CN1247755C - 改进的生产粉末洗涤剂的方法 - Google Patents
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Abstract
一种将挥发性较高的成分如香料施加在粉末洗涤剂中的方法，该方法能使这些成分由于散发到大气中而造成的损失最小化，从而提高工厂效率。
Description
技术领域
本发明涉及生产包括挥发性组分的洗涤剂粉末产品的方法及其生产设备。
发明背景
洗涤剂粉末产品在洗涤护理工业中是公知的商品，例如，商标为Wisk(Unilever)和Tide(Procter & Gamble)的洗涤剂产品在美国已销售多年。
生产洗涤剂粉末产品的方法也是公知的。在一个一般的方法中，基粉制剂通过几个步骤，其中在一个或多个后定量给料步骤中加入一种或多种洗涤剂组分和/或助剂。这些组分和/或助剂可以包括如香料、酶和着色剂。对于具有普通基粉的商用洗涤剂粉末产品来说，以不同的商标销售是正常的，其商标不同是因为它们含有不同的后定量给料到普通基粉中的组分和/或助剂。例如，商标A可能含有香料X和酶Y，而商标B含有香料Z而不含有酶。同一工厂生产几种商标的产品也是正常的，即使这些商标都是独一无二的。这可以进行顺序生产，因为为了达到安全和质量控制的目的，必须保证这些商标的产品之间不进行交叉污染。
当生产洗涤剂粉末产品时，我们发现有大量的后配料物质在最后包装前损失掉，特别是挥发性组分如香料。这通常是由于在生产洗涤剂粉末产品中使用的方法和在基粉中加入试剂的方式所造成的。洗涤剂粉末产品中的一种或多种洗涤剂组分和/或助剂加入到该产品的方式通常是将组分和/或助剂作为颗粒物后配料到基粉中。这通常需要一个或多个混合步骤以确保后配料物质很好地分配在基粉中。
参照图1，图1示出一种现有的生产洗涤剂粉末产品的方法。基粉100从储存容器10流到称量给料器20上。传送带22使粉末穿过称量给料器20，使基粉100从传送带22串流到容器30中。基粉100的流速可以是约15000磅/小时(如，约6500kg/hr)至约100000磅/小时(如，约45500kg/hr)。当基粉100朝着容器30下落时，压力喷雾系统40将液体香料P喷雾到粉末上，该粉末在容器30中用100P表示。喷雾系统40可以包括含有香料P的储槽42、压力泵44和喷雾嘴46。从压力喷雾系统40喷出的香料的速度与粉末的流速一致以确保均匀配料。香料在最终产品中的量一般是约0.1wt％至约0.5wt％。
从容器30出来的粉末100P转移到后配料传送带50上，传送带50再将用香料处理过的粉末传送到混合器60中，混合器60优选是一个流化床。其粉末进入混合器60前，各种不同的试剂M2、M4和M6分别通过容器62、64和66加到粉末100P上。可以加到沿后配料传送带50移动的粉末上的试剂包括酶、着色剂、硫酸盐、碳酸盐及其它已知的添加剂。在这一工序中加入的这些试剂的量一般是在最终粉末组合物的5wt％至25wt％之间。加入这些不同的试剂后，将粉末在混合器60中混合以保证其均匀性，这时候的粉末用100P+M表示。
在混合器60中进行混合后，将粉末100P+M转移到容器70中。容器70优选是一个料斗，可以将粉末100P+M转移到一个或多个称量烧瓶80中。然后，称量烧瓶将定量的粉末100P+M(基于测定的重量)分送到适当的容器90如盒子、瓶子、桶或袋中。
用图1所示的方法有多种低效之处，所有这些都与在称量给料器20和容器30之间施加的香料有关。第一，从称量给料器20流出的较高速度的粉末要求相应的高流速的来自压力喷雾系统40的香料。这不仅能造成低效和施加的香料不均匀，不均匀施加的香料还能导致粉末100P的结块，而且不适当的喷雾会使粉末在传送带22、料斗30及其它该区域的设备中积聚。第二，当粉末100P沿着后配料传送带50移动时，至少有一定量的香料挥发。第三，当粉末进入混合器60时，混合器内部的作用力会使香料进一步损失，特别是使用流化床技术时。第四，因为施加香料后又加入了占最终产品重量的约5wt％至约25wt％的试剂，所以粉末100P中的香料的重量百分含量高于粉末100P+M中的香料的重量百分含量。这将加剧上述的低效性。第五，当生产完含有第一种香料的第一种产品后，要生产含有第二种香料的第二种产品时，该生产线必须从称量给料器20开始向前清洗。同样，因为香料是在该工艺的早期加入的，所以香料在几个步骤中将进入大气中，为了达到质量控制的目的，一般不能在同一个工厂中同时生产其它产品。最后，香料损失到大气中会造成经济和环境成本的提高。
因此，需要一种改进的洗涤剂粉末产品的生产方法，其中在生产该粉末产品的过程中使香料和其它挥发性活性物质的损失最小化。还需要确保最终包装产品的均匀性。还需要提高工厂效率。
香料试剂可以根据其相对挥发度进行分类。高挥发性香料也称为“高挥发性成分”，相对没有挥发性的香料也称为“低挥发性成分”。高挥发性香料一般比低挥发性香料更易为人们所感知，可以认为这是因为它们具有高挥发性。已知的高挥发性成分具有多种香味，因此，选择香料试剂时，其具有更大的灵活性。遗憾地是，当生产洗涤剂粉末产品时，在加工过程中这种需要的高挥发性成分一般都要损失。这就会造成要用的高挥发性香料的量减少，如果使用这种香料，就只有少量的香料进入到包装产品中。
因此，还需要一种能增加高挥发性香料的用量的洗涤剂粉末产品的生产方法，其中，该高挥发性香料将保持在粉末中，从而能够适用在消费者身上。
发明内容
本发明涉及一种能使香料和其它挥发性试剂在制造洗涤剂粉末产品的过程中损失最小化的方法。我们发现：可以重排在一个或多个生产工艺步骤中加入或混入挥发性试剂的顺序。更具体地说，在更靠近包装步骤的时候加入香料和/或其它挥发性试剂，可以使香料在工艺过程中损失到大气中的量更少。至于香料，其芳香性能相对保持不变，可以使用多种香料。
本发明的一个方面提供一种生产洗涤剂粉末产品的方法，该方法包括：提供基粉，将上述基粉与一种或多种其他洗涤剂组分和/或助剂在混合设备中混合，制备出基粉混合物，将上述基粉混合物传送至一包装设备；之后将上述基粉混合物以预定量进行称量；使用至少一个喷雾嘴将香料施加在被称量的基粉混合物中，之后将基粉混合物释放到最后的单个产品容器中。
本发明的另一个方面还提供一种将挥发性组分施加在包括基粉和一种或多种洗涤剂组分和/或助剂的混合物中的设备，该设备包括：
(i)测定预定量混合物的测量装置；
(ii)顺序移动测量装置下面的容器的容器移动装置；和
(iii)喷雾嘴，该喷雾嘴的位置(1)在容器移动装置之上、和(2)至少部分低于测量装置的一部分。
有关术语定义
在本申请的上下文中，术语“洗涤剂粉末产品”实质上包括用于销售的成品。洗涤剂粉末产品优选含有洗涤剂活性物质如合成表面活性剂和/或皂，其量是产品重量的至少5wt％，优选至少是10wt％。
在本申请的上下文中，术语“基粉”表示包括至少一种洗涤剂粉末产品的组分的粉末，这一种组分构成该粉末产品的一部分，占洗涤剂粉末产品的至少20wt％。在一个优选实施方案中，基粉包括至少两种洗涤剂粉末产品的组分，这两种组分构成该粉末产品的一部分。
基粉优选占洗涤剂粉末产品重量的至少25wt％，更优选至少30wt％，再更优选至少35wt％。当然，基粉可以占洗涤剂粉末产品重量的50wt％或更多，如75wt％。特别是当基粉含有更多组分时。
为了由基粉得到洗涤剂粉末产品，基粉必须被后加有其它洗涤剂组分或助剂或任何其它形式的洗涤剂混合物，或将基粉后加到到其它洗涤剂组分或助剂或任何其它形式的洗涤剂混合物中。因此，本申请中定义的基粉可以含有洗涤剂活性物质如合成表面活性剂和/或皂，也可以不含有洗涤剂活性物质如合成表面活性剂和/或皂。最低要求是应当含有至少一种一般类型的传统洗涤剂粉末产品的物质组分如表面活性剂(包括肥皂)、增效剂、漂白剂或漂白剂体系组分、酶、酶稳定剂或酶稳定体系的一种组分、抗污垢再沉积剂、荧光剂或荧光增白剂、防腐剂或消泡剂。
在本发明优选的一个实施方案中，基粉中含有的洗涤剂活性物质如合成的表面活性剂和/或肥皂的量是产品重量的至少5wt％，优选至少10wt％。
在本发明优选的另一个实施方案中，基粉包括洗涤增效剂。
在另一个实施方案中，基粉是造粒工艺的直接产品。本申请所用的术语“造粒”指的是用合适的造粒技术将可以是固体(如颗粒)也可以是液体形式的作为独立存在原料的至少两种洗涤剂粉末产品的组分制成颗粒的工艺方法。合适的造粒技术对于本领域普通技术人员是公知的，包括喷雾干燥和非喷雾干燥的机械搅拌技术，如附聚技术。
洗涤剂组合物及其成分
如上所述，用本发明的方法制备的洗涤剂粉末产品基本上是一种全配制的洗涤剂组合物。这一部分涉及最终的全配制洗涤剂组合物。
洗涤剂粉末产品中的洗涤增效剂的合适的总量是10-80wt％，优选15-60wt％。增效剂可以和其它组分一起存在于助剂中，如果需要，可以使用含有一种或多种增效剂物质的单独的增效剂颗粒。
合适的增效剂包括能水合的盐，该盐的实际量是如至少25wt％的固体组分，优选至少10wt％。能水合的盐包括无机硫酸盐和碳酸盐及无机磷酸盐增效剂，如，正磷酸钠、焦磷酸钠和三聚磷酸钠。
可以使用的其它无机增效剂包括碳酸钠(如上所述，这是一个能水合的固体盐的例子)，如果需要，可以与用于碳酸钙的晶种结合使用，这公开在GB-A-1437950中。如上所述，这样的碳酸钠可以是用于现场形成阴离子表面活性剂的无机碱性中和剂的残余物。
可以使用的有机增效剂包括聚羧酸盐聚合物如聚丙烯酸盐、丙烯酸/马来酸共聚物、和丙烯酸亚膦酸盐；单体聚羧酸盐如柠檬酸盐、葡糖酸盐、氧联丁二酸氢盐、甘油单、二和三琥珀酸盐、羧甲基氧联琥珀酸盐、羧甲基氧联丙二酸盐、吡啶二羧酸盐、羧乙基亚氨基二乙酸盐、氨基聚羧酸盐如次氮基三乙酸盐(NTA)、乙二胺四乙酸盐(EDTA)和亚氨基二乙酸盐、烷基和烯基丙二酸盐和琥珀酸盐、及磺化脂肪酸盐。马来酸、丙烯酸和乙烯基乙酸盐的共聚物特别优选，因为它可生物降解，因此是环境上所需要的。上述列举并非穷举。
特别优选的有机增效剂是柠檬酸盐，其合适的用量是2-30wt％、优选5-25wt％；和丙烯酸聚合物，更优选是丙烯酸/马来酸的共聚物，其合适的用量是0.5-15wt％、优选1-10wt％。增效剂优选以碱金属盐尤其是钠盐的形式存在
也可以使用晶体和无定形硅铝酸盐增效剂，如公开在GB-A-1473201中的沸石；公开在GB-A-1473202中无定形硅铝酸盐；公开在GB-1470250中的混合晶体/无定形硅铝酸盐；和公开在EP-B-164514B中的层状硅酸盐。
铝硅酸盐，无论是用作层压剂还是以堆状颗粒的形式加入，其合适的总用量是基于最终洗涤剂组合物的10-60wt％、优选15-50wt％。用在大多数商用的颗粒洗涤剂组合物中的沸石是沸石A。
但是，可以有利地使用描述和公开在EP384070A中的最大铝沸石P(沸石MAP)。沸石MAP是P型碱金属硅铝酸盐，硅与铝的比不大于1.33，优选不大于1.15，更优选不大于1.07。
洗涤剂粉末产品优选含有一种或多种洗涤活性化合物，该化合物可以选自于肥皂和非皂类的阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性表面活性剂和两性离子表面活性剂，及其混合物。许多合适的洗涤活性化合物可商购，其详细地描述在文献中，如“Surface Active Agents and Detergents”，Volume I和II，by Schwartz，Perry和Berch。优选使用的洗涤活性化合物是皂和合成非皂类阴离子和非离子化合物。
阴离子表面活性剂对于本领域普通技术人员来说是公知的。其例子包括烷基苯磺酸盐，特别是烷基链长度是C8-C15的直链烷基苯磺酸盐；伯和仲烷基硫酸盐，特别是C12-C15伯烷基硫酸盐；烷基醚硫酸盐；烯烃基磺酸盐；烷基二甲苯磺酸盐；二烷基磺基丁二酸盐；和脂肪酸酯磺酸盐。一般优选钠盐。
可以使用的非离子表面活性剂包括伯和仲醇乙氧化物，特别是每摩尔醇平均用1-20摩尔环氧乙烷乙氧基化的C8-C20脂肪醇，特别优选每摩尔醇平均用1-10摩尔环氧乙烷乙氧基化的C10-C15伯和仲脂肪醇。未乙氧基化的非离子表面活性剂包括烷基多苷，甘油单醚和聚羟基酰胺(葡糖酰胺)。
洗涤剂粉末产品中存在的表面活性剂的总量合适地为5-40wt％，尽管该范围之外的量也可以根据需要使用。
洗涤剂粉末产品还可以含有漂白体系，优选是一种过氧漂白化合物，例如，在水溶液中能够产生过氧化氢的无机过酸盐或有机过氧酸。过氧漂白化合物可以和漂白引发剂(漂白前驱体)结合使用以提高其在低温洗涤时的漂白活性。特别优选的漂白体系包括过氧漂白化合物(优选是可任选地和漂白引发剂一起使用的过碳酸钠)和EP-A-458397和EP-A-509787中描述和要求保护的过渡金属漂白催化剂。
所有漂白剂和其它敏感成分如酶和香料通常和其它少量成分一起在如造粒后加到基粉中。
一般的少量成分包括硅酸钠；包括硅酸盐的防腐剂；抗再沉积剂如纤维素聚合物；荧光剂；无机盐如硫酸钠，合适的泡沫控制剂或泡沫促进剂；蛋白水解酶和脂肪酶；染料；彩色斑点；香料；抑泡剂；和织物软化化合物。该列举并非穷举。
可以在本发明的方法中的任意合适的阶段任选地加入“层压剂”或“助流剂”。其作用是通过如防止粉末积聚和/或结块来改进产品的粒度。层压剂或助流剂的合适用量是洗涤剂粉末产品重量的0.1-15wt％，更优选0.5-5wt％。
合适的层压剂/助流剂包括晶体或无定形碱金属硅酸盐，硅铝酸盐，包括沸石，柠檬酸盐，Dicamol，方解石，硅藻土，二氧化硅，如沉积的二氧化硅，氯化物如氯化钠，硫酸盐如硫酸镁，碳酸盐如碳酸钙，磷酸盐如三聚磷酸钠。可以根据需要使用这些物质的混合物。
还可以通过加入少量附加的粉末结构剂改进粉末的流动性，例如，加入脂肪酸(或脂肪酸皂)，糖，丙烯酸盐或丙烯酸盐/马来酸盐聚合物，或硅酸钠，其合适的存在量是1-5wt％。
洗涤剂粉末产品还可以包括颗粒填料(或对洗涤程序没有影响的任何其它组分)，填料可适当地包括无机盐如硫酸钠和氯化钠。填料的存在量是洗涤剂粉末产品重量的5-70wt％。
附图说明
图1示出现有技术中生产洗涤剂粉末产品的方法。
图2示出改进的洗涤剂粉末产品的生产方法；
图3示出另一种改进的洗涤剂粉末产品的生产方法；
图4示出香料施加器的优选位置；
图5示出另一种香料施加器的优选位置；和
图6示出另外一种香料施加器的优选位置。
具体实施方式
为了简单起见，本申请中用“香料”表示能够以不希望的方式挥发的成分。这样的成分在本发明的公开范围内，但是，也可以用本发明公开的方法有利地使用其它挥发性试剂。这些试剂包括如水表面活性剂，染料转移抑制剂，卫生剂及其它挥发性试剂。
参照图2，图2示出的方法与图1示出的方法相似。图2所示方法的主要改进之处是在混合器60之前取消了施加香料的步骤。更具体地说，取消了香料施加器系统40。但是，在混合器60后用香料系统100a施加香料。就在包装前用香料系统100a将香料P施加到粉末100M上。如图所示，粉末100M从容器70中出来，进入称量烧瓶80。在一个优选的方法中，称量烧瓶80中填充有一定量的粉末，这对应于预定的重量。
也可以进行体积测量。适量的粉末进入烧瓶80后，开启烧瓶使粉末流入容器90。如图所示，优选在烧瓶80和容器90之间将香料施加到粉末上。但是，在混合器60后的任意处施加香料都在本发明公开的范围内，即，在容器70前或称量烧瓶80前。再回到图2，施加香料的优选方法是通过喷雾施加。在最优选的方法中，使用超声波喷雾施加器，如可从位于Milton，New York的Soho-Tek Corporation买到的那些施加器。
上述方法和图2设备的小规模试验已生产出商业上可接受的加香洗涤剂粉末产品。
现在参看图3，图3示出另一种改进的洗涤剂粉末产品的生产方法。图3的200所示的设备是一个旋转加料机。参看图2，该设备取代了图2所示的容器70后的设备，即，粉末100M输送到旋转加料器200中，用于随后的将其填充到最终的容器中。旋转加料器200包括多个加料站210，加料站优选以顺时针方向转动以使加料站210交替置于容器220上。所示的超声波喷雾嘴230和每一个加料站210连接在一起。也可以在粉末转移到容器220处安装一个单一的固定喷雾施加器，当每一个加料站旋转到该位置时，施加器施加香料或其它挥发性液体。这就没有必要使用多个香料施加器。参看图4，图4示出图3的加料设备的横截面图。所示的加料站210有一个支撑件240夹持着漏斗部分250。喷雾施加器230安装在漏斗250的底部，在粉末100M通过漏斗250下落后且在进入容器220之前喷雾施加器230直接将香料施加在粉末100M上。容器220直接和运送设备255在一起以促进加料工序。在一个最优选的实施方案中，体积或重量测量信号控制通过漏斗250下落到容器220中的粉末量。通过测知每一个容器中加入的粉末量，可以施加需要量的挥发性物质。
参看图5和图6，这两个图公开了将喷雾嘴230安装在旋转加料工序中的另一个优选实施方案。参看图5，喷雾嘴230连接在漏斗250的基部，在漏斗250中通过孔260喷雾。也可以如图6所示，将喷雾嘴的端部安装在漏斗250内。在图5和图6的实施方案中，喷雾嘴230可以沿着漏斗安装在任何位置处，即，不需要安装在漏斗250的底部。
在工艺结尾处施加一些或全部香料，可以很大地减少香料损失到大气中的量。另外，通过减少香料损失到大气中的量，可以使各种香料试剂保持在最终的产品中。例如，目前，大量的具有较高挥发性的香料损失到大气中，不能进入最终装箱的产品。但是，使用本发明的方法，可以使高挥发性香料混合进入洗涤剂粉末产品，并适用到消费者身上。因此，该方法可以适用各种香料。如上所述，用本发明的方法还可以施加其它挥发性试剂。本发明的方法通过在接近工艺结尾时向产品中加入具体的挥发性试剂而具有更大的生产效率和适用性。利用这种工艺上的优点，可以减少洗涤所要求的条件，可以生产普通的基粉(100+M)并可以堆积储存以用于后续的包装。
Claims (3)
1、一种生产洗涤剂粉末产品的方法，该方法包括：
提供基粉，将上述基粉与一种或多种其他洗涤剂组分和/或助剂在混合设备中混合，制备出基粉混合物，将上述基粉混合物传送至一包装设备；之后将上述基粉混合物以预定量进行称量；使用至少一个喷雾嘴将香料施加在被称量的基粉混合物中，之后将基粉混合物释放到最后的单个产品容器中。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，提供基粉的步骤包括使用一流化床。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述喷雾嘴是一个超声波喷雾嘴。
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