弱碱性油污清洁剂的研究与应用

发布时间：2025-05-10 14:13

厨房油污重，可选用碱性强的洗洁精，浴室则推荐弱酸性清洁剂。 #生活技巧# #家居生活技巧# #家居清洁剂选择#

陈源明何佳兴马铃

广东蒂姆森大健康科技有限公司，广东广州，510000

在日常生活烹饪过程中，食用油和食物中的油脂在长时间高温加热条件下，一部分直接气化，一部分发生氧化和聚合反应，冷凝后附着于油烟机、燃气灶、墙壁、门窗等物体表面，再吸附空气中的浮尘、纤维等物质，形成黏腻牢固的厨房污垢[1]。污垢的成分非常复杂，主要由油性聚合物、烹饪过程中形成的油烟沉积物、食物残渣、尘埃和器具本身产生的污染物构成[2]。厨房污垢不仅影响厨房环境的整洁美观，而且易滋生细菌和产生异味，有损人体健康。

对厨房污垢的清洁需要用到厨房油污清洁剂，一般由表面活性剂、溶剂、碱性助剂、螯合剂等成分组成。表面活性剂通过降低表面张力，润湿，乳化、分散油污和尘埃。溶剂可以渗透、溶解、分散油污。碱性助剂能与油脂中的脂肪酸发生皂化反应，生成脂肪酸盐，同时还能对不饱和油脂聚合物形成的树脂状物产生溶胀作用，使油垢与固体表面的结合力和污垢的致密性下降[3]。螯合剂可以螯合水中及器具产生的各类金属离子，防止污垢沉积。

市售厨房油污清洁剂大多是强碱性配方，能有效去除厨房重油污，但是对厨房器具的腐蚀性较强。随着生活水平的提高，消费者对厨房油污清洁剂的品质有了更高的要求，产品除了具有高效的除油污能力，还应具备不伤器具、低刺激性等特性。因此，低碱性配方的开发和应用很有必要。

1 实验部分

1.1 原料和设备

1.1.1 原料

三乙醇胺（TEA）、N，N-二羧甲基丙氨酸三钠（MGDA）、烷基糖苷（APG），均为工业级，巴斯夫化学品有限公司；碳酸钠（Na2CO3），工业级，连云港碱业；碳酸氢钠（NaHCO3），分析纯，西陇化工有限公司；氢氧化钠（NaOH），工业级，TOSOH；二异丙醇胺（DIPA）、乙二醇单丁醚（BCS），工业级，陶氏化学有限公司；乙二胺四乙酸二钠（EDTA-2Na）、乙二胺四乙酸四钠（EDTA-4Na）、谷氨酸二乙酸四钠（GLDA），均为工业级，诺力昂化学品有限公司；脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES），工业级，湖南丽臣实业有限公司；

真实油污：收集自不同家庭、餐馆的抽油烟机集油盒、管道油污。人工油污：参考《厨房油污清洁剂》GB/T 35833―2018中A.4.1方法制备。

1.1.2 设备

CIX 100奥林巴斯清洁度检测系统，奥林巴斯株式会社；RHBX-Ⅱ型金属清洗摆洗机，中国日用化学工业研究院；数显恒温水浴锅，深圳市三莉科技有限公司；分析天平，德国赛多利斯；鼓风干燥箱，德国BINDER；紫外恒温老化箱，北京中科博达仪器有限公司；RW20 Digital电动搅拌器，德国IKA；GM-0.33A抽滤机，天津津腾实验设备有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 市售产品的分析

依据GB/T 35833―2018《厨房油污清洁剂》中规定进行。

1.2.2 油污成分分析测试

操作过程主要为提取、过滤、检测三个步骤。

提取：将收集的油污混合均匀，称取相同质量，使用醇醚溶剂与油污按照10∶1的比例置于70 ℃水浴中加热并搅拌30 min。

过滤：使用抽滤设备过滤油污溶解液，使污垢颗粒均匀分布在滤膜表面。将过滤膜置于120 ℃烘箱中干燥30 min、干燥器中冷却30 min。

检测：使用CIX 100奥林巴斯清洁度检测系统，调节使用10×物镜观测，根据系统设定的4个粒径范围区间，分别标记金属颗粒与非金属颗粒，统计颗粒物的种类、数量和粒径大小等信息。

1.2.3 家庭油污去污力测定

参考GB/T 35833―2018《厨房油污清洁剂》标准附录A要求，使用家庭油污制作污片，在120 ℃下经过烘干30 min，冷却后进行摆洗测试，并计算去污力。去污力计算见式1。

1.2.4 人工油污去污力测定

参考GB/T 35833―2018《厨房油污清洁剂》标准附录A要求进行测试，为使油污更牢固，将老化时间由3 h延长至6 h。

1.2.5 腐蚀量测试

根据QB/T 2117―1995《通用水基金属净洗剂》中5.6测定方法。

2 结果与讨论

2.1 市售产品分析

收集部分市售重油污清洁剂产品，并按GB/T 35833―2018进行分析，结果见表1。

表1 市售产品分析

目前国内市售的重油污清洁剂大多是强碱型配方，主要添加氢氧化钠或氢氧化钾等强无机碱，对厨房重油污具有良好的去除效果，但缺点是对器具腐蚀性较大，对使用者皮肤刺激性较强。

2.2 油污成分分析

经取样发现，不同环境下的真实厨房油污成分有很大不同，大多数家庭抽油烟机集油盒油污杂质较少；餐馆使用的大型抽油烟机集油槽和内壁油污大颗粒杂质较多；人工油污经过紫外灯光老化加热以后呈黏稠糊状。油污经醇醚溶剂处理，小分子油脂和水溶性物质被溶解，剩下的不溶颗粒通过CIX 100清洁度检测系统进行分析，测试结果见表2，不溶颗粒微观图片见图1、图2和图3。

从表2可以看出，三种油污的不溶颗粒物粒径集中分布在20.00～100.00 μm，家庭油污大多为可溶组分，仅含有少量的不溶颗粒；餐馆油污含有大量的大粒径颗粒，且存在部分粒径大于1000 μm的颗粒；人工油污不溶颗粒全部在20.00～500.00 μm。此外，三种类型污垢都只含有微量的金属颗粒。

表2 油污不溶颗粒分析结果

图1为家庭油污不溶颗粒微观图片，不溶颗粒物主要是由不饱和油脂聚合而成的油性聚合物，其由不饱和脂肪酸在高热条件下发生一系列复杂的化学反应，形成大粒径的难溶性凝胶，并伴随黏度增加和颜色加深[4]。可以推测厨房油污主要成分为含不饱和脂肪酸较多的植物油。

图1 家庭油污不溶颗粒

图2为餐馆油污不溶颗粒微观图片，由于烹饪习惯和油污收集系统的差异，餐馆油污中不溶颗粒物含量较多，除了由植物油形成的油脂聚合物，还含有较多的食物残渣。

图2 餐馆油污不溶颗粒

图3为人工油污不溶颗粒微观图片。黑色颗粒是部分淀粉经高温变性形成的碳化颗粒，黄褐色颗粒为不饱和脂肪酸形成的油脂聚合物。人工油污植物油含量较低，动物油含量较高，而动物油为饱和脂肪酸，不易形成大粒径油性聚合物[5]。

图3 人工油污不溶颗粒

2.3 弱碱性助剂性能考察

选择行业常用的表面活性剂和溶剂，基础配方设计如下：2%脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、1%烷基糖苷、5%乙二醇单丁醚，碱性助剂与螯合剂为实验测试变量，余量为纯水（注：百分比含量以产品计算）。

2.3.1 弱碱性助剂单因素性能测试

将TEA、Na2CO3、NaHCO3、DIPA四种弱碱性助剂和NaOH，分别设置1%、3%、5%三个梯度，加入基础配方中，测试对家庭油污和人工油污的去污力和对硬铝腐蚀量，结果见表3。

由表3可知：对于高脂肪酸含量的家庭油污，有机弱碱性助剂TEA和DIPA具有更好的去污力。而对于含混合油、淀粉的人工油污，NaOH的去污效果更好。

表3 碱性助剂的实验结果

动、植物油的主要成分是脂肪酸，碱性助剂能与脂肪酸发生皂化反应生成脂肪酸盐[6]。随着添加量的增加，TEA、DIPA、Na2CO3和NaHCO3对两种油污的去污力呈先快速增加后下降的变化规律，存在一个峰值。因为随着碱剂添加过量，弱碱性助剂体系的pH值增幅较小，油污表面形成了大量水溶性较差的脂肪酸皂，导致剩余油脂与碱的相互接触变得越来越困难，从而影响体系的去污力[7]。由于有机碱的皂盐比钠皂水溶性好，故TEA和DIPA体系的去污力降幅更小。NaOH的含量与去污力成正相关关系，因为在强碱性条件下，更有利于难溶颗粒油性聚合物凝胶溶胀、分解。

腐蚀量：NaOH＞Na2CO3＞NaHCO3＞DIPA≈TEA。腐蚀性与配方的pH值有关，无机碱剂腐蚀量较大，有机碱剂的腐蚀量较低。TEA和DIPA通过N、O等亲核活性位点与金属表面形成配位键，而分子中的C原子可与金属表面的电子形成反馈键，形成稳定的吸附膜，改变双电层的结构，提高金属离子化过程的活化能，降低腐蚀离子对金属的溶解[8]，具有缓蚀作用。

2.3.2 弱碱性助剂复配性能测试

分别对TEA、NaHCO3、Na2CO3和DIPA进行四个因素三水平考察，根据因素水平数，选取L9（34）正交表开展家庭油污去污力测试，正交实验因素水平表、正交实验结果与极差分析见表4、表5。

表4 正交试验因素水平表

表5 正交实验结果

根据各因素极差数的大小可以看出，在复配体系下，对去污力最主要影响因素是Na2CO3和DIPA的用量，NaHCO3和Na2CO3对洗净力的贡献呈现先增大后降低的趋势，TEA和DIPA对洗净力的贡献与添加量成正相关。单一添加TEA或DIPA时，去污效果优于复配组合，是由于Na2CO3或NaHCO3与油污形成的难溶脂肪酸钠沉积于作用表面，不利于复配体系中TEA和DIPA与油污的进一步反应。

2.4 螯合剂性能测试

将EDTA-2Na、EDTA-4Na、GLDA、MGDA共4款螯合剂，分别设置0.1%、0.3%、0.5%三个梯度，加入含0.2%三乙醇胺的基础配方中，测试对家庭油污和人工油污去污力。结果见表6。

根据表6可知，对家庭油污去污力：MGDA≈GLDA＞EDTA-4Na＞EDTA-2Na；对人工油污去污力：MGDA≈GLDA≈EDTA-4Na＞EDTA-2Na。

表6 螯合剂的实验结果

在动植物油污中，脂肪酸易结合高价金属离子形成难清洗污垢。螯合剂一方面与金属离子作用会形成可溶性金属离子螯合物，另一方面通过物理吸附、螯合作用将附着在表面的灰尘以及皂类污垢基底表面去除[9]。可以发现在两种油污测试条件下，加入螯合剂能有效提升去污力水平。但是随着螯合剂的过量加入，去污力未明显增加，多添加的螯合剂并未在去污中发挥明显作用，去污力不再增加。因此，需要根据清洗的实际情况添加螯合剂[10]。

pH值是影响螯合剂作用的重要因素，EDTA-4Na的螯合能力随着pH的增加线性增加[11]，故在碱性条件下具有良好的去污力。EDTA-2Na在pH=5时螯合能力最强，在弱碱性环境下螯合能力较低[11]。GLDA与MGDA的螯合能力随pH增加先上升后下降，在pH≈11时螯合性能达到峰值[12]，在pH=9～11的范围内对于人工油污和真实油污的去污力增效明显。