CN111304027A - 一种碱性洗涤剂的制备方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于洗涤剂制备技术领域，具体涉及一种碱性洗涤剂的制备方法及装置。该制备方法，包括如下步骤：将钾盐或钠盐固体粉末的水溶性胶囊放入电解发生装置中后加水发生电解，电解反应结束即得碱性洗涤剂。本发明提供的洗涤剂的制备工艺耗能小、污染少、原料易得，无需保存，可以实现现用现配，保证了洗涤剂的功效，减少了洗涤剂的保存成本。本发明提供的果蔬清洗机可以实现在短时间内对果蔬农药残留、餐具与厨具油渍具有较好的清洗效果。

Description

一种碱性洗涤剂的制备方法及装置
技术领域
本发明属于洗涤剂制备技术领域，具体涉及一种碱性洗涤剂的制备方法及装置。
背景技术
由于果蔬等农产品的种植过程中，不可避免地发生昆虫侵蚀、杂草伴生和植物病害等现象，因此为避免上述问题导致的农产品供应短缺问题，适时、适地和适量的农药喷洒已成为保护农作物最有效的手段之一。虽然，相关行业设定了严格的农药使用标准以保证农药的正确使用及食品供应的安全，但诸多因农产品质量安全和农药施用不当而引起的有毒、有害物质超标及群体性中毒事件，严重威胁广大消费者的身体健康和生命安全，影响社会的和谐稳定。由于农产品的质量卫生安全涉及到每个消费者的切身利益，确保农产品的食用安全已成为国家、社会和每个人关注的大事。
现阶段，大部分农药成分为油性的有机乳化液，当其被喷洒到农作物后，水溶性的乳化剂将逐渐被雨水冲走，而残留油性的成分难以被自然分解与去除。为了提高清洗效果，传统清洗剂多是在洗涤剂中加入“表面活性剂”、“助剂”、“香精”或“抑菌剂”等成分，这些成分有助于乳化油溶性的农药成分，达到去农残的目的。如专利CN201611085955.7即公开了一种用于清洗食物污垢的碱性泡沫清洗剂，该清洗剂中不仅包括氢氧化钠、螯合剂、增稠剂、氧化胺和异丙醇糖，还包括苷类非离子表面活性剂5％-10％。
又如专利申请CN201711282599.2公开了一种碱性果蔬清洗剂及其制备方法，该清洗剂不仅包括改性海泡石、卡波姆、氯化钠、碳酸氢钠、结冷胶、水，还包括8-10份表面活性剂。
这些传统清洗剂虽然可以实现较好的清洗效果，但也存在各种弊端，例如洗涤不彻底，将造成化学品在果蔬的多孔、不光滑的表面附着，间接导致“二次”污染与食物中毒。另一方面，表面活性剂的使用也将造成水资源的极大浪费与有害废水的大量排放，由于表面活性剂等产生大量的泡沫，将对废水生物处理的发酵过程产生不良影响，降低水处理仪器的使用寿命，给污水处理厂的正常运转带来极大困难。此外，洗涤剂对人体粘膜和皮肤均有较强的刺激作用，日常使用不当也易诱发接触性皮炎等皮肤问题，不符合绿色化学和可持续发展的要求。虽然水溶性的农药被大力推行，只需将蔬果大量冲水，就可以将农药洗掉，但冲水的时间和程度难以量化，造成更大程度的水资源的浪费，究竟是否清洗干净普通消费者也无法辨别。因此，亟需寻找一种安全环保的果蔬清洗剂。
经过检索，不含“表面活性剂”的洗涤剂仅有较少报道。如中国专利申请CN201810218197.4公开了一种贝壳粉果蔬清洗剂及其制备方法，该专利公开的清洗剂包括贝壳粉75-80份、海盐12-15份、以及助剂8-12份。所述助剂一般选自柠檬酸、水杨酸、柠檬酸钠或碳酸钠。该清洗剂的制备方法是将贝壳粉、海盐和助剂混匀，得到贝壳粉果蔬清洗剂。在使用时直接将上述混合好的果蔬清洗剂与水混合后即可以用于果蔬、餐具、衣物、大米、鸡肉、鱼肉等的清洗。该专利提供的清洗剂由于主要利用贝壳粉的强吸附能力以及海盐的负离子作用，保质期特别有限，严重影响其适用性。
但由于贝壳粉的主要成分为氢氧化钙，当氢氧化钙溶液在空气中放置一段时间后，会跟空气中的二氧化碳反应，生成不溶于水的碳酸钙，碳酸钙浮在水表面，无法清洗干净，且带来二次污染。
发明内容
有研究表明，大部分农药为酸性成分，因此可使用无机的碱性洗涤剂，利用碱溶液与农药油脂的水解或酸碱中和作用，既可避免使用洗涤剂造成的危害，又可达到去农药残留目的。鉴于这一研究进展，本发明旨在提出一种无机碱性洗涤剂的制备方法，直接用于日常果蔬等农产品的深度清洗，实现零有机污染物排放。
为了实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：
一种碱性洗涤剂的制备方法，其包括如下步骤：将含有钾盐或钠盐固体粉末的水溶性胶囊放入电解发生装置中后加水发生电解，电解反应结束即得碱性洗涤剂。
优选地，所述水溶性胶囊的材质为聚乙二醇、甲基纤维素、β-胡萝卜素和明胶中的一种或多种。
优选地，所述钾盐或钠盐为氯化钠、氯化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠和碳酸氢钾中的一种或多种。
优选地，所述碱性洗涤剂中无机碱的浓度为0.1-100毫摩尔/升。
优选地，所述电解反应的时间为1-10分钟。
优选地，所述电解反应的电流为0.5-2安培。
优选地，所述电解发生装置为电解式果蔬清洗机，其包括机体，所述机体为开口向上的槽体结构，所述槽体通过隔板将其分隔为靠近槽体上方的清洗槽和下方的电解槽，所述电解槽靠近上方侧壁上设有进料通道，所述电解槽的槽体内部靠近底部设有电极片。
优选地，所述清洗槽包括设于机体侧壁上的至少一个超声波发生仪和位于超声波发生仪内侧的开口向上的立方体状清洗框，所述清洗框上平面设有将其活动连接在机体侧壁上的支撑板。
本发明所述的水溶性胶囊，可以根据现有技术中公开的水溶性胶囊的制备工艺制得。例如，采用如下工艺：将聚乙二醇、甲基纤维素、β-胡萝卜素和明胶中的一种或多种的原料粉末加热融化至流质状，将液体倒入成型的模具中压塑成型，分别制作胶囊体和胶囊帽，待冷却至室温后，进行修剪，将所述钾盐或钠盐固体粉末装入胶囊体，使用胶囊帽封装。
本发明还提供了一种电解式果蔬清洗机，其包括机体，所述机体为开口向上的槽体结构，所述槽体通过隔板将其分隔为靠近槽体上方的清洗槽和下方的电解槽，所述电解槽靠近上方侧壁上设有进料通道，所述电解槽的槽体内部靠近底部设有电极片。
优选地，所述机体底部设有搅拌桨。
优选地，所述清洗槽包括设于机体侧壁上的至少一个超声波发生仪和位于超声波发生仪内侧的清洗框，所述清洗框上方设有将其活动连接在机体侧壁上的支撑板。
优选地，超声波发生仪为2个，成对平行设立。
优选地，所述清洗框上设有多个通孔。
优选地，所述隔板上设有多个通孔。
优选地，所述清清框的宽度略小于机体内侧的宽度。
优选地，所述清洗框与隔板之间具有一定空隙。
优选地，所述进料通道为外高内低由外向内倾斜的坡面。
地一步优选地，所述进料通道外设有注料盖。加料完毕后，可以采用该注料盖将进料通道封密。
优选地，所述电极片包括阴极片和阳极片。
优选地，所述的阳极和阴极为面对面的方式放置，直立在电解式果蔬清洗机的底部。
对于电极片的材质，本发明原则上没有特别限制，以本领域技术人员熟知的电解反应中常规的导电电极材质即可，本领域技术人员可以根据实际情况、电解要求以及产品控制进行选择和调整，本发明为保证电解反应的进行，进一步提高过程稳定性和产出，本发明所述阳极包括基底和防护涂层两部分，所述阳极基底的材质优选为金属钛或不锈钢基底；所述防护涂层的优选为导电高分子材料。
本发明所述阴极包括基底和活性涂层两部分，所述阴极基底材质优选为金属钛或不锈钢，对所述活性涂层的材质优选为金属铂、钯、钌、铂碳、钯碳、钌碳混合物、铂钌合金、钯铂合金、钯钌合金或二硫化钼等氧族化合物中的一种或多种。
本发明所述的果蔬清洗机上还设有控制面板、排水口和支架，以实现机体的便利化及人性化操作。
本发明中，所述果蔬清洗机实现水果清洗的原理如下：
以加入氯化钠固体粉末为例，氯化钠分子在适当的电位区间，经有效电解，阳极产生钠离子，水分子在阴极被分解产生氢气和氢氧根离子，具体反应式如下：
阳极：NaCl-e-→Na++1/2C12
阴极：H2O+e-→OH-+1/2H2
其中，阴极的氢氧根离子与阳极迁移来的钠离子结合成NaOH，再加水稀释，形成低浓度的碱性水溶液，打开电解式果蔬清洗机的超声开关面板，调节超声辐照频率和时间，利用超声波在液体中的空化作用，使果蔬表面的农药污物层分散、乳化并剥离，类似于双手对果蔬的揉搓动作，而达到清洗目的。
优选地，超声的功率为200W-500W，超声时间为0-30min。
此外，利用碱对脂类的水解作用，本专利所述的电解式果蔬清洗机还可用于餐具与厨具油渍的清洗。
实验结果表明，利用本发明所述的电解式果蔬清洗机，对果蔬表面的农药的清洗效果更佳，通过对同一批次的包菜，清洗前后的农药残留情况的3次对比平均值，有机磷和氨基甲酸酯类农药的去除率达95％以上。
与现有技术相比，本发明所取得的有益效果是：
(1)与现有技术相比，本发明提供的洗涤剂的制备工艺耗能小、污染少、原料易得，无需保存，可以实现现用现配，保证了洗涤剂的功效，减少了洗涤剂的保存成本。此外，本方法摒弃传统洗洁剂通过添加“表面活性剂”、“助剂”、“香精”或“抑菌剂”为原料的制备工艺，有效避免消费者使用过程中造成水资源浪费和果蔬二次污染的问题(洗涤剂残留)。
(2)本发明提供的果蔬清洗机可以实现在短时间内对果蔬农药残留、餐具与厨具油渍具有较好的清洗效果。实验结果表明，利用本发明所述的电解式果蔬清洗机，对果蔬表面的农药的清洗效果更佳，通过对同一批次的包菜，清洗前后的农药残留情况的3次对比平均值，有机磷和氨基甲酸酯类农药的去除率可高达95％以上。
附图说明
图1为本发明提供的电解式果蔬清洗机的爆炸图。
图2为本发明提供的电解式果蔬清洗机的刨面图。
其中，1为机体、2为隔板、3为清洗槽、4为电解槽、5为进料通道、6为阴极电极片、7为阳极电极片、8为搅拌桨、9为注料盖、10为超声波发生仪、11为清洗框、12为支撑板、13为通孔、14为排水口、15为控制面板、16为Min水位线、17为Max水位线。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的方法进行说明，以使本发明技术方案更易于理解、掌握，但本发明并不局限于此。下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例1
如图1-2所示，本实施例提供一种电解发生装置---电解式果蔬清洗机，其包括机体1，所述机体1为开口向上的槽体结构，所述槽体通过隔板2将其分隔为靠近槽体上方的清洗槽3和下方的电解槽4，所述电解槽4靠近上方侧壁上设有进料通道5，所述进料通道5为外高内低由外向内倾斜的坡面，所述电解槽4的槽体内部靠近底部设有相对平行垂直设立的阴极电极片6和阳极电极片7，所述阴极电极片6和阳极电极片7之间设立搅拌桨8，所述进料通道5外设有注料盖9。加料完毕后，可以采用该注料盖9将进料通道5封密。
所述清洗槽3包括设于机体1侧壁上的一对相对平行设立的超声波发生仪10和位于超声波发生仪内侧的清洗框11，所述清洗框11上方设有将其活动连接在机体侧壁上的支撑板12。清洗框11和隔板2上设有多个通孔13。所述清清框11的宽度和高度方向上与机体内侧均留有一定空隙。
所述机体底部靠近边缘处设有排水口14，所述机体1的外侧壁上设有控制面板15，所述机体内侧壁上设有水位线，Min水位线16和Max水位线17。
该电解式果蔬清洗机通过插头与外电源连接。
实施例2
一种碱性洗涤剂的制备方法，其包括如下步骤：
首先，将包含有氯化钠固体粉末(质量：20克)的甲基纤维素水溶性胶囊从注料通道投入到如实施例1所示的电解式果蔬清洗机，清洗机的阳极为表面涂覆有导电高分子的钛片(3×3×0.1厘米)，阳极片的正对面3厘米处为阴极片，阴极为表面涂覆金属铂纳米粒子的钛片(3×3×0.1厘米)，加蒸馏水1升至Min注水位；其次，接通电源，打开电解工作开关，调节施加电流为2安培，电解时间为10分钟；再次，停电解，加入蒸馏水，加水高度为大于待洗果蔬，小于Max注水位，打开超声按钮进行果蔬的深度清洗，调节超声功率为500瓦，工作30分钟；最后，停超声辐照，关电源，打开机身底部的塞子，将污水排出。
取上述电解制备的碱性洗涤剂样品，使用pH计对溶液的pH值进行测试，结果表明，本实施例制备的碱性洗涤剂pH值为13，大于添加蒸馏水的pH。碱性洗涤液的浓度为100毫摩尔/升。对照蒸馏水冲洗及传统洗涤剂清洗的方法，本实施例制备的碱性洗涤剂对同一批次的包菜进行清洗，清洗前后的农药残留情况的进行对比，其中有机磷和氨基甲酸酯类农药的去除率均达95％以上。
实施例3
一种碱性洗涤剂的制备方法，其包括如下步骤：
首先，将包含有碳酸钾固体粉末(质量：20克)的聚乙二醇水溶性胶囊从注料通道投入到电解式果蔬清洗机，清洗机的阳极为表面涂覆有导电高分子的钛网(3×3×0.1厘米)，阳极片的正对面3厘米处为阴极片，阴极为表面涂覆铂钌合金纳米粒子的钛片(3×3×0.1厘米)，加蒸馏水1升至Min注水位；其次，接通电源，打开电解工作开关，调节施加电流为2安培，电解时间为10分钟；再次，停电解，加入蒸馏水，加水高度为大于待洗果蔬，小于Max注水位，打开超声按钮进行果蔬的深度清洗，调节超声功率为300瓦，工作30分钟；最后，停超声辐照，关电源，打开机身底部的塞子，将污水排出。
取上述电解制备的碱性洗涤剂样品，使用pH计对溶液的pH值进行测试，结果表明，本实施例制备的碱性洗涤剂pH值为12.8，大于添加蒸馏水的pH。碱性洗涤液的浓度为63.1毫摩尔/升。对照蒸馏水冲洗及传统洗涤剂清洗的方法，本实施例制备的碱性洗涤剂对同一批次的包菜进行清洗，清洗前后的农药残留情况的进行对比，其中有机磷和氨基甲酸酯类农药的去除率达89％以上。
实施例4
一种碱性洗涤剂的制备方法，其包括如下步骤：
首先，将包含有碳酸氢钠固体粉末(质量：20克)的β-胡萝卜素水溶性胶囊从注料通道投入到电解式果蔬清洗机，清洗机的阳极为表面涂覆有导电高分子的不锈钢网(3×3×0.1厘米)，阳极片的正对面3厘米处为阴极片，阴极为表面涂覆二硫化钼粉末的的钛片(3×3×0.1厘米)，加蒸馏水1升至Min注水位；其次，接通电源，打开电解工作开关，调节施加电流为2安培，电解时间为10分钟；再次，停电解，加入蒸馏水，加水高度为大于待洗果蔬，小于Max注水位，打开超声按钮进行果蔬的深度清洗，调节超声功率为500瓦，工作20分钟；最后，停超声辐照，关电源，打开机身底部的塞子，将污水排出。
取上述电解制备的碱性洗涤剂样品，使用pH计对溶液的pH值进行测试，结果表明，实施例4制备的碱性洗涤剂pH值为12.1，大于添加蒸馏水的pH。碱性洗涤液的浓度为12.6毫摩尔/升。对照蒸馏水冲洗及传统洗涤剂清洗的方法，本实施例制备的碱性洗涤剂对同一批次的包菜进行清洗，清洗前后的农药残留情况的进行对比，其中有机磷和氨基甲酸酯类农药的去除率达92％以上。
实施例5
一种碱性洗涤剂的制备方法，其包括如下步骤：
首先，将包含有氯化钠固体粉末(质量：20克)的甲基纤维素水溶性胶囊从注料通道投入到如实施例1所示的电解式果蔬清洗机，清洗机的阳极为表面涂覆有导电高分子的钛片(3×3×0.1厘米)，阳极片的正对面3厘米处为阴极片，阴极为表面涂覆金属铂纳米粒子的钛片(3×3×0.1厘米)，加蒸馏水1升至Min注水位；其次，接通电源，打开电解工作开关，调节施加电流为2安培，电解时间为1分钟；再次，停电解，加入蒸馏水，加水高度为大于待洗果蔬，小于Max注水位，打开超声按钮进行果蔬的深度清洗，调节超声功率为500瓦，工作30分钟；最后，停超声辐照，关电源，打开机身底部的塞子，将污水排出。
取上述电解制备的碱性洗涤剂样品，使用pH计对溶液的pH值进行测试，结果表明，本实施例制备的碱性洗涤剂pH值为11.1，大于添加蒸馏水的pH。碱性洗涤液的浓度为1.3毫摩尔/升。对照蒸馏水冲洗及传统洗涤剂清洗的方法，本实施例制备的碱性洗涤剂对同一批次的包菜进行清洗，清洗前后的农药残留情况的进行对比，其中有机磷和氨基甲酸酯类农药的去除率均达73％以上。
实施例6
一种碱性洗涤剂的制备方法，其包括如下步骤：
首先，将包含有氯化钠固体粉末(质量：20克)的甲基纤维素水溶性胶囊从注料通道投入到如实施例1所示的电解式果蔬清洗机，清洗机的阳极为表面涂覆有导电高分子的钛片(3×3×0.1厘米)，阳极片的正对面3厘米处为阴极片，阴极为表面涂覆金属铂纳米粒子的钛片(3×3×0.1厘米)，加蒸馏水1升至Min注水位；其次，接通电源，打开电解工作开关，调节施加电流为0.5安培，电解时间为10分钟；再次，停电解，加入蒸馏水，加水高度为大于待洗果蔬，小于Max注水位，打开超声按钮进行果蔬的深度清洗，调节超声功率为500瓦，工作30分钟；最后，停超声辐照，关电源，打开机身底部的塞子，将污水排出。
取上述电解制备的碱性洗涤剂样品，使用pH计对溶液的pH值进行测试，结果表明，本实施例制备的碱性洗涤剂pH值为11.7，大于添加蒸馏水的pH。碱性洗涤液的浓度为5.0毫摩尔/升。对照蒸馏水冲洗及传统洗涤剂清洗的方法，本实施例制备的碱性洗涤剂对同一批次的包菜进行清洗，清洗前后的农药残留情况的进行对比，其中有机磷和氨基甲酸酯类农药的去除率均达70％以上。
本发明中，农药残留的测量原理：一定条件下，有机磷和氨基甲酸酯类农药对胆碱脂酶正常功能有抑制作用，正常情况下，酶催化的代谢产物(乙酰胆碱)水解，其水解产物与显色剂反应，产生黄色物质，用分光光度计在412nm处测定吸光度的变化值，计算抑制率，再进一步对比得出农药的去除率。
本发明提供的方法，为了更好的显示该方法中各参数对药物去除效果的影响，将各实施例中主要参数及药物去除效果数据总结如下表：
胶囊内容物 胶囊材质 电解时间 电流 去除率
实施例2 氯化钠 甲基纤维素 10min 2安培 95％
实施例3 碳酸钾 聚乙二醇 10min 2安培 89％
实施例4 碳酸氢钠 β-胡萝卜素 10min 2安培 92％
实施例5 氯化钠 甲基纤维素 1min 2安培 73％
实施例6 氯化钠 甲基纤维素 10min 0.5安培 70％
实施例7 氯化钠 β-胡萝卜素 10min 2安培 94％
实施例8 氯化钠 甲基纤维素 5min 2安培 84％
实施例9 碳酸氢钠 甲基纤维素 10min 2安培 85％
最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种碱性洗涤剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将含有钾盐或钠盐固体粉末的水溶性胶囊放入电解发生装置中后加水发生电解，电解反应结束即得碱性洗涤剂。
2.根据权利要求1所述的碱性洗涤剂的制备方法，其特征在于，所述水溶性胶囊的材质为聚乙二醇、甲基纤维素、β-胡萝卜素和明胶中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的碱性洗涤剂的制备方法，其特征在于，所述钾盐或钠盐为氯化钠、氯化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠和碳酸氢钾中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的碱性洗涤剂的制备方法，其特征在于，所述碱性洗涤剂中无机碱的浓度为0.1-100毫摩尔/升。
5.根据权利要求1所述的碱性洗涤剂的制备方法，其特征在于，所述电解反应的时间为1-10分钟。
6.根据权利要求1所述的碱性洗涤剂的制备方法，其特征在于，所述电解反应的电流为0.5-2安培。
7.根据权利要求1所述的碱性洗涤剂的制备方法，其特征在于，所述电解发生装置为电解式果蔬清洗机，其包括机体，所述机体为开口向上的槽体结构，所述槽体通过隔板将其分隔为靠近槽体上方的清洗槽和下方的电解槽，所述电解槽靠近上方侧壁上设有进料通道，所述电解槽的槽体内部靠近底部设有电极片。
8.根据权利要求7所述的碱性洗涤剂的制备方法，其特征在于，所述清洗槽包括设于机体侧壁上的至少一个超声波发生仪和位于超声波发生仪内侧的清洗框，所述清洗框上方设有将其活动连接在机体侧壁上的支撑板。
9.一种电解式果蔬清洗机，其特征在于，包括机体，所述机体为开口向上的槽体结构，所述槽体通过隔板将其分隔为靠近槽体上方的清洗槽和下方的电解槽，所述电解槽靠近上方侧壁上设有进料通道，所述电解槽的槽体内部靠近底部设有电极片。
10.根据权利要求9所述的电解式果蔬清洗机，其特征在于，所述机体底部设有搅拌桨。
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