CENTRO UNIVERSITÁRIO UNIVATES

CEP – CENTRO DE EDUCAÇÃO PROFISSIONAL

CURSO TÉCNICO EM QUÍMICA

ELABORAÇÃO DE DETERGENTE SEM ADIÇÃO DE

TRIETANOLAMINA 85%

Anderson Theves

Lajeado, junho de 2017.

2

Anderson Theves

ELABORAÇÃO DE DETERGENTE SEM ADIÇÃO DE

TRIETANOLAMINA 85%

Artigo apresentado na disciplina

de estágio, do Curso Técnico em

Química, do Centro Universitário

UNIVATES, como exigência para

obtenção do grau de Técnico em

Química.

Orientador: Josoé Fernando Krüger

Lajeado, junho de 2017.

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ELABORAÇÃO DE DETERGENTE SEM ADIÇÃO DE

TRIETANOLAMINA 85%

Anderson Theves1

Josoé Fernando Kruger 2

Resumo: A história do sabão está ligada às origens da higiene, na história da humanidade. O sabão surgiu de misturas brutas de materiais alcalinos e matérias graxas. O primeiro grande passo fabril e comercial do sabão foi em 1791. Detergentes são substâncias inorgânicas ou orgânicas que apresentam a propriedade de reduzir a tensão superficial da água, favorecendo o seu espalhamento e emudecimento das superfícies. O detergente é um produto biodegradável, o que significa que é uma substância que pode ser degradada pela natureza. Essa possibilidade de degradação das moléculas formadoras do produto muitas vezes é confundida com o fato de ser poluente ou não. O objetivo deste presente trabalho é a elaboração de um detergente (lava-louças liquido) sem a adição de trietanolamina 85% em sua formulação. Para a realização do desenvolvimento da formulação realizou-se 4 testes piloto de uma nova composição de detergente sem a adição de trietanolamina 85%. Obtendo-se resultados satisfatórios nas análises de pH, ponto de turvação, viscosidade, espumação e estabilidade, conclui-se

que existe um leque muito grande de matérias-primas que podem ser

utilizadas na formulação e fabricação do detergente.

Palavras-chave: fabricação, detergente, sabão, Trietanolamina.

1. INTRODUÇÃO

Hoje a indústria do sabão se transformou num dos mais importantes

braços da indústria química, utilizado em larga escala como um detergente de

grande poder ativo, um cosmético fino, um produto medicinal, ou ainda como

uma matéria prima e de extrema importância para hospitais, lavanderias,

grandes centros industriais e comerciais, gerando empregos em todo mundo

(FARIAS, 2007).

Nos últimos 30 anos, os detergentes domésticos, apresentaram um

rápido desenvolvimento e mudanças de composição. Além dos tensoativos que

desempenharam um importante papel neste desenvolvimento, a inclusão de

diversos aditivos contribuiu para aumentar o desempenho dos detergentes

(CASTRO, 2009).

1

Aluno do Curso Técnico em Química UNIVATES; Lajeado/RS - theves.anderson@gmail.com 2

Químico industrial, professor do Centro Universitário UNIVATES; Lajeado/RS – josoe_fk@univates.br

4

Mesmo apresentando crescimento, a indústria de detergentes e todos os

outros produtos de limpeza, sofre com o mercado informal e seus produtos

clandestinos. Tendo como maiores consumidores a população de baixa

escolaridade e renda, os produtos de limpeza clandestinos apresentam sérios

ricos à saúde. O produto de limpeza mais produzido clandestinamente é a água

sanitária, que em 2001, de acordo com um estudo realizado pela FIPE -

Fundação Instituto de Pesquisas Econômicas, 42,1% da água sanitária

consumida no Brasil é clandestina. No caso dos detergentes em pó e líquido,

os números são bem menores, porém não deixam de atingir uma parcela

desinformada da população e prejudicar o mercado. O detergente em pó

apresenta apenas 0,20% de informalidade no consumo nacional, sendo a

clandestinidade pouco significativa, se comparada com o detergente líquido

que apresenta 7,7% de informalidade (AMARAL et al, 2007).

O não uso da trietanolamina 85% na elaboração do detergente se dá

pelo fato da licença de compra da mesma ter um valor muito alto e pela

burocracia de seu uso na indústria.

O objetivo deste presente trabalho é a elaboração de um detergente

(lava-louças liquido) sem a adição de trietanolamina 85% em sua formulação,

tendo em vista não prejudicar a eficácia na ação do produto final.

2. REFERENCIAL TEÓRICO

A história do sabão está ligada às origens da higiene, na história da

humanidade. O início da preocupação com a higiene pessoal retrata-se aos

tempos pré-históricos. Como a água é um fator essencial neste processo e

imprescindível para a sobrevivência, provavelmente o homem primitivo tenha

vivido nas proximidades de alguma fonte de água potável e com isto adquiriu

conhecimentos sobre suas propriedades de limpeza (FARIAS, 2007).

A fabricação de sabão é uma das mais antigas atividades industriais da

nossa civilização. Têm-se registros desde o ano 2800 a.C. da Antiga Babilônia

(BORSATO, 2004).

No ano de 1500 a.C. tem-se registros dos egípcios que utilizavam um

material semelhante ao sabão para tratamento de doenças de pele e também

5

para o banho. Nesses mais de 4500 anos de existência, a indústria saboeira

evoluiu, acumulando experiência prática, além de estudos teóricos

desenvolvidos por pesquisadores (BORSATO, 2004).

Segundo uma antiga lenda romana, o nome “sabão” tem origem no

Monte Sapo, onde se realizavam sacrifícios de animais. A chuva levava uma

mistura de sebo derretido e cinzas para o barro às margens do Rio Tigre e as

mulheres descobriram que lavando a roupa com esta mistura, faziam menos

esforço e as roupas ficavam mais limpas (FARIAS, 2007).

Segundo Borsato (2004), o sabão surgiu de misturas brutas de materiais

alcalinos e matérias graxas. Somente a partir do século XIII que o sabão

começou a ser produzido em quantidades condizentes com a classificação de

indústria. Onde até então se pensava que o sabão fosse uma mistura mecânica

de gordura, nos princípios do século XIX, Chevreul, um químico Francês,

desvendou a estrutura das gorduras e mostrou que a formação de sabão era

uma reação química.

Desde o início da Idade Média a fabricação de sabão é uma atividade

bem estabelecida e regulamentada, e os segredos de sua fabricação muito

bem guardados. Porém, até meados do século XIX, o sabão era taxado como

artigo de luxo, e somente quando os custos de taxas caíram é que o produto

ficou mais acessível à população (CORRÊA, 2005).

O primeiro grande passo fabril e comercial do sabão foi à descoberta,

em 1791, do processo de fabricação do carbonato de sódio (barrilha), o

componente alcalino que se mistura com as gorduras, que era o material que

servia de base no preparo do sabão. Os custos de produção foram ainda mais

reduzidos com a descoberta, na segunda metade do século XIX, do processo

da amônia. No início do século XX, começaram a aparecer os sabões de

toalete, os sabões em escama, os sabões em pó. Os primeiros detergentes

domésticos surgiram no início dos anos 1930, mas foi somente com o fim da

Segunda Guerra Mundial que a sua indústria realmente se desenvolveu

(CORRÊA, 2005).

6

Antes disso, por volta de 1918, aparece na Alemanha o primeiro

surfactante, em função da falta de gorduras de origem animal no mercado. Os

surfactantes são produtos químicos orgânicos que modificam as propriedades

da água, ao diminuir a sua tensão superficial e facilitar o processo da lavagem.

Essas substâncias são hoje conhecidas como tensoativos e sua fabricação se

dá pela junção química a partir de uma grande variedade de matérias-primas,

exercendo a função de agente de limpeza nos sabões (CORRÊA, 2005).

Após quase um século de predominância da Europa, a indústria química

migrou para outras regiões do mundo. Entre 1880 e a Primeira Guerra Mundial,

a Alemanha dominava o setor, mas hoje a liderança cabe aos Estados Unidos.

Após a Segunda Guerra Mundial, a indústria química teve grande crescimento

no Japão, que se tornou, nas três últimas décadas do século 20, o segundo

maior produtor mundial (WONGTSCHOWSKI, 2011).

Desde o ano de 1950, o alquil benzeno sulfonato de sódio, utilizado em

detergentes líquidos, em pó e em barras, demonstrou ser muito eficiente, tanto

para diminuir a tensão superficial da água, quanto para a remoção de sujeiras

oleosas e de diversas naturezas. No entanto, demonstrou ser um produto

poluidor de águas residuais despejadas em rios e córregos, uma vez que nelas

ele não se degrada naturalmente. Com o avanço das pesquisas, permitiu que

essa substância fosse modificada, ganhando às suas funções de limpeza a

capacidade de ser biodegradável (CORRÊA, 2005).

No Brasil, a indústria de sabões tem início na segunda metade do séc.

XIX. Na zona rural, ainda hoje, a população produz o sabão de forma artesanal

misturando se todo tipo de óleos e gorduras (animais e vegetais) com um

extrato aquoso de cinzas (FARIAS, 2007).

No início do século 19, já existiam no Brasil substâncias e materiais

produzidos com base em processos químicos, como açúcar, aguardente,

medicamentos, potassa, barrilha, salitre, cloreto de amônio e cal. Esse quadro

mostrava uma expansão de atividades fabris iniciadas desde o período

colonial. Riquezas naturais químicas também eram extraídas, como sal, drogas

medicinais e resinas vegetais. Ainda na primeira metade do século 19, foram

7

fundadas no país cinco fábricas de pólvora, 30 fábricas de sabões e velas e 10

fábricas de produtos químicos diversos (WONGTSCHOWSKI, 2011).

De início do século XIX até cerca de 1960 o Brasil ganhou mais de 150

unidades industriais nesse setor. Esses empreendimentos abrangeram os mais

diversos ramos de atividade: extração mineral e vegetal, refino de petróleo e

produção de fertilizantes, produtos químicos inorgânicos, papel, cimento, vidro,

fármacos, explosivos, açúcar e álcool, produtos álcool químicos e outros. A

partir de 1965, a indústria química brasileira se modernizou, em especial com a

implantação de três polos petroquímicos e de unidades fabris com tecnologia

mais avançada (WONGTSCHOWSKI, 2011).

Os produtos químicos, presentes hoje em todos os segmentos da

indústria de transformação, na agricultura e no consumo doméstico, são

obtidos principalmente a partir de matérias-primas fósseis, mas insumos

renováveis vêm sendo crescentemente utilizados em sua fabricação. Como a

demanda de produtos químicos no Brasil tem sido cada vez mais atendida por

importações, a indústria química brasileira apresenta grande potencial de

crescimento (WONGTSCHOWSKI, 2011).

A indústria química tem fabricado uma ampla lista de produtos e de

matérias-primas para variados setores industriais. O aproveitamento desses

insumos vem se alterando historicamente, de acordo com o desenvolvimento

tecnológico. No início do século XIX, eram usados materiais oriundos do reino

mineral, principalmente o carvão, os minérios, o cloreto de sódio e o salitre. As

matérias - primas de origem vegetal e animal eram aproveitadas no setor em

menores quantidades (WONGTSCHOWSKI, 2011).

Detergentes por definição são substâncias inorgânicas ou orgânicas que

apresentam a propriedade de reduzir a tensão superficial da água, favorecendo

o seu espalhamento e emudecimento das superfícies, promovendo um contato

mais íntimo entre a água e o objeto a ser limpo (CASTRO, 2009).

Ressalta-se que existem diferenças significativas nos processos usados

para fabricar os detergentes e sabões, e também diferenças marcantes de

composição química que provocam diferenças de atuação (CASTRO, 2009).

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Os sabões são precipitados e, por isso, não são eficientes em presença

de águas duras ou ácidas, ao contrário dos detergentes. Além disso, embora

as composições dos sabões comuns sejam variáveis, são apenas sais de sódio

e de potássio de diversos ácidos graxos. Por outro lado, os detergentes são

misturas complexas de várias substâncias cada qual escolhida para efetuar

uma ação particular durante a limpeza (CASTRO, 2009).

A detergência é um processo que consiste na remoção de sujidades das

superfícies, passando-as para um meio, em geral líquido, que se designa por

banho de lavagem, no qual tais sujidades ficam em suspensão, dissolvidas ou

emulsionadas. As substâncias, como os tensoativos, que conseguem promover

este processo, diz-se que possuem poder detergente e designam-se por

detergentes (SILVA, 1991).

Uma das questões principais, alvo de discussão e polêmicas, é a

questão ambiental. Com o objetivo de melhorar o desempenho, a aparência, ou

simplesmente por questões estéticas comerciais, muitas substâncias

poluidoras e prejudiciais à saúde, são adicionadas aos produtos de limpeza,

sem a preocupação com o mal que elas possam causar a saúde e ao meio

ambiente, trazendo mais problemas que benefícios. Estes produtos são

fabricados por grandes empresas ou por pequenas indústrias de fundo de

quintal, estas funcionando na maioria das vezes, em condições higiênicas

precárias e sem assistência técnica, e que colocam no mercado produtos sem

especificação e de qualidade duvidosa (FARIAS, 2007).

Nos últimos anos, o setor de produtos de limpeza institucional tem

apresentado crescimento. Em 2005, o setor movimentou US$ 4 bilhões e

empregou mais de 600 mil pessoas. Em pesquisa realizada pela Associação

Brasileira do Mercado Institucional de Limpeza, em 2006, aponta-se estimativa

de crescimento contínuo de 2% a 4% ao ano, até 2010. Além da maior

conscientização em relação à limpeza institucional, cresceu também a

preocupação e o consumo de produtos de limpeza domésticos. O detergente

está presente em ambos os setores de limpeza, institucional e doméstico. O

detergente em pó, usado para lavar roupas, representa grande parte das

vendas do segmento, que no Brasil em 2004, representou 51,4% dos gastos

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em limpeza doméstica. Porém além do detergente em pó, o detergente líquido,

usado para lavar louças, também se mostra importante, já que o cuidado com

as louças representou em 2004, 10,3% dos gastos com a limpeza. O

detergente líquido é um produto prático e de baixo custo, que se mostra

bastante presente nas pias das casas brasileiras. Em 2005, em função da

economia estável, os detergentes líquidos ganharam maior espaço no mercado

nacional. Além disso, marcas regionais conseguiram obter um maior espaço na

concorrência com as grandes marcas (AMARAL et al, 2007).

O detergente é um produto biodegradável, o que significa que é uma

substância que pode ser degradada pela natureza. Essa possibilidade de

degradação das moléculas formadoras do produto muitas vezes é confundida

com o fato de ser poluente ou não. Ser biodegradável não significa que o

produto não causa danos ao ecossistema, mas sim que o mesmo é

decomposto por micro-organismos (geralmente bactérias aeróbias), aos quais

serve de alimento, sendo consumido num curto espaço de tempo. Dependendo

do meio, a degradabilidade das moléculas ocorre em ± 24 horas. A não

existência de ramificações nas estruturas das cadeias, facilitam a degradação

realizada pelos micro-organismos (KAWA, 2014).

O produto biodegradável é aquele que é degradado pelos micro-

organismos presentes na natureza, normalmente ocorrendo em duas fases: no

primeiro momento existe a quebra da cadeia hidrofóbica, no segundo momento

os produtos de degradação são transformados em dióxido de carbono, água e

sais minerais (SILVA et al, 2011).

Na água existem micro-organismos que possuem enzimas capazes de

quebrar as moléculas de cadeias lineares. Essas enzimas, porém, não

reconhecem as moléculas de cadeias ramificadas, fazendo com estes

detergentes permaneçam na água sem sofrer degradação (não-biodegrádavel)

(QUÍMICA, 2017).

A Figura 1 apresenta as cadeias de sabões e detergentes

biodegradáveis e não biodegradáveis:

10

Figura 1: Cadeias Biodegradáveis e não biodegradáveis

Fonte: BOSCO, 2008.

2.1 Análise de pH

O pH (potencial hidrogeniônico) é uma grandeza físico-química que

indica a acidez, neutralidade ou alcalinidade de um meio qualquer. Sua escala

varia entre 0 e 14, sendo que o pH 7 a 25°C, indica um pH neutro, abaixo

desse valor refere-se a um meio ácido e acima de 7 indica um meio alcalino

(básico). As leituras de pH são realizadas através de potenciômetro analógico

ou digital (pHmetro) que mostra diretamente os resultados (PILCH et al, 2017).

Segundo ANVISA, 2007, para os produtos incluídos na categoria de

detergentes líquidos específicos para lavar louças manual de venda livre, o pH

deve estar compreendido entre 5,5 e 9,5.

2.2 Ponto de turvação

O produto possui um limite de saturação e caso esse limite for

ultrapassado, o eletrólito causa a desestabilização das micelas, acarretando

perda de viscosidade e turvação, com posterior precipitação (NEVES, 2017).

2.3 Viscosidade

A viscosidade Copo Ford é medida pelo tempo que um volume fixo de

líquido gasta para escoar através de um orifício existente no fundo de um

recipiente (FARMACOPEIA, 2010).

11

2.4 Espumação

A formação de espuma é dada através da queda, a partir de uma altura

fixa, de um volume da solução formadora de espuma para um cilindro contendo

um volume fixo da mesma solução formadora Tem por objetivo medir o volume

e a estabilidade da espuma de tensoativos (AZEVEDO et al, 2014).

2.5 Estabilidade

A estabilidade é um parâmetro de validação muito pouco descrita em

normas de validação de metodologia analítica, mas necessária para assegurar

a qualidade, desde a fabricação até a expiração do prazo de validade.

Variáveis relacionadas à formulação, ao processo de fabricação, ao material de

acondicionamento e às condições ambientais e de transporte, assim como

cada componente da formulação seja ativo ou não, podem influenciar na

estabilidade do produto (ISAAC et al, 2008).

2.1.1 COMPOSIÇÃO DO DETERGENTE

2.1.1.1 Alcalinizante (Hidróxido de sódio 50%)

Os alcalinizantes podem ser de origem orgânica ou inorgânica, sendo

utilizados em cosméticos para conferir alcalinidade às soluções, para

neutralizar ácidos graxos e obter os sabões, os umectantes (lactatos,

glicolatos), os géis de carbômeros e para corrigir o pH, entre outras aplicações.

São exemplos de bases orgânicas as alcanolaminas, o amino metil propanol e

de bases inorgânicas o hidróxido de sódio, potássio ou amônio (PEDRO,

2004).

O hidróxido de sódio (NaOH), também conhecido como soda cáustica, é

um hidróxido cáustico usado na indústria (principalmente como uma base

química) na fabricação de papel, tecidos, detergentes, alimentos e biodiesel.

12

Também usado para desobstruir encanamentos e sumidouros pelo fato de ser

corrosivo. É produzido por eletrólise de uma solução aquosa de cloreto de

sódio (salmoura) (SOUZA, 2017).

A Soda Cáustica Líquida Comercial é produzida em um tipo de célula

eletrolítica onde a salmoura flui de um compartimento para outro através de

uma camada porosa (Diafragma). A soda cáustica produzida na eletrólise está

junto com essa salmoura (Licor de célula). Esse Licor é então enviado para

uma unidade de evaporação, onde é concentrado até a obtenção da Soda

Cáustica 50% m/m e seu teor de cloreto de sódio é reduzido para

aproximadamente 1% (em peso). Essa é a grande diferença em comparação

aos outros dois processos: as sodas produzidas nos processos Mercúrio (Soda

Rayon) e Membrana (Soda Membrana), são praticamente isentas de Cloreto de

Sódio (< 0,015% NaCl) (SOUZA, 2017).

É utilizado em detergentes como alcalinizante para neutralizar o Linear

dodecil benzeno sulfonato de sódio (LASNa) na dosagem de 0,6% a 0,8%. Por

ser uma reação muito exotérmica, é conveniente diluir o alcalinizante em água

antes de adicionar o LASNa (QUÍMICA, 2017).

2.1.1.2 Tensoativo aniônico (Ácido sulfônico 90%)

Qualquer substância ou composto que seja capaz de reduzir a tensão

superficial ao estar dissolvido em água, ou que reduz a tensão interfacial por

adsorção preferencial de uma interfase líquido-vapor e outra interfase

(AMARAL et al, 2007).

Os tensoativos constituem uma importante classe de compostos

químicos amplamente utilizados em diversos setores. A maior parte dos

tensoativos disponíveis comercialmente são sintetizados a partir de derivados

de petróleo (BALAN, 2006).

Os tipos de detergentes estão em correspondência direta com o tipo do

tensoativo utilizado como princípio ativo. A maioria dos agentes tensoativos

tem molécula com um grupo hidrófilo numa das extremidades e um grupo

13

hidrófobo na outra. A parte hidrófoba é uma cadeia de hidrocarbonetos, com 8

a 18 carbonos, linear ou ligeiramente ramificada, e em alguns casos um anel

benzênico substitui alguns átomos da cadeia. A extremidade hidrófila, ou seja,

solúvel em água é a parte polar da molécula e pode ser aniônica, catiônica e

não iônica, em função do grupo associado: carboxílico, sulfato, hidroxílico, ou

sulfonato, sempre usados como sais de sódio ou de potássio (AMARAL et al,

2007).

O Linear dodecilbenzeno sulfonato de sódio (LASNa) é o tensoativo

mais utilizado, comumente chamado de ácido sulfônico. Praticamente, todos,

os detergentes são formulados a partir dele (DALTIN, 2011).

Os tensoativos são moléculas bastante especiais no mundo da Química.

Apresentam afinidade por óleos, gorduras e superfícies das soluções com

sólidos, líquidos ou gases, mas também pela água, podendo pertencer aos dois

meios. Essas características permitem que os tensoativos sejam utilizados

como conciliadores dessas fases imiscíveis, formando emulsões, espumas,

suspensões, microemulsões ou propiciando a umectação, formação de filmes

líquidos e detergência de superfícies. Essas propriedades fazem com que os

tensoativos sejam utilizados em aplicações tão diversas como detergentes,

agroquímicos, cosméticos, tintas, cerâmica, alimentos, tratamento de couros e

têxteis, formulações farmacêuticas, óleos lubrificantes (DALTIN, 2011).

O conceito moderno de agentes tensoativos, ou surfactantes inclui os

sabões, os detergentes, os emulsificadores, os agentes umectantes e os

agentes penetrantes. Esta atividade de modificar as propriedades de uma

camada superficial que separa duas fases em contato está relacionada com a

estrutura dos tensoativos que possuem na mesma molécula uma parte polar,

solúvel em água (hidrofílica) e uma parte não polar, insolúvel em água

(hidrofóbica) (CASTRO, 2009).

Portanto, os tensoativos são compostos constituídos de uma longa

cadeia carbônica, sensivelmente insolúvel em água (hidrofóbica), porém

solúvel em óleos e gorduras, acompanhadas de um maior ou menor grupo de

átomos com poderosa atração pela água (CASTRO, 2009).

14

Na superfície do líquido, a parte hidrofílica da substância tensoativa

adere às moléculas da água, quebrando suas atrações intra-moleculares,

reduzindo desta forma, a tensão superficial. Neste momento, a estrutura

esférica da gota de água entra em colapso, expandindo a área de contato com

a superfície. Além de solucionar o problema de tensão superficial, os

tensoativos exercem outras funções muito importantes na lavagem, como por

exemplo, ajudam a deslocar a sujeira e dispersam as partículas de sujeira

(CASTRO, 2009).

Segue figura da estrutura molecular do tensoativo aniônico:

Figura 2: Estrutura molecular do tensoativo aniônico.

Fonte: MOREIRA, 2014.

De acordo com Macêdo (2000), a fração hidrofóbica do tensoativo

interage com os resíduos de gordura enquanto a hidrofílica apresenta afinidade

com a água. O conjunto formado é denominado de micela, conforme

apresentado na Figura 3:

15

Figura 3: Estrutura da micela.

Fonte: FOGAÇA (2010).

O ácido sulfônico (LASNa) atua em sinergia com o laurel éter sulfato de

sáodio 70% (LESS) conferindo a formulação final maior poder de detergência,

espumante e excelente estabilidade, além de diminuir significativamente a

irritabilidade da formulação (QUÍMICA, 2017).

2.1.1.3 Tensoativo aniônico (Lauríl éter sulfato de sódio 70%)

O aurel éter sulfato de sódio (LESS) apresenta uma baixa capacidade

de remoção das gorduras de constituição da pele, sendo por isso menos

agressivo no uso humano (MERCADANTE, 2010).

É aquele que em solução aquosa se ioniza produzindo íons orgânicos

negativos, os quais são responsáveis pela atividade superficial (AMARAL et al,

2007).

Obtido através da reação de álcoois graxos etoxilados (Álcool graxo +

óxido de eteno) com agentes sulfatantes como o SO3 (Trióxido de enxofre).

(MISIRLI,2017).

A associação entre o LESS e o LASNa, acarreta numa melhoria do

poder de espessamento, diminuição da irritabilidade dérmica e melhoria da

performance de limpeza (MISIRLI, 2017).

Possui alto poder detergente, umectante e espumógeno. Em virtude de

seu baixo custo, facilidade de uso e baixo índice de toxicidade, é muito utilizado

16

em formulações de xampus, banhos de espuma, sabonetes líquidos e

detergentes (QUÍMICA, 2017).

2.1.1.4 Tensoativo anfótero (côco amido propil betaína)

É aquele que tem dois ou mais grupos funcionais que, dependendo das

condições do meio, podem ser ionizados em solução aquosa e dão as

características de surfactante aniônico ou catiônico. Sua estrutura possui,

geralmente, um ânion carboxilato ligado a uma amina ou cátion quaternário de

amônio (AMARAL et al, 2007).

Dependendo do pH da solução e da estrutura do detergente podem

prevalecer as espécies aniônica, catiônica ou neutra (BALAN, 2006).

Reduz a irritabilidade dos alquil sulfatos, alquil éter sulfatos e alquil

sulfonados. Proporciona aumento de viscosidade e estabilização da espuma

(MISIRLI, 2017).

Não são adequados para serem utilizados como tensoativo principal,

devido ao seu alto custo e performance insuficiente como detergente (MISIRLI,

2017).

2.1.1.5 Sequestrante (EDTA)

Agentes quelantes ou sequestrantes aparecem praticamente em todas

as fórmulas de produtos de limpeza. Estes compostos retiram íons que estão

presentes na água e que podem reduzir a ação do detergente como os íons

cálcio e magnésio, componentes que tornam a água dura e prejudicam a ação

dos tensoativos aniônicos (sabões e detergentes) (AMARAL et al, 2007).

Os agentes sequestrantes têm a função de complexar íons responsáveis

pela dureza da água, principalmente os íons Cálcio (Ca+2), Magnésio (Mg+2) e

Ferro(Fe+3)(MISIRLI, 2017).

17

São responsáveis pelo aumento da estabilidade dos sistemas onde os

mesmos são empregados (MISIRLI, 2017).

Entre os principais sequestrantes utilizados na formulação de um

detergente lava-louças, destacam-se o EDTA(ácido etilenodiaminotetracético),

o EHDP (ácido etidrônico) e o Heptanoato de Sódio (MISIRLI, 2017).

O sequestrante também exerce outro papel muito importante, que é o da

potencialização do sistema conservante. Este fato ocorre, pois, retirando os

íons do meio, essenciais ao crescimento das bactérias dificultam mais ainda o

aparecimento das mesmas (MISIRLI, 2017).

2.1.1.6 Conservante (Mistura de isotiazolinonas)

A grande presença de água e a associação de diversos produtos

orgânicos tornam o detergente suscetível ao ataque de fungos e bactérias. Os

micro-organismos podem ser transmitidos pelas matérias primas, embalagens

ou durante o processo industrial. As características dos produtos contaminados

são a descoloração, mudança de cor, separação de fases e a floculação

(QUÍMICA, 2017).

Desenvolvido por estudos realizados nos anos 1960’s pela empresa

norte americana Rohm & Haas. O produto comercial é normalmente vendido

como uma mistura na proporção 3:1 de: metilcloroisotiazolinona (MCI) e

metilisotiazolinona (MI), e a concentração do material ativo é de 1,5%. O

produto clorado é mais ativo que a outra molécula. O produto é miscível em

água e propilenoglicol e insolúvel em óleo, apresenta um largo espectro de

atividade contra vários microrganismos, e é eficaz a baixas concentrações

(OLIVEIRA, 2008).

As misturas de isotiazolinonas apresentam excepcional atividade anti-

microbiana contra bactérias gram-positivas, gram-negativas, fungos e

leveduras. Apresentam também boa compatibilidade com surfactantes e

emulsionantes, sem restrições quanto a natureza iônica e é efetivo em todas as

18

faixas de pH, não contribui com cor e/ou odor aos produtos onde for utilizado

(QUÍMICA, 2017).

As recomendações de uso do isotiazolinonas, de acordo com a

legislação vigente, emitidas pelos organismos controladores, é de no máximo

1%(0,0015% ppm) (OLIVEIRA, 2008).

No Brasil o uso de preservantes é regulamentado pela Resolução RDC

nº 162, de 11 de setembro de 2001, que substituiu o Anexo II da Resolução nº

79, de 28 de agosto de 2000, ambos da ANVISA; que apresenta uma lista de

substâncias permitidas para uso em formulações e também apresenta a

seguinte definição para o preservante (a ANVISA se refere ao preservante

como “substância de ação conservante”), que é reproduzida a seguir:

“CONSERVANTES”: São substâncias adicionadas aos Produtos de Higiene Pessoal, Cosméticos e Perfumes com a finalidade primária de preservá - los de danos e / ou deteriorações causadas por micro – organismos durante sua fabricação e estocagem, bem como proteger o consumidor de contaminação inadvertida durante o uso do produto

(ANVISA, 2001).

2.1.1.7 Corante

Os corantes utilizados em formulações, como os de detergentes

líquidos, servem mais como um apelo de marketing e normalmente estão

vinculados ao odor. Deve-se sempre verificar se o corante tem seu uso

permitido por lei e se o mesmo não interfere nas aplicações finais do produto

(AMARAL et al, 2007).

Pigmentos e corantes são substâncias que quando aplicadas a um

material lhe conferem cor (MENDA, 2011).

Normalmente pigmentos e corantes são fornecidos em pó, cabendo à

indústria fazer sua moagem, dispersão ou dissolução até o ponto desejado

para a aplicação no material ou substrato. Eles também podem ser adquiridos

pré-dispersos, prontos para o uso, já beneficiados com aditivos, estabilizantes

e outros componentes. São os concentrados comercializados na forma líquida

ou em pasta (MENDA, 2011).

19

2.1.1.8 Espessante sintético (Polihidróxietileno)

Os polímeros modificados começaram a ser usados como espessantes

no final dos anos 80, em produtos variados como tintas e géis para o cabelo,

novos champôs, cremes de limpeza facial, entre outros. Estes polímeros com

propriedades espessantes formam uma rede tridimensional, potenciada pelas

associações hidrofóbicas entre grupos dos polímeros, que origina um aumento

de viscosidade do produto final. Uma outra propriedade requerida por parte

deste tipo de indústria é facto de os polímeros serem usados como agentes

estabilizantes (DUARTE, 2011).

Os polímeros modificados hidrofobicamente, pelas características

anfifílicas que possuem, interagem com vários componentes das formulações,

através de associações entre cadeias do polímero, de ligações de hidrogénio e,

especialmente, interações hidrofóbicas, tornando as formulações mais estáveis

(DUATE, 2011).

2.1.1.9 Espessante (Sulfato de magnésio 9%)

Se o detergente for aniônico ou catiônico, e não havendo preocupação

com ferrugem, pode-se utilizar eletrólitos do tipo sais como cloreto de sódio,

sulfato de magnésio ou sódio e uréia. Deve-se somente tomar o cuidado de

introduzi-los na mistura quando o pH desta estiver em torno de 6,5 a 7,5

(neutro), pois caso contrário, pode ocorrer a turvação do detergente com

possível separação de fases (AMARAL et al, 2007).

A viscosidade do detergente é um dos principais apelos de marketing

utilizados neste segmento de mercado, visto que o consumidor entende que,

quanto mais viscoso for o detergente, maior sua “concentração” e

consequentemente maior o seu rendimento, proporcionando uma maior

economia do produto (SANTOS, 2016).

Quando adicionamos o sal, o mesmo interage com a água e com as

micelas dos tensoativos, formando uma espécie de enlaçamento que dificulta a

mobilidade das moléculas, resultando no efeito visual que temos, que é o do

20

aumento de viscosidade. O espessamento depende diretamente da estrutura

micelar dos tensoativos, da formulação e da sua interação com o eletrólito e a

água (SANTOS, 2016).

3. PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS

Para a realização do desenvolvimento da formulação realizou-se 4

testes piloto de uma nova composição de detergente sem a adição de

trietanolamina 85%. Entre o primeiro e o segundo teste, aumentou-se a

concentração de lauril éter sulfato de sódio 70%, entre o segundo e o terceiro

teste, aumentou-se a concentração de espessante sintético (polihidróxietileno),

e entre o terceiro e quarto teste, aumentou-se a concentração do espessante

sulfato de magnésio 9%. Após as alterações de concentração realizadas, o

produto ficou pronto. Entre todos os testes piloto foram realizadas análises para

o melhoramento do aspecto, ponto de turvação, viscosidade, pH e estabilidade,

sendo a estabilidade realizada somente no produto pronto.

O quadro 1 apresenta a composição química do detergente formulado:

Quadro 1- Composição Química do Detergente.

NOME COMERCIAL

FUNÇÃO

Água Veículo

Hidróxido de Sódio 50% Alcalinizante

Ácido sulfônico 90% Tensoativo Ânionico

Lauril Éter Sulfato de Sódio 70% Agente Espumogêno

Côco Amido Propil Betaína Estabilizante da Espuma

EDTA Sequestrante

Mistura de Isotiazolinonas Conservante

Corante Dar Cor ao Produto

Polihidróxietileno Espessante

Sulfato de Magnésio 9 % Espessante

Fonte: Do Autor, 2017.

21

3.1 Análise de pH

Nesta análise, retirou-se o eletrodo da solução de cloreto de potássio

(KCl), lavou-se o eletrodo do pHmetro com água destilada, secou-se o mesmo

com papel neutro e macio, mergulhou-se o eletrodo no detergente ainda sem

espessante, deixou-se o pH estabilizar, retirou-se o eletrodo, lavou-se o

mesmo, secou-se e mergulhou-se em solução de cloreto de potássio (KCl).

Para a realização desta análise utilizou-se um pHmetro portátil,

conforme figura 4:

Figura 4- pHmetro portátil

Fonte: Do Autor, 2017.

3.2 Ponto de turvação

Pra realizar esta análise, utilizou-se 1 copo de bécker contendo gelo,

cloreto de sódio e água, 1 tubo de ensaio, 1 termômetro e 2 mL do produto

pronto. Colocou-se o produto no tubo de ensaio juntamente com o produto

colocou-se o termômetro e, inseriu-se o tubo de ensaio dentro do copo de

22

bécker, agitou-se o tubo de ensaio e observou-se em qual temperatura o

produto turvou, conforme figura 5:

Figura 5- Análise de ponto de turvação.

Fonte: Do Autor, 2017.

3.3 Viscosidade

Para esta análise, utilizou-se viscosímetro do tipo Copo Ford número 4,

calibrado, medindo, portanto, a viscosidade elástica do produto analisado.

Homogeneizou-se a amostra e averiguou-se a temperatura. Fechou-se o

orifício do viscosímetro e preencheu-se o copo com a amostra, nivelando a

mesma com o auxílio de uma placa de vidro. Abriu-se o orifício do viscosímetro

e acionou-se o cronômetro. Parou-se o cronômetro quando houve a primeira

interrupção do fluxo e anotou-se os segundos transcorridos, obtendo-se o

resultado em tempo (segundos ou minutos).

23

A Figura 6 apresenta um modelo de Viscosímetro Copo Ford:

Figura 6 – Copo Ford nº 4

Fonte: DMBRASIL, 2017.

3.4 Espumação

Para a análise de determinação da espumação iniciou-se com a

pesagem de 5 g de amostra de detergente em um béquer de 100 mL.

Dissolveu-se em água destilada e transferiu-se a solução para um balão

volumétrico de 500 mL. Avolumou-se o balão com água destilada e agitou-se

para total homogeneização. Transferiu-se a solução para uma bureta com

titulante de 100 mL. Colocou-se uma proveta de 200 mL abaixo da bureta.

Elevou-se a bureta a uma determinada altura, abriu-se o registro de saída,

deixou-se sair 40 mL da solução e após, iniciou-se a marcação da altura da

espuma formada, sendo que o zero da escala coincide com o início da espuma.

Anotou-se os resultados da altura da espuma no tempo 0 e 5 minutos.

24

3.5 Estabilidade

Para determinação da estabilidade do detergente, colocou-se uma certa

quantidade de detergente sob refrigeração em geladeira, no período de 24

horas, controlando a temperatura, e em outro teste, colocou-se uma certa

quantidade, em forno industrial, também no período de 24 horas, controlando a

temperatura.

4. RESULTADOS E DISCUSSÕES

Após realizadas as análises físico-químicas do detergente desenvolvido,

obtiveram-se os resultados apresentados na tabela 1 que segue abaixo:

Tabela 1: Resultados físico-químico e de estabilidade obtidos.

ANÁLISES RESULTADOS

pH

7,0

Ponto de turvação

- 1ºC

Copo Ford nº 4

3 minutos e 29 segundos

Espumação

0 minutos: 6 centímetros

5 minutos: 4,5 centímetros

Estabilidade

Em geladeira, à 0°C:

sem alterações

Em forno, à 40°C:

Sem alterações

Fonte: Do Autor, 2017.

É no controle de qualidade que o conceito pH tem uma das suas mais

relevantes aplicações, em virtude da importância na saúde humana. Para se

ter um manuseio seguro, optou-se por um pH neutro (7) na formulação do

detergente.

25

O ponto de turvação de um produto é importante na aparência do

mesmo, uma vez que se espera que o produto tenha uma aparência límpida. O

detergente formulado apresentou um ótimo resultado quanto ao ponto de

turvação, começando a turvar à -1°C, tendo em vista que no transporte e nas

prateleiras dos estabelecimentos, é muito difícil alcançar temperaturas

negativas.

Para determinar a viscosidade dos produtos fabricados, utilizou-se o

viscosímetro de orifício, Copo Ford, instrumento que avalia a viscosidade de

líquidos Newtonianos, ou quase Newtonianos, através da determinação do

tempo de escoamento. Esta análise foi realizada com produto já estabilizado,

após alguns dias da sua formulação final. Nesta análise foi utilizado o Copo

Ford de n° 4, que resultou no tempo de 3 minutos e 29 segundos, o que

demonstrou um ótimo resultado, mostrando um produto viscoso para a

utilização como lava - louças doméstico.

A espumação do produto desenvolvido apresentou valores bons, sendo

que a percepção do consumidor quanto a maior espumação remete a ideia de

maior limpeza.

O estudo da estabilidade fornece indicações sobre o comportamento do

produto, em determinado intervalo de tempo, frente a condições ambientais a

que possa ser submetido, desde a fabricação até o término da validade. Para

os testes de estabilidade, utilizou-se uma geladeira comum (convencional),

controlando a temperatura em 0°C, e um forno industrial, controlando a

temperatura em 40°C, no período de 24 horas cada procedimento, não

apresentando nenhuma alteração no produto, o que é muito importante tendo

em vista as temperaturas tanto no transporte, quanto na estocagem do mesmo.

5. CONCLUSÃO

A não utilização da trietanolamina 85% na formulação de detergentes

não tem impacto na qualidade do produto final do produto, podendo – se assim

optar por produtos que não incidam em burocracia e altos custos para a

indústria, buscando sempre atingir bons resultados e procurando melhor

26

atender o consumidor que esta sempre em busca produtos com melhor eficácia

e rendimento.

Conclui-se que existe um leque muito grande de matérias-primas que

podem ser utilizadas na formulação e fabricação do detergente, sendo que

caberá a cada formulador a sensibilidade da junção das matérias-primas,

buscando atender a demanda de um mercado cada vez mais exigente, em

qualidade, preço competitivo e preservação do meio ambiente.

REFERÊNCIAS

AMARAL, Lúcia do; JAIGOBIND, Allan George A.; JAISINGH, Sammay;

Detergente doméstico Instituto de Tecnologia do Paraná Dezembro 2007.

ANVISA; Diário Oficial dá União - seção N°189; terçá,feitá, 2:de ótitigiro-de

2001 RESOLUÇÃO-RDC hI5 162, DE .11 DE SETEMBRO DE 2001 ('-)

ANVISA; RDC Nº 13, DE 28 DE FEVEREIRO DE 2007. Acesso em:05 de junho

de 2017.

AZEVEDO, Beatriz; FIUZA, Lara. Obtenção de espumas estáveis a partir de

formulações contendo surfactantes iônicos. Departamento de Química,

PUC. Rio de Janeiro, 2014.

BALAN, Jean Cláudio; “Estudo da interação de derivados aquo-solúveis de

celulose com tensoativos catiônicos” RIBEIRÃO PRETO-2006.

BORSATO, Dionísio; GALÃO, Olívio Fernandes; MOREIRA, Ivanira.

Detergentes Naturais e Sintéticos: Um guia Técnico. 2ª. ed. Londrina.

Universidade Estadual de Londrina. 2004. Edição Revisada.

BOSCO, Don: Xampus que não ardem nos olhos. Curitiba/PR, 2008.

Disponível em:

http://ilustracao.coc.com.br/curso/estudemais/quimica/xampu.php

CASTRO, Heizir F. de; SABÕES E DETERGENTES Processos Químicos

Industriais II UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Escola de Engenharia de

Lorena – EEL 2009.

27

CORRÊA, Lilia Modesto Leal; SANEANTES DOMISSANITÁRIOS E SAÚDE:

UM ESTUDO SOBRE A EXPOSIÇÃO DE EMPREGADAS DOMÉSTICAS Rio

de Janeiro, 2005.

DALTIN, Décio; Tensoativos: química, propriedades e aplicações Editora

Edgard Blücher Ltda São Paulo: Blucher, 2011.

DMBRASIL, Equipamentos, produtos químicos e suprimentos para laboratório

Disponível em: http://www.dmbr.net/drupal/node/62 Acesso em: 12 de junho de

2017.

DUARTE, Cláudia Margarida Gouveia; Caracterização Químico-Física de

Novos Polímeros Estabilizantes para Formulações da Indústria de

Cosméticos Universidade de Coimbra Setembro 2011.

FARIAS, Teddy M.; Fabricação de sabões e materiais de limpeza utilizando

óleos de plantas nativas e gorduras recicladas. UNIVERSIDADE FEDERAL

DE MINAS GERAIS NÚCLEO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS V CONGRESSO

BRASILEIRO DE AGROECOLOGIA 2007.

FARMACOPEIA Brasileira. 5 ed., vol. 1. Brasília: FioCruz, 2010. Disponível em:

http://www.anvisa.gov.br/hotsite/cd farmacopeia/pdf/volume1.pdf

FOGAÇA, Jennifer; Como o sabão funciona?, il. Color 2010. Disponível em:

http://escolakids.uol.com.br/como-o-sabao-funciona.htm

ISAAC, V.L.B.; CEFALI, L.C.; CHIARI, B.G.; OLIVEIRA, C.C.L.G.; SALGADO

H.R.N.; CORRÊA, M.A.; Protocolo para ensaios físico-químicos de

estabilidade de fitocosméticos 1Laboratório de Cosmetologia, LaCos,

Departamento de Fármacos e Medicamentos, Faculdade de Ciências

Farmacêuticas, Universidade Estadual Paulista, UNESP, Araraquara, SP,

Brasil. 2Laboratório de Controle Biológico de Qualidade, Departamento de

Fármacos e Medicamentos, Faculdade de Ciências Farmacêuticas,

Universidade Estadual Paulista, UNESP, Araraquara, SP, Brasil. Recebido

12/05/2008 - Aceito 24/07/2008.

28

KAWA, Luciane; A QUÍMICA DOS SABÕES E DETERGENTES QUÍMICA,

MEIO AMBIENTE E EDIFICAÇÕES. MBA- Master of business administracion-

Em petróleo e energias limpas, Estácio de Sá-RJ 09 de setembro de 2014.

MACÊDO, Jorge Antônio Barros de. Águas e águas. Juiz de Fora/MG:

Ortofarma, 2000.

MENDA, Mari; Corantes e pigmentos QUÍMICA VIVA Departamento de

Comunicação e Marketing CRQ-IV Publicado em 22/06/2011.

MERCADANTE, Ricardo; ASSUMPÇÃO, Lucilaine; SABONETES LIQUIDOS,

SINTETICOS E NATURAIS Massa base para sabonetes REVISÃO 2010.

MINAS GERAIS NÚCLEO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS Av. Universitária 1000

Bairro: JK Montes claros – MG 2007.

MISIRLI, Gabriel Mustafá; Formulando Detergente Lava-louça Revista H&C

Artigos Técnicos Make Up São Paulo Acesso em: 27/03/2017.

MOREIRA, Roger; O que são tensoativos? 17 de dezembro de 2014

Encontrado em: http://www.quimicalegal.com/tensoativos-o-que-sao/

NEVES, João Francisco – Curso de Tecnologia de Sabão (UFRRJ) Acesso

em 07 de junho d 2017. Encontrado em:

http://www.freedom.inf.br/artigos_tecnicos/20020919/20020919_pg2.asp

OLIVEIRA, Cláudio Peluso de; PRESERVANTES NO SEGMENTO DE

COSMÉTICOS: TENDÊNCIAS E OPORTUNIDADES DE NEGÓCIOS

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO – ESCOLA DE QUÍMICA –

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM TECNOLOGIA DE PROCESSOS

QUÍMICOS E BIOQUÍMICOS Rio de Janeiro – 2008.

PEDRO, Ricardo; Neutralizantes, alcalinizantes, acidulantes e tampões

Conceitos de Química Orgânica e Reologia aplicados à Cosmetologia, Apostila

Cosmetologica Express, Racine, 2004.

PILCH, Maurício Rodrigo; SCHMIDT, Patrick. Metodologias de avaliação do pH

de silagens. Centro de Pesquisa em Forragicultura – UFPR. 2013. Acesso em:

07 de julho de 2017.

29

QUÍMICA, Grupo tchê; O ESTUDO DOS SABÕES E DETERGENTES PORTO

ALEGRE/RS Versão 1.1 Acesso em 05 de junho de 2017. Encontrado em:

http://www.professordanielrossi.yolasite.com/resources/Sab%C3%B5es%20e%

20Detergentes.pdf

SANTOS, Edilson Mesquita dos; FORMULANDO DETERGENTES Water

treatment chemist in a local authority company in the sanitation of water,

sewage and Wastewater. In SAAEC Publicado em 28 de janeiro de 2016.

SILVA, António Gonçalves da; Tensoactivos na Indústria dos Detergentes

BOLETIM SPQ, 44/45. 1991.

SILVA, Ana Paula Pereira; ALVES, Daniela Maria; NÚNCIO, Fausto; WILLIAN,

Guilherme; NUNES, Raissa Coimbra; TORQUIM, Valdinéia; FERREIRA,

Deusmaque Carneiro. Avaliação da biodegradabilidade de detergentes

comerciais. Encontro de Tecnologia da UNIUBE. Uberaba/MG,

Novembro/2011.

SOUZA, Líria Alves de; "Hidróxido de Sódio"; Brasil Escola. Disponível em:

http://brasilescola.uol.com.br/quimica/hidroxido-de-sodio.htm. Acesso em:

27/03/2017.

WONGTSCHOWSKI, Pedro; INDÚSTRIA QUÍMICA. CIÊNCIAHOJE VOL. 47

ABRIL 2011.

30