弱酸性洗潔精制備工藝研究

于玲

（福建省輕工業(yè)研究所，福建 福州 350005）

手洗餐具洗滌劑簡(jiǎn)稱洗潔精，是日常生活中不可或缺的清潔用品。人們洗滌餐具時(shí)習(xí)慣不戴手套，但是長(zhǎng)期如此會(huì)使手部緊繃干癟、不光滑，這與洗潔精配方及其體系的pH值有關(guān)[1]。弱酸性洗潔精與皮膚表面的pH值相近，產(chǎn)品溫和不傷手，符合食品相關(guān)產(chǎn)品綠色、安全、環(huán)保概念。因此，研發(fā)一款清潔高效、低刺激的產(chǎn)品已成為一項(xiàng)重要任務(wù)，而要獲得一款優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的產(chǎn)品，合理的配方以及適宜制備工藝是必不可少的。

本文從對(duì)洗潔精原料的選擇、體系pH值、黏度、濁點(diǎn)的控制和產(chǎn)品性能等方面進(jìn)行研究，以期對(duì)磺酸體系下弱酸性洗潔精的研發(fā)有所幫助。

1 配方的選擇與優(yōu)化

1.1 儀器和基質(zhì)配方

1.1.1 試驗(yàn)儀器（見表1）

表1 試驗(yàn)儀器

1.1.2 試驗(yàn)基質(zhì)配方

脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO）是一種非離子表面活性劑，具有較高的表面活性和優(yōu)良的抗硬水性能，其水溶液不帶電荷，不會(huì)與蛋白質(zhì)結(jié)合，對(duì)皮膚的刺激性較小[2]，生物降解性好且又可提升產(chǎn)品去污力。雖然非離子表面活性劑的濁點(diǎn)容易影響產(chǎn)品的使用，但是，其與陰離子表面活性劑復(fù)配，將產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，可擴(kuò)大產(chǎn)品適用范圍，提高洗滌性能[3]。

本文選擇了具有優(yōu)良的發(fā)泡力和去污力且脫脂力較強(qiáng)、相對(duì)廉價(jià)易得的十二烷基苯磺酸鈉（通過反應(yīng)獲得、LAS）和月桂醇聚氧乙烯醚硫酸酯鈉（AES）作為主表面活性劑，設(shè)計(jì)以下試驗(yàn)基質(zhì)配方（表2）。

表2 試驗(yàn)基質(zhì)配方

1.2 LAS和AES添加比例的選擇

不同表面活性劑的去污力和體系黏度有明顯區(qū)別，選擇合適的表面活性劑是控制黏度的重要環(huán)節(jié)[4]。AES耐硬水，但是去污去油滲透不及磺酸，磺酸的增加有助于去污力的提高；不同AES和LAS的添加比例對(duì)去污力性能和黏度具有較大的影響，本文結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)設(shè)置5組比例（表3）進(jìn)行試驗(yàn)，考察產(chǎn)品的去污能力。樣品送至第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行去污力檢測(cè)，結(jié)果如表4。

表3 LAS和AES添加量配比試驗(yàn)

由表4可知所有比例下的配方均滿足產(chǎn)品去污力要求，彼此之間的去污指數(shù)差距不大，以4#配比的去污指數(shù)最高，綜合考慮去污力和經(jīng)濟(jì)成本結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)工藝，將配方進(jìn)行優(yōu)化，最終確定表5配方。

表4 LAS和AES不同配比添加量洗潔精去污力檢測(cè)結(jié)果

表5 洗潔精配方

1.3 防腐劑的選擇

微生物會(huì)使洗潔精發(fā)生霉變和腐敗，從而導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降，并且變質(zhì)所分解的產(chǎn)物會(huì)對(duì)皮膚產(chǎn)生刺激作用，入口產(chǎn)品還會(huì)誘發(fā)人體疾病。洗潔精防腐劑體系的選擇應(yīng)綜合考慮其抗菌活性、配伍性、安全性、穩(wěn)定性和成本等，并結(jié)合產(chǎn)品體系類型要求、配方成分、pH值要求及使用情況進(jìn)行考慮。不同防腐劑之間的復(fù)配可以拓寬抗菌譜、提高藥效并預(yù)防微生物抗藥性的產(chǎn)生，一般洗潔精常用的防腐類有卡松、苯丙異噻唑啉酮、布魯波爾、尼泊金甲酯、苯甲酸鈉、甲醛、甲醛釋放體等，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)，但性價(jià)比最高的是卡松，是一款由甲基氯異噻唑啉酮和甲基異噻唑啉酮以3∶1混合的溶液。

本研究實(shí)驗(yàn)篩選了兩款防腐劑，并將試做樣品送至第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行防腐性能檢驗(yàn)，結(jié)果見表6，根據(jù)測(cè)試結(jié)果選擇卡松作為體系防腐劑，添加量為0.2%。

表6 防腐挑性能檢驗(yàn)結(jié)果

1.4 香精的選擇

餐具洗滌劑選用食品級(jí)香精，常用果香和花香香型。食品級(jí)香精多為乙醇、多元醇或油性體系，成分復(fù)雜，不恰當(dāng)香精的添加會(huì)使加香產(chǎn)品變色、渾濁、析出沉淀、體系黏度變化等，嚴(yán)重的可導(dǎo)致包裝容器變色、變形。經(jīng)過試驗(yàn)和消費(fèi)者調(diào)查，最終選擇的食品級(jí)檸檬香型香精作為產(chǎn)品芳香劑。

2 產(chǎn)品穩(wěn)定性能考察

2.1 氯化鈉含量對(duì)體系黏度的影響

合適的黏度可以改善洗滌條件，提高消費(fèi)者使用感[5]。對(duì)上述確定的洗潔精配方，常溫（25 ℃）下添加氯化鈉考察其體系黏度的變化情況，結(jié)果圖1。

圖1 體系黏度隨氯化鈉濃度變化曲線1

由表圖1可知，在低濃度氯化鈉時(shí)，體系黏度隨氯化鈉濃度增加而上升，在1.00%左右達(dá)到峰值。之后隨著氯化鈉濃度的增加而出現(xiàn)下降趨勢(shì)，當(dāng)氯化鈉濃度超過1.50%，黏度隨氯化鈉濃度的增加急劇下降，并且體系變得不穩(wěn)定，室溫放置會(huì)有沉淀析出，搖晃靜置后產(chǎn)品分層明顯。

為明確黏度隨氯化鈉濃度變化的峰值拐點(diǎn)，進(jìn)一步考察了氯化鈉濃度于1.00%～1.50%之間黏度的變化情況，結(jié)果如下（圖2）。

圖2 體系黏度隨氯化鈉濃度變化曲線2

由圖2可確定，體系黏度隨氯化鈉濃度變化的峰值出現(xiàn)在1.00%，之后隨著氯化鈉濃度的增加，體系黏度逐漸下降，并且當(dāng)氯化鈉濃度為1.40%時(shí)，低溫冷藏出現(xiàn)渾濁，影響產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定性。結(jié)合生產(chǎn)及實(shí)際使用，確定氯化鈉的濃度為0.8%～0.85%為宜。

2.2 氯化鈉含量對(duì)體系濁點(diǎn)的影響

將考察黏度隨氯化鈉濃度變化的洗潔精樣品置于3～5 ℃冰箱冷藏，連續(xù)一周考察洗潔精產(chǎn)品的外觀渾濁情況，結(jié)果如下（表7、表8）。

表7 氯化鈉濃度對(duì)體系濁點(diǎn)影響的考察1

表8 氯化鈉濃度對(duì)體系濁點(diǎn)影響的考察2

由表7、表8可知，當(dāng)氯化鈉濃度為1.40%（含1.40%）以上時(shí)，產(chǎn)品出現(xiàn)渾濁，當(dāng)氯化鈉濃度為2.0%以上時(shí)，產(chǎn)品恢復(fù)至室溫后分層有沉淀，體系變稀，產(chǎn)品不穩(wěn)定?？疾炻然c濃度1.1%～1.45%之間體系的濁點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)氯化鈉濃度超過1.3%時(shí)，產(chǎn)品出現(xiàn)渾濁，氯化鈉濃度為1.3%時(shí)，低溫久置會(huì)出現(xiàn)微渾，室溫下能夠恢復(fù)正常。為明確氯化鈉濃度在1.3%～1.4%之間，體系低溫濁點(diǎn)的情況，考察了氯化鈉濃度在1.32%、1.34%、1.36%和1.38%時(shí)，體系低溫濁點(diǎn)情況，結(jié)果如下（表9）。

表9 氯化鈉濃度對(duì)體系濁點(diǎn)影響的考察3

由表9可知，該配方體系下低溫濁點(diǎn)出現(xiàn)在氯化鈉濃度為1.34%～1.36%之間（不含1.34%）。在該體系下，產(chǎn)品氯化鈉的添加不可超過1.34%，否則會(huì)出現(xiàn)低溫渾濁的現(xiàn)象，影響產(chǎn)品使用體驗(yàn)。

2.3 相同氯化鈉含量、相近磺化pH值條件下，不同終點(diǎn)pH值對(duì)體系濁點(diǎn)的影響

考察在相同氯化鈉濃度0.8%～0.85%，相近磺化（pH值7～8）條件下，不同終點(diǎn)pH值對(duì)體系濁點(diǎn)的影響，實(shí)驗(yàn)選擇9組終點(diǎn)pH值（6.53、6.62、6.76、6.88、6.93、7.01、7.54、8.05、8.54）產(chǎn)品進(jìn)行觀察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在3～4 ℃的條件下保存8 d，樣品均透明無渾濁。

在以上基礎(chǔ)上，繼續(xù)將樣品冷藏放置30 d，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在本體系下，當(dāng)烷基苯磺酸與氫氧化鈉的磺化pH值在7～8之間、氯化鈉濃度在0.8%～0.85%時(shí)，產(chǎn)品終點(diǎn)pH值在6.5～8.5之間，體系低溫耐受好，濁點(diǎn)不隨體系終點(diǎn)pH值變化而出現(xiàn)變化，無出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象，質(zhì)量穩(wěn)定。

由于人體手部皮膚的pH值為弱酸性，基于產(chǎn)品使用感和去污性能，故選擇終點(diǎn)pH值在6.5～7.5之間。

2.4 相同氯化鈉含量、相近終點(diǎn)pH值條件下，不同磺化pH值對(duì)體系濁點(diǎn)的影響

實(shí)驗(yàn)同時(shí)考查在相同氯化鈉含量0.8%～0.85%、相近終點(diǎn)pH值6.8左右條件下，不同磺化pH值對(duì)體系濁點(diǎn)的影響，共進(jìn)行6組實(shí)驗(yàn)，樣品于3～4 ℃冷藏保存8 d后，發(fā)現(xiàn)其均透明無渾濁（表10）。

表10 不同磺化pH值對(duì)體系濁點(diǎn)影響

樣品繼續(xù)冷藏30 d，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在本體系下，當(dāng)烷基苯磺酸與氫氧化鈉的氯化鈉濃度在0.8%～0.85%、終點(diǎn)pH值在6.8左右時(shí)，產(chǎn)品磺化pH值在6.0～9.0，體系低溫耐受好，濁點(diǎn)不隨磺化pH值變化而出現(xiàn)變化，無渾濁現(xiàn)象，并且體系活性物含量無明顯變化，質(zhì)量穩(wěn)定。

對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)時(shí)可將磺化pH值控制在6.0～9.0之間，在不影響產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性下，較寬泛的磺化pH有利于生產(chǎn)操作以及生產(chǎn)制作效率的提升。

2.5 放置時(shí)間對(duì)于體系pH值及黏度的影響

2.5.1 不同磺化pH值對(duì)洗潔精存放后的體系pH值的影響

相同氯化鈉濃度、相近終點(diǎn)pH值（6.8左右），6組磺化條件（pH值6.0～9.0）的洗潔精樣品放置90 d后，體系pH值變化結(jié)果如表11。

表11 不同磺化pH值體系放置90 d后樣品的pH值變化

2.5.2 不同最終pH值洗潔精存放后的體系pH值的變化

相同氯化鈉含量、相近磺化pH值7～8條件，下列9組終點(diǎn)pH值樣品放置90 d后，體系pH值變化，見表12。

表12 不同終點(diǎn)pH值體系放置90 d后的變化

由表11和表12可知，產(chǎn)品放置90 d后體系pH普遍有所下降，但是不明顯，體系相對(duì)比較穩(wěn)定。

2.5.3 放置90 d后，不同氯化鈉添加量下洗潔精體系黏度值變化

由圖3可知，不同氯化鈉添加量，90 d后體系黏度普遍有所下降，但是不明顯，產(chǎn)品黏稠度相對(duì)比較穩(wěn)定。

圖3 不同氯化鈉添加量產(chǎn)品放置90 d后體系黏度變化

2.5.4 洗潔精產(chǎn)品放置180 d后pH值和黏度變化

以確定配方生產(chǎn)了若干批次產(chǎn)品，考察其pH值和黏度的變化情況，結(jié)果如表13。由表13可知，21個(gè)批次產(chǎn)品在180 d后其體系終點(diǎn)pH和黏度均無明顯變化，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

表13 不同批次產(chǎn)品，放置180 d后pH值和黏度變化

3 產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)考察

180 d后，隨機(jī)抽取21批次產(chǎn)品中的某批次，送第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果如表14。

表14 存放180 d后產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)考察結(jié)果

4 結(jié)論

本文考察了含磺酸體系洗潔精黏度的調(diào)節(jié)、濁點(diǎn)的變化及其穩(wěn)定性。確定了LAS和AES添加比例為75∶100（W/W）時(shí)，具有理想的去污性能；使用卡松作為防腐劑，添加量為0.2%時(shí)可以獲得好的防腐效果；選擇食品級(jí)檸檬香精作為賦香劑。

在該體系下，當(dāng)氯化鈉的濃度為1.0%時(shí)，體系達(dá)到最大黏度值，其低溫冷藏濁點(diǎn)出現(xiàn)在氯化鈉濃度大于1.34%時(shí)，并且在適宜的氯化鈉濃度下，低溫冷藏濁點(diǎn)不受體系終點(diǎn)pH或者過程磺化pH的變化而影響。該體系產(chǎn)品在放置90 d和180 d后，體系的終點(diǎn)pH和黏度均無明顯變化，產(chǎn)品經(jīng)第三方機(jī)構(gòu)檢測(cè)，產(chǎn)品達(dá)到GB 9985—2000《手洗餐具用洗滌劑》的質(zhì)量要求，洗滌性能良好，質(zhì)量穩(wěn)定可靠?？筛鶕?jù)生產(chǎn)實(shí)際，結(jié)合洗潔精的實(shí)際應(yīng)用，選擇洗潔精終黏度為室溫（25℃）1.0～1.5Pa·s，氯化鈉添加量為0.8%～0.85%。