浅析蜡烛加工过程气泡的产生原因及消泡技术

浅析蜡烛加工过程气泡的产生原因及消泡技术阚生东1*陈德昌2（1.青岛金王应用化学有限公司，266200.2.中国海洋大学，266003）摘要：本文就蜡烛加工过程中气泡的产生原因、气泡的性质、影响因素等进行分析，并对蜡烛加工过程采用的消泡技术进行总结。关键词：蜡烛消泡0引言蜡烛在加工过程容易产生气泡，尤其是浇注工艺生产的蜡烛，在蜡身上会聚集一些气泡，从而影响产品的表面效果，一般主要是以国内石蜡为主要原料的蜡烛容易产生气泡[1]，通常在蜡烛加工完成后，蜡身表面气泡不太明显，随着贮存时间的增加，表面气泡会不断增多，造成质量事故，为了减少以上弊端，本文讨论了起泡的原因及消泡技术。1产生气泡的原因气泡是指气体分散在液体中的分散体系，气体是分散相，液体是分散介质的气液相分散体系，当气体在蜡液中的溶解度已达到过饱和状态时，热力学的稳定状态就要减少，气体从液相转为气相的倾向就增大，在一定条件下形成了核泡。随着气体向核泡的扩散，核泡逐渐长大而形成了气泡。气泡常以三种状态存在，即：气泡-浮于气体中的单个液膜包裹气体物；泡沫-气多液少的“气/液”粗分散体；气泡分散体－液多气少的“气/液”粗分散体[2]。蜡烛中所形成的气泡大部分是第三种气体以小的球型分散在蜡体中。*现任青岛金王应用化学股份有限公司技术顾问、教授。蜡烛加工过程气泡原因较多，归纳起来有以下要素：即气液接触；含有易产生气泡原材料；发泡速度高于破泡速度。1.1气液接触气泡是气体在液体中的分散体，只有当气体与液体连续充分接触时，才能产生气泡，一般气体有两种方式进入到蜡烛中，一是从外部进入，由于原料蜡的熔化、搅拌混合、颜料及香精的加入混入气体；二是由于原料蜡本身产生气体：如香精中溶剂的挥发，原料蜡中空气的逸出等。1.2含易产生气泡的原料通常蜡烛在加工过程中，除石蜡作为主原料外，还会加入植物蜡、合成蜡、微晶蜡等添加剂，这些添加剂中，有些与空气的结合力较强，结合了大量的空气，在原料蜡混合时会不断释放出空气，从而导致最终产品产生气泡。1.3发泡速度高于破泡速度发泡速度高于破泡速度，指的是气泡的寿命，起泡的难易取决于气泡和其破灭后形成的液滴在表面自由能上的差别，实际上只有当气泡的产生速度小于破泡的速度时，气泡才能不断破裂。2影响气泡稳定的因素2.1泡径小气泡寿命较长，大气泡容易破裂，在蜡烛浇注冷却过程中，大气泡容易从蜡液中排出。2.2温度温度升高，泡沫表面张力、自由能增加，粘度降低，排液、变薄速度加快，容易破裂。2.3冲击冲击可直接击碎气泡。3消泡技术3.1排出起泡原因避免不必要的气液接触，在化蜡、转移蜡液时，应尽量避免直接冲击蜡液面带入空气，可将管伸入罐底，避免蜡液与空气在界面处急剧混合，保持搅拌浆叶低于液面0.5m以上，若有条件，应采用全密闭系统。3.2减少原料蜡中空气的带入当有与空气结合力较强的原材料加入时，应提前单独熔化，充分搅拌，释放所结合空气，然后再加入到其他蜡原料中搅拌混合。3.3破坏稳泡条件3.3.1提高气泡的上升速度：蜡液中的气泡和其他物体一样，在液体中受到浮力的作用。F=4πr3(ρ1-ρ2)g/3(1)其中：F—浮力（dyn）；r—气泡的半径（cm）；g—重力加速度(cm/s2)；ρ1—液体的密度（g/cm3）；ρ2—气泡中气体的密度（g/cm3）。按斯托克斯定律，气泡在液体中上升所需要的力为：F=6πηrV(2)其中：η—液体的粘度（泊）；V—气泡的上升速度（cm/s）；由（1）、（2）式可得出气泡的上升速度：V=2r2g(ρ1-ρ2)/9η(3)从（3）式中可得出结论：气泡的上升速度随着蜡液粘度的减小而增大；气泡的尺寸越大，其上升速度越大；蜡液密度越大，气泡中气体密度越小，上升速度越大。因此在蜡烛浇注过程中，可适当提高灌蜡温度，当温度较高时，蜡液的粘度较小，气泡的上升速度较大，同时缓慢冷却，可使蜡液中气泡有足够时间从蜡液中逸出，减少蜡体中气泡。3.3.2机械法当蜡液受到振荡时，气泡更容易逸出、破裂，此外可采用静置破泡法，在蜡液浇注前，静置蜡液来达到减少气泡的目的。3.3.3化学破泡法添加消泡剂，当体系中加入消泡剂后，消泡剂一般通过使气泡液膜局部表面张力降低、破坏膜弹性失去自修功能、降低液膜粘度使气泡寿命缩短等机理来达到消泡目的，对于消泡剂的研究，国内有很很多论文发表[3][4][5].4结论浇注蜡烛产生气泡的原因较复杂，应采用减少不必要的气液接触、适当提高灌蜡温度、提高蜡液冷却时间、静置消泡以及加入消泡剂等手段来减少蜡烛中气泡的产生。参考文献[1]吴国江.国内外蜡烛的发展状况.化工科技市场.2002，（7）：13～15.[2]朱先龙.浅析泡沫产生的原因及消泡技术.中国油脂.1999，19（6）：23～26.[3]徐江伟.消泡剂的复合及其消泡机理探讨.中国甜菜糖业.2002，（4）：31～34.[4]马利海，史文权.轻质油消泡剂的评选及配制.兰州石化职业技术学院学报.2004，（4）：4～5.[5]黄宪章，黄登宇.有机硅消泡剂消泡机理、特性及用途研究.科技情报开发与经济.2003，13（1）：161～163.TheanalysisofproducingbubbleincandleandthemethodofreducingthebubbleKanshengdong1*Chendechang2(1.QingdaoKingkingAppliedChemistryCo.,Ltd,266200,2.OceanUniversityofchina,266003)AbstractThereasonofproducingbubble,thepropertyofthebubble,andtheinfluencefactorhavebeenanalysed,thetechnologyofeliminatingthebubblehasbeensummarized.Keywordscandleeliminatebubble