CN111234051A - 天然胶乳的一种凝固方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了天然胶乳的一种凝固方法，通过将收集的天然胶乳通过离心过滤沉淀除杂预处理后，经胶体磨的高压剪切、摩擦和湍动力产生的液泡以及细胞破壁作用使胶乳液泡破解释放出凝聚内溶物，再经压力喷雾以及添加微量助凝剂来促使胶粒凝固。本发明具有胶粒凝固时间短、凝固质量好(雾化接触反应快速、均匀)、改善生胶性能，高效节能、节约空间、资源利用率高、排废少，自动化程度高，有利于环境保护等特点。

Description

天然胶乳的一种凝固方法

技术领域

本发明涉及天然橡胶初加工技术领域，更具体的说是涉及天然胶乳的一种凝固方法。

背景技术

天然橡胶(NR)是一种重要的工业原料，它是一种天然生物合成的高聚物，成分复杂，除25％的橡胶烃和5％的非橡胶组分(蛋白质、脂肪酸、灰分、糖类)外，其余的主要是水分。天然乳胶必须经过凝固、压薄压绉、造粒、干燥等工艺步骤，才能制成标准天然橡胶。因此，天然乳胶的凝固也成为了影响天然橡胶质量的重要环节之一。

胶乳的凝固，是指在一定条件下，破坏胶乳稳定性的过程。刚从橡胶树排出的新鲜胶乳，由于pH值高于蛋白质的等电点，从而使橡胶粒子保护层的蛋白质做酸式电离，电离出阴离子，故而橡胶粒子表面带有负电荷，形成双电层，进而使周围水分子在胶粒表面定向排列，形成水化膜。因此，使胶乳凝固的方法，从原理上说主要有两点：降低胶粒表面阴电荷和破坏水化膜。

目前，天然胶乳凝固方法可分为三大类。其一是化学凝固法，即加入诸如酸、盐、脱水剂之类的凝固剂使胶乳凝固；其二是物理凝固法，即采用加热、冷冻或强烈机械搅拌使胶乳凝固；其三是生物凝固法，即利用胶乳中原有的或外加的细菌或酶的作用使胶乳凝固。目前在生产中广泛采用的是化学凝固法和生物凝固法。

比如：化学方法—加入酸、盐、脱水剂之类的凝固剂。这方面的专利报道有：一种提高钙离子凝固天然橡胶胶乳的方法(CN100536336C)，利用廉价的钙离子溶液来凝固天然胶乳；一种新型天然胶乳凝固剂(CN87104720A)，利用硫酸乙醇、2，3-二羟基丁二醇来凝固胶乳；还有利用表面活性剂和氯化钙、淀粉作凝固剂凝固天然胶乳的研究的报道(何忠建等.表明活性剂和氯化钙作凝固剂凝固天然胶乳的研究.化学工程师.2008，3：61-63；李程鹏等.淀粉加速凝固天然橡胶的热降解研究.广州化工.2006，34(6)：13-14)。但是，这些方法与普通的乙酸凝固法相比都没有明显的优势。标准橡胶一般采用酸凝固方法生产，但是这类方法存在乙酸对操作人员刺激性大，凝固时间长、凝固不均匀、生胶干燥困难、酸残留量大、剩余的乳清废物含量高、容易发臭、污染严重等缺点。而且钙离子有损生胶的性能。

生物方法—利用橡胶胶乳原有的或外加的微生物或酶的作用，使胶乳凝固。这方面的专利报道有：天然橡胶田间胶乳的处理方法(C08C1/04)，利用酶来处理胶乳，通过破坏胶乳粒子的稳定性来凝固胶乳；原胶乳辅助生物凝固生产方法(CN 1223611C)，采用烷基苯甲酸钠、白糖为添加物，通过生物发酵来凝固胶乳；最新的专利有一种真菌培养液凝固天然橡胶鲜胶乳的方法(CN 100482690C)，用天然橡胶废水池的污泥中筛选的真菌(Trichoriella ornithopoda Oorschot et de hoog)的培养液与氯化钙混合凝固天然橡胶鲜胶乳。这些专利中，加入酶的成本太高；引入微生物培养的条件苛刻，单一的菌种利用，很难预防其他杂菌的污染。凝固时间长、效率低、难以推广运用。

化学法和生物法均有占地面积大、凝固耗时长、凝固不均匀、排废量大、有一定污染的缺点。

物理凝固法也有报道，如蒋盛军等以少量乙酸为引物，利用真空技术使胶乳凝固的专利，在真空条件下,天然胶乳橡胶粒子会膨胀、破裂,从而引起天然胶乳的凝固.真空胶乳凝固技术胶粒凝固时间短且均匀，并有节酸、节能、节约空间、排废少、改善生胶性能等特点。由于生产设备与工艺配套问题，目前天然胶乳真空凝固技术并没有生产实例运用。

因此，为解决天然胶乳凝固加工中存在的占地面积大、凝固耗时长、凝固质量差、资源利用率低、环境污染大、自动化程度低等缺点，本发明提供了一种全新的、自动化程度高的天然乳胶的物理凝固方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了天然胶乳的一种凝固工艺方法，该方法具有胶粒凝固时间短、凝固质量好(雾化接触反应快速、均匀，凝固时间以分秒计，本发明约为50-60s)、改善生胶性能，高效节能、节约空间、资源利用率高、排废少，自动化程度高，有利于环境保护等特点。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

天然胶乳的一种凝固工艺方法，包括以下步骤：收集的天然胶乳通过离心过滤沉淀除杂预处理后，经胶体磨的高压剪切、摩擦和湍动力产生的液泡和细胞破壁作用使胶乳液泡破解释放出凝聚内溶物，再经压力喷雾以及添加微量助凝剂促使胶粒凝固。

具体地说，步骤如下：

1)将新鲜胶乳(不需要经过加水和保存剂调质)经过滤、沉淀分离浮渣、淤渣后，形成流体胶乳液料(预处理后的胶乳)；

2)将流体胶乳液料泵入胶体磨，在机械运动和离心力的作用下，流体液料经转子刀片与定子刀片高速转动产生的高压剪切、高频振动、强力磨擦产生胶乳液料分子链断裂、表面能改变、液泡和液粒细胞撕破(破壁)等功效的作用后，挤出形成了一个高速、髙压、均质、雾化状乳化液；

3)由所述步骤2)胶体磨得到的高速、髙压、均质、雾化状凝聚物乳化液，在雾化凝聚物分离塔中与雾状促凝剂混合接触，形成粒状胶乳凝固体；

4)由所述步骤3)得到的粒状胶乳凝固体分离，完成胶乳凝固产品。

进一步地，本发明提供的天然胶乳的一种凝固工艺方法，采用的主要设备为：离心过滤沉淀反应器、高剪切胶体磨、添加剂贮存罐、雾化凝聚物分离塔。

优选的，所述促凝剂为为甲酸、乙酸、硫酸中的一种，添加比例为乳化液质量的万分之一至千分之一。

优选的，所述转子与定子间距为0.01-2mm。

优选的，所述步骤2)中胶乳在胶体磨中通过时间为30－120s。

本发明的技术原理为：利用胶体磨产生的每分钟上千万次的高压剪切力、摩擦力和湍动力作用，产生胶乳液料分子链断裂、表面能改变、液泡和液粒细胞撕破(破壁)等功效的作用，使胶乳液泡破解释放出具有凝聚作用的内溶物(主要存在于黄色体及液泡中)，具有凝聚作用的内溶物主要包括酶、有机酸、金属离子等，从而产生胶粒凝聚，同时，胶乳料浆在机械运动和离心力的作用下与微量促凝剂(如无机酸、有机酸)一并雾化发生接触反应，胶粒迅速形成凝固物。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明有益效果如下：

1、加工前新鲜胶乳不需要经过外加水和保存剂调质；

2、生产设备紧凑、占地少、自动化程度高、生产效率高；

3、凝固质量高，利于后期产品加工；

4、生产设备全封闭，改善生产环境条件，维护了工人健康，大幅度削减了污染负荷，降低了生产成本和环境污染控制成本，提高企业经济效益。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

本实施例的天然胶乳的一种凝固工艺方法，包括以下步骤：

(1)送入加工厂的新鲜胶乳，经筛网过滤、沉淀分离出胶乳中的浮渣和淤渣,得到预处理胶乳，存于进料桶中；

(2)存于进料桶中的预处理胶乳经隔膜泵抽取送入胶体磨(转、定子间距0.01-2mm可调，本实例为0.05mm)，胶体磨在电动机的高速转动下胶乳依次进入高剪切破碎区、强力研磨区、高频乳化区，最终从曲线通道(0.3mm－0.6mm可调，本实例为0.3mm)中挤出形成凝聚物乳化液；

(3)胶乳凝聚物乳化液和促凝剂分别经喷雾装置在雾化凝聚物分离塔中与雾状促凝剂混合接触(本实例增加了促凝工序，使用的促凝剂为乙酸)，形成粒状胶乳凝固体，雾化接触反应快速、均匀，本实施例约为50s；

(4)粒状胶乳凝固体经清水洗涤、干燥后，得到胶乳凝固产品。

实施例2：

本实施例的天然胶乳的一种凝固工艺方法，包括以下步骤：

(1)送入加工厂的新鲜胶乳，经筛网过滤、沉淀分离出胶乳中的浮渣和淤渣,得到预处理胶乳，存于进料桶中；

(2)存于进料桶中的预处理胶乳通过气液高效混合泵(气液高效混合泵与胶体磨不同点在于气液高效混合泵除了与胶体磨有相似的结构和工作原理外，增加了自吸气、气泡研磨、气泡撕破等功能，气泡最小细度可达0.01mm)，在气液高效混合泵管道粉碎研磨过程中流体胶乳液料经过一个剪切区、三级磨区、十道分散细化后终从0.3mm左右的曲线通道中挤出形成胶乳凝聚物乳化液并高速、髙压喷出雾化；

(3)气液高效混合泵后接雾化凝聚物分离塔，胶乳凝聚物乳化液在雾化凝聚物分离塔中与雾状促凝剂混合接触(本实例增加了促凝工序，使用的促凝剂为乙酸)，形成粒状胶乳凝固体，雾化接触反应快速、均匀，本实施例约为55s；

(4)粒状胶乳凝固体经清水洗涤、干燥后，得到胶乳凝固产品。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其的限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

实施例3：

本实施例的天然胶乳的一种凝固工艺方法，包括以下步骤：

(1)送入加工厂的新鲜胶乳，经筛网过滤、沉淀分离出胶乳中的浮渣和淤渣,得到预处理胶乳，存于进料桶中；

(2)存于进料桶中的预处理胶乳经隔膜泵抽取送入胶体磨(转、定子间距0.01-2mm可调，本实例为0.06mm)，胶体磨在电动机的高速转动下胶乳依次进入高剪切破碎区、强力研磨区、高频乳化区，最终从曲线通道(0.3mm－0.6mm可调，本实例为0.6mm)中挤出形成凝聚物乳化液；

(3)胶乳凝聚物乳化液和促凝剂分别经喷雾装置在雾化凝聚物分离塔中与雾状促凝剂混合接触(本实例增加了促凝工序，使用的促凝剂为乙酸)，形成粒状胶乳凝固体，雾化接触反应快速、均匀，本实施例约为55s；

(4)粒状胶乳凝固体经清水洗涤、干燥后，得到胶乳凝固产品。

实施例4：

本实施例的天然胶乳的一种凝固工艺方法，包括以下步骤：

(1)送入加工厂的新鲜胶乳，经筛网过滤、沉淀分离出胶乳中的浮渣和淤渣,得到预处理胶乳，存于进料桶中；

(2)存于进料桶中的预处理胶乳经隔膜泵抽取送入胶体磨(转、定子间距0.01-2mm可调，本实例为1mm)，胶体磨在电动机的高速转动下胶乳依次进入高剪切破碎区、强力研磨区、高频乳化区，最终从曲线通道(0.3mm－0.6mm可调，本实例为0.5mm)中挤出形成凝聚物乳化液；

(3)胶乳凝聚物乳化液和促凝剂分别经喷雾装置在雾化凝聚物分离塔中与雾状促凝剂混合接触(本实例增加了促凝工序，使用的促凝剂为乙酸)，形成粒状胶乳凝固体，雾化接触反应快速、均匀，本实施例约为60s；

(4)粒状胶乳凝固体经清水洗涤、干燥后，得到胶乳凝固产品。

实施例5：

本实施例的天然胶乳的一种凝固工艺方法，包括以下步骤：

(1)送入加工厂的新鲜胶乳，经筛网过滤、沉淀分离出胶乳中的浮渣和淤渣,得到预处理胶乳，存于进料桶中；

(2)存于进料桶中的预处理胶乳经隔膜泵抽取送入胶体磨(转、定子间距0.01-2mm可调，本实例为1.5mm)，胶体磨在电动机的高速转动下胶乳依次进入高剪切破碎区、强力研磨区、高频乳化区，最终从曲线通道(0.3mm－0.6mm可调，本实例为0.4mm)中挤出形成凝聚物乳化液；

(3)胶乳凝聚物乳化液和促凝剂分别经喷雾装置在雾化凝聚物分离塔中与雾状促凝剂混合接触(本实例增加了促凝工序，使用的促凝剂为乙酸)，形成粒状胶乳凝固体，雾化接触反应快速、均匀，本实施例约为58s；

(4)粒状胶乳凝固体经清水洗涤、干燥后，得到胶乳凝固产品。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.天然胶乳的一种凝固方法，其特征在于，包括以下步骤：

收集的天然胶乳通过离心过滤沉淀除杂预处理后，经胶体磨的高压剪切、摩擦和湍动力产生的液泡以及细胞破壁作用使胶乳液泡破解释放出凝聚内溶物，再经压力喷雾以及添加微量助凝剂促使胶粒凝固。

2.根据权利要求1所述的天然胶乳的一种凝固方法，其特征在于，具体步骤如下：

1)将新鲜胶乳经过滤、沉淀分离浮渣、淤渣后，形成流体胶乳液料；

2)将步骤1)制备的流体胶乳液料泵入胶体磨，在机械运动和离心力的作用下，流体液料经转子刀片与定子刀片高速转动产生的高压剪切、高频振动、强力磨擦产生胶乳液料分子链断裂、表面能改变、液泡和液粒细胞撕破的作用后，挤出形成了一个高速、髙压、均质、雾化状乳化液；

3)将所述步骤2)制备的乳化液在雾化凝聚物分离塔中与雾状促凝剂混合接触，形成粒状胶乳凝固体；

4)将所述步骤3)制备的粒状胶乳凝固体分离，即得胶乳凝固产品。

3.根据权利要求2所述的天然胶乳的一种凝固方法，其特征在于，所述促凝剂为乙酸、甲酸、硫酸中的一种，添加比例为乳化液质量的万分之一至千分之一。

4.根据权利要求2所述的天然胶乳的一种凝固方法，其特征在于，所述转子与定子间距为0.01-2mm。

5.根据权利要求2所述的天然胶乳的一种凝固方法，其特征在于，所述步骤2)中胶乳在胶体磨中通过时间为30－120s。