复配APG高效机洗餐具洗涤剂的开发与研究

王宇楠，李双奇，马 鑫，卢展顺

(辽宁科技学院 生物医药与化学工程学院，辽宁 本溪 117004)

随着社会的发展和人们生活水平的提高，洗碗机可有效减少消费者体力劳动，迎合消费者需要，满足现代家庭对高节奏生活的需求，在人们日常生活中得到了广泛应用。在欧美等经济发达国家，洗碗机的普及率已达80%左右，在日本、韩国等亚洲国家，家庭的洗碗机也具有较高的拥有率，近几年来洗碗机在中国发展较快，前景比较乐观。我国人口众多，市场需求大，这将为洗碗机的发展提供极大的潜能，从而促进与之配套使用的机洗餐具洗涤剂的应用和发展，人们对高质量生活的追求给机洗餐具洗涤剂带来了极大的市场与机遇〔1〕。

机洗餐具洗涤剂与手洗餐具洗涤剂在配方设计上有所不同，由于中西方饮食习惯的差异，为保证洗涤效果，进一步开发具有去污力强、安全、杀菌、容易降解、不污染环境，适合我国国情使用且具有优良洗涤性能的表面活性剂和具有优良助洗性能的洗涤助剂与代磷试剂，研究开发它们的复配及协同效应，成为我国餐具洗涤剂工业的研究热点。

1 配方设计开发与研究

1.1 表面活性剂筛选

表面活性剂是餐具洗涤剂配方中的必要组分，通过洗涤、润湿、乳化、分散等作用，去除餐具表面的蛋白质、脂肪、淀粉等污垢。在本实验设计的专用机洗餐具洗涤剂配方中，选用高效、安全、绿色、低泡的表面活性剂烷基糖苷(APG)、脂肪酸甲酯磺酸钠(MES)、椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB)和脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-9)复配而成。

烷基糖苷是新一代“绿色”非离子表面活性剂，原料来自天然的可再生资源，无毒无害，具有优异的去污能力，易于生物降解，具有与其他表面活性剂良好的协同增效作用，研究APG在机洗餐具洗涤剂中的复配效应是目前我国洗涤剂工业研究的热点。

脂肪酸甲酯磺酸钠是一种性能优良的低泡型阴离子表面活性剂，来自天然可再生原料，价格低廉，去污力强，易生物降解，与酶制剂有很好的相容性。MES接触角小，有较好的亲水性，用于餐具洗涤剂配方中易于铺展和润湿。

椰油酰胺丙基甜菜碱是用于餐具洗涤剂的新型两性离子表面活性剂，洗涤性能优良，具有抑菌杀菌、抗硬水、增稠、环保和良好的复配协同效应。

脂肪醇聚氧乙烯醚是非离子表面活性剂，对去污力不具有主导作用，但具有较强的乳化、分散能力，低泡、能用于低温洗涤，且具有较好的生物降解性能，是用于配制机洗餐具洗涤剂的常用试剂。

1.2 洗涤助剂筛选

洗涤助剂是洗涤剂配方中的辅助组分，增强表面活性，螯合钙、镁离子，使硬水软化，提高去污力；增加污垢的分散、悬浮、防止污垢再沉积；乳化，增溶、杀菌，并有碱性缓冲作用；与表面活性剂发生协同作用，减少表面活性剂用量，提高洗涤剂去污能力。

在本实验机洗餐具洗涤剂配方中，选用作为代磷试剂的柠檬酸钠的用量为10.0%(质量分数，以下同)、乙二胺四乙酸钠的用量为2.0%，替代洗涤助剂STPP，螯合钙、镁离子，分散、悬浮污垢离子，不仅提高了洗涤效果，同时解决了含磷废水的环境污染问题。

选用硅酸钠用量为5.0%，可降低水的硬度，对金属有防腐蚀作用。羧甲基纤维素钠做抗再沉积剂，还可起到螯合、分散以及增稠功能。过碳酸钠是含氧漂白剂，室温下溶解度较好，靠其分解有色污垢使之被去除，并且具有杀菌、消毒功能。加入脂肪酶、淀粉酶等生物催化剂，无毒并能被完全生物降解，提高洗涤剂去除油脂、淀粉类污垢的效果。泡沫调节剂选用二甲基硅油，使配置的机洗餐具洗涤剂水溶液低泡以满足机洗洗涤要求，易冲洗、节能。

2 实验部分

2.1 主要试剂与仪器

APG；MES；CAB；AEO-9；柠檬酸钠；二甲基硅油；硅酸钠等。

2151型罗氏泡沫仪；NDJ-9S型旋转粘度计；FA124型电子天平；202-2A型电热恒温干燥箱；DF-101S型集热式恒温加热磁力搅拌器等。

2.2 实验方法

发泡力的测试方法参照GB/T13173-2008执行，使用罗氏泡沫仪进行测定。配制一定质量分数表面活性剂溶液，40℃时，将200 mL试液从90 cm 高度流到刻度量筒底部50 mL相同试液的表面后，测量得到的泡沫体积作为该表面活性剂试液的发泡力〔2〕。

去污力的测试方法参照GB/T 24692-2009执行。与欧美国家相区别，根据我国人民日常饮食习惯，配制由混合油、面粉、全脂奶粉、蛋液等原料组成的人工污渍进行测定去污力实验。40℃时，在实验条件相同情况下，以一定时间内机械力清洗模拟餐具去除污垢的百分数，作为衡量标准，计算洗涤剂去污力〔3-4〕。

粘度测定是在室温条件下，使用旋转粘度计3号转子30 r/min转速进行洗涤剂粘度测定。

稳定性测定，取一定洗涤剂试液放入容器，分别置于恒温箱(50℃)和冰箱(-10℃)中48 h，观察餐具洗涤剂是否有分层、结晶等现象。

3 结果与讨论

3.1 表面活性剂泡沫性能测定

1)单一表面活性剂

采用二甲基硅油做消泡剂，分别测定0 分钟、5 分钟和10分钟时，APG、MES、CAB、AEO-9四种单一表面活性剂溶液在加入消泡剂前后的泡沫体积，并进行数据对比分析，如图1。

加入二甲基硅油对四种单一表面活性剂都具有显著的消泡作用，APG的泡沫度达到最低。

图1 单一表面活性剂的泡沫性能影响

2)复配表面活性剂体系

将APG、MES、CAB三种表面活性剂按正交试验所得的9组试液分别测定其泡沫性能。对比加入消泡剂前后的试液泡沫体积，以10 分钟时测量的体积做为衡量试液泡沫性能依据，根据0、10分钟时测得数据进行对比分析，如图2。

图2 复配表面活性剂体系的泡沫性能影响

由图2中数据可知，二甲基硅油表现出较好的协同效应，有效的降低了试液泡沫度，使复配体系呈现出较好的低泡性能。在三因素水平变化中，APG的变化对复配体系的泡沫性能影响最大，是显著性因素。

3.2 去污率测定

为研究表面活性剂复配体系的最佳配比，提高餐具洗涤剂的洗涤性能，通过正交试验来考察APG、MES、CAB这三个因素对洗涤剂去污性能的影响，根据去污率最优原则确定最佳复配比例，数据结果与分析见表1。

表1 去污率正交试验表

表1中K1、K2、K3行对应的数据是对应因素在不同水平下的算术平均值，以去污率最高为原则，选取A2B3C3水平。R是极差，在三因素水平变化当中，烷基糖苷的变化对餐具洗涤剂的去污性能影响最大，是显著性因素。

3.3 性能测定

根据国家标准，通过粘度计测定餐具洗涤剂试液的粘度值为1750Pa/s，粘度值适宜。对餐具洗涤剂进行稳定性试验结果，无分层、结晶，符合国家标准。

4 结论

1)将烷基糖苷与脂肪酸甲酯磺酸钠、椰油酰胺丙基甜菜碱这三种表面活性剂按照3.5∶1.6∶1.1比例进行复配，餐具洗涤剂具有优良的去污率和较低的泡沫性能。

2)研制的机洗餐具洗涤剂，具有洗涤高效、低泡、节能、稳定性好、粘度适宜、易于降解、适用于低温洗涤等优良性能。

3)研究开发适用于我国国情的机洗餐具洗涤剂，符合市场发展前景，具有一定的推广应用价值。