CN105031978A - 一种硅醚复合消泡剂乳液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅醚复合消泡剂乳液，其由以下组分组成：线性二甲基硅油、烯丙基醚改性硅油、聚氧丙烯甘油醚、改性白炭黑、三乙醇胺和复合乳化剂；其制备方法为：将线性二甲基硅油与改性白炭黑均匀混合，加热；加入三乙醇胺，搅拌后冷却；再加入烯丙基醚改性硅油和聚氧丙烯甘油醚，继续搅拌；加入复合乳化剂高速搅拌，形成粗乳液；在粗乳液中加入增稠水，配置乳液；将乳液倒入高速匀浆机中搅拌，形成细腻稳定的微乳液。该消泡剂易分散于水中，比表面积小，消泡快速和抑泡持久，用量少；制备方法简便易于操作；此消泡剂对于微生物无毒害作用，并且能促进菌丝体的生长，对微生物发酵有益、较环保。
Description
技术领域
本发明涉及一种消泡剂乳液的制备方法，尤其涉及一种硅醚复合消泡剂乳液的制备方法。
背景技术
在大多数发酵工业生产中，往往会产生大量泡沫，泡沫的存在会严重影响产品的质量，甚至导致生产无法正常进行；加入消泡剂是一种既简便、又经济的消泡方式，目前已广泛应用于发酵的各个领域。国内外商品消泡剂的品种繁多，性能各异，从组成大致可分为三类，即有机硅型、聚醚型和油脂型，消泡剂应用领域广泛，故越来越受到各行业的重视。油脂类的消泡剂虽然较便宜，但是抑泡能力较差，消泡率低,不易在水相中分散，适用面窄。聚醚类消泡剂有很好的水溶解性，抑泡能力较强,在发酵行业有广泛的应用，但是其消泡效率低，成本较高。有机硅消泡剂具有优良的消泡性、化学稳定性、生理惰性、耐寒性和耐热性,但由于其糟糕的水溶性，必须使用昂贵的乳化剂乳化才能使用，但是其乳液的消泡与抑泡能力都收到极大的损害，且其乳液也不稳定，容易破乳，这些限制了其在发酵行业的使用。随着消泡剂的发展，一些新的高活性消泡组分被不断发现，复配组分协同效应研究的不断深入，那些组分结构单一、经济效益较差的低档消泡剂将逐渐被多功能、高效率的复合型消泡剂取代，研制适用性强，用量小，能提高产品质量和设备利用率的新型高效消泡剂将是当前发酵行业消泡剂的发展方向。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出一种硅醚复合消泡剂乳液及其制备方法，其能充分发挥消泡有效活性物质的最大潜能，通过大量实验摸索最佳配方，使其在发酵体系中拥有快速的消泡能力和持久的抑泡能力。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种硅醚复合消泡剂乳液，按重量百分比由以下组分组成：
进一步的，按重量百分比由以下组分组成：
一种硅醚复合消泡剂乳液的制备方法，包括以下步骤：
(1)将100～150份线性二甲基硅油与0～5份改性白炭黑均匀混合，加热到130℃；
(2)在步骤(1)中加入3～5份三乙醇胺，搅拌3h后，冷却至80℃～100℃；
(3)再加入30～50份烯丙基醚改性硅油和20～40份聚氧丙烯甘油醚，继续搅拌1h；
(4)然后，加入7～12份复合乳化剂高速搅拌，形成粗乳液；
(5)在步骤(4)的粗乳液中加入320ml～480ml，质量浓度为0.3％～1％增稠水，配置固含量为20％～35％的乳液；
(6)将步骤(5)中的乳液倒入高速匀浆机中，以12000r/min进行高速搅拌，搅拌20-25min，形成细腻稳定的微乳液。
作为优选，在步骤(4)中加入的复合乳化剂为吐温-80与大豆卵磷脂的复合物，其按吐温-80:大豆卵磷脂＝1:1的比例混合，使复合乳化剂的HLB值在10左右，这样乳化后的硅醚乳液更稳定。
作为优选，所述增稠水为羟甲基纤维素增稠水，因为羟甲基纤维素来源广泛，对人体无害，属于环境友好型增稠物质,所以本专利中选择羟甲基纤维素增稠水。
本发明的有益效果：
(1)易分散于水中，比表面积小，消泡快速和抑泡持久，用量少；
(2)和常用的发酵型聚醚消泡剂比较，制备此消泡剂的方法，简便易于操作；
(3)此消泡剂对于微生物无毒害作用，并且能促进菌丝体的生长，对微生物发酵有益；
(4)生产此消泡剂，不产生废水、废气，减少了大量的有机废物的处理，大大降低了成本，有益于大量生产，较环保；
(5)乳液稳定性与一般的有机硅乳液相比更稳定，化学性质更惰性，不易与一般介质起反应。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明中的涉及到具体份数的，均指的是重量份：
实施例一
100份线性二甲基硅油与3份改性白炭黑均匀混合，加热温度到130℃；加入3份三乙醇胺，搅拌3小时后，冷却至90°；加入40份烯丙基醚改性硅油和25份聚氧丙烯甘油醚，继续搅拌一小时后；加入10份复合乳化剂高速搅拌，形成粗乳液，其中复合乳化剂由5份吐温-80和5份大豆卵磷脂混合而成；随后向粗乳液中加入320mL、浓度为0.5％的羟甲基纤维素增稠水，配置35％固含量的乳液；然后将此乳液倒入高速匀浆机中，以12000r/min进行高速搅拌20min，形成细腻稳定的微乳液；此微乳液能保证在5000r/min离心机中离心5min而不分层。
试验方法：在500mL量筒中倒入100mL起泡液，将与气泵相连的玻璃管插入起泡液中鼓泡，控制通入的空气量为3L/min,观察量筒内的发泡情况，当泡沫迅速上升到500mL刻度线时，停止鼓泡，向起泡液中滴加50μL制备好的消泡剂乳液，同时计时，记录泡沫下降到110mL刻度线的时间，此时间定义为消泡时间，体现出消泡能力，然后继续鼓泡，计时并观察泡沫上升高度，记录下30min时泡沫的刻度线，次高度定义为抑泡能力。并与有机硅乳液、聚醚和脂肪酸酰胺的消泡时间和抑泡能力进行对比，具体的实验数据如表一所示：
表一：
| 产品型号 | 有机硅乳液 | 聚醚 | 脂肪酸酰胺 | 硅醚 |
| 消泡时间(s) | 15 | 27 | 25 | 8 |
| 抑泡能力(mL) | 240 | 210 | 270 | 160 |
从表格结果可知，本产品无论是消泡能力还是抑泡能力均优于现在市场中的同类产品。
实施例二
100份线性二甲基硅油与5份改性白炭黑均匀混合，加热温度到130℃；加入5份三乙醇胺，搅拌3小时后，冷却至80°；再加入50份烯丙基醚改性硅油和35份聚氧丙烯甘油醚，继续搅拌1h；加入7份复合乳化剂高速搅拌，形成粗乳液，其中复合乳化剂由3.5份吐温-80和3.5份大豆卵磷脂混合而成；随后向粗乳液中加入360mL、浓度为0.5％的羟甲基纤维素增稠水，配置35％固含量的乳液；然后将此乳液倒入高速匀浆机中，以12000r/min进行高速搅拌25min，形成细腻稳定的微乳液；此微乳液能保证在5000r/min离心机中离心5min而不分层。
试验方法：35kg发酵液底料，50L发酵罐，首先向底料中添加5g的聚醚消泡剂，10h后，第一次流加聚醚消泡剂，抑泡时间为15min，一个发酵周期用量20g，产酸率22％。在同样环境中，底料中添加5g上述制备的硅醚消泡剂，15h后，第一次流加硅醚消泡剂，抑泡时间为40min，一个发酵周期用量16g，产酸率24％。其数据如表二所示：
表二：
| 产品型号 | 聚醚 | 硅醚 |
| 抑泡时间(min) | 15 | 40 |
| 产品用量(g) | 20 | 16 |
| 产酸率(％) | 22 | 24 |
| 固含量(％) | 100 | 35 |
此实验可以明显看出我们制备的硅醚消泡剂有更长的抑泡时间，添加总量更少，硅醚消泡剂有益于菌丝的生长，酸产率更高。
实施例三
100份线性二甲基硅油与3份改性白炭黑均匀混合，加热温度到130℃；加入2份三乙醇胺，搅拌3h后，冷却至80℃；再加入30份烯丙基醚改性硅油和30份聚氧丙烯甘油醚，继续搅拌1h；加入8份复合乳化剂高速搅拌，形成粗乳液，其中复合乳化剂由4份吐温-80和4份大豆卵磷脂混合而成；随后向粗乳液中加入480mL、质量浓度为0.3％的羟甲基纤维素增稠水，配置25％固含量的乳液；然后将此乳液倒入高速匀浆机中，以12000r/min进行高速搅拌20min，形成细腻稳定的微乳液；此微乳液能保证在3000r/min离心机中离心5min而不分层。
试验方法：35kg发酵液底料，50L发酵罐，首先向底料中添加5g的聚醚消泡剂，10h后，第一次流加聚醚消泡剂，抑泡时间为15min，一个发酵周期用量20g，产酸率22％。在同样环境中，底料中添加5g上述制备的硅醚消泡剂，15h后，第一次流加硅醚消泡剂，抑泡时间为15min，一个发酵周期用量21g，产酸率23％。其具体数值参见表三：
表三：
| 产品型号 | 聚醚 | 硅醚 |
| 抑泡时间(min) | 15 | 15 |
| 产品用量(g) | 20 | 21 |
| 产酸率(％) | 22 | 23 |
| 固含量(％) | 100 | 25 |
此实验可以看出即使降低硅醚消泡剂固含量，其抑泡时间，添加总量也与同类的聚醚消泡剂效果相当，另外硅醚消泡剂对菌丝的生长有促进作用，使酸产率更高。
Claims (5)
1.一种硅醚复合消泡剂乳液，其特征在于，按重量百分比由以下组分组成：
2.根据权利要求1所述的硅醚复合消泡剂乳液，其特征在于，按重量百分比由以下组分组成：
3.一种硅醚复合消泡剂乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将100～150份线性二甲基硅油与0～5份改性白炭黑均匀混合，加热到130℃；
(2)在步骤(1)中加入3～5份三乙醇胺，搅拌3h后，冷却至80℃～100℃；
(3)再加入30～50份烯丙基醚改性硅油和20～40份聚氧丙烯甘油醚，继续搅拌1h；
(4)然后，加入7～12份复合乳化剂高速搅拌，形成粗乳液；
(5)在步骤(4)的粗乳液中加入320ml～480ml，质量浓度为0.3％～1％增稠水，配置固含量为20％～35％的乳液；
(6)将步骤(5)中的乳液倒入高速匀浆机中，以12000r/min进行高速搅拌，搅拌20-25min，形成细腻稳定的微乳液。
4.根据权利要求3所述的硅醚复合消泡剂乳液的制备方法，其特征在于：在步骤(4)中加入的复合乳化剂为吐温-80与大豆卵磷脂的复合物，其按吐温-80:大豆卵磷脂＝1:1的比例混合。
5.根据权利要求4所述的硅醚复合消泡剂乳液的制备方法，其特征在于：所述增稠水为羟甲基纤维素增稠水。
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