乳胶漆的清洁生产和灭菌技术研究

李淑燕 李永优 郑茂财   广东美涂士建材股份有限公司 广东佛山528300

摘　要：乳胶漆的日常生产往往会因受到微生物的污染而使得生产出来的乳胶漆出现腐败发臭等现象，会给企业带来不良影响和巨大损失。本研究从解决源头问题人手，提供了车间配套的清洁生产方案，对乳胶漆车间容易受到微生物污染和细菌滋生的生产环节和环境空间提供360°全面无死角的高效快速持久的灭菌方案，可有效预防乳胶漆产品受到微生物污染，保证乳胶漆产品质量，可指导乳胶漆行业的清洁生产，防患于术然，避免产品出现发臭腐败的现象。

关键词： 乳胶漆 清洁生产 微生物 防腐 水性涂料

0 引言

近年来，随着房地产行业的暴涨，乳胶漆的需求量和产量也逐渐提升。随着乳胶漆产量的不断增大，很多企业忽视了乳胶漆生产车间的环境卫生，乳胶漆遭受微生物污染的情况加剧严重，业内已经出现过数起较大规模的乳胶漆罐内腐败的质量问题。这一质量问题破坏了乳胶漆的质量，影响了企业的口碑，降低了行业的知名度，引起了各大涂料企业的重视。

很多乳胶漆生产厂平时只顾订单大量生产，忽视了乳胶漆生产的环境卫生， 特别是已经发臭的原材料、半成品或者成品仍被投入使用或销售，进而导致终止合作或提出赔偿的后果。乳胶漆和其原材料大多数都含有较多的水分， 是微生物极佳的栖身场所，能提供微生物生长所需充分的营养，微生物的快速增长更加剧了乳胶漆腐败发臭的速度。

乳胶漆的腐败和生产环境、杀菌防腐剂的使用等有着必要的关系。本文研究了乳胶漆车间生产环境好坏对乳胶漆品质的影响； 不同防腐剂的杀菌效果，对微生物耐药性的影响。通过研究出适合乳胶漆生产的清洁方案和灭菌技术，可指导乳胶漆企业的清洁生产，提供整套清洁生产的方案和灭菌技术。

1 乳胶漆车间的清洁生产

乳胶漆车间的清洁生产除了使用创新的配方，采用先进的工艺技术、生产设备和清洁能源原材料外，在生产过程中，创建一个干净舒适的生活环境，摆放好相关的设备仪器、材料，减少和杜绝微生物的污染也是十分重要的。实行循环经济的生产模式，保证产品质量和消除对人类健康和环境的危害，满足可持续性发展的要求。

乳胶漆腐败，气味是最明显的信号，当闻到异常腐臭的味道时，表明发臭已十分严重。常见发臭腐败的表象有：腐败发臭、罐内膨胀、产生沉淀、黏度下降、pH 降低、颜色变化[4]等。微观来说，微生物已经滋生并生长，显微镜观察和菌落检测都可以发现。

1.1 车间的日常卫生

车间的日常卫生不只是设备用具摆放整齐、讲究卫生而已，必须对生产所涉及的每个环节，每个材料和设备都加以管控并落实，特别是使用频率高的设备和容易被忽略的盲区。

1.2 原材料

1.2.1 生产用水

水是极为常见的原料， 乳胶漆的生产离不开水。生产用水里面如包含大量的微生物，会消耗乳胶漆配方中添加的杀菌防腐剂，影响到乳胶漆后期储存的防腐性。建厂时间较长的涂料企业，输水管道多数为铁质材料，管道内部已经开始腐蚀生锈，管道内部大量的铁和铁离子随着生产用水与管道内的乳液以及杀菌剂发生化学反应。生产用水中的单质铁会把防腐剂里的铜离子置换出来，使防腐剂不稳定甚至分解失去杀菌效果。图1 为生产用水蓄水池，已经出现发绿。图2 为用不合格水生产出来的乳胶漆，罐内腐败严重。

针对生产用水，应采取以下措施进行管理和控制。

（1）不建议用河水、地下水、山水等生产乳胶漆，如果有蓄水池的工厂要定期清洗蓄水池的微生物、苔藓和其他杂质；

（2）对入水口采用紫外线杀菌，检测水中微生物含量达标后才可以输送到生产区使用；

（3）定时抽检自来水到微生物检测机构检测微生物含量，明确使用的水是否符合生产要求；

（4）当厂区停水或者放长假，开工时先将管道中的黄褐色锈水排空，取样进行检测，合格后才可以使用。将生锈的管道更换成不锈钢材质或塑料材质。

1.2.2 纤维素

纤维素是微生物生长所需的高营养物质之一。乳胶漆生产厂家一般将其做成预溶浆， 生产中添加使用。放置在乳胶漆车间那样恶劣的环境下， 超过2 d就极易受到微生物的污染，车间温度较高，也加速了微生物的污染，会导致乳胶漆发生发黄分层甚至降黏等问题，极大影响了乳胶漆的质量。因此，应对纤维素进行必要的品质管控。（1）选择质量稳定的供应商，选择抗酶性好的纤维素；（2）在纤维素预溶浆中加入适量的复配型防腐剂；（3）优化生产工艺，用投粉工艺替代预溶浆添加的方式，减少和微生物接触的机会。图3 为纤维素浆生产釜的菌落状况，图4 为纤维素浆生产釜分散轴的生锈情况。

由图3 和图4 可以发现， 生产釜不按时清洗杀菌，会使微生物呈爆发式增长；生锈部位的铁锈可以消耗分解添加的杀菌剂，加大了微生物污染的风险。

1.2.3 乳液

乳液作为乳胶漆的核心原料，也极易遭受微生物的污染。大多数乳液厂家都会在乳液中添加防腐剂来延长乳液的保质期，保质期一般是半年。使用储罐来储存乳液的厂家要重视生产车间和储罐的环境卫生，定期清洗和消毒，储罐的管道生锈也会引起乳液变质发臭。因此，针对生产用乳液，应采取以下措施进行管理和控制。（1）定期去供应商工厂进行考察，选择质量稳定的供应商；（2）定期抽检乳液中杀菌剂的含量；（3）乳液输送管道和中转输送泵，每天清洗，刮掉乳液结块和皮渣。

1.2.4 其他水性助剂和填料

水性助剂（消泡剂、增稠剂、流平剂等）十分容易受到微生物的污染。生产时只是使用，并不会时刻关注其受微生物污染的情况， 已经受到严重的细菌污染。一些常用的粉体如颜料、色浆、水洗高岭土、滑石粉等，其在生产时煅烧稳定不高，加入水洗或者储存时容易受潮，含有丰富的水分和营养物质，具备微生物生长的条件。因此，针对这些相关材料也应进行管理和控制。

（1）建议定期送到微生物检测机构检测微生物含量，确定是否符合生产要求，并给出相应的解决方案；

（2）对容易受到细菌污染的水性助剂和增稠剂，加入少量的快杀型和持久型的杀菌剂，便可以解决。

下面选取几种容易受到微生物污染的原材料进行微生物筛选试验。先配制5%的麦芽糖和琼脂的营养液，制备培养基。按照适当的生长培养基连续或刺入每个样品的等分试样， 分别检测需氧细菌、硫酸盐还原菌、霉菌和酵母。在适当的温度下孵育至少72 h 后，使用结果表中详述的评级量目测评估微生物生长[6]。NA(营养琼脂) 用于检测细菌，MA (麦芽糖琼脂) 用于检测真菌，包括酵母菌和醋酸菌。SFB check（芽孢菌检测）检测培养基上芽孢菌的生长（如芽孢杆菌）。芽孢菌可以在培养基上生长，但是不会在含有防腐剂的产品中生长，不会导致产品变质。芽孢是前期物料和生产过程带入的。添加1‰的DPNBA（二溴氰基乙酰胺）处理微生物污染是十分有效的方法，在受污染的液体原材料中，在分散状态下，开启分散机，调节转速300~500 r/min，缓慢添加1‰的DPNBA，分散3~5 min 至均匀，放置4 h，进行菌检。粉体和填料用无菌水稀释10%的预混液再按上述方法添加1‰的DPNBA。筛选试验如图5 所示，检测结果见表1。

由表1 可以发现，通过添加1‰的DPNBA，可将细菌和真菌消灭，而没有经过杀菌处理的水性助剂要比填料和粉体更容易受到细菌污染，琼脂培养基和麦芽糖培养基检测到了微生物的存在。芽孢是细菌的休眠状态，当存在防腐剂等不利条件时，芽孢菌不萌发，表现为休眠状态。一旦体系的防腐剂被高温、长期储存和细菌消耗完后，芽孢就会萌发，可以在培养基中生长。芽孢菌在处理前后均未检测，说明物料粉体或者原材料在未处理前没有芽孢，芽孢已经全部萌芽成了正常的细菌和真菌。证明细菌在车间的物料、水和生产过程等环节污染了原材料。

1.3 生产过程

生产过程中， 打浆生产半成品的温度过高会使一些温度敏感性强的杀菌剂失效。盛装助剂的包装桶若没有及时清洗、晾干（其中晾干环节十分重要），将是微生物残留的死角。打浆过程的挂边工具，用水清洗或者浸泡，水和放置工具的桶若没有及时更换清洗，里面残留的细菌含量也是非常高的， 使用工具时会将微生物引入到乳胶漆中。生产过程中抽送物料的管道也要定期用杀菌水清洗，否则管道会残留很多的细菌。

1.4 储存和包装

对于乳胶漆来说，储存和包装也是容易受到污染的环节。乳胶漆在生产过程中，无论是浆料还是成品，都会由于分散剪切而产生热量，导致温度升高。在储存过程中，乳胶漆中的水分会挥发出来，遇到储罐顶部或内壁时，遇冷凝结成水，回流覆盖到乳胶漆表面。在乳胶漆表面，覆盖着凝结水，凝结水没有添加杀菌防腐剂，再加上合适的温度和水，极为适合微生物的生长，导致了乳胶漆表面含有大量的微生物。包装过程中，刚生产出来的乳胶漆因为温度比较高，冷凝水回流附着在桶的上部和桶盖， 随着储存时间的加长，也会产生局部腐败发臭而传染到整桶漆中。

包装过程中移动灌装机的底部， 由于乳胶漆的不断积累，也为微生物提供了滋生的场所。大批量生产的乳胶漆，因包装速度不够必须输送到大型储罐中，其管道和储罐也是必须清洗和杀菌的。储罐因体积大，必须采用高压喷淋杀菌水进行杀菌，喷淋不到的地方，则要使用可伸缩转弯的特殊喷头去喷洒那些死角。

1.5 改善车间设备

将转弯直角换成弯角弯头，有利于将管道死角清洗排空。大型储罐底部和小批调漆缸的底部做出斜坡型，有利于罐内乳胶漆的排空，便于清洗、消毒和晾干。减少抽料转釜次数，减少和空气中微生物接触的机会。

2 乳胶漆车间的灭菌技术

所说的乳胶漆中的微生物主要包括细菌、霉菌、酵母菌和藻类等微生物，它们个体微小，数量按级数计算，难以用肉眼观察。细菌是原核生物，无性繁殖；霉菌是真核生物，两性繁殖；酵母菌是单细胞生物，细胞分裂。藻类也是真核生物，通过光合作用创造能量。

微生物生长的必要条件归纳如下：水、营养物质（碳源和氮源）、温度（适宜温度为28 ℃）、空气和PH。其中水是最重要的因素，有水的地方就有微生物滋生。

本文介绍的应用灭菌技术原则是预防为主，灭菌及时，高效快速，持久有效。杀菌原理是通过快杀型的杀菌剂消灭细菌后，采用卡松类杀菌剂将药效保持2~4 个星期，灭菌后2~4 周为细菌复发的黄金时间。条件充分，环境稍微恶化便可诱发，使用复配型杀菌剂，其受温度和pH 的影响较小， 便可保证长时间持久性抗菌，保证产品不受微生物的污染。

2.1 车间日常的清洗

涂料灭菌， 可选用拥有快速消毒作用的杀菌剂，例如二溴氰基乙酰胺。此物质是一种强效杀毒杀菌剂和优良的水处理剂，与其他杀菌剂相比较，具有杀菌力强、分解速度快、使用后基本无残留无残毒等特点。二溴氰基乙酰胺可在数分钟内起效， 后期自我分解，对环境无污染。有条件的涂料企业还可以购买紫外杀菌设备，保证乳胶漆生产的用水质量。清洗要求为眼睛所能看到的地方无明显粉体结团， 乳胶漆结块等，手能摸到的地方呈光滑状态。设备外部干净整洁；设备内部无明显粉体、乳胶漆的堆积物，清洁后的设备残积水呈现透明，基本无杂质，没有白色或者浑浊现象。主要设备的微生物污染情况见图6、图7。

2. 2 杀菌水的配制

杀菌水的质量浓度为1‰~2‰的二溴氰基乙酰胺，在水中缓慢添加二溴氰基乙酰胺，低速分散均匀，备用。

2. 3 日常车间的消毒

（1）设备浸泡的杀菌水必须透明、澄清，呈浅蓝绿色，无浑浊现象；
（2）带分散盘的大釜必须用杀菌水浸泡2~4 h 以上，杀菌水要没过分散盘进行浸泡。釜的内壁和上部，包括进口管和挡板的背人面， 要用可伸缩弯曲的特殊刮刀刮干净，杀菌水用高压水枪输送，冲洗2 遍；
（3）日常生产7 d 清洗一次，杀菌一次。并制定监督和检查表格，附完成情况。放长假：假前清洗2 次，杀菌1 次；假后清洗1 次，杀菌1 次。

2.4 微生物污染的灭菌方案

目前乳胶漆行业常用的防腐剂有卡松，有效成分为CMIT/MIT，约为3∶1，还有BIT 等。CIT 为5-氯-2\-甲基\-4\-异噻唑啉\-3\-酮，MIT 为2\-甲基\-4\-异噻唑啉\-3\-酮，CMIT 为5-氯-2-甲基-1-异噻唑啉-3-酮，BIT 为苯并异噻唑啉酮。搭配方案有很多种，可以根据不同的类型去选择使用。

方案1：快杀型杀菌，添加1‰~2‰的二溴氰基乙酰胺，可以在2~24 h 实现快速杀菌，并能快速降解，不影响产品性能。处理后的原材料、半成品和成品要尽快使用，不能时间过长以免二次污染；

方案2： 稳定2~4 周杀菌，1‰~2‰的二溴氰基乙酰胺，添加卡松类的杀菌剂，会在二溴氰基乙酰胺快速杀菌结束后，发挥其稳定杀菌的作用，杀菌高效，再使用卡松类杀菌剂，达到杀菌效果；

方案3：综合型杀菌，通过复配MIT、CIT 和BIT,在三种杀菌成分的作用下发挥整体组合杀菌作用，达到良好的杀菌效果。

3 结语（1）保持车间的清洁生产对乳胶漆的防腐败发臭是十分重要的，一旦乳胶漆出现发臭，所带来的赔偿和损失对企业来说是十分巨大的。落实清洁生产时，要建立每周每月每季度的检查和监督机制，时刻关注车间各环节的异常敏感点，一旦发现苗头，立即解决，防患于未然；

（2）灭菌技术可以解决现在乳胶漆发臭的普遍问题，并且最好是公司自行建立微生物检测中心，能够自己抽样检测，可节省寄样到第三方检测的物流和检测时间，能第一时间发现问题；

（3）选择防腐防霉剂时要尽量选择相容性、广谱高效、低毒环保的，可生物降解，能符合现在环境标准。既不影响到乳胶漆的性能，也要降低对人类健康和环境的危害。