无毒超大泡泡水的研制*

陈志伟，王华才，邵雅文，何书熬

(湖北文理学院化学工程与食品科学学院，湖北　襄阳　441053)



无毒超大泡泡水的研制*

陈志伟，王华才，邵雅文，何书熬

(湖北文理学院化学工程与食品科学学院，湖北襄阳441053)

泡泡水是日常生活中最受儿童喜欢的玩具之一，然而市场上许多泡泡水产品存在有刺激性气味、对皮肤刺激等危害儿童健康的缺陷。为此，本文采用优良的制备原料，选用起泡剂、增效剂、持久剂、抗冻剂等组成成分，通过单因素法进行配方设计，制备出安全泡泡水产品，其配方为：吐温-40，10.0%；葡萄糖，2.0%；甘油，15.0%；去离子水，75.0%；防腐剂少量。本文研发的泡泡水产品安全无毒、价格适中易被大多数消费者所接受，同时也为泡泡水系列产品的后续开发提供了一定的借鉴意义。

无毒；超大泡泡水；表面活性剂

绚丽多彩的泡泡水是日常生活中最受儿童喜欢的玩具之一，市场上主要有可吹和可甩泡泡水两种，产品品种单一，对儿童吸引力非常有限。而且，这类产品中大多含有刺激性成分或有毒成分，儿童健康受到较大危害，性能优良的产品如德国品牌泡特飞(Pustefix)泡泡水虽然安全环保并可通过阿里巴巴等网站购买到，但动辄一瓶上百元的价格对于普通消费者来说较难接受。因而，研发安全无毒且价格适中的泡泡水产品就显得十分重要。

本文选用安全性高的起泡剂、增稠剂、增效剂、持久剂、抗冻剂等成分进行产品组分选择，采用简单方便的单因素法对配方组成进行科学设计，制备出安全可靠的超大泡泡水产品。同时，针对制备产品的的起泡性、抗冻性、稳定性进行测试。

1　实　验

1.1仪器与试剂

磁力搅拌器，河南郑州予华仪器制造有限公司；水浴锅，上海一恒科学仪器有限公司；电子天平，上海海康电子仪器厂。

吐温-20，巴斯夫股份公司；吐温-40，巴斯夫股份公司；吐温-60，巴斯夫股份公司；AEO-9，陶氏化学公司；FMES，墨西哥喜赫；FMEE，墨西哥喜赫；AEO-7，陶氏化学公司；AEO-3，陶氏化学公司；上述试剂均为工业级。蔗糖，郑州瑞恒化工产品有限公司；葡萄糖，苏州逸祥化工科技有限公司；糊精，郑州博雅耐火材料有限公司；甘油，许昌华源化工厂有限责有限公司；丙二醇，许昌华源化工厂有限责有限公司；乙醇，许昌华源化工厂有限责有限公司；异丙醇，许昌华源化工厂有限责有限公司；淀粉，南京甘汁园糖业有限公司；山梨酸钾，郑州丰康化工产品有限公司。上述试剂均为化学纯。

1.2实验方法

表面活性剂、增效剂、泡泡持久剂、去离子水和防腐剂是制备超大泡泡水的基本成分，这些成分的选择和含量确定极大影响产品品质和生产成本。为此，本文按照性能优良且价格适中的选择原则进行原料成分的确定，并采用简单方便的单因素实验法对组成成分的含量进行确定，其具体方法和步骤如下：

1.2.1表面活性剂的选择

表面活性剂的添加可以减小泡泡水体系的表面张力，促进泡泡的快速形成，是泡泡水体系中泡沫形成的基本物质。同时，泡沫越易形成的表面活性剂对超大泡泡水的性能越有益。为此，我们选取常用表面活性剂，通过测定其水溶液在玻璃管中形成的泡沫高度确定合适的表面活性剂，具体方法为：取约0.05 g表面活性剂加入装有100 mL去离子水的烧杯中进行加热溶解，然后取其中10 mL溶液移入到50 mL的玻璃管中，最后上下振荡5次玻璃管促使大量泡沫产生，最后通过测定泡沫高度确定产品中适宜的表面活性剂。

1.2.2泡泡增效剂的选择

常见表面活性剂分子大多为短链结构，分子间的黏结力较小，不利于大泡泡的产生，因此研究团队添加泡泡增效剂以提高大泡泡产生的数量和韧性。常用的泡泡增效剂有明胶、蛋白质、蔗糖和葡萄糖等，研究团队选用无毒无味天然的蔗糖、葡萄糖为泡泡增效剂，并对其作用效果进行比较以确定最佳的增效剂。

1.2.3泡沫持久剂的选择

一般情况下，泡沫在空气中形成后就会由于水分挥发或风吹等因素影响而破裂，这使得泡泡水产品的娱乐性大为降低。为延长大泡泡在空气中的停留时间，研究团队分别在泡泡水中加入丙二醇、甘油、聚乙二醇和乙醇等组分，并对其结果进行比较。具体方法为：取一定量的泡沫持久剂加入到到相同配比的泡泡水中，测定各种泡泡水产生的泡泡的空中停留时间，以此确定泡泡持久剂。

1.2.4去离子水

地下水和自来水等水体中普遍含有钙、镁等离子的存在，这对泡泡水中泡泡的产生和空中停留时间影响较大，为此研究团队采用去离子水作为泡泡水生产用水以消除杂质离子的影响。

1.2.5防腐剂

泡泡水中存在天然成分，使其易受到细菌、霉菌等微生物的侵扰，长时间存放则会产生异味。为此，研究团队选取防腐剂添加入泡泡水中。

2　结果与讨论

2.1表面活性剂的选择

将表面活性剂吐温-20[1]、吐温-40、吐温-60[3]、AEO-9[4]、FMES[2]、FMEE[2]和AEO-7分别加入到50 mL玻璃管中上下震荡5次测定其泡沫高度，结果如图1所示。 由图1可知，表面活性剂FMES的起泡高度最低，低于10.00 cm，属于低泡型表面活性剂；吐温-40在表活性剂中产生的泡沫高度最大，为20.50 cm，起泡能力最强，因而超大泡泡水配方中选定吐温-40。

图1　表面活性剂对泡沫高度的影响

为确定表面活性剂吐温-40在泡泡水中的最佳含量，测定其含量为1.0%、3.0%、6%、10%、13.0%和16.0%时的起泡高度，结果如图2所示。由图2可知，当吐温-40含量低于10.0%时，随着含量的增大泡沫高度逐渐升高；当吐温-40含量高于10.0%时，随着含量的提高泡沫高度基本不变，起泡性基本不变。因此，产品配方中吐温-40的最佳量为10.0%。

图2　吐温-40含量对泡沫高度的影响

2.2泡泡增效剂的选择

取蔗糖、葡萄糖等天然安全泡泡增效剂加入到泡泡水体系中测定其出泡量，评判泡泡增效剂的优劣，实验结果如图3所示。由图3可知，葡萄糖和蔗糖增效剂的添加使得出泡量大幅增加，相比之下，葡萄糖的增泡效果更佳显著，故泡泡水配方中选定葡萄糖为增效剂。

图3　不同增效剂对出泡量的影响

为确定增泡剂葡萄糖的最佳含量，选取含量分别为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%和3.0%时，测定其增泡效果，结果如图4所示。由图4可知，当葡萄糖含量小于2.0%时，随着葡萄糖含量的增加，出泡量逐渐增加。当葡萄糖含量大于2.0%时，随着葡萄糖含量的增加，出泡量基本保持不变。因此，配方中葡萄糖最佳含量为2.0%。

图4　葡萄糖含量对出泡量的影响

2.3泡沫持久剂的选择

丙二醇、甘油、聚乙二醇等泡沫持久剂对泡泡在空中的停留时间影响较大，为确定泡沫持久剂的最佳类型，对上述三种持久剂进行实验，测定泡泡在空中存在的时间，其结果如图5所示。由图5可知，添加甘油的泡泡水产生的泡泡在空中平均停留时间最长，为19 s。因此，泡泡水配方中选定甘油为持久剂。

图5　助剂对泡泡停留时间的影响

图6　甘油的含量对泡泡停留时间的影响

为确定甘油的最佳含量，选取含量为3.0%、6.0%、10.0%、13.0%、15.0%和18.0%时，测定泡泡持续时间，结果如图6所示。由图6可知，甘油含量为15.0%时起泡性达到稳定，之后随着含量增加，起泡性基本不变。因此，配方中确定甘油含量为15.0%。

3　结　论

针对泡泡水产品存在产品单一、刺激有毒等特点，本研究团队采用安全无毒原料研制出环保型超大泡泡水，其最佳配方分别为：环保型超大泡泡水配方为：吐温-40，10.0%；葡萄糖，2.0%；甘油，15.0%；去离子水，75.0%；防腐剂少量。

[1]冯宗财,李琳.吐温-20的改性及其表面活性研究[J].材料导报,2008, 22(5):134-135.

[2]李雅菲，钟明辉，管敏鑫. 脂肪酸甲酯乙氧基化物FMEE性能测试报告[J]. 浙江大学学报,2011,33(7):26-37.

[3]马勇,蒋秀艳,范本春.Span-20一步合成的工业小试研究[J].山东化工,2013,42(12):16-17.

[4]刘高,杜志平,王国永.LAS/AEO-9/乙醇/水拟三元体系的相行为和流变性能[J].日用化学业,2010,40(1):1-5.

[5]李伟年.Germall115防腐剂以及有关甲醛的研究[J].日用化学品科学,1995,5(1):42-43.

[6]严群芳.非离子表面活性剂的性质及应用[J].贵州化工, 2005, 30(5):4-7.

[7]谢文峰,管颖超.具有持久抑泡效果的消泡剂YPJ-2的研制[J].四川师范大学学报:自然科学版,2010, 33(5):668-702.

[8]朱利中,冯少良.表面活性剂在工业清洗中的应用[J].环境科学学报,2002,22(6):774-778.

[9]KOGEL-KNABNER I,KAI U T,BEND R.Desorption of polycyclic aromatic hydrocarbons from soil in the presence of dissolved organic matter:effect of solution compositon and aging[J].Journal of Environmental Quality,2000,29(3):906-916.

Preparation of Non-toxic Bubble Water*

CHEN Zhi-wei, WANG Hua-cai, SHAO Ya-wen, HE Shu-ao

(Department of Chemical Engineering and Food Engineering, Hubei UniversityofArtsandScience,HubeiXiangyang441053,China)

Bubble Water is one of the most favorite toys in daily life, which can bring many happiness to children. However, many bubble water products have some drawbacks, for example, they have strong pungent odor, which can also irritate skin. Therefore, excellent raw material such as foaming agents and antifreeze agent were well selected, safe product formula was designed using single factor method: Tween-40 10.0%, glucose 5.0%, glycerol 10.0%, deionized water 75.0%. The product was not only safe and accepted easily by many consumers, but also provided some reference for the subsequent development of bubble water products.

non-toxic; big bubble water; surfactant

湖北文理学院大学生创新创业项目(项目编号：201610519024)。

陈志伟(1994-)，男，本科生。

TS

A

1001-9677(2016)016-0084-03