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泡沫的危害有哪些?消泡剂种类成分及抑泡机理

发布日期:2019-03-07


消泡剂文章导读:消泡剂,也称消沫剂,是在食品加工过程中降低表面张力,抑制泡沫产生或消除已产生泡沫的食品添加剂。我国许可使用的消泡剂有乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷等7种。


消泡剂的种类

工业生产应用中消泡剂种类有抗泡沫剂、防沫剂、脱泡剂、食品消泡剂、纸浆消泡剂、有机硅消泡剂、钻井液消泡剂。


消泡剂的消泡原理

消泡:长时间的消泡又称抑泡,抑泡时间的长短正是消泡剂品质优劣的最主要标志。多数场合下大家使用消泡剂正是利用它的抑泡性能,而不是初始的消泡性。消泡和抑泡是相对的,消泡性能好的产品相对抑泡性能就会差点,在实际应用中,视具体情况而定。

破泡剂·抑泡剂·脱泡剂总称为消泡剂。

破泡:相对于泡沫(泡沫聚合体),从空气侧侵入泡中,将泡合一破坏。

抑泡:从液体侧侵入泡中,将泡合一破坏,令泡沫难以产生。

脱泡:从气泡的界面侵入泡中,令气泡合一浮出液面。


消泡剂的用途

消泡剂主要适用于线路板(PCB)流程;化工;电镀;印染;造纸;医药;水性油墨;陶瓷分切;钢板的清洗;铝业的加工;各种污水处理以及各种工业等水体系方面的消泡和抑泡。


消泡剂作用机理

泡沫局部表面张力降低导致泡沫破灭

该种机理的起源是将高级醇或植物油撒在泡沫 上,当其溶入泡沫液,会显著降低该处的表面张力。因为这些物质一般对水的溶解度较小,表面张力的降低仅限于泡沫的局部,而泡沫周围的表面张力几乎没有变化。表面张力降低的部分被强烈地向四周牵引、延伸,最后破裂。

消泡剂能破坏膜弹性而导致气泡破灭

消泡剂添加到泡沫体系中,会向气液界面扩散,使具有稳泡作用的表面活性剂难以发生恢复膜弹性的能力。

消泡剂能促使液膜排液,因而导致气泡破灭

泡沫排液的速率可以反映泡沫的稳定性,添加一种加速泡沫排液的物质,也可以起到消泡作用。

添加疏水固体颗粒可导致气泡破灭

在气泡表面疏水固体颗粒会吸引表面活性剂的 疏水端,使疏水颗粒产生亲水性并进入水相,从而起到消泡的作用。

增溶助泡表面活性剂可导致气泡破灭

某些能与溶液充分混合的低分子物质,可以使气泡表面活性剂被增溶、使其有效浓度降低。有这 种作用的低分子物质如辛醇、乙醇、丙醇等醇类,不仅可减少表面层的表面活性剂浓度,而且还会溶入表面活性剂吸附层,降低表面活性剂分子间的紧密程度,从而减弱了泡沫的稳定性。

电解质瓦解表面活性剂双电层而导致气泡破灭

对于借助泡沫的表面活性剂双电层互相作用,产生稳定性的起泡液,加入普通的电解质即可瓦解表面活性剂的双电层起消泡作用。


消泡剂的成分

活性成份

作用:破泡、消泡,减小表面张力:
代表物:硅油、聚醚类、高级醇、矿物油、植物油等。 

乳化剂

作用:使活性成分分散成小颗粒,便于分散在水中,更好的起到消泡、抑泡效果。
代表物:壬(辛)基酚聚氧乙烯醚、皂盐、op系列等、吐温系列、斯盘系列等。

载体

作用:有助于载体和起泡体系的结合,易于分散到起泡体系里,把两者结合起来,其本身的表面张力低,有助于抑泡,且可以降低成本。
代表物:除水以外的溶剂,如脂肪烃、芳香烃、含氧溶剂等

乳化助剂

作用:使乳化效果更好。
代表物:*分散剂:疏水二氧化硅等;*增粘剂:CMC、聚乙烯醚等。


泡沫及其危害

泡沫产生原理

一般来说,泡沫是气体在液体中的粗分散体,属于气-液非均相体系。体积密度接近气体而不接近液体的气-液分散体。气-液分散体分为液多气少的“气泡分散体”和气多液少的“泡沫”。

泡沫是一热力学上的不稳定体系,不可能是稳定的,泡沫的热力学不稳定性,是由于破泡之后体系的液体总表面积大为减少,从而体系能量(自由能)降低甚多的原因。
马兰格尼效应阻止气泡膜的排液,恢复气泡膜厚度。气泡向空气排放气体,气泡破裂。影响此一过程的因素是气泡的表观粘度和稠密度影响到消泡剂微粒在气泡表面膜上的渗透扩散。

泡沫产生的危害

1、生产能力受到大大的限制:如各种生物发酵(啤酒生产、酒精制造、医药上各大抗生素的生产……)中各种发酵罐反应釜蒸煮罐等设备,为了防止泡沫的出现,防止漫溢损失,投料系数要大打折扣,有时达不到30%。
2、造成原料和产品的浪费:由于泡沫的原因,能够造成有用或贵重原料因漫溢而损失,由此产生的浪费就不言而喻。如造纸厂、糖厂饱充工序、纺织厂的织造工序的上油工序,常因泡沫而引起溢出。
3、延长了反应周期:由于化学反应产物中包括有气体、液体,泡沫会造成气体滞留,延长了反应周期,不必要地多消耗了动力。又如果酒发酵由于泡沫存在使反应过度而变味……。
4、影响产品品质:纺织工业中的染色、印花以及水性涂料工艺过程中,由于气泡的滞留,导致成品布上斑痕、疵点;纸浆浆液的泡沫除了给环境卫生、工人健康造成危害,成品纸也会出现许多孔洞,造成产品质量严重下降。
5、不利于准确计量:工业过程中,由于泡沫的存在,干扰液面计的测量准确,造成测量失误,液体中由于泡沫的存在,使得液体密度发生较大波动,往往还能引起反应釜吸取塔蒸馏塔液位虚高,致使操作失去平衡,甚至发生事故。
6、污染环境、引起事故的原因之一:由于泡沫漫溢,必然会污染生产环境及其周围环境,有的甚至造成重大事故。如:美国某炼油厂因渣油泡沫漫溢,引起重大火灾,损失惨重,这里不仅是造成浪费,而且使人的生命财产都招致严重损失。


消泡剂的分类

消泡剂多为液体复配产品,主要分为三类:矿物油类、有机硅类、聚醚类。

矿物油消泡剂

矿物油类消泡剂通常由载体、活性剂等组成。载体是低表面张力的物质,其作用是承载和稀释,常用载体为水、脂肪醇等;活性剂的作用是抑制和消除泡沫,常用的有蜡、脂肪族酰胺、脂肪等。

有机硅消泡剂

有机硅类消泡剂一般包括聚二甲基硅氧烷等。有机硅类消泡剂溶解性较差,在常温下具有消泡速度很快、抑泡较好,但在高温下发生分层、消泡速度较慢、抑泡较差等特点。

聚醚消泡剂

聚醚类消泡剂包括聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚等。聚醚类消泡剂具有抑泡时间长、效果好、消泡速度快、热稳定性好等特点。例如在果蔬饮料、豆制品、蔗糖等生产过程中就会用到消泡剂

消泡剂

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