廚房油垢及清洗劑配方設計范文
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《日用化學品科學》2014年第五期
廚房中一般經過氣化后冷凝的油垢可以使用一般的清洗劑進行乳化或增溶等將其去除。由于比較頑固的重油垢是聚合油脂將各種類型的油垢交織在一起，既不溶于水，又難以在通常情況下被乳化及增溶等，所以需要對廚房重油垢的去除機理及具體的去除方法進行研究。目前去除油垢的機理及方法主要有以下幾種。
1.1溶劑除油垢
有機溶劑對聚合物油垢具有很好的潤濕、滲透、溶解和乳化作用，對油垢達到很好的去除效果，如圖1所示。但是去油垢效率高的有機溶劑都具有閃點低、毒性大、易燃及污染性強等缺點。另外廚房受污染的表面較多，所以如果全部使用溶劑，將會消耗大量的溶劑，價格昂貴，產品成本會很高，且純溶劑對人體有一定的危險。如果使用添加少量溶劑的水劑產品，由于溶劑量太少對聚合物的溶解性將大大降低，清洗效果也將驟降。
1.2堿性物質的皂化作用
一般的輕油垢，如植物食用油遇到堿性物質較易發生皂化反應生成溶于水的肥皂和甘油達到去除目的。經高溫揮發出來的食用油在空氣中氧化聚合后的聚合油垢產物帶有了過氧化物和羥基等酸性基團，這些基團與堿性物質較易發生中和反應，從而大大增強其親水性，可以使用水基清洗劑將其去除。缺點是堿性物質對器具表面及使用者皮膚都有一定腐蝕性。
1.3表面活性劑除油垢
廚房油垢清洗劑中的表面活性劑去油垢效果主要通過潤濕、滲透、增溶和乳化等一系列作用使油垢脫落，從而達到去除的目的。其優點是去污率高、毒性低、刺激性小。表面活性劑在除油垢過程中與油垢之間主要存在以下幾種作用：
1.3.1降低表面張力及乳化吸附作用一般表面活性劑中含有親水和親油基團,在清洗油垢的過程中親油基團的一端與油垢吸引，親水基團的一端伸入水中從而降低了油垢與清洗劑之間的表面張力或界面張力。根據固體表面潤濕的原理，固體表面液體的表面張力越低，潤濕滲透性能通常就越好，油垢就越容易卷縮成油珠，如圖2所示。同時表面活性劑的乳化作用可以將油垢乳化分散成細小的粒子，然后靠機械(外力)作用使油垢脫落而達到除油垢的目的。
1.3.2增溶作用表面活性劑的去污能力與表面活性劑的增溶作用是分不開的。非極性油垢增溶于表面活性劑的膠束疏水內核中，如圖3所示；極性油垢增溶于膠束的表層親水性區域內。膠束對油垢的增溶作用實際上是將油垢溶解于清洗劑中，從而使油垢不能再沉積，這將大大提高清洗效果。
根據以上3種常用廚房油垢去除方法的描述可以發現，每個單一的方法都有一定優缺點和局限性，所以配方設計時需要將這3種方法綜合起來，充分利用溶劑對聚合物油垢的溶解力、堿性物質的堿度對油垢的影響以及表面活性的特性來增強和加大清洗劑的去除油垢能力。
2.1設計原理
廚房油垢清洗劑選擇化學原料時首先應遵循以下原理：由于廚房油垢和物體表面之間一般都具有很好的結合力，所以清洗劑必須能夠把油垢去除的同時而不破壞物體的表面。設計廚房油垢清洗劑配方主要從配方去污效果、安全性、穩定性及遵循當地的法律法規和標準等幾個因素進行考慮。
2.2常用廚房油垢清洗劑的配方組成
2.2.1表面活性劑表面活性劑可以促進清洗劑對油垢表面的潤濕及油垢卷縮，通過對油垢進行分散滲透乳化，提高清洗劑洗滌效果。洗滌作用就是指浸漬在某種介質中（主要是水），去除固體表面上油垢的過程，在此過程中表面活性劑通過疏水部分和固體表面之間的相互作用吸附到固體基底上，同時吸附到油垢表面上，改變了原有的界面之間電、機械和化學性質，減弱了油垢和固體表面的黏附力。表面活性劑主要有4類：非離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑和兩性離子表面活性劑。廚房油垢清洗劑配方中主要用到非離子和陰離子表面活性劑，且它們的混合體系使產品的洗滌去污效果達到更佳，原因是：非離子表面活性劑的存在降低了陰離子表面活性劑頭基之間的靜電排斥力，因此促進了吸附作用。
2.2.2溶劑高沸點的醇醚有機溶劑對油性污垢，尤其是由不飽和油形成的褐色黏型樹脂狀的變質油垢具有良好的膨脹和溶解作用，可以有效降低油垢各成分之間以及油垢與固體表面的結合力，為油垢的去除創造條件。考慮到產品的去污力及對人體、環境的安全性，最好選擇閃點較高、安全性能好、溶解力強的有機溶劑，如乙二醇正己醚和二乙二醇丁醚相結合。
2.2.3堿廚房油垢清洗劑使用過程中，堿可以通過與油垢的接觸促使油垢部分皂化而被除去，同時還能對不飽和油脂聚合物形成的樹脂狀物產生溶脹作用（堿溶脹樹脂），使油垢與固體表面的結合力和油垢的致密性下降,這對薄膜型油垢的去除非常有利。另外由于油脂聚合物油垢中含有一些酸性基團比較容易受堿性物質的攻擊，因此在配方中要考慮一定的堿度，這樣在清洗的時候可以加大油脂的親水性有利于使用水基清洗劑清洗。堿可選擇有機堿如三乙醇胺等和無機堿如氫氧化鈉和氫氧化鉀等。
2.2.4添加劑和螯合劑廚房油垢清潔劑配方中表面活性劑的表面活性可以隨著溶劑、各種添加劑、螯合劑和鹽的加入而增加。添加劑主要是指具有3種功效的原料：穩定配方中堿的pH值、穩定緩沖體系的pH值和螯合硬水中的鈣和鎂等金屬離子，常見的添加劑有磷酸鹽、碳酸鹽和檸檬酸鈉等。這里提到的“螯合劑”與“添加劑”的主要區別在于：它們不會像添加劑或酸堿物質那樣很明顯地改變體系的pH值，盡管它們也可以螯合硬水中的鈣和鎂等金屬離子并且是很好的緩沖劑。一種常見的螯合劑是EDTA-4Na。
2.2.5香精染料消費者的期望值有一部分是產品的外觀，從美觀角度考慮產品最好具有令人舒服的外觀和可以接受的氣味，因此大部分廚房油垢清洗劑產品都會添加染料和香精。甚至于有的消費者喜歡有黏度的產品，所以有時候還會添加少量的增稠劑。
2.3廚房油垢清洗劑配方案例
根據以上綜合分析描述，設計廚房油垢清潔劑配方時需要將溶劑、表面活性劑及堿進行合理的復配使用。選用的配方主要用來考察清洗劑各主要成分對配方去油垢效果的影響，所以配方設計的時候沒有添加其他與去油垢效果關系不是很大的香精染料等成分。最終我們擬定了本文將要使用的基礎配方S，見表1。
3廚房油垢清洗劑去污力三大主要影響因素試驗
3.1試驗目的和方法
該試驗主要目的是研究廚房油垢清潔劑及三大主要成分在配方中對產品去污力的影響情況。基礎配方選用以上擬定的配方，根據試驗目的需要對基礎配方進行調整，做相應的對比測試。由于試驗方法的誤差限制，基礎配方在每一組平行試驗中的去污力結果可能不盡相同，但是作為對比試驗，結果對我們設計配方時還是有一定的參考價值。試驗方法參照現行的國家標準QB/T4348—2012《廚房油垢清洗劑》中的附錄A———去污力的測試方法。
3.2試驗配方
該試驗選用的配方主要有：基礎配方S、配方A、配方R、配方K，其中配方A、R和K分別是將基礎配方中表面活性劑、溶劑和堿去掉來檢驗這三大主要成分對廚房油垢清潔劑配方去污力的影響情況，見表2和圖4。
3.3試驗結果
由圖4試驗結果表明，不添加溶劑、表面活性劑或堿的配方去污力明顯比基礎配方要差很多，證明這三大主要成分對廚房油垢清洗劑配方的去污力貢獻都很大。試驗結果表明，3種主要成分對廚房油垢清洗劑去污力的影響都很明顯，缺少任何一項，產品的去污力都將大打折扣，所以廚房油垢清洗劑配方設計的時候要考慮將3種有效成分進行合理復配，以期達到最佳的去污效果。
4結論
根據研究可以發現廚房油垢的組成及其形成過程極其復雜，而且很難用一般的清洗劑去除。廚房油污的去除方法主要有溶劑除油垢、堿性物質的皂化作用及表面活性劑除油垢3種，與其相對應的廚房油垢清洗劑的主要成分有溶劑、堿及表面活性劑。通過使用國家標準QB/T4348—2012《廚房油垢清洗劑》中的去污力測試方法對3種主要成分進行去污力對比試驗。試驗結果表明：每種成分對廚房油垢清洗劑的去污力都有不同程度的貢獻，所以最佳的廚房油垢清洗劑配方設計是將3種主要的功效原料進行合理的復配。
作者：閆媛李鼎文陳艷單位：上海莊臣有限公司研發部