Entschäumer

Entschäumer oder Schaumbekämpfungsmittel<ref>Eintrag zu Entschäumer. In: Römpp Online. Georg Thieme VerlagVorlage:Abrufdatum</ref> sind chemische Formulierungen mit ausgeprägter Grenzflächenaktivität, die geeignet sind, unerwünschte Schaumbildung (z. B. bei der Abwasserreinigung, der Papierherstellung, beim Waschvorgang in Waschmaschinen, beim Lackieren, bei Fermentationsprozessen) zu unterdrücken oder bereits gebildeten Schaum zu zerstören. Dabei wird teilweise zwischen Entschäumern (verhindern die Entstehung von Schaum bzw. lösen Schaum auf) und Entlüftern (bringen die Luftblasen schneller an die Oberfläche) unterschieden.<ref name="buch">Bodo Müller: Additive kompakt. 2008, ISBN 978-3-86630-915-9 (Seite 54 in der Google-Buchsuche). </ref> Der ähnliche Begriff Schaumverhüter bezieht sich fast ausschließlich auf den Bereich der Lebensmitteltechnologie und beschreibt prinzipiell identisch wirkende Stoffe oder Gemische.<ref name="roempp-sv">Eintrag zu Schaumverhütungsmittel. In: Römpp Online. Georg Thieme VerlagVorlage:Abrufdatum</ref>

Sehr verschiedene Stoffklassen können als Entschäumer wirken.

Mono- und Diglyceride von Fettsäuren

Häufig werden Mono- und Diglyceride eingesetzt.<ref name="Schwedt">Georg Schwedt: Chemie im Alltag für Dummies. 2010, ISBN 978-3-527-70318-0 (Seite 102 in der Google-Buchsuche). </ref>

• Strukturformel eines 2-Monoglycerids – Verwendung als Entschäumer in Lebensmitteln
  Strukturformel eines 2-Monoglycerids – Verwendung als Entschäumer in Lebensmitteln
• Strukturformel eines 1,2-Diglycerids – Verwendung als Entschäumer in Lebensmitteln
  Strukturformel eines 1,2-Diglycerids – Verwendung als Entschäumer in Lebensmitteln
• Strukturformel eines Triglycerids (also eines natürlichen Fettes) – Bestandteil vieler Lebensmittel
  Strukturformel eines Triglycerids (also eines natürlichen Fettes) – Bestandteil vieler Lebensmittel

Trübungspunktentschäumer / Polyether

Es gibt homogene Entschäumer, d. h. Entschäumer, die in der schäumenden Flotte gelöst vorliegen (z. B. so genannte Trübungspunkt-Entschäumer) aus der Klasse der Phosphorsäureester:

• Tri-n-butyl-phosphat
• Triisobutylphosphat

Polyether können bei der Entschäumung von Rohöl eingesetzt werden.<ref>Danielle A. Rezende, Rafael R. Bittencourt, Claudia R.E. Mansur: Evaluation of the efficiency of polyether-based antifoams for crude oil. In: Journal of Petroleum Science and Engineering. Band 76, Nr. 3-4, März 2011, S. 172–177, doi:10.1016/j.petrol.2011.01.009. </ref><ref>E. Cevada, K. Roos, F. Alvarez, S. Carlotti, F. Vázquez: High molar mass polyethers as defoamers of heavy crude oil. In: Fuel. Band 221, 1. Juni 2018, S. 447–454, doi:10.1016/j.fuel.2018.02.136. </ref> Siliconpolyether können ebenfalls als Trübungspunkt-Entschäumer wirken.<ref>Zsolt Németh, György Rácz, Kalman Koczo: Foam Control by Silicone Polyethers—Mechanisms of “Cloud Point Antifoaming”. In: Journal of Colloid and Interface Science. Band 207, Nr. 2, 15. November 1998, S. 386–394, doi:10.1006/jcis.1998.5777. </ref><ref>Ratchadaporn Chaisalee, Sukhwan Soontravanich, Nantaya Yanumet, John F. Scamehorn: Mechanism of Antifoam Behavior of Solutions of Nonionic Surfactants Above the Cloud Point, Journal of Surfactants and Detergents, Vol. 6, No. 4 (October 2003), doi:10.1007/s11743-003-0280-3.</ref>

Auf unlöslichem Öl basierende Entschäumer

Weite Verbreitung finden sog. Compounds aus Mineralölen oder Silikonölen z. B. Dimethylpolysiloxan und darin implementierten Kieselsäure-Partikeln. Hierbei handelt es sich um heterogene Entschäumer, da diese Systeme im schäumenden Medium unlöslich sind.<ref name="Schwedt" />

Mechanismus

Für die Wirkung von Entschäumern auf schäumende Systeme werden verschiedene Mechanismen diskutiert. Eine wichtige Rolle spielt dabei die Spreitung (Maß für die Fähigkeit von Ölen und ähnlichen Substanzen, sich flächig auszubreiten) eines in die Oberfläche einer Schaumlamelle eingedrungenen Entschäumer-Öltröpfchens. Der Einbau von z. B. Kieselsäure-Partikeln in Silikon-Entschäumer dient dabei dem Zweck, den Eintritt der dispergierten Öltröpfchen in die Grenzfläche Wasser/Luft zu beschleunigen bzw. überhaupt zu ermöglichen.<ref name="Brock">Thomas Brock, Michael Groteklaes, Peter Mischke: Lehrbuch der Lacktechnologie. 2000, ISBN 978-3-87870-569-7 (Seite 166 in der Google-Buchsuche). </ref>

Für Entschäumer, die auf unlöslichen Öl basieren wird von Garret und Denkov<ref name=":0">N. Denkov, Mechanisms of Foam Destruction by Oil-Based Antifoams, Langmuir 2004, 20, 9463–9505, doi:10.1021/la049676o</ref> folgender Mechanismus vorgeschlagen:

Mechanismus

Mechanismus

A: Das Entschäumertröpfchen wandert zu dem asymmetrischen Film (Luft/Tensid/Wasser)

B: Das Entschäumertröpfchen dringt in den asymmetrischen Film ein.

C: Das Entschäumertröpfchen bildet eine Brücke (Bridging)

C1: Es findet eine Entnetzung am Tröpfchen statt (Bridging Dewetting)

C2: Die Brücke dehnt sich und reißt (Bridging Stretching)

Dabei sind folgende thermodynamische Bedingungen wirksam:

Eintrittskoeffizient

E = σ_(AW) + σ_(OW) – σ_(OA)

E muss positiv sein, um Tropfeneintritt zu ermöglichen

Verbrückungskoeffizient

B = σ_(AW)² + σ_(OW)² – σ_(OA)²  

B muss positiv sein, um instabile Brücken zu bilden. Ist B negativ

Spreitungskoeffizient

S = σ_(AW) - σ_(OW) – σ_(OA)

Die meisten entschäumend wirkenden Öle haben einen positiven Spreitungskoeffizient S.

Dabei bedeuten:

σ(AW) Grenzflächenspannung Luft/Wasser

σ(OW) Grenzflächenspannung Öl/Wasser

σ(OA) Grenzflächenspannung Öl/Luft

Beim Eintritt des Tröpfchens in den asymmetrischen Film muss der der kritische Spaltdruck überwunden werden. Diese kinetische Barriere wird durch die Kieselsäure im Simeticon herabgesetzt. Die Gegenwart von Kieselsäure bewirkt den Unterschied von schnellen und langsamen Entschäumern.<ref name=":0" />

Literatur

• Georgi Gochev, Vamseekhrishna Ulaganathan, Reinhard Miller: Foams. In: Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Germany 2016, ISBN 978-3-527-30673-2, S. 1–31, doi:10.1002/14356007.a11_465.pub2. 
• Peter R. Garrett (Hrsg.): The Science of Defoaming: Theory, Experiment and Applications (Surfactant Science, 155), CRC Press Revised ed.2013, ISBN 978-1420060416.

Einzelnachweise

<references />