СПОСОБЫ РАЗРУШЕНИЯ ПЕНЫ
Все известные способы можно подразделить на две группы - химические и нехимические.
Химические пеногасители (антивспениватели). Вещества для химического пеногашения должны отвечать следующим требованиям:
• быстро гасить пену уже при малых концентрациях и длительное время препятствовать новому вспениванию растворов;
• не изменять свойств перерабатываемых и вновь получаемых веществ, а также не замедлять технологический процесс и не снижать производительность оборудования;
• не изменять свои свойства при хранении, а также при нагревании в процессе пеногашения.
Многие производства предъявляют к химическим пеногасителям и особые требования, например, в пищевой промышленности они должны быть нетоксичными, а в микробиологической промышленности - стерильными.
Для пеногасителей характерна специфичность действия: вещества, вызывающие гашение пены в одной среде, оказываются малоэффективными в другой.
В качестве пеногасителей применяют природные жиры и масла, органические кислоты, кремнийорганические соединения, силиконовые масла, спирты, эфиры, неорганические вещества.
В производстве сахара и спиртов для пищевых целей используют подсолнечное, оливковое, касторовое масла, в производстве дрожжей - масло вазелиновое, при проведении ферментации - свиной жир. Кроме того, в пищевой и фармацевтической промышленности широко применяются искусственно синтезируемые эфиры - этилацетат, винилацетат, а также кремнийорганические соединения.
Пеногашение при обработке сточных вод, растворов моющих средств, буровых растворов осуществляют с помощью спиртов, стеариновой кислоты, фосфорорганических соединений (например, трибутилфосфата), извести, а также отходов промышленности.
Наиболее широкое распространение получили пеногасители из семейства кремнийорганических высокомолекулярных соединений - они устойчивы, химически инертны, дешевы, эффективны при высоких температурах. Вещества-антивспениватели можно подразделить на две группы.
К первой группе относятся вещества, принцип пеногасящего действия которых основан на взаимодействии их с пенообразователем с образованием нерастворимых или малорастворимых соединений. Так, при добавлении растворимых солей кальция или алюминия к пенообразующему раствору натриевых или калиевых солей жирных кислот или катионных ПАВ образуются нерастворимые соединения, и пена разрушается. Чем менее растворимы образующиеся соединения, тем более эффективен антивспениватель.
Наиболее эффективным способом применения антивспенивателей этой группы является подача их в виде пены. Например, пену, стабилизированную катионными ПАВ, подают на подлежащую разрушению пену из раствора анионного ПАВ. К недостаткам антивспенивателей этой группы следует отнести большой расход вещества. Кроме того, образование нерастворимых соединений часто оказывается неприемлемым по условиям производства.
Ко второй группе антивспенивателей, более многочисленной, относятся вещества, химически не взаимодействующие с пенообразователем. Они разрушают пену в результате развития различных физических процессов. Механизм действия этих антивспенивателей более сложен. Их эффективность зависит от физико-химических параметров, определяющих свойства пенных пленок.
Нехимические способы разрушения пен делятся на:
• физические;
• механические.
Физические способы погашения:
• термические (пены разрушаются при нагревании);
• акустические (воздействие ультразвуком);
• электрические (разрушение под действием электрического поля).
Наиболее старый и распространенный способ - термический. При нагревании происходит испарение жидкости из пленки пены, что обеспечивает их разрыв. Этот принцип используется для пеногашения при сахароварении, при очистке сточных вод, при производстве бумаги и т.д.
Температуру регулируют таким образом, чтобы она была выше температуры кипения растворителя, но не оказывала вредного влияния на конечный продукт производства. Акустический способ применяют для гашения пены в промышленных аппаратах небольшого объема: при производстве растворимого кофе, красителей и т.д. Из физических методов он является наиболее перспективным. Первые публикации о возможности использовать ультразвук появились в 1940-1950 гг. Но только в последнее время с появлением мощных и экономичных акустических генераторов стали разрушать пену на промышленных установках большой мощности. При использовании этого метода очень важно правильно подобрать частоту звука. Акустический метод не всегда надежен, его нельзя использовать для разрушения быстро поднимающихся пен. Существуют два типа промышленных устройств акустического пеногашения. Один из них предназначен для ликвидации пены в трубопроводах на выходе из резервуара. Генератор со свистком создает в небольшом пространстве сильное акустическое поле, разрушающее пену.