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消泡剂的成分及其作用机理Qt090905-1
原载：食品论坛2008-1-11 14:04
网上来稿：nene-1
消泡剂是在食品加工过程中为降低表面张力，消除泡沫的物质。泡沫的产生大多是在外力作用下，溶液中所含表面活性物质在溶液和空气交界入形成气泡并上浮，或者有如明胶、蛋白质等胶体物质成膜、成泡之所致。在食品加工时，如发酵、搅拌、煮沸、浓缩等过程中可产生大量气泡，影响正常操作的进行，必须及时消除或使之不致产生。
消泡剂大致可分两类：一类能消除已产生的气泡，如乙醇等；另一类则能抑制气泡的形成如乳化硅油等。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氧化乙烯甘油醚等6种。
在工业生产的过程中会产生许多有害泡沫，需要添加消泡剂。
消泡剂的种类很多，有机硅氧烷、聚醚、硅和醚接枝、含胺、亚胺和酰胺类的，具有消泡速度更快，抑泡时间更长，适用介质范围更广，甚至苛刻介质环境如高温、强酸和强碱的特点。广泛应用于清除胶乳、纺织上浆、食品发酵、生物医药、涂料、石油化工、造纸、工业清洗等行业生产过程中产生的有害泡沫。
1、 消泡剂的消泡机理
泡及泡沫常伴随着人们的生活和生产，有时需要利用它，像浮选、灭火、除尘、洗涤、制造泡沫陶瓷和塑料等；有时需要消除它，如发酵、涂料、造纸、印染、排除体内器官胀气、锅炉用水、废水处理及棱镜(或玻璃)的制造等。所谓“泡”或“气泡”是指不溶性气体存在于液体或固体中，或存在于以它们的薄膜包围的独立的气泡(bubble)。许多气泡聚集在一起彼此以薄膜隔开的积聚状态谓之泡沫(foam)。气泡是一种具有气/液、气/固、气/液/固界面的分散体系，后者常见于选矿及油田体系的气泡。
一般而言，纯水和纯表面活性剂不起泡，这是因为它们的表面和内部是均匀的，很难形成弹性薄膜，即使形成亦不稳定，会瞬间消失。但在溶液中有表面活性剂的存在，气泡形成后，由于分子间力的作用，其分子中的亲水基和疏水基被气泡壁吸附，形成规则排列，其亲水基朝向水相，疏水基朝向气泡内，从而在气泡界面上形成弹性膜，其稳定性很强，常态下不易破裂。泡沫的稳定性与表面粘性和弹性、电斥性、表面膜的移动、温度、蒸发等因素有关。再者，气泡与液体的表面张力反变相关，其张力愈小，则愈易起泡。在生活和生产中，有时泡沫的出现，给人们带来诸多不便，故必须消泡。
凡能破坏泡沫稳定性的因素，均可用于消泡。消泡涵盖“抑泡”和“破泡”两重因素。有机硅消泡剂即赋此功能，它能降低水、溶液、悬浮液等的表面张力，防止形成泡沫，或使原有泡沫减少，通常具有选择性作用。一般物理消泡法难于瞬间消泡，而化学和界面消泡，则十分快捷、便当、高效。
概而言之，消泡剂是指具有化学和界面化学消泡作用的药剂。作为消泡剂，有低碳醇、矿物油、有机极性化合物及硅树脂等。其形态有油型、溶液型、乳液型、泡沫型。作为消泡剂均具消泡力强、化性稳定、生理惰性、耐热、耐氧、抗蚀、溶气、透气、易扩散、易渗透、难溶于消泡体系且无理化影响、消泡剂用量少、高效等特点。
消泡剂品种繁多，用途广泛。消泡剂“抑泡”、“破泡”过程是：当体系加入消泡剂后，其分子杂乱无章地广布于液体表面，抑制形成弹性膜，即终止泡沫的产生。当体系大量产生泡沫后，加入消泡剂，其分子立即散布于泡沫表面，快速铺展，形成很薄的双膜层，进一步扩散、渗透，层状入侵，从而取代原泡膜薄壁。由于其表面张力低，便流向产生泡沫的高表面张力的液体，这样低表面张力的消泡剂分子在气液界面间不断扩散、渗透，使其膜壁迅速变薄，泡沫同时又受到周围表面张力大的膜层强力牵引，这样，致使泡沫周围应力失衡，从而导致其“破泡”。不溶于体系的消泡剂分子，再重新进入另一个泡沫膜的表面，如此重复，所有泡沫，全部覆灭。
2、 有机硅消泡剂的特性和用途
有机硅消泡剂系由硅脂、乳化剂、防水剂、稠化剂等配以适量水经机械乳化而成。其特点是表面张力小，表面活性高，消泡力强，用量少，成本低。它与水及多数有机物不相混溶，对大多数气泡介质均能消泡。它具有较好的热稳定性，可在
消泡剂“抑泡”、“破泡”过程是：当体系加入消泡剂后，其分子杂乱无章地广布于液体表面，抑制形成弹性膜，即终止泡沫的产生。当体系大量产生泡沫后，加入消泡剂，其分子立即散布于泡沫表面，快速铺展，形成很薄的双膜层，进一步扩散、渗透，层状入侵，从而取代原泡膜薄壁。由于其表面张力低，便流向产生泡沫的高表面张力的液体，这样低表面张力的消泡剂分子在气液界面间不断扩散、渗透，使其膜壁迅速变薄，泡沫同时又受到周围表面张力大的膜层强力牵引，这样，致使泡沫周围应力失衡，从而导致其“破泡”。不溶于体系的消泡剂分子，再重新进入另一个泡沫膜的表面，如此重复，所有泡沫，全部覆灭。
消泡剂的作用
原载：食品论坛(2008/06/05 16:07)
消泡剂： 消泡剂主要是在食品加工过程中为降低表面张力，消除泡沫的物质。泡沫的产生大多是在外力作用下，溶液中所含表面活性物质在溶液和空气交界入形成气泡并上浮，或者有如明胶、蛋白质等胶体物质成膜、成泡之所致。在食品加工时，如发酵、搅拌、煮沸、浓缩等过程中可产生大量气泡，影响正常操作的进行，必须及时消除或使之不致产生。消泡剂大致可分两类：一类能消除已产生的气泡，如乙醇等；另一类则能抑制气泡的形成如乳化硅油等。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氧化乙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷等7种。
消泡剂又称防沫剂，用以抑制和消除食品加工、造纸、印染、水处理、涂料和油墨加工等过程中所产生的泡沫。
在食品加工中，消泡剂能防止和消除食品加工过程中产生的有害气泡，使操作顺利。通常使用挥发性小、扩散力强的油状物，或水溶性表面活性剂。使用最广的消泡剂是有机硅树脂，由金属硅与有机氯化物，经催化反应制得有机氯硅烷单体，精馏分离除去副产物，再经水解缩聚而得。用于味精发酵、葡萄酒、酱油、糖、乳制品、果酱等制造，酶和淀粉的提取及加工。
在印染过程中用消泡剂去除表面活性剂引起的泡沫。原用磷酸三丁酯、辛醇等，现已采用有机硅的复合物。
在造纸过程中，消泡剂可以消除因各种因素所形成的泡沫。可根据各工序的具体情况和要求选择。如废水处理要求成本低，并不致引起二次污染，可在表面活性剂中掺有一定抑泡能力的膨润土为填料；用于碱法纸浆洗涤、漂白和黑液浓缩的消泡剂，要求耐碱、耐高温，大多数由烯烃类溶剂和亲油性表面活性剂组成；用于造纸机的消泡剂，要求在纸面上不会形成油污点和不会影响抗水性，可选用硅油或硬脂肪酰胺、钙（铝）皂等组成的乳液型消泡剂。涂布消泡剂应兼有消泡和抑泡两种功能，不影响涂层光亮度和印刷性能，其组分多选用饱和醇、脂肪醇酯或聚氧乙烯脂肪醇醚等多种表面活性剂组成。
消泡剂
原载：同上;水性涂料用助剂
2.2消泡剂
传统水性涂料消泡剂品种很多，一般分为三大类：矿物油类消泡剂、聚硅氧烷类消泡剂和其他类消泡剂。矿物油类消泡
剂使用比较普遍，主要用于平光和半光乳胶漆中。
聚硅氧烷类消泡剂表面张力低，消泡和抑泡能力强，不影响光泽，但使用不当时，会造成涂膜缩孔和重涂性不良等缺陷。
传统水性涂料消泡剂以与水相不相容而达到消泡目的的，因此容易产生涂膜表面缺陷。近几年，开发了分子级消泡剂。这种消泡剂是将消泡活性物质直接接枝在载体物质上形成聚合物。该聚合物分子链上带有湿润作用的羟基，消泡活性物质分布在分子四周，活性物质不易聚集，与涂料体系相容性良好。这类分子级消泡剂有矿物油类---FoamStar
A10系列，含硅类---FoamStar A30系列，以及非硅非油聚合物类--- FoamStar MF系列[11]。
另据报道[12]，这种分子级消泡剂是以超接枝星形聚合物作为不相容表面活性剂，在水性涂料应用中取得很好结果。
Stout等[13]报道的Air Products分子级消泡剂，是乙炔二醇类的，兼具湿润性的控泡剂和消泡剂，如Surfynol MD 20和Surfynol
DF 37等。此外，为了满足生产零—VOC涂料的需要，也有不含VOC的消泡剂，如Agitan 315、Agitan E 255等。
消泡剂任务是阻止泡的形成和促进泡的破灭，破坏气泡表面面膜，消泡剂用于大泡。微泡则需要脱气、消泡一起并用，消泡剂具有不溶于介质，但能以微滴形式进入并分散于介质，而微滴最有效直经是泡沫的厚度大小；作为消泡剂要具备两个条件：E=γ1+γ12-γ2>0，（E-渗透系数，γ1-发泡体系的表面张力，γ2-消泡剂的表面张力，γ12-发泡体系与消泡剂间的界面力）保证消泡剂能渗入到气泡表面，S=γ1-γ12-γ2>0（S-扩散系数），保证消泡剂在气泡表面的扩散铺展，最终导致气泡表面张力不均，从而气泡表面的液膜流动，气泡膜变薄、破裂，放出气体。
消泡剂的组成成分有：（1）活性成分也称有效成分，其作用为破泡、消泡,表面张力小，代表物：动植物油、疏水二氧化硅、高级醇等。（2）扩散剂，作用为润湿乳化剂，保证消泡剂微滴扩散接触到气泡膜并铺展，代表物有壬（辛）基酚聚氧乙烯醚、皂盐等。（3）载体，作用是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。其中消泡剂有效活性物质的化学成分有金属皂、石蜡、疏水硅、硅酮或复合硅酮，不同组成的消泡能力不同，消泡物质的消泡能力与活性物质的渗入因子E和扩散因子S关系密切，E、S数值大者消泡能力强。