Demulgointiaine ( lat. de - "vähennys"; lat. emulgeo - "maito", "maito") - reagenssi, jota käytetään rikkomaan emulsioita , jotka muodostuvat keskenään liukenemattomista (hieman liukenevista) aineista, joista yksi murskataan muut pienten pisaroiden ( pallosten ) muodossa.
Emulsiossa aineen murskaamista toiseen kutsutaan dispersioksi . Dispergoitunutta ainetta kutsutaan sisäiseksi tai dispergoiduksi faasiksi ja ainetta, jossa sisäinen sijaitsee, kutsutaan dispersioväliaineeksi tai ulkoiseksi väliaineeksi .
Emulsiot muodostuvat yleensä aineiden murskaamisen, sekoittumisen tai diffuusion seurauksena. Energiaa, joka kuluu sekoituksen aikana muodostamaan rajapintapinnan yksikkö, kutsutaan pintaenergiaksi tai pintajännitykseksi ( rajapintajännitys ). Sisäfaasin palloilla on pallomainen muoto, koska sellaisella muodolla on pienin pinta ja pienin vapaa energia. Pallon muotoa voivat vääristää painovoima , sähkökentän voimakkuus sekä aktiiviset aineet, joita käytetään emulsioiden tuhoamiseen.
Vesi-rasva- ja vesi-öljyseokset ovat yksinkertaisimpia esimerkkejä emulsioista.
Emulsio on epästabiili järjestelmä, jolla on taipumus muodostaa minimirajapinta faasien välille - seoksen kerrostumiseen. Johtuen emulgointiaineiden (emulsion stabilointiaineiden) läsnäolosta, jotka muodostavat adsorptiokerroksia (panssarointikuoret) dispergoituneiden hiukkasten pinnalle, muodostuu stabiileja emulsioita. Säiliön kuorilla on mekaaninen lujuus ja ne estävät hiukkasten yhteensulautumisen ja emulsion irtoamisen. Emulsion tuhoamiseksi on tarpeen siirtää stabilointikerros rajapinnalla. Demulgointiaineen vaikutusmekanismi on tässä - korkeamman pinta-aktiivisuuden vuoksi sen aktiivinen aine tunkeutuu rajapintatilaan ja korvaa nykyisen adsorptiokerroksen. Tässä tapauksessa demulgointiaine vähentää pintajännitystä, tarjoaa suuremman vapausasteen pallosten pinnalle eikä estä hajotetun faasin pallosten sulautumista.
Faasirajapinnan ominaisuuksiin vaikuttavat voimakkaasti liuenneet ja dispergoituneet aineet sekä väliaineen lämpötila. Emulsion rikkoutumisprosessi sisältää:
Hiukkasten törmäys tapahtuu fysikaalisten tekijöiden vaikutuksesta: mekaaninen sekoittuminen, seoksen liike ja painovoimainen laskeutuminen. Törmäysnopeutta voidaan lisätä lämpötilan, sähkö- ja ultraäänikenttien vaikutuksesta.
Vesi-rasva-emulsioihin sovellettaessa hiukkasten fuusio tapahtuu erotuskerrosten alhaisella rakenteellisella ja mekaanisella lujuudella, ja jos niillä on hydrofiilisiä ominaisuuksia, koko emulsion hajoamisprosessin nopeutta rajoittaa dispergoituneiden hiukkasten fuusionopeus.
Sulautuneiden hiukkasten laskeutumisnopeus ja jatkuvien faasien erottuminen riippuvat pallosten koosta, dispersioväliaineen viskositeetista ja aineiden tiheyksien eroista: saostumisnopeus kasvaa pallojen koon mukaan. sisäinen aine ja tiheyserot ja pienenevät dispergoidun faasin viskositeetin kasvaessa. Tehokkain tapa nopeuttaa prosessia kolmannessa vaiheessa on seoksen kuumennus, koska se johtaa emulsion faasitiheyksien eron kasvuun.
Demulgointiaineiden toiminta on suunnattu toisen vaiheen toteuttamiseen. Tässä tapauksessa pinta-aktiivisten aineiden ominaisuudet ilmenevät.
Koostumuksensa mukaan emulgointiaineet ovat useiden kemikaalien ( pinta -aktiiviset aineet , modifiointiaineet ja liuottimet) reagensseja, jotka on kehitetty erotettavan emulsion ominaisuuksien ja komponenttien perusteella.
Emulsioiden hajottamiseen käytetyt demulgaattorit jaetaan kahteen ryhmään: ionisiin ja ionittomiin. Ioniset demulgaattorit vesiliuoksissa hajoavat ioneiksi . Sen mukaan, mitkä ionit (anionit tai kationit) ovat pinta-aktiivisia, ioniset demulgaattorit jaetaan anionisiin ja kationisiin. Ionittomat demulgaattorit eivät hajoa ioneiksi vesiliuoksissa, ja ne jaetaan hydrofiilisiin ja hydrofobisiin (vesiliukoisiin ja öljyliukoisiin (öljyliukoisiin)).
Ensimmäiset emulgointiaineet ovat ilmestyneet sen jälkeen, kun saippua keksittiin. Tuote sisältää pinta-aktiivisia aineita, jotka hajottavat likaa poistavia vesi-rasvaemulsioita.
Teollisuudessa emulgointiaineita käytetään laajalti elintarvike-, kemian-, öljy- ja muilla teollisuudenaloilla.
Demulgointiainetta käytetään laskeutus- ja käsittelylaitosten tehokkuuden lisäämiseen. Elintarviketeollisuuden yrityksissä (liha-, kalanjalostus, makeiset, meijeriteollisuus) emulgointiaine auttaa vähentämään tuotteen rasvapitoisuutta vaadittuun arvoon. Öljyn tuotannossa ja jalostuksessa emulgointiainetta käytetään syntyneen veden ja suolojen poistamiseen.
Öljy-vesi- ja vesi-rasva-emulsioissa käytettiin aiemmin ionogeenisiä demulgointiaineita, kuten neutraloitua mustakontaktia ja neutraloitua hapantervaa (öljyteollisuudessa), joilla on merkittäviä haittoja:
Siksi ionogeenisiä demulgointiaineita ei käytetä tällä hetkellä lähes koskaan .
Ionittomia demulgointiaineita käytetään nykyään öljy- ja kemianteollisuudessa. Ne syntetisoidaan perustuen etyleenioksidin tai propyleenioksidin reaktiotuotteisiin alkoholien, rasvahappojen ja alkyylifenolien kanssa. Ionittomat demulgointiaineet eivät ole vuorovaikutuksessa suolojen kanssa eivätkä muodosta kiinteitä kerrostumia. Niiden kulutus on paljon pienempi kuin ionogeenisten.
Oksieteeniketjun pidentyminen lisää demulgointiaineen liukoisuutta veteen lisäämällä molekyylin hydrofiilistä (vesiliukoista) osaa. Jos etyleenioksidi korvataan propyleenioksidilla, demulgointiaineen liukoisuutta öljyyn (tai öljyyn) voidaan lisätä merkittävästi vahingoittamatta sen hydrofiilisiä ominaisuuksia.
Uudet demulgoivat materiaalit eivät ole puhtaita aineita, vaan eri molekyylipainoisten polymeerien seosta, joilla on erilaiset hydrofobiset ominaisuudet. Siksi niillä on paljon laajempi liukoisuusalue erilaisiin seoksiin, laaja vaikutuskirjo ja korkea hyötysuhde. Tällä hetkellä öljykäsittelyssä käytetään demulgointiaineita, kuten levy, DMO, separol, deproksamiini, SNPKh 4460 jne.