第5章 粉状洗涤剂的生产-2

洗衣粉的基本原料、配方和生产方法都影响产品性能： ①基本原料活性的保证程度；②水分含量；③表观密度；④均匀度； ⑤粒子分布；⑥流动性；⑦粉尘行为；⑧分散性等。 洗衣粉越来越受经济因素和环境因素制约：①投资、生产过程、原料 和能量的消耗；②可提供的基本原料的弹性程度；③工厂运行、环境 压力和产品特性的法律标准。
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)，具有优良的起泡性能和良好 的去污能力,常用于洗发香波、餐具洗涤剂的生产中。
α－磺化脂肪酸酯盐(MES)易溶于水，起泡性能和去污能力良 好，其耐硬水的性能和抗水解的性能均佳，而且在中性溶液 中能稳定存在。常用于生产粉状洗涤剂、液体洗涤剂。
非离子型表面活性剂： 聚醚型非离子表面活性剂：具有分子量大和低泡特点，一般
水玻璃等
料浆的配制
过滤
脱气
水不溶物
研磨
喷雾干燥
输送与老化
后配料
包装
产品
过氧酸盐、酶制剂、香精、非离子
一、料浆的配制
料浆浓度：料浆的总固体含量高而流动性好；含量65%-70%。 投料的次序：先难后易(溶解度)；先轻后重(密度)；先少后多(重量) 料浆的温度：50—60℃。 料浆的空气量：残存空气会形成多孔状粒子，脱气后相对密度＞1.2 后配料: 不宜在前配料加入的热敏性原料及一些非离子表面活性剂与
（1）活性物要考虑其稳定性：用喷雾干燥温度较高，要选择热稳定性 好的表面活性剂。而非离子表活采用在后配料中加入或其它方法成型。 （2）考虑洗涤方式：如采用手洗，习惯于高泡，需加入增泡稳泡剂； 对于机洗，配入泡沫较少的非离子表面活性剂、肥皂或其它抑泡剂。 （3）要求对衣物没有损伤：对织物的色泽没有强烈的褪色，而且对皮 肤刺激性小，因此对配方中的pH值和组分要有很好的控制。 （4）防止污垢的再沉积：配入一定量的抗再沉积剂；加入少量的荧光 增白剂以提高织物洗后的白度；加入抗结块剂以增加粉品的流动性。 （5）配方时各组分用量要控制准，如果用量或配比发生变化，将影响 到成品粉的性能和粉剂的密度。 （6）保证粉品贮存及使用时的稳定性：必须将吸湿性原料用量控制在 一定范围内，粉品含水量与配方中的各组分配比有关。
此外,具有增大溶解度，提高粘度、稳定泡沫、抗结块、降 低对皮肤的刺激性以及增白等性能。
（2）无机助洗剂的代表种类
①沸石(4A分子筛) 是具有三维网络空间结构水合铝硅酸钠，即Na2O·Al2O3·xSiO2·yH2O。 作用: 沸石中的Na＋可与洗涤剂中的Ca2＋、Mg2＋进行交换，使水软化， 同时又使其呈碱性。 ②硅酸盐 如泡化碱，NaO·XSiO2。 作用: a 污垢的抗絮凝；b 抗再沉积；c 软化水；d 腐蚀抑制作用； e 在喷雾干燥中，硅酸盐使中心颗粒粉具有松脆性；使物料具有可塑性。 ③碳酸盐 碳酸钠或纯碱(Na2CO3)；纯碱能使溶液pH值超过9，提供高碱度，使水 软化，并在沉淀产生后仍能保持这种碱度。 碳酸氢钠，化学式NaHCO₃，俗称小苏打。 倍半碳酸钠又称为改性碱，即NaHCO3. Na2CO3.2H2O和K2CO3。
2.附聚成型法 附聚是指固体物料和液体物料在特定条件下相互聚集，成为一定
的颗粒（附聚体）。 优点：省去了物料的溶解和拌浆的蒸发步骤，省去相应的若干设备，
从而单位产量投资费用小，生产费用也低，三废污染最小，产品表观 密度大，可用来生产新型的浓缩洗涤剂。 (1)附聚成粒的过程 附聚成粒就是将细粉粒经过附聚增大造粒的物理化学过程。 将硅酸盐溶液作为黏合剂，喷洒在干态物料上; STPP和碳酸钠等可 水合盐类能使硅酸钠失水干燥，形成干态硅酸盐黏合剂，通过粒子 间的桥接，形成近似于球状的附聚物.
喷雾干燥制得的洗衣粉（常称基础粉）混合，从而生产出多品种洗 涤剂的过程即后配料。 设备：钢衬不锈钢，蒸汽加套； 搅拌装置上下两只，且旋转方向相反，搅拌速度下快上慢，一般上 层为浆叶式，下层为涡轮式，保证翻动均匀避免死角。
图5-5 连续配料工艺流程示意
二、粉状洗涤剂的生产方法
洗衣粉生产通常分为喷雾干燥、附聚成型和干混3种工艺。 喷雾干燥大多用于生产堆密度较小的普通洗衣粉. 附聚成型和干混更适合生产堆密度较大的浓缩洗衣粉。 配制洗衣粉的基本原料，如表面活性剂、助剂和其他添加剂往往 是以液体和悬浮液供应，因此，制造洗衣粉的生产过程首先要考虑去 除其中的水分。
固体粉料
预混合器 造粒机
旋转混合器
成品粉仓
(4) 附聚器 附聚器有不同的结构形式，图5-14是由弹性 材料制造的直立圆筒附聚器。 过程：固体粉粒从圆筒上部进入。液体物料 从筒壁突出的喷嘴用压缩空气雾化喷洒。粉料在 高旋转的叶片作用下形成湍流，被雾化的液滴均 匀湿润，湿润的粉粒相互粘结，使粉粒增大。 颗粒大小决定于：a.粉料与液体物料的特性以 及相互配比；b.湍流强度与停留时间。而湍流强 度制约于叶片数量、角度及轴的转速。 筒壁上有可上下移动的橡胶滚筒防止内壁结块。
一些无机盐，如硅酸钠、聚磷酸钠、纯碱，全可以增加液体黏度， 但在增加液体的黏度时应该考虑到粒化后颗粒的流动性。
附聚成型法生产线: 由原料输送系统、固液体计量控制系统、预混合系
统、造粒系统工程、干燥老化系统、后配料系统、电气控制系统等组成
工艺流程：
粉料 液体料
香精和酶等
↓
↓
↓
预混合 → 附聚 →调理 → 后配料 →干燥 →筛分 →包装 →产品
7850
1450~1650 1200~1300
泡沫塑料
20~50
说明：重垢洗衣粉应具有使用方便、去污力强、耐硬水、不损伤衣物 和皮肤等性能。通常可机洗和手洗。
由于重垢洗衣粉配方pH值一般大于7，为高碱性配方产品；适用于 洗涤污垢较重的衣裤和外衣、被单、被褥等。配方中以阴离子表面活 性剂为主，由表面活性剂、助剂、有机鳌合物、抗再沉积剂、消泡剂、 荧光增白剂、防结块剂、香精等组成。
图5-1逆流高压自动喷粉塔流程
顺流式喷雾干燥装置
5.2 附聚成型法
1. 附聚成型法生产洗衣粉的特点 相对于喷雾干燥法，附聚成型法能耗低、投资少、能生产多种类型产品。 其特点如下： ①产品表观密度大。普通洗衣粉在0.2~0.5g/cm3，一般为0.25~0.35g/cm3， 附聚成型粉的表观密度在0.5~1.0g/cm3，通常为0.6~0.9g/cm3。 ②表面活性剂含量可以高于普通粉，含非离子表面活性剂一般在8%以 上。总活性物在15%~30%，甚至达到近40%。 ③含硫酸钠仅5%左右，而喷雾干燥法中的产品硫酸钠的含量20%~30%。 ④浓缩粉中抗污垢再沉积剂、漂白剂、漂白活化剂等助剂均有所增加。
第五章 粉状洗涤剂的生产
第一节 洗衣粉的成分
表面活性剂
洗涤粉 组成
无机助剂
（用量大， 种类少）
助剂
有机助剂
（用量少， 种类多）
碱性盐：磷酸盐、碳酸盐、硅酸盐
中性盐：主要是硫酸盐 过氧酸盐：过硼酸盐、过碳酸盐 抗沉淀剂（CMC）
泡沫稳定剂 增白剂 酶制剂、香料等 料浆调理剂等
一、粉状洗涤剂配方设计原则
（2）附聚成粒的作用力主要有3种： ①来自流动液体的黏合力，这是主要作用力，流动的液体的黏度越大， 附聚的力量越大； ②分子间的引力与静电力，使直径小于1μm的细小颗粒相互黏结； ③在搅拌下的机械咬合力帮助细颗粒凝聚。
高黏度的液体加入后，在颗粒之间形成不流动液体黏结桥，使其他 黏结力得到充分利用，于是颗粒之间的黏合力大大加强。
④释氧物 世界上很多地区，粉状洗涤剂中都添加释氧化合物。所用的
主要原料是过硼酸钠（NaBO3·4H2O)。 过硼酸钠理论上含有10.4％的活性氧，溶解于水时可以形成
H2O2。过氧化氢进一步离解，最后获得活性氧原子。
⑤硫酸钠 用量可高达20-45%，在洗衣粉中是重要的填充剂.
作用：a.可以降低产品价格； b. 也可降低洗涤剂活性物的临界 胶束浓度，能在洗衣粉中表面活性剂浓度较低时发挥洗涤作用。 c. 改善流动性，防止结块；调节产品表观密度。
和去污力，价格低廉而被广泛用于洗涤剂生产中；耐硬水性
能较差。
添加沸石等软水洗涤助剂
α-烯烃磺酸钠(AOS)不仅具有优异的去污能力，而且还具有 优良的耐硬水的性能，它是重垢型颗粒洗涤剂的重要成分。
脂肪醇硫酸盐(AS):一般为十二醇、十四醇、十六醇和十八醇 的硫酸钠盐, 其水溶液显中性, 去污能力好, 耐硬水性能一 般, 且洗后的织物和纤维手感好。
2. 回收粉尘：尾气从塔顶经除尘回收细粉后排出。 3. 后配料: 从塔底排出的洗衣粉经老化后进入基粉仓，酶制剂、 小组分添加剂及香精和非离子表面活性剂经过计量，进入后配料 旋转混合器混合，非离子表面活性剂等液体被高度雾化，与粉体 进行充分的接触、吸附混合，获得组份稳定和均一的加酶加香高 活性物含量洗衣粉。
漂白剂的用量很少或不加，也不添加柔软剂和酶。
该配方的表面活性剂含量大幅提升，还添加了蛋白酶和过硼酸钠等 洗涤助剂，提升了去污性能。 配方对手的伤害小，洗后无干裂的感觉，香味宜人，适合广大家庭 使用。
第二节 洗衣粉的生产方法
料浆的配制和干燥
洗衣粉生产
合成洗涤剂的成型和后处理
工艺流程图
真空
表面活性剂 水
2 有机助剂 （1）抗再沉积助剂 ①抗再沉积剂-羧甲基纤维素纳(CMC) ②聚乙烯吡咯烷酮(PVP) （2）酶
例如蛋白酶、纤维素酶，提升去污力和让衣物洁亮如新。 （3）荧光增白剂
荧光增白剂的种类很多，其中以二苯乙烯类最重要。在视觉 上产生洁白、耀目的效果。
（4）香精 香精与洗涤剂组分有良好配伍性，在pH9～11是稳定的。
洗涤剂的主要成分是表面活性剂，但只有表面活性剂产品不但 过于浓缩，价格贵，而且消费者难以小剂量量取。
因此几乎所有洗涤剂都需要有其它“助剂” ，助剂本身去污 能力很小或没有去污能力，但加到洗涤剂中都可改善洗涤 剂 的性能，降低表面活性剂的用量。
洗涤助剂具有如下三种功效： ①对金属离子有螯合作用，使硬水软化； ②起碱性缓冲作用，使洗涤剂的碱性不致于因少量酸性物质存 在而发生显著变化； ③具有分散作用，即在洗涤过程中使污垢向水中分散，防止污 垢再附着的抗再沉积作用。
洗涤剂中加入香精的质量一般小于1%。 （5）抑菌剂
抑菌剂的加入质量一般是千分之几，可防止细菌的繁殖。 （6）抗静电剂和织物柔软剂
作为改进织物手感和降低织物表面静电干扰的柔软剂和抗 静电剂，通常使用阳离子表面活性剂，如二甲基-二氢化牛酯 季铵盐 。
三、洗衣粉理化指标及测定
密度是材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。所谓绝对密实状态 下的体积，是指不含有任何孔隙的体积。 表观体积是实体积加闭口孔隙体积（包括内部封闭孔隙） 。 表观密度是指材料的质量与表观体积之比；是指材料在自然状态下 （长期在空气中存放的干燥状态）的密度情况。 堆积密度是指散粒材料或粉状材料，在自然堆积状态下单位体积的质 量。材料的堆积体积指在自然、松散状态下，按一定方法装入容器的 容积，包括颗粒体积和颗粒之间空隙的体积。
1.喷雾干燥法 优点：干燥过程迅速，保持物料的性质，具有规定的相对密度， 外形一致，工艺连续化，设备的单位生产能力高。 按照料浆雾状液滴与热风的接触方式，分为顺流式和逆流式。 工艺流程
高塔法及后配料生产线工作原理 1. 热风干燥：由燃油或燃气热风系统的热风由塔底进入塔内，与 塔顶下来的物料液滴形成逆流干燥；物料液滴在降落过程中不断 受热，其内部水份不断汽化，形成空心颗粒；并从塔底排出。
表观密度=M(实体) ÷ V(实体+闭口孔隙)
材料
密度（g/cm3） 表观密度(kg/m3) 堆积密度(kg/m3)
石灰岩
2.60
砂
2.60
实心黏土砖
2.50
空心黏土砖
2.50
水泥
3.20
普通混凝土
轻骨料混凝土
木材
1.55
钢材
7.85
1800~2600
1600~1800 1000~1400
2100~2600 800~1900 400~800
二、洗衣粉常用的主表面活性剂 （1）表面活性剂—主要活性成分
•价格低廉，与碱一起配合使 用可提高去污能力，洗涤后 的织物手感较好。
阴离子表面活性剂: 以肥皂、烷基硫酸钠和十二烷基苯磺
酸钠用得最多。
钠皂和钾皂溶液的pH值约为10，具有良好的洗涤油性污垢的
性能；但非常不耐硬水。
十二烷基苯磺酸钠（ABS）易溶于水，具有良好的起泡性能
用于低泡洗涤剂的生产。 蔗糖酯：对人体无害，溶于水呈透明液体，主要由于低泡洗
涤剂的制造。 两性表面活性剂：既有阴离子洗涤作用又有阳离子织物柔软
作用；耐硬水，对皮肤刺激性小，具有较高的杀菌力涤剂的综合性能，在粉状洗涤剂配方中
还要加入各种助剂，如碱性助剂、硬水软化剂、抗再沉积剂、增 溶剂、杀菌剂、增泡稳泡剂、增白剂等。 （1）无机助洗剂