綠色、低碳濃縮皂基洗衣粉

陳錫康

綠色、低碳濃縮皂基洗衣粉

陳錫康

為減少化學(xué)品的使用、保護(hù)環(huán)境和節(jié)約資源，多年來世界洗滌劑工業(yè)已做了許多工作以提高化學(xué)品的使用效率，其中最有效的措施就是洗衣粉的濃縮化。洗滌劑的濃縮化可以有效減少化學(xué)品的消耗及污染物排放、降低包裝貯存和運輸成本、節(jié)約能源和資源、減少溫室氣體排放量，符合低碳經(jīng)濟(jì)的內(nèi)涵。日本1983年開始洗衣粉濃縮化，至今濃縮粉占95%；歐洲洗滌劑的濃縮化進(jìn)程始于1997年，目前濃縮粉已占40%。我國洗衣粉產(chǎn)量近年來以年均7%的速度增長，增速和產(chǎn)量都很驚人，這意味著原料化學(xué)品的大量使用和消耗，帶來污染物排放增量。但是，直至2008年我國濃縮洗衣粉還只占3%。

天然皂粉稱作皂基洗衣粉更為貼切，因而也應(yīng)列入濃縮化的范圍。本文敘述的濃縮皂基洗衣粉涉及原料的綠色化和利用可再生資源兩個層面，探討了循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展的問題。

1. 天然皂粉與低碳世博

2010年上海世博會開幕前兩天，納愛斯成為世博會清潔用品項目的贊助商。納愛斯能夠與上海世博會聯(lián)姻，是納愛斯產(chǎn)品開發(fā)理念“只為提升您的生活品質(zhì)”與世博主題“城市，讓生活更美好”的吻合對接。

納愛斯天然皂粉面市10年來，平均以每年20%的增長率迅速占領(lǐng)市場。其快速發(fā)展的原因，首先是天然皂粉的優(yōu)良使用性能，如易漂洗、省水、省力；第二，迎合了當(dāng)前人們崇尚自然返樸歸真的消費潮流；第三，納愛斯將發(fā)展天然皂粉作為公司產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的第一個產(chǎn)品大力投入。肥皂和天然皂粉的起始原料是天然動植物油脂，其市場波動不像石油產(chǎn)品那么劇烈，資源供應(yīng)也更加穩(wěn)定，因而肥皂和皂粉已成為納愛斯公司利潤的主要來源。

2. 濃縮皂粉的產(chǎn)品設(shè)計與工藝

濃縮粉的生產(chǎn)工藝主要有三種：附聚成型、干混及濕法造粒流化床干燥。附聚成型工藝生產(chǎn)的濃縮粉，粉體是實心顆粒，顆粒度較差，流動性不好，外觀欠佳，但產(chǎn)品質(zhì)量可達(dá)到目標(biāo)要求，且視比重可達(dá)到0.5～1.0g/cm3；同樣，干混工藝產(chǎn)品質(zhì)量也能達(dá)到目標(biāo)要求，但產(chǎn)品完全是粉狀，流動性差，堆放貯存容易結(jié)塊，外觀也較差，視比重可達(dá)到0.7～1.1g/cm3；第三種是濕法造粒流化床干燥工藝，產(chǎn)品外觀較好，呈顆粒狀，顆粒度相當(dāng)高，視比重可達(dá)到0.6～1.2g/cm3。

濃縮皂基洗衣粉的產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)考慮消費者接受程度分階段進(jìn)行：第一階段根據(jù)中國洗協(xié)2009年7月推出的濃縮洗衣粉標(biāo)志的實施規(guī)定，即將視比重提高至0.6g/cm3、濃度為0.1%時，去污指數(shù)≥濃度為0.2%的標(biāo)準(zhǔn)洗衣粉。第二階段視比重繼續(xù)提高至≥0.8g/cm3，預(yù)期3～5年內(nèi)國內(nèi)MES生產(chǎn)技術(shù)過關(guān)后可批量供應(yīng)質(zhì)量穩(wěn)定的MES產(chǎn)品，以MES作為鈣皂分散劑的皂基洗衣粉，配伍性能有望進(jìn)一步提高，性價比也有望再上層樓。

2.1 第一階段

圖1 第一階段的工藝流程

表1 高塔噴粉的工藝參數(shù)

目前，國內(nèi)洗衣粉生產(chǎn)普遍采用高塔噴粉工藝，可以利用現(xiàn)有設(shè)備，采用高塔基粉＋預(yù)混→后配的工藝（表1，圖1），以高塔噴粉的基粉為主（占總量的60～70%）。噴粉料漿配方組成包括皂基、AES、泡化堿、4A沸石、高聚物、熒光增白劑及降黏劑，盡量提高料漿的含固量，使基粉的視比重達(dá)到0.45～0.5g/cm3。

皂基的油脂配方由牛羊油、棕櫚硬脂及椰子油或棕櫚仁油組成，其中椰子油或棕櫚仁油應(yīng)占25～30%（有利于增加皂粉的溶解速度，這一點很重要）。預(yù)混料由純堿、元明粉及部分非離子表面活性劑組成，其中非離子表面活性劑盡量采用含EO數(shù)高的如AEO9，這有利于提高皂粉對皮脂污布的去污力。預(yù)混料占總量的30～40%，后配時再加酶制劑、部分非離子表面活性劑及香精。為提高流動性，也可將小部分4A沸石留在后配加入。

第一階段濃縮皂基洗衣粉的理化性質(zhì)和使用性能等質(zhì)量指標(biāo)見表2、表3。

2.2 第二階段

實現(xiàn)第二階段濃縮化目標(biāo)，時間上大約應(yīng)在3～5年后，屆時國內(nèi)MES生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)成熟，有能力批量供應(yīng)優(yōu)質(zhì)MES產(chǎn)品。第二階段濃縮皂基洗衣粉的濃縮目標(biāo)是：視比重上升到0.8g/cm3，總活性物含量≥32%。其中，干鈉皂占總有效物仍為≥55%，MES占35%，非離子占10%。

該階段可采用濕法造粒流化床干燥工藝，例如造粒機可采用南京三普公司的擠出造粒機，產(chǎn)量大的可選擇側(cè)出料型式，擠出產(chǎn)品成柱狀顆粒。側(cè)出料顆粒粗細(xì)長短可調(diào)，直徑為0.7～2.0mm。柱狀顆粒的比表面積比球狀顆粒大，有利于快速溶解。

濕法造粒流化床干燥流程示意圖如圖2。造粒工藝的優(yōu)點：1）粉狀物料在濕態(tài)下完成混合造粒過程，使操作條件改善，特別是粉塵得到有效控制；2）避免產(chǎn)品在后續(xù)貯存、輸送過程出現(xiàn)結(jié)塊、架橋、脈動等影響操作的現(xiàn)象；3）造粒產(chǎn)品的視比重有較大提高，可實現(xiàn)濃縮化第二階段的目標(biāo)，使視比重能提高至≥0.8g/cm3。

表2 第一階段濃縮皂基洗衣粉物理化學(xué)指標(biāo)

表3 第一階段濃縮皂基洗衣粉的使用性能指標(biāo)

濕法造粒流化床干燥流程的工藝特點：1）泡騰劑利用非離子混和包裹后再與皂料、泡化堿、純堿、增白劑、高聚物一起捏和造粒；2）MES用4A沸石、元明粉、非離子預(yù)混包裹，防止因MES與堿性材料直接接觸而發(fā)生水解；3）MES與元明粉中性鹽緊密接觸，使其在冷水中快速溶解，MES與皂類一樣遇水形成膠體，只有在電解質(zhì)存在時才能迅速溶解。以上兩項措施都是為了解決視比重提高后顆粒狀產(chǎn)品的溶解速度問題。

美國休斯公司加配MES的洗衣粉在美國習(xí)慣洗滌溫度（40℃）下使用沒有問題，而我國是冷水洗滌，必須解決溶解速度的問題。筆者曾觀察過美國休斯公司太陽牌加MES的洗衣粉在冷水中的溶解情況，其MES是以粉狀產(chǎn)品配入，產(chǎn)品溶在冷水中呈乳白狀，加熱到40℃以上才會透明。解決溶解速度問題關(guān)系到濃縮產(chǎn)品的推廣，必須在配方和生產(chǎn)工藝上提出切實可行的解決方案。第二階段濃縮皂基洗衣粉的理化指標(biāo)及使用性能指標(biāo)列于表4、表5。

3. 討論與展望

圖2 濕法造粒流化床干燥流程

本文提出了洗衣粉企業(yè)綠色化、低碳化的轉(zhuǎn)型思路。盡管某些工藝操作細(xì)節(jié)還不夠明晰，特別濃縮化第二階段視比重從0.6g/提高到0.8g以上的工藝，尤其是MES的配入還可能會出現(xiàn)預(yù)想不到的情況，但大方向應(yīng)該是清楚的。

表4 第二階段濃縮皂基洗衣粉物理化學(xué)指標(biāo)

以我國洗滌用品行業(yè)目前的技術(shù)為依托，洗衣粉實現(xiàn)綠色化，擺脫對石油原料的依賴是可行的。油脂水解、脂肪酸連續(xù)中和制皂的工藝設(shè)備比烷基苯磺化的工藝設(shè)備簡單得多，控制也容易，且三廢環(huán)境污染的情況要輕得多。大的洗衣粉廠上油脂水解、脂肪酸制皂裝置應(yīng)該不成問題。退一步講，自己不上制皂，外購商品皂粒也是可取的。

表5 第二階段濃縮皂基洗衣粉的使用性能指標(biāo)

作為生活必需品，洗滌用品特別是洗衣粉量大面廣，其綠色化和低碳化的意義重大。盡管都可以稱為洗衣粉，但皂基洗衣粉或天然皂粉通過在包裝上標(biāo)注配方組成，消費者將對其一目了然?？梢云诖@必將對消費者的購買行為產(chǎn)生一定的影響。