消泡劑的種類很多,目前效果較好并常用的有以下三類消泡劑。
(1) 聚醚類消泡劑
1) GP 型消泡劑以甘油為起始劑,由環氧丙烷,或環氧乙烷與環氧丙烷的混合物進行加成聚合而制成的GP 型的消泡劑親水性差,在發泡介質中的溶解度小,所以宜使用在稀薄的發酵液中。它的抑泡能力比消泡能力優越,適宜在基礎培養基中加入,以抑制整個發酵過程的泡沫產生。
2) GPE 型消泡劑即泡敵在 GP 型消泡劑的聚丙二醇鏈節末端再加成環氧乙烷,成為鏈端是親水基的聚氧乙烯氧丙烯甘油,也叫。按照環氧乙烷加成量為10%,20%,50%分別稱為GPE10,GPE20,GPE50。
GPE 型消泡劑親水性較好,在發泡介質中易鋪展,消泡能力強,但溶解度也較大,消泡活性維持時間短,因此用在粘稠發酵液中效果較好。
3) GPES 型消泡劑:是一種新的聚醚類消泡劑,在GPE 型消泡劑鏈端用疏水基硬脂酸酯封頭,便形成兩端是疏水鏈,當中間隔有親水鏈的嵌段共聚物。這種結構的分子易于平臥狀聚集在氣液界面,因而表面活性強,消泡效率高。
一般液體在水中的溶解度隨著溫度的升高而升高,但是聚醚具有逆溶解性,即在冷水中溶解,隨著溫度升高,溶解度變低,出現混濁,此點溫度稱為濁點。產生濁點的原因以聚乙二醇為例。因為聚乙二醇在無水狀態鏈節呈鋸齒形,當與水接觸時,因為醚鍵中的氧原子與水中的氫原子形成氫鍵,這時鏈節就成為曲折形,分子中親水的氧原子與水分子形成氫鍵,疏水的-CH2-CH2-基置于內側,則聚醚溶于水。當溫
度升高時,由于氫鍵結合很弱,分子運動較為劇烈時,氫鍵破壞,曲折形的鏈節轉化為鋸齒形。
-CH2-CH2-基就暴露出來了,聚醚在水中的溶解度變小而析出,使液體變混濁了。所以聚醚在低溫時由于氫鍵的
存在它是親水的,高溫時呈鋸齒形是疏水的,當它由親水變為疏水時的溫度為濁點。
(2) 有機硅消泡劑的種類:
1) 本體型:活性成分含量為100%的油型(硅油)及油膏型(硅油+白炭黑)的消泡劑,主要用于非水體系。
2) 溶液型:硅油或硅油膏用各種有機溶劑配制而成,主要用于非水體系,特別是油體系的消泡,比前者易分散.硅油
用柴油稀釋可作潤滑油消泡劑,硅油膏用礦物油分散,用于紙漿黑液消泡。
3) 乳液型:是白炭黑油膏在乳化劑存在下與水經機械攪拌分散乳化配制的水包油(O/W)型乳液.主要用于水體系
的消泡,是有機硅消泡劑的主要產品形態。
有機硅消泡劑的缺點:
1) 聚硅氧烷分散比較困難:聚硅氧烷難溶于水,妨礙了它在水體系中的分散,必須加分散劑.分散劑加多了,則乳液穩定了,消泡效果會變差.必須少用乳化劑,使其消泡效果好,乳液又穩定。
2) 有機硅是油溶性的,降低了它在油體系中的消泡效果。
3) 耐高溫、耐強堿性差。
(3) 聚醚改性有機硅消泡劑
結合了聚醚跟有機硅消泡劑二者的優點,具有無毒無害,對菌種無害,添加量極少,是一種高性價比的產品。聚醚改性有機硅,是在硅氧烷分子中加入聚醚鏈段制得的共聚物。通過共聚反應,合成有Si-O-C-和Si-C-型支鏈的有機硅-聚醚共聚型消泡劑,聚硅氧烷類消泡劑具有消泡迅速,抑泡時間長和安全無毒等特點,但它有以上三點缺點,影響了它的使用。
聚醚類消泡劑水溶性好,耐高溫,耐強堿性強,但其消泡速度和抑泡時間都不甚理想。通過縮合技術接枝在聚硅氧烷鏈上引入聚醚鏈,使之具有二類消泡劑的優點,成為一種性能優良,有廣泛應用前景的消泡劑。在有機硅-聚醚共聚物的分子中,硅氧烷段是親油基,聚醚段是親水基。聚醚鏈段中聚環氧乙烷鏈節能提供親水性和起泡性,聚環氧丙烷鏈節能提供疏水性和滲透力,對降低表面張力有較強的作用。聚醚端基的基團對硅醚共聚物的性能也有很強的影響。常見的端基有羥基、烷氧基、OAc 等。調節共聚物中硅氧烷段的相對分子質量,可以使共聚物突出或減弱有機硅的特性。同樣,改變聚醚段的相對分子質量,會增加或降低分子中有機硅的比例,對共聚物的性能也會產生影響。聚醚改性有機硅消泡劑很容易在水中乳化,亦稱作“自乳化型消泡劑”,在其濁點溫度以上時,失去對水的溶解性和機械穩定性,并耐酸、堿和無機鹽,可用于苛刻條件下的消泡,廣泛用于滌綸織物高溫染色工藝、發酵工藝中的消泡。此外,也可用于二乙醇胺脫硫體系的消泡及各種油劑、切削液、不凍液、水性油墨等體系的消泡,也適用于即印刷行業感光樹脂制版后,洗掉未固化樹脂的消泡,是一種很有代表性、性能優良、用途廣泛的有機硅消泡劑。
自乳性消泡劑的特點:消泡效力好;逆溶解性(即在冷水中溶解,隨著溫度升高,溶解度變低,出現混濁,此點溫度稱為濁點),可用低于濁點的冷水沖洗消泡劑,進行設備清洗,高于濁點消泡;聚醚的濁點與聚醚的分子量有關,分子量高濁點低,分子量低者濁點高;在聚乙二醇鏈節中引入聚丙二醇鏈節后水溶性降低,濁點下降;聚醚的溶解度與pH 值有關,pH 值高時溶解度下降,低時溶解度大;自乳性使其在起泡液中能夠均勻分散,有助于充分發揮消泡作用,穩定性好,耐剪切性好,可在130℃和堿性體系使用。
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