. Um tipo deles resulta da conversão dos álcoois

de C12 a C18 em sais de hidrogenosulfato de alquila. Por exemplo:

Neste caso, a parte apolar é a longa cadeia alquílica e a parte polar é o -

SOO3-Na+.

Pelo tratamento dos álcoois com óxido de etileno, obtém-se um detergente

não-iônico:

A possibilidade de formação de pontes de hidrogênio entre as moléculas da

água e os numerosos átomos de oxigênio do etoxilato tornam a parte terminal de

poliéter solúvel em água. Os etoxilatos também podem ser convertidos em sulfatos,

sendo utilizados na forma de sais de sódio. (OLIVEIRA, 2007)

Os sais de sódio dos ácidos alquilbenzeno-sulfônicos são os detergentes

mais utilizados. Para obtenção destes detergentes, liga-se primeiramente o grupo

alquil de cadeia longa a um anel benzênico pela utilização de um haleto de alquila,

de um alceno ou de um álcool conjuntamente com um catalisador de Friedel-Crafts

(AlCl3); em seguida, efetua-se a sulfonação e, finalmente, a neutralização:

(OLIVEIRA, 2007).

14

Figura 10 - Reação de alquilação por substituição nucleofílica aromática em haleto de alquila. Fonte: Oliveira (2007)

Figura 11 – Mecanismo da reação de sulfonação Fonte: Oliveira (2008)

O primeiro passo, em que se forma o trióxido de enxofre (SO3), eletrófilo, é

simplesmente um equilíbrio ácido-base, desta vez, porém, entre duas moléculas de

ácido sulfúrico. Na sulfonação utiliza-se geralmente o ácido sulfúrico fumegante, ou

seja, aquele onde é dissolvido excesso de SO3; mesmo quando se utiliza apenas

ácido sulfúrico, crê-se que o SO3 formado na reação (1) possa ser o eletrófilo. Na

reação (2) o reagente eletrofílico, SO3, liga-se ao anel benzênico com formação de

um carbocátion intermediário. Embora o trióxido de enxofre não tenha cargas

positivas, tem deficiência de elétrons (carga parcial positiva) sobre o átomo de

enxofre, pois os três átomos de oxigênio, mais eletronegativos, retiram-lhe elétrons

por indução. Na terceira etapa o carbocátion cede um próton para o ânion HSO4- e

forma o produto de substituição estabilizado por ressonância que é, desta vez, um

ânion - o do ácido benzeno-sulfônico; este ácido, por ser forte, encontra-se

AlCl3

15

altamente ionizado (na etapa 4, o equilíbrio está muito deslocado para a esquerda).

Com alguns substratos aromáticos e certos acidulantes, o eletrófilo pode ser HSO3+

ou moléculas que possam facilmente transferir SO3 ou HSO3+ para o anel aromático.

(OLIVEIRA, 2007)

Figura 12 - Esquema mini-fábrica Sulfonação

O término da síntese do detergente dá-se pela neutralização do ácido

benzenosulfônico, formando o sal hidrossolúvel.

Figura 13 - Neutralização do ácido benzenosulfônico. Fonte: Oliveira, 2007

Geração de ar

Tratamento do ar

Queima do Enxofre (Geração SO2)

Resfriamento do SO2

Geração de SO3(Conversão)

Resfriamento do SO3

Produção de ÁcidoSulfônico

Tratamento de Gases

CatalisadorAr Atmosférico

Enxofre

Ar Livre de Resíduos Para a atmosfera

Ar Atmosférico

Ácido Sulfônico

Alcane

Ar Atmosférico Gases

Residuais

Geração de ar

Tratamento do ar

Queima do Enxofre (Geração SO2)

Resfriamento do SO2

Geração de SO3(Conversão)

Resfriamento do SO3

Produção de ÁcidoSulfônico

Tratamento de Gases

CatalisadorAr Atmosférico

Enxofre

Ar Livre de Resíduos Para a atmosfera

Ar Atmosférico

Ácido Sulfônico

Alcane

Ar Atmosférico Gases

Residuais

16

Estes detergentes atuam essencialmente da mesma maneira que o sabão. A

sua utilização oferece, entretanto, certas vantagens: Por exemplo, os fulfatos e

sulfonatos mantêm-se eficazes em água dura devido ao fato de os correspondentes

sais de cálcio e magnésio serem solúveis. Visto serem sais de ácidos fortes,

produzem soluções neutras, ao contrário dos sabões que, por serem sais de ácidos

fracos, originam soluções levemente alcalinas. (OLIVEIRA, 2007)

Na figura 14, pode-se ver a reação de formação de um detergente.

Figura 14 – Reação de formação de um detergente Fonte: Zago Neto, Del Pino, 2008.

Na figura 15, pode-se ter melhor visão da fabricação dos detergentes com as

substâncias químicas acima relacionadas.

SUBSTITUINTE ORGÂNICO

17

Figura 15 – A química dos detergentes Fonte: ZAGO NETO, DEL PINO, 2008.

OS DETERGENTES

PRODUÇÃO DOS DETERGENTES

TENSOATIVOS ADITIVOS ÁLCOOIS

NÃO-IÔNICOS CATIÔNICOS ANIÔNICOS ALCENOS

TENSOATIVOS ANFÓTEROS REAÇÃO DE ALQUILAÇÃO

REAÇÃO DE SULFONAÇÃO

DETERGENTE

18

2.2.1 Funções dos detergentes.

Conforme Evangelista (2003), por sua composição apresentar diferentes

elementos químicos, os detergentes devem ser conhecidos quanto as suas

características, bem como suas condições de emprego. Principais funções dos

detergentes:

� De abrandamento: possibilitam a alteração ou anulação da dureza da

água. Os polifosfatos e os ortofosfatos alcalinos abrandam a água; os primeiros por

sequestração e os segundos por precipitação dos agentes da dureza;

� De dispersão: produzem a dispersão de aglutinados em flocos reduzindo-

os a pequenas partículas. Os dispersantes ou desfloculantes atuam de uma maneira

que as películas de minerais não se depositem novamente, fornecendo a dispersão

dos resíduos. Tornam assim a operação de limpeza muito mais fácil;

� De dissolução: transformam os resíduos insolúveis em substâncias

solúveis em água;

� De emulsificante: reduzem as substâncias graxas a inúmeras partículas,

possibilitando a formação de emulsão de água e glóbulos graxos. Esse novo estado

facilita a operação posterior de limpeza;

� De enxagüamento: tem por finalidade remover da superfície qualquer tipo

de suspensão ou de solução; tornando-as partículas de fácil remoção pela água;

� De umectação: atuam por contato da água sobre as sujidades em toda a

superfície do equipamento. Essa ação é permitida pela diminuição da tensão

superficial do meio aquoso, conferindo a água melhor contato com a superfície dos

resíduos e dos equipamentos;

� De penetração: o líquido se introduz através de substâncias porosas, de

orifícios, de fissuras ou de pequenas aberturas, nas sujidades. Sua ação é parecida

com os dispersantes;

19

� De peptização: atuam sobre proteínas, dispersando-as e produzindo

colóides em parte solúveis;

� De saponificação: por ação química entre os detergentes e as gorduras,

estas são saponificadas, dando sabões que, em seguida, são retirados do meio.

� De seqüestro: por formação de quelantes, impedem a deposição de sais

minerais e, com isso a sua remoção das superfícies.

� De suspensão: mantém as partículas insolúveis, impedem a sua

deposição sobre as superfícies de contato. Isso acontece em razão de maior força

atrativa existente entre os resíduos e a superfície do equipamento.

2.2.2 Composição básica

Segundo Santos, (2008) os componentes de um detergente de lavar roupa

estão divididos em três grupos: Estruturais, Ingredientes para Alta Performance

(aditivos) e Ingredientes Adicionais.

Estruturais:

Surfactantes: São os componentes mais importantes dos detergentes, pois

tem a finalidade de diminuir a tensão superficial da água proporcionando o

“molhamento“ das sujeiras.

Seqüestrastes: Sua função é a de amaciar a água através da

desmineralização. Isso ajuda os tensoativos a trabalharem com mais eficiência. Eles

também ajudam a emulsificar óleos e gorduras reduzindo-os a pequenos glóbulos.

Além disso, são capazes de retirar sais que ficam incrustados nos tecidos

provocando o seu encardido.

Branqueadores: Ópticos: São substâncias solúveis em água que aderem às

fibras dos tecidos. Estas substâncias absorvem a luz ultravioleta (invisível) que

incide sobre os tecidos reemitindo luz azulada (visível). Essa luz azulada neutraliza a

20

cor amarelada típica de tecidos encardidos, proporcionando uma impressão de

brancura e brilho.

Corantes e Perfumes: São aditivos que não tem ação sobre o processo de

lavagem. Vários tipos de fragrâncias são usados na fórmula dos detergentes para

perfumar as roupas. Além de diferenciarem os diversos tipos de detergentes pelo

cheiro, elas bloqueiam o desagradável odor da água utilizada na lavagem, e podem

deixar um leve aroma nos tecidos que foram lavados. Os corantes por sua vez, são

utilizados apenas como um fator estético na visualização do produto quando este

esta sendo utilizado. O pó pode ser azul, verde, branco, possuir grânulos coloridos,

etc.

Ingredientes de alta performance:

Alvejante (bleach): São oxidantes à base de cloro ou de oxigênio, que atuam

destruindo os corantes responsáveis pelas manchas. Na verdade as manchas

permanecem, porém ficam invisíveis.

Enzimas: São proteínas que aceleram a ação química dos detergentes,

atacando certos tipos de sujeira. Isto faz com que a sujeira seja mais rapidamente

retirada pelo detergente e pela água.

Agente Anti-redepositante: A função principal desse componente é não

permitir que a sujeira em suspensão na água, retorne ao tecido.

Ingredientes adicionais:

Inibidor de Espuma: Como o próprio nome diz, são componentes que

controlam a formação de espuma. Nível de espuma menor facilita o enxágüe e ajuda

a economizar água.

Amaciante: Os amaciantes normalmente são usados como produto separado,

ma podem estar embutidos na fórmula dos detergentes. Eles reduzem a eletricidade

estática deixando os tecidos macios.

21

2.3 Processo de fabricação de detergente em pó

A fabricação de detergente em pó pelo método da atomização tem três

passos principais: (1) preparação da pasta; (2) secagem em torre de atomização e

(3) tratamento de grânulos. (Figura 17) Os três principais componentes do

detergente em pó são os surfactantes (que removem a sujeira e outros materiais

indesejáveis), os abrandadores (que tratam a água de forma a se obter o máximo

desempenho do surfactante) e aditivos, que melhoram o desempenho da limpeza.

Dentre os possíveis aditivos, podem-se citar os alvejantes, os ativadores de

alvejantes, os agentes antiestáticos, os amaciantes de tecidos, os branqueadores

ópticos, os agentes de antirredeposição e cargas. A pasta de detergente é produzida

pela mistura do surfactante líquido com materiais na forma de pós e grânulos

(abrandadores e outros aditivos) em um tanque-misturador fechado chamado de

crutcher. (UCHIMURA, 2006)

É feita uma pré-mistura de vários ingredientes menos importantes em uma

variedade de equipamentos antes de carregá-los no crutcher.

O surfactante líquido usado para se fazer a pasta é produzido in loco pela

sulfonação de um composto alquílico linear ou de um ácido graxo, que é em seguida

neutralizado com uma solução cáustica contendo hidróxido de sódio. A pasta

preparada é mantida em um vaso pulmão e bombeada continuamente à torre de

secagem por atomização. (UCHIMURA, 2006).

As reações que usamos para a fabricação do detergente em pó, segundo

Shreve e Brink Jr (1977). Serão apresentadas nos itens a seguir:

2.3.1 Sulfonação linear de um alquilbenzeno.

O Alquilbenzeno Linear Sulfonado-LAS é o precursor do LASNa (Linear

Alquilbenzeno Sulfonato de Sódio), o tensoativo mais utilizado no mercado mundial

de detergentes. A sua utilização em uma extensa gama de formulações está ligada

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ao seu grande poder removedor de sujeiras, particularmente no algodão, sua boa

solubilidade, seu elevado poder de espuma, sua irrestrita compatibilidade com o

meio ambiente e seu baixo custo. (DETEN, 2007)

O Alquilbenzeno Linear Sulfonado-LAS é o precursor do LASNa (Linear

Alquilbenzeno Sulfonato de Sódio), o tensoativo mais utilizado no mercado mundial

de detergentes. A sua utilização em uma extensa gama de formulações está ligada

ao seu grande poder removedor de sujeiras, particularmente no algodão, sua boa

solubilidade, seu elevado poder de espuma, sua irrestrita compatibilidade com o

meio ambiente e seu baixo custo. O LAS é empregado em diversos tipos de

formulações de detergentes para lavagem de roupas, incluindo pós de densidade

moderada e alta, líquidos concentrados, pastas e barras. Ainda dentro do setor de

limpeza doméstica, é utilizado na formulação de detergentes para a lavagem manual

de louças. O LAS é também encontrado na formulação de detergentes do setor

industrial e institucional (lavagem de roupa e limpeza de superfícies) com também

em pesticidas agrícolas e em processos específicos de limpeza e na preparação de

emulsões para fluidos lubrificantes, no processamento de metal e flotação de

minérios. É utilizado ainda como agente emulsificante nas reações de polimerização

no setor petroquímico. (DETEN, 2007)

2.3.2 Álcool sulfatado

Álcool Sulfatado é obtido pela sulfatação de álcool graxo, com característica

tensoativa, empregado principalmente na produção de detergentes.

Figura 16 – Estrutura molecular de um alquilbenzeno Suylfonado linear Fonte: Penteado, et al, 2006.

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Para Shreve e Brink Jr. (1977), o alquilbenzeno (AB) é introduzido

continuamente no sulfonador, com a quantidade necessária de óleum6, usando-se o

mecanismo de banho dominante para controlar o calor da conversão de sulfonação7

e manter a temperatura a cerca de 54ºC (Cq e Op). Na mistura sulfonada, são

injetados o álcool graxo do talol e outra alíquota de óleum. O conjunto é bombeado

para o sulfatador, que também opera no mecanismo do banho dominante, para que

a temperatura seja mantida entre 49 e 54ºC (Cq e Op); assim é obtida uma mistura

de agentes tensioativos.

2.3.3 Neutralização

Segundo Shreve e Brink Jr (1977) o produto sulfonado e sulfatado8 é

neutralizado por uma solução de NaOH em condições controladas de temperatura,

para manter-se a fluidez da polpa de surfactantes. A polpa de surfactantes é dirigida

para o depósito.

A polpa de surfactantes, o tripolifosfato de sódio e a maior parte dos diversos

aditivos são introduzidos na máquina misturadora. Remove-se considerável

quantidade de água e a pasta é espessada pela reação de hidratação de

tripolifosfato:

Na5P3O10 + 6H2O Na5P3O106H20

Tripolifosfato Tripolifosfato de sódio de sódio hexaidratado

6 Ácido sulfúrico fumegante é também conhecido como óleum e corresponde ao ácido sulfúrico não diluído em água, mas misturado a SO3. 7 Sulfonação é processo químico pelo qual o grupo ácido sulfônico (-SO

3H) ou grupo haleto de sulfoníla (-SO

2X)

é introduzido em um composto orgânico através da formação de ligações carbono-enxofre ou nitrogênio-enxofre (N-sulfonatos ou sulfamatos). (BARCZA, 2008) 8 Sulfatação envolve a introdução do mesmo grupo –-SO

3H em álcoois, alifático ou aromático, através da

formação de ligação carbono-oxigênio produzindo sulfatos ácidos (R-OSO2OH) ou introdução de –SO

4- entre

dois carbonos resultando em sulfatos de alquila (R-OSO2O-R). (BARCZA, 2008).

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A mistura é bombeada para um piso superior, onde é atomizada sob alta

pressão, numa torre com 24m de altura, em contracorrente com o ar quente

proveniente de uma fornalha. Assim, constituem-se os grânulos secos, com a forma

e as dimensões aceitáveis e com a densidade apropriada. Os grânulos secos

retornam ao piso superior, mediante transporte pneumático, que os resfria de 116ºC

e os estabiliza. Os grânulos são separados num ciclone, peneirados, perfumados e

embalados. (SHREVE; BRINK JR 1977)

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Figura 17 - Fabricação de detergentes em pó por processo de atomização. Fonte: UCHIMURA, 2006.

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CONCLUSÃO

Os detergentes desempenham papel básico nos processos de limpeza. Seu

objetivo na higienização consiste em separar as sujidades das superfícies que estão

em contato, reduzir seu tamanho e/ou dispersando-as no solvente e prevenir nova

deposição sobre as superfícies já higienizadas.

A ação de limpeza da água melhora bastante com a adição de detergentes.

Estas substâncias apresentam um comportamento dualístico em água, em virtude de

sua estrutura. São genericamente cadeias hidrocarbônicas longas, em cuja

extremidade encontra-se um grupo catiônico, aniônico, anfotérico ou simplesmente

um grupo polar.

No estágio inicial do desenvolvimento de um produto, o profissional visa criar

uma nova fórmula que atenda aos requisitos de marketing, que por sua vez,

atenderão às necessidades ou expectativas do consumidor, este último podendo ser

uma pessoa física ou mesmo uma empresa.

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REFERÊNCIA

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