專利名稱：：食品級潤滑劑組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明所述的實施方案涉及食品級潤滑劑組合物，特別涉及與傳統(tǒng)食品級潤滑劑相比表現(xiàn)出改進的淤渣控制性能的潤滑劑組合物。
背景技術(shù)：
：食品加工工業(yè)中所用的設(shè)備隨部門(segment)而變，三個主要部門包括肉禽、飲料和奶制品。盡管部門間的設(shè)備不同，但動件，例如軸承、齒輪和滑動裝置，是類似的并通常需要潤滑。最常使用的潤滑劑包括液壓、冷凍和齒輪油以及通用潤滑油。但是，食品工業(yè)油必須符合比其它工業(yè)潤滑劑更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。潤滑劑污染是食品和飲料加工工業(yè)中的一個問題，其中重大事故可能要求公司作出大規(guī)模的產(chǎn)品召回，這會損壞其名聲。機械中的少量潤滑劑泄漏是常見的，有時不可避免，且并不總是明顯的。僅僅是封條上的正常磨損和撕裂就會造成齒輪箱或液壓系統(tǒng)泄漏，從而釋放出可能與食品接觸的少量油。污染也可以來自從鏈條上滴流或含有油霧的壓縮空氣的釋放。如果一種裝置使用非食品級潤滑劑，美國食品藥品管理局(FDA)要求該潤滑劑完全不與食品接觸。如果潤滑劑意外地與食品接觸，該批料就必須報廢。如果該裝置使用無毒無臭無色無味的食品級潤滑劑，則FDA將潤滑污染限制為百萬分之10份。食品安全檢驗局(TheFoodSafetyandInspectionService)(FSIS)是聯(lián)邦檢驗裝置中所用的核準(zhǔn)化合物的官方名單的監(jiān)管機構(gòu)。該官方名單指出，允許偶爾與食品接觸的潤滑劑和其它物質(zhì)被視為USDA規(guī)章下的間接食品添加劑。因此，這些潤滑劑，被分類為H-l或H-2，在用于食品加工裝置中之前需要被USDA批準(zhǔn)。最嚴(yán)格的分類，H-l，用于被批準(zhǔn)偶爾與食品接觸的潤滑劑。當(dāng)食品可能接觸到機器的潤滑部件時，使用符合H-1分類的潤滑劑。當(dāng)沒有食品接觸的可能并確保在潤滑劑中不使用任何已知毒物或致癌物時，使用H-2分類。對于本公開，術(shù)語"食品級"和"潤滑劑"可互換使用。除了符合聯(lián)邦管理機構(gòu)設(shè)定的安全要求外，潤滑劑必須對特定應(yīng)用有效并也可以被要求符合猶太教允許的(Kosher)和伊斯蘭教律法的合法食物(Halal)要求。用于食品加工裝置的潤滑油應(yīng)該潤滑機械部件、防止粘度變化、抗氧化、防銹防腐蝕、提供磨損保護、防發(fā)泡和防止在使用中形成淤渣。產(chǎn)品還應(yīng)該在從流體動力厚膜方案到邊界薄膜方案的各種潤滑方案下有效工作。符合或超過DIN51524第II部分規(guī)格的潤滑劑可能符合上迷性能標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)的食品級潤滑劑含有抗磨刑。在食品級應(yīng)用中所用的抗磨劑中，酸性磷酸鹽的某些胺鹽可能導(dǎo)致提高的淤渣/漆膜(varnish)形成。因此，提供克服傳統(tǒng)食品級潤滑劑的淤渣和漆膜趨勢的改進的食品級潤滑油是合意的。
發(fā)明內(nèi)容在本發(fā)明的一個實施方案中，提出包括主要量的食品級基油和次要量的至少一種添加劑組合物的食品級潤滑劑組合物。所述添加劑組合物包括一種或多種不促成淤渣的磨損減輕劑(wearreducingagents)。該潤滑劑組合物的優(yōu)點在于其表現(xiàn)出比含有傳統(tǒng)磨損減輕劑的潤滑劑組合物更低的淤渣形成趨勢。在另一實施方案中，提供了用于食品加工的機械的操作方法。該方法包括為機械提供含有主要量的食品級基油和次要量的添加劑組合物的食品級潤滑劑并操作該機械。該添加劑組合物包括一種或多種不促成淤渣的磨損減輕劑。在用該潤滑劑進行機械操作的過程中，該潤滑劑組合物可表現(xiàn)出比含有傳統(tǒng)磨損減輕劑的潤滑劑組合物更低的淤渣形成趨勢。具體說來，本發(fā)明例如涉及以下內(nèi)容1.食品級潤滑劑組合物，其包含主要量的食品級基油和次要量的至少一種添加劑組合物，該添加劑組合物包含一種或多種不促成淤渣的磨損減輕劑，其中該潤滑劑組合物表現(xiàn)出比含有傳統(tǒng)磨損減輕劑的潤滑劑組合物低的淤渣形成趨勢。2.上述1的食品級潤滑劑組合物，其中一種或多種不促成淤渣的磨損減輕劑選自硫代磷酸三苯酯、胺中和的磷酸酯、及其混合物，其中胺是非支鏈胺。3.上述1的食品級潤滑劑組合物，其中食品級基油包含選自白油、植物油及其混合物的油。4.上述1的食品級潤滑劑組合物，其中添加劑進一步包含至少一種選自胺抗氧化劑、酚類抗氧化劑及其混合物的抗氧化劑。5.上述1的食品級潤滑劑組合物，其中磨損減輕劑包含硫代磷酸三苯酯和胺中和的磷酸酯的混合物，其中胺是非支鏈胺。6.上述1的食品級潤滑劑組合物，其中添加劑組合物進一步包含甲基丙烯酸酯防沫劑。7.上述l的食品級潤滑劑組合物，進一步包含選自防腐劑、緩蝕劑和防銹劑的組分。8.上述1的食品級潤滑劑組合物，其中主要量的食品級基油構(gòu)成基油和添加劑組合物總重量的大約85至大約99.9重量％。9.上述1的食品級潤滑劑組合物，其中添加劑組合物符合HX-1批準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)。10.上述1的食品級潤滑劑組合物，其中潤滑劑組合物不含源自動物的基油和添加劑。1.用于食品加工的機械的操作方法，包括為機械提供包含主要量的食品級基油和次要量的至少一種含一種或多種不促成淤淹的磨損減輕劑的添加劑組合物的食品級潤滑劑，其中該潤滑.渣形成趨勢，并操作該機械。12.上述ll的方法，其中一種或多種不促成淤渣的磨損減輕劑選自硫代磷酸三苯酯、胺中和的磷酸酯、及其混合物，其中胺是非支鏈胺。13.上述U的方法，其中食品級基油包含選自白油、植物油及其混合物的油。14.上述11的方法，其中添加劑進一步包含至少一種選自胺抗氧化劑、酚類抗氧化劑及其混合物的抗氧化劑。15.上述ll的方法，其中磨損減輕劑包含硫代磷酸三苯酯和胺中和的磷酸酯的混合物，其中胺是非支鏈胺。16.上述ll的方法，其中添加劑組合物進一步包含甲基丙烯酸酯防沫劑。17.上迷ll的方法，其中添加劑組合物進一步包含選自防腐劑、緩蝕劑和防銹劑的組分。18.上述11的方法，其中主要量的食品級基油構(gòu)成基油和添加劑組合物總重量的大約85至大約99.9重量％。如上文簡要地描述，本公開的實施方案可以提供表現(xiàn)出降低的淤法和/或漆膜形成并符合食品級潤滑劑的磨損標(biāo)準(zhǔn)的改進的食品級潤滑劑組合物。參照下列詳述，可以看出本發(fā)明所述的組合物和方法的其它特征和優(yōu)點，這些詳述旨在例證實施方案的方面而非限制本發(fā)明所述的實施方案。要理解的是，前述大致描述和下列詳述僅是示例性和解釋性的，并旨在進一步解釋所公開和要求的實施方案。具體實施例方式根據(jù)本發(fā)明所述的示例性實施方案，提供了可特別有效地減輕淤渣和漆膜形成并符合用在食品加工工業(yè)中的H-l和/或H-2要求的改進的食品級潤滑劑組合物。該示例性食品級潤滑劑也適合提供良好的磨損保護、合適的防銹和防腐蝕保護、以及良好的發(fā)泡和排氣性質(zhì)。如上所述，該潤滑劑組合物包括食品級基油。本發(fā)明所述的食品級潤滑油中所用的基油可以選自食品級烴油，例如食品級礦物油、食品級聚丁烯、食品級氫化聚丁烯、食品級多元醇酯、食品級二酯、食品級氫化聚(a烯烴)(其中a烯烴單體不少于6個碳原子)和多種植物油。該基油應(yīng)該基本無臭、無色和無味并符合USDAH-1和/或H-2規(guī)格和用在食品加工裝置和其它應(yīng)用中的要求。在一個示例性實施方案中，基油可以是礦物油，例如由所選潤滑劑基料制成的技術(shù)級白油。食品級礦物油也可以是符合美國藥典(USP)的更嚴(yán)格要求的石蠟油或符合美國國家處方集(NationalFormulary)(NF)的更嚴(yán)格要求的輕質(zhì)礦物油。這些食品級礦物油通常經(jīng)由蒸餾、萃取、脫蠟和重加氫處理的加工步驟直接衍生自原油。合適的由其它方式生成的基油是食品級聚丁烯、食品級加氫處理聚丁烯、食品級多元醇酯、食品級二酯和食品級氫化聚(a烯烴)(其中a烯烴單體不少于6個碳原子)。也可以單獨使用植物油或與前述油結(jié)合作為基油組分。合適的植物油可以包括但不限于，菜籽油、西蒙得木油、桐油、蓖麻油、妥爾油、亞麻籽油、橄欖油、花生油、菜油(ropeoil)、椰子油、大豆油及其混合物。對于符合猶太教允許的和/或伊斯蘭教律法的合法食物要求的潤滑劑應(yīng)用，避免使用源自肉產(chǎn)品的油，例如豬油、牛油、貂油和類似物?；蜆?gòu)成含添加劑的潤滑劑組合物的大約85.0重量％至99.9重量%,以提供粘度為在40'C為10cSt至在40'C為1000cSt的產(chǎn)品。所用添加劑可以合適地符合提供H-l食品級潤滑劑組合物的HX-1標(biāo)準(zhǔn)并可以符合提供H-2食品級潤滑劑組合物的HX-2標(biāo)準(zhǔn)?？鼓ヌ砑觿┍景l(fā)明所述的組合物中可用的抗磨添加劑包括食品級油溶性含硫和/或磷的化合物和中和的磷酸烷基酯，和上述的混合物?？捎玫囊环N硫和/或磷化合物是硫代磷酸三笨酯。目前沒有被批準(zhǔn)用于食品級應(yīng)用的其它含疏和/或磷的材料包括二烷基二硫代磷酸鋅、二硫代氨基甲酸鋅、二疏代氨基甲酸胺、和亞甲基雙二硫代氨基曱酸酯。經(jīng)過HX-1批準(zhǔn)的任何上述化合物都是合適的抗磨添加劑。合適的中和磷酸烷基酯組分可以包括含有單-和二-C4-(V烷基磷酸酯和/或已經(jīng)用非支鏈胺中和的聚磷酸酯的混合物的組分。非支鏈胺可以選自四甲基壬胺、Cu-C!4烷基胺和類似物。食品級潤滑劑可以含有潤滑劑組合物總重量的大約0.1至大約0.5%的抗磨添加劑。對于含有硫代磷酸三苯酯組分和中和的磷酸烷基酯磨損減輕劑的食品級潤滑劑，該組合物的抗磨添加劑組分可以包括大約0重量％至大約50重量％的硫代磷酸三笨酯組分和大約35重量％至大約100重量％的中和的磷酸烷基酯組分。抗磨添加劑的標(biāo)準(zhǔn)在于，該添加劑是不促成淤渣的抗磨添加劑。傳統(tǒng)抗磨添加劑通常包括已經(jīng)用Cu-C!4-叔烷基伯胺中和的中和的磷酸二烷基酯。令人驚訝地，含有未用支鏈烷基胺中和的抗磨添加劑的食品級潤滑劑與含有用C12-C14叔烷基伯胺中和的抗磨添加刑的相同潤滑劑相比，表現(xiàn)出降低的淤渣/漆膜形成趨勢。抗氣化添加劑可用作食品級潤滑劑組合物的組分的抗氧化添加劑包括酚類和胺抗氧化劑及其混合物。酚類抗氧化劑包括但不限于，食品級油溶性位阻酚和苯硫酚。酚類和苯硫酚類抗氧化劑的定義中包括位阻酚類，例如受阻酚和雙酚、受阻4,4'-硫代雙酚、受阻4-羥基-和4-硫醇苯曱酸酯和二硫酯，和受阻雙(4-羥基-和4-硫醇苯曱酸和二硫代酸)亞烷基酯。酚類部分可以在與羥基或硫醇基相鄰的兩個位置被位阻這些基團的烷基取代。這類烷基取代基通常具有3至10個碳，合適地4至8個碳，其中一個烷基通常是支鏈而非直鏈的(例如叔丁基、叔戊基，等等)。第一類受阻酚類抗氧化劑是單受阻酚。這類化合物的例子包括2，6-二-叔丁基酚、2，6-二-叔丁基-對甲酚、2，6-二叔戊基-對甲酚、和2-叔丁基-6-叔戊基-對甲酚。第二類受阻酚類抗氧化劑是受阻雙酚。這些化合物的例子包括4，4'-亞甲基雙(2，6-二-叔丁基紛)、4,4，-二亞甲基雙(2，6-二-叔丁基酚)、4,4，-三亞甲基雙(2,2-二叔戊基酚)和4,4，-三亞甲基雙(2,6-二叔丁基酚)。另一類受阻酚類抗氧化劑是受阻4，4'-疏代雙酚。這些化合物的例子包括4，4，-硫代雙(2，6-二-仲丁基酚)、4,4，-硫代雙(2-叔丁基-6-異丙基酚)和4,4，-硫代雙(2-甲基-6-叔丁基酚)。第四類受阻酚類抗氧化劑是4烷氧基酚。這些化合物的例子包括丁基化羥基苯曱醚、丁基化羥基苯乙醚、和丁基化氫醌。經(jīng)過HX-1批準(zhǔn)的任何上述化合物都是合適的酚類抗氧化劑。丁基化羥基甲苯(BHT)是成本有效的、可購得的，并且是HX-1批準(zhǔn)的。丁基化羥基甲苯可以在食品級潤滑油中以食品級潤滑油組合物的少于大約1重量％，最通常大約0.1至大約0，6重量％的量存在。同樣地，食品級潤滑劑組合物可以含有少于1重量°/。的酚類抗氧化劑。合適的食品級油溶性芳胺抗氧化劑是萘基苯胺、烷基化苯基萘基胺、和烷基化二苯胺。芳胺抗氧化劑的例子包括但不限于，萘基胺，例如N-苯基-a-萘基胺、N-對甲基-苯基-a-萘基胺；和二苯胺，例如二叔丁基二苯胺、二異水片基-二苯胺、和二辛基二苯胺。經(jīng)過HX-1批準(zhǔn)的任何上述化合物都是合適的芳胺抗氧化劑。特別合適的芳胺抗氧化劑是烷基化和二烷基化二苯胺，例如正苯基苯胺和2，4，4三甲基戊烯的烷基化反應(yīng)產(chǎn)物。所得產(chǎn)品可以是鄰、間和對雙(辛基苯基)胺的混合物。雙(辛基苯基)胺也可以被稱作二辛基二苯基胺并且是食品級胺。另一合適的食品級二苯胺是辛基化的丁基化二苯胺。芳胺可以在潤滑劑組合物中以潤滑油組合物的少于大約1重量％的量存在。烷基化二苯胺的合適量可以為潤滑劑組合物總重量的大約0.05至大約0.5重量％。潤滑劑組合物可通常只含一種抗氧化劑添加劑。但是，也可以使用前述抗氧化劑添加劑的組合。當(dāng)使用抗氧化劑添加劑的組合時，酚類和芳胺抗氧化劑組分的重量比率可以為20:1至1:20，然而合適的比率是4:1至1:1。防銹添加劑防銹添加劑組分可以包括食品級離子型和非離子型表面活性防銹成分的組合。產(chǎn)生所需防銹程度所必須的離子型和非離子型表面活性防銹添加劑的總重量可以明顯小于獨立的防銹添加劑。在本發(fā)明所迷的組合物中可以使用的離子型防銹潤滑添加劑可以包括食品級磷酸、單和二己酯化合物以及四甲基壬胺，和CH)至C!8烷基胺。經(jīng)過HX-1批準(zhǔn)的任何防銹劑化合物都是合適的防銹添加劑。同樣，用作抗磨添加劑的酸性磷酸鹽的胺鹽由于其防銹性質(zhì)也可用作防銹添力口劑。在本發(fā)明所述的組合物中可以使用的非離子型防銹潤滑添加劑可以包括食品級脂肪酸及其通過添加脫水山梨糖醇、甘油、或其它多元醇或聚烷撐二醇而形成的酯。其它非離子型防銹潤滑添加劑可以包括食品級醚，其來自用環(huán)氧烷來烷氧基化的脂肪醇，或用環(huán)氧烷來烷氧基化的脫水山梨糖醇，或用環(huán)氧烷來烷氧基化的脫水山梨糖醇酯。合適的食品級非離子型防銹潤滑添加劑的例子包括單油酸脫水山梨糖醇酯、乙氧基化植物油、油酸異丙酯、乙氧基化脂肪酸、乙氧基化脂肪醇、脂肪甘油酯、聚氧乙烯脫水山梨糖醇單油酸酯、聚氧乙烯脫水山梨糖醇、單油酸甘油酯、二油酸甘油酯、單硬脂酸甘油酯、和二硬脂酸甘油酯。經(jīng)過HX-1批準(zhǔn)的任何上述化合物都是合適的防銹添加劑。食品級防銹添加劑可以構(gòu)成食品級潤滑油的少于大約1重量％,并可以構(gòu)成食品級潤滑油的少于大約0.01至大約0.3重量％。緩蝕劑添加劑在一些實施方案中，緩蝕劑可以構(gòu)成另一類適合包含在本發(fā)明所述的組合物中的添加劑。這類化合物包括食品級噻唑、三唑和噻二唑。這類化合物的例子包括苯并三唑、曱苯基三唑、辛基三唑、癸基三唑、十二烷基三唑、2-巰基苯并噻唑、2,5-二巰基-1,3,4-噱二唑、2-巰基-5-烴基硫代-l，3，4-噻二唑、2-巰基-5-烴基二硫代-l，3,4-噻二唑、2，5-雙(烴基硫代)-l,3,4-噻二唑、和2，5-雙(烴基二硫代)-l，3,4-噻二唑。合適的化合物包括1,3,4-噻二唑，其中許多可作為商業(yè)制品獲得，三唑結(jié)合物，例如甲苯三唑與1,3,5-噻二唑，例如2,5-雙(烷基二疏代)-1,3,4-噻二唑，和雙-烷基-芳烷基苯并三唑烷基胺，例如N,N-雙(2-乙基)芳(ar)-曱基-lH-苯并三唑-l-甲烷胺(methanamine)。緩蝕劑在本發(fā)明所述的食品級配方,,中的量可以為潤滑劑組合物總重量的大約0.01至大約0.5重量％。防沫添力口劑在一些實施方案中，防沫劑可以構(gòu)成適合用在食品級組合物中的另一組分。防沫劑可以選自符合HX-1批準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的硅酮(silicone)、聚丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、表面活性劑、和類似物。防沫劑在本發(fā)明所述的食品級配方中的量可以為食品級潤滑劑組合物總重量的大約0.0025重量％至大約0.01重量％。防腐添加劑合適的食品級防腐劑包括但不限于維生素E(a-生育酚)和/或C2-C6烷基羥基苯曱酸酯，例如丙基對羥基苯甲酸酯。防腐劑在潤滑劑組合物中的量可以為食品級潤滑劑組合物總重量的大約0.001至大約0.1重量％。用于配制本發(fā)明所述的組合物的添加劑可以單獨或以各種亞組合形式摻入基油。但是，使用添加劑濃縮物(即添加劑加稀釋劑，例如基油)同時摻合所有組分是合適的。添加劑濃縮物的使用利用了添加劑濃縮物形式的成分組合所提供的互容性。此外，濃縮物的使用降低了摻合時間和減輕了摻合誤差的可能性。在下表1中，給出傳統(tǒng)食品級潤滑劑組合物(樣品1-4)和根據(jù)本發(fā)明所述的示例性實施方案的食品級潤滑劑組合物(樣品5-8)的配方。表2比較了測試流體組合物的結(jié)果。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>如表2中所示，根據(jù)本公開的流體組合物(樣品3-4)在CCMA試驗中與25mg/100mls的極限相比提供了小于15mg/100ml的相對較低的淤渣結(jié)果。作為比較，傳統(tǒng)抗磨劑的使用(樣品1-2)表現(xiàn)出比樣品3-4高得多并超過25mg/100ml的淤渣結(jié)果。含有樣品l-2的燒杯上具有比樣品3-4的燒杯多得多的漆膜。樣品3-4的FZG擦傷和磨損數(shù)據(jù)表明，即使在低淤渣下，通過含有不形成淤渣的抗磨劑的樣品3-4的配方，也可以獲得合適的磨損保護。前述實施方案可以在實踐中進行顯著修改。相應(yīng)地，這些實施方案不限于上述具體示例。相反，上述實施方案在所附權(quán)利要求，包括其依據(jù)法律得出的等同物的精神和范圍內(nèi)。專利權(quán)人并非要將任何公開的實施方案貢獻(xiàn)給公眾，并且就任何公開的修改或變動可能在字面上不落在權(quán)利要求的范圍內(nèi)而言，它們在等同原則下被視為權(quán)利要求的一部分。權(quán)利要求1.食品級潤滑劑組合物，其包含主要量的食品級基油和次要量的至少一種添加劑組合物，該添加劑組合物包含一種或多種不促成淤渣的磨損減輕劑，其中該潤滑劑組合物表現(xiàn)出比含有傳統(tǒng)磨損減輕劑的潤滑劑組合物更低的淤渣形成趨勢。2.權(quán)利要求1的食品級潤滑劑組合物，其中一種或多種不促成淤渣的磨損減輕劑選自硫代磷酸三笨酯、胺中和的磷酸酯、及其混合物，其中胺是非支鏈胺。3.權(quán)利要求1的食品級潤滑劑組合物，其中添加劑進一步包含至少一種選自胺抗氧化劑、酚類抗氧化劑及其混合物的抗氧化劑。4.權(quán)利要求1的食品級潤滑劑組合物，其中磨損減輕劑包含硫代磷酸三苯酯和胺中和的磷酸酯的混合物，其中胺是非支鏈胺。5.用于食品加工的機械的操作方法，包括為機械提供包含主要量的食品級基油和次要量的至少一種含一種或多種不促成淤渣的磨損減輕劑的添加劑組合物的食品級潤滑劑，其中該潤滑劑組合物表現(xiàn)出比含有傳統(tǒng)磨損減輕劑的潤滑劑組合物更低的淤渣形成趨勢；并操作該機械。6.權(quán)利要求5的方法，其中一種或多種不促成淤渣的磨損減輕劑選自硫代磷酸三苯酯、胺中和的磷酸酯、及其混合物，其中胺是非支鏈胺。7.權(quán)利要求5的方法，其中添加劑進一步包含至少一種選自胺抗氧化劑、酚類抗氣化劑及其混合物的抗氧化劑。8.權(quán)利要求5的方法，其中磨損減輕劑包含硫代磷酸三苯酯和胺中和的磷酸酯的混合物，其中胺是非支鏈胺。全文摘要食品級潤滑劑組合物和潤滑食品加工機械的方法。該食品級潤滑劑組合物包括主要量的基油和次要量的至少一種添加劑組合物。該添加劑組合物包括一種或多種不促成淤渣的磨損減輕劑。該潤滑劑組合物的優(yōu)點在于其表現(xiàn)出比含有傳統(tǒng)磨損減輕劑的潤滑劑組合物更低的淤渣形成趨勢。文檔編號C10M137/10GK101191094SQ200710196148公開日2008年6月4日申請日期2007年11月28日優(yōu)先權(quán)日2006年11月29日發(fā)明者H·T·瑞安,P·M·科爾貝特,R·M·希茨申請人:雅富頓公司