一種用於製糖工業的消泡劑製備的製作方法
2023-12-04 06:17:16
專利名稱：一種用於製糖工業的消泡劑製備的製作方法
技術領域：
本發明涉及到一種製糖工業中使用的消泡劑的製備，它是通過高粘度矽脂、低粘度矽脂和高級脂肪醇聚醚的復配增效，達到了消泡快、抑泡好的目的。它的發明涉及精細化學品添加劑的製備，因此，本發明隸屬於精細化工製劑技術領域。
背景技術：
製糖工業生產過程中，糖液在攪拌、流動和輸送等因素影響下與空氣混合接觸，易產生大量泡沫。泡沫的產生常常使糖液箱冒鍋，造成物料損失，同時泡沫多還影響糖液的輸送，造成操作困難。在蒸發和結晶工段，稠厚的泡沫減緩了水分的蒸發和結晶速度，增加能耗，影響糖廠經濟效益。因此消除和抑制糖液泡沫的生成是糖廠非常重視的一個課題。消除泡沫的方法一般有機械物理消泡和消泡劑消泡法兩種。由於消泡劑消泡法有省時、省力、投資少和見效快的優點，所以目前製糖生產中基本上都是消泡劑來消泡。
製糖消泡劑和其他工業用消泡劑一樣，一般都應具備以下幾個條件表面張力比較低；不溶於或微溶於被消泡的介質；與被消泡介質具有一定程度的親和性；能很快分散在消泡介質中，具有很好的化學惰性；不至於對生產過程與生產設備造成影響。
傳統的製糖消泡劑有植物油、太古油和紅油粉等，據測定，其中部分消泡劑對人體有造成危害的可能，已限制在製糖工業中使用。現階段在製糖工業中使用較廣泛的主要有以下幾種消泡劑(1)聚醚消泡劑；(2)有機矽消泡劑，有機矽消泡劑表面張力低，有很好的化學惰性，介質中溶解度小，消泡快，是非常有潛力的一類消泡劑；(3)聚甘油脂肪酸酯；(4)蔗糖脂肪酸酯類消泡劑；(5)多種消泡劑或助劑復配的產品，這類產品使用不同消泡成分來取長補短增加功效，使產品的優點更具全面性。
在專利ZL96194968.6中提到的消泡劑，主要為聚醚類組分，消泡成分單一，不能獲得消泡、抑泡俱佳的效果，ZL92112223.3雖然提到用聚醚類和有機矽類為消泡組分，採用的有機矽類消泡組分是單一的低粘度的矽脂，產生的抑泡效果較差。基於此，本發明人經過大量的試驗研究，開發了新型製糖消泡劑，它由高粘度矽脂、低粘度矽脂和高級脂肪醇聚醚經過加工處理而成，其消抑泡性能俱佳，且用量少，是環境友好的產品。
發明內容
本發明的目的是提供了一種用於製糖工業的消泡劑配方產品及其製備方法。
技術方案 本發明的一種用於製糖工業的消泡劑，它由高粘度矽脂、低粘度矽脂和高級脂肪醇聚醚經過加工處理而成，低粘度矽脂能提高其瞬間消泡速度，高粘度矽脂則改善其抑泡性能，高級脂肪醇聚醚與糖的分子結構有一定的相似性，與矽脂復配後產生增效作用。在製備方面，本發明的消泡劑是通過兩個步驟來實現，即先將高粘度矽脂、低粘度矽脂通過乳化劑的乳化作用分散在水中，然後再向其中加入高級脂肪醇聚醚。
所述的一種用於製糖工業的消泡劑，按質量百分比計，它由50％～90％包含低粘度矽脂、高粘度矽脂、普通碳鏈乳化劑、聚醚改性聚矽氧烷、增稠劑、防腐劑和水的組分(1)和20％～60％的高級脂肪醇聚醚作為組分(2)組成，組分(1)+組分(2)＝100％。各組成的具體內容如下 組分(1) 在組分(1)中，按其各組成組分質量和為100％計，其各組成組分的此例為 低粘度矽脂10％～55％ 高粘度矽脂1％～25％ 普通碳鏈乳化劑1％～15％ 聚醚改性聚矽氧烷 1％～15％ 增稠劑1％～5％ 防腐劑0.1％～0.5％ 水20％～50％ 其中 所述的低粘度矽脂是應用現有專利ZL200410066187.1的技術，由低粘度聚有機矽氧烷、白炭黑、偶聯劑和催化劑組分製備得到的消泡活性物。
所述的高粘度矽脂是應用現有專利ZL200610040821.3的技術，由高粘度聚有機矽氧烷、有機矽樹脂、無機氧化固體顆粒、疏水處理劑、催化劑組分製備得到的消泡活性組合物。
所述的普通碳鏈乳化劑，包括非離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑和兩性表面活性劑，本發明優選非離子表面活性劑。本發明中的普通碳鏈乳化劑主要包括失水山梨醇單硬脂酸酯、失水山梨醇單油酸酯、失水山梨醇三硬脂酸酯、失水山梨醇三油酸酯、失水山梨醇單硬脂酸聚氧乙烯醚酯、失水山梨醇單油酸聚氧乙烯醚酯、失水山梨醇三硬脂酸聚氧乙烯醚酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚。
所述的聚醚改性聚矽氧烷，簡稱矽聚醚，它也是起到乳化的作用。其種類繁多，通過含氫聚矽氧烷和不飽和聚醚經矽氫加成反應製備。本發明所述矽聚醚在25℃下的平均粘度為10～30,000mPa·s，優選為在25℃下40～2,000mPa·s。矽聚醚的結構式如下 MDx(MeBSiO)yM 其中 M為鏈節R』3SiO1/2，D為鏈節R』2SiO2/2，R』相同或不同，包括氫原子、一價的取代或非取代的碳原子數為1～20的烴基；Me為甲基；B的結構通式為-(CH2)z(EO)g(PO)hR」，式中EO代表環氧乙烷，PO代表環氧丙烷，R」為-H或-CH3或-COCH3。下標x，y，z，g，h為聚合度，x為10～500的整數，y為1～50的整數，z為2～6的整數，g為1～36整數，h為0～20的整數。
所述的普通碳鏈乳化劑和矽聚醚在乳液中起著乳化作用，它們的用量需兼顧乳液的穩定性和消抑泡性能。其用量多了，乳液的穩定性好，但是消抑泡性能會下降；用量少了，矽脂則不能被很好地乳化，乳液的抗剪切性能、稀釋穩定性都不好，嚴重的還會出現分層、破乳的現象。
所述的增稠劑能起到穩定乳液的作用。增稠劑可以分為天然的和合成的兩類，本發明中涉及的增稠劑包括羧甲基纖維素鈉、聚丙烯酸酯、卡波、聚乙烯醇、漢生膠、瓜爾膠。本發明優選聚丙烯酸酯類物質作為增稠劑。
本發明所使用的防腐劑包括苯甲酸鈉、山梨酸鉀、對羥基苯甲酸乙酯、對羥基苯甲酸丙酯、脫氫乙酸、丙酸鈉、丙酸鈣。本發明優選山梨酸鉀作為防腐劑。
本發明所述的水為去離子水。
組分(2) 所述的組分(2)為高級脂肪醇聚醚，它是以高級脂肪醇為起始劑，在KOH的催化下和環氧乙烷(EO)、環氧丙烷(PO)發生聚合反應得到的聚合物。其通式如下 RO(EO)m(PO)nH R為非離子表面活性劑的起始劑，R為碳原子數為12～24的直鏈或支鏈的烷基，包括十二烷基、十四烷基、十六烷基、十八烷基和二十二烷基。R優選為碳原子數為16～20的直鏈烷基。式中m和n為聚合度，m為1～100的整數，優選1～40，n為10～150的整數，優選20～100。根據取值不同可製備出不同濁點不同分子量的系列聚醚。
製備一種用於製糖工業的消泡劑，其工藝步驟如下 乳液製備的方法主要包括「劑在油中法」和「劑在水中法」。本發明專利採用前者方法，具體方法如下 先將低粘度矽脂、高粘度矽脂、普通碳鏈乳化劑和矽聚醚按照比例混合升溫到50～80℃，優選60～70℃，並保溫20～60min，優選35～45min，使它們充分混合均勻；然後向其中緩慢加入去離子水，在轉相時快速攪拌，加入增稠劑，然後繼續加水，直到所需的濃度，通過膠體磨；再向其中加入防腐劑，即得到本發明的組分(1)；最後將組分(2)的高級脂肪醇聚醚加入到組分(1)中，攪拌均勻，即可得到用於製糖工業消泡劑乳液。
具體實施例方式 實施例1 低粘度矽脂的製備 將90份500mPa·s的聚二甲基矽氧烷和6份牌號為A-200的白炭黑在室溫下混合均勻，並加入3份六甲基二矽氮烷和1份NaOH，然後在135℃下保持5h，體系中始終保持負壓狀態，以脫除低分子。冷卻到室溫，得到低粘度矽脂A。
實施例2 低粘度矽脂的製備 將92.5份1000mPa·s的聚二甲基矽氧烷和5份牌號為A-200的白碳黑在室溫下混合均勻，並加入2份甲基三乙氧基矽烷和1份Me4NOH，然後在105℃下保持4h，再升溫到150℃，保溫1h，體系中始終保持負壓狀態，以脫除低分子。冷卻到室溫，得到低粘度矽脂B。
實施例3 高粘度矽脂的製備 在5L真空攪拌機中加入2000g粘度為200,000mPa·s的聚二甲基矽氧烷，100g MQ樹脂(M/Q比值為1.0∶1.0)，23g催化劑S(注由NaOH與聚二甲基矽氧烷按照10∶90的質量比混合製得)，升溫至120℃待反應物料反應後加入疏水白炭黑100g以及30g六甲基二矽氮烷，充分攪拌均勻，並控制反應體系溫度100℃保溫4h，最後在160℃、真空度為-0.03～-0.05MPa時再反應2h，使反應徹底。然後再冷卻到室溫得到高粘度矽脂C。
實施例4 高粘度矽脂的製備 在5L真空攪拌器中加入2000g粘度為60,000MPa·s的聚二甲基矽氧烷，200g MQ樹脂(M/Q比值為0.40∶1.0)，25g催化劑T(注由KOH與聚二甲基矽氧烷反應製得)，升溫至100℃待反應物料聚合後加入疏水白炭黑100g以及30g甲基三乙氧基矽烷，充分攪拌均勻，並控制反應體系溫度100℃保溫4h，最後在160℃、真空度為-0.03～-0.05MPa時再反應2h，使反應徹底。然後再冷卻到室溫得到白色高粘度矽脂D。
實施例5 組分(1) 低粘度矽脂A 23％ 高粘度矽脂C 7％ 失水山梨醇單硬脂酸酯 3.3％ 失水山梨醇單硬脂酸聚氧乙烯醚酯2.5％ 聚醚改性聚矽氧烷(x＝15；y＝10；z＝3；g＝8；h＝6) 7％ 聚丙烯酸酯2％ 山梨酸鉀 0.2％ 水55％ 組分(2) 高級脂肪醇聚醚(起始劑為十六醇，m＝20，n＝35)。
將組分(1)其製備成乳液(含固量為45％)，然後將其降溫到室溫，然後按照質量比為8∶2的比例將組分(1)和組分(2)混合均勻即可得到本發明的消泡劑E。
實施例6 組分(1) 低粘度矽脂B 20％ 高粘度矽脂D 10％ 十二烷基聚氧乙烯(3)醚 3.3％ 十二烷基聚氧乙烯(10)醚2.5％ 聚醚改性聚矽氧烷(x＝10；y＝19；z＝3；g＝17；h＝8) 7％ 聚丙烯酸酯2％ 山梨酸鉀 0.2％ 水55％ 組分(2) 包含高級脂肪醇聚醚A(起始劑為十八醇，m＝20，n＝35)和高級脂肪醇聚醚B(起始劑為十六醇，m＝15，n＝40)，高級脂肪醇聚醚A∶高級脂肪醇聚醚B＝1∶1。
將組分(1)其製備成乳液(含固量為45％)，然後將其降溫到室溫，然後按照質量比為7∶3的比例將組分(1)和組分(2)混合均勻即可得到本發明的消泡劑F。
對比例1 低粘度矽脂B26％ 失水山梨醇單硬脂酸酯 4.3％ 失水山梨醇單硬脂酸聚氧乙烯醚酯 3.5％ 聚醚改性聚矽氧烷(x＝15；y＝20；z＝3；g＝20；h＝25) 9％ 聚丙烯酸酯 2％ 山梨酸鉀 0.2％ 水 55％ 按照前述的組分(1)的製備方法製備乳液，含固量為45％，然後將其降溫到室溫即可得到乳液型消泡劑G。
對比例2 將乳液消泡劑G和高級脂肪醇聚醚C(起始劑為十八醇，m＝20，n＝35)以及高級脂肪醇F(起始劑為十八醇，m＝15，n＝40)按照6∶2∶2的質量比室溫下混合均勻，即可得到乳液消泡劑H。
以下是消泡劑E～H的消抑泡性能對比 室溫下，將50％的紅糖水溶液加入到500mL的量筒中，然後開啟氣泵，以200mL/min的流量對其鼓氣，泡沫體積達到400mL刻度時，關閉氣泵，向其中加入0.3g消泡劑，記錄泡沫消失的時間為T1，T1越小，說明消泡劑的消泡速度越快；然後再開啟氣泵，繼續鼓氣，記錄泡沫體積達到一定刻度的時間，時間越長說明消泡劑的抑泡性能越好。
表1 消泡劑的消泡性能對比 表2 消泡劑的抑泡性能對比
綜合表1和表2的結果來看，只用低粘度矽脂製備的消泡劑乳液G的消泡速度較快，但是其抑泡性能最差；向其中加入高級脂肪醇聚醚得到的消泡劑乳液H的抑泡性能明顯提高；而用高低粘度矽脂和聚醚復配的消泡劑E和消泡劑F具有優異的消泡速度和抑泡性能。
權利要求
1.一種用於製糖工業的消泡劑，其特徵在於它由質量百分比的50～90％組分A和20～60％組分B組成，且組分A+組分B＝100％，其中
組分A
由以下比例的組分組成，各組分質量之和為100％
a、10～55％低粘度矽脂，所述的低粘度矽脂是應用現有專利ZL200410066187.1的技術製備得到的消泡活性物；
b、1～25％高粘度矽脂，所述的高粘度矽脂是應用現有專利ZL200610040821.3的技術製備得到的消泡活性組合物；
c、1～15％普通碳鏈乳化劑，所述的普通碳鏈乳化劑為非離子表面活性劑；
d、1～15％聚醚改性聚矽氧烷，所述的聚醚改性聚矽氧烷的結構式如下
MDx(MeBSiO)yM
其中M為鏈節R』3SiO1/2，D為鏈節R』2SiO2/2，R』相同或不同，包括氫原子、一價的取代或非取代的碳原子數為1～20的烴基；Me為甲基；B的結構通式為-(CH2)z(EO)g(PO)hR」，式中R」為-H或-CH3或-COCH3；下標x，y，z，g，h為聚合度，x為10～500的整數；y為1～50的整數；z為2～6的整數；g為1～36整數；h為0～20的整數；
e、1～5％增稠劑，所述的增稠劑選自羧甲基纖維素鈉、聚丙烯酸酯、卡波、聚乙烯醇、漢生膠或瓜爾膠；
f、0.1％～0.5％防腐劑，所述的防腐劑選自苯甲酸鈉、山梨酸鉀、對羥基苯甲酸乙酯、對羥基苯甲酸丙酯、脫氫乙酸、丙酸鈉或丙酸鈣；
g、20～50％去離子水；
組分B
為高級脂肪醇聚醚，其結構通式如下
RO(EO)m(PO)nH
其中R為碳原子數為12～24烷基；m和n為聚合度，m為1～100的整數，n為10～150的整數。
2.權利要求1所述的一種用於製糖工業的消泡劑，在組分A中的d所述的聚醚改性聚矽氧烷是通過含氫聚矽氧烷和不飽和聚醚經矽氫加成反應製備，其在25℃下的平均粘度為10～30,000mPa·s。
3.製備權利要求1所述的一種用於製糖工業的消泡劑，其特徵步驟如下
(1)先將低粘度矽脂、高粘度矽脂、普通碳鏈乳化劑和矽聚醚按照比例混合升溫到50～80℃，並保溫20～60min；
(2)然後向其中緩慢加入去離子水，在轉相時快速攪拌，加入增稠劑，然後繼續加去離子水，直到所需的濃度，通過膠體磨；
(3)再向其中加入防腐劑，即得到的組分A；
(4)最後將組分B加入到組分A中，攪拌均勻，即可得到用於製糖工業的消泡劑乳液。
全文摘要
一種用於製糖工業的消泡劑製備屬於精細化工製劑技術領域，所述的消泡劑它由50～90％％組分A和20～60％組分B組成，其中組分A由低粘度矽脂、高粘度矽脂、普通碳鏈乳化劑、聚醚改性聚矽氧烷、增稠劑、防腐劑、去離子水組成；組分B為高級脂肪醇聚醚。製備方法為(1)將低粘度矽脂、高粘度矽脂、普通碳鏈乳化劑和矽聚醚按照比例混合升溫到50～80℃，並保溫20～60min；(2)然後向其中緩慢加入去離子水，在轉相時快速攪拌，加入增稠劑，然後繼續加去離子水，直到所需的濃度，通過膠體磨；(3)再向其中加入防腐劑，即得到的組分A；(4)最後將組分B加入到組分A中，攪拌均勻，即可得到用於製糖工業的消泡劑乳液。
文檔編號B01D19/02GK101757804SQ20101001765
公開日2010年6月30日 申請日期2010年1月12日 優先權日2010年1月12日
發明者吳飛, 曹治平, 鍾翔, 曹添, 眭花蘭 申請人:南京四新科技應用研究所有限公司