一种具有低浓乳总干差的天然胶乳加工方法及其应用

1.本发明涉及乳胶处理和加工技术领域，c08j3/00，尤其涉及一种具有低浓乳总干差的天然胶乳加工方法及其应用。


背景技术：

2.天然橡胶是由巴西三叶橡胶树自然合成的一种高分子材料，主要成分为顺式聚异戊二烯橡胶烃，还包括水和其他非胶成分。由于橡胶树品系、树龄、地域、季节、气候等因素的不同，天然新鲜胶乳总固体含量也存在较大的差异，但非胶组分(如蛋白质、糖类、脂肪酸和灰分等)的含量一般在5-8％之间；这些非胶组分在胶乳中的残留会导致其橡胶制品后期性能下降的问题，因此，需要通过合理的加工过程去除这些非胶组分，提高胶乳的品质和稳定性。
3.目前对天然胶乳的处理方法中存在以下突出的问题：(1)自然澄清、沉降效率不高，非胶组分分离不充分，影响浓缩胶乳的质量；(2)胶乳离心机连续运行2-3小时后，需要停机拆机清洗搅拌片上的胶渣，通常每个班次(约每8h)需停机清洗2-3次，该操作不仅严重依赖人工，还严重影响生产效率；(3)为追求机稳快速达标出厂，常在胶乳中过量添加表面活性剂如月桂酸，使后期浓缩胶乳机械稳定度过高，胶凝困难，产品难以达到高端制品生产的要求。因此，亟需对传统天然胶乳生产工艺进行改进，在提高胶乳稳定性和品质的同时，还大幅提升加工效率。
4.中国专利cn103880984a公开了一种降低浓缩天然乳胶中非胶物质含量的方法，该方法使用氢氧化铝、硅藻土悬浮液等对非胶物质进行吸附去除，但是其工艺会加重胶乳离心机的停机次数，生产效率不高。中国专利cn109369826b公开了一种无氨天然浓缩胶乳的生产方法，其技术中采用多种添加物如促进剂、稳定剂等提升胶乳的稳定性和产品质量，但同样也未解决加工中停机卡机的问题，且其制备出的胶乳非胶组分含量仍然较高，品质有待提升。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本发明首先提供了一种具有低浓乳总干差的天然胶乳加工方法，所述方法中浓乳总干差为浓缩天然胶乳总固体质量含量与浓缩天然胶乳干胶质量含量的差值。
6.进一步地，所述方法依次包括对鲜胶乳离心去除非胶组分的步骤、离心后的胶乳稀释的步骤和乳胶稳定离心浓缩的步骤。
7.进一步地，所述鲜胶乳离心去除非胶组分的步骤中，选择转鼓离心机，离心转速≥1500r/min。
8.进一步地，所述离心后的胶乳稀释的步骤中，用水稀释至胶乳浓度为20-28wt％。
9.进一步地，所述乳胶离心浓缩的步骤中，选择碟式离心机，离心转速≥6000r/min。
10.进一步地，所述方法包括以下步骤：
11.s1、对鲜胶乳进行搅拌离心，离心转速≥1500r/min，得到预处理胶乳a；
12.s2、用水将预处理胶乳a稀释至胶乳浓度为20-28wt％，向其中补加氨得到预处理胶乳b；
13.s3、向其中添加占预处理胶乳b质量0.1-0.4％的稳定剂；
14.s4、采用转速≥6000r/min的碟式离心机离心即可。
15.进一步地，所述鲜胶乳是指从橡胶树上割下来的天然新鲜胶乳，该鲜胶乳从割下到加工所间隔的时间不超过5天，优选为不超过3天。
16.进一步地，所述鲜胶乳为林段氨保存的鲜胶乳。
17.本技术在传统工艺的基础上增加预处理离心工艺，去除胶乳中的非胶组分，有效提升生产效率的同时，还降低胶乳的杂质成分，提升所制胶乳的产品品质；理论上离心转速越高杂质成分去除越彻底，但是转速越高所耗电能越大，处理成本增加，而且越高的转速对工业实际使用的离心机有较多的限制；本技术合理优化离心转速和离心处理时间，在最有短的时间内争取最佳的非胶成分去除效率，同时还保证工艺成本最合适。
18.进一步地，步骤s1中离心转速≥2000r/min，优选为2000-8000r/min；更优选为2000-4000r/min。
19.进一步地，s1的离心时间为：保证胶乳的处理量为2-5t/h，更优选为2-3t/h。
20.进一步地，所述s2中优选为：用水将预处理胶乳a稀释至胶乳浓度为23-28wt％。对胶乳进行稀释，延长后期离心时产生堵机的时间。
21.进一步地，所述s2中补加氨至有效氨占预处理胶乳b总质量的0.2-0.29％；优选为0.25％。
22.进一步地，所述氨为高浓度液氨，有效质量浓度≥90％。
23.进一步地，所述稳定剂包括月桂酸，添加量占预处理胶乳b质量的0.03-0.08％。
24.进一步地，所述稳定剂还包括结构为r
1-x-z的物质，所述r1包括c8-c30的烷基、c3-c30的烯基、苯基、c3-c10的环烷基、c3-c10的环氧烷基中的至少一种；所述x选自羧酸根、硫酸酯键、磺酸根中的任意一种；所述z选自h或金属离子中的任意一种。
25.进一步地，所述稳定剂中，结构为r
1-x-z的物质添加量占预处理胶乳b质量的0.1-0.3％。
26.进一步地，所述c8-c30的烷基包括但不限于辛基、庚基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十八烷基、二十烷基、二十二烷基、二十四烷基中的至少一种；所述c8-c30的烷基可为直链或支链结构。
27.进一步地，所述c3-c30的烯基包括但不限于丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、十二烯基、十八烯基中的至少一种；所述c3-c30的烯基可为直链或支链结构。
28.进一步地，所述c3-c10的环烷基包括但不限于环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、环壬基、环癸基中的至少一种。
29.在一种实施方式中，对于结构为r
1-x-z的物质，r1包括c8-c30的烷基、x为磺酸根、z选自h或金属离子中的任意一种；优选为十二烷基磺酸钠、十二烷基磺酸、十二烷基磺酸钾、十三烷基磺酸钠、十四烷基磺酸钠、十六烷基磺酸钠、十八烷基磺酸钠中的至少一种。
30.在一种实施方式中，对于结构为r
1-x-z的物质，r1包括c3-c30的烯基、x为磺酸根、z选自h或金属离子中的任意一种；优选为12-烯烃磺酸钠、14-烯烃磺酸钠、16-烯烃磺酸钠中
的至少一种。
31.在一种实施方式中，对于结构为r
1-x-z的物质，r1包括苯基和c8-c30的烷基、x为磺酸根、z选自h或金属离子中的任意一种；优选为十烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十四烷基苯磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠、十八烷基苯磺酸钠、二十烷基苯磺酸钠中的至少一种。
32.在一种实施方式中，对于结构为r
1-x-z的物质，r1包括c8-c30的烷基、x为硫酸酯键、z选自金属离子中的任意一种；优选为癸基硫酸钠、十烷基硫酸钠、十二烷基硫酸钠、十四烷基硫酸钠、十六烷基硫酸钠、十八烷基硫酸钠、二十烷基硫酸钠、二十二烷基硫酸钠中的至少一种。
33.本技术根据步骤s1中去除非胶组分的状况补充添加特定的稳定剂，以延长加工胶乳的稳定性和储存时间。非胶组分中含有大量的脂肪酸、蛋白质、糖类等成分，这些成分中包括丰富的大分子链和极性基团，当向胶乳中添加分散剂对乳胶粒子进行包裹和分散时，非胶组分会通过分子间作用与稳定剂结合，从而破坏稳定剂自身的交联缠结作用，最终降低稳定剂对乳胶粒的乳化包裹作用。本技术选用特定分子链长度和活性的稳定剂，保证其自身具有有效的交联作用以外，还与极少量的非胶组分间存在较低的作用活性，有效提升胶乳体系在后期离心和保存过程中的稳定性。
34.在一种优选的实施方式中，对于结构为r
1-x-z的物质，r1包括c10-c18的烷基、x为磺酸根、z选自h或金属离子中的任意一种。
35.进一步地，所述s3中还包括向其中添加杀菌剂的步骤，所述杀菌剂选用五氯酚钠、硼酸、二乙基二硫代氨基甲酸锌、异噻唑啉酮类、均三嗪、吗啉化合物、二硫化四甲基秋兰姆、氯化锌中的至少一种。
36.本技术规定杀菌剂的种类和添加量，延长乳胶保存时间的同时，还提高其品质；当杀菌剂选用不当时，其在储存前后期会破坏稳定剂对胶乳的乳化包裹作用，使乳胶出现品质不良(沉淀、破乳等等)现象。
37.在一种实施方式中，所述杀菌剂为硼酸，硼酸的添加量占预处理胶乳b质量的0.1-0.3％。
38.在一种实施方式中，所述杀菌剂为二乙基二硫代氨基甲酸锌；二乙基二硫代氨基甲酸锌的添加量占预处理胶乳b质量的0.08-0.15％。
39.在一种优选的实施方式中，所述杀菌剂为二硫化四甲基秋兰姆和氯化锌的组合，所述二硫化四甲基秋兰姆的添加量占预处理胶乳b质量的0.01-0.02％，所述氯化锌占预处理胶乳b质量的0.01-0.015％。
40.进一步地，所述s4中碟式离心机的转速≥7000r/min；优选为7000-8000r/min。
41.进一步地，s4完成后，可向乳胶中补加一定量的无氨保存剂；本发明对其添加量并无严格规定，可根据需要进行调整。
42.其次，本技术还提供了所述方法在乳胶加工或乳胶产品制造过程中的应用。
43.有益效果
44.1、本技术通过增加对鲜胶乳的离心预处理工艺，减少了传统鲜胶乳除杂所需的沉降时间，提高了生产效率；进一步优化离心转速和时间，控制工艺成本，有效降低胶乳中的非胶组分，降低乳胶的浓乳总干差，提升处理后胶乳的品质；
45.2、本技术配合具有特定非胶组分的胶乳体系，使用特定种类和添加量的稳定剂对
乳胶粒子进一步乳化和分散，结合特定杀菌剂的使用共同提升胶乳在后期制备和存放过程中的稳定性；
46.3、本技术进一步采用胶乳稀释离心工艺，延长了胶乳离心机的运行时长，降低了人工停机拆洗的频率，提升了生产效率和产品品质。
具体实施方式
47.实施例
48.实施例1
49.本实施例提供了一种具有低浓乳总干差的天然胶乳加工方法；包括以下步骤：
50.s1、采用转鼓离心机对常规林段氨保存的鲜胶乳(从采集时起算，保存时长不超过3天)进行搅拌离心，离心转速为3000r/min，得到预处理胶乳a；胶乳处理量为5t/h；
51.s2、用水将预处理胶乳a稀释至胶乳浓度为25wt％，向其中补加液氨至有效氨占预处理胶乳b总质量的0.25％；
52.s3、向其中添加占预处理胶乳b质量0.25％的稳定剂；所述稳定剂为十二烷基磺酸钠(占预处理胶乳b质量的0.2％)和月桂酸(占预处理胶乳b质量的0.05％)；再加入杀菌剂，所述杀菌剂为二硫化四甲基秋兰姆和氯化锌的组合，二硫化四甲基秋兰姆的添加量占预处理胶乳b质量的0.013％，氯化锌占预处理胶乳b质量的0.013％；
53.s4、采用转速为7000r/min的碟式离心机离心即可。
54.实施例2
55.本实施例提供了一种具有低浓乳总干差的天然胶乳加工方法；包括以下步骤：
56.s1、采用转鼓离心机对常规林段氨保存的鲜胶乳(从采集时起算，保存时长不超过5天)进行搅拌离心，离心转速为2000r/min，得到预处理胶乳a；胶乳处理量为4t/h；
57.s2、用水将预处理胶乳a稀释至胶乳浓度为28wt％，向其中补加液氨至有效氨占预处理胶乳b总质量的0.29％；
58.s3、向其中添加占预处理胶乳b质量0.14％的稳定剂；所述稳定剂为十二烷基磺酸钠(占预处理胶乳b质量的0.1％)和月桂酸(占预处理胶乳b质量的0.04％)；再加入杀菌剂，所述杀菌剂为二硫化四甲基秋兰姆和氯化锌的组合，二硫化四甲基秋兰姆的添加量占预处理胶乳b质量的0.001％，氯化锌占预处理胶乳b质量的0.015％；
59.s4、采用转速为6000r/min的碟式离心机离心即可。
60.实施例3
61.本实施例提供了一种具有低浓乳总干差的天然胶乳加工方法；包括以下步骤：
62.s1、采用转鼓离心机对常规林段氨保存的鲜胶乳(从采集时起算，保存时长不超过5天)进行搅拌离心，离心转速为4000r/min，得到预处理胶乳a；胶乳处理量为2t/h；
63.s2、用水将预处理胶乳a稀释至胶乳浓度为23wt％，向其中补加液氨至有效氨占预处理胶乳b总质量的0.2％；
64.s3、向其中添加占预处理胶乳b质量0.37％的稳定剂；所述稳定剂为十二烷基磺酸钠(占预处理胶乳b质量的0.3％)和月桂酸(占预处理胶乳b质量的0.07％)；再加入杀菌剂，所述杀菌剂为二硫化四甲基秋兰姆和氯化锌的组合，二硫化四甲基秋兰姆的添加量占预处理胶乳b质量的0.002％，氯化锌占预处理胶乳b质量的0.001％；
65.s4、采用转速为8000r/min的碟式离心机离心即可。
66.实施例4
67.与实施例1基本一致，区别在于：所述稳定剂中，将十二烷基磺酸钠替换为十八烷基磺酸钠。
68.实施例5
69.与实施例1基本一致，区别在于：所述稳定剂中，将十二烷基磺酸钠替换为十八烷基苯磺酸钠。
70.实施例6
71.与实施例1基本一致，区别在于：所述杀菌剂为硼酸，硼酸的添加量占预处理胶乳b质量的0.2％。
72.对比例1
73.本实施例提供了一种传统工艺的天然胶乳加工方法：向胶乳中加入氨，至氨的有效浓度占胶乳总质量的0.25％，静置沉析10h，再加月桂酸，月桂酸的添加量占预处理胶乳b质量的0.05％，再采用碟式离心机以7000r/min的转速离心。
74.对比例2
75.与实施例1基本一致，区别在于：s1中离心转速为1000r/min。
76.对比例3
77.与实施例1基本一致，区别在于：所述s2预处理胶乳a不稀释。
78.对比例4
79.与实施例1基本一致，区别在于：所述稳定剂的添加量为预处理胶乳b质量的0.08％，所述稳定剂为十二烷基磺酸钠(占预处理胶乳b质量的0.064％)和月桂酸(占预处理胶乳b质量的0.016％)。
80.对比例5
81.与实施例1基本一致，区别在于：s1的离心中胶乳的处理量为9t/h。
82.上述实施例1-3的过程测试结果见表1，实施例1-7的性能测试结果见表2。其中，堵机时间是指从开始运行到堵机的时长，堵机时间越久说明越不容易堵机；其中对比例1在离心2h时就堵机，未进行3-5h的乳胶参数测试。将实施例的乳胶在自然条件下存放3个月，按照《gb/t8289浓缩天然胶乳氨保存离心或膏化胶乳规格》测试乳胶的机械稳定度，标准规定最低限值为650s。
83.表1
[0084][0085]
表2
[0086][0087]
总结：相较于传统的制备工艺，本实施例1-3的工艺方法能够有效延长堵机时间，堵机时间由原本的2小时延长为4-5h，有效提高了生产效率，降低了人工拆洗离心机的频繁度；另外，对比实施例1和对比例2、对比例5，说明预处理中提高离心转速并控制处理量，能够有效降低浓乳总干差，提升乳胶产品品质；对比实施例1、实施例4-5和对比例4，说明特定种类和含量的稳定剂可明显提高胶乳的稳定性，延长离心机运行时间；实施例1和实施例6
的杀菌剂均可延长离心机运行时间，但是实施例1的杀菌剂对体系的保存效果更加优异。

技术特征：
1.一种具有低浓乳总干差的天然胶乳加工方法，其特征在于，所述方法依次包括对鲜胶乳离心去除非胶组分的步骤、离心后的胶乳稀释的步骤和乳胶稳定离心浓缩的步骤。2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述鲜胶乳离心去除非胶组分的步骤中，离心转速≥1500r/min。3.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述离心后的胶乳稀释的步骤中，用水稀释至胶乳浓度为20-28wt％。4.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：s1、对鲜胶乳进行搅拌离心，离心转速≥1500r/min，得到预处理胶乳a；s2、用水将预处理胶乳a稀释至胶乳浓度为20-28wt％，向其中补加氨得到预处理胶乳b；s3、向其中添加占预处理胶乳b质量0.1-0.4％的稳定剂；s4、采用转速≥6000r/min的碟式离心机离心即可。5.根据权利要求4所述的加工方法，其特征在于，所述s1的离心时间为：保证胶乳的处理量为2-5t/h。6.根据权利要求4所述的加工方法，其特征在于，所述稳定剂包括结构为r
1-x-z的物质；所述r1包括c8-c30的烷基、c3-c30的烯基、苯基、c3-c10的环烷基、c3-c10的环氧烷基中的至少一种；所述x选自羧酸根、硫酸酯键、磺酸根中的任意一种；所述z选自h或金属离子中的任意一种。7.根据权利要求6所述的加工方法，其特征在于，对于结构为r
1-x-z的物质，r1包括c8-c30的烷基、x为磺酸根、z选自h或金属离子中的任意一种；或者，r1包括苯基和c8-c30的烷基、x为磺酸根、z选自h或金属离子中的任意一种。8.根据权利要求6所述的加工方法，其特征在于，对于结构为r
1-x-z的物质，r1包括c10-c18的烷基、x为磺酸根、z选自h或金属离子中的任意一种。9.根据权利要求8所述的加工方法，其特征在于，所述s3中还包括向其中添加杀菌剂的步骤，所述杀菌剂选用五氯酚钠、硼酸、二乙基二硫代氨基甲酸锌、异噻唑啉酮类、均三嗪、吗啉化合物、二硫化四甲基秋兰姆、氯化锌中的至少一种。10.根据权利要求1-9任一项所述的加工方法在乳胶加工或乳胶产品制造过程中的应用。

技术总结
本申请提供了一种具有低浓乳总干差的天然胶乳加工方法，所述方法依次包括对鲜胶乳离心去除非胶组分的步骤、离心后的胶乳稀释的步骤和乳胶稳定离心浓缩的步骤；本方法将优化的稳定剂、离心去除非胶组分的预处理工艺和稀释离心相结合，减少了传统鲜胶乳除杂所需的沉降时间，降低了堵机的几率，延长了工艺持续运行时间，提高了生产效率，处理后胶乳的品质同时得到了提升。得到了提升。


技术研发人员：丁丽 戴拓 赵立广 宋亚忠 桂红星 黄红海 李建伟 赵涛 王岳坤 刘伟强 吴凡 陈施显
受保护的技术使用者：中国热带农业科学院橡胶研究所
技术研发日：2023.07.04
技术公布日：2023/10/15