Способ получения кератинсодержащего пенообразователя

(51) 04 24/14 (2006.01) 04 38/10 (2006.01) 04 103/42 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ переходных металлов, при сохранении высокой прочности изготавливаемых с их использованием ячеистых бетонов, в частности, пенобетона. Это достигается тем, что способ получения кератинсодержащего пенообразователя путем щелочного гидролиза кератинсодержащего сырья животного происхождения, включающий неполный гидролиз щелочью кератинсодержащего сырья,фильтрацию щелочного гидролизата и нейтрализацию гидролизата, согласно изобретению,неполный гидролиз щелочью кератинсодержащего сырья проводят при температуре 80-85 С, массовом соотношении ТЖ 13 и непрерывном перемешивание в течение 1 часа,нейтрализацию гидрализата проводят смесью,содержащую, по меньшей мере, две органических кислот при массовом соотношении 11 при температуре 80-85 С до рН 8,5,стабилизацию полученного гидролизата сернокислыми солями переходных металлов проводят при температуре 75-85 С до рН 7.(76) Утепов Дархан Кенесович Юн Вячеслав Анатольевич(74) Тусупова Меруерт Кырыкбаевна Дюсенов Еркебулан Рамазанович(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАТИНСОДЕРЖАЩЕГО ПЕНООБРАЗОВАТЕЛЯ(57) Изобретение относится к способу получения кератинсодержащих пенообразователей и может быть использовано в производстве ячеистых бетонов. Техническим результатом настоящего изобретения является повышение кратности и устойчивости рабочих пен пенообразователей,получаемых на основе кератинсодержащих гидролизатов,стабилизированных солями Изобретение относится к способу получения кератинсодержащих пенообразователей и может быть использовано в производстве ячеистых бетонов. Известен состав пенообразователя, включающий белковый гидролизат биомассы микроорганизмов,стабилизированный омыленной абиетиновой смолой / 850094 А 1, 30.07.1981 г./. Недостатком данного аналога является низкая кратность пен (в среднем - от 3,3 до 5,0), а также низкая устойчивость пен, исчисляемая минутами. Известен пенообразователь, получаемый путем смешения продуктов гидролиза белков с сульфанолом, обеспечивающим получение высокой кратности пен при низкой концентрации пенообразователя в рабочем растворе, а белковый гидролизат повышает устойчивость пен / 1308601 А 1, 07.05.1987 г./. Недостатком данного аналога является то, что с таким составом прочность пенобетона оказывается в 1,3-1,5 раза более низкой, чем прочность пенобетона той же плотности, но полученного с белковым пенообразователем, не содержащим в своем составе синтетических поверхностно-активных веществ. Существует ряд пенообразователей, получаемых путем стабилизации белковых гидролизатов солями переходных металлов. Известен пенообразователь на основе щелочного гидролизата белков крови животных,стабилизированного сернокислым железом/Пенообразователь ПО-6, Файвишевский М.Л. Переработка крови убойных животных, М. Агропромиздат, 1988, с.212-214/. Недостатком данного аналога является низкая устойчивость полученной с его использованием пены в цементном тесте, что делает невозможным получение с этим пенообразователем пенобетона плотностью ниже 500 кг/м 3. Известен пенообразователь на основе щелочного гидролизата протеинсодержащего вещества микробного синтеза,стабилизированного сернокислым железом/ 2141930 С 1,27.11.1999 г./. Недостатком способа является то, что пены кратностью 10-17 получаются только из высококонцентрированного (10-ного) раствора пенообразователя, что свидетельствует о его невысокой пенообразующей способности. Известен способ получения белкового пенообразователя посредством щелочного гидролиза пера птицы и стабилизации свойств гидролизата сульфатами ванадия, хрома, марганца,железа, кобальта и цинка / 2284308 С 1,27.09.2006 г./. Недостатком данного аналога являются высокая продолжительность процесса гидролиза пера,достигающая 12 часов, высокий расход для получения 1 м 3 пенобетона, достигающий 10-20 кг против 0,9-1,5 кг для других белковых пенообразователей. Общим недостатком пенообразователей на основе белковых гидролизатов, стабилизированных солями металлов, является то, что вводимые в 2 состав пенообразователей соли хоть и повышают устойчивость пен во времени, но практически не влияют на их кратность, которая остается достаточно низкой и делает эти пенообразователи малопригодными для получения ячеистых бетонов плотностью менее 600 кг/м 3. Известен способ получения пенообразователя на основе щелочного гидролизата рогокопытного сырья, выбранный в качестве наиболее близкого аналога, включающий гидролиз высушенного рогокопытного сырья путем разварки в водном растворе едкого натра при температуре 85 С в течение 6 часов с последующим добавлением фтористого натрия, при этом после окончания гидролиза щелочный гидролизат охлаждают до комнатной температуры и фильтруют для определения нерастворенных остатков, полученный раствор нейтрализуют хлористым аммонием до рН 7,5 и стабилизируют сернокислым железом/ 2206543 С 2, 20.06.2003 г./. Недостатком данного аналога является то, что с указанным пенообразователем можно получить только низкократные пены (не более 7,5 согласно приведенным в патенте примерам при концентрации пенообразователя в пенообразующем растворе 5). Задачей изобретения является разработка способа получения кератинсодержащего пенообразователя из природного сырья животного происхождения с высокими показателями кратности и устойчивости пены. Техническим результатом настоящего изобретения является повышение кратности и устойчивости рабочих пен пенообразователей,получаемых на основе кератинсодержащих гидролизатов,стабилизированных солями переходных металлов, при сохранении высокой прочности изготавливаемых с их использованием ячеистых бетонов, в частности, пенобетона. Это достигается тем, что способ получения кератинсодержащего пенообразователя путем щелочного гидролиза кератинсодержащего сырья животного происхождения, включающий неполный гидролиз щелочью кератинсодержащего сырья,фильтрацию щелочного гидролизата и нейтрализацию гидролизата, согласно изобретению,неполный гидролиз щелочью кератинсодержащего сырья проводят при температуре 80-85 С, массовом соотношении ТЖ 13 и непрерывном перемешивание в течение 1 часа,нейтрализацию гидрализата проводят смесью,содержащую, по меньшей мере, две органических кислот при массовом соотношении 11 при температуре 80-85 С до рН 8,5,стабилизацию полученного гидролизата сернокислыми солями переходных металлов проводят при температуре 75-85 С до рН 7. В качестве кератинсодержащего сырья используют, по меньшей мере, одно сырье,выбранной из группы измельченные до фракции менее 1 мм шерсть, рога, копыта крупного и мелкого рогатого скота, остевое перо птиц, рыбная чешуя,белковые отходы пищевых перерабатывающих заводов. В качестве щелочи используют 4 раствор каустической соды, а в качестве смеси органических кислот используют смесь, содержащую, по меньшей мере, две органических кислоты, выбранной из группы лимонная кислота, уксусная кислота,стеариновая кислота,олеиновая кислота,пальмитиновая кислота. В качестве сернокислых солей переходных металлов используют, по меньшей мере, одну сернокислую соль переходных металлов, выбранной из группы сульфат железа , сульфат цинка ,сульфат алюминия . Это позволяет с большей отдачей реализовать потенциальные возможности ресурсов Казахстана,обладающего богатым запасом кератинсодержащего сырья-шерсти, измельченного до фракции менее 1 мм рог и копыт крупного и мелкого рогатого скота,остевого пера птиц, белковых отходов пищевых перерабатывающих заводов, рыбной чешуи и других отходов производств на промышленных дробилках ударно-молоткового типа комбинированного с вибрационной мельницей или дезинтегратором Хинта,и увеличивать производства без дополнительных затрат на сырье и реагенты. Способ осуществляется следующим образом. Кератинсодержащее сырье подвергают неполному щелочному гидролизу в водной среде с ТЖ 13 при температуре 80-85 С и непрерывным перемешивании в течение 1 часа. Затем раствор щелочного гидролизата отделяют от нерастворимого остатка фильтрацией. Сущность заявляемого изобретения проиллюстрирована следующими примерами. Пример 1. Раствор гидролизата нейтрализуют смесью лимонной и стеариновой кислот в соотношении 11 по массе при температуре 80-85 С в течение 10 минут. Расход смеси кислот на 1 л щелочного гидролизата составляет 45 г. Пример 2. Раствор гидролизата нейтрализуют смесью лимонной и олеиновой кислот в соотношении 11 по массе (температура, рН,продолжительность по примеру 1). Расход смеси кислот на 1 л щелочного гидролизата составляет 45 г. Пример 3. Раствор гидролизата нейтрализуют смесью лимонной и пальмитиновой кислот в соотношении 11 по массе (температура, рН,продолжительность по примеру 1). Расход смеси кислот на 1 л щелочного гидролизата составляет 45 г. Пример 4. Раствор гидролизата нейтрализуют смесью уксусной и стеариновой кислот в соотношении 11 по массе (температура, рН,продолжительность по примеру 1). Расход смеси кислот на 1 л щелочного гидролизата составляет 60 кг. Пример 5. Раствор гидролизата нейтрализуют смесью уксусной и олеиновой кислот в соотношении 11 по массе (температура, рН,продолжительность по примеру 1). Расход смеси органических кислот на 1 л щелочного гидролизата составляет 60 г. Пример 6. Раствор гидролизата нейтрализуют смесью уксусной и пальмитиновой кислот в соотношении 11 по массе (температура, рН,продолжительность по примеру 1). Расход смеси кислот на 1 л щелочного гидролизата составляет 50 г. Далее над нейтрализованным кератинсодержащим гидролизатом проводят процесс стабилизации сернокислыми солями переходных металлов (О 4, О 4 или 2(О 4)3). Пример 7. Гидролизат, нейтрализованный по примеру 1, стабилизируют сернокислым железом при температуре 75-85 С до рН реакционной смеси 7 в течение 1 часа. Расход сернокислого железана 1 л гидролизата составляет 100 г. Пример 8. Гидролизат, нейтрализованный по примеру 1, стабилизируют сернокислым цинком(температура,рН,продолжительность по примеру 7). Расход сернокислого цинкана 1 л гидролизата составляет 110 г. Пример 9. Гидролизат, нейтрализованный по примеру 1, стабилизируют сернокислым алюминием(температура, рН, продолжительность по примеру 7). Расход сернокислого алюминияна 1 л гидролизата составляет 150 г. Пример 10. Гидролизат, нейтрализованный по примеру 2, стабилизируют сернокислым железом(температура, рН, продолжительность по примеру 7). Расход сернокислого железана 1 л гидролизата составляет 100 г. Пример 11. Гидролизат, нейтрализованный по примеру 2, стабилизируют сернокислым цинком(температура,рН,продолжительность по примеру 7). Расход сернокислого цинкана 1 л гидролизата составляет 110 г. Пример 12. Гидролизат, нейтрализованный по примеру 2, стабилизируют сернокислым алюминием(температура, рН, продолжительность по примеру 7). Расход сернокислого алюминияна 1 л гидролизата составляет 150 г. Пример 13. Гидролизат, нейтрализованный по примеру 3, стабилизируют сернокислым железом при температуре 75-85 С до рН реакционной смеси 7 в течение 1 часа. Расход сернокислого железана 1 л гидролизата составляет 100 г. Пример 14. Гидролизат, нейтрализованный по примеру 3, стабилизируют сернокислым цинком(температура,рН,продолжительность по примеру 7). Расход сернокислого цинкана 1 л гидролизата составляет 110 г. Пример 15. Гидролизат, нейтрализованный по примеру 3, стабилизируют сернокислым алюминием(температура, рН, продолжительность по примеру 7). Расход сернокислого алюминияна 1 л гидролизата составляет 150 г. Пример 16. Гидролизат, нейтрализованный по примеру 4, стабилизируют сернокислым железом при температуре 75-85 С до рН реакционной смеси 7 в течение 1 часа. Расход сернокислого железана 1 л гидролизата составляет 100 г. Пример 17. Гидролизат, нейтрализованный по примеру 4, стабилизируют сернокислым цинком(температура,рН,продолжительность по примеру 7). Расход сернокислого цинкана 1 л гидролизата составляет 110 г. Пример 18. Гидролизат, нейтрализованный по примеру 4, стабилизируют сернокислым алюминием(температура, рН, продолжительность по примеру 7). Расход сернокислого алюминияна 1 л гидролизата составляет 150 г. Пример 19. Гидролизат, нейтрализованный по примеру 5, стабилизируют сернокислым железом(температура, рН, продолжительность по примеру 7). Расход сернокислого железана 1 л гидролизата составляет 100 г. Пример 20. Гидролизат, нейтрализованный по примеру 5, стабилизируют сернокислым цинком(температура,рН,продолжительность по примеру 7). Расход сернокислого цинкана 1 л гидролизата составляет 110 г. Пример 21. Гидролизат, нейтрализованный по примеру 5, стабилизируют сернокислым алюминием Определяемые характеристики Устойчивость пены, в минутах примеру 7). Расход сернокислого алюминияна 1 л гидролизата составляет 150 г. Пример 22. Гидролизат, нейтрализованный по примеру 6, стабилизируют сернокислым железом при температуре 75-85 С до рН реакционной смеси 7 в течение 1 часа. Расход сернокислого железана 1 л гидролизата составляет 100 г. Пример 23. Гидролизат, нейтрализованный по примеру 6, стабилизируют сернокислым цинком(температура,рН,продолжительность по примеру 7). Расход сернокислого цинкана 1 л гидролизата составляет 110 г. Пример 24. Гидролизат, нейтрализованный по примеру 6, стабилизируют сернокислым алюминием(температура, рН, продолжительность по примеру 7). Расход сернокислого алюминияна 1 л гидролизата составляет 150 г. Кератинсодержащий пенообразователь был протестирован и на основании протоколов испытаний и акта анализа состояния производства признан соответствующей требованиям безопасности (качества), установленным в ГОСТ 24211-2008 Добавка для бетонов и строительных растворов. ОТУ (таблицы 1, 2). Таблица 1 Образец пенообразователя по примеру 7 120180240300 СуткиОбразец пенообразователя по примеру 8 60120180240300 СуткиОбразец пенообразователя по примеру 9 60120180240300 СуткиОбразец пенообразователя по примеру 10 60120180240300 СуткиОбразец пенообразователя по примеру 11 60120180240300 СуткиОбразец пенообразователя по примеру 12 60120180240300 СуткиОбразец пенообразователя по примеру 13 60120180240300 СуткиОбразец пенообразователя по примеру 14 60120180240300 СуткиОбразец пенообразователя по примеру 15 60120180240300 СуткиОбразец пенообразователя по примеру 16 60120180240300 СуткиОбразец пенообразователя по примеру 17 60120180240300 СуткиОбразец пенообразователя по примеру 18 60120180240300 СуткиОбразец пенообразователя по примеру 19 60120180240300 СуткиОбразец пенообразователя по примеру 20 60120180240300 СуткиОбразец пенообразователя по примеру 21 60120180240300 СуткиОбразец пенообразователя по примеру 22 60120180240300 СуткиОбразец пенообразователя по примеру 23 60120180240300 СуткиОбразец пенообразователя по примеру 24 60120180240300 Сутки 60 Определяемые характеристики Кратность пены Образец пенообразователя по примеру 7 1,0 л 1,2 л 1,5 л 10 12 выше 15 Образец с пенообразователя по примеру 8 10 12 выше 15 Образец пенообразователя по примеру 9 10 12 выше 15 Образец пенообразователя по примеру 10 10 12 выше 15 Образец пенообразователя по примеру 11 10 12 выше 15 Образец пенообразователя по примеру 12 10 12 выше 15 Образец пенообразователя по примеру 13 10 12 выше 15 Образец с пенообразователя по примеру 14 10 12 выше 15 Образец пенообразователя по примеру 15 10 12 выше 15 Образец пенообразователя по примеру 16 10 12 выше 15 Образец пенообразователя по примеру 17 10 12 выше 15 Образец пенообразователя по примеру 18 10 12 выше 15 Образец пенообразователя по примеру 19 10 12 выше 15 Образец с пенообразователя по примеру 20 10 12 выше 15 Образец пенообразователя по примеру 21 10 12 выше 15 Образец пенообразователя по примеру 22 10 12 выше 15 Образец пенообразователя по примеру 23 10 12 выше 15 Образец пенообразователя по примеру 24 10 12 Выше 15 Настоящее изобретение позволяет получать кератинсодержащие пенообразователи, которые отличаются высокими кратностью и устойчивостью получаемых рабочих пен при изготовлении ячеистого бетона и обеспечивают высокую прочность изготавливаемого с их использованием пенобетона. На основании проведенных испытаний кератинсодержащий пенообразователь не вспыхивает и не воспламеняется. Образцы кератинсодержащего пенообразователя относятся к первому классу строительных материалов в соответствии с критериями удельной эффективной активности естественных радионуклидов, не имеют вредных выбросов в воздушную среду и не токсичны (таблица 3). Таблица 3 Наименование Нормы НД Фактические НД на методы испытаний показателей показатели Токсичность Не более 2 баллов Менее 1 балла Инструкция 7.04.003.97 Выделение вредных химических веществ в воздушную среду, мг/м 3 Бутилацетат Не более 0,1 Не обнаружено Инструкция 7.04.003.97 Ксилол Не более 0,2 Не обнаружено Инструкция 7.04.003.97 Ацетон Не более 0,35 Не обнаружено Инструкция 7.04.003.97 Формальдегид Не более 0,01 Не обнаружено Инструкция 7.04.003.97 5 Наименование показателей Удельная эффективная активность, Бк/кг Фактические показатели Радиологические показатели До 370 50,2 Таким образом, настоящее техническое решение обеспечивает получение кератинсодержащего пенообразователя, водные растворы которого позволяют получать высокоустойчивые(более суток) пены кратностью 10-15 и более,пригодные по своим свойствам для производства ячеистых бетонов. Заявляемый способ получения кератинсодержащего пенообразователя имеет существенные преимущества перед известными 1. кратность пены повышенная - от 10-15 и выше, и позволяет регулировать объем рабочей пены в соответствии с маркой ячеистого бетона 2. устойчивость пены превышает 2 часов и продолжительность устойчивости кератинового(белкового) каркаса превышает сутки 3. пена из рабочего пенообразующего раствора с употреблением 1-1,5 л пенообразователя обладает эффектом ломающейся пены 4. способен удерживать любое количество заполнителя (песка и другого материала) 5. дает возможность производить любую марку ячеистого бетона от марки М 300 до 1800 7. сокращает использование водопотребления в производстве пенобетона и может легко использовать требуемое ГОСТами водоцементное отношение в продукции. 6. позволяет съем пеноблочного материала из опалубков за 12-16 часов без дополнительных добавок ускоряющих схватывание цемента, что позволяет значительно повысить производительность производства ячеистого бетона в 2 раза. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения кератинсодержащего пенообразователя путем щелочного гидролиза кератинсодержащего сырья животного происхождения, включающий неполный гидролиз щелочью кератинсодержащего сырья, фильтрацию щелочного гидролизата и нейтрализацию гидролизата, отличающийся тем, что неполный гидролиз щелочью кератинсодержащего сырья проводят при температуре 80-85 С, при массовом соотношении ТЖ 13 и непрерывном перемешивании в течение 1 часа, нейтрализацию гидрализата проводят смесью, содержащую, по меньшей мере, две органических кислот при массовом соотношении 11 при температуре 80-85 С до рН 8,5, стабилизацию полученного гидролизата сернокислыми солями переходных металлов проводят при температуре 75-85 С до рН 7. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кератинсодержащего сырья используют, по меньшей мере, одно сырье, выбранной из группы измельченные до фракции менее 1 мм шерсть, рога,копыта крупного и мелкого рогатого скота, остевое перо птиц, рыбная чешуя, белковые отходы пищевых перерабатывающих заводов. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве щелочи используют 4 раствор каустической соды. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве смеси органических кислот используют смесь, содержащую, по меньшей мере, две органических кислоты, выбранной из группы лимонная кислота, уксусная кислота, стеариновая кислота, олеиновая кислота, пальмитиновая кислота. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве сернокислых солей переходных металлов используют, по меньшей мере, одну сернокислую соль переходных металлов, выбранной из группы сульфат железа , сульфат цинка , сульфат алюминия . НД на методы испытаний