CN113368543A - 一种有机硅聚醚乳液型消泡剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有机硅聚醚乳液型消泡剂及其制备方法和应用，属于微生物发酵助剂领域，其原料包括聚硅氧烷、聚醚、增稠剂、分散剂、十二烷基硫酸钠、去离子水，通过分别制备成水相、油相后混合得到，本发明还提供了上述有机硅聚醚乳液型消泡剂在微生物发酵中的应用。本发明通过将聚醚和聚硅氧烷混合，能够起到协同作用，不需加入乳化剂即可进行乳化，在避免消泡剂受乳化剂影响的前提下，节省了成本，所制备的消泡剂具有较好的消泡性能和抑泡性能，且耐一定程度的高温，避免了发酵过程中放热导致的消泡剂变质，制备方法简单，条件温和，通过混合水相和油相乳化后即得，适合大规模的工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种消泡剂及其制备方法和应用，具体涉及一种有机硅聚醚乳液型消泡剂及其制备方法和应用，属于微生物发酵助剂领域。
背景技术
在发酵体系如氨基酸、药物、啤酒等发酵生产过程中，由于搅拌、通风、微生物新陈代谢等原因，发酵生产过程中必然产生大量的泡沫，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，增加了物料损失及染菌机会，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，
国内外适用于发酵工艺的消泡剂品种繁多，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，但有机硅消泡剂水溶性差，需要配合高性能乳化剂使用，且乳液易破乳，油脂型消泡剂抑泡能力较差，消泡率低,不易在水相中分散，适用面窄，聚醚类型消泡剂消泡效率低，成本较高，这些缺点极大的限制了消泡剂在发酵行业的应用，
随着复配组分协同效应研究的不断深入，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，尽管复合型消泡剂的消泡效果优异，但其均是通过加入乳化剂的方式乳化得到的，而乳化剂作为表面活性剂其本身就具有易起泡的特点，会在一定程度上影响消泡效果，且加入乳化剂后其乳化并不一定完全，发酵过程中易受温度、压力等条件影响出现破乳、分层等现象，严重影响消泡效果。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种有机硅聚醚乳液型消泡剂及其制备方法和应用，避免了因乳化剂的加入对消泡剂性能的影响，所制备的消泡剂消泡效果好且制备方法简单，条件温和，适用于工业化生产和应用。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种有机硅聚醚乳液型消泡剂，包括如下重量份数的原料：
聚硅氧烷40-60份、聚醚25-45份、增稠剂7-10份、分散剂2-5份、十二烷基硫酸钠2-3份、去离子水20-50份；
优选的，包括如下重量份数的原料：聚硅氧烷50份、聚醚40份、增稠剂10份、分散剂5份、十二烷基硫酸钠3份、去离子水45份。
进一步，聚硅氧烷为含甲基的聚硅氧烷，聚硅氧烷单体中的碳原子个数为3-12。
单体结构中含有甲基且具有特定分子量的聚硅氧烷能够使得消泡剂具有较强的消泡作用，能够提高消泡剂的消泡效果。
进一步，聚醚为聚醚多元醇、多羟基聚醚和嵌段聚醚的任一种。
聚醚具有良好的低温流动性、润滑性和热稳定性，醚键中的氧原子能够与溶剂中的氢原子以氢键结合，分子链成为曲折形，疏水基团置于分子内侧，链周围变得容易与溶剂水结合，进而提升消泡剂的消泡效果
进一步，增稠剂为纤维素、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠中的任一种或几种的混合。
进一步，分散剂为白炭黑。
本发明还提供了上述有机硅聚醚乳液型消泡剂的制备方法，步骤如下：
1)按上述重量份数称取原料；
2)将聚硅氧烷、聚醚混合搅拌，得到油相混合物；
3)将去离子水、增稠剂、分散剂、十二烷基硫酸钠混合搅拌，得到水相混合物；
4)将水相混合物和油相混合物混合后机械搅拌60-90min，静置30-60min即得。
进一步，有机硅聚醚乳液型消泡剂的制备方法其制备环境的温度为60-80℃。
进一步，步骤4)中机械搅拌为采用搅拌设备以500-1200r/min的转速搅拌60-90min。
本发明还提供了上述有机硅聚醚乳液型消泡剂在微生物发酵中的应用。
本发明的有益效果在于，本发明通过将聚醚和聚硅氧烷混合，能够起到协同作用，不需加入乳化剂即可进行乳化，在避免消泡剂受乳化剂影响的前提下，节省了成本，所制备的消泡剂具有较好的消泡性能和抑泡性能，且耐一定程度的高温，避免了发酵过程中放热导致的消泡剂变质，制备方法简单，条件温和，通过混合水相和油相乳化后即得，适合大规模的工业化生产。
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。
在以下实施例中，聚硅氧烷为含甲基的聚硅氧烷，分散剂为白炭黑，其他未进行特殊说明的原料及设备，均自市场渠道购买获得。
实施例1
有机硅聚醚乳液型消泡剂的制备方法，在80℃的环境中进行，具体步骤如下：
1)按聚硅氧烷50g、聚醚40g、增稠剂10g、分散剂5g、十二烷基硫酸钠3g、去离子水45g称取原料；
2)将聚硅氧烷、聚醚混合搅拌，得到油相混合物；
3)将去离子水、增稠剂、分散剂、十二烷基硫酸钠混合搅拌，得到水相混合物；
4)将水相混合物和油相混合物混合后采用搅拌设备以1200r/min的转速搅拌90min，静置60min即得。
聚硅氧烷单体中的碳原子个数为10；
增稠剂为纤维素。
实施例2
有机硅聚醚乳液型消泡剂的制备方法，在60℃的环境中进行，具体步骤如下：
1)按聚硅氧烷40g、聚醚25g、增稠剂7g、分散剂2g、十二烷基硫酸钠2g、去离子水20g称取原料；
2)将聚硅氧烷、聚醚混合搅拌，得到油相混合物；
3)将去离子水、增稠剂、分散剂、十二烷基硫酸钠混合搅拌，得到水相混合物；
4)将水相混合物和油相混合物混合后采用搅拌设备以500r/min的转速搅拌60min，静置30min即得。
聚硅氧烷单体中的碳原子个数为3；
增稠剂为羧甲基纤维素钠。
实施例3
有机硅聚醚乳液型消泡剂的制备方法，在80℃的环境中进行，具体步骤如下：
1)按聚硅氧烷60g、聚醚45g、增稠剂10g、分散剂5g、十二烷基硫酸钠3g、去离子水50g称取原料；
2)将聚硅氧烷、聚醚混合搅拌，得到油相混合物；
3)将去离子水、增稠剂、分散剂、十二烷基硫酸钠混合搅拌，得到水相混合物；
4)将水相混合物和油相混合物混合后采用搅拌设备以1200r/min的转速搅拌90min，静置60min即得。
聚硅氧烷单体中的碳原子个数为12；
增稠剂为纤维素、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠的混合。
实施例4
有机硅聚醚乳液型消泡剂的制备方法，在70℃的环境中进行，具体步骤如下：
1)按聚硅氧烷50g、聚醚30g、增稠剂8g、分散剂3g、十二烷基硫酸钠3g、去离子水35g称取原料；
2)将聚硅氧烷、聚醚混合搅拌，得到油相混合物；
3)将去离子水、增稠剂、分散剂、十二烷基硫酸钠混合搅拌，得到水相混合物；
4)将水相混合物和油相混合物混合后采用搅拌设备以600r/min的转速搅拌75min，静置50min即得。
聚硅氧烷单体中的碳原子个数为8；
增稠剂为纤维素、羧甲基纤维素的混合。
实施例5
有机硅聚醚乳液型消泡剂的制备方法，在65℃的环境中进行，具体步骤如下：
1)按聚硅氧烷35g、聚醚40g、增稠剂8g、分散剂4g、十二烷基硫酸钠2g、去离子水45g称取原料；
2)将聚硅氧烷、聚醚混合搅拌，得到油相混合物；
3)将去离子水、增稠剂、分散剂、十二烷基硫酸钠混合搅拌，得到水相混合物；
4)将水相混合物和油相混合物混合后采用搅拌设备以800r/min的转速搅拌80min，静置45min即得。
聚硅氧烷单体中的碳原子个数为6；
增稠剂为羧甲基纤维素。
实施例6
以市售聚醚型消泡剂(主要成分为聚氧化烯多元醇醚)作为对比例，将实施例1-5所制备的有机硅聚醚乳液型消泡剂以及对比例消泡剂在100L发酵罐中进行消泡、抑泡高温稳定性性能实验，发酵罐中为谷氨酸发酵底物50L，待发酵至泡沫高度达到20L时分别加入上述消泡剂，加入比例为消泡剂：底物＝1mL:50L，观察记录消泡时间及再次产生气泡的时间，结果如表1；
分别取上述6组消泡剂进行105℃高温灭菌1h，灭菌后保持温度为70℃30min，观察其外观状态，记录如表1。
表1消泡剂消泡、抑泡及高温测试结果
由上表1可知，本发明的消泡剂消泡迅速，抑泡持久且耐高温性能良好，相比优于市售消泡剂。
Claims (10)
1.一种有机硅聚醚乳液型消泡剂，其特征在于，包括如下重量份数的原料：
聚硅氧烷40-60份、聚醚25-45份、增稠剂7-10份、分散剂2-5份、十二烷基硫酸钠2-3份、去离子水20-50份。
2.根据权利要求1所述的有机硅聚醚乳液型消泡剂，其特征在于，包括如下重量份数的原料：
聚硅氧烷50份、聚醚40份、增稠剂10份、分散剂5份、十二烷基硫酸钠3份、去离子水45份。
3.根据权利要求1或2所述的有机硅聚醚乳液型消泡剂，其特征在于，所述聚硅氧烷为含甲基的聚硅氧烷；
所述聚硅氧烷单体中的碳原子个数为3-12。
4.根据权利要求1或2所述的有机硅聚醚乳液型消泡剂，其特征在于，所述聚醚为聚醚多元醇、多羟基聚醚和嵌段聚醚的任一种。
5.根据权利要求1或2所述的有机硅聚醚乳液型消泡剂，其特征在于，所述增稠剂为纤维素、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠中的任一种或几种的混合。
6.根据权利要求1或2所述的有机硅聚醚乳液型消泡剂，其特征在于，所述分散剂为白炭黑。
7.一种如权利要求1-6任一项所述有机硅聚醚乳液型消泡剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：
1)按权利要求1-6任一项中的重量份数称取原料；
2)将聚硅氧烷、聚醚混合搅拌，得到油相混合物；
3)将去离子水、增稠剂、分散剂、十二烷基硫酸钠混合搅拌，得到水相混合物；
4)将水相混合物和油相混合物混合后机械搅拌60-90min，静置30-60min即得。
8.根据权利要求7所述有机硅聚醚乳液型消泡剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法为在60-80℃的环境中进行。
9.根据权利要求7所述有机硅聚醚乳液型消泡剂的制备方法，其特征在于，步骤4)中所述机械搅拌为采用搅拌设备以500-1200r/min的转速搅拌60-90min。
10.一种如权利要求1-6任一项所述有机硅聚醚乳液型消泡剂在微生物发酵中的应用。
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