專利名稱：微流道納米乳化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及化工行業(yè)、石油行業(yè)、化妝品行業(yè)的納米乳化液，尤其是涉及微流道納米乳化系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
乳化是指一種液體以極微小液滴均勻地分散在互不相溶的另一種液體中的作用。乳化是液-液界面現(xiàn)象，兩種不相溶的液體，如油與水，在容器中分成兩層，密度小的油在上層，密度大的水在下層。若加入適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣┰趶?qiáng)烈的攪拌下，油被分散在水中，形成乳狀液，該過(guò)程叫乳化。乳狀液的外觀一般常呈乳白色不透明液狀，乳狀液之名即由此而得。由膠體的光學(xué)性質(zhì)可知，對(duì)一多分散體系，其分散相與分散介質(zhì)的折光率一般不同，光照射在分散微粒(液滴)上可以發(fā)生折射、反射、散射等現(xiàn)象。1.當(dāng)液滴直徑遠(yuǎn)大于入射光的波長(zhǎng)時(shí)，主要發(fā)生光的反射(也可能有折射、吸收);2.當(dāng)液滴直徑遠(yuǎn)小于入射光波長(zhǎng)時(shí)，則光可以完全透過(guò)，這時(shí)體系呈透明狀；3.當(dāng)液滴直徑稍小于入射光波長(zhǎng)時(shí)，則有光的散射現(xiàn)象發(fā)生，體系呈半透明狀。一般乳狀液的分散相液滴直徑的大小大致在0.1 — 10 ii m (甚至更大)的范圍，可見(jiàn)光波長(zhǎng)為0.40 - 0.76 ym，故乳狀液中的反射較顯著，因而一般乳狀液是不透明的乳白色液體，也稱為微米乳化。對(duì)于液滴的直徑在0.1iim(IOOnm)以下的液一液分散體系，其外觀是半透明的和透明，而不呈乳液狀，常稱為“微乳狀液”或納米乳化液。納米乳化技術(shù)是一種`全新的技術(shù),它是由Hoar和Schulman 1943年發(fā)現(xiàn)的，并于1959年將油-水-表面活性劑-助表面活性劑形成的均相體系正式定名為微乳液。納米乳液_半透明至透明_液滴大小在5 ^ 10nm，分布均勻，普通顯微鏡下不可見(jiàn)_熱力學(xué)穩(wěn)定體系，離心亦難以使之分層_用量多，常需輔以相當(dāng)量的脂肪醇或醚等助乳化劑_與油、水在一定范圍內(nèi)可混溶。微米乳液_不透明_液滴大小多在0.1 ^ 2um (或更大)，有一定的分布，普通顯微鏡下可見(jiàn)_熱力學(xué)不穩(wěn)定，易離心分層_用量相對(duì)少，不必添加助乳化劑_0/w型與油不混溶，W/0型與水不混溶。納米乳液與微米乳液的本質(zhì)區(qū)別表現(xiàn)為兩個(gè)方面:I)納米乳液是熱力學(xué)穩(wěn)定體系，而微米狀液只是動(dòng)力學(xué)意義上的穩(wěn)定；2)納米乳液小球的粒徑小于是nm級(jí)，通常乳液呈透明或半透明；而微米乳液小球的粒徑為um級(jí)，故體系是渾濁的。微乳液具有以下特性:I)超低的界面張力:在微乳液體系中油/水界面張力可降至超低值10-3 ^ 10-4mN.m-1,而一般的油/水界面張力通常為70 mN.m_l，加入表面活性劑能降低至20 mN.m-1左右；[0016]2)很大的增溶量:0/W型微乳液對(duì)油的增溶量一般為5%左右，而W/0型微乳液對(duì)油的增溶量一般為60%左右；3)粒徑:微乳液液滴的大小一般為10 -1OOnm,膠束的大小一般為I ^ IOnm,為乳液的粒徑介于膠束與乳狀液之間；4)熱力學(xué)穩(wěn)定性:微乳液很穩(wěn)定，長(zhǎng)時(shí)間放置液不會(huì)分層和破乳。乳化設(shè)備是制備乳狀液的機(jī)械設(shè)備主要是乳化機(jī)，它是一種使油、水兩相混合均勻的乳化設(shè)備，目前乳化機(jī)的類型主要有三種:1.乳化攪拌機(jī):剪切乳化攪拌機(jī)和真空乳化攪拌機(jī)2.膠體磨3.均質(zhì)器一般現(xiàn)在廣泛使用的是剪切攪拌式乳化機(jī)，所制得的乳狀液其分散性差。微粒大且粗糙，穩(wěn)定性也較差，也較易產(chǎn)生污染。但其制造簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。普通乳化攪拌機(jī)由于高速剪切，容易形成氣泡，出現(xiàn)起泡而膨脹。為了避免該問(wèn)題，出現(xiàn)了真空乳化攪拌機(jī)。膠體磨是一種離心式設(shè)備，基本工作原理是剪切，研磨及高速攪拌作用。磨碎依靠?jī)蓚€(gè)齒形面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其中一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)，另一個(gè)靜止，使通過(guò)齒面之間的物料受到極大的剪切力及磨擦力，同時(shí)又在高頻震動(dòng)，高速旋渦等復(fù)雜力的作用下使物料乳化。由于研磨原理，膠體磨乳化的發(fā)熱量極大，一般設(shè)備需要配備強(qiáng)大的冷卻系統(tǒng)。
均質(zhì)器的原理是采用柱塞泵以0.25-0.5米/秒的低速將原始物料吸入，通過(guò)與均質(zhì)閥連接的調(diào)壓裝置對(duì)均質(zhì)系統(tǒng)調(diào)壓。柱塞泵對(duì)物料加壓，控制閥座與閥芯之間的間隙也稱開(kāi)啟度，就可以控制整個(gè)系統(tǒng)的壓力。閥座、閥芯之間的間隙越小，系統(tǒng)的壓力越高，物料通過(guò)閥座、閥芯之間的流速也越高。料液在高速流動(dòng)時(shí)的剪切效應(yīng)、高速噴射時(shí)的撞擊作用、瞬間強(qiáng)大壓力降時(shí)的空穴效應(yīng)三重作用下，使物料達(dá)到超細(xì)粉碎，從而使互不相溶的液一液或液一固混懸液均質(zhì)成液一液乳化劑或液一固分散體。均質(zhì)機(jī)自問(wèn)世以來(lái)，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，被廣泛應(yīng)用在食品、飲料、牛奶制品、精細(xì)化工、制藥、生物工程等領(lǐng)域數(shù)以千計(jì)的產(chǎn)品深加工。均質(zhì)機(jī)的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是減少在乳化時(shí)需要加入的助乳劑，例如高壓均質(zhì)機(jī)40Mpa壓力下加工乳化劑時(shí)，添加活性劑的劑量為0.25%。采用其它均質(zhì)器械，如用膠體磨加工乳化液，添加劑的劑量必須在2.25%，二者之差近乎于一個(gè)數(shù)量級(jí)。缺點(diǎn)是功耗很大，均質(zhì)機(jī)屬高功率機(jī)械設(shè)備，流量二噸的高壓均質(zhì)機(jī)耗能量為45kw，而同樣流量的膠體磨的耗能量只有7.5kw。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述缺陷，本實(shí)用新型提供了一種微流道納米乳化系統(tǒng)，利用微反應(yīng)器技術(shù)，利用泵在中高壓下高速噴射到每個(gè)混合區(qū)，高速噴射時(shí)的撞擊作用、瞬間強(qiáng)大壓力降時(shí)的空穴效應(yīng)，高速漩渦等力的作用下實(shí)現(xiàn)納米乳化的一個(gè)系統(tǒng)。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種微流道納米乳化系統(tǒng)，包括第一液體輸送泵和第二液體輸送泵，第一液體輸送泵一端連接第一選通閥，另一端連接第一壓力傳感器，第二液體輸送泵一端連接第二選通閥，另一端連接第二壓力傳感器，第一壓力傳感器和第二壓力傳感器均連接到微流道模塊上，微流道模塊與在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)連接，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)連接到微乳化液收集瓶中，第一選通閥一側(cè)連接到水相瓶中，一側(cè)連接到微乳化液收集瓶中，第二選通閥一側(cè)連接到油相瓶中，一側(cè)連接到微乳化液收集瓶中。進(jìn)一步，微流道模塊內(nèi)設(shè)有加熱冷卻層。進(jìn)一步，微流道模塊上還設(shè)有低溫恒溫循環(huán)水浴。更進(jìn)一步，微乳化液收集瓶一側(cè)設(shè)有溫度傳感器，底部設(shè)有磁力攪拌加熱板。本實(shí)用新型的有益效果是系統(tǒng)全封閉，不接觸空氣，沒(méi)有氣泡產(chǎn)生；與膠體磨相t匕，沒(méi)有研磨作用，不會(huì)發(fā)熱，無(wú)需冷卻，設(shè)備能耗低，成本低；與均質(zhì)機(jī)相比，多個(gè)混合區(qū)取代了均質(zhì)機(jī)的一個(gè)混合區(qū)，同等壓力下可以實(shí)現(xiàn)更好的乳化，設(shè)備能耗低，成本低；可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，容易從實(shí)驗(yàn)室級(jí)放大到工業(yè)級(jí)。

圖1是本實(shí)用新型系統(tǒng)流路圖一；圖2是本實(shí)用新型系統(tǒng)流路圖二。圖中1、第一液體輸送泵；2、第二液體輸送泵；3、第一選通閥；4、第二選通閥；5、第一壓力傳感器；6、第二壓力傳感器；7、微流道模塊；8、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；9、低溫恒溫循環(huán)水??；10、溫度傳感器；11、磁力攪拌加熱板；12、微乳化液收集瓶。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述如圖1和圖2所示一種微流道納米乳化系統(tǒng)，包括第一液體輸送泵I和第二液體輸送泵2,第一液體輸送泵I 一端連接第一選通閥3，另一端連接第一壓力傳感器5，第二液體輸送泵2 —端連接第二選通閥4，另一端連接第二壓力傳感器6，第一壓力傳感器5和第二壓力傳感器6均連接到微流道模塊7上，微流道模塊7與在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)8連接，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)8連接到微乳化液收集瓶12中，第一選通閥3 —側(cè)連接到水相瓶中，一側(cè)連接到微乳化液收集瓶中12，第二選通閥4一側(cè)連接到油相瓶中，一側(cè)連接到微乳化液收集瓶中12 ;微流道模塊7內(nèi)帶有加熱冷卻層，也可以不帶加熱冷卻層；微流道模塊7上還設(shè)有低溫恒溫循環(huán)水浴9 ;微乳化液收集瓶12一側(cè)設(shè)有溫度傳感器10，底部設(shè)有磁力攪拌加熱板11。參照?qǐng)D1，第一選通閥3和第二選通閥4分別切向水相瓶中和油相瓶中，開(kāi)啟磁力攪拌加熱板11，調(diào)節(jié)適當(dāng)溫度，關(guān)注第一壓力傳感器5和第二壓力傳感器6，在適當(dāng)壓力下進(jìn)行乳化，建議小于2Mpa ;在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)8可反映乳化效果，若效果好，則繼續(xù)生產(chǎn)，如效果略差，則生產(chǎn)一部分后，關(guān)閉第一液體輸送泵I和第二液體輸送泵2,第一選通閥3和第二選通閥4分別切向收集的微乳化液收集瓶12，開(kāi)啟磁力攪拌加熱板，實(shí)現(xiàn)攪拌功能，開(kāi)啟第一液體輸送泵I和第二液體輸送泵2，實(shí)現(xiàn)多次混合循環(huán)功能，以提高乳化。參照?qǐng)D2，第一選通閥3和第二選通閥4分別切向水相瓶中和油相瓶中，開(kāi)啟第一液體輸送泵I和第二液體輸送泵2，開(kāi)啟低溫恒溫循環(huán)水浴9，調(diào)節(jié)適當(dāng)溫度，關(guān)注壓力傳感器，在適當(dāng)壓力下進(jìn)行乳化，建議小于2Mpa ;在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)8可反映乳化效果，若效果好，則繼續(xù)生產(chǎn)，若效果略差，則生產(chǎn)一部分之后，關(guān)閉第一液體輸送泵I和第二液體輸送泵2,第一選通閥3和第二選通閥4分別切向收集的微乳化液收集瓶12，開(kāi)啟第一液體輸送泵I和第二液體輸送泵2，實(shí)現(xiàn)多次混合循環(huán)功能，以提高乳化效果。上述系統(tǒng)綜合了傳統(tǒng)的三種乳化設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)，并克服了三種乳化設(shè)備的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)全封閉，不接觸空氣，沒(méi)有氣泡產(chǎn)生；與膠體磨相比，沒(méi)有研磨作用，不會(huì)發(fā)熱，無(wú)需冷卻，設(shè)備能耗低，成本低；與均質(zhì)機(jī)相比，多個(gè)混合區(qū)取代了均質(zhì)機(jī)的一個(gè)混合區(qū)，同等壓力下可以實(shí)現(xiàn)更好的乳化，設(shè)備能耗低，成本低；可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，容易從實(shí)驗(yàn)室級(jí)放大到工業(yè)級(jí)。需要強(qiáng)調(diào)的是以上僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種微流道納米乳化系統(tǒng)，其特征在于:包括第一液體輸送泵(I)和第二液體輸送泵(2)，所述第一液體輸送泵(I) 一端連接第一選通閥(3)，另一端連接第一壓力傳感器(5)，所述第二液體輸送泵(2)—端連接第二選通閥(4)，另一端連接第二壓力傳感器(6)，所述第一壓力傳感器(5)和第二壓力傳感器(6)均連接到微流道模塊(7)上，所述微流道模塊(7)與在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(8)連接，所述在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(8)連接到微乳化液收集瓶(12)中，所述第一選通閥(3) —側(cè)連接到水相瓶中，一側(cè)連接到微乳化液收集瓶中(12)，所述第二選通閥(4) 一側(cè)連接到油相瓶中，一側(cè)連接到微乳化液收集瓶中(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述微流道納米乳化系統(tǒng)，其特征在于:所述微流道模塊(7)內(nèi)設(shè)有加熱冷卻層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述微流道納米乳化系統(tǒng)，其特征在于:所述微流道模塊(7)上還設(shè)有低溫恒溫循環(huán)水浴(9 )
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述微流道納米乳化系統(tǒng)，其特征在于:所述微乳化液收集瓶(12)一側(cè)設(shè)有溫度傳感器(10)，底部設(shè)有磁力攪拌加熱板(11)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種微流道納米乳化系統(tǒng)，包括第一液體輸送泵和第二液體輸送泵，第一液體輸送泵一端連接第一選通閥，另一端連接第一壓力傳感器，第二液體輸送泵一端連接第二選通閥，另一端連接第二壓力傳感器，第一壓力傳感器和第二壓力傳感器均連接到微流道模塊上，微流道模塊與在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)連接，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)連接到微乳化液收集瓶中；系統(tǒng)全封閉，不接觸空氣，沒(méi)有氣泡產(chǎn)生；與膠體磨相比，沒(méi)有研磨作用，不會(huì)發(fā)熱，無(wú)需冷卻；與均質(zhì)機(jī)相比，多個(gè)混合區(qū)取代了均質(zhì)機(jī)的一個(gè)混合區(qū)，同等壓力下可以實(shí)現(xiàn)更好的乳化，設(shè)備能耗低，成本低；可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，容易從實(shí)驗(yàn)室級(jí)放大到工業(yè)級(jí)。
文檔編號(hào)B01F13/00GK202909671SQ201220519608
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月11日
發(fā)明者周勝, 鄒學(xué)文 申請(qǐng)人:利穗科技(蘇州)有限公司