Биоразлагаемое техническое моющее и обезжиривающее средство
Владельцы патента RU 2742299:
ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "НАУЧНО - ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕХНОЛОГИЙ ОРГАНИЧЕСКОЙ, НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ И БИОТЕХНОЛОГИЙ" (RU)
Изобретение относится к области бытовой химии и представляет собой безвредную для окружающей среды моющую композицию. Разработанное средство может быть использовано для очистки и обезжиривания различных поверхностей технологического оборудования от трудносмываемых органических соединений, таких как СОЖ, масла, жиры, копоть, нагар в нефтеперерабатывающей, машиностроительной, пищевой и других отраслях промышленности. Описана композиция биоразлагаемого технического моющего и обезжиривающего средства на основе водного раствора смеси анионных, неионогенных и амфолитных поверхностно-активных веществ, комплексообразователя, органических растворителей и пищевых консервантов. В качестве анионного ПАВ в композиции присутствуют калиевые соли жирных карбоновых кислот растительных масел, в качестве неионогенных ПАВ – лаурет-7 и алкилполигликозид С12-14, в качестве амфолитного ПАВ - кокамидопропилбетаин, в качестве регулятора щелочности – кальцинированная сода, в качестве комплексообразователя – динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилон Б), в качестве органических растворителей - изопропиловый спирт и d-лимонен, в качестве консервантов - бензойнокислый натрий и сорбат калия. Технический результат – создание биоразлагаемого технического моющего и обезжиривающего средства, обладающего высокой моющей способностью и антибактериальным действием. 3 пр.
Изобретение представляет собой жидкую моющую композицию, относящуюся как к области бытовой, так и к области производственной химии [1]. Разработанное моющее средство предназначено для очистки и обезжиривания различных поверхностей технологического оборудования от трудно-смываемых органических соединений.
Ассортимент современных технических моющих средств довольно обширен. Большинство представленных составов обладает высокой моющей способностью по отношению к типичным промышленным загрязнителям. При этом наиболее эффективными являются композиции, основными компонентами которых (до 80%) являются агрессивные органические растворители (например, толуол, ксилол, N-метилпирролидон и т.п.), а также анионактивные ПАВ [2, 3]. Подобные составы могут обладать высоким уровнем токсичности и низким уровнем биоразложения, при работе с ними необходимо применение индивидуальных средств защиты органов дыхания и кожи.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание экологически безопасной моющей композиции, эффективной по отношению к масляным и жировым бытовым и техническим загрязнениям и обладающей дезинфицирующим и антиресорбирующим действием.
Известно жидкое моющее средство [4], содержащее каустическую соду, кальцинированную соду, глюконат натрия, пав - 38-40% мас. водный раствор алкиламин карбоксилата моносоли щелочного металла и воду. Технический результат: получение жидкого моющего средства, обеспечивающего низкое пенообразование и хорошую смачиваемую способность. Использование в данном изобретении только одного амфотерного ПАВ (кокоиминодипропионат натрия) является недостаточном для комплексной очистки загрязненной поверхности.
Известно моющее средство [5] предназначенное для обработки пищевого технологического оборудования, содержащее гидроксид щелочного металла, смесь неионогенных поверхностно-активных веществ и воду. Моющее средство дополнительно содержит натриевую соль альдоновой кислоты в виде глюконата натрия, низкопенное неионогенное ПАВ в виде алкилполигликозида С8-С10 и триэтаноламин, а смесь неионогенных поверхностно-активных веществ введена в виде смеси этоксилированных жирных спиртов с длиной углеводородного радикала С12-С14 со степенью этоксилирования 6 и 10 при следующем соотношении компонентов, масс.%: гидроксид щелочного металла 20-30, глюконат натрия 1-3, низкопенное неионогенное ПАВ - алкилполигликозид С8-С10 0,1-1, триэтаноламин 0,1-1, смесь неионогенных ПАВ 1-10, вода остальное. Технический результат - создание бесфосфатного низкопенного моющего средства с повышенной моющей способностью. Недостатком данной композиции является отсутствие в составе комплексообразователей, малое разнообразие ПАВ, тем самым ухудшаются потребительские свойства конечного продукта.
Прототипом является моющее средство [6] для механизированного и ручного способов мойки и дезинфекции оборудования в медицине, сельском хозяйстве, на предприятиях пищевой промышленности, объектах коммунальных служб, на транспорте. Средство содержит следующие ингредиенты в определенном соотношении компонентов: алкилдиметилбензиламмоний хлорид, дидецилдиметиламмоний хлорид, глутаровый альдегид, полуформаль бензилового спирта, смесь неионогенных ПАВ, комплексообразователь, спирт изопропиловый, скипидар и воду. Технический результат - обеспечение повышенной антимикробной активности и увеличенной моющей способности. Недостатком данного изобретения является использование катионных ПАВ, которые обладают сильным токсическим эффектом. Входящий в состав композиции скипидар обладает резким специфическим (неприятным) довольно стойким запахом.
Проблема настоящего изобретения заключается в создании биоразлагаемого технического моющего и обезжиривающего средства, предназначенного для очистки и дезинфекции производственного инвентаря, санитарно-технического обслуживания оборудования и помещений.
Моющая композиция включает в себя биоразлагаемые компоненты, такие как продукты омыления растительных масел, неионогенное ПАВ, амфолитные ПАВ, кальцинированную соду, пищевой консервант, комплексообразователь, смесь органических растворителей и воду, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Компонент | Содержание, мас.% |
| Продукты омыления растительных масел | 2-4 |
| Лаурет-7 | 2-4 |
| Алкилполигликозид С12-14 | 1-3 |
| Кокамидопропилбетаин | 3-5 |
| Изопропиловый спирт | 4-8 |
| D-Лимонен | 4-8 |
| Кальцинированная сода | 3-5 |
| Динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилон Б) | 2-4 |
| Бензойнокислый натрий | 3-5 |
| Сорбат калия | 1-1,5 |
| Вода | остальное |
Одним из компонентов является продукт омыления смеси натуральных растительных масел (кокосового, пальмового) и олеиновой кислоты водным раствором гидроксида калия, с добавкой лимонной кислоты в качестве регулятора кислотности среды, при следующем соотношении компонентов:
| Компонент | Содержание, мас.% |
| Олеиновая кислота | 20-30 |
| Кокосовое масло | 10-25 |
| Пальмовое масло | 10-25 |
| Гидроксид калия | 10-15 |
| Кислота лимонная | 2-4 |
| Вода | остальное |
В качестве синтетических ПАВ используется лаурет-7, относящиеся к группе этоксилированных жирных спиртов. Является сильным эмульгирующим агентом, низкотоксичен и биоразлагаем. Используется также алкилполигликозид С12-14, относится к экологически чистым, биоразлагаемым неионогенным ПАВ. Не токсичен, мягко воздействует на кожу благодаря тому, что производится из натурального сырья - глюкозы, получаемой из кукурузы и жирных спиртов кокосового и пальмового масел. В качестве амфолитного ПАВ используется кокамидопропилбетаин, получаемый на основе жирных кислот кокосового масла.
Используется также динатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилон Б) органическое соединение, натриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты, представляющая собой белый кристаллический порошок. В данной композиции выполняет роль комплексообразователя и благодаря своим свойствам легко растворяет налеты накипи, ржавчины и окислов металлов, не разрушая при этом материал самих поверхностей.
Вспомогательным компонентом, предназначенным для эмульгирования и удаления масел и жиров, выступает смесь изопропилового спирта и d-лимонена. d-лимонен - это широко распространенный терпеновый углеводород, являющийся основным компонентом масла апельсиновой кожуры (до 80-90%). В данной системе изопропиловый спирт является солюбилизатором, поскольку d-лимонен не растворим в воде.
Уровень рН измерялся по ГОСТ 22567.5-93 [7]. Этот показатель соответствует рН 8,5-9.
Биоразлагаемость компонентов смеси соответствует 85-90% (ГОСТ 32509-2013) [8], что удовлетворяет требованиям отечественных и иностранных стандартов экологической чистоты бытовой и косметической химии.
Приготовление биоразлагаемого технического моющего и обезжиривающего средства иллюстрируют следующие примеры.
Пример 1
Соотношение компонентов биоразлагаемого технического моющего и обезжиривающего средства:
| Компонент | Содержание, мас.% |
| Продукты омыления растительных масел | 2 |
| Лаурет-7 | 3 |
| Алкилполигликозид С12-14 | 2 |
| Кокамидопропилбетаин | 4,5 |
| Изопропиловый спирт | 5 |
| D-Лимонен | 5 |
| Кальцинированная сода | 3,5 |
| Трилон Б | 3 |
| Бензойнокислый натрий | 3,9 |
| Сорбат калия | 1,1 |
| Вода | остальное |
Для приготовления одного из компонентов - продукта омыления растительных масел (мыло) - смесь кокосового, пальмового масел и олеиновой кислоты плавят при температуре 50-60°C до получения жидкой однородной массы при следующих соотношениях:
| Компонент | Содержание, мас.% |
| Олеиновая кислота | 29,1 |
| Кокосовое масло | 19,0 |
| Пальмовое масло | 15,2 |
| Гидроксид калия | 12,7 |
| Кислота лимонная | 3,2 |
| Вода | остальное |
Водный раствор гидроксида калия готовят отдельно. Расплав масел объединяют с раствором гидроксида калия, полученную смесь перемешивают при помощи верхнеприводной мешалки на водяной бане при температуре 70-80°C. В конце процесса омыления (в среднем через 3 часа) добавляют лимонную кислоту для корректировки pH.
Далее в реактор, снабженной контуром обогрева и перемешивающим устройством, помещают расчетное количество воды, трилона Б, кальцинированной соды, бензойнокислого натрия, сорбата калия до полного растворения. Далее последовательно добавляют смесь мыла и ПАВ (лаурет-7, кокамидопропилбетаин, алкилполигликозид С12-14). В конце приготовления порционно добавляется смесь изопропилового спирта и d-лимонена.
Технический результат данной композиции состоит в оптимальной моющей способности и умеренному пенообразованию, расслоения не наблюдается.
Пример 2
Соотношение компонентов биоразлагаемого технического моющего и обезжиривающего средства:
| Компонент | Содержание, мас.% |
| Продукты омыления растительных масел | 2 |
| Лаурет-7 | 2 |
| Алкилполигликозид С12-14 | 1 |
| Кокамидопропилбетаин | 3 |
| Изопропиловый спирт | 4 |
| D-Лимонен | 4 |
| Кальцинированная сода | 3 |
| Трилон Б | 2 |
| Бензойнокислый натрий | 3 |
| Сорбат калия | 1 |
| Вода | остальное |
Приготовление продукта осуществляется аналогично примеру 1. Технический результат - низкая пенообразующая и моющая способность раствора. Возможно расслоение при длительном хранении.
Пример 3
Соотношение компонентов биоразлагаемого технического моющего и обезжиривающего средства:
| Компонент | Содержание, мас.% |
| Продукты омыления растительных масел | 4 |
| Лаурет-7 | 4 |
| Алкилполигликозид С12-14 | 3 |
| Кокамидопропилбетаин | 5 |
| Изопропиловый спирт | 8 |
| D-Лимонен | 8 |
| Кальцинированная сода | 5 |
| Трилон Б | 4 |
| Бензойнокислый натрий | 5 |
| Сорбат калия | 1,5 |
| Вода | остальное |
Приготовление продукта осуществляется аналогично примеру 1. Технический результат - средняя моющая способность, умеренное пенообразование. Увеличение концентрации ПАВ улучшают показатель пенного числа, однако приводит к нестабильности конечного продукта, расслоению при длительном хранении.
Испытания моющей способности проводились при очистке поверхности ткани, загрязненной техническими маслами. Моющую способность (степень очистки) определяли по формуле:
где p0 - исходная масса чистой ткани, г;
p1 - масса ткани с загрязнителем, г;
p2 - масса ткани после обработки, г.
| Примеры | Моющая способность, % | ||
| Опыт 1 | Опыт 2 | Опыт 3 | |
| 1 | 97 | 95 | 98 |
| 2 | 75 | 74 | 68 |
| 3 | 89 | 90 | 87 |
Обезжиривающие свойства моющего средства подтверждаются данными по определению гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ), то есть способности образовывать стабильные эмульсии в системе «вода-масло». Так согласно экспериментальным данным по эмульгировании масел в мерном цилиндре значение ГЛБ составило 12,4. По шкале Гриффина данное значение укладывается в диапазон для категории эмульгаторов и моющих средств [9].
Обезжиривающие свойства также проверялись на основании методики оценки чистоты поверхности металлических пластин, загрязненных индустриальными маслами, изложенной в ГОСТ 9.402-2004 [10]. После обработки разработанным моющим средством наблюдается полное очищение поверхности пластин от масляной пленки.
Оценка антибактериального действия производилась методом диффузии моющего средства в плотную питательную среду, на которую предварительно была засеяна одна из стандартных культур, а также культивированием микробных культур в питательном бульоне с добавлением моющего средства [11]. Образец разработанного продукта подавлял рост всех тест-культур микроорганизмов (Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Candida albicans) в опыте по оценке микробостатического действия методом диффузии. Зона задержки роста микроорганизмов оставила более 10 мм. В опыте по качественной оценке микробоцидного действия выявлено полное подавление тест-культуры E.coli.
Источники информации
1. ГОСТ 32478-2013 Товары бытовой химии. Общие технические требования. Дата введения: 01.01.2015.
2. RU 2330064, C11D 1/83, C11D 3/43, опубл. 27.07.2008.
3. RU 2306330, C11D 1/66, C11D 3/04, C11D 3/40, C11D 3/44, опубл. 20.09.2007.
4. RU 2491328, C11D 3/04, C11D 1/88, опубл. 27.08.2013.
5. RU 2517192, C11D 1/66, C11D 1/825, C11D 3/04, опубл. 27.05.2014.
6. RU 2448735, A61L 2/18, A61L 2/16, C11D 3/48, опубл. 27.04.2012.
7. ГОСТ 22567.5-93 Средства, моющие синтетические и вещества поверхностно-активные. Методы определения концентрации водородных ионов Дата введения: 01.01.1996.
8. ГОСТ 32509-2013 Вещества поверхностно-активные. Метод определения биоразлагаемости в водной среде. Дата введения 01.01.2015.
9. Кузнецов, С. А. Определение гидрофильно-липофильного баланса ПАВ на основе растительных масел и полиэтиленгликолей [Текст] / С. А. Кузнецов, Н. И. Кольцов // Вестник Чувашского университета. - 2006. - № 2. - С. 30-33.
10. ГОСТ 9.402-2004. Единая система защиты от коррозии и старения (ЕСЗКС). Покрытия лакокрасочные. Подготовка металлических поверхностей к окрашиванию. Дата введения: 01.01.2006.
11. МУК 4.2.1890-04. Определение чувствительности микроорганизмов к антибактериальным препаратам. Методические указания. Дата введения: с момента утверждения.
Биоразлагаемое техническое моющее и обезжиривающее средство, включающее продукты омыления растительных масел и олеиновой кислоты, неионогенные ПАВ в виде лаурета-7 и алкилполигликозида С12-14, амфолитное ПАВ в виде кокамидопропилбетаина, кальцинированной соды, комплексообразователь в виде динатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты – трилона Б, изопропиловый спирт, d-лимонен, консерванты в виде бензойнокислого натрия и сорбата калия, вода в следующих соотношениях, мас%:
продукты омыления растительных масел – 2-4;
лаурет-7 – 2-4;
кокамидопропилбетаин – 3-5;
алкилполигликозид С12-14 – 1-3;
изопропиловый спирт – 4-8;
d-лимонен – 4-8;
кальцинированная сода – 3-5;
трилон Б – 2-4;
бензойнокислый натрий – 3-5;
сорбат калия – 1-1,5;
вода – остальное до 100.
