Klassifizierung und Anwendung von Entschäumern

Schaum kann in vielen industriellen und alltäglichen Prozessen verschiedene Probleme verursachen. Beispielsweise kann übermäßiger Schaum in der Fermentationsindustrie zum Überlaufen der Fermentationsbrühe führen und so die Produktionseffizienz und Produktqualität beeinträchtigen. Im Lackierprozess kann Schaum im Lack zu Oberflächenfehlern auf den lackierten Objekten führen. Entschäumer sind Substanzen zur Beseitigung oder Reduzierung von Schaum und spielen in vielen Bereichen eine entscheidende Rolle.

Klassifizierung von EntschäumernOrganische Silizium-Entschäumer

Zusammensetzung und Struktur

Organische Silikonentschäumer bestehen hauptsächlich aus Polysiloxanen, wie beispielsweise Dimethylpolysiloxan. Die Silizium-Sauerstoff-Bindung in ihrer Struktur weist eine relativ niedrige Oberflächenenergie auf, wodurch sie sich leicht auf der Schaumoberfläche verteilen.

Sie enthalten häufig hydrophobe Gruppen wie Methylgruppen, die an die Siliziumatome gebunden sind, wodurch ihre Fähigkeit zur Interaktion mit der Luft-Flüssigkeits-Grenzfläche des Schaums verbessert wird.

Eigenschaften

Organische Silikonentschäumer verfügen über eine hervorragende Entschäumungswirkung. Sie können den Schaumfilm schnell aufbrechen und den Schaum beseitigen.

Sie sind äußerst temperaturbeständig und behalten ihre Entschäumerleistung auch bei hohen Temperaturen bei. Daher eignen sie sich für Anwendungen in Hochtemperaturprozessen wie der Ölraffination und einigen chemischen Reaktionen.

Sie verfügen außerdem über eine gute chemische Stabilität und werden durch die chemische Umgebung des Systems nicht so leicht beeinträchtigt, sodass sie in einer Vielzahl von sauren, alkalischen und neutralen Medien verwendet werden können.

Polyether-Entschäumer

Zusammensetzung und Struktur

Polyetherentschäumer bestehen aus Polyetherpolymeren, die üblicherweise aus Ethylenoxid (EO), Propylenoxid (PO) und anderen Monomeren synthetisiert werden. Die unterschiedlichen Verhältnisse von EO und PO können die Eigenschaften des Polyetherentschäumers anpassen.

Wenn beispielsweise der EO-Gehalt relativ hoch ist, kann der Polyether-Entschäumer eine bessere Hydrophilie aufweisen, während ein höherer PO-Gehalt seine Hydrophobie erhöhen kann.

Eigenschaften

Polyetherentschäumer sind in vielen organischen Lösungsmitteln und wässrigen Lösungen gut löslich. Diese Löslichkeit ermöglicht eine gleichmäßige Verteilung im Schaumsystem und verbessert so ihre entschäumende Wirkung.

Im Vergleich zu einigen anderen Entschäumertypen sind sie relativ kostengünstig, was sie bei großindustriellen Anwendungen beliebt macht.

Sie können je nach den spezifischen Anforderungen der Anwendung auf unterschiedliche Schaumunterdrückungs- und Antischaumleistungsgrade eingestellt werden, was sie vielseitig macht.

Entschäumer auf Mineralölbasis

Zusammensetzung und Struktur

Mineralölbasierte Entschäumer bestehen hauptsächlich aus Mineralölen, also aus Erdöl gewonnenen Kohlenwasserstoffen. Sie können auch Additive wie Tenside und hydrophobe Kieselsäurepartikel enthalten.

Die Tenside in den Entschäumern auf Mineralölbasis tragen dazu bei, die Oberflächenspannung des Mineralöls zu verringern, sodass es sich besser auf der Schaumoberfläche verteilen kann, während die hydrophoben Kieselsäurepartikel den Schaumfilm zerstören können.

Eigenschaften

Entschäumer auf Mineralölbasis wirken relativ sanft und eignen sich für Anwendungen, bei denen das System empfindlich auf stark wirkende Entschäumer reagiert.

Sie werden häufig in der Lebensmittelindustrie eingesetzt, da sie im Allgemeinen als sicher für den Kontakt mit Lebensmitteln gelten.

Allerdings kann ihre Entschäumungseffizienz in manchen Fällen im Vergleich zu organischen Silikonen und einigen Polyetherentschäumern geringer sein.

Entschäumer auf Naturproduktbasis

Zusammensetzung und Struktur

Entschäumer auf Naturstoffbasis werden aus natürlichen Quellen wie Pflanzenextrakten (z. B. Pflanzenölen) und tierischen Fetten gewonnen. Einige Entschäumer werden beispielsweise aus Sojaöl oder Rizinusöl hergestellt.

Diese natürlichen Substanzen enthalten Fettsäuren und Ester, die mit dem Schaum interagieren und so eine entschäumende Wirkung erzielen können.

Eigenschaften

Sie sind biologisch abbaubar, was bei Anwendungen, bei denen Umweltfreundlichkeit eine Rolle spielt, wie beispielsweise bei einigen Abwasseraufbereitungsprozessen, von Vorteil ist.

Sie sind in der Regel ungiftig und können in Anwendungen eingesetzt werden, bei denen Kontakt mit lebenden Organismen oder der Umwelt besteht. Ihre Leistung kann jedoch durch Faktoren wie die Qualität und Herkunft der natürlichen Rohstoffe beeinträchtigt werden.

Anwendungen von Entschäumern

In der Lebensmittelindustrie

Getränkeproduktion

Bei der Herstellung kohlensäurehaltiger Getränke kann Schaum beim Abfüllen und Verpacken Probleme verursachen. Um den Schaum zu kontrollieren und einen reibungslosen Abfüllprozess zu gewährleisten, werden Entschäumer zugesetzt. Beispielsweise werden häufig Polyether-Entschäumer oder Entschäumer auf Mineralölbasis verwendet, da diese für den Kontakt mit Lebensmitteln unbedenklich sind.

Auch in der Brauindustrie ist die Schaumkontrolle entscheidend. Während des Gärprozesses kann übermäßiger Schaum zu Rohstoffverlusten führen und die Gärumgebung beeinträchtigen. Organische Silizium-Entschäumer werden manchmal in geeigneten Phasen eingesetzt, um die Schaumbildung zu regulieren, ohne Geschmack und Qualität des Bieres zu beeinträchtigen.

Lebensmittelverarbeitung

Bei der Herstellung von Milchprodukten wie Milchpulver kann während der Verdampfungs- und Sprühtrocknungsprozesse Schaum entstehen. Entschäumer tragen dazu bei, die Effizienz dieser Prozesse zu verbessern und die Qualität des Endprodukts zu sichern. Entschäumer auf Naturstoffbasis werden aufgrund ihrer natürlichen und ungiftigen Eigenschaften in einigen Milchanwendungen bevorzugt.

In der chemischen Industrie

Farben- und Lackherstellung

Schaum im Lack kann zu Defekten wie Nadellöchern und Kratern auf der Lackoberfläche führen. Organische Silizium-Entschäumer werden häufig in Lackformulierungen eingesetzt, da sie Schaumbildung beim Mischen, Lagern und Auftragen von Farbe effektiv verhindern. Ihre hohe Temperaturbeständigkeit ist zudem von Vorteil, wenn der Lack bei hohen Temperaturen ausgehärtet wird.

Bei der Herstellung von Klebstoffen werden Entschäumer zugesetzt, um Schaumbildung zu verhindern, die die Klebkraft und Qualität des Klebstoffs beeinträchtigen kann. Polyetherentschäumer werden aufgrund ihrer guten Löslichkeit und Kosteneffizienz häufig in Klebstoffformulierungen eingesetzt.

Petrochemische Prozesse

In der Ölraffination kann sich bei Prozessen wie Destillation und Cracken Schaum bilden. Organische Silizium-Entschäumer werden zur Schaumkontrolle eingesetzt, da sie den hohen Temperaturen und den aggressiven chemischen Bedingungen in der Raffinerie standhalten. Sie tragen dazu bei, die Effizienz von Trennprozessen zu verbessern und schaumbedingte Anlagenverschmutzung zu verhindern.

In der Textilindustrie

Färben und Veredeln

Beim Färben von Textilien kann Schaum das gleichmäßige Eindringen der Farbstoffe verhindern und zu ungleichmäßiger Färbung führen. Um Schaumbildung zu vermeiden, werden dem Färbebad Entschäumer zugesetzt. Häufig werden Entschäumer auf Mineralölbasis verwendet, da sie in wässrigen Färbelösungen gut wirken und die Farbechtheit der gefärbten Textilien nicht beeinträchtigen.

Auch bei Textilveredelungsprozessen, wie beispielsweise der Anwendung von Weichmachern und wasserabweisenden Mitteln, ist die Schaumkontrolle wichtig. Polyether-Entschäumer können eingesetzt werden, um eine reibungslose Anwendung dieser Veredelungsmittel zu gewährleisten.

In der Abwasserbehandlungsindustrie

Belebtschlammverfahren

In Kläranlagen, die das Belebtschlammverfahren anwenden, entsteht häufig Schaum aufgrund von Tensiden und organischen Stoffen im Abwasser. Zur Schaumkontrolle werden naturstoffbasierte Entschäumer oder Polyetherentschäumer eingesetzt. Naturstoffbasierte Entschäumer werden aufgrund ihrer biologischen Abbaubarkeit bevorzugt, was den umweltfreundlichen Anforderungen der Abwasserbehandlung entspricht.

Die Entschäumer tragen dazu bei, den normalen Ablauf des Behandlungsprozesses aufrechtzuerhalten, das Überlaufen von Schaum aus den Behandlungstanks zu verhindern und die Behandlungseffizienz des Abwassers zu verbessern.