洗衣粉配方及生产工艺

洗衣粉配方及生产工艺第1页，共51页，2023年，2月20日，星期日学习要点4、合成洗涤剂的质量标准和发展趋势1、洗衣粉的配方及各组分的作用2、掌握洗衣粉的典型生产工艺3、高塔喷雾法和附聚成型法的特点及对比第2页，共51页，2023年，2月20日，星期日3.4.1合成洗涤剂的主要品种

①合成洗衣粉

②液体洗涤剂

③浆状洗涤剂

④餐具洗涤剂

⑤

住宅用洗涤剂

第3页，共51页，2023年，2月20日，星期日

合成洗衣粉

产品主要是空心粉状的，如果调整其中表面活性剂的配比以及加入特殊的助洗剂，就可以制成各种特点的洗衣粉

丝毛洗衣粉

加酶洗衣粉

漂白洗衣粉

低泡洗衣粉

浓缩洗衣粉

合成洗涤剂的主要品种第4页，共51页，2023年，2月20日，星期日

液体洗涤剂

液体洗涤剂在合成洗涤剂中是仅次于洗衣粉的第二大类洗涤剂，使用方便，溶解迅速，并适合节能时代的要求

合成洗涤剂的主要品种第5页，共51页，2023年，2月20日，星期日

浆状洗涤剂

以烷基苯磺酸钠为主体成分，加入各种助洗剂和适量的脂肪醇硫酸盐或非离子型活性物合成洗涤剂的主要品种第6页，共51页，2023年，2月20日，星期日

餐具洗涤剂

餐具洗涤剂集洗涤、杀菌、消毒等功能于一体

合成洗涤剂的主要品种第7页，共51页，2023年，2月20日，星期日

住宅用洗涤剂

这类洗涤剂往往是碱性的，表面活性剂含量不高。不要求有泡沫，但一般加入相当量的有机溶剂(可溶解油脂)

合成洗涤剂的主要品种第8页，共51页，2023年，2月20日，星期日3.4.2合成洗衣粉的组成主剂：表面活性剂助剂络合剂、离子交换剂漂白剂抗污垢在沉积剂荧光增白剂酶抗静电剂和柔软剂稳泡剂和抑泡剂其他助剂第9页，共51页，2023年，2月20日，星期日洗衣粉的主剂选用原则一、去污性二、工艺性：加工容易、易于操作处理三、经济性：价格便宜、成本低四、安全性：降解性好，对人、动物无毒第10页，共51页，2023年，2月20日，星期日洗衣粉的主剂

阴离子型表面活性剂

①直链烷基苯磺酸钠(LAS)：广泛使用

②脂肪醇硫酸钠(AS)

：对硬水敏感，欧洲③脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐(AES)：液体洗涤剂

④α-烯基磺酸盐（AOSC14-18）：性能全面⑤α-磺基脂肪酸酯盐（MES）：对硬水不敏感，钙皂分散性好，但易水解第11页，共51页，2023年，2月20日，星期日

非离子表面活性剂

①脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)

②烷基糖苷(APG)

③烷基酚聚氧乙烯醚(APEO)：环氧乙烷数5-10的辛基酚或壬基酚衍生物。生物降解性差，用量明显下降

④烷醇酰胺类（6501）：可产生丰富稳定的泡沫，常用于高泡产品⑤氧化胺类：泡沫稳定剂，刺激低，用于如沐浴液和洗发水中第12页，共51页，2023年，2月20日，星期日三聚磷酸钠(STPP)：白色粉末、溶于水，碱性，不仅可以软化水，还能络合污垢中的金属成分，使污垢解体，从而提高洗涤效果。此外，在洗涤过程中还起到“表面活性”的效果，例如它对污垢中的蛋白质有溶胀和加溶作用，对脂肪类物质起到促进乳化作用，对固体微粒有分散作用，防止污垢再沉积，并能保持洗涤液一定碱性，常用于洗衣粉配方中焦磷酸钾：易吸湿，不易水解只宜用在液体洗涤剂中，对皮肤刺激性大，用与重垢型液体洗涤剂、金属洗涤剂、硬表面洗涤剂中六偏磷酸钠：对皮肤刺激性小，PH约为7，浓度高时可防腐，络合力好但易吸湿和水解，一般用于工业清洗剂中洗衣粉的助剂和添加剂络合剂、离子交换剂第13页，共51页，2023年，2月20日，星期日（1）次氨基三乙酸钠（NTA）：1970NaOOCCH2-N洗衣粉的助剂和添加剂常用STPP替代品CH2COONaCH2COONa（2）柠檬酸钠：昂贵（3）离子交换剂：4A沸石，吸附能力强，对钙镁离子有交换能力（4）高分子电解质如：聚丙烯酸钠，并能有利于去污，分散和防再沉积HO-CCH2COONaCH2COONaCH2COONa第14页，共51页，2023年，2月20日，星期日作用：一般洗涤剂不能洗去织物上的一些色素污垢，为达到合适的清洗效果，需使用漂白剂。漂白剂能破坏发色系统或者对助色基团产生改性作用，将其降解到较小单元，使之变成能溶于水或易从织物上去除的物质洗衣粉的助剂和添加剂漂白剂第15页，共51页，2023年，2月20日，星期日洗衣粉的助剂和添加剂常用漂白剂一、过碳酸钠：2NaCO3·3H2O不稳定,需加内稳剂或包敷二、过硼酸钠：NaBO3·4H2O低温下漂白效果不佳，需与漂白活化剂一起使用，如：乙酰基乙二胺（TAED）第16页，共51页，2023年，2月20日，星期日洗衣粉的助剂和添加剂抗污垢再沉积剂作用：脱落的污垢重新吸附到衣物上，会造成织物表面泛黄、泛灰。该物质可将除去的污垢合适地分散在洗涤液中，不再返回到织物表面作用机理：该物质体积庞大，带有负电荷，吸附后由于位阻效应和静电作用，阻止了污垢污垢再沉积。同时不可忽略其可将污垢粒子包围起来，使之稳定分散于洗涤剂中的作用第17页，共51页，2023年，2月20日，星期日洗衣粉的助剂和添加剂常用抗污垢再沉积剂一、羧甲基纤维素纳盐（CMC）：以取代度0.4-0.8时，抗沉积效果最好二、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）：效果好，昂贵，因而与CMC复配起来经济用量一般为0.5-1%第18页，共51页，2023年，2月20日，星期日洗衣粉的助剂和添加剂荧光增白剂作用：人们对织物洗后的白度很关注。在洗衣粉中加入少量蓝色染料，使织物增加微量蓝色，与原有的微黄色互为补色，从视觉上提高了表观白度，但织物反色的亮度却降低了作用机理：荧光增白剂能将不可见的紫外光（290-400nm)转变为可见光的有机化合物，它发出的蓝色荧光与织物泛出的黄光互为补色，使白色织物更白，有色织物更艳第19页，共51页，2023年，2月20日，星期日洗衣粉的助剂和添加剂常用荧光增白剂荧光增白剂31#和33#国内洗衣粉用量约0.1%，国外一般为0.3%，有时高达0.5%第20页，共51页，2023年，2月20日，星期日洗衣粉的助剂和添加剂酶作用：酶是由菌种或生物活性物质培养而得到的生物制品，它本身是一种蛋白质，能对某些化学反应起催化作用。例如：蛋白酶能将蛋白质转化为易溶于水的氨基酸。在洗涤剂中，酶能有效促进污垢的洗脱注意：酶对生物体具有活性作用，在生产和应用过程中，要防止吸入人体呼吸道和肺部，通常将酶与硫酸钠，非离子表面活性剂混合后喷雾造粒。或用微胶囊将酶包裹起来第21页，共51页，2023年，2月20日，星期日洗衣粉的助剂和添加剂常用酶一、蛋白酶：可将蛋白质水解成可溶性多肽或氨基酸二、脂肪酶：促使脂肪中的酯键水解三、纤维素酶：促使纤维素水解，使织物表面茸毛发生局部水解，利于污垢释放，洗后织物柔软蓬松四、淀粉酶：将淀粉转化为水溶性较好的糊精第22页，共51页，2023年，2月20日，星期日洗衣粉的助剂和添加剂使用酶的注意事项一、酶有各自适合的PH和温度范围，一般酶适合在50-60℃下工作，因而洗涤适宜用温水，PH值一般为7-9.5二、阴离子表面活性剂对酶活性影响小，而阳离子表面活性剂能迅速降低酶的活性三、一些物质对酶具有稳定性，如：甲酸盐、乙酸盐、甘氨酸盐、乙酰胺化合物等，起作用含量为1-5%，醇类如乙醇、乙二醇、丙二醇等在5-20%含量下对酶也有稳定作用，可与酶配合加入第23页，共51页，2023年，2月20日，星期日洗衣粉的助剂和添加剂抗静电剂和柔软剂作用：棉、麻纤维的织物洗涤干燥后往往有明显的粗糙手感，内衣、床单、毛巾的这种粗糙感会使人皮肤感到不舒适。合成纤维绝缘性好，摩擦系数大，织物摩擦时候会产生静电，影响舒适性，加入抗静电剂和柔软剂可以克服这种影响，一般为阳离子表面活性剂作用机理：在织物表面形成连续吸附膜，改变了固体表面的摩擦因子，使织物手感柔软。活性极性基团可产生离子导电和吸湿导电，起到抗静电的作用第24页，共51页，2023年，2月20日，星期日洗衣粉的助剂和添加剂稳泡剂和抑泡剂作用：根据产品的需要，控制产生泡沫的多少常用稳泡剂：甜菜碱型两性表面活性剂和烷基醇酰胺，某些水溶性高分子化合物如PVP常用抑泡剂：脂肪酸皂能抑制某些阴离子型表面活性剂的泡沫产生、环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段共聚物为低泡型表面活性剂、异氰尿酸第25页，共51页，2023年，2月20日，星期日洗衣粉的助剂和添加剂其他助剂1、硫酸钠：廉价填料，20-45%，可降低CMC，有利去污，提高料浆比重，调节产品表观密度，改善流动性，防结块2、碳酸钠：维持洗涤液碱性，PH不因酸性污垢降低，可中和酸性污垢，但刺激性强，能与钙镁离子作用生成沉淀，用量8-12%3、硅酸钠：模数1.6-2.4，PH值缓冲，保持洗涤液弱碱性，利于除垢。水解产生的胶体溶液对固体污垢颗粒有分散作用，对油污有乳化作用，并能增加洗衣粉颗粒的机械强度，流动性和均匀性4、增溶剂：对甲苯磺酸钠或二甲苯磺酸钠，增加表面活性剂溶解度，从而能降低料浆黏度，提高浆料中固含量，增加了生产能力，节省能耗，并能改善产品流动性，减少结块第26页，共51页，2023年，2月20日，星期日洗衣粉的助剂和添加剂其他助剂5、腐蚀抑制剂：洗衣机的某些部件用铝制造，易腐蚀，水玻璃，硅酸钠即是一个优良的腐蚀抑制剂。液态的硅酸盐能以薄层沉积在铝表面，使铝免受水溶液中OH-的攻击6、杀菌剂，抑菌剂和防腐剂：杀菌剂在短时间内能杀灭微生物的物质；抑菌剂是在在低浓度下能长时间阻止微生物增加的物质；防腐剂是使制剂免受微生物污染而不至变质的物质，如：三氯异氰尿酸（TCCA）：水解生成次氯酸，能漂白杀菌2-羟基-2，4，4-三氯二苯醚（DP300）：极有效的抑菌剂和除臭剂，在很低浓度下就能抗革兰阴性菌和阳性菌，也能抗霉第27页，共51页，2023年，2月20日，星期日洗衣粉的助剂和添加剂其他助剂7、香精：让产品具有令人愉快的气息。香型包括：茉莉、铃兰、紫丁香及果香型等。要求与其他组分相容性好，PH9-11时稳定，对漂白剂过敏性低，对环境无害，用量0.1-0.5%8、色素：一般洗衣粉为白色，对于特殊成分如酶和漂白活化剂常染成鲜艳的有色颗粒，一般为蓝色。液体洗涤剂一般染成绿色、桃红色或蓝色。要求色素储存稳定，相容性好，对光稳定，不牢固吸附在衣物上第28页，共51页，2023年，2月20日，星期日洗衣粉的配方设计一、普通洗衣粉含磷不含磷Ⅰ型：LAS为主Ⅱ型：低泡沫型Ⅲ型：非离子表面活性剂为主GB1317-91第29页，共51页，2023年，2月20日，星期日洗衣粉的理化指标第30页，共51页，2023年，2月20日，星期日标准洗衣粉的配方LAS15%STPP17%硅酸钠10%碳酸钠3%CMC1%硫酸钠54第31页，共51页，2023年，2月20日，星期日第32页，共51页，2023年，2月20日，星期日洗衣粉的配方设计二、高密度洗衣粉表观密度：0.5-1g/ml，制造工艺为附聚成型一般洗衣粉：0.2-0.5g/ml，制造工艺为喷雾干燥高密度粉，活性物10-20%，非离子8%以下浓缩粉，活性物15-30%，非离子10-15%超浓缩粉，活性物25-50%，非离子15-25%第33页，共51页，2023年，2月20日，星期日组分欧洲

亚洲组分欧洲

亚洲LAS7261525TAED4AOS102硫酸钠41244AES32硅酸钠513515AS7碳酸钾105肥皂243碳酸钠1451022非离子8673.54A沸石282020适量聚乙二醇22添加剂84适量适量过硼酸钠165水余量余量余量余量几种典型的高密度浓缩粉配方第34页，共51页，2023年，2月20日，星期日洗衣粉的主流生产工艺喷雾干燥法附聚成型法顺流式逆流式第35页，共51页，2023年，2月20日，星期日喷雾干燥法顺流式：雾状料浆与热风一起从塔顶顺流旋转流下，料浆干燥成为粉状。其特点为：一、料浆与高温空气迅速接触，水分蒸发快，形成的颗粒皮壳很薄，容易破碎，细粉多，表观密度小；二、由于料浆与空气迅速接触，水分蒸发快，防止了液滴温度的迅速上升，因此适合处理热敏性物质，如脂肪醇硫酸盐三、由于物料在塔内停留时间短，塔身较低，产量较大四、此法干燥条件适度，对处理有机物含量高的高泡洗衣粉有利第36页，共51页，2023年，2月20日，星期日喷雾干燥法逆流式：雾状料浆从塔顶顺流流下，而热风沿塔壁以旋转状态由下向上经过塔顶，从旋风分离器排出，料浆干燥成为粉状落下。其特点为：一、形成的颗粒比较硬，表观密度较小；二、通过改变热风送入量和旋转程度，改变浆料液滴的停留时间，易于获得干燥度适宜的、含有适量水分的颗粒三、由于逆流干燥中，干燥成品与高温热风相遇，故不宜处理受热易变质的物料，如酶、脂肪醇硫酸盐等料浆的干燥。第37页，共51页，2023年，2月20日，星期日第38页，共51页，2023年，2月20日，星期日喷雾干燥法流程尾气配料表面活性剂助洗剂过滤喷雾干燥冷却或送风后加工香料和酶等包装成品第39页，共51页，2023年，2月20日，星期日喷雾干燥法工艺流程图第40页，共51页，2023年，2月20日，星期日附聚成型法一、特点20世纪80年代，出于环保等方面的考虑，要求少用或不用对环境有害的包装材料，于是在洗衣粉生产中发展了附聚成型法。所谓附聚，就是指固体物料和液体物料在特定条件下相互聚集，成为一定的颗粒（附聚体）。与喷雾相比，附聚成型法又叫无塔成型法。它的最大优点是省去了物料的溶解和料浆的蒸发步骤，从而减少了投资和生产费用，并且减少了三废的排放量。产品表观密度大（0.5-1.0g.ml-1),主要用来生产新型的浓缩洗衣粉。该法生产洗衣粉时要求各组分理化性能稳定，料流控制准确。第41页，共51页，2023年，2月20日，星期日附聚成型法二、理论附聚成型法生产洗衣粉是指液体胶粘剂（如硅酸盐溶液）通过配方中的三聚磷酸钠和纯碱等水合组分的作用，失水干燥而将干态物料桥接、粘聚成近似球状实心颗粒。该过程是一个物理化学过程，导致附聚的机理主要有机械连接、表面强力、塑性熔合、水分作用或静水作用等。第42页，共51页，2023年，2月20日，星期日附聚成型法流程预混合粉料附聚调理老化后配料干燥香料和酶等筛分包装液体料成品第43页，共51页，2023年，2月20日，星期日附聚成型工艺流程图第44页，共51页，2023年，2月20日，星期日一个附聚器的示意图在Z形附聚器中，物料停留时间约为90S，生产能力为61.2t/h，主要用于生产洗衣粉，还有立式、转鼓式、斜盘式等式样的附聚器，但通常具有两个特征。首先要使固体组分保持恒速运动，保证所有颗粒表面都能与液体接触。其次，是将液体硅酸钠均匀喷到干物料上，使其形成附聚颗粒第45页，共51页，2023年，2月20日，星期日洗衣粉配方之一：加酶洗衣粉

EnzymaticDetergentPowder组分一

二组分一

二LAS2525氯化钠44STPP2822碱性蛋白酶0.40.4硅酸钠77脂肪酶0.20.2CMC-Na11淀粉酶0.50.5荧光增白剂0.10.08香料0.10.1对甲苯磺酸钠22水67碳酸钠45硫酸钠21.7225.72首先在大塔内喷出底粉，然后根据配方要求，采用后配料混合法加入酶颗粒和香精等，再利用计量的震动电子秤按比例进行混合第46页，共51页，2023年，2月20日，星期日洗衣粉配方之二：无磷洗衣粉

Phosphate-freeLaundryDetergentPowder组分一

二组分一

二脂肪醇聚氧乙烯酯n=91010硫酸钠7.94.9脂肪醇聚氧乙烯酯n=74A沸石1820脂肪醇硫醚酸钠530聚丙烯酸钠43碳酸钠3