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洗洁精配方的环保新进展

2022-01-06

中国洗涤用品工业 2021年12期
关键词:洗洁精水溶液活性剂

新冠肺炎疫情造成了许多消费趋势,其中之一便是对清洁工作的重新重视。需要证明吗?看看社交媒体即可:有关清洁的视频在社交媒体上动辄有数百万次的播放量。作为2020年表现最好的行业之一,全球的家居清洁产品市场预计将以超过6%的复合年增长率加速成长,一直延续到2024年(Technavio,2021)。尽管消费者非常看重清洁效果,但他们也越来越关心清洁剂的合成原料及其影响,尤其是对环境的影响。不含硫酸盐的配方也大获青睐,因为它们对皮肤更加温和,而且能保护环境。根据Innova的市场解析(《清洁趋势分析》,2021年4月),这推动了对更加天然的植物性清洁产品的需求。基于植物的配方能够抗菌,不伤皮肤并且可生物降解,因而正在引领市场新潮流。

成分至关重要

洗洁精被委以重任—不仅要清洁餐具,时常还得清除油腻及在烧煮过程中黏到锅碗瓢盆上的食物。作为活性剂,表面活性成分对洗洁精配方的有效性起着最为重要的作用。这些“机灵”的化学物质既溶于油又溶于水,这样就可降低表面张力,帮助两者相互混合。从根本上说,它们起着清洗剂的作用,可以洗掉锅碗瓢盆上的油性和水性污渍。

洗洁精通常用阴离子和非离子两种表面活性剂。阴离子表面活性剂擅长去除污垢,因而在几乎所有的清洁产品中均可见,包括肥皂和硫酸盐,它们极易产生大量泡沫,正是这些泡沫消除了水、油、脂肪和污垢之间的分界。不过它们也会刺激皮肤,而且有些活性剂是用石油制成的。非离子表面活性剂为低泡或无泡,它们最拿手的是将油乳化并帮助清除油脂,缺点是具有浊点—即发生相位分离时的温度:表面活性剂与溶液的其余部分分离并使其变得混浊。为了获得最佳清洁性能并清除油脂和污垢,阴离子和非离子表面活性剂通常会一起使用。

我们都期望获得能够强力清除油脂和污渍的成分,但愿意付出什么样的代价?有些成分对环境的影响可能是毁灭性的,它们会导致藻类大量繁殖,从而耗尽氧气水平或杀死海洋生物。传统的阴离子表面活性剂的替代品正在崭露头角,它们取自植物,更具可持续性,而且清洁作用更为温和。例如,用可生物降解的天然椰子制成创新性的表面活性剂,并用甘蔗生产环氧乙烷。含有这种环氧乙烷的表面活性剂具有比石化产品更高的可再生碳指数,从而可以在不影响性能的情况下生产出更可持续的消费品。

除了生态友好,消费者总是追求新鲜,所以今天的高性能洗洁精中含有更多的辅助成分,让洗碗的苦差事变得更加轻松。这些洗洁精中含有能够分解食物分子的酶、额外的摩擦粒子和去垢成分、防止条痕形成的柠檬酸或醋、保护手部的皮肤柔软剂、更稠厚的质地,以及类似水疗中心的奢华香味,以提供愉快的用户体验。市场上新推出的产品可能含有“珍珠”,通过释放微妙的气味来提供高级感官体验。这些产品中甚至会加入“少许木炭”来进行深度清洁。

那么,珠光成分和木炭等附加物如何在液体中保持均匀悬浮?洗洁精配方如何保持其令人愉悦和独特的颜色和香味,以便装入透明的瓶子中而不会在保质期内发生分离现象?

超级成分

表面活性剂无疑非常重要,然而,将整个配方融为一体的结构剂才是真正的明星。这些配方中的无名英雄便是获得专利的CELLULON®纤维素水溶液。CELLULON®纤维素水溶液已在织物护理产品的开发中被广泛使用,可将视觉效果的添加物、香精胶囊、摩擦粒子和其他不溶性成分保持悬浮,为表面活性剂的配方提供可靠的结构支持。所有这些都不受表面活性剂含量和黏稠度的影响,即使在高浓缩的液体中也同样有效,它形成了一个微观的三维网络,将液体中的所有成分都融为一体,对黏度或分散性的影响则微乎其微。

如您所知,纤维素在自然界中很常见。就化学成分来说,CELLULON®纤维素水溶液与源于植物的纤维素纤维相同,但它是通过发酵生产的。该工艺造就了一种独特且易于生物降解的纤维素形式,并提供了其他纤维素来源无法实现的特性。作为细菌发酵过程产生的结果,这些纤维素纤维具有非常细的直径,其微纤丝比源自木材或植物的任何微纤丝更长。它们形成了一种高度交错的三维网状结构,具有非常高的表面积重量比。该网络可在低浓度下产生真实的屈服值,即使在少水或无水的配方中也是如此。它形成了一种网络结构,能够可靠地为液体提供结构支持并稳定其中的成分—甚至包括难对付的酶、香精胶囊和摩擦粒子。

正确把握黏度

要开发更加环保的配方,最大的挑战之一是获得那种蜂蜜般的合适稠度或黏度。通常会使用增稠剂来保持稳定并改进流动性和分散性。盐往往是增稠剂的首选,它主要与传统的表面活性剂一起使用,如月桂醇聚醚硫酸钠(SLES)。然而,在改用更可持续的、由糖制取的、不含硫酸盐的表面活性剂以后,情况可能会有些复杂,因为光加盐对黏度几乎没有影响。努力开发环保配方的配方师将需要一种天然增稠剂来搭配其他成分,这样就能真正拥有一款可生物降解的产品。

生物降解已成为本行业可持续发展目标的核心,因为清洁产品会被冲入化粪系统和下水道中,其中的成分必须迅速分解,以免对环境或海洋生物造成伤害。

CELLULON®纤维素水溶液可生物降解且具有可持续性,是合成增稠剂(如卡波姆)的非常合适的替代品。它由微生物发酵制成,可用来克服与悬浮有关的技术障碍,而这些技术障碍会影响倾倒时的黏度。借助其独特的功能,纤维素水溶液甚至可以与最浓缩的配方相容,而且在非常低的用量下也能发挥作用。大多数多糖增稠剂与表面活性剂的相容性有限。然而,CELLULON®纤维素水溶液可以耐受各种温度、pH、酶和盐含量。CELLULON®纤维素水溶液无须活化,完全可直接使用,并且对温度或pH不敏感。

它也可以生物降解,这样就可以为环保配方锦上添花并保护我们的水渠,满足消费者对更可持续的产品的追求。

香水中的添加剂也会对黏度产生很大影响。它可以改变盐的含量— 尤其是在使用香兰素或精油的情况下。根据欧洲的国际香料协会(IFRA)的说法,香精胶囊是“最高效、最可持续和资源效率最高的解决方案”,在消费品中可提供持久的香味。使用胶囊有助于保护配方并缓慢地释放出香味。从历史上看,胶囊是由合成原料制成,例如不可生物降解的三聚氰胺。而行业的趋势是迅速转向可生物降解的异氰酸酯胶囊,它们是源自天然的原材料。这些胶囊必须具有以下特性:易于掺入、安全、经济划算,能够在储存期间将香味保持在胶囊内,抵御化学环境的变化以发挥其预期的功能,并能够适时释放香味。在继续研究环保型香精胶囊的同时,它们是否与配方相容成为新的挑战,另外还需要帮助这些技术成果实现均匀分布、悬浮和稳定。

对配方师来说,使用天然解决方案来实现香精胶囊、摩擦粒子和其他成分的悬浮已被证明是个棘手的问题。这在高度浓缩的系统中尤其困难,原因是相容性受到限制,而且需要防止对产品的黏度和倾倒特性产生不利影响。CELLULON®纤维素水溶液可以帮助配方师应对和克服这些挑战。它是一种独特且易于生物降解的纤维素形式,提供了从植物制取的那些纤维素所无法实现的特性。由纤维形成的高度交错的三维网状结构真正改变了液体悬浮的游戏规则,但是它对成品的黏度和分散性的影响很小,甚至毫无影响。它可以随时使用,为产品配制提供了方便,而且可以帮助您开发可生物降解的、更加环保的产品。

以下是利用 CP Kelco的CELLULON®纤维素水溶液制成的洗洁精原型样品

●规格

pH:8.0~9.0。

黏度25℃(LV-2@60转/min):800~1000mPa·s。

屈服应力值:1.7Pa。

●工艺过程

将去离子水加热至65~70℃。

加入CALFOAM® SLS 95并至少搅拌10min,直至完全溶解。

冷却至35~40℃并加入步骤B中的成分。

使用螺旋桨式搅拌器搅拌5min。冷却至25℃并加入步骤C中的成分。

搅拌5min。

加入步骤D中的CELLULON® 纤维素水溶液。用螺旋桨式搅拌器以500~700转/min的速度搅拌20~30min。尽量不要让空气进入产品。

●关于CP Kelco、我们的作者和配方师

CP Kelco是一家生产天然配料的公司,有近90年的全球专业知识,可为食品、饮料和消费品制造商提供服务。我们独特的产品组合中含有范围广泛的配料。这些植物性配料是在尽责的采购和生产过程中通过发酵制成的。我们运用配料创新成果和解决问题的能力来开发定制的解决方案,以实现制造商的目标并满足消费者的意愿。我们的CELLULON®团队包括负责消费和工业应用的全球销售技术服务经理John Swazey(美国),高级科学家Courtney Jenkins(美国),负责消费和工业应用的技术支持和高级开发经理Alain Phyfferoen(欧洲),以及负责中国地区的技术销售经理Kevin Fang方志凯。

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