葵花蛋白生产混凝土发泡剂复配性能的研究

韩慧艳 但建明 莫海燕

(1.石河子大学化学化工学院,新疆石河子 832003;2.巴音郭楞职业技术学院,新疆巴音郭楞 841000)

发泡性能与发泡剂在空气-水界面的分散比率密切相关,泡沫稳定性与长期吸附的膜性质有关[1]。在重力作用下排液,在表面张力作用下排液以及产生的气泡内气体的四处扩散是影响泡沫破灭的关键原因[2-3]。实验中所采用的表面活性剂有：A E S、A O S、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵等;用到的增稠剂有：粉淀、明胶、纤维素、阿拉伯胶、β-环糊精、羟乙基纤维素等,增稠剂的添加使用是为了提高泡沫持久性,并泡沫的排液量在一定程度上削弱[4]。

首先以液料比为1：10(即葵花饼10.00g,水100ml)加入水解物质氧化钙2.0g,加热至沸腾,之后恒温保持小火沸腾约2小时后,用抽滤装置进行抽滤,所得到的水解液为基液。通过优选表面活性剂、进行二元、三元、四元复配体系发泡高度和稳泡性能实验,确定除了能够使泡沫性能最优的复配方案。

1 葵花饼蛋白质发泡剂受二元复配体系的影响

图1 葵花饼蛋白提取液发泡性能在二元复配体系中的改善情况Figure1 two element complex pair of sunflower cake protein extract foaming properties

将不同表面活性剂按一定配方制成复配体系,实验显示其性能表现出比单一表面活性剂更为优异的性能[5-6],合理复配不同种类的表面活性剂,将会对泡沫性能起到协同增效的不同寻常的作用[7-9]。考虑到不同试剂之间配伍会让发泡剂性能呈现出不同的效果,所以我们将一元中较好的试剂都分类进行了二元复配,其中这几种试剂在二元复配中效果很好：质量为0.2 5g阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(标号为B)、0.1gAES(标号为N)及0.25g的AOS(标号为O),还有阳离子表面活性剂为0.15g的十六烷基三甲基溴化铵(标号为E),无机盐离子为0.2g硫酸锌(标号为D)和0.05g硫酸铁(标号为C)取不同种类的影响因子进行二元复配同一表中作图,如图1所示。

从图1可以看出,使得葵花蛋白发泡剂在发泡高度和稳泡时间上均有较好改进,实验发现二元复配的配比0.25g十二烷基硫酸钠+0.25g的AOS、0.05g硫酸铁+0.25gAOS、0.2g硫酸锌+0.25gAOS和0.2g硫酸锌+0.25g十二烷基硫酸钠。运用此方案泡沫高度和稳定性有明显的改善。

2 葵花饼蛋白质发泡剂受三元复配体系的影响

为了探索更好的试剂最佳组合做了葵花饼蛋白发泡剂的三元复配。

图2 葵花饼蛋白提取液发泡性能受三元复配体系的影响Fig.2 effect of three yuan multiple matching on foaming properties of sunflower cake protein extract

图3 葵花饼蛋白提取液发泡性能受四元复配体系的影响Fig. 3 effect of four yuan multiple matching on foaming properties of sunflower cake protein extract

三元复配如图2所示。

图2中的数据是做三元复配所得到的较好的试剂复配较好的结果,其中0.05g硫酸铁(标号为C)、0.25g十二烷基硫酸钠(标号为B)和0.15g十六烷基三甲基溴化铵(标号为E)的三者的复配体系能使基础液发泡的稳定时间延长至36个小时,而且泡沫高度还能达到93mm;配比0.05g硫酸铁(标号为C)、0.25g十二烷基硫酸钠(标号为B)和0.25gβ-环糊精(标号为F)的复配体系能使基液发泡的稳定时间拉长到12个小时,泡沫高度在10 3mm,但所得到的泡沫直径较大,稳定性较弱;配比为0.1g硫酸铝(标号为M)、0.25g十二烷基苯磺酸钠(标号为A)和0.25gAOS(标号为O)的复配体系能使基础液产生的泡沫稳定时间拉长多达沫度个小时,而且高度还在96mm;配方0.1g硫酸铝(标号为M)、0.25g十二烷基苯磺酸钠(标号为A)和0.3g阿拉伯树胶(标号为H)能使基础液发泡的稳定时间延长到12个小时,且泡沫高度在80mm左右,但其泡沫直径也比较大,存在不稳定性。(以上泡沫记录高度以80 m m为最低限)

3 葵花饼蛋白质发泡剂受四元复配体系的影响

四元复配中起到良好复配效果的试剂组合有三种：配方为0.05g硫酸铁(标号为C)+0.25g十二烷基硫酸钠(标号为B)+0.15g十六烷基三甲基溴化铵(标号为E)+0.25gAOS(标号为O)、配方为0.05g十二烷基苯磺酸钠(标号为A)+0.2g硫酸锌(标号为D)+0.15g十六烷基三甲基溴化铵(标号为E)+0.25gβ-环糊精(标号为F)和配方0.1g硫酸铝(标号为M)+0.25g十二烷基硫酸钠(标号为B)+0.15g十六烷基三甲基溴化铵(标号为E)+0.25gAOS(标号为O)。

四元复配如图3所示。

通过实验显示：从图3可以看出将试剂进行四元复配的效果不是很理想,在众多试剂组合中只有三组比较符合要求,且发泡高度和稳泡时间与二、三元复配比较也无太大改进。初步分析：因为加入试剂的量过多,导致所加试剂的量与基础液失去平衡而导致发泡不理想。

图4 发泡效果比较Fig. 4 comparison of foaming effect

4 通过本次试验复配得到较好的试剂配方的发泡效果比较

通过本实验发现配方是0.05g十二烷基苯磺酸钠(标号为A)、0.25g十二烷基硫酸钠(标号为B)、0.05g硫酸铁(标号为C)、0.2g硫酸锌(标号为D)、0.15g、十六烷基三甲基溴化铵(标号为E)、0.25gβ-环糊精(标号为F)、0.1gAES(标号为N)、0.25gAOS(标号为O),如图4所示。

其中最优的复配配方是0.25g十二烷基硫酸钠(标号为B)+0.05g硫酸铁(标号为C)+0.25gβ-环糊精(标号为F),其发泡最高高度为135 m m,十二个小时后任然能稳定在103m m,且其泌液量很稳定。

[1] Oyasato Yumiko,Toshda Kentaro.Foam and method for producing The same[P].JP Pat,2006096942A,2006．

[2] Rodrguez Patino JM,Carrera Schez C,Rosario Rodriguez Nio M.Implications of interfacial characteristics of food foaming agents in foam formulation[J].Advances in Colloid and Interface Science,2008,140(2)：95-113.

[3] 习志臻.混凝土泡沫剂的研究[J].江西建材,2000(3)：5-8.

[4] 高波,王群力,周孝德.混凝土发泡剂及泡沫稳定性的研究[J].粉煤灰综合利用,2004(1)：13-16.

[5] 万里平,孟英峰,赵晓东.泡沫流体稳定性机理研究[J].新疆石油学院学报,2003,15(3)：70-73.

[6] 王其伟,周国华,李向良,等.泡沫稳定性改进剂研究[J].新疆石油学院学报,2003,22(3)：80-83.

[7] 唐军,贾殿赠,韩晓强.石油环烷酸单乙醇酰胺硫酸酯盐的合成及其复配体系的界面张力研究[J].精细化工,2003,20(9)：543-544.

[8] 张群,裴梅山,张瑾,等.十二烷基硫酸钠与两性表面活性剂复配体系表面性能及影响因素[J].日用化学工业,2006,36(2)：69-72.

[9] 袁仕扬,何小平,叶志虹.表面活性剂泡沫的影响因素研究[J].香料香精化妆品,2010,(2)：30-32.