一种聚醚消泡剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开一种聚醚消泡剂及其制备方法与应用，包括如下重量份的组分：起始剂3

【技术实现步骤摘要】
一种聚醚消泡剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及微生物发酵剂
，具体涉及一种聚醚消泡剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]在化工、建材、食品、造纸和涂料加工等生产过程中，体系中存在着气液两相，在搅拌和传动等机械作用下，极容易将空气的气泡带入液体体系内。同时，在体系自带或额外添加的表面活性剂的作用下，也会产生泡沫，从而造成生产过程中各种泡沫问题。发酵过程中的发酵液以及微生物的代谢产物都可以明显降低氧的溶解度。然而，微生物的生长过程需要大量的氧气，同时也会释放气体。溶氧量(DO)作为微生物发酵控制中的一个重要参数，影响着发酵生产的稳定性和生产成本。发酵液中的溶氧量会直接影响微生物酶的活性及代谢途径，进而影响微生物的生长和代谢产物的积累，并最终决定代谢产物产量的高低。溶氧量是微生物发酵中的一个重要因素，好氧发酵中通常需要供给大量的空气才能满足微生物对溶氧的需求。发酵过程中为了提高溶氧量，一般采用搅拌和通气的方法。而通气法需要通入大量的无菌空气，其一方面可以增加溶氧量，而另一方面会产生大量的泡沫增加染菌的风险。故此时发酵液中加入消泡剂，会起到事半功倍的效果，所以开发出适合发酵行业使用的高效消泡剂是非常有意义的。
[0003]消泡剂对起泡体系有高效的消泡作用，消泡剂种类繁多，目前市场上使用较普遍的消泡剂主要分为聚醚型、有机硅、脂类和复合型消泡剂。聚醚消泡剂具有成本低、生产工艺简单、分子结构单一、产品纯度高、生物相容性好，对菌种生长环境友好等特点。但是其消泡、稳泡效果不如有机硅消泡剂，且添加量较大。相对地，有机硅消泡剂稳泡效果好，但是其针对发酵工艺过程中的消泡、稳泡效果存在缺陷，而且有机硅消泡剂存在二甲基硅氧烷环体(DMC)残留，二甲基硅氧烷环体被列为持久性有机污染物，存在污染环境和生态的隐患。另外，市面上其他复合类消泡剂在低温下会出现凝固、流动性变差等现象，不适于在北方寒冷地区储存、运输和使用。然而复配型消泡剂在50
‑
120℃范围内可维持理想的消泡及稳泡效果，但复配得到的产品相容性差，储存期短，消泡、稳泡效果和质量难以保证。
[0004]对于食品行业尤其是发酵行业，往往生产过程中温度要求不高，菌体适合生存的环境温度在30℃左右，所以聚醚型消泡剂是比较理想的消泡剂产品。常见的市售聚醚型消泡剂有美国陶氏的Dowfax.DF103多羟基聚醚消泡剂，它的起始剂拥有约3个羟基(
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OH)官能团，可以连接三条聚醚链，起到一定的消泡效果。消泡剂起主要作用的是聚醚链；在一个分子中聚醚链比例越高，则消泡、抑泡效果越好，所以该产品仅满足了基本的消泡性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种聚醚消泡剂，本专利技术的聚醚消泡剂其消泡性和抑泡性优良，且本专利技术的聚醚消泡剂消泡效果稳定；同时将本专利技术所得聚醚消泡剂用于发酵时对菌种无影响，对环境友好；本专利技术的另一目的在于提供一种简单的聚醚消泡剂的制备方法，
可发挥显著优异的抑泡和破泡效果，可将本专利技术所得聚醚消泡剂用于微生物发酵中进行消泡。
[0006]本专利技术是通过如下技术方案实现的：
[0007]一种聚醚消泡剂，其特征在于，包括如下重量份的组分：起始剂3
‑
8份，催化剂0.05
‑
0.1份，嵌段结构1500
‑
2500份和调节剂1
‑
5份；所述的起始剂为麦芽二糖、纤维二糖、乳糖中的一种或其混合物；所述的嵌段结构由环氧乙烷(EO)、环氧丙烷(PO)或环氧丁烷(BO)均聚或共聚形成。具体的，本专利技术的所述的聚醚消泡剂其分子结构式为起始剂+嵌段结构的聚合物。
[0008]进一步地，所述的催化剂选自纳米氢氧化镁、纳米氢氧化钙、纳米碳酸钙或纳米碳酸镁中的任一种或几种。
[0009]进一步地，所述的嵌段结构为环氧乙烷均聚物、环氧丙烷均聚物或环氧丁烷均聚物中的一种。即所述的所述聚醚消泡剂的分子结构式为起始剂+EO
…
EO，起始剂+PO
…
PO或者为起始剂+BO
…
BO。
[0010]进一步地，所述的嵌段结构为环氧乙烷、环氧丙烷和环氧丁烷的共聚物；且所述的环氧乙烷、所述环氧丙烷和所述环氧丁烷之间的摩尔比为(1
‑
5)：(1
‑
5)：(1
‑
10)。具体的，所述聚醚消泡剂的分子结构式为起始剂+EO+PO+BO。
[0011]进一步地，所述的调节剂选自醋酸、异辛酸、草酸、盐酸、磷酸、硫酸中的一种或几种。
[0012]一种聚醚消泡剂的制备方法，该方法包括如下步骤：
[0013](1)将3
‑
8份的起始剂和0.05
‑
0.1份的催化剂混合搅拌均匀，搅拌后转移到高压反应釜中并密封，然后将所述高压反应釜抽真空，氮气置换，抽真空至负压为
‑
0.08至
‑
0.10MPa；所述搅拌的速率为100
‑
150rpm，搅拌时间为1
‑
2小时；
[0014](2)将反应釜升温，负压脱水，继续升温，然后加入1500
‑
2500份的嵌段结构进行聚合反应；
[0015](3)聚合反应结束后冷却，然后加入1
‑
5份的调节剂，继续搅拌，冷却，得到聚醚消泡剂；且所述搅拌的速率为60
‑
90rpm，搅拌时间为0.5
‑
1小时。
[0016]进一步地，步骤(2)将所述反应釜先升温至60
‑
80℃，进行负压脱水20
‑
30分钟，然后继续升温至120
‑
140℃，加入1500
‑
2500份的嵌段结构进行聚合反应。
[0017]进一步地，步骤(3)反应结束后初步冷却至80
‑
100℃，然后加入1
‑
5份的调节剂，保温搅拌10
‑
20分钟，然后继续冷却至40
‑
60℃，即得到聚醚消泡剂。
[0018]一种聚醚消泡剂的应用，将上述的聚醚消泡剂用于微生物发酵过程中进行消泡。
[0019]在本专利技术的聚醚消泡剂的制备工艺中，温度过高或者过低均会影响到所得聚醚消泡剂的稳定性以及其消泡和抑泡效果。
[0020]本专利技术的有益效果：
[0021](1)本专利技术的聚醚消泡剂以麦芽二糖、纤维二糖、乳糖作为起始剂，采用均一的聚合物原料环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷(EO、PO、BO)按不同比例合成了聚醚消泡剂；在麦芽二糖、纤维二糖或乳糖的羟基位置上接入不同长度的嵌段(即为环氧乙烷、环氧丙烷或环氧丁烷均聚或共聚形成的聚醚链)，使合成到的聚醚消泡剂具有更高的效能，可以快速的分散在工作液中，消泡剂分子可以快速的进入工作液中泡沫的表面，使其发挥极佳的消泡和抑
泡作用；同时本专利技术的聚醚消泡剂通过优选的稳定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于发酵的聚醚消泡剂，其特征在于，包括如下重量份的组分：起始剂3
‑
8份，催化剂0.05
‑
0.1份，嵌段结构1500
‑
2500份和调节剂1
‑
5份；所述的起始剂为麦芽二糖、纤维二糖、乳糖中的一种或其混合物；所述的嵌段结构由环氧乙烷、环氧丙烷或环氧丁烷均聚或共聚形成。2.根据权利要求1所述的一种聚醚消泡剂，其特征在于，所述的催化剂选自纳米氢氧化镁、纳米氢氧化钙、纳米碳酸钙或纳米碳酸镁中的任一种或几种。3.根据权利要求1所述的一种聚醚消泡剂，其特征在于，所述的嵌段结构为环氧乙烷均聚物、环氧丙烷均聚物或环氧丁烷均聚物中的一种。4.根据权利要求1所述的一种聚醚消泡剂，其特征在于，所述的嵌段结构为环氧乙烷、环氧丙烷和环氧丁烷的共聚物；且所述的环氧乙烷、所述环氧丙烷和所述环氧丁烷之间的摩尔比为(1
‑
5)：(1
‑
5)：(1
‑
10)。5.根据权利要求1所述的一种聚醚消泡剂，其特征在于，所述调节剂选自醋酸、异辛酸、草酸、盐酸、磷酸、硫酸中的一种或几种。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的一种聚醚消泡剂的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)将3
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8份的起始剂和0.05
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0.1份的催化剂混合搅拌均匀，搅拌后转移到高压反应釜中并密封，然后将所述高压反应釜抽真空，氮气置换，抽真...

【专利技术属性】
技术研发人员：白世明，王艳丽，陈海军，贾晋卓，随洋，赵玲玲，
申请(专利权)人：内蒙古科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：