تولید صابون ها و شوینده های صنعتی حاوی کلر

مقدمه

صابون های مبتنی بر کلر و مواد شوینده صنعتی ده ها سال است که نقشی اساسی در بهداشت و نظافت ایفا می کنند. این محصولات پاک کننده با بهره گیری از خواص ضد عفونی کننده و سفید کنندگی قوی کلر، میکروب ها را از بین می برند، لکه های سخت را پاک می کنند و سطوح را سفید می نمایند. از پاک کننده های سفید کننده خانگی گرفته تا ضد عفونی کننده های قوی مورد استفاده در کارخانجات صنایع غذایی، فرمولاسیون های دارای کلر به دلیل توانایی در تمیز کردن هم زمان با ضد عفونی کردن مورد توجه هستند. تولید این محصولات شامل فرآیندهای شیمیایی ویژه ای است که ورود ایمن کلر به صابون ها و شوینده ها را ممکن می سازد. در بخش های بعدی، مروری جامع بر تاریخچه، اصول شیمیایی، روش های تولید، مزایا و روندهای آینده مرتبط با عوامل پاک کننده مبتنی بر کلر ارائه می دهیم تا نشان دهیم این محصولات ضروری چگونه در سراسر جهان ساخته و به کار گرفته می شوند.

استفاده تاریخی از کلر در محصولات پاک کننده

کلر از قرن نوزدهم برای تمیز کاری و ضد عفونی مورد استفاده قرار گرفته است. پیشگامانی مانند برتوله و لاباراک در اواخر دهه 1700 و اوایل 1800 نخستین محلول های سفید کننده حاوی کلر را توسعه دادند و توانایی کلر در از بین بردن لکه ها و بو زدایی را نشان دادند. تا اواسط قرن نوزدهم، آهک کلردار (هیپوکلریت کلسیم) برای گند زدایی منابع آب و بخش های بیمارستانی استفاده می شد و این از اولین استفاده های کلر برای بهداشت عمومی بود. در اوایل قرن بیستم، مایع سفید کننده هیپوکلریت سدیم به صورت تجاری عرضه شد و انقلاب در شست و شوی لباس ها و پاک سازی سطوح را به همراه داشت. طی جنگ جهانی اول، محلول های رقیق کلردار حتی به عنوان مواد گند زدا برای ضد عفونی زخم ها به کار رفتند. در نیمه میانی قرن بیستم، ضد عفونی کننده های کلردار در صابون ها معرفی شدند؛ از جمله هگزاکلروفن و بعدها تریکلوسان که برای ساخت صابون های آنتی باکتریال بیمارستانی و خانگی به کار رفتند. تا اواخر قرن بیستم، سفید کننده های حاوی کلر به یکی از ملزومات نظافت در تقریبا همه منازل تبدیل شده بود و صنایع نیز به طور گسترده از پاک کننده های کلردار برای شست و شوی تجهیزات استفاده کردند که نقش محوری کلر در بهداشت مدرن را تثبیت نمود.

شیمی کلر در فرمولاسیون صابون و شوینده

اثر گذاری محصولات پاک کننده پایه کلر ناشی از واکنش پذیری شیمیایی کلر است. کلر در محلول (مانند هیپوکلریت سدیم در آب) اسید هیپوکلروس (HOCl) ایجاد می کند؛ این ماده یک اکسنده قوی است که به طیف گسترده ای از مولکول های آلی حمله می کند. این فرآیند اکسیداسیون با تخریب غشاهای سلولی و آنزیم های حیاتی، باکتری ها، ویروس ها و قارچ ها را می کشد. همچنین پیگمنت ها و آلودگی ها را از هم می شکند؛ به همین دلیل سفید کننده کلر می تواند پارچه ها را سفید کرده و لکه های سرسخت را پاک کند. در صابون ها و مواد شوینده، ترکیبات کلر دار اغلب هم به عنوان ضد عفونی کننده و هم به عنوان سفید کننده عمل می کنند. برای مثال، هنگامی که یک شوینده کلر دار در آب رقیق می شود، کلری آزاد می کند که پروتئین ها را تغییر ماهیت داده و عوامل بیماری زا را بر روی سطوح غیر فعال می کند. میزان قلیاییت بالایی که معمولا در چنین فرمولاسیون هایی وجود دارد، پایداری کلر و قدرت پاک کنندگی را افزایش می دهد. برخی صابون های آنتی باکتریال از ترکیبات آروماتیک کلر دار (مانند تریکلوسان یا کلروکسیلنول) استفاده می کنند که با مختل کردن دیواره سلولی میکروب ها عمل می کنند. قابل ذکر است که اثر میکروب کشی کلر نسبتاً سریع است، بنابراین این پاک کننده ها با زمان تماس کوتاه به ضد عفونی موثر دست می یابند. در نتیجه چه در استفاده از سفید کننده های مایع و چه هنگام خرید قرص کلر برای مصارف خانگی یا صنعتی، اساس عملکرد مؤثر این محصولات همان واکنش‌ های اکسیداسیون سریع کلر است. در مجموع، شیمی کلر در شوینده ها پاک کنندگی سنتی سورفکتانت (از بین بردن چربی و کثیفی) را با عملکرد شیمیایی قوی ترکیب می کند که نتایج بدون لک و ضد عفونی شده را تضمین می کند و این محصولات را به طور ویژه همه کاره می سازد.

ترکیبات مهم کلر دار در صابون ها و شوینده ها

صابون ها و مواد شوینده صنعتی مبتنی بر کلر از انواع مواد شیمیایی حاوی کلر به عنوان ترکیب فعال استفاده می کنند تا اثر پاک کنندگی و ضد عفونی کنندگی خود را اعمال کنند. این مواد از هیپوکلریت های معدنی ساده تا ترکیبات آلی پیچیده ضد میکروب را شامل می شوند. نمونه های رایج عبارتند از هیپوکلریت سدیم (جزء فعال سفید کننده مایع) و هیپوکلریت کلسیم (سفید کننده جامد که اغلب در فرمول پودرها و تصفیه آب به کار می رود). در شوینده های خودکار ظرفشویی و برخی پاک کننده های صنعتی، آزاد کننده های پایدار کلر مانند سدیم دی کلروایزوسیانورات و اسید تری کلروایزوسیانوریک هنگام استفاده، کلر را به صورت کنترل شده آزاد می کنند. افزون بر این، برخی صابون های آنتی باکتریال مواد آلی کلر دار مانند تریکلوسان، کلروکسیلنول (PCMX) یا کلرهگزیدین را در خود جای می دهند که خواص ضد باکتریایی ماندگار به محصول می بخشند. ماده های مبتنی بر کلر همچنین باید متناسب با نوع محصول انتخاب شوند؛ برای نمونه، هیپوکلریت سدیم در ترکیبات مایع به کار می رود، در حالی که ترکیبات جامد مانند TCCA یا NaDCC برای پاک کننده های پودری و قرص ها جهت پایداری بیشتر ترجیح داده می شوند. هر یک از این مواد مزایای منحصر به فردی از نظر پایداری، مقدار کلر آزاد و تناسب با کاربردهای مختلف دارند. جدول زیر شماری از ترکیبات مهم کلر دار مورد استفاده در محصولات پاک کننده را به همراه شکل، کاربردها و ویژگی های شاخص آن ها نشان می دهد.

مواد اولیه و فرآیند کلر آلکالی برای تولید کلر

اساس تولید مواد شوینده پایه کلر، فرآیند کلر آلکالی است که طی آن از آب نمک (محلول نمک طعام) گاز کلر و کاستیک سودا (سدیم هیدروکسید) تولید می شود. در این فرآیند الکترولیزی صنعتی، یون های کلرید در آند اکسیده شده و به گاز کلر تبدیل می شوند، در حالی که یون های سدیم در کاتد با آب ترکیب شده و سود سوزآور (و گاز هیدروژن) تشکیل می دهند. این تولید هم زمان ضروری است، زیرا خود سود سوزآور برای صابون سازی از روغن ها و نیز برای جذب گاز کلر جهت تولید سفید کننده هیپوکلریت سدیم به کار می رود. معمولا گاز کلر خروجی از واحد کلر آلکالی سرد و خشک شده و یا به صورت مایع برای حمل و نقل تبدیل می شود یا بلافاصله در محل مصرف می گردد. برای تهیه سفید کننده، گاز کلر درون محلول سرد سدیم هیدروکسید تزریق می شود که محلول هیپوکلریت سدیم آماده مصرف به دست می آید. سایر مواد خام کلیدی در پاک کننده های کلر دار عبارتند از سورفکتانت ها (برای کمک به زدودن چربی و چرک)، سازنده های قلیایی مانند فسفات ها یا سیلیکات ها (برای نرم کردن آب و تقویت شویندگی) و افزونه های گوناگون که عملکرد محصول را بهبود می بخشند. در نهایت، تامین کلر المنتال از طریق فرآیند کلر آلکالی، منابع ساده نمک را به تولید محصولات پاک کننده موثر مبتنی بر کلر پیوند می دهد.

تولید صابون های کلردار: فرآیندها و تکنیک ها

تولید یک صابون مبتنی بر کلر با فرآیند معمول صابون سازی آغاز می شود و سپس افزودن یک ماده موثره دارای کلر صورت می گیرد. صابون سنتی با فرآیند صابونی سازی تهیه می شود؛ ترکیب کردن چربی ها یا روغن ها با یک قلیای قوی (معمولا سود سوزآور) که حاصل آن صابون است. برای ساخت صابون آنتی باکتریال یا صابون تقویت شده با کلر، تولیدکنندگان یک عامل ضد میکروب کلر دار را در مرحله پایانی ساخت اضافه می کنند. پس از اتمام صابونی شدن و یک دوره کوتاه خنک سازی، افزودنی ای مانند کلروکسیلنول (PCMX) یا تریکلوسان به پایه صابون افزوده شده و مخلوط می گردد تا توزیع یکنواخت عامل میکروب کش تضمین شود. مخلوط سپس در قالب ها ریخته یا به صورت قالبی اکسترود شده و اجازه داده می شود تا جامد گردد. به طور مشابه، در فرمول مایع صابون، افزودنی کلر دار پس از آماده شدن پایه با سورفکتانت ها و در دمای کنترل شده به محلول صابون اضافه می شود. شایان ذکر است که تولیدکنندگان معمولا سفید کننده کلرین غلیظ را مستقیما به صابون های مخصوص پوست اضافه نمی کنند، زیرا بیش از حد خشن است؛ در عوض از ترکیبات ملایم تر کلر دار برای دستیابی به خاصیت ضد عفونی استفاده می شود. تولیدکنندگان همچنین فرمول این صابون ها را به گونه ای تنظیم می کنند که اثربخشی ضد میکروبی آن ها در طول عمر محصول حفظ شود. نتیجه محصولی است که مانند صابون معمولی تمیز می کند اما خاصیت ضد عفونی نیز دارد و برای استفاده در مراقبت های بهداشتی، صنایع غذایی یا مصارف خانگی که نیاز به پاکیزگی آنتی سپتیک اضافی است مناسب است.

تولید صنعتی شوینده های کلردار

مواد شوینده صنعتی حاوی کلر برای انجام وظایف پاک کنندگی سنگین فرموله می شوند. فرآیند تولید بسته به این که محصول نهایی به صورت مایع، پودر یا قرص باشد متفاوت است. برای شوینده های کلر دار مایع (برای مثال، یک پاک کننده قلیایی کلر دار مورد استفاده در صنایع لبنی)، تولیدکنندگان با آماده سازی یک محلول قلیایی حاوی سورفکتانت ها و سازنده ها آغاز می کنند و سپس مقدار معینی محلول سفید کننده هیپوکلریت سدیم را به آرامی و تحت هم زدن و سرمایش به آن می افزایند تا از افزایش حرارت و بخارات کلر جلوگیری شود. مخلوط در حالت قلیایی قوی نگه داشته می شود تا کلر پایدار بماند. در مورد شوینده های پودری (مانند پودرهای ماشین ظرفشویی حاوی کلر)، یک ترکیب جامد آزاد کننده کلر مانند سدیم دی کلروایزوسیانورات یا هیپوکلریت کلسیم کپسوله شده پس از مخلوط شدن مواد اصلی پایه و سرد شدن آن ها، به آرامی با پایه شوینده ترکیب می گردد. این اقدام مانع از تجزیه عامل کلر دار در طول تولید می شود. دستگاه های مخلوط کن تضمین می کنند که ترکیب کلر به طور یکنواخت پخش شده و در عین حال از اصطکاک یا گرمای بیش از حد جلوگیری می شود. در برخی موارد مخلوط نهایی با فشرده سازی به شکل قرص های جامد در می آید تا دوز مصرف کنترل شده فراهم شود. این مراحل دقیق تولید نشان می‌ دهد که نقش کلر در تولید سفیدکننده ها و ضدعفونی کننده های کلردار تنها به آزادسازی کلر محدود نیست، بلکه به نحوه پایدارسازی، توزیع یکنواخت و کنترل دوز نیز وابسته است تا محصول نهایی قدرت پاک کنندگی و گندزدایی مطلوب را ارائه دهد. در تمام این فرآیندها، تولیدکنندگان نظارت می کنند که محتوای کلر مطابق مشخصات باشد تا محصول نهایی هنگام استفاده مقدار کلر مورد نظر را آزاد کرده و عملکرد پاک کنندگی و گند زدایی وعده داده شده را ارائه دهد.

تجهیزات و فناوری تولید شوینده های کلر

کارخانه های تولید محصولات پاک کننده کلر دار از تجهیزات ویژه ای استفاده می کنند که برای جا به جایی مواد خورنده و واکنش پذیر طراحی شده اند. به عنوان مثال، در خطوط تولید از ظروف اختلاط و مخازن ذخیره ساخته شده از مواد مقاوم در برابر خوردگی (مانند آسترهای پلیمری، پلاستیک تقویت شده با فایبرگلاس یا آلیاژهای تیتانیوم) استفاده می شود تا در برابر تماس با کلر و مواد شیمیایی قلیایی دوام بیاورند. مخازن مخلوط سازی مایعات بسته بوده و مجهز به هودهای تهویه یا اسکرابرها برای جذب هرگونه بخار کلر هستند و اغلب شامل سیستم های خنک کننده نیز می باشند، زیرا اختلاط مواد شیمیایی غلیظ می تواند گرما زا باشد. در تولید پودر شوینده، برج های اسپری درایر جهت ایجاد گرانول های پایه شوینده به کار می روند و سپس دستگاه های مخلوط کن اختصاصی برای افزودن پودرهای حامل کلر در دمای پایین استفاده می شوند. ماشین آلات بسته بندی سفید کننده کلر معمولا از پلاستیک هایی مانند پلی اتیلن با چگالی بالا ساخته می شوند که در برابر خورندگی مقاوم هستند؛ حتی درپوش بطری ها ممکن است دریچه دار طراحی شود تا تخلیه تدریجی گاز در طول زمان را ایمن انجام دهد. کارخانه های مدرن همچنین با بهره گیری از حس گرها و سیستم های خودکار سازی، ایمنی و یکنواختی تولید را بهبود می بخشند؛ به عنوان نمونه، پمپ های دوزینگ خودکار و پایش بلادرنگ pH و غلظت کلر تضمین می کنند که هر بچ تولید شده یکنواخت باشد. این تمهیدات فناورانه باعث می شود صابون ها و شوینده های حاوی کلر به شکل کارآمد، ایمن و با کیفیت یکنواخت تولید شوند.

پروتکل های ایمنی در هنگام کار با کلر

کار کردن با کلر مستلزم اقدامات ایمنی سخت گیرانه ای برای حفاظت از کارکنان و محیط زیست است. تأسیسات تولید به حس گرهای نشت گاز کلر و سیستم های اسکرابر اضطراری مجهز هستند که می توانند هرگونه نشت را با به دام انداختن کلر در یک محلول شیمیایی خنثی کنند. بخش های فرآیندی دارای تهویه قوی هستند و تمام ظروف ذخیره کلر یا محلول های هیپوکلریت در زون های مجزا با تهویه مناسب و دور از مواد ناسازگار (مانند اسیدها که می توانند باعث آزاد شدن کلر شوند) نگهداری می شوند. کارکنانی که با کلر سر و کار دارند از تجهیزات حفاظت فردی مناسب، مانند دستکش، عینک، شیلد صورت و گاهی ماسک تنفسی، استفاده می کنند و آموزش ویژه ای در زمینه کار ایمن و روش های اضطراری دیده اند. بسیاری از فرآیندها دارای کنترل های خاموش کن خودکار هستند؛ اگر حس گرها نشت کلر یا فشار غیر عادی را تشخیص دهند، سیستم می تواند بلافاصله خوراک دهی کلر را متوقف کند. تعمیرات منظم تجهیزات و مانورهای اضطراری دوره ای انجام می شود تا همه بدانند در شرایط حادثه چگونه واکنش نشان دهند. در مجموع، رعایت دقیق پروتکل های ایمنی برای بهره گیری بی خطر از مزایای کلر ضروری است.

کنترل کیفیت در تولید محصولات کلردار

حفظ کیفیت بالا در تولید صابون ها و شوینده های کلردار حیاتی است. کنترل کیفیت از مواد اولیه آغاز می شود؛ غلظت محلول های هیپوکلریت سدیم، خلوص گاز کلر و میزان ماده ضد میکروب احتمالی همگی پیش از آغاز تولید بررسی می شوند. در طول ساخت، نمونه هایی برای پایش مقدار کلر فعال آزمایش می شوند؛ به عنوان مثال، تکنسین ها آزمون تیتراسیون انجام می دهند تا اطمینان یابند محلول سفید کننده درصد معینی کلر فعال دارد. اگر یک عامل ضد باکتری به صابون یا شوینده افزوده شده باشد، سطح آن نیز در محصول نهایی آنالیز می شود. تولیدکنندگان آزمون های پایداری انجام می دهند تا تایید کنند محصول طی دوره نگهداری اثربخشی خود را حفظ می کند و با گذشت زمان محصولات جانبی بیش از حد (مانند کلرات) ایجاد نمی کند. یک پارچگی بسته بندی نیز بررسی می شود تا اطمینان حاصل شود بطری ها یا ظروف می توانند محتوای خورنده را بدون نشتی یا تخریب نگه دارند. تنها بچ هایی که تمام مشخصات را پاس کنند برای فروش عرضه می شوند. این مراحل دقیق کنترل کیفیت تضمین می کند که هر پاک کننده پایه کلر مطابق انتظار مصرف کننده عمل می کند و قدرت ضد عفونی و پاک کنندگی وعده داده شده را در هر بار استفاده فراهم می کند.

کاربردهای مواد شوینده کلردار در صنعت

مواد شوینده و صابون های پایه کلر در بسیاری از صنایع به کار می روند، چرا که قابلیت دوگانه تمیز کردن و ضد عفونی کردن را دارند. در بخش صنایع غذایی و نوشیدنی، پاک کننده های کلر دار تجهیزات را ضد عفونی می کنند، از جمله تانک های لبنیات، دیگ های دم آوری و خطوط فرآوری مواد غذایی؛ این پاک کننده ها به شکل موثری باقی مانده های پروتئینی و چربی را پاک کرده و میکروب ها را می کشند تا استانداردهای بهداشتی حفظ شوند. تأسیسات بهداشتی و بیمارستان ها بر ضد عفونی کننده های آزاد کننده کلر برای تمیز کردن کف ها، کانترها و سطوح بیمارستانی تکیه می کنند و از قدرت کلر برای حذف پاتوژن ها، شامل ویروس ها و باکتری های مقاوم، بهره می برند. سیستم های تصفیه آب شهری از ترکیبات کلر (مانند هیپوکلریت سدیم یا کلسیم) برای گند زدایی آب در مخازن و خطوط لوله استفاده می کنند تا آب آشامیدنی عاری از میکروب فراهم شود. رخت شوی خانه های صنعتی، به ویژه آن هایی که ملحفه های بیمارستانی یا هتلی را شست و شو می دهند، اغلب از سفید کننده کلر برای سفید کردن و ضد عفونی البسه در چرخه های شست و شو استفاده می کنند. کارخانجات اغلب محلول های شست و شوی در جا (CIP) کلر دار را برای شست و شو و استریل کردن لوله ها و مخازن به کار می گیرند که هم زمان رسوبات آلی سرسخت (مانند شیر سنگ یا رسوب آب جو) را حل کرده و تجهیزات را ضد عفونی می کند. حتی نگهداری استخرهای شنا و آب گرم نیز به مواد شیمیایی جامد کلر دار متکی است تا جلبک ها و باکتری ها را کنترل کرده و آب را تمیز و شفاف نگه دارد. در امور نظافت عمومی نیز محصولات حاوی کلر برای از بین بردن کپک و قارچ، ضد عفونی کردن سرویس های بهداشتی و دیگر کارهای دشوار پاک سازی استفاده می شوند. این کاربردهای متنوع نشان می دهند که عوامل پاک کننده مبتنی بر کلر تا چه حد همه کاره و موثر هستند، خصوصاً در مواردی که پاکیزگی کامل و کنترل میکروبی سخت گیرانه مورد نیاز است.

مزایای عوامل پاک کننده حاوی کلر

صابون ها و شوینده های حاوی کلر چندین مزیت قابل توجه دارند که استمرار محبوبیت آن ها را توضیح می دهد. نخست این که دارای اثر میکروب کشی وسیع هستند؛ کلر می تواند طیف گسترده ای از باکتری ها، ویروس ها و قارچ ها را به سرعت از بین ببرد که برای بهداشت و ضد عفونی حائز اهمیت است. هم زمان، توان اکسیدکنندگی قوی کلر به آن اجازه می دهد لکه های سرسخت را حذف کرده و سطوح یا پارچه ها را سفید کند (برای مثال، لکه قهوه یا خون را با تخریب رنگ دانه از بین می برد). همچنین بسیاری از ترکیبات بدبو را خنثی می کند، به طوری که استفاده از سفید کننده ضمن تمیز کردن، بوهای نامطبوع را هم از بین می برد. پاک کننده های پایه کلر اغلب از نظر هزینه نیز به صرفه هستند، زیرا تولید مواد شیمیایی کلر دار از نمک معمولی با فرآیندهای نسبتاً ساده امکان پذیر است. بسیاری از این محصولات حتی در آب سخت به خوبی عمل می کنند و تمایل به تشکیل رسوب صابونی ندارند. مزیت دیگر این که پس از انجام وظیفه، کلر به یون های کلرید بی ضرر تجزیه می شود که با آب کشی پاک می گردد و در صورت آب کشی صحیح هیچ باقیمانده پایداری بر سطح باقی نمی گذارد. افزون بر این، شوینده های کلر دار عموماً کف اندک تولید می کنند و به آسانی آب کشی می شوند که در تجهیزات نظافت صنعتی یک امتیاز محسوب می شود. تمامی این عوامل توضیح می دهد که چرا عوامل پاک کننده پایه کلر همچنان یک انتخاب مرجح برای وظایف دشوار تمیز کاری و ضد عفونی باقی می ماند.