Un antiespumante o agente antiespumante es un aditivo químico que reduce y dificulta la formación de espuma en líquidos de procesos industriales . Los términos agente antiespumante y antiespumante a menudo se usan indistintamente. En sentido estricto, los antiespumantes eliminan la espuma existente y los antiespumantes previenen la formación de más espuma. Los agentes comúnmente utilizados son aceites insolubles, polidimetilsiloxanos y otras siliconas, ciertos alcoholes, estearatos y glicoles . El aditivo se utiliza para impedir la formación de espuma o se añade para romper una espuma ya formada.
En los procesos industriales, las espumas plantean serios problemas. Provocan defectos en los revestimientos superficiales e impiden el llenado eficiente de los contenedores. Hay disponibles una variedad de fórmulas químicas para prevenir la formación de espuma. [1]
Generalmente un antiespumante es insoluble en el medio espumante y tiene propiedades tensioactivas. Una característica esencial de un producto antiespumante es su baja viscosidad y su facilidad para extenderse rápidamente sobre superficies espumosas. Tiene afinidad con la superficie aire-líquido donde desestabiliza las láminas de espuma. Esto provoca la ruptura de las burbujas de aire y la descomposición de la espuma de la superficie. Las burbujas de aire arrastradas se aglomeran y las burbujas más grandes ascienden a la superficie del líquido a granel más rápidamente. [2]
Los primeros antiespumantes tenían como objetivo romper la espuma visible en la superficie. Se utilizó queroseno , fueloil y otros productos derivados del petróleo ligero para descomponer la espuma. Los aceites vegetales también encontraron cierta utilidad. Los alcoholes grasos (C7 – C22) eran antiespumantes eficaces pero costosos. Se agregaron a los productos derivados del petróleo para aumentar la eficiencia. La leche y la nata fueron los antepasados de los antiespumantes en emulsión modernos. [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 funcionaron bien, pero causaron alteraciones en la superficie 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 hidrófobas como la etilenbis estearamida dispersadas en aceites. Estos tipos 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 agregando agua . Así aparecieron los antiespumantes extendidos con agua (emulsión de agua en aceite) y a base de agua (emulsión de aceite en agua). [4]
Se ha continuado con el desarrollo de antiespumantes a base de silicona, utilizando diferentes emulsionantes y aceites de silicona modificados. A principios de la década de 1990, se utilizaron con gran éxito en la industria de la pulpa de madera antiespumantes en emulsión de silicona que causaban menos alteración de la superficie. Esto provocó un mejor lavado, una reducción de la demanda biológica de oxígeno (DBO) en los efluentes y una reducción de los depósitos.
Los antiespumantes a base de aceite tienen un portador de aceite. El aceite puede ser aceite mineral , aceite vegetal o cualquier otro aceite que sea insoluble en el medio espumante, excepto aceite de silicona . Un antiespumante a base de aceite también contiene cera y/o sílice hidrófoba para mejorar el rendimiento. Las ceras típicas son etilen-bis estearamida (EBS), ceras de parafina , ceras de éster y ceras de alcoholes grasos . Estos productos también podrían tener tensioactivos para mejorar la emulsificación y la distribución en el medio espumante.
Estos son antiespumantes de alta resistencia y normalmente son mejores para derribar la espuma de la superficie.
Los antiespumantes en polvo son, en principio, antiespumantes a base de aceite sobre un soporte particulado como la sílice . Se añaden a productos en polvo como cemento , yeso y detergentes .
Los antiespumantes a base de agua son diferentes tipos de aceites y ceras dispersos en una base de agua. Los aceites son a menudo aceites minerales o vegetales y las ceras son alcoholes grasos de cadena larga , jabones o ésteres de ácidos grasos . Normalmente son mejores como desaireadores , lo que significa que son mejores para liberar el aire atrapado.
Los antiespumantes a base de silicona son polímeros con cadenas principales de silicona. Estos pueden entregarse como una emulsión a base de aceite o agua. El compuesto de silicona consiste en una sílice hidrófoba dispersa en un aceite de silicona . Se añaden emulsionantes para garantizar que la silicona se extienda rápida y bien en el medio espumoso. El compuesto de silicona también podría contener glicoles de silicona y otros fluidos de silicona modificados. [5]
Estos también son antiespumantes de alta resistencia y son buenos tanto para derribar la espuma de la superficie como para liberar el aire atrapado.
Los antiespumantes a base de silicona también son adecuados en sistemas de formación de espuma no acuosos como el petróleo crudo y el refinado de petróleo . Para aplicaciones muy exigentes, las fluorosiliconas pueden ser adecuadas.
Los antiespumantes a base de EO/PO contienen copolímeros de polietilenglicol y polipropilenglicol. Se entregan en forma de aceites, soluciones acuosas o emulsiones a base de agua. Los copolímeros de EO/PO normalmente tienen buenas propiedades dispersantes y, a menudo, son muy adecuados cuando los problemas de depósito son un problema.
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 descomposición de la espuma de la superficie. Estos antiespumantes suelen presentarse en un soporte disolvente , como los destilados del petróleo .
La forma más notable de espuma es la espuma que flota sobre la superficie del material. Es fácil de monitorear y relativamente fácil de manejar y es más una cuestión cosmética. La espuma de la superficie puede causar problemas con los niveles de líquido y provocar un desbordamiento que provoque charcos de aceite alrededor del equipo, lo cual es un problema de seguridad. [6] Además, esto podría reducir la velocidad del proceso y la disponibilidad de los equipos de proceso. El principal problema mecánico tiende a ser cuando la espuma ingresa al sistema, ya que el aire es un lubricante deficiente, lo que significa que puede ocurrir contacto de metal con metal. [6]
El aire u otro gas disuelto en el fluido puede salir de la solución en forma de pequeñas burbujas (aire arrastrado). Si estas pequeñas burbujas tienen suficiente flotabilidad , pueden subir a la superficie y juntas formar espuma. Factores mecánicos que pueden generar aire atrapado:
La espuma, el aire arrastrado y disuelto que están presentes en los refrigerantes y líquidos de procesamiento pueden causar diversos tipos de problemas, entre ellos:
Hay varias formas de probar los antiespumantes.
Lo más sencillo es mirar la espuma de la superficie. Todo lo que se necesita es un sistema para generar espuma. Esto podría hacerse con un sistema de bombeo redondo con una boquilla y un cilindro o 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 tener un calentador para controlar la temperatura.
El aire arrastrado se puede probar con un equipo similar que tenga un densímetro que pueda registrar los cambios de la densidad del líquido a lo largo del tiempo.
El drenaje se puede probar con un sistema de filtro para medir el tiempo para drenar un líquido a través del filtro. El filtro puede estar presurizado o tener vacío .
Se añaden antiespumantes a ciertos tipos de detergentes para reducir la formación de espuma que podría disminuir la acción del detergente. Por ejemplo, los detergentes para lavavajillas deben tener poca espuma para que el lavavajillas funcione correctamente. Se agrega antiespumante al tanque de recuperación de los extractores de alfombras para evitar que el exceso de espuma dañe el motor de la aspiradora.
Cuando se utilizan como ingrediente en alimentos , los agentes antiespumantes tienen como objetivo frenar el derrame o la efervescencia durante la preparación o el servicio. [ cita necesaria ] Los agentes están incluidos en una variedad de 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, [7] por lo que ha sido incluido como ingrediente en sus nuggets de pollo , papas fritas y otros platos fritos del menú. [8] [9]
Los antiespumantes se utilizan en muchos procesos y productos industriales: pulpa de madera , papel , pintura , tratamiento de aguas residuales industriales , procesamiento de alimentos , extracción de petróleo , industria de máquinas herramienta , aceites para herramientas de corte , hidráulica , etc.
También se venden comercialmente agentes antiespumantes para aliviar la hinchazón . Un ejemplo familiar es el medicamento simeticona , que es el ingrediente activo de medicamentos como Gas-X . [ cita necesaria ]