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Un antiespumante es un aditivo químico que reduce y dificulta la formación de espuma en líquidos de procesos industriales . Los términos antiespumante y antiespumante se suelen usar indistintamente. Estrictamente hablando, los antiespumantes eliminan la espuma existente y los antiespumantes previenen la formación de nueva espuma. Los agentes más utilizados son aceites insolubles, polidimetilsiloxanos y otras siliconas, ciertos alcoholes, estearatos y glicoles . El aditivo se utiliza para prevenir la formación de espuma o se añade para disolver la espuma ya formada.
En los procesos industriales, las espumas plantean serios problemas. Provocan defectos en los recubrimientos superficiales e impiden el llenado eficiente de los contenedores. Existen diversas fórmulas químicas para prevenir la formación de espumas. [ 1 ]
Propiedades
Generalmente, un antiespumante es insoluble en el medio espumante y posee propiedades tensioactivas. Una característica esencial de un antiespumante es su baja viscosidad y su facilidad para extenderse rápidamente sobre superficies espumosas. Tiene afinidad por la interfaz aire-líquido, donde desestabiliza las láminas de espuma . Esto provoca la ruptura de las burbujas de aire y la disolución de la espuma superficial. Las burbujas de aire atrapadas se aglomeran, y las burbujas más grandes ascienden a la superficie del líquido con mayor rapidez. [ 2 ]
Historia
Los primeros antiespumantes tenían como objetivo descomponer la espuma visible en la superficie. Se utilizaban queroseno , fueloil y otros derivados del petróleo ligero para este fin. Los aceites vegetales también se empleaban. Los alcoholes grasos (C7-C22) eran antiespumantes eficaces, aunque costosos. Se añadían a los productos derivados del petróleo para aumentar su eficacia. La leche y la nata fueron precursoras de los antiespumantes de emulsión actuales. [ 3 ]
Durante la década de 1950, comenzaron los experimentos con antiespumantes a base de silicona . Estos se basaban en polidimetilsiloxano (aceite de silicona) disperso en agua o aceite ligero. Los aceites de silicona funcionaban bien, pero causaban alteraciones superficiales en muchas aplicaciones, como pinturas y fabricación de papel . En 1963 se patentaron los primeros antiespumantes con partículas hidrofóbicas ( sílice hidrofóbica ) en aceite ligero . A principios de la década de 1970, se desarrollaron ceras hidrofóbicas como la etileno bis estearamida dispersas en aceites. Este tipo de antiespumantes eran muy eficaces, pero la crisis del petróleo de 1973 los encareció demasiado y provocó una presión para reducir el contenido de aceite. La solución fue añadir agua . Así surgieron los antiespumantes extendidos con agua (emulsión de agua en aceite) y los antiespumantes a base de agua (emulsión de aceite en agua). [ 4 ]
El desarrollo de antiespumantes a base de silicona ha continuado, utilizando diferentes emulsionantes y aceites de silicona modificados. A principios de la década de 1990, se emplearon con gran éxito en la industria de la pulpa de madera antiespumantes de emulsión de silicona que causaban menor alteración de la superficie . Estos mejoraron el lavado, redujeron la demanda biológica de oxígeno (DBO) en el efluente y disminuyeron los depósitos.
Clasificación
Antiespumantes a base de aceite
Los antiespumantes a base de aceite contienen un aceite portador. Este aceite puede ser mineral , vegetal o cualquier otro insoluble en el medio espumante, excepto el aceite de silicona . Un antiespumante a base de aceite también contiene cera y/o sílice hidrofóbica para mejorar su rendimiento. Las ceras típicas son la etileno bis-estearamida (EBS), las ceras de parafina , las ceras de éster y las ceras de alcohol graso . Estos productos también pueden contener tensioactivos para mejorar la emulsificación y la dispersión en el medio espumante.
Se trata de antiespumantes de alta resistencia, que suelen ser los más eficaces para eliminar la espuma superficial.
Antiespumantes en polvo
Los antiespumantes en polvo son, en principio, antiespumantes a base de aceite soportados en partículas como la sílice . Se añaden a productos en polvo como cemento , yeso y detergentes .
Antiespumantes a base de agua
Los antiespumantes a base de agua son diferentes tipos de aceites y ceras dispersos en una base acuosa. Los aceites suelen ser aceites minerales o vegetales, y las ceras son alcoholes grasos de cadena larga , jabones de ácidos grasos o ésteres . Suelen ser los mejores desaireadores , es decir, son los más eficaces para eliminar el aire atrapado.
Antiespumantes a base de silicona
Los antiespumantes a base de silicona son polímeros con una estructura de silicio. Pueden presentarse como una emulsión a base de aceite o agua. El compuesto de silicona consiste en sílice hidrofóbica dispersa en un aceite de silicona . Se añaden emulsionantes para asegurar que la silicona se extienda de forma rápida y uniforme en el medio espumante. El compuesto de silicona también puede contener glicoles de silicona y otros fluidos de silicona modificados. [ 5 ]
Estos productos también son antiespumantes de alta resistencia y son eficaces tanto para eliminar la espuma superficial como para liberar el aire atrapado.
Los antiespumantes a base de silicona también son adecuados para sistemas espumantes no acuosos, como los utilizados en el procesamiento de petróleo crudo y en el refinado de petróleo . Para aplicaciones muy exigentes, pueden ser apropiadas las fluorosiliconas .
Los antiespumantes a base de EO/PO contienen copolímeros de polietilenglicol y polipropilenglicol . Se suministran en forma de aceites, soluciones acuosas o emulsiones acuosas. Los copolímeros de EO/PO suelen tener buenas propiedades dispersantes y resultan muy adecuados cuando existen problemas de depósitos.
poliacrilatos de alquilo
Los poliacrilatos de alquilo son adecuados para su uso como antiespumantes en sistemas no acuosos donde la liberación de aire es más importante que la eliminación de la espuma superficial. Estos antiespumantes suelen suministrarse en un disolvente portador, como los destilados de petróleo .
Antiespumantes a base de glicol
La combinación de poliglicol y ácido graso se utiliza como antiespumante en muchas aplicaciones, como el control de la espuma en soluciones acuosas alcalinas de proteínas, almidón y resinas sintéticas. [ 6 ]
Problemas industriales
La forma más notoria de espuma es la que flota en la superficie del material. Es fácil de controlar y relativamente fácil de manejar, y es más un problema estético. La espuma superficial puede causar problemas con los niveles de líquido y provocar desbordamientos, lo que genera charcos de aceite alrededor del equipo, lo cual representa un riesgo para la seguridad. [ 7 ] Además, esto podría reducir la velocidad del proceso y la disponibilidad del equipo. El principal problema mecánico suele ocurrir cuando la espuma ingresa al sistema, ya que el aire es un lubricante deficiente, lo que significa que puede producirse contacto metal con metal. [ 7 ]
Factores de problemas mecánicos
El aire u otro gas disuelto en el fluido puede salir de la solución en forma de pequeñas burbujas (aire atrapado). Si estas pequeñas burbujas tienen suficiente flotabilidad , pueden ascender a la superficie y formar espuma. Factores mecánicos que pueden generar aire atrapado:
- Fugas en los sellos de las bombas
- Bombas de alta presión
- Diseño deficiente del sistema (tanque, entrada de la bomba, salida y diseño del colector ).
- liberación de presión
Espuma en líquidos de proceso y refrigerantes
La espuma, el aire atrapado y disuelto que se encuentra presente en los refrigerantes y los líquidos de procesamiento, puede causar diversos tipos de problemas, entre ellos:
- Reducción de la eficiencia de la bomba ( cavitación )
- Capacidad reducida de las bombas y los tanques de almacenamiento.
- Crecimiento bacteriano
- Flotación de tierra / formación de depósitos
- Disminución de la eficacia de la(s) solución(es) fluida(s).
- Tiempo de inactividad eventual para limpiar los tanques
- Problemas de drenaje en tamices y filtros
- Problemas de formación (por ejemplo, en una fábrica de papel, puede provocar que las fibras formen una lámina heterogénea ).
- Costo de reponer el líquido
- Costo del rechazo total del material debido a imperfecciones
Métodos de prueba
Existen varias formas de probar los antiespumantes.
La forma más sencilla es observar la espuma superficial. Solo se necesita un sistema para generarla. Esto puede hacerse con un sistema de bombeo circular con una boquilla y un cilindro, o con un sistema de inyección de aire en un cilindro. El cilindro está equipado con una escala para medir la altura de la espuma. Este equipo puede incluir un calentador para controlar la temperatura.
El aire ocluido se puede analizar con un equipo similar que cuente con un densímetro capaz de registrar los cambios en la densidad del líquido a lo largo del tiempo.
El drenaje se puede comprobar con un sistema de filtración que mide el tiempo que tarda un líquido en pasar a través del filtro. El filtro puede estar presurizado o funcionar al vacío .
Aplicaciones
Detergentes
Se añaden antiespumantes a ciertos detergentes para reducir la formación de espuma, que podría disminuir su eficacia. Por ejemplo, los detergentes para lavavajillas deben generar poca espuma para que el lavavajillas funcione correctamente. También se añade un antiespumante al depósito de recuperación de las aspiradoras de alfombras para evitar que el exceso de espuma dañe el motor.
Alimento
Cuando se utilizan como ingrediente en alimentos , los agentes antiespumantes tienen como objetivo reducir la efusión o efervescencia durante la preparación o el servicio. Estos agentes se incluyen en diversos alimentos y en materiales para la preparación de alimentos; McDonald's incluye polidimetilsiloxano (un tipo de silicona ) en su aceite para mitigar las peligrosas salpicaduras de aceite causadas por la formación de espuma en las freidoras, [ 8 ] por lo que figura como ingrediente en sus nuggets de pollo , papas fritas y otros productos fritos del menú. [ 9 ] [ 10 ]
Uso industrial
Los antiespumantes se utilizan en muchos procesos y productos industriales: pulpa de madera , papel , pintura , tratamiento de aguas residuales industriales , procesamiento de alimentos , perforación petrolera , industria de máquinas herramienta , aceites, herramientas de corte , hidráulica , etc. Además, en muchos materiales de construcción, como cemento, mortero, compuesto autonivelante o adhesivo para azulejos, la espuma puede ser un efecto secundario no deseado que interrumpe los pasos de trabajo posteriores e incluso puede comprometer la estabilidad de la construcción. Se necesitan antiespumantes para eliminar o reducir la formación de burbujas y asegurar un procesamiento fluido del compuesto. [ 11 ]
Productos farmacéuticos
Los agentes antiespumantes también se comercializan para aliviar la hinchazón . Un ejemplo conocido es el fármaco simeticona , que es el ingrediente activo de medicamentos como Gas-X .
Véase también
Referencias
- ↑ Rainer Höfer, Franz Jost, Milan J. Schwuger, Rolf Scharf, Jürgen Geke, Josef Kresse, Herbert Lingmann, Rudolf Veitenhansl y Werner Erwied "Espumas y control de espumas" Enciclopedia de química industrial de Ullmann, 2000, Wiley-VCH, Weinheim. doi : 10.1002/14356007.a11_465
- ↑ Martin Hubbe, Universidad Estatal de Carolina del Norte. "Mini-enciclopedia de la química de la sección húmeda de la fabricación de papel" . Consultado el 12 de noviembre de 2012 .
- ↑ Garret, PR, ed. (1992). "3". Eliminación de espuma. Teoría y aplicaciones industriales . Serie de ciencia de los surfactantes. Vol. 45. CRC Press. pág. 164. ISBN 0-8247-8770-6.
- ↑ Garret, PR, ed. (1992). "3". Eliminación de espuma. Teoría y aplicaciones industriales . Serie de ciencia de los surfactantes. Vol. 45. CRC Press. págs. 164–165 . ISBN 0-8247-8770-6.
- ↑ Rainer Höfer, Franz Jost, Milan J. Schwuger, Rolf Scharf, Jürgen Geke, Josef Kresse, Herbert Lingmann, Rudolf Veitenhansl y Werner Erwied "Espumas y control de espumas" Enciclopedia de química industrial de Ullmann, 2000, Wiley-VCH, Weinheim. doi : 10.1002/14356007.a11_465
- ↑ Thomas, Stephan John (21 de mayo de 1956). "Composición antiespumante de poliglicol y ácido graso combinados" . Patentes de Google – vía patent.google.com.
- 1 2 "Aceite espumoso: cómo prevenirlo y curarlo | Aprende análisis de aceite" . learnoilanalysis.com . Archivado del original el 15/12/2017 . Consultado el 14/12/2017 .
- ↑ Bergeron, V.; Cooper, P.; Fischer, C.; Giermanska-Kahn, J.; Langevin, D.; Pouchelon, A. (14 de abril de 1997). "Antiespumantes a base de polidimetilsiloxano (PDMS)". Coloides y superficies A: Aspectos fisicoquímicos y de ingeniería . 122 ( 1–3 ): 103–120 . doi : 10.1016/S0927-7757(96)03774-0 .
- ↑ "Lista de ingredientes de los productos más populares del menú de McDonald's en EE. UU." . McDonald's. Archivado del original el 13 de mayo de 2008.
- ↑ "Archivo de lo anterior" . Archivado del original el 24 de marzo de 2008.
- ↑ "Agente antiespumante | Fabricante de antiespumantes en polvo - NovaStar Fabricante y proveedor de productos químicos para la construcción en China" . 27/02/2025 . Consultado el 30/04/2025 .
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