Un antiespumante o antiespumante es un aditivo químico que reduce y dificulta la formación de espuma en los líquidos de procesos industriales . Los términos agente antiespumante y antiespumante se utilizan a menudo indistintamente. Estrictamente hablando, los antiespumantes eliminan la espuma existente y los antiespumantes evitan la formación de más espuma. Los agentes comúnmente utilizados son aceites insolubles, polidimetilsiloxanos y otras siliconas, ciertos alcoholes, estearatos y glicoles . El aditivo se usa para prevenir la formación de espuma o se agrega para romper una espuma ya formada.
En los procesos industriales, las espumas plantean serios problemas. Provocan defectos en los revestimientos superficiales e impiden el llenado eficaz de los envases. Hay una variedad de fórmulas químicas disponibles para prevenir la formación de espumas. [1]
Propiedades [ editar ]
Generalmente, un antiespumante es insoluble en el medio espumante y tiene propiedades tensioactivas. Una característica esencial de un producto antiespumante es una baja viscosidad y una facilidad para esparcirse rápidamente sobre superficies espumosas. Tiene afinidad con la superficie aire-líquido donde desestabiliza las laminillas de espuma . Esto provoca la ruptura de las burbujas de aire y la ruptura de la espuma de la superficie. Las burbujas de aire arrastradas se aglomeran y las burbujas más grandes suben a la superficie del líquido a granel más rápidamente. [2]
Historia [ editar ]
Los primeros antiespumantes tenían como objetivo romper la espuma visible en la superficie. Se utilizó queroseno , fueloil y otros productos de petróleo ligero para descomponer la espuma. Los aceites vegetales también encontraron algún uso. Los alcoholes grasos (C7-C22) eran antiespumantes eficaces pero costosos. Se agregaron a los productos derivados del petróleo para aumentar la eficiencia. La leche y la crema fueron antecesores de los antiespumantes de tipo emulsión de hoy en día. [3]
Durante la década de 1950, los experimentos con silicona antiespumantes basados comenzaron. Estos se basaban en polidimetilsiloxano (aceite de silicona) disperso en agua o aceite ligero. Los aceites de silicona funcionaron bien, pero causaron alteraciones en la superficie en muchas aplicaciones como pinturas y fabricación de papel . En 1963 los primeros antiespumantes con hidrófobos partículas ( sílice hidrófoba ) en aceite ligero fueron patentados. A principios de la década de 1970, se desarrollaron ceras hidrófobas como etilen bis estearamida dispersa en aceites. Este tipo de antiespumantes fueron muy eficientes, pero la crisis del petróleo de 1973los hizo demasiado costosos y dio como resultado un impulso para la reducción del contenido de aceite. La solución fue agregando agua . Así aparecieron los antiespumantes con agua extendida (emulsión de agua en aceite) y base agua (emulsión de aceite en agua). [4]
Ha continuado el desarrollo de antiespumantes a base de silicona, utilizando diferentes emulsionantes y aceites de silicona modificados. A principios de la década de 1990, se utilizaron con gran éxito antiespumantes de emulsión de silicona que causaban menos alteraciones en la superficie en la industria de la fabricación de pasta de madera . Estos provocaron un mejor lavado, reducción de la demanda biológica de oxígeno (DBO) en el efluente y reducción de los depósitos.
Clasificación [ editar ]
Antiespumantes a base de aceite [ editar ]
Los antiespumantes a base de aceite tienen un portador de aceite. El aceite puede ser aceite mineral , aceite vegetal , aceite blanco o cualquier otro aceite que es insoluble en el medio de formación de espuma, excepto el aceite de silicona . Un antiespumante a base de aceite también contiene una cera y / o sílice hidrófoba para mejorar el rendimiento. Las ceras típicas son etileno bis estearamida (EBS), ceras de parafina , ceras de éster y ceras de alcohol graso . Estos productos también pueden tener tensioactivos para mejorar la emulsificación y esparcimiento en el medio espumante.
Estos son antiespumantes de alta resistencia y normalmente son mejores para derribar la espuma de la superficie.
Antiespumantes en polvo [ editar ]
Los antiespumantes en polvo son, en principio, antiespumantes a base de aceite sobre un vehículo particulado como la sílice . Estos se agregan a productos en polvo como cemento , yeso y detergentes .
Antiespumantes a base de agua [ editar ]
Los antiespumantes a base de agua son diferentes tipos de aceites y ceras dispersos en una base de agua. Los aceites son a menudo aceite mineral o aceites vegetales y las ceras son alcoholes grasos de cadena larga , jabones o ésteres de ácidos grasos . Normalmente son mejores como desaireadores , lo que significa que son mejores para liberar el aire atrapado.
Antiespumantes a base de silicona [ editar ]
Los antiespumantes a base de silicona son polímeros con esqueletos de silicona. Estos pueden suministrarse como una emulsión a base de aceite o agua. El compuesto de silicona consiste en una sílice hidrófoba dispersa en un aceite de silicona . Se agregan emulsionantes para asegurar que la silicona se esparza rápida y bien en el medio de formación de espuma. El compuesto de silicona también puede contener glicoles de silicona y otros fluidos de silicona modificados . [5]
Estos también son antiespumantes de alta resistencia y son buenos tanto para derribar la espuma de la superficie como para liberar el aire atrapado.
Los antiespumantes a base de silicona también son adecuados en sistemas de formación de espuma no acuosos como el petróleo crudo y el refinado de petróleo . Para aplicaciones muy exigentes, las fluorosiliconas pueden ser adecuadas.
Antiespumantes basados en EO / PO [ editar ]
Antiespumantes basados EO / PO contienen polietilenglicol y polipropilenglicol copolímeros . Se entregan como aceites, soluciones acuosas o emulsiones a base de agua. Los copolímeros de EO / PO normalmente tienen buenas propiedades de dispersión y, a menudo, son muy adecuados cuando los problemas de depósito son un problema.
Poliacrilatos de alquilo [ editar ]
Los poliacrilatos de alquilo son adecuados para su uso como antiespumantes en sistemas no acuosos donde la liberación de aire es más importante que la descomposición de la espuma de la superficie. Estos antiespumantes a menudo se suministran en un vehículo disolvente como los destilados de petróleo .
Problemas industriales [ editar ]
La forma más notable de espuma es la espuma que flota sobre la superficie del material. Es fácil de controlar y relativamente fácil de manejar y es más un problema estético. La espuma de la superficie puede causar problemas con los niveles de líquido y producir un desbordamiento, lo que genera charcos de aceite alrededor del equipo, lo que constituye un problema de seguridad. [6] Además, esto podría reducir la velocidad del proceso y la disponibilidad de los equipos de proceso. El principal problema mecánico tiende a ser cuando la espuma ingresa al sistema, ya que el aire es un lubricante deficiente, lo que significa que puede ocurrir un contacto de metal con metal. [7]
Factores de problemas mecánicos [ editar ]
Factores mecánicos que pueden generar espuma y aire atrapado:
- Sellos con fugas en bombas
- Bombas de alta presión
- Diseño deficiente del sistema (diseño de tanque, entrada de bomba, salida y colector )
- Liberación de presión
Las principales clases de aire que preocupan a los sistemas mecánicos son:
- El aire disuelto se comporta como parte de la fase fluida, excepto que puede salir de la solución como pequeñas burbujas (aire arrastrado).
- El aire arrastrado consiste en burbujas que son lo suficientemente pequeñas como para acumularse sobre un líquido.
- Burbujas que tienen suficiente flotabilidad para subir a la superficie y se describen como espuma.
Espuma en proceso y líquidos refrigerantes [ editar ]
La espuma, el aire arrastrado y disuelto que están presentes en los refrigerantes y los líquidos de procesamiento pueden causar varios tipos de problemas, que incluyen:
- Reducción de la eficiencia de la bomba ( cavitación )
- Capacidad reducida de bombas y tanques de almacenamiento
- Crecimiento bacteriano
- Flotación de suciedad / formación de depósitos
- Eficacia reducida de la (s) solución (es) líquida (s)
- Tiempo de inactividad eventual para limpiar tanques
- Problemas de drenaje en tamices y filtros
- Problemas de formación (es decir, en una fábrica de papel puede hacer que las fibras formen una hoja no homogénea )
- Costo de reponer el líquido
- Costo del rechazo de todo el material debido a imperfecciones.
Métodos de prueba [ editar ]
Hay varias formas de probar los antiespumantes.
Lo más fácil es mirar la espuma de la superficie. Todo lo que se necesita es un sistema para generar espuma. Esto se puede hacer con un sistema de bombeo redondo con una boquilla y un cilindro o un sistema de inyección de aire en un cilindro. El cilindro está equipado con una escala para medir la altura de la espuma. Este equipo puede tener un calentador para controlar la temperatura.
El aire arrastrado puede ser probado con equipo similar que tiene una densidad de metros que puede registrar cambios en la densidad del líquido con el tiempo.
El drenaje se puede probar con un sistema de filtro para medir el tiempo necesario para drenar un líquido a través del filtro. El filtro puede estar presurizado o tener vacío .
Aplicaciones [ editar ]
Detergentes [ editar ]
Se agregan antiespumantes en ciertos tipos de detergentes para reducir la formación de espuma que podría disminuir la acción del detergente. Por ejemplo, los detergentes para lavavajillas deben tener poca espuma para que el lavavajillas funcione correctamente.
Comida [ editar ]
Cuando se usa como ingrediente en alimentos , los agentes antiespumantes están destinados a frenar la efusión o la efervescencia en la preparación o el servicio. [ cita requerida ] Los agentes se incluyen en una variedad de alimentos y en materiales para la preparación de alimentos; McDonald's incluye polidimetilsiloxano (un tipo de silicona ) en su aceite para mitigar las peligrosas salpicaduras de aceite causadas por la formación de espuma en las freidoras, [8] por lo que ha sido incluido como ingrediente en sus nuggets de pollo , papas fritas y otros elementos fritos del menú. [9] [10]
Uso industrial [ editar ]
Los antiespumantes se utilizan en muchos procesos y productos industriales: pulpa de madera , papel , pintura , tratamiento de aguas residuales industriales , procesamiento de alimentos , perforación de petróleo , industria de máquinas herramienta , herramientas de corte de aceites , hidráulica , etc.
Productos farmacéuticos [ editar ]
Los agentes antiespumantes también se venden comercialmente para aliviar la hinchazón . Un ejemplo conocido es el medicamento Simeticona , que es el ingrediente activo de medicamentos como Maalox , Mylanta y Gas-X . [ cita requerida ]
Ver también [ editar ]
- Espuma
- Agente espumante
Referencias [ editar ]
- ^ Rainer Höfer, Franz Jost, Milan J. Schwuger, Rolf Scharf, Jürgen Geke, Josef Kresse, Herbert Lingmann, Rudolf Veitenhansl y Werner Erwied "Espumas y control de la espuma" Enciclopedia de química industrial de Ullmann, 2000, Wiley-VCH, Weinheim. doi : 10.1002 / 14356007.a11_465
- ^ Martin Hubbe, Universidad Estatal de Carolina del Norte. "Mini enciclopedia de la química del extremo húmedo de la fabricación de papel" . Consultado el 12 de noviembre de 2012 .
- ^ Garret, PR, ed. (1992). "3". Antiespumante. Teoría y aplicaciones industriales . Serie de ciencia de surfactantes. 45 . Prensa CRC. pag. 164. ISBN 0-8247-8770-6.
- ^ Garret, PR, ed. (1992). "3". Antiespumante. Teoría y aplicaciones industriales . Serie de ciencia de surfactantes. 45 . Prensa CRC. págs. 164-165. ISBN 0-8247-8770-6.
- ^ Rainer Höfer, Franz Jost, Milan J. Schwuger, Rolf Scharf, Jürgen Geke, Josef Kresse, Herbert Lingmann, Rudolf Veitenhansl y Werner Erwied "Espumas y control de la espuma" Enciclopedia de química industrial de Ullmann, 2000, Wiley-VCH, Weinheim. doi : 10.1002 / 14356007.a11_465
- ^ "Aceite espumoso cómo prevenir y curar | Aprender análisis de aceite" . Learnoilanalysis.com . Consultado el 14 de diciembre de 2017 .
- ^ "Aceite espumoso cómo prevenir y curar | Aprender análisis de aceite" . Learnoilanalysis.com . Consultado el 14 de diciembre de 2017 .
- ↑ Bergeron, V .; Cooper, P .; Fischer, C .; Giermanska-Kahn, J .; Langevin, D .; Pouchelon, A. (14 de abril de 1997). "Antiespumantes a base de polidimetilsiloxano (PDMS)". Coloides y superficies A: aspectos fisicoquímicos y de ingeniería . 122 (1-3): 103-120. doi : 10.1016 / S0927-7757 (96) 03774-0 .
- ^ "Listado de ingredientes de McDonald's USA para elementos de menú populares" . McDonald's. Archivado desde el original el 13 de mayo de 2008.
- ^ "Archivo de lo anterior" . Archivado desde el original el 24 de marzo de 2008.
