年产20万吨洗手液生产工艺设计毕业论文(编辑修改稿)

年产20万吨洗手液生产工艺设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

剂，按适当的比例进行配合应用，不仅去污力增强，更重要的是可使洗涤剂的稳定性大大提高。 具体说来，各个原料作用如下： (1) 表面活性剂 表面活性剂是洗手液配方中的主要成分，其基本功能是去除手上的油垢和污垢，并产 7 生一定的泡沫。 选择表面活性剂总的原则是兼顾去污性与安全保护性。 在进行配方设计时，一方面要选择去油和去污能力较强的表面活性剂，以便快速彻底地清除干净油污；另一方面，应考虑到手部皮肤是有生命的、娇 嫩的和有感觉的，易受到化学品的伤害，应选择脱脂能力低、刺激性低、性能温和并且无毒、与皮肤相容性好的表面活性剂。 阳离子表面活性剂虽然对皮肤的刺激性较小，但由于在单独使用时去污效果尚不理想，在与阴离子表面活性剂复配时由于静电作用易形成胶束，因此，在洗手液配方中，一般选择去污能力较强的阴离子表面活性剂作为主表面活性剂，再配合两性表面活性剂和非离子表面活性剂作为辅表面活性剂。 理想的阴离子表面活性剂有：十二烷基硫酸钠 (K12)，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠 (AESA)，羧甲基纤维素钠 (CMC)。 K12 具有良好的去污、乳化、 发泡、渗透和分散性能，且生物降解快。 AESA 是一种性能优良的表面活性剂，其去污、乳化、发泡性能良好，对皮肤的刺激性小，抗硬水性能好。 洗手液配方中加入 CMC 后，能防止污垢再沉积，增加溶液的粘度，提高体系的稳定性，且 CMC 不会与钙盐和镁盐反应而沉淀，可以适用于硬水。 配方中再配合两性表面活性剂十二烷基二甲基氧化胺 (OB2)为辅表面活性剂。 OB2与皮肤内天然保湿因子的胺基结构相似，对皮肤柔和，并能缓解某些阴离子表面活性剂对皮肤的损伤，且具有增稠、增泡、稳泡特性，生物降解性好，有很好的粘度调节作用。 OB2和阴离 子表面活性剂问的复配会产生显著的增效作用，这是因为 OB2 极性基团所带的正电荷和阴离子表面活性剂中阴离子基团存在静电吸引作用，促使不同表面活性剂分子采取较紧密的排列方式，在水中相互结合形成混合胶束。 配方中同时选用非离子表面活性剂烷基醇酰胺为辅表面活性剂，其与阴离子表面活性剂和两性表面活性剂复配性好。 (2) 加脂剂 表面活性剂虽赋予洗手液基本的清洗功能，但在洗去手上污垢的同时，也会脱除皮肤上的油脂，若长期使用仅由表面活性剂组成的洗手液，会使皮肤皲裂、粗糙和失去弹性，尤其是干性皮肤。 因此，洗手液与其他洗涤剂不同，洗涤 后的肤感也是洗手液的一个重要指标。 为了避免表面活性剂的脱脂作用使皮肤感到干燥，在配方中应加入一定的润肤保湿剂，以防止皮肤变得干燥。 可选用酯类物质，常用的有甘油酸酯、甘油椰油酸酯、肉豆蔻酸异丙酯、甘油椰油基聚乙二醇酯、辛基羟基硬脂酸酯、聚季铵盐 甘油和泛醇等，可选择一种或几种配合使用，发挥滋润皮肤的效果。 8 (3) 润肤保湿剂 润肤保湿剂也是洗手液中必不可少的成分，它可在皮肤表面水分挥发后留下一层保护膜，阻止或减缓皮肤内部水分的流失，保持皮肤的润湿性。 通常选择相对分子量较大、可溶于水和沸点高的醇类物质，例如液体石蜡 、甘油、乙二醇、山梨醇、丙二醇和烷基糖苷等。 但润肤剂含量过高时会使产品有黏腻感，同时会降低产品的去污能力，并具有消泡作用，因此添加量不宜过多，一般在 1%～ 3%。 (4) pH 调节剂 人体的皮肤 pH 值为 ～ ，呈酸性，通常可加入柠檬酸调节产品至中性或者弱酸性，与人体皮肤的酸碱度接近。 (5) 增稠剂 在使用洗手液时，如果黏度太小，不易在手中滞留，则去污能力会受到影响。 一般情况下，黏度为 Pas 较为理想，但当总表面活性剂含量为 10％时， 溶液黏度太低。 因此，一般应添加一定量的增稠剂。 增稠剂亦称黏度调节剂，洗手液具 有一定的黏稠度既可改善产品外观，使产品具有一定的稳定性，也可方便使用。 最常用的增稠剂是无机盐，例如 NaCl、NHCI 和 KCI 等，它们价格便宜，增稠效果好，使用方便。 NaCI 的使用量一般为 1％～ 4％ ，加入的量过多时，反而会降低黏度。 NHCI 的增稠效果最好，但调节的范围较窄，稍有不慎就会影响产品的质量。 还可使用高分子聚和物作为增稠剂，如 PVP、 PVA 和 PAA 等。 也可用烷醇酰胺作为增稠剂，烷醇酰胺具有洗涤效果和稳定泡沫作用。 应注意黏度也不要调节得过大，否则不易挤压和冲洗。 洗手液的生产实验证明， 4％的椰油酸二乙醇胺 添加量可使黏度达到此要求。 (6) 抗硬水剂 为保证洗手液在硬水中也有较好的洗涤效果，在配方中可加入少量螯合剂来提高产品的抗硬水性能，常选用 EDTA 一 2Na 或者柠檬酸，其性能都较温和。 (7) 减滑剂 为了减少洗手液在洗涤过程中的滑腻现象，增加皮肤的洗净感，可在配方中加入一定的减滑剂。 阴离子表面活性剂能在洗手液中局部形成较大的表面张力，减少洗涤过程中的滑腻感，可选用其中性能温和的作为减滑剂。 9 (8) 防腐剂 为防止和抑制细菌生长，保证产品有一定的存放期，必须在洗手液中加入一定量的杀菌防腐剂。 应选择无毒、对皮肤无刺激、色泽浅和价廉的 防腐剂，常用的有苯甲酸钠、石碳酸、甲基氯异噻唑啉酮、对羟基苯甲酸酯及凯松等。 凯松是一种高效防腐剂，用量少又高效，其成本仅为对羟基苯甲酸酯的 1/3，近些年使 用较广泛。 (9) 外观调节剂 为了使产品令人感到愉悦，可在洗手液中加入适当的香精和颜色。 一般可选择水果香型、花香型或清香型的香精调节香气。 香精的档次和品种很多，可根据洗手液产品的档次进行相应地选择。 赏心悦目的颜色也会给产品增加不少魅力，为此，通常需要加入一定量的色素，颜色的选择应柔和、温馨且明亮，常选用桔黄色、粉红色、天蓝色或者淡绿色。 本项目研制珠光洗手液是在 产品中使用珠光浆产生珠光效果，使洗手液具有丝绸般的观感，同时珠光浆还具有增加产品粘度、滋润皮肤和抗静电作用。 目前市场上珠光洗手液较多，其组成是表面活性剂 +珠光浆 +增稠粉 +水 +香精 +色素 +防腐剂。 本次设计的洗手液配方 [38]最终设计如 表 ： 表 珠光洗手液的配方 组分 质量分数（ %） A相 B 相 C 相 D 相 50%60%烷基葡萄苷 异硬脂酸钠 月桂酰基单乙醇胺 去离子水 99%三乙醇胺 硬 脂酸聚乙二醇酯（ 20）异丁烯共聚物 去离子水 氯化钠 甲基氯异噻唑啉酮 玫瑰香 盐基玫瑰红 10 配方中各物质分别为： 阴离子表面活性剂： 异硬脂酸钠 阳离子表面活性剂： 99%三乙醇胺 非离子表面活性剂： 50%60%烷基葡萄苷； 月桂酰基单乙醇胺 珠光剂：硬脂酸聚乙二醇酯（ 20）异丁烯共聚物 增稠剂：氯化钠 防腐剂：甲基氯异噻唑啉酮 香精： 玫瑰香 色素 ： 盐基玫瑰红 洗手液生产工艺流程 本次设计年产量 200kt 的 洗手液 ， 生产采用采用管道化连续生产工艺。 本配方的具体工艺流程为：在 70176。 C 将 A 相加至透明，此过程 20min。 然后加入 B 相，搅拌 40min。 进入均质机乳化 30min。 再将 C 加热到 50176。 C，将 A,B 加入 C 相中，要避免气泡。 搅拌 25min后在同一温度下加入 D，再搅拌 5min。 进入均质机乳化 30min。 冷却至室温，珠光会立即产生。 洗手液生产工艺所涉及的化工单元操作和设备主要是 ： 带搅拌的混合罐 、均质机、物料输送泵和真空泵、计量泵、物料储罐、 冷却设备 、过 滤设备、包装和灌装设备。 把这些设备用管道串联在一起，配以恰当的能源动力即组成洗手液的生产工艺流程。 本次设计采用全混流连续化生产，按加料顺序使用两个带夹套的搅拌釜。 第一个釜内物料进量是第二个釜内的 %，停留时间是第二个釜内的 2 倍，故两个反应釜体积相同。 第一个反应釜选用三个加料计量泵，一个轻质骨料风送机，一个温度计，第二个反应釜选用三个加料计量泵，一个温度计。 除此之外，还需要两个均质机，两个真空泵，一个冷却罐。 生产过程的产品质量控制非常重要 ， 主要控制手段是 物料 质量检验 、 加料配比和计算 、搅拌 、 加热 、 降温 、 过滤 、 包装等。 进料过程如图 ： 进料 出料 搅拌釜 1 均质机 1 均质机 2 搅拌釜 2 冷却罐 11 图 原料准备 洗手液的原料种类多 ， 形态各异 ， 使用时 ， 有的原料需预先熔化 ， 有的需溶解 ， 有的需预混。 用量较多的易流动液体原料多采用高位计量罐或计量泵输送计算；用料较少的可人工添加。 有的原料需滤去机械杂质，水需进行去离子处理。 混合或乳化 对一般洗手液 ， 可采用带搅拌的反应釜进行混合 ， 一般选用带价套的反应釜。 可调节转速 ， 可加热或冷却。 无论是混合 ， 还是乳化 ， 都离不开搅拌 ， 只有通过搅拌操作才能使多种物 料相互混溶成为一体 ， 把所有成分溶解或分散在溶液中 ， 可见搅拌器的选择是十分重要的。 洗手液的主要原料是极易产生泡沫的表面活性剂 ， 因此加料的液面必须摸过搅拌桨叶 ， 以避免过多的空气混入。 1 混合 洗手液的配置过程以混合为主 ， 一般有两种配置方法 ： 一是冷混法 ，二是热混法。 （ 1）冷混法 首先将去离子水加入反应釜中，然后将表面活性剂溶解于水中，再加入其他助剂，待形成均匀溶液后，就可加入其他成分，如香料、色素、防腐剂、络合剂等。 最后用柠檬酸或其他酸类调节至所需 pH 值 ， 黏度用无机盐 （氯化钠或氯化铵）来调节。 若遇到加 香料后不能完全溶解，可先将它桶少量助剂混合后，再投入溶液，或者使用香料增溶剂来解决。 冷混法适用于不含蜡状固体或难溶物质的配方。 （ 2）热混法 当配方中含有蜡状固体或难溶物质时，如珠光剂或乳浊制品等，一般采用热混法。 首先将表面活性剂溶解于热水或热水中，在不断搅拌下加热到 70℃，然后加入要溶解的固体原料，继续搅拌，直到溶液呈透明为止。 当温度下降至 25℃左右时，加入色素、香料和防腐剂等。 pH值和黏度的调节一般都应在较低的温度下进行。 采用热混法，温度不宜过高，以免配方中的某些成分遭到破坏。 除上述工艺外 ， 应 特别注意一个问题 ： 高浓度表面活性剂 （如 AES 等）的溶解，必须 12 把它慢慢加入水中，而不是把水加到表面活性剂中，否则会形成黏性较大的团状物，导致溶解困难，同时适当加热可加快溶解。 本次设计 A 相中有固体存在，须在高温下溶解混合，故采用热混法。 2 乳化 在洗手液生产中 ， 乳化技术相当重要 ，只有通过乳化工艺才能生产出合格的乳化型产品。 洗手液生产过程很正宗的乳化操作，长期以来是依靠经验，经过逐步充实理论，正在定向依靠理论指导。 （ 1） 这是一种非常方便而且应用广泛的乳化方法。 假如要制备 O/W 型乳状液，则可将加有乳化剂 的油类加热，制成液体状，然后一边搅拌，一边徐徐加入热水。 加入的热水，开始分散成细小的颗粒，首先形成 W/O 型乳状液。 然后按上述方法继续加水，随着水量增加，乳状液逐渐变稠，而且黏度又急剧下降，当水量加完 60%之后，即发生转相，形成O/W 型乳液，剩下的水可快速加入。 在这个过程中应充分搅拌，在转相时，油相则很快分散成又细又均匀的粒子。 一旦转相结束，再强有力的搅拌叶不会使粒子再变小。 所以，转相乳化法要充分理解转相原理并认真操作。 （ 2） 将乳化剂加入油相中 ， 混匀后一起投入水中 ， 油就会自然乳化分散 ， 再加上良好的搅拌 ， 则乳化得更好。 像矿物油之类容易流动的液体，经常采用这种做法。 自然乳化是由于水的微滴进入油中并形成通道，然后将油分散开来。 如果使高黏度的油能够自然乳化，则应在较高温度下进行。 （ 3）机械强制乳化法 均化器和胶体磨都是又来强制乳化得机械 ， 这类机器用相当大的剪应力将被乳化物撕成很细很均匀的粒 ， 形成稳定的乳化体。 所以用上述转相法和自然乳化法不能制备的乳化体 ， 采用机械强制乳化法就能很好地支出合格产品。 反之 ， 用 自然乳化法可完成的乳化过程 ， 没有必要也不适宜采用机械乳化法。 调整 在洗手液制备工艺中 ， 除上 述已经介绍的一般工艺和设备外 ， 还有一些典型的工艺 ，如加香 、 加色 、 调黏度 、 调 pH。 1 加香 13 洗手液在配制工艺后期进行加香 ， 以提高产品的档次。 首先，应根据产品的特点和档次选择适宜的香型。 一般来说，洗手液用品的加香，选择香型的范围很宽。 香型主要是化妆品用香精的香型，常用的如茉莉、玫瑰、白兰、桂花、栀子、风信子、香石竹、薰衣草等，现代又流行一些所谓清香、草香、幻想型，还有的使用果香香精。 总得来说，可供选择的香型是多种多样的，选择时还应结合产品的用途、色调，产品的成本、利益综合考虑。 其次 ，在 加香工艺上 ， 一般来说各种香精都是把高级芳香油用稀释剂冲淡到适宜浓度 ，使它有最佳的芳香效果 ， 同时用定香剂在改善香气和稳定香型。 在洗手液中加入香精 ， 要有几个必要条件 ， 首先温度非常重要。 要在较高的温度下加香会使香精中的稀释剂大量挥发 ， 造成香精流失 ， 同时也会因高温使香精变质。 所以一般应在较低温度下加香 ， 以 50℃以下加香为。