專利名稱：使用微通道處理技術(shù)的乳化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用微通道處理技術(shù)制造和/或處理乳狀液的方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)兩種或更多種不能混溶的液體，通常水或基于水的溶液和疏水有機(jī)液體(例如，油)混合，以使得一種液體在另一種液體中形成微滴時(shí)可形成乳狀液。液體中的任一中都可被分散在另一種液體中。例如當(dāng)油分散在水中時(shí)，該乳狀液可被稱為水包油(o/w)型乳狀液。相反的情況為油包水(w/o)型乳狀液?？尚纬筛鼜?fù)雜的乳狀液，諸如當(dāng)例如在連續(xù)油相中的水微滴本身含分散的油微滴時(shí)可形成雙重乳狀液。這種油包水包油型乳狀液可被定義為o/w/o型乳狀液。以相同的方式可形成w/o/w型乳狀液。許多乳狀液的一個(gè)問(wèn)題是如果它們不穩(wěn)定，例如通過(guò)添加表面活性劑或乳化劑， 它們易于集聚，形成乳狀物層、聚結(jié)，并最終分開為兩相。如果向不能混溶的液體一方或雙方加入表面活性劑或乳化劑(有時(shí)被稱作表面活性劑)，其中一種液體可形成連續(xù)相，而另一種液體可保持微滴形式(“分散相或不連續(xù)相”)，該微滴分散于該連續(xù)相中。當(dāng)微滴尺寸減小到低于特定值時(shí)，可增加該乳狀液的穩(wěn)定程度。例如，微滴尺寸為20微米的典型的o/ w型乳狀液僅是暫時(shí)穩(wěn)定的(數(shù)小時(shí))，而微滴尺寸為I微米被認(rèn)為“準(zhǔn)永久的”穩(wěn)定(數(shù)星期或更長(zhǎng))。然而，當(dāng)使用常規(guī)處理技術(shù)時(shí)，為了獲得更小的微滴尺寸，乳化系統(tǒng)和處理所需的能量消耗和動(dòng)力顯著增加，尤其在需要微滴尺寸極小的高粘性乳狀液和高產(chǎn)量的時(shí)候。例如，當(dāng)使用常規(guī)處理技術(shù)時(shí)，雙倍的能量損耗(能量消耗)可導(dǎo)致降低平均微滴尺寸僅約25%?？墒┘蛹羟辛σ钥朔缑鎻埩亩馆^大微滴破碎成較小微滴。然而，隨著微滴尺寸降低，保持微滴形狀所需的界面張力趨于增加。能量消耗可以各種形式發(fā)生，例如其可為在批處理中克服乳狀液的剪切力的攪拌器所需的能量，加熱和冷卻的能量，和/或在連續(xù)處理，如在均化器中克服壓力降的動(dòng)力。當(dāng)其中一相在室溫不流動(dòng)或流動(dòng)緩慢時(shí)，乳化作用通常需要加熱。然而，由于連續(xù)相更低的粘度以及因此更小的阻力，加熱后的乳狀液通常穩(wěn)定性更低。阻力是停止或阻止微滴的運(yùn)動(dòng)及聚結(jié)成較大、通常是不需要的微滴或微滴聚合物以及相分層的必要條件。乳化后，微滴易于受浮力升起。同樣地，需要立即的冷卻， 這也消耗能量。當(dāng)前可用來(lái)制造乳狀液許多方法的一個(gè)問(wèn)題在于可適合于配制產(chǎn)物的組合物范圍收到限制。例如，當(dāng)前可獲得許多乳狀液的問(wèn)題涉及在它們的配方中存在表面活性劑或乳化劑。這些表面活性劑或乳化劑被需要用來(lái)穩(wěn)定乳狀液，但對(duì)于許多應(yīng)用是不利的。例如，在乳化處理中，通常希望無(wú)泡或沸騰加熱，然而在一些情況中，當(dāng)存在表面活性劑或乳化劑時(shí)，泡核沸騰或由連續(xù)相中溶解氣體形成氣泡的開始溫度較低。沸騰可引起不希望的性質(zhì)變化。氣泡可造成泡沫和其他不希望的特征。對(duì)于在化妝品工業(yè)中的皮膚護(hù)理產(chǎn)品，人們通常希望乳狀液具有低表面活性劑或乳化劑濃度或不含這些表面活性劑或乳化劑。一些表面活性劑或乳化劑的缺點(diǎn)在于它們易于與皮膚護(hù)理產(chǎn)品中的防腐劑相互作用，例如，對(duì)羥基苯甲酸的酯。與使用表面活性劑或乳化劑常常相關(guān)的皮膚刺激是另一個(gè)問(wèn)題。消費(fèi)者使用化妝品遇到的許多不良皮膚反應(yīng)都與存在表面活性劑或乳化劑相關(guān)。另一個(gè)例子涉及使用表面活性劑或乳化劑的問(wèn)題，其中需要防水性。例如，在基于水的皮膚護(hù)理產(chǎn)品如防曬霜中，由于存在水溶性的表面活性劑或乳化劑，活性成分不防水。與許多藥物化合物的使用相關(guān)的一個(gè)問(wèn)題在于它們不溶或難溶于水，因而限制了可使用的表面活性劑或乳化劑。這造成發(fā)現(xiàn)由于涉及將該藥物運(yùn)送入身體的問(wèn)題，臨床不可用的藥物。乳狀液配方問(wèn)題對(duì)于靜脈注射藥物和化學(xué)治療劑或抗癌劑的給藥是一個(gè)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
至少在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供了針對(duì)一個(gè)或多個(gè)前述問(wèn)題的解決方案。在一個(gè)實(shí)施例中，可使用與在先技術(shù)相比相對(duì)較低的能量水平制造乳狀液。至少在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明方法制得的乳狀液可具有相對(duì)小微滴尺寸和相對(duì)均勻的微滴尺寸分布的分散相。在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明方法制得的乳狀液可表現(xiàn)出高度的穩(wěn)定性。在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明方法制得的乳狀液可具有低表面活性劑或乳化劑濃度或不含這些表面活性劑或乳化劑。在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明方法制得的乳狀液可用于例如作為皮膚護(hù)理產(chǎn)品，藥物組合物等。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種方法，包括使乳狀液在處理微通道中流動(dòng)，所述乳狀液包括連續(xù)相和分散相，所述連續(xù)相包括第一液體，所述分散相包括第二液體；以及在處理微通道與熱源和/或冷源之間交換熱量，使得在達(dá)約750毫秒的時(shí)間內(nèi)使所述乳狀液的溫度增加或降低至少約10°C。這個(gè)方法的優(yōu)點(diǎn)包括改善乳狀液的穩(wěn)定性。所述微滴尺寸分布可被設(shè)定，并且與所述乳狀液被更緩慢冷卻相比，所述微滴能保持更長(zhǎng)的時(shí)間。這個(gè)方法可具有能更好地控制變化的熱力學(xué)狀態(tài)的優(yōu)點(diǎn)。例如，可控制局部溫度分布，以實(shí)現(xiàn)基于受控方式的溫度變化的相變。對(duì)于一些乳狀液配方而言，在處理過(guò)程中進(jìn)行相轉(zhuǎn)化可導(dǎo)致更小、更均勻的微滴尺寸分布。所述方法可提供對(duì)所述乳化產(chǎn)物流變學(xué)的更好的控制。例如，所述乳化產(chǎn)物的最終粘度可以是配方以及剪切力和溫度歷史的函數(shù)。通過(guò)僅僅變化在不同產(chǎn)品中的溫度處理歷史，可使一種配方在相同的乳狀液處理單元中制得多種產(chǎn)品。本發(fā)明方法可提供最小化敏感配方處于高溫度的時(shí)間的優(yōu)點(diǎn)(例如，最小化對(duì)蛋白質(zhì)、 聚合物等的結(jié)構(gòu)變化)。這個(gè)方法可提供在處理微通道壁和處理微通道總體流動(dòng)之間最小化的熱梯度的優(yōu)點(diǎn) 在一個(gè)實(shí)施例中，所述分散相可以液體微滴的形式，所述液體微滴具有在達(dá)約200微米的范圍內(nèi)的基于體積的平均直徑，以及在從約O. 005至約10的范圍內(nèi)的跨距。在一個(gè)實(shí)施例中，所述乳狀液在處理微通道中的流量可至少約O. 01升每分鐘。在一個(gè)實(shí)施例中，所述乳狀液在處理微通道中流動(dòng)的表面速度為至少約O. 01米每秒。在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一液體和所述第二液體可在所述處理微通道中進(jìn)行混合以形成所述乳狀液。在一個(gè)實(shí)施例中，所述處理微通道可包括至少一側(cè)壁和沿所述側(cè)壁的至少部分軸向長(zhǎng)度延伸的至少一帶孔區(qū)段，所述第二液體流動(dòng)通過(guò)所述帶孔區(qū)段進(jìn)入所述處理微通道中與所述第一液體接觸以形成乳狀液。在一個(gè)實(shí)施例中，所述第二液體可從液體通道流動(dòng)通過(guò)所述帶孔區(qū)段。在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法可在乳狀液處理單元中進(jìn)行，所述乳狀液處理單元包括多個(gè)所述處理微通道以及用于將流體分配至所述處理微通道的至少一個(gè)頂管(header)， 所述方法還包括將所述第一液體和所述第二液體混合以在頂管中形成所述乳狀液，所述乳狀液從所述頂管流入所述處理微通道。在一個(gè)實(shí)施例中，所述頂管可包括至少一第一液體區(qū)域、至少一第二液體區(qū)域，以及位于所述第一液體區(qū)域和所述第二液體區(qū)域之間的帶孔區(qū)段，所述第二液體從所述第二液體區(qū)域流動(dòng)通過(guò)所述帶孔區(qū)段進(jìn)入所述第一液體區(qū)域，與所述第一液體接觸以形成所述乳狀液，所述乳狀液從所述第一液體區(qū)域流入所述處理微通道。在一個(gè)實(shí)施例中，所述第二液體的流體可與所述第一液體的流體在所述頂管進(jìn)行接觸以形成所述乳狀液。在一個(gè)實(shí)施例中，所述第二液體的流體可與所述第一液體的流體在所述處理微通道中進(jìn)行接觸以形成所述乳狀液。在一個(gè)實(shí)施例中，所述處理微通道包括形成于一個(gè)或多個(gè)內(nèi)壁之中和/或之上的表面特征，用于調(diào)節(jié)所述處理微通道中的流動(dòng)和/或混合。 在一個(gè)實(shí)施例中,所述液體通道包括形成于所述液體通道的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)壁之中和/或之上的表面特征，用于調(diào)節(jié)所述液體通道中的流動(dòng)和/或混合。在一個(gè)實(shí)施例中，所述熱源和/或冷源包括至少一熱交換通道，所述熱交換通道包括形成于所述熱交換通道的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)壁之中和/或之上的表面特征，用于調(diào)節(jié)所述熱交換通道中流動(dòng)和/或混合。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種制造乳狀液的方法，包括使第一液體在處理微通道中流動(dòng)，所述處理微通道具有與所述第一液體的流動(dòng)方向平行延伸的軸向長(zhǎng)度，所述處理微通道具有至少一個(gè)帶至少一帶孔區(qū)段的壁，所述帶孔區(qū)段具有與所述處理微通道的軸向長(zhǎng)度平行延伸的軸向長(zhǎng)度；使第二液體流動(dòng)通過(guò)所述帶孔區(qū)段、進(jìn)入所述處理微通道、 與所述第一液體接觸以形成所述乳狀液，所述第一液體形成連續(xù)相，第二液體形成分散在所述連續(xù)相中的微滴；以及保持所述第二液體以沿所述帶孔區(qū)段的所述軸向長(zhǎng)度上基本不變的速率流動(dòng)通過(guò)所述帶孔區(qū)段。在一個(gè)實(shí)施例中，所述第二液體在液體通道中流動(dòng)并從所述液體通道流過(guò)所述帶孔區(qū)段，所述液體通道與所述處理微通道平行，所述帶孔區(qū)段位于所述液體通道和所述處理微通道之間，所述第一液體在所述處理微通道中流動(dòng)時(shí)經(jīng)受壓力降，所述第二液體在所述液體通道中流動(dòng)時(shí)經(jīng)受壓力降，在所述處理微通道中流動(dòng)的所述第一液體的所述壓力降與在所述液體通道中流動(dòng)的所述第二液體的所述壓力降基本相同。在一個(gè)實(shí)施例中，所述液體通道包括微通道。在一個(gè)實(shí)施例中，所述第二液體在液體通道中流動(dòng)并從所述液體通道流過(guò)所述帶孔區(qū)段，所述液體通道與所述處理微通道平行，所述帶孔區(qū)段位于所述液體通道和所述處理微通道之間，所述第一液體在所述處理微通道中流動(dòng)時(shí)經(jīng)受壓力降，所述液體通道內(nèi)的內(nèi)部壓力沿所述液體通道的長(zhǎng)度降低以提供跨越所述帶孔區(qū)段的壓力差，所述壓力差沿所述帶孔區(qū)段的長(zhǎng)度基本不變。在一個(gè)實(shí)施例中，所述液體通道包括一個(gè)或多個(gè)，在一個(gè)實(shí)施例中，許多的內(nèi)部流量限制裝置以降低所述液體通道內(nèi)沿所述液體通道長(zhǎng)度的所述內(nèi)部壓力。在一個(gè)實(shí)施例中，所述液體通道包括一個(gè)或多個(gè)，在一個(gè)實(shí)施例中，許多的沿所述液體通道的長(zhǎng)度定位的內(nèi)部區(qū)域，所述第二液體從所述液體通道流動(dòng)通過(guò)所述內(nèi)部區(qū)域并通過(guò)所述帶孔區(qū)段，所述內(nèi)部區(qū)域內(nèi)的壓力沿所述液體通道降低以提供跨越所述帶孔區(qū)段沿所述帶孔區(qū)段長(zhǎng)度的基本不變的壓力差。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種方法，包括使乳狀液在處理微通道中流動(dòng)，與在所述處理微通道的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)壁之中和/或之上形成的表面特征相接觸，所述乳狀液包括連續(xù)相和分散相，所述連續(xù)相包括第一液體，所述分散相包括第二液體的微滴，所述乳狀液的流動(dòng)的表面速度足以降低所述微滴的平均尺寸。


在附圖中，相同的部件和結(jié)構(gòu)具有相同的標(biāo)記。圖I是可用于本發(fā)明方法的微通道的示意圖。圖2是一乳狀液處理單元的示意圖，其中根據(jù)本發(fā)明第一液體和第二液體可被結(jié)合以形成乳狀液，所述乳狀液處理單元包括含多個(gè)處理微通道的微通道中心部分、用于向所述微通道中心部分分配流體的頂管，以及從所述微通道中心部分移除流體的底管 (footer)。圖3是圖2所示乳狀液處理單元的另一實(shí)施例的示意圖,其中熱交換流體流動(dòng)通過(guò)所述微通道中心部分并與所述第一液體、第二液體和/或產(chǎn)物乳狀液進(jìn)行熱交換。圖4是可用于圖2或圖3所示乳狀液處理單元的微通道重復(fù)單元的示意圖，其中所述第一液體在處理微通道中流動(dòng)，并與從相鄰液體通道流動(dòng)進(jìn)入所述處理微通道的第二液體進(jìn)行混合，所述第二液體流動(dòng)通過(guò)所述處理微通道的側(cè)壁內(nèi)的帶孔區(qū)段。圖5是圖4所示微通道重復(fù)單元的另一實(shí)施例的示意圖，其中熱交換通過(guò)與所述處理微通道相鄰。圖6是可用于圖2或圖3所示的乳狀液處理單元的微通道重復(fù)單元的示意圖，其中所述第一液體在處理微通道中流動(dòng)并與從相鄰液體通道流動(dòng)進(jìn)入所述處理微通道的第二液體進(jìn)行混合，所述第二液體流動(dòng)通過(guò)所述處理微通道的側(cè)壁內(nèi)的帶孔區(qū)段，所述液體通道包含多個(gè)內(nèi)部區(qū)域，所述內(nèi)部區(qū)域沿所述液體通道的軸向長(zhǎng)度定位，以控制跨越所述帶孔區(qū)段的壓力差。圖7是圖6所示微通道重復(fù)單元的另一實(shí)施例的示意圖，其中熱交換通道與所述處理微通道相鄰。
圖8可用于圖2或圖3所示乳狀液處理單元的微通道重復(fù)單元的示意圖，其中所述第一液體流動(dòng)通過(guò)處理微通道，并與從相鄰液體通道流動(dòng)進(jìn)入所述處理微通道的第二液體進(jìn)行混合，所述第二液體流動(dòng)通過(guò)所述處理微通道的側(cè)壁內(nèi)的帶孔區(qū)段，所述液體通道含多個(gè)流量限制裝置以降低沿所述液體通道的軸向長(zhǎng)度的液體通道內(nèi)的內(nèi)部壓力。圖9是圖8所示微通道重復(fù)單元的另一實(shí)施例的示意圖，其中熱交換通過(guò)與所述處理微通道相鄰。圖10是一多孔不銹鋼基片的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像，所述多孔不銹鋼基片可用于形成在可用于本發(fā)明方法的處理微通道的一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁內(nèi)的帶孔區(qū)段，所述SEM圖像是在該基片被熱處理之如獲得。圖11是圖10所示的基片在熱處理后的SEM圖像。圖12是加工后的多孔基片的SEM圖像，所述加工后的多孔基片可用于形成在可用于本發(fā)明方法的處理微通道的一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁內(nèi)的帶孔區(qū)段。圖13是帶孔薄片的俯視圖，所述帶孔薄片可用于形成在可用于本發(fā)明方法的處理微通道的一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁內(nèi)的帶孔區(qū)段。圖14是帶孔薄片或板的俯視圖，所述帶孔薄片或板可用于形成在可用于本發(fā)明方法的處理微通道的一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁內(nèi)的帶孔區(qū)段。圖15是相對(duì)薄的帶孔薄片疊置在相對(duì)厚的帶孔薄片或板上的示意圖，其可用于形成在可用于本發(fā)明方法的處理微通道的一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁內(nèi)的帶孔區(qū)段。圖16是相對(duì)薄的帶孔薄片疊置在相對(duì)厚的帶孔薄片或板上的示意圖，其可用于形成在可用于本發(fā)明方法的處理微通道的一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁內(nèi)的帶孔區(qū)段。圖17是可用于本發(fā)明方法使用的處理微通道的一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁內(nèi)的帶孔區(qū)段中的孔的示意圖，所述孔被涂覆材料部分填充。圖18是顯示在本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例的操作中的微滴形成的示意圖。圖19是可用于進(jìn)行本發(fā)明方法的乳狀液處理單元的示意圖。圖20是圖19所示乳狀液處理單元的液體通道插入物的示意圖。圖21是用于圖19所示乳狀液處理單元的液體通道和帶孔區(qū)段的示意圖。圖22是用于圖19所示乳狀液處理單元的液體通道、帶孔區(qū)段，及處理微通道的示意圖。圖23是圖22所示液體通道、帶孔區(qū)段，及處理微通道的另一實(shí)施例的示意圖，其中四種處理微通道與液體通道和帶孔區(qū)段結(jié)合使用。圖24是顯示在本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例的操作中的微滴形成的示意圖。圖25是根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例制得的水包油型乳狀液的剪切響應(yīng)圖，其中在該乳狀液中存在表面活性劑。圖26是顯示對(duì)于根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例制得的牛頓流體(水)和非牛頓流體(護(hù)手霜乳狀液)，兩者的軸向速度分布與距處理微通道中的帶孔區(qū)段的距離的關(guān)系的比較的曲線圖。圖27是顯示根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例制得的乳狀液的流變學(xué)的曲線圖(在溫度恒定下粘度與剪應(yīng)力的函數(shù)關(guān)系)。圖28-圖31是顯示跨越用于本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例的處理微通道的高度或?qū)挾?間隔)的速度(圖28)、剪應(yīng)力(圖29)、剪切速率(圖30)和粘度(圖31)的分布曲線圖。圖32和圖33是根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例制得的乳狀液的放大圖像。圖34是是根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例制得的乳化微滴的力圖。圖35是顯示連續(xù)力平衡模型與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較圖，該圖示出對(duì)于根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例的流動(dòng)條件，微滴分離直徑為處理微通道的帶孔區(qū)段的孔尺寸的函數(shù)。圖36是可用于形成在本發(fā)明方法可以使用的處理微通道的一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁中的帶孔區(qū)段的激光鉆孔基片的顯微照片。圖37是顯示根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例，測(cè)量的粘度用作計(jì)算功能動(dòng)力學(xué) (CFD)模型的輸入值的曲線圖。圖38是顯示CFD模型區(qū)域和三維幾何形狀的示意圖。圖39是顯示可用于本發(fā)明方法的乳狀液處理單元的細(xì)節(jié)的示意圖。圖40示出了對(duì)圖39所示乳狀液處理單元的流動(dòng)速度分布的比較。圖40A中的圖表示對(duì)于在乳化表面上帶支撐槽體的通道。圖40B中的圖表示對(duì)于不帶槽體的通道。圖 40C中的圖表示對(duì)于無(wú)槽體且無(wú)入口影響的選擇的單層流動(dòng)區(qū)域。圖41是顯示根據(jù)本發(fā)明方法以5ml/min油流量和O. 001N/m表面張力形成微滴的結(jié)果圖解。圖42是顯示根據(jù)本發(fā)明方法以30ml/min油流量和O. 001N/m表面張力形成微滴的結(jié)果圖解。圖43是顯示根據(jù)本發(fā)明方法以5ml/min油流量和O. 02N/m表面張力形成微滴的結(jié)果圖解。圖44-圖49示出了根據(jù)本發(fā)明方法從分離的開始(圖44)，微滴的伸長(zhǎng)(圖45)， 完全分離(圖46)，微滴的下游平流(圖47)，微滴的破裂(分支)(圖48)，以及微滴擴(kuò)散入連續(xù)相(圖49)的形成微滴的過(guò)程。圖50是顯示對(duì)于根據(jù)本發(fā)明方法在處理微通道中使用的7微米、4微米、I微米和 O. I微米的孔尺寸的帶孔區(qū)段而言，橫流速度對(duì)微滴尺寸的影響圖，其中表面張力為O. 02 牛頓每米(N/m)。圖51是顯示對(duì)于根據(jù)本發(fā)明方法在處理微通道中使用的4微米、I微米、和O. I微米的孔尺寸的帶孔區(qū)段而言，壁剪應(yīng)力對(duì)微滴尺寸的影響圖，其中橫流速度為I. 67米每秒 (m/s),表面張力為O. 02N/m。圖52是顯示對(duì)于根據(jù)本發(fā)明方法在處理微通道中使用的4微米、I微米、和O. I微米的孔尺寸的帶孔區(qū)段而言，表面張力對(duì)微滴尺寸的影響圖。圖53示出在具有圖39所示結(jié)構(gòu)的處理微通道內(nèi)進(jìn)行測(cè)試運(yùn)轉(zhuǎn)的微滴尺寸分布圖。圖54-58是可在用于本發(fā)明方法的通道(例如，處理微通道、液體通道、熱交換通道)中形成的表面特征的示意圖。圖59是用于根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例的方法的示意圖，其中所述乳狀液的分散相的微滴尺寸受乳狀液處理單元內(nèi)的控制壓力控制。圖60和圖61是本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例的示意圖，其中沿其側(cè)壁之一具有帶孔區(qū)段的處理微通道的軸向長(zhǎng)度的壓力受到控制。圖62-圖64是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例可的裝置的示意圖，所述裝置包括構(gòu)成液體通道的側(cè)壁的帶孔管狀區(qū)段，位于所述帶孔管狀區(qū)段的外表面并以所述帶孔管狀區(qū)段相同的軸向方向縱向延伸的一列處理微通道，以及一列與處理微通道相鄰的熱交換通道，乳狀液的連續(xù)相流動(dòng)通過(guò)所述處理微通道，乳狀液的分散相從所述液體通道流動(dòng)通過(guò)所述帶孔區(qū)段進(jìn)入所述處理微通道以形成所述乳狀液，并且所述熱交換通道提供了所述乳狀液的加熱或冷卻。圖65和圖66是可相互疊加并用于形成在可用于本發(fā)明方法的處理微通道的一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁內(nèi)的帶孔區(qū)段的帶孔薄片的示意圖。圖67示出了三個(gè)帶孔平行板，其可用于形成在可用于本發(fā)明方法的處理微通道的一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁內(nèi)的帶孔區(qū)段，所述帶孔板可以相互移動(dòng)，以控制分散相的微滴大小。圖68和圖69是使用化學(xué)鍍方法的鍍有鉬的激光鉆孔圓板放大400倍的顯微照片，所述鉬鍍層降低了該圓板中的孔尺寸，該圓板可用于形成在可用于本發(fā)明方法的處理微通道的一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁內(nèi)的帶孔區(qū)段。圖70和圖71是可在帶孔區(qū)段上形成的表面特征的示意圖，所述帶孔區(qū)段可用于本發(fā)明方法中使用的處理微通道的一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁中。圖72是顯示微滴流動(dòng)通過(guò)帶孔區(qū)段的示意圖，所述帶孔區(qū)段在可用于本發(fā)明方法的處理微通道的一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁中，所述帶孔區(qū)段具有圖70所示的表面特征。圖73是顯示在一材料表面形成的去離子水微滴的示意圖，所述材料可用于制造可用于本發(fā)明方法的處理微通道的內(nèi)壁，左邊的微滴形成于未涂覆的不銹鋼樣品上，右邊的微滴形成于涂覆了疏油涂覆材料的不銹鋼樣品上。圖74是本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例的示意圖，其中所述連續(xù)相與帶孔區(qū)段(或基片)上的碰撞體接觸流動(dòng)，以及所述分散相流動(dòng)通過(guò)所述帶孔區(qū)段(或基片)從而與所述連續(xù)相接觸以形成乳狀液。圖75是本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例的示意圖，其中所述分散相由毛細(xì)作用通過(guò)作為帶孔區(qū)段的多孔或纖維膜被吸入(即，誘導(dǎo)了表面流動(dòng))，小噴嘴與基片面垂直制造、從處理微通道中隔出一通道，所述連續(xù)相的流動(dòng)可通過(guò)噴射孔被局部地加速并使流動(dòng)通過(guò)所述膜進(jìn)入所述噴射通道的分散相的很小微滴分離。圖76是圖74所示方法的示意圖，其中噴嘴(圖中未示出)被用于使連續(xù)相以任意所需角度與所述帶孔區(qū)段碰撞接觸。圖77是本發(fā)明方法的示意圖，其中在所述處理微通道的一側(cè)壁設(shè)有帶孔區(qū)段，所述處理微通道的相對(duì)側(cè)壁為具有成遞升排列(tiered)或分層表面的斜坡通道形式。圖78是與圖77所示處理微通道類似的處理微通道的示意圖，例外之處是帶孔區(qū)段或基片用波狀的或波紋形的結(jié)構(gòu)裝配。圖79是使用微鏇潤(rùn)(microcyclone)制造乳狀液的方法的示意圖,其中連續(xù)相以切線方向被導(dǎo)入至圓柱形腔中，使用鏇潤(rùn)引導(dǎo)器(vortex finder)迫使繞圓柱腔的旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，以及將所述分散相通過(guò)位于圓柱腔側(cè)壁的帶孔區(qū)段(或多孔材料)被導(dǎo)入圓柱腔中。圖80是圖79所不微鏇潤(rùn)的另一實(shí)施例的不意圖，其中所述連續(xù)相被導(dǎo)入一殼管設(shè)計(jì)的環(huán)形區(qū)域，并且較高的角速度旋轉(zhuǎn)，分散相向下軸向地流過(guò)基片的長(zhǎng)度，所述基片位于中空的圓柱體中，帶有從中心線入口向外徑向指向的孔。圖81是類似于圖80所示的微漩渦的制作乳狀液的微漩渦的示意圖，例外之處是所述內(nèi)部的帶孔區(qū)段或基片以與所述連續(xù)相的環(huán)形流相反的方向徑向旋轉(zhuǎn)。圖82是本發(fā)明方法的示意圖，其中分散相流動(dòng)通過(guò)一帶孔區(qū)段或基片，所述帶孔區(qū)段或基片含帶將分散相注入連續(xù)相的毛細(xì)孔的小柱體。圖83是形成微尺寸微滴的方法的示意圖，其中乳狀液的連續(xù)相和分散相都被分散在惰性氣體介質(zhì)(如氮?dú)?中，隨后使用碰撞噴嘴或靜態(tài)混合物進(jìn)行結(jié)合，隨后將氣體從所得的乳狀液形式的產(chǎn)物中分離。圖84是使用圖67所示帶孔平行板的用于形成乳狀液的乳狀液處理單元以及一發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖，當(dāng)分散相流動(dòng)通過(guò)帶孔板與連續(xù)相接觸時(shí)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)提使各板中的至少一個(gè)相對(duì)于其他板中的一個(gè)或多個(gè)向上和向下的運(yùn)動(dòng)，以在分散相中產(chǎn)生剪切力。圖85-圖87是降低在本發(fā)明方法中形成的乳狀液分散相微滴尺寸的方法的示意圖，所述方法在迫使分散相通過(guò)帶孔區(qū)段或多孔板之后，使用旋轉(zhuǎn)設(shè)備將分散相切削成小微滴，隨后分散相與連續(xù)相結(jié)合。圖88、圖89和圖96是乳狀液處理單元的示意圖，各乳狀液處理單元包括一微通道中心部分，所述微通道中心部分含用于本發(fā)明方法的處理微通道、將流體分配至處理微通道的頂管，以及從處理微通道中移出流體的底管。圖90和圖91是可用于圖88、圖89或圖96所示乳狀液處理單元的微通道中心部分的微通道重復(fù)單元的示意圖。圖92是根據(jù)本發(fā)明方法可用于制作乳狀液的乳狀液處理單元的微通道重復(fù)單元的示意圖。圖93是用于容納如圖92所示一種或多種微通道重復(fù)單元的乳狀液處理單元示意圖。圖94和圖95是示出使用本發(fā)明乳化方法的測(cè)試運(yùn)轉(zhuǎn)的微滴尺寸分布圖。圖97至圖99是可用于本發(fā)明方法的用于在處理微通道一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁上支撐帶孔區(qū)段的肋狀物設(shè)計(jì)的示意圖。
具體實(shí)施例方式術(shù)語(yǔ)“微通道”是指至少高度或?qū)挾戎坏膬?nèi)部尺寸達(dá)約10毫米(mm)，在一個(gè)實(shí)施例中達(dá)約5mm,在一個(gè)實(shí)施例中達(dá)約2mm,在一個(gè)實(shí)施例中達(dá)約Imm的通道。通過(guò)該微通道的流體的總體流動(dòng)可沿與該微通道的高度和寬度垂直的方向上沿該微通道的軸向長(zhǎng)度進(jìn)行。在圖I中示出了可用于本發(fā)明方法的微通道的一個(gè)實(shí)施例。在圖I中示出的微通道 100具有高度(h)，寬度(w)和軸向長(zhǎng)度(I)。所述高度或?qū)挾鹊淖钚≌哂袝r(shí)可被稱作間隙。 在微通道100中流動(dòng)的液體的總體流動(dòng)路徑可以在箭頭102和104所示的方向中沿所述微通道的軸向長(zhǎng)度進(jìn)行。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例可使用的處理微通道在其一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁中具有至少一個(gè)帶孔區(qū)段；所述帶孔區(qū)段的軸向長(zhǎng)度可以所述處理微通道的軸向長(zhǎng)度相同的方向進(jìn)行測(cè)量。所述微通道的高度(h)或?qū)挾?w)可在約O. 05至約10_的范圍內(nèi)，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 05至約5mm,以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 05至約2mm,以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 05至約I. 5mm,以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 05至約Imm,以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 05至約O. 75mm,以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 05至約O. 5_。高度或?qū)挾鹊牧硪粋€(gè)尺寸可為任何尺寸，例如，達(dá)約3米，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 01至約3米，以及在一個(gè)實(shí)施例中約 O. I至約3米。所述微通道的軸向長(zhǎng)度(I)可為任何尺寸，例如，達(dá)約10米，以及在一個(gè)實(shí)施例中在約O. 05至約10米的范圍內(nèi)，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. I至約10米，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 2至約6米，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 2至約3米。盡管圖I中示出的微通道100具有矩形橫截面，應(yīng)當(dāng)理解的是所述微通道可具有任意形狀的橫截面，例如方形、圓形、半圓形、梯形等等。所述微通道的橫截面的形狀和/或尺寸可沿其長(zhǎng)度變化。例如，沿所述微通道的長(zhǎng)度，所述高度或?qū)挾瓤蓮南鄬?duì)大的尺寸逐漸變細(xì)為相對(duì)小的尺寸，或相反。短語(yǔ)“保持第二液體以沿帶孔區(qū)段長(zhǎng)度的基本不變的速率流動(dòng)通過(guò)所述帶孔區(qū)段”是指與沿帶孔區(qū)段長(zhǎng)度上任一其他點(diǎn)的流量相比，第二液體在沿帶孔區(qū)段長(zhǎng)度的任一點(diǎn)上通過(guò)帶孔區(qū)段的流量變化以體積計(jì)僅約25%，以及在一個(gè)實(shí)施例中以體積計(jì)僅約 20%,以及在一個(gè)實(shí)施例中以體積計(jì)僅約15%，以及在一個(gè)實(shí)施例中以體積計(jì)僅約10%， 以及在一個(gè)實(shí)施例中以體積計(jì)僅約5%，以及在一個(gè)實(shí)施例中以體積計(jì)僅約2%，以及在一個(gè)實(shí)施例中以體積計(jì)僅約I %，以及在一個(gè)實(shí)施例中以體積計(jì)僅約0.5%。短語(yǔ)“第一液體流動(dòng)通過(guò)所述處理微通道的壓力降與第二液體在液體通道內(nèi)流動(dòng)的壓力降基本相同”是指與第二液體在液體通道內(nèi)流動(dòng)的壓力降相比，第一液體流動(dòng)通過(guò)所述處理微通道的壓力降變化僅約25%，以及在一個(gè)實(shí)施例中僅約20%，以及在一個(gè)實(shí)施例中僅約15%，以及在一個(gè)實(shí)施例中僅約10%，以及在一個(gè)實(shí)施例中僅約5%，以及在一個(gè)實(shí)施例中僅約2%，以及在一個(gè)實(shí)施例中僅約1%，以及在一個(gè)實(shí)施例中僅約O. 5%。短語(yǔ)“沿帶孔區(qū)段長(zhǎng)度基本恒定的跨越帶孔區(qū)段的壓力差”是指與沿帶孔區(qū)段長(zhǎng)度的任一其他點(diǎn)處的壓力差相比，沿帶孔區(qū)段軸向長(zhǎng)度任一點(diǎn)處跨越帶孔區(qū)段的壓力差變化僅約50%，以及在一個(gè)實(shí)施例中僅約25%，以及在一個(gè)實(shí)施例中僅約10%，以及在一個(gè)實(shí)施例中僅約5%，以及在一個(gè)實(shí)施例中僅約2%，以及在一個(gè)實(shí)施例中僅約1%，以及在一個(gè)實(shí)施例中僅約0.5%。當(dāng)涉及一通道的位置相對(duì)于另一通道的位置時(shí)，術(shù)語(yǔ)“相鄰的”是指一壁分隔所述兩通道的直接相鄰。所述壁的可具有不同的厚度。然而，“相鄰的”通道不被干擾通道之間熱傳遞的居間通道隔開。術(shù)語(yǔ)“表面特征”是指在通道壁上的凹陷和/或從通道壁伸出的突起，其改變通道內(nèi)的流動(dòng)和/或促進(jìn)通道內(nèi)的混合。所述表面特征可為圓形、橢圓形、方形、矩形、方格圖案(checks)、V形(chevrons)、波紋形等形狀。所述表面特征可包含亞特征,其中表面特征的主壁進(jìn)一步包含更小的表面特征，所述更小的表面特征可以是槽口、波紋、凹槽、孔洞、毛口、方格圖案、扇貝形等形狀。所述表面特征具有深度、寬度，對(duì)于非圓形表面特征元件而言具有長(zhǎng)度。在圖54-圖58中示出了實(shí)施例。所述表面特征可形成于本發(fā)明方法使用的處理微通道的內(nèi)側(cè)壁的一或多個(gè)之上或之中。所述表面特征可形成于本發(fā)明方法使用的液體通道和/或熱交換通道的一或多個(gè)內(nèi)側(cè)壁的之上或之中。所述表面特征可被稱為被動(dòng)表面特征或被動(dòng)混合特征。表示流體在通道內(nèi)流動(dòng)的速度的術(shù)語(yǔ)“表面速度”是指在標(biāo)準(zhǔn)壓力和溫度下，體積流量除以通道的開口橫截面積。術(shù)語(yǔ)“不混溶的”是指在25°C下，一種液體不溶于另一種液體中或僅溶解達(dá)約I毫升每升。術(shù)語(yǔ)“水不溶的”是指在25 °C下一材料不溶于水，或在25 °C下溶于水達(dá)約O. I克
每升的濃度。術(shù)語(yǔ)“流體”是指氣體、液體、含分散固體的氣體或液體、含液滴的氣體、含氣泡的液體、含液滴和分散固體的氣體，或者含氣泡和分散固體的液體。術(shù)語(yǔ)“上游”和“下游”是指在本發(fā)明方法中使用的通道，包括微通道內(nèi)的位置，其相對(duì)于流體流動(dòng)通過(guò)通道的方向。例如，朝一位置流動(dòng)通過(guò)一通道的部分流體尚未到達(dá)的該通道內(nèi)的該位置為該部分流體的下游。遠(yuǎn)離一位置流動(dòng)通過(guò)一通道的部分流體已經(jīng)通過(guò)的該通道內(nèi)的該位置為該部分流體的上游。術(shù)語(yǔ)“上游”和“下游”不是必須指垂直位置， 因?yàn)樵诒景l(fā)明方法中使用的通道的朝向可為水平、垂直，或具有一定的傾角。術(shù)語(yǔ)“熱源”是指發(fā)出熱量以及可用于加熱另一物質(zhì)或裝置的物質(zhì)或裝置。所述熱源可以為其中具有熱交換流體的熱交換通道的形式，其向另一物質(zhì)或裝置傳遞熱量；所述另一物質(zhì)或裝置為，例如通道，其相鄰于或足夠鄰近所述熱交換通道以接收從所述熱交換通道傳遞的熱量。所述熱交換流體可包含在熱交換通道內(nèi)和/或其可流動(dòng)通過(guò)所述熱交換通道。所述熱源可以加熱元件的形式，例如，電加熱元件或電阻加熱器。術(shù)語(yǔ)“冷源”是指吸收熱量并可用于冷卻其他物質(zhì)或裝置的物質(zhì)或裝置。所述冷源可以為其中具有熱交換流體的熱交換通道的形式，其吸收來(lái)自另一物質(zhì)或裝置的熱量； 所述另一物質(zhì)或裝置為，例如通道，其相鄰于或足夠鄰近所述熱交換通道以將熱量傳遞至所述熱交換通道。所述熱交換流體可包含在熱交換通道內(nèi)和/或其可流動(dòng)通過(guò)所述熱交換通道。所述冷源可以冷卻元件的形式，例如，非流體冷卻元件。術(shù)語(yǔ)“熱源和/或冷源”是指可散發(fā)熱量或吸收熱量的物質(zhì)或裝置。所述熱源和 /或冷源可以為其中具有熱交換流體的熱交換通道的形式，當(dāng)另一物質(zhì)或裝置需要被加熱時(shí)，其將熱量傳遞至相鄰或鄰近所述熱交換通道的另一物質(zhì)或裝置，或者當(dāng)另一物質(zhì)或裝置需要被冷卻時(shí)，其吸收來(lái)自相鄰或鄰近所述熱交換通道的另一物質(zhì)或裝置的熱量。用作熱源和/或冷源的所述熱交換通道可有時(shí)起加熱通道的作用，有時(shí)起冷卻通道的作用。所述熱交換通道的一部分或多部分可起加熱通道的作用，而所述熱交換通道的另一部分或多部分可起冷卻通道的作用。術(shù)語(yǔ)“熱交換通道”是指其中具有可散發(fā)熱量和/或吸收熱量的熱交換流體的通道。術(shù)語(yǔ)“熱交換流體”是指可散發(fā)熱量和/或吸收熱量的流體。參考圖2和圖3，所述方法可使用乳狀液處理單元110進(jìn)行，所述乳狀液處理單元 110包括微通道中心部分112，第一液體頂管114，第二液體頂管116，以及產(chǎn)物底管118。圖 3中示出的乳狀液處理單元IlOA與在圖2中示出的乳狀液處理單元110相同，例外之處是乳狀液處理單元IlOA包括熱交換歧管120。乳狀液處理單元110中的微通道中心部分112 包含多個(gè)處理微通道和相鄰的液體通道。乳狀液處理單元IlOA中的微通道中心部分112 與乳狀液處理單元110中的微通道中心部分112相同，例外之處是乳狀液處理單元IlOA中的微通道中心部分112包括多個(gè)熱交換通道。所述液體通道和/或熱交換通道可為微通道。所述處理微通道、液體通道和可選的熱交換通道可以多層相互堆疊，或并排排列。第一液體頂管114可以設(shè)置一用于使第一液體以其流量均勻或基本均勻地分配至處理微通道的方式流入處理微通道的通道。此處使用的術(shù)語(yǔ)“基本均勻”是指質(zhì)量指標(biāo)不低于約25%。 所述質(zhì)量指標(biāo)在公開號(hào)為US 2005/0087767A1的美國(guó)專利中公開，其通過(guò)引用成為本說(shuō)明書的一部分。第二液體頂管116設(shè)置有一通道，以使第二液體以其流量均勻或基本均勻地分配至液體通道的方式流入液體通道。產(chǎn)物底管118為產(chǎn)物乳狀液以相對(duì)高的流量快速?gòu)奶幚砦⑼ǖ懒鞒鎏峁┩ǖ?。如箭頭122所示，第一液體通過(guò)頂管114流入乳狀液處理單元 110或110A。如箭頭124所示，第二液體通過(guò)第二液體頂管116流入乳狀液處理單元110或 110A。第一液體和第二液體流入微通道中心部分112，并被混合以形成產(chǎn)物乳狀液。如箭頭126所示，產(chǎn)物乳狀液從微通道中心部分112流動(dòng)穿過(guò)產(chǎn)物底管118，并從產(chǎn)物底管118 流出。在一個(gè)實(shí)施例中，所述乳狀液可任意次循環(huán)返回通過(guò)微通道中心部分112，例如，一、 二、三、四次，等等。對(duì)于乳狀液處理單元110A，如箭頭128所示，熱交換流體流入熱交換歧管120，并從熱交換歧管120通過(guò)微通道中心部分112內(nèi)的熱交換通道，然后返回?zé)峤粨Q歧管120，并如箭頭130所示從熱交換歧管120流出。乳狀液處理單元110和IlOA可與未在圖中顯示的貯存容器、泵、閥門、流量控制裝置等等相聯(lián)，但它們對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言是顯而易見的。微通道中心部分112可包括一個(gè)或多個(gè)微通道重復(fù)單元。所述微通道重復(fù)單元有用的實(shí)施例在圖4-圖9中示出。參考圖4，微通道重復(fù)單元200包括處理微通道210、帶孔區(qū)段240和液體通道 270。處理微通道210具有相對(duì)的側(cè)壁212和214。帶孔區(qū)段240在側(cè)壁212內(nèi)。帶孔區(qū)段240可被稱作多孔區(qū)段或多孔基片。帶孔區(qū)段240可包括具有延伸穿過(guò)其中的多個(gè)孔 244的薄片或板242。下面將詳細(xì)討論帶孔區(qū)段240的另它實(shí)施例。液體通道270通過(guò)帶孔區(qū)段240對(duì)處理微通道210開口。液體通道270為具有箭頭275所示的出口的流動(dòng)通過(guò) (flow-through)通道。處理微通道210具有混合區(qū)域216，以及可具有混合區(qū)域216上游和/或下游的非孔化區(qū)域(圖中未示出)。混合區(qū)域216與帶孔區(qū)段240相鄰。在一個(gè)實(shí)施例中，混合區(qū)域216可具有受限的橫截面以促進(jìn)混合。操作中，如方向箭頭218所示，第一液體流入處理微通道210，進(jìn)入混合區(qū)域216。如方向箭頭272所示，第二液體流入液體通道270，隨后如箭頭274所示，流動(dòng)通過(guò)帶孔區(qū)段240，進(jìn)入混合區(qū)域216。在混合區(qū)域216 內(nèi)，第二液體與第一液體接觸并混合以形成乳狀液。第二液體可在第一液體內(nèi)形成不連續(xù)相或微滴。第一液體可形成連續(xù)相。如箭頭220所示，所述乳狀液從混合區(qū)域216流出處理微通道210。在一個(gè)實(shí)施例中，如箭頭275所示，部分第二液體可流動(dòng)通過(guò)液體通道270， 并循環(huán)回收至第二液體頂管116，而其余的第二液體流動(dòng)通過(guò)帶孔區(qū)段240，如前所述?？尚纬傻娜闋钜喊ㄓ桶腿闋钜骸⑺托腿闋钜?，及其類似物?？尚纬傻娜闋钜涸谙挛闹斜桓敿?xì)的討論。加熱或冷卻為可選的。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)其從處理微通道入口流向處理微通道出口時(shí)，流動(dòng)通過(guò)處理微通道210的流體經(jīng)歷一壓力降。作為這個(gè)壓力降的結(jié)果，處理微通道210內(nèi)的內(nèi)部壓力從處理微通道入口附近的較高值逐漸地下降至處理微通道出口附近的較低值。為了產(chǎn)生尺寸相對(duì)均勻的乳狀液微滴，這就希望，至少在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，保持沿帶孔區(qū)段240 的軸向長(zhǎng)度、跨越帶孔區(qū)段240的基本不變的壓力差。為了達(dá)到這個(gè)目的，液體通道270內(nèi)的內(nèi)部壓力可沿其軸向長(zhǎng)度降低，以配合處理微通道210中由于液體通過(guò)處理微通道的流動(dòng)引起的內(nèi)部壓力降。這可通過(guò)以微通道形式設(shè)置液體通道270，并以使得在液體通道內(nèi)流動(dòng)的第二液體經(jīng)歷的壓力降與液體流動(dòng)通過(guò)處理微通道210的壓力降相似而解決。
在一個(gè)實(shí)施例中，帶孔區(qū)段240可包括沿帶孔區(qū)段的軸向長(zhǎng)度的多個(gè)不連續(xù)的送料導(dǎo)入點(diǎn)，而不是連續(xù)導(dǎo)入第二液體。不連續(xù)送料導(dǎo)入點(diǎn)的數(shù)量可為任意數(shù)量，例如2、3、4、 5、6、7、8、10、20、50、100 等。在圖5中示出的微通道重復(fù)單元200A與圖4中示出的微通道重復(fù)單元200相同， 例外之處是微通道重復(fù)單元200A包括熱交換通道290。如箭頭292所示，當(dāng)需要加熱或冷卻時(shí)，熱交換流體流動(dòng)通過(guò)熱交換通道290，加熱或冷卻在處理微通道210和液體通道270 內(nèi)的液體。加熱或冷卻的程度可在處理微通道210和液體通道270的軸向長(zhǎng)度上變化。在處理微通道210和液體通道270的某些部分，加熱或冷卻可以忽略不計(jì)或不存在，而在其他部分可為中等或相對(duì)較高。如箭頭292所示的熱交換流體在熱交換通道290內(nèi)的流動(dòng)與液體通過(guò)處理微通道210的流動(dòng)呈并流?？蛇x地，熱交換流體可相對(duì)于液體在處理微通道210 內(nèi)的流動(dòng)以逆流或錯(cuò)流的方向流動(dòng)?？蛇x地，可使用加熱或冷卻介質(zhì)而不是熱交換流體起加熱或冷卻的效果。例如，可使用電加熱元件起加熱效果?？墒褂梅橇黧w冷卻元件起冷卻效果。所述電加熱元件和/或非流體冷卻元件可用于形成處理微通道210和/或液體通道 270的一個(gè)或多個(gè)壁。所述電加熱元件和/或非流體冷卻元件可用于做成處理微通道210 和/或液體通道270的一個(gè)或多個(gè)壁的組成部分。沿處理微通道210的軸向長(zhǎng)度可設(shè)有多個(gè)加熱或冷卻區(qū)域。類似地，沿處理微通道210的長(zhǎng)度可使用多種溫度不同的熱交換流體。圖6示出的微通道重復(fù)單元200B與圖4示出的微通道處理單元200相同，例外之處是在微通道重復(fù)單元200B中的液體通道270包括位于沿液體通道270的軸向長(zhǎng)度上的內(nèi)部區(qū)域276、276a、276b、276c、276d、276e和276f。這些內(nèi)部區(qū)域分別具有受限的開口 278、278a、278b、278c、278d、278e和278f，將它們與液體通道270的其余部分隔開。所述受限的開口可包括任何流量限制裝置，包括被動(dòng)或主動(dòng)的流量限制裝置。這些流量限制裝置包括節(jié)流孔及其類似物。受限的開口 278至278f可相同，或者從受限的開口 278至受限的開口 278f逐漸地更加限制。內(nèi)部區(qū)域276、276a、276b、276c、276d、276e和276f向帶孔區(qū)段240開口。盡管示出了七個(gè)內(nèi)部區(qū)域，其可設(shè)有任意數(shù)量的內(nèi)部區(qū)域。內(nèi)部區(qū)域的數(shù)量可少于七，例如一、二、三、四、五或六個(gè)內(nèi)部區(qū)域。沿液體通道270的軸向長(zhǎng)度內(nèi)部區(qū)域的數(shù)量可大于七，例如八、九、十、幾十、幾百、幾千等數(shù)量的內(nèi)部區(qū)域。在操作中，如箭頭218 所示，第一液體流入處理微通道210，進(jìn)入混合區(qū)域216。如箭頭272所示，第二液體流入液體通道270，并從液體通道270分別通過(guò)受限的開口 278、278a、278b、278c、278d、278e和 278f，進(jìn)入內(nèi)部區(qū)域276、276a、276b、276c、276d、276e和276f。如箭頭274所示，第二液體從內(nèi)部區(qū)域276、276a、276b、276c、276d、276e和276f流動(dòng)通過(guò)帶孔區(qū)段240，進(jìn)入處理微通道210，在這里其與第一液體混合以形成產(chǎn)物乳狀液。如箭頭220所示，產(chǎn)物乳狀液流出處理微通道。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)其從處理微通道入口流向處理微通道出口時(shí)，流動(dòng)通過(guò)處理微通道210的液體經(jīng)歷一壓力降。作為這個(gè)壓力降的結(jié)果，處理微通道210內(nèi)的內(nèi)部壓力從處理微通道入口附近的較高值逐漸地下降至處理微通道出口附近的較低值。為了產(chǎn)生尺寸相對(duì)均勻的乳化微滴，這就希望，至少在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，保持沿帶孔區(qū)段240的軸向長(zhǎng)度、跨越帶孔區(qū)段240的基本不變的壓力差。為了達(dá)到這個(gè)目的，液體通道270內(nèi)的內(nèi)部壓力可沿其軸向長(zhǎng)度降低，以配合處理微通道210中由于液體通過(guò)處理微通道的流動(dòng)引起的內(nèi)部壓力降。這可通過(guò)在內(nèi)部區(qū)域276、276a、276b、276c、276d、276e和276f內(nèi)提供逐漸降低的內(nèi)部壓力，以配合在處理微通道210中的壓力降而實(shí)現(xiàn)。因而，例如，內(nèi)部區(qū)域278中的內(nèi)部壓力可相對(duì)較高，下一個(gè)內(nèi)部區(qū)域278a中的壓力可較低，并且在隨后內(nèi)部區(qū)域276b、276c、276d、276e和276f中的壓力可逐漸更低，以內(nèi)部區(qū)域276f中的內(nèi)部壓力為最低。在內(nèi)部區(qū)域276、276a、276b、276c、276d、276e和276f中逐漸降低的壓力可通過(guò)液體通道270中由于液體通道270內(nèi)的第二液體流動(dòng)造成的壓力降以及第二液體通過(guò)受限的開口 278、278a、278b、278c、278d、278e 和 278f 造成的壓力降而實(shí)現(xiàn)。圖7中示出的微通道重復(fù)單元200C與圖6中示出的微通道重復(fù)單元200B相同， 例外之處是微通道重復(fù)單元200C包括熱交換通道290。當(dāng)需要加熱或冷卻時(shí)，如箭頭292 所示，熱交換流體流動(dòng)通過(guò)熱交換通道290，加熱或冷卻處理微通道210和液體通道270中的流體。加熱或冷卻的程度可在處理微通道210和液體通道270的軸向長(zhǎng)度上變化。在處理微通道210和液體通道270的某些部分，加熱或冷卻可以忽略不計(jì)或不存在，以及在其他部分可為中等或相對(duì)較高。如箭頭292所示，熱交換流體在熱交換通道290內(nèi)的流動(dòng)與液體通過(guò)處理微通道210的流動(dòng)呈并流?？蛇x地，熱交換流體可相對(duì)于流體在處理微通道210 內(nèi)的流動(dòng)以逆流或錯(cuò)流的方向流動(dòng)。可選地，可使用加熱或冷卻介質(zhì)而不是熱交換流體起加熱或冷卻的效果。例如，可使用電加熱元件起加熱效果?？墒褂梅橇黧w冷卻元件起冷卻效果。所述電加熱元件和/或非流體冷卻元件可用于形成處理微通道210和/或液體通道 270的一個(gè)或多個(gè)壁。所述電加熱元件和/或非流體冷卻元件可用于做成處理微通道210 和/或液體通道270的一個(gè)或多個(gè)壁的組成部分。沿處理微通道210的軸向長(zhǎng)度可設(shè)有多個(gè)加熱或冷卻區(qū)域。類似地，沿處理微通道210的長(zhǎng)度可使用多種溫度不同的熱交換流體。圖8示出的微通道重復(fù)單元200D與圖4示出的微通道處理單元200相同,例外之處是在微通道重復(fù)單元200B中的液體通道270包括位于沿液體通道270的軸向長(zhǎng)度上的內(nèi)部流量限制裝置280，280a, 280b, 280c、280d和280e。這些流量限制裝置可包括任何流量限制裝置，包括被動(dòng)或主動(dòng)的流量限制裝置。這些流量限制裝置包括節(jié)流孔及其類似物。所述流量限制裝置可相同，或者從流量限制裝置280至流量限制裝置280e逐漸地更加限制。 盡管圖示了六個(gè)流量限制裝置，可設(shè)有任意數(shù)量的流量限制裝置。流量限制裝置的數(shù)量可少于六，例如一、二、三、四或五。沿液體通道270的內(nèi)部流量限制裝置的數(shù)量可大于六，例如七、八、九、十、幾十、幾百、幾千等數(shù)量的內(nèi)部流量限制裝置。在操作中，如箭頭218所示， 第一液體流入處理微通道210，進(jìn)入混合區(qū)域216。如箭頭272所示，第二液體流入液體通道270，并從液體通道270通過(guò)流量限制裝置280，280a, 280b, 280c, 280d和280e。如箭頭 274所示，第二液體從液體通道270流動(dòng)通過(guò)帶孔區(qū)段240，進(jìn)入處理微通道210，在這里其與第一液體混合以形成產(chǎn)物乳狀液。如箭頭220所示，產(chǎn)物乳狀液流出處理微通道。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)其從處理微通道入口流向處理微通道出口時(shí)，流動(dòng)通過(guò)處理微通道210的液體經(jīng)歷一壓力降。作為這個(gè)壓力降的結(jié)果，處理微通道210內(nèi)的內(nèi)部壓力從處理微通道入口附近的較高值逐漸地下降至處理微通道出口附近的較低值。為了產(chǎn)生尺寸相對(duì)均勻的乳化微滴，這就希望，至少在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，保持沿帶孔區(qū)段240的軸向長(zhǎng)度、跨越帶孔區(qū)段240的基本不變的壓力差。為了達(dá)到這個(gè)目的，液體通道270內(nèi)的內(nèi)部壓力沿其軸向長(zhǎng)度可降低，以配合處理微通道210中由于液體通過(guò)處理微通道的流動(dòng)引起的內(nèi)部壓力降。這可通過(guò)在液體通道270中使第二液體流動(dòng)通過(guò)流量限制裝置280，280a，280b， 280c，280d和280e而達(dá)到。因而，例如，流量限制裝置280上游的液體通道270中的內(nèi)部壓力可相對(duì)較高，在流量限制裝置280和280a之間的壓力可較低，流量限制裝置280b、280c、280d和280e下游的液體通道270部分的壓力可逐漸更低，并以流量限制裝置280e下游的內(nèi)部壓力為最低。圖9中示出的微通道重復(fù)單元200E與圖8中示出的微通道重復(fù)單元200D相同， 例外之處是微通道重復(fù)單元200A包括熱交換通道290。當(dāng)需要加熱或冷卻時(shí)，如箭頭292 所示，熱交換流體流動(dòng)通過(guò)熱交換通道290，加熱或冷卻處理微通道210和液體通道270中的液體。加熱或冷卻的程度可在處理微通道210和液體通道270的軸向長(zhǎng)度上變化。在處理微通道210和液體通道270的某些部分，加熱或冷卻可以忽略不計(jì)或不存在，以及在其他部分可為中等或相對(duì)較高。如箭頭292所示，熱交換流體在熱交換通道290內(nèi)的流動(dòng)與液體通過(guò)處理微通道210的流動(dòng)呈并流?？蛇x地，熱交換流體可相對(duì)于流體在處理微通道210 內(nèi)的流動(dòng)以逆流或錯(cuò)流的方向流動(dòng)?？蛇x地，可使用加熱或冷卻介質(zhì)而不是熱交換流體起加熱或冷卻的效果。例如，可使用電加熱元件起加熱效果?？墒褂梅橇黧w冷卻元件起冷卻效果。所述電加熱元件和/或非流體冷卻元件可用于形成處理微通道210和/或液體通道 270的一個(gè)或多個(gè)壁。所述電加熱元件和/或非流體冷卻元件可用于做成處理微通道210 和/或液體通道270的一個(gè)或多個(gè)壁的組成部分。沿處理微通道210的軸向長(zhǎng)度可設(shè)有多個(gè)加熱或冷卻區(qū)域。類似地，沿處理微通道210的長(zhǎng)度可使用不同溫度的多種熱交換流體。帶孔區(qū)段(240)可位于處理微通道(210)的一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁中。帶孔區(qū)段可沿部分或沿整個(gè)處理微通道(210)的軸向長(zhǎng)度延伸。在一個(gè)實(shí)施例中，帶孔區(qū)段可沿處理微通道的軸向長(zhǎng)度的至少約1%延伸，以及在一個(gè)實(shí)施例中處理微通道的軸向長(zhǎng)度的至少約 5%,以及在一個(gè)實(shí)施例中處理微通道的軸向長(zhǎng)度的至少約10%，以及在一個(gè)實(shí)施例中處理微通道的軸向長(zhǎng)度的至少約20%，以及在一個(gè)實(shí)施例中處理微通道的軸向長(zhǎng)度的至少約 35%,以及在一個(gè)實(shí)施例中處理微通道的軸向長(zhǎng)度的至少約50%，以及在一個(gè)實(shí)施例中處理微通道的軸向長(zhǎng)度的至少約65%，以及在一個(gè)實(shí)施例中處理微通道的軸向長(zhǎng)度的至少約 80%，以及在一個(gè)實(shí)施例中處理微通道的軸向長(zhǎng)度的至少約95%，以及在一個(gè)實(shí)施例中處理微通道的軸向長(zhǎng)度的約1%至約100%，以及在一個(gè)實(shí)施例中處理微通道的軸向長(zhǎng)度的約5%至約100%，以及在一個(gè)實(shí)施例中處理微通道的軸向長(zhǎng)度的約10%至約90%，以及在一個(gè)實(shí)施例中處理微通道的軸向長(zhǎng)度的約20%至約80%。所述帶孔區(qū)段可沿處理微通道的一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁的整體寬度和/或高度的部分或全部延伸。在一個(gè)實(shí)施例中，液體通道270為流動(dòng)通過(guò)通道，第二液體如箭頭275所示離開液體通道，并可被循環(huán)回收入液體通道?？稍试S額外的選擇元件，以控制處理微通道210和液體通道270之間的總體壓力差，還允許修正沿帶孔區(qū)段240的軸向長(zhǎng)度的壓力分布。在本發(fā)明方法的操作中可允許更加靈活的控制這兩個(gè)參數(shù)。沿帶孔區(qū)段240的軸向長(zhǎng)度上，第二液體通過(guò)帶孔區(qū)段240的流動(dòng)可為非均勻的。這可歸應(yīng)于跨越帶孔區(qū)段240的變化的壓力差。例如，當(dāng)高粘度的第一液體與低粘度的第二液體在處理微通道210中混合時(shí)，由于所得的乳狀液中第二液體的濃度增大，沿處理微通道210的軸向長(zhǎng)度上的流體混合物的粘度變小。這可造成沿帶孔區(qū)段240的軸向長(zhǎng)度上的非線性的壓力降?？蓪?dǎo)致第二液體通過(guò)液體通道270出口附近的帶孔區(qū)段240的流量比通過(guò)入口附近的帶孔區(qū)段240的流量更高。 這降低了混合相在處理微通道中的總滯留時(shí)間，導(dǎo)致比預(yù)期更大的乳狀液微滴尺寸。在圖 60和圖61中示出的方法可用于建立沿帶孔區(qū)段240的軸向長(zhǎng)度的更加均勻的壓力差，以及造成第二液體更加均勻的流動(dòng)通過(guò)帶孔區(qū)段240進(jìn)入處理微通道210。所述設(shè)計(jì)方案包括用于第二液體的流動(dòng)通過(guò)系統(tǒng)，所述流動(dòng)通過(guò)系統(tǒng)可具有半獨(dú)立于處理微通道210的壓力控制。這可給予設(shè)計(jì)者和操作者更多選擇以修正不同流體和帶孔區(qū)段的方法的操作。所述設(shè)計(jì)涉及兩種選擇。圖60中示出的選擇I使用反饋壓力控制閥以控制第二液體(分散相) 離開設(shè)備的壓力。通過(guò)第二液體的流量和粘度、液體通道270的幾何形狀、輸入量、以及施加于液體通道出口處的反饋壓力，可測(cè)定沿液體通道的長(zhǎng)度的壓力降曲線。流動(dòng)穿過(guò)帶孔區(qū)段240 (基片)的第二液體(分散相)的量取決于第二液體的性質(zhì)和沿帶孔區(qū)段240軸向長(zhǎng)度的壓力差。這可通過(guò)對(duì)操作中的第二液體(分散相)貯存容器稱重而測(cè)量。圖61 中示出的選擇2,通過(guò)使用兩個(gè)高壓正排量泵(positive displacement pumps)控制進(jìn)入和離開液體通道270的分散相的量，可允許更加精確輸送已知量的第二液體(分散相)的方法。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明方法可在例如圖88-圖91或96中所示的乳狀液處理單元中進(jìn)行。在這個(gè)實(shí)施例中，第一液體和第二液體在處理微通道上游的進(jìn)料流頂管中混合， 而不是在處理微通道中混合。參考圖88，所述方法可使用乳狀液處理單元600進(jìn)行，其包括微通道中心部分602、進(jìn)料流頂管604、產(chǎn)物底管606和熱交換歧管608。在圖89中示出的乳狀液處理單元600A與在圖88中示出的乳狀液處理單元600相同，例外之處是乳狀液處理單元600A設(shè)有進(jìn)料流頂管604A而不是進(jìn)料流頂管604。在圖96中示出的乳狀液處理單元600B與在圖88中示出的乳狀液處理單元600相同，例外之處是乳狀液處理單元600B設(shè)有進(jìn)料流頂管604B而不是進(jìn)料流頂管604。進(jìn)料流頂管604、604A和604B在設(shè)計(jì)和操作上類似。下面將更加詳細(xì)的描述這些頂管的設(shè)計(jì)和操作。乳狀液處理單元600、600A和600B 中的微通道中心部分602可含有一個(gè)或多個(gè)分別如圖90和91所示的微通道重復(fù)單元610 和/或614。進(jìn)料流頂管604包括第一液體區(qū)域620、第二液體區(qū)域622和624，以及帶孔區(qū)段 623和625。帶孔區(qū)段623位于第一液體區(qū)域620和第二液體區(qū)域622之間。帶孔區(qū)段625 位于第一液體區(qū)域620和第二液體區(qū)域624之間。進(jìn)料流頂管604A為類似的結(jié)構(gòu)，包括第一液體區(qū)域620A、第二液體區(qū)域622A和624A，以及帶孔區(qū)段623A和625A。在操作中，如箭頭630所示，第一液體流入第一液體區(qū)域620。如箭頭632和634 所示，第二液體分別流入第二液體區(qū)域622和624。如箭頭633所示,第二液體從第二液體區(qū)域622流動(dòng)通過(guò)帶孔區(qū)段623進(jìn)入第一液體區(qū)域620。如箭頭635所示，第二液體還從第二液體區(qū)域624流動(dòng)通過(guò)帶孔區(qū)段625進(jìn)入第一液體區(qū)域620。在第一液體區(qū)域620內(nèi)，第二液體分散入第一液體中形成乳狀液。在第一液體區(qū)域620中形成的乳狀液可具有帶形成連續(xù)相的第一液體的連續(xù)相，以及帶形成分散相的第二液體的分散相。所述分散相可為分散在連續(xù)相中的液體微滴形式。所述乳狀液流動(dòng)通過(guò)微通道中心部分602，其在這里被處理 (即，加熱、冷卻和/或經(jīng)受另外的混合)。如箭頭636所示，乳狀液流入產(chǎn)物底管606并流出乳狀液處理單元600。如箭頭637所示,熱交換流體進(jìn)入熱交換歧管608,循環(huán)通過(guò)微通道中心部分602，返回?zé)峤粨Q歧管608，然后如箭頭638所示離開熱交換歧管608。乳狀液處理單元600A的操作與乳狀液處理單元600的類似。如箭頭630所示，第一液體流入第一液體區(qū)域620A。如箭頭632和634所示，第二液體分別流入第二液體區(qū)域 622A和624A。如箭頭633所示，第二液體從第二液體區(qū)域622A流動(dòng)通過(guò)帶孔區(qū)段623A進(jìn)入第一液體區(qū)域620A。如箭頭635所示，第二液體還從第二液體區(qū)域624A流動(dòng)通過(guò)帶孔區(qū)段625A進(jìn)入第一液體區(qū)域620A。在第一液體區(qū)域620內(nèi)，第二液體分散入第一液體中形成乳狀液。在第一液體區(qū)域中620形成的乳狀液可具有帶形成連續(xù)相的第一液體的連續(xù)相，以及帶形成分散相的第二液體的分散相。所述分散相可為分散在連續(xù)相中的液體微滴形式。所述乳狀液流動(dòng)通過(guò)反應(yīng)區(qū)域602，其在這里被處理(B卩，加熱、冷卻和/或經(jīng)受另外的混合)。如箭頭636所示，乳狀液流入產(chǎn)物底管606并流出乳狀液處理單元600。如箭頭 637所示，熱交換流體進(jìn)入熱交換歧管608，循環(huán)通過(guò)微通道中心部分602，返回?zé)峤粨Q歧管 608，然后如箭頭638所示離開熱交換歧管608。進(jìn)料流頂管604B包括液體區(qū)域620B。在操作中，如箭頭630所示一第一液體流流入液體區(qū)域620B。如箭頭632和634所示，第二液體流流入液體區(qū)域620B。第二液體與第一液體接觸并分散入第一液體中形成乳狀液。在一個(gè)實(shí)施例中，可使用噴嘴、噴霧裝置及其類似物將第二液體注入第一液體中。在液體區(qū)域620B中形成的乳狀液可具有帶形成連續(xù)相的第一液體的連續(xù)相，以及帶形成分散相的第二液體的分散相。所述分散相可為分散在連續(xù)相中的液體微滴形式。所述乳狀液流動(dòng)通過(guò)微通道中心部分602，其在這里被處理 (即，加熱、冷卻和/或經(jīng)受另外的混合)。如箭頭636所示，乳狀液流入產(chǎn)物底管606并流出乳狀液處理單元600B。如箭頭637所示,熱交換流體進(jìn)入熱交換歧管608,循環(huán)通過(guò)微通道中心部分602，返回?zé)峤粨Q歧管608，然后如箭頭638所示離開熱交換歧管608。乳狀液處理單元600、600A和600B可與一個(gè)或多個(gè)貯存容器、泵、閥門、歧管、微處理器、流動(dòng)控制裝置等結(jié)合使用，它們未在附圖中顯示，但對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員是現(xiàn)而易見的。在圖90和圖91中示出了用于微通道中心部分602的微通道重復(fù)單元。參考圖 90,重復(fù)單元610包括處理微通道640和熱交換通道642。如箭頭646所示,乳狀液從進(jìn)料流頂管604、604A或604B流入處理微通道640。乳狀液在處理微通道640中被處理(S卩，加熱、冷卻和/或經(jīng)受另外的混合)。如箭頭648所示，乳狀液流出處理微通道640。熱交換流體在熱交換通道642中流動(dòng)，與處理微通道640進(jìn)行熱交換。熱交換通道642和處理微通道640之間的熱交換可造成處理微通道640的冷卻和/或加熱。熱交換流體可以相對(duì)于流體在處理微通道640內(nèi)的流動(dòng)方向以并流、逆流或錯(cuò)流的方向流動(dòng)。圖91示出的重復(fù)單元614與圖90示出的重復(fù)單元610相似，例外之處是重復(fù)單兀614包括兩個(gè)處理微通道660和660A而不是一個(gè)處理微通道。重復(fù)單兀614包括處理微通道660和660A以及熱交換通道662。在操作中，如箭頭666和666A所示，乳狀液從進(jìn)料流頂管604、604A或604B分別流入處理微通道660和660A。乳狀液流動(dòng)通過(guò)處理微通道 660和660A并在其中被處理(即，加熱、冷卻和/或經(jīng)受另外的混合)。如箭頭668和668A 所示，乳狀液流出重復(fù)單元614。如箭頭636所示,乳狀液從重復(fù)單元614流動(dòng)通過(guò)產(chǎn)物底管606，然后流出乳狀液處理單元600、600A或600B。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的方法可在例如圖92和93所示的乳狀液處理單元中進(jìn)行。參考圖92，使用包括處理微通道672和672A、以及熱交換通道676和676A的重復(fù)單元 670可進(jìn)行本發(fā)明。重復(fù)單元670還包括入口歧管671，其包括第一液體區(qū)域675和675A 以及第二液體區(qū)域677。帶孔區(qū)段674和674A分別位于第二液體區(qū)域677和第一液體區(qū)域 675和675A之間。重復(fù)單元670還包括產(chǎn)物底管678和678A。操作中，如箭頭680和680A 所示，第一液體流入第一液體區(qū)域675和675A。如箭頭681所示第二液體流入第二液體區(qū)域677，從這里通過(guò)帶孔區(qū)段674和674A分別進(jìn)入第一液體區(qū)域675和675A。乳狀液在第一液體區(qū)域675和675A中形成。所述乳狀液可包含連續(xù)相形式的第一液體，以及分散相形式的第二液體。所述分散相可為的液體微滴形式。所述乳狀液流動(dòng)通過(guò)處理微通道672和 672A，其在這里被處理(B卩，加熱、冷卻和/或經(jīng)受另外的混合)。如箭頭682和682A所示， 乳狀液流入產(chǎn)物底管678和678A并流出重復(fù)單元。圖92中未示出可位于處理微通道672和672A的一個(gè)或兩側(cè)壁上的表面特征。可選地，位于熱交換通道676和767A之間可僅有一處理微通道672?？蛇x地，位于熱交換通道 676和767A之間可有三條或更多條處理微通道672。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)處理微通道包含擾動(dòng)流動(dòng)場(chǎng)及攪拌乳狀液以降低微滴尺寸的表面特征時(shí)，在處理微通道672中可形成小乳化微滴(體積平均值小于約10微米)。圖93中示出了可用于容納一個(gè)或多個(gè)如圖92所示的微通道重復(fù)單元670的乳狀液處理單元690。在乳狀液處理單元690中，第一液體如箭頭691所示進(jìn)入乳狀液處理單元 690，第二液體如箭頭692所示進(jìn)入。乳狀液如箭頭693所示離開乳狀液處理單元690。熱交換流體如箭頭694所示流入乳狀液處理單元690，并如箭頭695所示離開乳狀液處理單元 690。盡管在圖4-圖9和圖90-圖92中每一圖僅示出一個(gè)微通道重復(fù)單元，實(shí)際上對(duì)于可用于進(jìn)行本發(fā)明方法的乳狀液處理單元中的微通道重復(fù)單元的數(shù)量無(wú)上限。例如，可使用一、二、三、四、五、六、八、十、二十、五十、一百、幾百、一千、幾千、一萬(wàn)、幾萬(wàn)、十萬(wàn)、幾十萬(wàn)、百萬(wàn)等如上所述的乳化形成單元。在一個(gè)實(shí)施例中，各微通道重復(fù)單元可為倍增。倍增可通過(guò)將大管道、管線或?qū)Ч芘c各單元相連而實(shí)現(xiàn)?？蛇x地，通過(guò)在各單元之間制造相對(duì)相等的壓力降環(huán)路，許多微通道重復(fù)單元可內(nèi)在地在包括微通道重復(fù)單元的乳狀液處理單元內(nèi)倍增。另一方面，在各單元之間的壓力降可不相等，因?yàn)槟承┝髁糠峙洳痪刹挥绊懏a(chǎn)物質(zhì)量。在一個(gè)實(shí)施例中，達(dá)約50%的流量分配不均在使用本發(fā)明方法形成乳狀液中是可接受的。在一個(gè)實(shí)施例中，流量分配不均可小于約20%，以及在一個(gè)實(shí)施例中小于約10%， 以根據(jù)乳狀液的類型保持第一液體和第二液體的所需負(fù)載。在一個(gè)實(shí)施例中，例如對(duì)于水包油型乳狀液而言，如果油方的流量分配不均進(jìn)行配合，水方流量分配不均可大于約20%， 但小于約50%，以使得在各處理通道內(nèi)的實(shí)際負(fù)載在目標(biāo)或所需負(fù)載的約20%內(nèi)。所述處理微通道，以及相聯(lián)的液體通道和熱交換通道可并排或疊放排列。這些乳狀液處理單元可具有適當(dāng)?shù)钠绻?、閥門、導(dǎo)管線、管道、控制機(jī)構(gòu)等，以控制處理液體和熱交換流體的輸入和輸出，這些元件未在圖4-圖9和圖90-圖92中示出，但可由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員提供。例如，在包含微通道重復(fù)單元的乳狀液處理單元的入口和出口處，傾斜的頂管和底管可用于連接導(dǎo)管線或管道以避免與處理微通道的尺寸相關(guān)的不需要的壓力降。在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)微通道重復(fù)單元(200、200A、200B、200C、200D、200E、610、 614,670)可被疊放，以形成單元的按比例增加至所需大容量的中心。所述按比例增加的單元可具有傾斜的頂管和底管，作為用于形成乳狀液的液體以及乳狀液產(chǎn)物的歧管。通過(guò)在處理或分散相或熱交換通道的入口處增加孔板或其他帶孔區(qū)域，還可促使流量分配更加均勻。結(jié)構(gòu)部分可用于把持和密封乳狀液形成單元。各處理微通道(210、640、660、660A)可具有任意構(gòu)型的橫截面，例如方形、矩形、 圓形、環(huán)形、橢圓形、梯形等。所述處理微通道可為管狀的。所述處理微通道可以由平行間隔的并排或疊放定位的薄片或板形成。術(shù)語(yǔ)“薄片”是指厚達(dá)約5_的壁。術(shù)語(yǔ)“板”是指厚達(dá)約5_或更高的壁。薄片可以卷的形式供應(yīng)給使用者，而板以材料的平片的形式供應(yīng)給使用者。各處理微通道與通過(guò)處理微通道的流體流動(dòng)正交的一內(nèi)部尺寸(例如，高度、寬度或直徑)在約IOmm的范圍內(nèi)，以及在一個(gè)實(shí)施例中達(dá)約5mm,以及在一個(gè)實(shí)施例中達(dá)約2mm。 這個(gè)尺寸可在約O. 05至約10_的范圍內(nèi)，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 05至約5mm,以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 05至約3mm,以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 05至約2mm,以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 05至約I. 5mm,以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 05至約Imm,以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 05 至約O. 5mm。與通過(guò)處理微通道的液體流動(dòng)正交的另一內(nèi)部尺寸(例如，高度或?qū)挾?可為任意值，例如，其可在約O. Olcm至約IOOcm的范圍內(nèi)，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. Olcm至約75cm,以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. Icm至約50cm,以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 2cm至約25cm。 各處理微通道的長(zhǎng)度可為任意值，例如，在約O. 05cm至約IOOOcm的范圍內(nèi)，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. Icm至約500cm,以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. Icm至約250cm,以及在一個(gè)實(shí)施例中約Icm至約100cm,以及在一個(gè)實(shí)施例中約Icm至約50cm,以及在一個(gè)實(shí)施例中約2cm至約 25cm。在一個(gè)實(shí)施例中，處理微通道(210)在其混合區(qū)域(216)上游入口處可具有非孔化或非多孔區(qū)域(未在圖中示出)，以提供第一液體在處理微通道內(nèi)均勻分配的流量。當(dāng)復(fù)合處理微通道并排和/或疊放排列，且第一液體流入多重處理微通道的流量是非均勻的時(shí)候，這是有用的。這些非孔化區(qū)域的供應(yīng)可在第一液體到達(dá)混合區(qū)域(216)之前穩(wěn)定第一液體的流動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，在帶孔區(qū)域上游的處理微通道中可使用表面特征(在表面特征區(qū)域)，以在帶孔區(qū)域中導(dǎo)入第二液體之前造成近活塞流動(dòng)流體分布，以使得第二液體與第一液體的混合可快速發(fā)生以促生均一的乳狀液并抑制不需要的乳狀液相的形成。乳化混合物的混合不足可造成局部區(qū)域的濃度與整體不同，從而可促生不需要的或亞穩(wěn)的乳狀液相、沉淀物，或其他不利的化學(xué)作用。當(dāng)處理微通道(210)具有圓形橫截面(即管狀幾何結(jié)構(gòu))時(shí)，非孔化區(qū)域的使用具有優(yōu)勢(shì)。在一個(gè)實(shí)施例中，從處理微通道(210)的入口至混合區(qū)域(216)的入口的非孔化區(qū)域的長(zhǎng)度相對(duì)于非孔化區(qū)域中的處理微通道(210)的最小內(nèi)部尺寸的比例在約O. 0001至約10000之間的范圍內(nèi)，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 001至約 1000。液體通道(270)可為微通道，盡管其可具有不能使之定性為微通道的更大的尺寸。這些通道中的每一個(gè)可具有任何構(gòu)型的橫截面，例如方形、矩形、圓形、環(huán)形、橢圓形、梯形等。所述液體通道可為管狀的。所述液體通道可以由平行間隔的并排或疊放定位的薄片或板形成。各液體通道與通過(guò)液體通道的液體流動(dòng)正交的一內(nèi)部尺寸(例如，高度、寬度或直徑)在達(dá)約IOOcm的范圍內(nèi)，在一個(gè)實(shí)施例中約O. 05mm至約IOOcm的范圍內(nèi)，在一個(gè)實(shí)施例中約O. 05mm至約50cm,在一個(gè)實(shí)施例中約O. 05mm至約IOcm,在一個(gè)實(shí)施例中約O. 05mm 至約5cm,在一個(gè)實(shí)施例中約O. 05mm至約IOmm,在一個(gè)實(shí)施例中約O. 05mm至約5mm,在一個(gè)實(shí)施例中約O. 05mm至約2mm,在一個(gè)實(shí)施例中約O. 05mm至約1mm。與通過(guò)液體通道的液體流動(dòng)正交的另一內(nèi)部尺寸(例如，高度或?qū)挾?可在約O. Olcm至約IOOcm的范圍內(nèi)，在一個(gè)實(shí)施例中約O. Olcm至約75cm,在一個(gè)實(shí)施例中約O. Icm至約50cm,在一個(gè)實(shí)施例中約O. 2cm至約25cm。各液體通道的長(zhǎng)度可為任意值,例如,在約O. 05cm至約IOOOcm的范圍內(nèi)，在一個(gè)實(shí)施例中約O. Icm至約500cm,在一個(gè)實(shí)施例中約O. Icm至約250cm,在一個(gè)實(shí)施例中約Icm至約100cm,在一個(gè)實(shí)施例中約Icm至約50cm,在一個(gè)實(shí)施例中約2cm至約 25cm。各處理微通道和鄰近的液體通道之間或者相鄰的液體通道之間的間隔在約O. 05mm 至約50mm的范圍內(nèi)，在一個(gè)實(shí)施例中約O. I至約IOmm,在一個(gè)實(shí)施例中約O. 2至約2mm。所述熱源和/或冷源可用于冷卻、加熱或冷卻和加熱。所述熱源和/或冷源可包括一個(gè)或多個(gè)熱交換通道。所述熱源可包括一個(gè)或多個(gè)電加熱元件或電阻加熱器。所述冷源可包括一個(gè)或多個(gè)非流體冷卻元件。其可與處理微通道和/或第二或第三流體流通道相鄰。在一個(gè)實(shí)施例中，所述熱源和/或冷源可不接觸或相鄰于所述處理微通道和/或第二或第三流體流通道，而可以是遠(yuǎn)離處理微通道和/或第二或第三流體流通道中的任之一或兩者，但是與處理微通道和/或第二或第三流體流通道足夠接近，以在熱源和/或冷源與處理微通道和/或第二或第三流體流通道之間傳遞熱量。所述電加熱元件、電阻加熱器和/或非流體冷卻兀件可用于形成處理微通道(210,640,660,660A)和.或液體通道(270)的一個(gè)或多個(gè)壁。所述電加熱元件、電阻加熱器和/或非流體冷卻元件可被做成處理微通道(210， 640，660，660A)、第二液體流通道和/或第三流體流通道的一個(gè)或多個(gè)壁的組成部分。所述電加熱元件和/或電阻加熱器可為嵌入處理微通道和/或液體通道的壁中的薄片、棒桿、線絲、盤碟或其他形狀的結(jié)構(gòu)。所述電加熱元件和/或電阻加熱器可以附著在處理微通道壁和/或液體通道壁上的箔或線絲的形式。使用珀耳帖型(Peltier-type)電熱冷卻和/或加熱元件可起加熱和/或冷卻的作用。沿處理微通道、第二液體通道和/或第三流體流通道的長(zhǎng)度上可設(shè)有多重加熱和/或冷卻區(qū)域。類似地，沿處理微通道、第二流體流通道和/ 或第三流體流通道的長(zhǎng)度上可使用一個(gè)或多個(gè)熱交換通道中的不同溫度的熱交換流體。所述熱源和/或冷源可用于在處理微通道、第二流體流通道和/或第三流體流通道內(nèi)提供精確的溫度控制。熱交換通道(290，642，662)可為微通道，盡管其可具有不能使之通常定性為微通道的更大的尺寸。這些通道可具有任何構(gòu)型的橫截面，例如方形、矩形、圓形、環(huán)形、橢圓形、 梯形等。所述熱交換通道可為管狀的。所述熱交換通道可以平行間隔的并排或疊放定位的薄片或板形成。各熱交換通道與通過(guò)熱交換通道的熱交換流體流動(dòng)正交的一內(nèi)部尺寸，例如高度、寬度或直徑，在達(dá)約50mm的范圍內(nèi)，以及在一個(gè)實(shí)施例中達(dá)約10mm，以及在一個(gè)實(shí)施例中達(dá)約2mm。這個(gè)尺寸可在約O. 05mm至約50mm范圍內(nèi)，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 05 至約IOmm,以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 05至約5mm,以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 05mm至約2mm, 以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 5mm至約1_。與通過(guò)熱交換通道的熱交換流體流動(dòng)正交的另一內(nèi)部尺寸，例如高度或?qū)挾?，可為任意值，例如在約O. Olcm至約IOOcm的范圍內(nèi)，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. Olcm至約75cm,以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. Icm至約50cm,以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 2cm至約25cm。各熱交換通道的長(zhǎng)度可為任意值,例如,在約O. Icm至約500cm的范圍內(nèi)，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. Icm至約250cm,以及在一個(gè)實(shí)施例中約Icm至約100cm, 以及在一個(gè)實(shí)施例中約Icm至約50cm,以及在一個(gè)實(shí)施例中約2cm至約25cm。各處理微通道或液體通道和鄰近熱交換通道之間的間隔在約O. 05mm至約50_的范圍內(nèi)，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. I至約10_，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 2至約2_。在一個(gè)實(shí)施例中，熱交換通道可與一、二或更多個(gè)處理微通道和/或液體通道進(jìn)行熱交換，例如，三、四、五、六或更多個(gè)處理微通道和/或液體通道。來(lái)自一個(gè)處理微通道和/或液體通道的熱量可通過(guò)一個(gè)或多個(gè)處理微通道和/或液體通道傳至熱交換通道。
如方向箭頭所示，圖4-9中示出的熱交換通道290適于熱交換流體以與通過(guò)處理微通道(210)和液體通道(270)的液體流動(dòng)平行和并流的方向流動(dòng)通過(guò)通道?？蛇x地，熱交換流體可以與圖4-圖9所示的方向相反的方向流動(dòng)通過(guò)熱交換通道，從而與通過(guò)處理微通道(210)和液體通道(270)的液體流動(dòng)呈逆流流動(dòng)?？蛇x地，熱交換通道(290)可相對(duì)于處理微通道(210)和液體通道(270)被定向，以使得熱交換流體以與通過(guò)處理微通道和液體通道的液體流動(dòng)呈錯(cuò)流的方向流動(dòng)。熱交換通道(290)可具有迂回的構(gòu)型以提供錯(cuò)流和并流或逆流的結(jié)合。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)使用形成于這些管道的一、二或更多個(gè)內(nèi)壁上的表面特征， 可改變?cè)谔幚砦⑼ǖ?210，640，660，660A)、液體通道(270)，和/或熱交換通道(290，642， 662)內(nèi)的流動(dòng)和/或混合。這些表面特征可以是從一個(gè)或多個(gè)通道壁上的凹陷和/或突起的形式。這些表面特征可以相對(duì)于通過(guò)通道的流動(dòng)方向有角度地定位。相對(duì)于流動(dòng)方向， 所述表面特征可以約1°至約89°的角度排列，在一個(gè)實(shí)施例中的約30°至約75°。定位的角度可為傾斜角度。帶角度的表面特征可朝流動(dòng)的方向或逆流動(dòng)方向進(jìn)行排列。與表面特征接觸的流體的流動(dòng)可迫使一種或多種流體進(jìn)入表面特征中的凹陷，而剩余流體可在表面特征之上流動(dòng)。在表面特征內(nèi)的流動(dòng)可與表面特征一致，并可與通道內(nèi)的總體流動(dòng)方向呈一角度。對(duì)于總體流動(dòng)在z方向上的X，y，z坐標(biāo)系而言，當(dāng)流體離開表面特征時(shí)，其可在 X和y方向上施加動(dòng)量。這可造成流體流動(dòng)的攪拌或旋轉(zhuǎn)。由于給予的速度梯度可造成流體剪應(yīng)力，該流體剪應(yīng)力破碎其中一個(gè)相，使之成為細(xì)小和良好分散的微滴，這種式樣可有助于混合兩相流動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，處理微通道(210，640，660，660A)內(nèi)的兩個(gè)或更多個(gè)表面特征區(qū)域可連續(xù)地設(shè)置，以使得使用第一表面特征區(qū)域，伴隨至少一個(gè)采用不同流動(dòng)式樣的第二表面特征區(qū)域，可達(dá)到流體混合以形成乳狀液。所述第二流動(dòng)式樣可用于從乳狀液中分離一種或多種液體或氣體。在第二表面特征區(qū)域中，可使用造成離心力的流動(dòng)式樣，所述離心力驅(qū)使一種液體朝向處理微通道的內(nèi)壁而其他流體保留在流體中心?？稍斐蓮?qiáng)中心渦流的表面特征的一種式樣包括在處理微通道的頂部和底部的一對(duì)有角度的狹槽。表面特征的這種式樣可用于制造中心渦流流動(dòng)式樣。在一個(gè)實(shí)施例中，帶孔區(qū)段(240)可包括形成各處理微通道的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)壁的部分的內(nèi)部部分。一表面特征薄片可覆蓋在該帶孔區(qū)段的內(nèi)部部分上。表面特征可在表面特征薄片之中和/或之上形成。第二液體可流動(dòng)通過(guò)帶孔區(qū)段和表面特征薄片，進(jìn)入處理微通道。部分第二液體可從表面特征薄片的表面分開，同時(shí)部分可在表面特征薄片的表面特征內(nèi)流動(dòng)。所述表面特征薄片可包含帶角度的表面特征，其具有相對(duì)總體流動(dòng)長(zhǎng)度較小的寬度或間距。所述表面特征薄片可對(duì)帶孔區(qū)段提供機(jī)械支持。所述表面特征可給予處理微通道中的流體以渦流流動(dòng)的式樣，促進(jìn)兩相的良好混合或促進(jìn)小乳狀液微滴的形成。所述渦流流動(dòng)的式樣可給予流動(dòng)通過(guò)帶孔區(qū)段的第二液體以剪應(yīng)力，從而降低在總體流動(dòng)路徑中的微滴的尺寸。圖54-圖58中示出了表面特征的實(shí)施例。所述表面特征可具相互疊置在各自頂部的或以三維形式纏繞的兩層或更多層。在各離散層的式樣可相同或不同。流動(dòng)可在各層或僅在一層旋轉(zhuǎn)或平流。不與通道的總體流動(dòng)路徑相鄰的亞層可用于產(chǎn)生另外的表面區(qū)域。所述流動(dòng)可在表面特征的第一層旋轉(zhuǎn)，并分子地?cái)U(kuò)散進(jìn)入第二或更多的亞層以促進(jìn)反應(yīng)。通過(guò)金屬鑄造、光化學(xué)加工、激光切割、蝕刻、磨削，或其他方法可制造三維的表面特征， 其中變化的式樣可被分裂成不連續(xù)的平面，相當(dāng)于疊放在彼此的頂部。三維表面特征設(shè)在微通道內(nèi)相鄰于總體流動(dòng)路徑，其中所述表面特征具有不同的深度、形狀，和/或位置，伴隨具有不同深度、形狀和/或位置的式樣的亞特征。使用表面特征或具有式樣的充分地蝕刻的平板可有利于向用于形成帶孔區(qū)段的薄的或脆弱的帶孔板或薄片提供結(jié)構(gòu)支持。在一個(gè)實(shí)施例中，所述帶孔薄片可由聚合材料制成，所述聚合材料具有非常小的平均孔徑(小于I微米)但不能經(jīng)受迫使第二液體通過(guò)帶孔區(qū)段進(jìn)入處理微通道所需的高壓力差(大于約lOpsi，或大于約50psi，或大于約 lOOpsi，或更大)。結(jié)構(gòu)支撐所需的無(wú)支架的跨距可從處理微通道的橫截面減少至表面特征的無(wú)支架的跨距，并沿表面特征的長(zhǎng)度。如果帶孔薄片或板的機(jī)械完整性降低，表面特征的跨距可依需要做成更小。所述表面特征的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，在表面特征內(nèi)部可發(fā)生對(duì)流，以使得在帶孔區(qū)段的壁可產(chǎn)生足夠的剪應(yīng)力，從而有助于細(xì)小微滴的分離。圖55是三維表面特征結(jié)構(gòu)俯視圖的示意圖。圖56中示出了三維表面特征結(jié)構(gòu)的后視圖的一個(gè)實(shí)施例，其中在相鄰于微通道的總體流動(dòng)路徑的界面處設(shè)有凹陷的V形。在所述V形的下面是一連串的三維結(jié)構(gòu)，所述三維結(jié)構(gòu)與相鄰于總體流動(dòng)路徑的表面特征相連但由多樣混合的形狀、深度，和/或位置的結(jié)構(gòu)制成。這還有利于提供亞層通道，所述亞層通道不直接位于處理微通道內(nèi)相鄰于總體流動(dòng)路徑的開放表面特征之下，而是通過(guò)一個(gè)或多個(gè)彎曲的二維或三維通道連接。這個(gè)方法有利于造成在微通道中修改的滯留時(shí)間分布，其中可希望獲得更寬而不是更窄的滯留時(shí)間分布。圖57是一三維表面特征的主視圖，其中凹陷的V形鄰接微通道內(nèi)的總體流動(dòng)路徑，在其后面還具有不同深度和位置的另外的不同形狀的表面特征。表面特征的長(zhǎng)度和寬度可以與微通道的長(zhǎng)度和寬度相同的方式限定。所述深度可為表面特征下沉或突起于微通道表面的距離。所述表面特征的深度可相應(yīng)于疊加帶在薄片表面之上或之中形成的表面特征的疊置或結(jié)合的微通道裝置的方向。所述表面特征的尺寸可以指表面特征的最大尺寸；例如圓形的凹槽的深度可以指最大深度，即凹槽底部的深度。所述表面特征的深度可小于約2mm,在一個(gè)實(shí)施例中小于約Imm,在一個(gè)實(shí)施例中在約O. 01至約2mm的范圍內(nèi)，在一個(gè)實(shí)施例中在約O. 01至約Imm的范圍內(nèi)，以及在一個(gè)實(shí)施例中在約O. 01至約O. 5mm的范圍內(nèi)。表面特征的寬度可足以近乎橫跨微通道寬度(如在箭尾形的設(shè)計(jì)中所示)，但在一個(gè)實(shí)施例中(如填充特征)可橫跨微通道寬度的約60% 或更少，在一個(gè)實(shí)施例中約50%或更少，在一個(gè)實(shí)施例中約40%或更少，在一個(gè)實(shí)施例中從微通道寬度的約O. I %至60%，在一個(gè)實(shí)施例中從微通道寬度的約O. I %至50%，在一個(gè)實(shí)施例中從微通道寬度的約O. 1%至40%。表面特征的寬度可在約O. 05mm至約IOOcm的范圍內(nèi)，在一個(gè)實(shí)施例中在約O. 5mm至約5cm的范圍內(nèi)，在一個(gè)實(shí)施例中在約I至約2cm的范圍內(nèi)。在一個(gè)微通道內(nèi)可包括多重表面特征或表面特征區(qū)域，包括以不同深度凹入一個(gè)或多個(gè)微通道壁的表面特征。凹陷的間距可在約O. Olmm至約IOmm的范圍內(nèi)，以及在一個(gè)實(shí)施例中在約O. I至約1_的范圍內(nèi)。所述表面特征可存在于微通道的整個(gè)長(zhǎng)度上或者存在于微通道的部分或區(qū)域中。具有表面特征的部分或區(qū)域可為間斷的，從而促進(jìn)在修整區(qū)域的所需的混合或單元操作(例如，分離、冷卻等)。例如，微通道的一厘米部分可具有緊密間隔排列的表面特征，隨后為四厘米的無(wú)表面特征的平坦通道，隨后為兩厘米部分的疏松間隔的表面特征。術(shù)語(yǔ)“疏松間隔的表面特征”用于指帶傾斜度或表面特征與表面特征之間的距離大于約五倍的表面特征寬度的表面特征。在一個(gè)實(shí)施例中，所述表面特征可在一個(gè)或多個(gè)表面特征區(qū)域中，所述表面特征區(qū)域基本延伸通道的整個(gè)軸向長(zhǎng)度。在一個(gè)實(shí)施例中，通道可具有延伸其軸向長(zhǎng)度約50% 或更少的表面特征，以及在一個(gè)實(shí)施例中沿其軸向長(zhǎng)度的約20 %或更少。在一個(gè)實(shí)施例中， 所述表面特征可沿通道軸向長(zhǎng)度的約10%至約100%延伸，以及在一個(gè)實(shí)施例中約20%至約90%，以及在一個(gè)實(shí)施例中約30%至約80%，以及在一個(gè)實(shí)施例中通道軸向長(zhǎng)度的約 40%至約 60%。圖54和圖58示出了可用于表面特征的若干不同的式樣。這些式樣不旨在限制本發(fā)明，僅用于說(shuō)明若干的可能性。對(duì)于任何表面特征而言，該式樣可以用于微通道的不同軸向或側(cè)向部分。在一個(gè)實(shí)施例中，處理微通道(210，640，660，660A)，液體通道270和/或熱交換通道(290，642，662)的內(nèi)壁可以涂覆一疏油涂層(相同的涂層還可提供疏水性)以降低表面能量。特氟絕(Teflon)是涂覆材料的一個(gè)實(shí)例,其可顯示疏油和疏水兩種傾向性。朝向處理微通道210內(nèi)部的帶孔區(qū)段240的表面可涂覆有疏油涂層，以降低微滴阻力并促進(jìn)更小微滴的形成。帶孔區(qū)段上的涂層可降低從帶孔區(qū)段的表面分離微滴所需的能量。此外，當(dāng)微滴分離期間以及當(dāng)流過(guò)處理微通道中的下游帶孔區(qū)段時(shí)，施加于第二液體上的阻力可更小。在一個(gè)實(shí)施例中，可將疏水涂層應(yīng)用于帶孔區(qū)段以幫助分離水微滴進(jìn)入油相。流體可不潤(rùn)濕涂覆有疏油涂層的表面。同樣地，流體可滑過(guò)所述表面，從而消除或降低流體對(duì)壁的通常非滑邊界條件。由于流體滑過(guò)，降低的阻力造成局部摩擦系數(shù)降低，通道每單位長(zhǎng)度相應(yīng)的壓力降也降低。與通過(guò)滯留膜的傳導(dǎo)熱傳遞相反，涂覆表面上的強(qiáng)制對(duì)流造成局部熱量傳遞速率增加。對(duì)于牛頓流體，相對(duì)于流速或?qū)Ρ诘募羟兴俾?，粘度為常?shù)。同樣地，摩擦力的降低作為流量的函數(shù)可為恒定(例如，如為層流，則f = 64/Re)。涂層的作用對(duì)不同類型的非牛頓流體具有不同的影響。對(duì)于假塑性(冪定律的)的情況，無(wú)屈服的流體在剪切速率上可表現(xiàn)牛頓性，所述剪切速率取決于流體。當(dāng)所述剪切速率低于某一值時(shí)，流體的粘度可更高。如果由于涂覆后的壁所述剪切速率局部升高，那么與未使用涂層相比，所述流體能被更加容易地剪切為微滴，以更少能量運(yùn)動(dòng)(更低的泵要求)，以及更好的熱傳遞性能。對(duì)于假塑性(冪定律的)的情況，屈服的流體仍然可具有屈服應(yīng)力，使用疏油性涂層可極大地降低壁處的屈服應(yīng)力。如果表觀屈服低，使用涂層時(shí)與不使用涂層時(shí)相比，可促進(jìn)熱傳遞和摩擦性能。非牛頓流體比牛頓流體剪切相關(guān)的影響更顯著。圖73示出使用疏油性表面能量降低涂層的優(yōu)勢(shì)。在圖73中，去離子水滴置于未涂覆的不銹鋼(左)和涂覆有疏油性表面能量降低涂層的不銹鋼(右)上。水滴未潤(rùn)濕涂覆的表面并自由流動(dòng)。將特氟綸涂層涂覆至多孔基片，并對(duì)含蠟的水包油型乳狀液的形成進(jìn)行測(cè)試。由于多孔基片表面化學(xué)性質(zhì)的變化，微滴尺寸的平均值從大于5微米降低至小于2微米。在一個(gè)實(shí)施例中，處理微通道(210，640，660，660A)，液體通道(270)和熱交換通道(290，642，662)可具有方形或矩形的橫截面，并可以由平行間隔的薄片或板形成。這些通道可以垂直定向的交錯(cuò)的板并肩排列，或者以水平定向的交錯(cuò)的板疊放排列。這些可稱為平行板結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)有許多優(yōu)點(diǎn)。例如與環(huán)形管相比，平行板結(jié)構(gòu)造成較小的壓力降，同時(shí)對(duì)于在相同的連續(xù)相質(zhì)量流量時(shí)的高度或?qū)挾龋蛑睆?，可?shí)現(xiàn)相同的剪切力。例如，當(dāng)矩形通道的縱橫比接近約10時(shí)，即接近平行的薄片或板結(jié)構(gòu)時(shí)，其壓力降可僅為相同條件下圓形通道的約50%。具有平行板結(jié)構(gòu)的處理微通道、液體通道和熱交換通道可容易地布置在緊湊的裝置中，以按比例放大。同樣地，與環(huán)形管相比，平行板結(jié)構(gòu)可使乳狀液形成方法達(dá)到更高的容量每單位體積。使用平行板結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)在于與環(huán)形管相比，這些結(jié)構(gòu)具有更大的流體/壁材料比率，因而更緊湊而具有產(chǎn)生較高的容量或產(chǎn)量的潛力。以相同的速度(從而，類似的剪切力和微滴尺寸)和如圖7所示相同的尺寸d、D、L和W可進(jìn)行比較。比較結(jié)果為連續(xù)相流量G e= D3i/[8(D+d)]Gfto 當(dāng) D = d 時(shí)，Gs= O. 196G板。當(dāng) d = D/2 時(shí)，Gs= O. 262G板。這表示對(duì)于相同流量/容量和系統(tǒng)體積，管的內(nèi)徑必須增大(1/0. 196)°_5 = 2. 25倍或(1/0. 262)°_5 =I. 954倍。然而，管直徑的增大導(dǎo)致更低的剪切力，從而造成更大的微滴大小。在這種情況中，由于乳化作用區(qū)域具有如下關(guān)系，組裝密度更低當(dāng)D = d時(shí)，A管=0. 39Aft ;當(dāng)d = D/2 時(shí)，As= O. 52A板。在一個(gè)實(shí)施例中，處理微通道(210，640，660，660A)，液體通道(270)和可選的熱交換通道(290，642，662)可以是同心排列的環(huán)形管形式。處理微通道和液體通道以一通道位于環(huán)形的空間、另一通道位于中央空間或相鄰的環(huán)形空間，而彼此相鄰。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明方法有用的微通道混合器可包括多個(gè)交替交錯(cuò)的同心管狀的處理微通道、液體通道，和可選的熱交換通道，所述微通道混合器為圓柱形?？?244)尺寸足以允許第二液體通過(guò)帶孔區(qū)段(240)。所述帶孔區(qū)段可被稱為多孔基片。所述孔可被稱為細(xì)孔。帶孔區(qū)段(240)厚度在約O. 01至約50mm的范圍內(nèi)，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 05至約IOmm,以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. I至約2mm?？?244)的平均直徑在達(dá)約50微米的范圍內(nèi)，以及在一個(gè)實(shí)施例中在約O. 001至約50微米范圍內(nèi)，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 05至約50微米，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. I至約50微米。在一個(gè)實(shí)施例中，所述孔的平均直徑在約O. 5至約10納米(nm)的范圍內(nèi)，以及在一個(gè)實(shí)施例中約I至約10鹽，以及在一個(gè)實(shí)施例中約5至約10nm。帶孔區(qū)段的孔數(shù)量可在約10至約5X IO8孔每平方厘米范圍內(nèi)，在一個(gè)實(shí)施例中約I至約I X 106孔每平方厘米。所述孔可相互隔離或不隔離。部分或全部的孔可與帶孔區(qū)段內(nèi)的其他孔進(jìn)行流體傳遞。帶孔區(qū)段(240)的厚度與帶孔區(qū)段沿液體流動(dòng)通過(guò)處理微通道(210)的流動(dòng)路徑的長(zhǎng)度的比率可在約O. 001至約 I范圍內(nèi)，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 01至約1，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 03至約1，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 05至約1，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 08至約1，以及在一個(gè)實(shí)施例中約 O. I至約I。帶孔區(qū)段(240)可由提供足夠強(qiáng)度和體積穩(wěn)定性以允許本發(fā)明方法操作的任意材料構(gòu)成。這些材料包括鋼(例如，不銹鋼、碳鋼等)；蒙耐合金；英科耐爾合金；鋁；鈦; 鎳；鉬；銠；銅；鉻；黃銅；任何前述金屬的合金；聚合物(例如熱固性樹脂)；陶瓷；玻璃；包括一種或多種聚合物(例如熱固性樹脂)和玻璃纖維的復(fù)合物；石英；硅；包括碳納米管或碳分子篩的微孔碳；沸石；或其兩種或更多種的組合。所述孔可采用已知技術(shù)形成，如激光鉆孔、微電加工系統(tǒng)(MEMS)、平版印刷電沉積成型(LIGA)、電火花、光化學(xué)加工(PCM)、電化學(xué)加工(ECM)、電化學(xué)蝕刻等?？刹捎糜糜谥圃旖Y(jié)構(gòu)塑料的技術(shù)，如擠壓，或采用膜，如排列碳納米管(CNT)膜，來(lái)形成所述孔。使用如燒結(jié)或壓縮金屬粉末或微粒以形成曲折的相互連接的毛細(xì)管道的技術(shù)以及膜加工技術(shù)，可形成所述孔。通過(guò)在孔內(nèi)側(cè)壁上涂覆涂層以部分填充該孔，孔大小都可以由這些方法中任一種提供的尺寸進(jìn)一步減小。所述選擇性的涂覆還可形成多孔外部的薄層，其提供相鄰于連續(xù)流動(dòng)路徑的最小孔徑。根據(jù)所需的乳狀液微滴尺寸，最小平均孔開口在約I納米至約幾百微米范圍內(nèi)。通過(guò)熱處理以及在孔的內(nèi)側(cè)壁上形成氧化物層或進(jìn)行涂覆的方法，可降低所述孔的尺寸。這些技術(shù)可用于使所述孔部分阻塞以降低流動(dòng)開口的尺寸。圖10和圖11示出了不銹鋼多孔基片的SEM表面特征在熱處理前后在相同放大倍數(shù)和相同位置下的比較。圖10示出熱處理前的表面，圖11示出熱處理后的表面。熱處理后的多孔材料表面具有顯著更小的間隙和開口尺寸。開口之間的平均距離相應(yīng)地增大。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)在帶孔區(qū)段上加工突起特征，同時(shí)消除或減少所述突起特征之下的孔，可降低乳狀液的微滴尺寸。這可引導(dǎo)第二液體流動(dòng)通過(guò)帶突起結(jié)構(gòu)的孔并進(jìn)入剪切流。通過(guò)使用激光在帶孔區(qū)段(如金屬多孔基片)的某些區(qū)域進(jìn)行蝕刻，未蝕刻區(qū)域(帶突起結(jié)構(gòu))的多孔結(jié)構(gòu)可保留其孔徑，而蝕刻區(qū)域的多孔結(jié)構(gòu)或降低或被激光封閉。在一個(gè)實(shí)施例中，可用化學(xué)鍍(electroless plating)制造帶孔區(qū)段240。通過(guò)使用化學(xué)鍍鍍以金屬，激光鉆孔的薄片或板的孔或細(xì)孔尺寸可從約10至約15微米降低至約2 微米。多孔材料已被廣泛用于分離、過(guò)濾、重量降低、控制滲透性、絕緣、流體分散、乳化等。 一個(gè)通常的難點(diǎn)在于提供在亞微米至幾微米的范圍內(nèi)的均勻孔徑。更加困難的是使小孔具有直通道，以提供具有跨越帶孔區(qū)段的低壓力降的帶孔區(qū)段240。激光鉆孔可提供筆直的通道，但孔徑通常大于7. 5微米。金屬的化學(xué)鍍可用于將表面孔尺寸降低至約I至約2微米。 帶孔區(qū)段240中的孔越小可造成本發(fā)明方法所制成的乳狀液微滴尺寸越小。用于鍍覆的金屬可為任何過(guò)渡金屬、珍貴金屬、貴金屬或元素周期表的第IIIB、IVB或VB族金屬。這些金屬包括Pt、Pd、Ag、Au、Ni、Sn、Cu及其兩種或更多種的組合?；瘜W(xué)鍍可涉及使用含金屬化合物和還原化學(xué)試劑的水溶液。在特定條件下，所述還原化學(xué)試劑可將金屬化合物還原為金屬。在鍍?nèi)芤褐校杉尤肱湮粍┮员苊膺€原溶液中的金屬離子，同時(shí)允許還原吸附在基片表面的離子。以較高的溫度和/或較高的濃度可加速所述還原過(guò)程。涂層的厚度可通過(guò)還原速率和時(shí)間而控制。通常地，根據(jù)鍍覆條件和金屬，涂層厚度可從亞微米變化至幾百微米?？梢酝ㄟ^(guò)化學(xué)鍍形成帶孔區(qū)段240的基片可為多孔陶瓷或金屬材料。包括不銹鋼和Ni基合金。在化學(xué)鍍處理之前，可對(duì)化學(xué)鍍的材料表面進(jìn)行處理。這可涉及鋁化和/ 或熱處理。所述基片可具有平的表面或具有各種幾何形狀加工的結(jié)構(gòu)(例如，細(xì)孔、微通道等)。所述基片的一個(gè)表面可覆蓋膠帶、環(huán)氧樹脂、蠟，或任何其他可除去的材料。鍍覆之后，覆蓋的材料可被除去。該表面孔尺寸不會(huì)變化，而另一面由于進(jìn)行鍍覆而變小。用這種方法，孔尺寸可沿通道減小，可最小化壓力降的增量。所述金屬化合物可為水溶性鹽?？砂ㄣf化合物，例如Pt (NH3) 2 (NO2)2, PtCl2(NH3)2, Pt(NH3)2(OH)2, (NH4)2PtCl6, (NH4)2PtCl4, Pt(NH3)Cl4, H2PtCl6, PtCl2, K2Pt(NO2)4, Na2Pt (OH)6, Pt(NH3)4(OH)2, Pt (NH3) 4 (NO3) 2，或其一種或更多種的組合。所述配位劑可包括氫氧化銨、氯化羥胺、二氯肼，或其兩種或更多種的混合物。所述還原化學(xué)試劑可為肼化合物(如，N2H4 · H2O)、甲醛、硼氫化鈉、硼烷胺相關(guān)化合物(如二甲基胺硼烷)、次磷酸鹽，或其兩種或更多種的組合。
溶液中少量催化金屬離子(如，Pd或Sn離子)或基片表面存在或預(yù)沉積的一些金屬，可催化該還原過(guò)程。所述催化金屬可包括Cu、Ni、Fe、Co、Au、Ag、Pd、Rh,及其兩種或更多種的混合物?；瘜W(xué)鍍之后，所述基片可在高溫進(jìn)行熱處理以使所鍍的金屬燒結(jié)，從而提供更光滑的表面。通過(guò)化學(xué)鍍使激光鉆孔的帶約10至約15微米孔的不銹鋼圓板鍍上鉬。該圓板在己烷中超聲清洗30分鐘，隨后在20% HNO3中超聲清洗30分鐘。所述圓板用水和甲醇進(jìn)行漂洗。圓板在100°C冷卻I小時(shí)。在空氣中以600°C煅燒該圓板10小時(shí)。將圓板冷卻至室溫。該圓板的一面以膠帶覆蓋。將圓板置于含Pt (NH3)4(OH)2(I^Pt) 1% N2H4-H2OyjClI 液中。用醋酸將PH調(diào)至11-12. 7?；瘜W(xué)鍍進(jìn)行I天。圓板用水漂洗并干燥。這種化學(xué)鍍過(guò)程重復(fù)5次?；瘜W(xué)鍍后，除去膠帶。該圓板的一面涂有Pt。將該圓板在空氣中以500°C煅燒2小時(shí)。Pt鍍層的厚度為7微米。圖68和圖69示出具有鍍層的圓板(圖68)和無(wú)鍍層的圓板(圖69)的顯微照片。鍍后圓板的孔尺寸約2微米，而未鍍表面的孔尺寸為10-15 微米。帶孔區(qū)段(240)可由金屬或非金屬多孔材料制成，所述多孔材料具有平均孔尺寸在約O. 01至約200微米范圍內(nèi)的相互連通的管道或細(xì)孔。這些細(xì)孔可起孔(244)的作用。 所述多孔材料可由粉末或微粒制成，以使得平均孔間距與平均孔尺寸相似。當(dāng)使用非常小的孔尺寸時(shí)，所述孔間距也可為非常小，微滴可在處理微通道(210)或液體通道(270) —側(cè)的表面融合形成不需要的較大液滴?；瘜W(xué)蒸氣沉積鎳來(lái)修整所述多孔材料，以阻塞較小的細(xì)孔，降低較大細(xì)孔的孔尺寸，因而增加孔間距。同樣地，可降低或消除微滴的融合，并允許較小微滴的形成。在圖12中示出了修整后基片或帶孔區(qū)段的SEM圖像。用作帶孔區(qū)段(240)，具有足夠小的微尺度孔或細(xì)孔(244)以提供具有小于約I 微米的微滴尺寸的乳狀液的基片的制造有一定難度。其原因之一在于未處理的諸如通過(guò)壓縮和/或燒結(jié)粉末/微粒制成的金屬多孔基片的常規(guī)多孔材料存在相對(duì)高的表面粗糙度。 當(dāng)給定的標(biāo)稱孔尺寸小于某一值時(shí)，這些金屬多孔材料在表面區(qū)域通常不具有所需的孔尺寸。盡管多孔材料的整體可具有規(guī)定的標(biāo)稱孔尺寸，所述表面區(qū)域通常以更大尺寸的融合的孔和洞為特征。通過(guò)修整這些基片以在所述表面區(qū)域提供所需的孔尺寸和孔間距可克服這個(gè)問(wèn)題。這可通過(guò)從多孔基片上除去表面層并加上帶更小開口的光滑的新表面而解決。 用這些修整后的基片形成的乳狀液中的微滴尺寸可降低，而不會(huì)增加跨越基片的壓力降。 由于直接打磨或加工所述多孔表面可造成表面特征的涂抹并封閉細(xì)孔，可將所述多孔結(jié)構(gòu)填充以液態(tài)填充物，再進(jìn)行凝固和機(jī)械打磨/拋光。隨后除去所述填充物，重獲材料的多孔結(jié)構(gòu)。所述填充物可為低熔點(diǎn)的金屬，如鋅或錫或聚合物的前體，如環(huán)氧樹脂。使用真空可有助于所述液態(tài)填充和除去步驟。可使用打磨機(jī)和打磨粉，進(jìn)行打磨/拋光。通過(guò)熔化和真空抽吸或酸蝕刻可進(jìn)行金屬填充物的移除。通過(guò)溶劑溶解或在空氣中燒除，可移除環(huán)氧樹脂或其他聚合物。在一個(gè)實(shí)施例中，第二液體流動(dòng)通過(guò)帶孔區(qū)段240的壓力降可大于用來(lái)制造所述帶孔區(qū)段的材料的機(jī)械強(qiáng)度。在這種情況下，可用具有足夠機(jī)械強(qiáng)度能經(jīng)受所述壓力降所造成的應(yīng)力的支撐結(jié)構(gòu)支撐所述帶孔區(qū)段。圖97-圖99中示出了這些支撐結(jié)構(gòu)的合適的設(shè)計(jì)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述帶孔區(qū)段(240)可具有約O. I微米的標(biāo)稱孔或細(xì)孔尺寸和
31約O. 010英寸(0.254mm)的厚度。這些帶孔區(qū)段可由不銹鋼316L構(gòu)成，并由CT (美國(guó)康奈提格州)法明頓的Mott公司供應(yīng)，目錄號(hào)1110-12-12-018-01-A。參考圖13-圖15，在一個(gè)實(shí)施例中，可用含多個(gè)較小孔302的較薄薄片300，和含多個(gè)與孔302同軸對(duì)齊或連接的較大孔312的較厚薄片或板310，來(lái)建造帶孔區(qū)段(240)。 較薄薄片300覆蓋并結(jié)合至較厚薄片310，較薄薄片300面向處理微通道(210)的內(nèi)部且較厚薄片310面向液體通道(270)的內(nèi)部?？墒褂萌魏芜m當(dāng)?shù)姆椒?如擴(kuò)散結(jié)合)使較薄薄片300與較厚薄片310結(jié)合，從而提供具有增強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度的復(fù)合結(jié)構(gòu)314。較薄薄片300 的厚度可在約O. 001至約O. 5mm的范圍內(nèi)，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 05至約O. 2_。較小孔302可為任何形狀，例如圓形、三角形或矩形。較小孔302的平均直徑在約O. 05至約50 微米的范圍內(nèi)，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 05至約20微米。較厚薄片或板310的厚度在約 O. I至約5mm的范圍內(nèi)，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. I至約2mm。較大孔312可為任何形狀， 例如圓形、三角形或矩形。較大孔312的平均直徑在約O. I至約4000微米的范圍內(nèi)，以及在一個(gè)實(shí)施例中約I至約2000微米，以及在一個(gè)實(shí)施例中約10至約1000微米。薄片300 中的孔302和薄片或板310中的孔312的數(shù)量可各包括約2至約10000孔每平方厘米，以及在一個(gè)實(shí)施例中約2至約1000孔每平方厘米。薄片300和薄片或板310可由如上所述用于構(gòu)造帶孔區(qū)段(240)的任何材料構(gòu)成?？?02和312可為同軸排列或以流動(dòng)通過(guò)帶孔區(qū)段的液體先流動(dòng)通過(guò)孔312，然后通過(guò)孔302的方式相連。相比于如果孔中的通道長(zhǎng)度等于孔302和312長(zhǎng)度之和而產(chǎn)生的壓力降，用于液體流動(dòng)通過(guò)較小孔302的較短通道使得液體以較低的壓力降流通通過(guò)孔302。在圖16所示的實(shí)施例中，復(fù)合結(jié)構(gòu)314a具有圖15所示相同的設(shè)計(jì),例外之處是設(shè)有覆蓋孔312的較薄薄片300的凸起部分304。凸起部分304在相鄰?fù)ǖ纼?nèi)提供增大的局部剪切力。圖16中的方向箭頭320示出了流體在相鄰于孔302的通道中的流動(dòng)。如箭頭322所示，較高的剪切力導(dǎo)致流動(dòng)通過(guò)孔302的液體的較小的微滴尺寸。在圖17所示的實(shí)施例中，在薄片或板330的表面及孔332的內(nèi)側(cè)壁338上沉積了表面涂層336。該涂層有助于降低孔(244)的直徑。用于形成涂層336的涂層材料可為氧化鋁、鎳、金，或聚合材料(如特氟綸)。涂層336可用已知的技術(shù)涂覆于薄片或板330上， 包括化學(xué)蒸氣沉積、物理蒸發(fā)沉積、金屬濺射、金屬鍍、燒結(jié)、溶膠涂覆等。通過(guò)控制涂層336 的厚度可控制孔(244)的直徑。在一個(gè)實(shí)施例中，帶孔區(qū)段(240)可由不均勻的多孔材料形成，例如具有多層燒結(jié)微粒的多孔材料。層的數(shù)量可為二、三，或更多。這些多層基片的優(yōu)點(diǎn)在于提供增強(qiáng)的耐用性和附著力。其實(shí)例包括一面具有較大細(xì)孔及另一面具有較小細(xì)孔的燒結(jié)陶瓷。所述較小細(xì)孔的直徑在約2至約IOnm范圍內(nèi)。所述較小細(xì)孔可位于多層基片的較薄層中。所述較薄層的厚度在約I至約10微米的范圍內(nèi)。具有較小孔的一邊面向連續(xù)相流動(dòng)(即，處理微通道的內(nèi)部)放置，以利用較高的剪切力除去剛形成的較小的乳狀液微滴。孔尺寸和間距較差的均一性和缺少足夠小的孔尺寸限制了用于制造帶孔區(qū)段240 的多孔基片。傳統(tǒng)的機(jī)械制造方法不能產(chǎn)生足夠小的孔尺寸和/或均勻的分布。常規(guī)的方法，如鉆孔或沖壓，及其后的降低孔徑的涂覆方法可制得可接受的結(jié)構(gòu)。然而，在約O. I至約5微米范圍內(nèi)的孔或洞通常只能在非常薄的材料中機(jī)械地加工，通常那些材料的厚度大于約孔徑的一倍。這些薄的結(jié)構(gòu)需要加強(qiáng)以提供剛度。這可通過(guò)結(jié)合具有接連的較大孔或洞孔徑的薄片而實(shí)現(xiàn)。盡管一面結(jié)合較大孔的一些孔可被薄片或墊片中的固體區(qū)域封閉時(shí)，但測(cè)定開孔的數(shù)量。凈效果為一種結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)一面具有均勻的孔間距和尺寸，為內(nèi)部多孔的，在結(jié)構(gòu)上有剛性，能用于微通道裝置并能經(jīng)受大于另一側(cè)壓力的一側(cè)壓力，以及還可通過(guò)化學(xué)蒸氣沉積(CVD)方法進(jìn)行處理以縮小整個(gè)結(jié)構(gòu)中的孔尺寸。如圖65和圖66 所示，各層的間距和孔徑是可變的。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，所述帶孔區(qū)段可包括至少兩個(gè)相互疊置的薄片，第一薄片中具有第一孔陣列，第二薄片中具有第二孔陣列，在第一薄片中的孔大于在第二薄片中的孔，第二薄片至少部分封閉第一薄片中的一些孔。圖18中示意性地示出了本發(fā)明方法中液體微滴的形成。參考圖18，第二液體以液體微滴350的形式從帶孔區(qū)段353中的孔352中產(chǎn)生并進(jìn)入處理微通道354，在處理微通道354中所述微滴被分散在第一液體356中。當(dāng)附著于孔352內(nèi)的流體莖部358時(shí)，所述液體微滴可增大尺寸，例如至孔尺寸的約10倍或更大。最后，在流體莖部358的基座處的剪切力使微滴從孔352處分開，并將所述微滴分散在第一液體356中。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)孔352的較高壓力降或通過(guò)相鄰于帶孔區(qū)段353的液體通道的相應(yīng)地高第二液體流速不是實(shí)現(xiàn)第二反應(yīng)物在第一反應(yīng)物中分散的必要條件。由于在微滴從孔分離之前第二液體流動(dòng)通過(guò)帶孔區(qū)段的較低慣性可降低微滴的生長(zhǎng)，較低的壓力降或較低的流速可導(dǎo)致更小的微滴。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)迫使第二液體通過(guò)帶孔區(qū)段240的孔時(shí)，通過(guò)剪切第二液體可制得所述乳狀液。第二液體向前通過(guò)孔，同時(shí)一剪切力以90°角從開孔處將其拉出。第二液體被拖拉直至其變?nèi)鹾蛿嗔?，形成微滴。乳狀液的質(zhì)量可由微滴尺寸測(cè)定，較小的微滴為較高的質(zhì)量。通過(guò)在帶孔區(qū)段的內(nèi)壁上增加表面特征而降低微滴尺寸可提供微滴以可倚靠的支持體，通過(guò)弱化第二液體的不同部分使得剪切過(guò)程更加容易?？墒褂玫谋砻嫣卣魅鐖D70和圖71所示。圖72示意性地示出了第二液體流動(dòng)通過(guò)孔并倚靠在所述表面特征上。圖19-圖22示出了可用于乳狀液處理單元400的微通道重復(fù)單元200、200A、 200B、200C、200D或200E。在這些圖中示出了微通道重復(fù)單元200B。乳狀液處理單元400 包括微通道中心部分410、第一液體頂管420、第二液體頂管430，和產(chǎn)物底管440。第一液體通過(guò)導(dǎo)管422進(jìn)入乳狀液處理單元400。第一液體流動(dòng)通過(guò)頂管420并從頂管420進(jìn)入處理微通道中心部分410的處理微通道210。第二液體流動(dòng)通過(guò)導(dǎo)管432進(jìn)入頂管430。第二液體從頂管430流入液體通道270。第二液體在液體通道270中流動(dòng)，流向并通過(guò)帶孔區(qū)段240，進(jìn)入處理微通道210。第一液體和第二液體在處理微通道210內(nèi)混合以形成所需的乳狀液。所述乳狀液從處理微通道210流入并通過(guò)產(chǎn)物底管440，并從產(chǎn)物底管440流入并通過(guò)導(dǎo)管442，流出微通道混合器400。圖23示出了另一個(gè)實(shí)施例，其中四個(gè)處理微通道 210安裝了一單液體通道270和一個(gè)帶孔區(qū)段240。乳狀液處理單元的規(guī)格可如下分散相壓力1200psig
連續(xù)相壓力300psig
帶孔區(qū)段長(zhǎng)度可變，在I. 25英寸最大8
通道高度可變，0-0. 125英寸
通道寬度可變，0-0. 500英寸
兩通道嵌入通道O. 219英寸寬X0. 015英寸高
長(zhǎng)度 26.7英寸
覽度3. 00英寸
高度3. 04英寸
重量:50磅
材料316/316L不銹鋼
密封丁腈橡膠(Buna-N)和氟橡膠(Viton)密封
處理微通道(210，640，660，660A)、液體通道(270)和熱交換通道
以及相聯(lián)的頂管、底管、歧管等可由能提供足夠強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性、抗腐蝕性和熱交換性質(zhì)以允許進(jìn)行本發(fā)明方法操作的任何材料制成。這些材料包括鋼(例如不銹鋼、碳鋼等) ’蒙耐合金；英科耐爾合金；鋁；鈦；鎳；鉬；銠；銅；鉻；黃銅；任何前述金屬的合金；聚合物(例如熱固性樹脂)；陶瓷；玻璃；包括一種或多種聚合物(例如熱固性樹脂)和玻璃纖維的復(fù)合物；石英；硅；或其兩種或更多種的組合。圖62-圖64中示出了可使用的乳狀液處理單元。這個(gè)單元使用了圓柱形帶孔區(qū)段或膜，以及“數(shù)量上增加”處理微通道以增加容量的簡(jiǎn)單方法。這可被稱為具有單程設(shè)計(jì)。 所述方案可有多種變化，但都由制造的殼體和圓柱形的膜組成。部件尺寸可為標(biāo)準(zhǔn)化的，并通過(guò)平行增加乳狀液處理單元增大整體容量。所述圓柱形膜中心(多孔性和或孔數(shù))可因具體應(yīng)用而變化。如圖62-圖64所示，第二液體或分散相流入膜的中心。第一液體或連續(xù)相在所述膜中心的外部流動(dòng)，并被外部套管容納。剪切特性由連續(xù)相微通道尺寸所控制。在分散相一側(cè)對(duì)膜進(jìn)行足夠的密封以避免環(huán)繞膜的旁路是平面膜裝置的一個(gè)問(wèn)題。膜的圓柱形特性消除了這個(gè)問(wèn)題。食品或藥物應(yīng)用的部件可由不銹鋼合金制做，盡管可使用其他材料。法蘭類型由應(yīng)用決定。食品級(jí)的應(yīng)用可使用易排水和清洗的三苜蓿(Tri-Clover)型法蘭。某些應(yīng)用可需要攻絲或管配件?？砂惭b熱電偶/熱電偶套管和壓力傳感器以監(jiān)控金屬或流體溫度。然而，在大多數(shù)情況中，相對(duì)于乳狀液處理單元，在處理管道鄰近的上游或下游安裝處理儀器通常更有意義。通過(guò)迫使分散相通過(guò)膜中心可形成微滴。如果需要，另外的分配頂管可內(nèi)部增加至膜組件(未示出)以改變沿該裝置長(zhǎng)度的流動(dòng)和/或壓力降。微通道可被加工入連續(xù)相殼體中(與內(nèi)花鍵相似)。法蘭、同軸的管/頂管，以及密封法蘭可焊接至連續(xù)相微通道管，以使得連續(xù)相殼體稱成為單一裝配的組件。通過(guò)將“密封法蘭”間隔置于對(duì)齊管道/頂管內(nèi)，可制成連續(xù)相流體的圓周頂管。在膜軸和連續(xù)相殼體組件之間有單獨(dú)的O型環(huán)密封。 最小化連續(xù)相的旁流有兩種方法。第一為密封突起(sealing boss),所述密封突起基本封閉在膜和殼體之間的余隙區(qū)域內(nèi)的連續(xù)相流動(dòng)。第二方法實(shí)際上是向相連續(xù)相殼體上的肋狀物或相反地向膜的“不起作用”的區(qū)域增加“密封”材料。所述兩個(gè)主要部件可為錐形， 以允許精確的金屬配合。乳狀液產(chǎn)物通過(guò)單獨(dú)的法蘭離開還有助于從微通道流回大管道的轉(zhuǎn)換。用于分配的相流過(guò)的組件可以具有很多與如圖62-圖64所示的單程設(shè)計(jì)相同的特征。所述入口端是相同的。出口端與所述入口端非常相似。區(qū)別在于所述膜的構(gòu)造使得分散相可被循環(huán)返回，以允許對(duì)分散相進(jìn)行基本獨(dú)立的壓力控制。所述膜組件完全通過(guò)所述連續(xù)相殼體?？墒褂脦в袀溆妹芊夥ㄌm的法蘭上的螺紋形成產(chǎn)物流出法蘭。與單程設(shè)計(jì)相似，所述兩主要構(gòu)件可帶有一定錐度以允許精確的金屬配合?？刹捎脗溥x的結(jié)構(gòu)以使得連續(xù)相旁路被最小化并產(chǎn)生連續(xù)相剪切通道。在一實(shí)施例中，可采用例如鋁等柔軟的材料以形成處理微通道并且也作為用于金屬密封的金屬。在插入膜之前，單個(gè)的矩形的肋狀物可置于所述連續(xù)相殼體之內(nèi)。所述處理微通道可通過(guò)加工進(jìn)所述連續(xù)相殼體和所述膜部分兩者內(nèi)來(lái)形成。在插入至所述殼體之前，襯墊材料可涂覆到所述膜肋狀物上。該構(gòu)造可有益于膜孔是由激光鉆孔的情形。在一實(shí)施例中，所有的微通道加工被限于膜部分。襯墊材料可涂覆到外部膜肋狀物。這些方案可以與帶錐度的膜和配合的錐狀殼體一起工作。在一實(shí)施例中，為所述處理微通道的主動(dòng)的熱交換，所述膜和殼體區(qū)域可被加長(zhǎng)以合并法蘭和頂管。有很多種潛在的制造殼體的方法，所述殼體在構(gòu)造和功能上與殼體和管熱交換器相似。與所述處理頂管相似，周圍熱交換頂管可被用于分散和收集冷卻介質(zhì)。一旦焊接所述殼體，它就可成為具有最少密封的單部件組件。在一實(shí)施例中，本發(fā)明方法可被用于形成含有較小的穩(wěn)定的乳狀液微滴的乳狀液。該方法對(duì)于化妝品、食品和藥品工業(yè)是有價(jià)值的。一種產(chǎn)生較小乳狀液的方法就是將第二液體或分散相通過(guò)毛細(xì)基片進(jìn)入流經(jīng)的第一液體或連續(xù)相。在附有微滴莖部的毛細(xì)孔的基部所受的剪切力是決定微滴在成型的時(shí)刻的尺寸的一個(gè)因素。剪切率決定了一個(gè)微滴在另一微滴之前所留駐的時(shí)間長(zhǎng)度，這從而影響微滴凝結(jié)的潛力。下面所描述的本發(fā)明的方案被設(shè)計(jì)成使得剪切速率和剪切應(yīng)力被最大化。在一實(shí)施例中，第一液體或連續(xù)相可被成切線地引入一圓柱腔(或微漩渦)，而在所述圓柱腔中心的出口孔上設(shè)有漩渦引導(dǎo)器，以迫使在如圖79所示的所述圓柱周圍產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)流。所述分散相通過(guò)多孔壁并以小微滴進(jìn)入所述微漩渦圓柱腔，在此它們被連續(xù)相的旋轉(zhuǎn)流連續(xù)地掃開。最終，通過(guò)漩渦引導(dǎo)器將乳狀液掃出微漩渦。所述旋轉(zhuǎn)流是通過(guò)施加跨越所述微漩渦的壓差來(lái)產(chǎn)生的(即相對(duì)于漩渦引導(dǎo)器中的出口壓力，入口壓力被升高)，并且該旋轉(zhuǎn)流在所述壁上產(chǎn)生剪切力，產(chǎn)生的剪切力與所述微漩渦的直徑和壓差成比例。因?yàn)榱黧w在旋轉(zhuǎn)，作用于壁的剪切力增加。此外，在離開微漩渦前，由于旋轉(zhuǎn)漩渦在漩渦引導(dǎo)器中閉合，流體中已經(jīng)乳化的部分被從壁上掃開，從而在新的連續(xù)相在壁上連續(xù)地被掃除時(shí)可提供一種形式的混合。所述圓柱腔可由多孔基片材料切割，或者只有部分壁由多孔基片材料制成，或者附有帶孔材料。具有平行送料口(feeds)的微漩渦陣列可被形成在一單層內(nèi)，并且應(yīng)用堆疊板微通道制作技術(shù)來(lái)使用。如果除了漩渦引導(dǎo)器(其將吸引更小的、密度更低的液滴和/或顆粒)外設(shè)有流動(dòng)的第二出口，一旦乳狀液被形成，則漩渦可被用于隔離較大和較小的液滴。因?yàn)槭褂脴O小直徑的漩渦(或微漩渦)在壁上導(dǎo)致高得多的剪切力， 從而允許與使用常規(guī)技術(shù)相比，在乳狀物中形成較小微滴，所以這使其區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)。壁上的多孔基片可包含大于一個(gè)孔尺寸，或者大于一個(gè)區(qū)域，每一區(qū)域具有不同的孔尺寸，以使得微滴尺寸分布最優(yōu)化或者適合在微漩渦內(nèi)不同位置可能發(fā)生的不同的剪切力。在一實(shí)施例中，可使用如圖80所示的切線角流動(dòng)。此方案是對(duì)微漩渦方案的一個(gè)變型，借此，第一液體或連續(xù)相被引入殼管設(shè)計(jì)的一環(huán)形區(qū)域，并且以較高的角速度旋轉(zhuǎn)。 第二液體或分散相向下軸向地流過(guò)帶孔區(qū)段或基片的長(zhǎng)度，所述帶孔區(qū)段或基片制成在中空的圓柱體中，其中孔從中心軸徑向向外指向?？邕^(guò)所述基片表面的流動(dòng)的角加速度促使切線壁剪切力被升高。產(chǎn)物乳狀液流移出系統(tǒng)采用如下設(shè)計(jì)，即當(dāng)由帶有分散相的目標(biāo)負(fù)載使得連續(xù)相獲得恰當(dāng)?shù)恼扯葧r(shí)，其角動(dòng)量可產(chǎn)生流體軌道，該流體軌道可將其精確地送至產(chǎn)物移出槽。
在一實(shí)施例中，可使用如圖81所示的反旋轉(zhuǎn)帶孔區(qū)段或基片。這是切線角流動(dòng)方案的一個(gè)變型，借此，內(nèi)部基片半徑以與連續(xù)相的環(huán)形流體的方向相反的方向旋轉(zhuǎn)。在一實(shí)施例中，可使用如圖82所示毛細(xì)帶孔區(qū)段或基片柱體。壁剪切應(yīng)力由與通道壁正交的速度梯度來(lái)驅(qū)動(dòng)。在純切線流體內(nèi)，接近壁表面的發(fā)展的邊界層速度可與通道中心中的總體流動(dòng)的速度為一數(shù)量級(jí)，或者低于通道中心中的總體流動(dòng)的速度。如果例如圓柱狀柱體的突出物延伸進(jìn)入高速流動(dòng)區(qū)域，那么局部剪切應(yīng)力可被大幅度地提高。此方案使用帶有埋設(shè)在內(nèi)部的毛細(xì)孔的小柱體，以允許分散相注入高速流動(dòng)區(qū)域。所述柱體的較小的、緊湊的、圓形特征在柱體頂部產(chǎn)生很小的流動(dòng)擾動(dòng)，從而獲得高流過(guò)(flow-by)速度。頂部表面的出現(xiàn)可獲得較高的局部速度梯度。這兩個(gè)因素都可以導(dǎo)致高的局部剪切應(yīng)力。產(chǎn)生非常小的均勻乳狀液微滴尺寸的一種方法是使分散相(如礦物油)通過(guò)多孔基片進(jìn)入流過(guò)的連續(xù)相(如可選地帶有表面活性劑的水)。該連續(xù)相的流動(dòng)引起剪應(yīng)力作用于微滴莖部的基部。最終，積累的施加作用力和頸部的細(xì)化導(dǎo)致微滴的分離和平流的下游。微滴上的基礎(chǔ)力平衡模型以及實(shí)驗(yàn)都表明在連續(xù)相和分散相之間界面處的基片表面上不斷增加的剪應(yīng)力導(dǎo)致形成更小的乳狀液微滴?；砻嫔陷^高的局部剪切比率可導(dǎo)致微滴集聚的可能性更小。這根據(jù)的事實(shí)是非常接近的兩微滴的滯留時(shí)間與剪切速率成反比。為了最大可能限度的順利地形成微小、穩(wěn)定的乳狀液，人們希望提供一種能最大化局部壁剪應(yīng)力和基片表面剪切速率的微通道裝置。下面將描述一系列單獨(dú)方案，以實(shí)現(xiàn)最大化剪應(yīng)力和剪切速率的目的。在一個(gè)實(shí)施例中，可使用圖74所示的單元方案。連續(xù)相流體的流動(dòng)局限于很小的區(qū)域從而增加局部壁剪應(yīng)力。該連續(xù)相可以或者如圖74所示碰撞在帶孔區(qū)段或基片上，或者與帶孔區(qū)段或基片成切線地流動(dòng)。該單元可以或者設(shè)置在平行網(wǎng)絡(luò)中，從而總連續(xù)相和分散相的流動(dòng)被所有單獨(dú)的單元中分割，或者串聯(lián)設(shè)置以使得一單元的產(chǎn)物流可用作下一單元的連續(xù)相輸入流。在一個(gè)實(shí)施例中，可使用圖75所示帶毛細(xì)噴射孔的毛細(xì)膜(wicking membrane)。 分散相經(jīng)由毛細(xì)作用通過(guò)多孔或纖維膜而“通過(guò)毛細(xì)作用被傳送(wicked) ” (即，被誘導(dǎo)表面流動(dòng))。小噴射通道可與基片面垂直制作(如激光鉆孔)，其將產(chǎn)物通道與連續(xù)相貯存容器或通道分開。連續(xù)相的流動(dòng)可通過(guò)噴射孔被局部地加速并使分散相的極小的微滴分離， 所述分散相側(cè)向地穿過(guò)膜進(jìn)入噴射通道。在一個(gè)實(shí)施例中，可使用如圖76所示的成角的噴嘴。這個(gè)方案是上面討論的單元方案的變型，其中使用噴嘴(圖76中未示出)以任意所需的角度將連續(xù)相導(dǎo)入所述單元中。所述噴嘴孔可為圓形、方形、矩形、帶圓形特征的狹槽，或可導(dǎo)致在基片壁上有大的碰撞射流弓I起高局部剪應(yīng)力的其他任何幾何形狀。在一個(gè)實(shí)施例中，可使用如圖77所示的斜坡通道。所述斜坡通道方案類似于使相對(duì)于基片對(duì)面的連續(xù)相通道壁上的成遞升排列或?qū)盈B的表面。重疊的層可如圖77所示定位，以使得流動(dòng)可被導(dǎo)向基片的表面，從而增加局部壁剪應(yīng)力。在一個(gè)實(shí)施例中，可使用諸如如圖78所示的波紋帶孔區(qū)段或基片。可使用“波狀的”或“波紋形的”結(jié)構(gòu)的帶孔區(qū)段，以使得流體流可被導(dǎo)向帶孔區(qū)段而不是僅僅與帶孔區(qū)段的整個(gè)長(zhǎng)度的表面成切線地通過(guò)。
在一個(gè)實(shí)施例中，可使用諸如如圖83所示的噴霧微滴混合器。在惰性氣體介質(zhì) (如氮?dú)?中，微噴霧器產(chǎn)生連續(xù)相和流動(dòng)相的微米尺寸的微滴?？墒褂?，例如碰撞射流或靜態(tài)混合器,使兩種流體結(jié)合。隨后,例如通過(guò)離心分離可將該氣體從液體產(chǎn)物中分離并回收供進(jìn)一步處理。在一個(gè)實(shí)施例中，可通過(guò)迫使分散相通過(guò)如圖67所示的移動(dòng)帶孔的平行板造成的開口，降低乳狀液微滴尺寸。在至少兩板上的開口為偏移的，以使得當(dāng)一平板以一方向移動(dòng)時(shí)，其打開孔隙使第二液體或分散相流動(dòng)通過(guò)。當(dāng)其以相反方向移動(dòng)，其切斷流動(dòng)并造成微滴。圖84示出了使用移動(dòng)板制造乳狀液的乳狀液處理單元，該單元使用馬達(dá)來(lái)使板上下移動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，在迫使分散相通過(guò)多孔基片或板之后，使用旋轉(zhuǎn)工具或刀片將分散相切割成小微滴，可降低乳狀液微滴的尺寸。這在圖85-圖87中示出。在這個(gè)實(shí)施例中，可由分散相的流量、多孔板中的孔尺寸、多孔板和切割刀片之間的距離、切割刀片的數(shù)量和間距，以及渦輪旋轉(zhuǎn)的速率，確定微滴尺寸。第一液體和第二液體可相互不混溶。第一液體和/或第二液體可為非牛頓流體。 各液體可為有機(jī)物，含水物，或其組合。例如，第一液體可為苯，第二液體可為甘油，或相反。 液體之一可為離子性液體(例如，I-丁基-3-甲基咪唑鎗鹽)而其他可為有機(jī)液體。液體之一可包括水，其他液體可包括疏水有機(jī)液體，如油。由本發(fā)明方法制得的乳狀液可被稱為油包水型(w/o)或水包油型(o/w)乳狀液。說(shuō)明書全文以及權(quán)利要求書中，術(shù)語(yǔ)“油”有時(shí)用于指乳狀液的有機(jī)相，盡管該有機(jī)物材料可能是或不是油。在本發(fā)明方法制得的乳狀液中存在的第一液體的濃度在約O. I至約99. 9重量％的范圍內(nèi)，以及在一個(gè)實(shí)施例中約I 至約重量99%，以及在一個(gè)實(shí)施例中約5至約重量95%。在本發(fā)明方法制得的乳狀液中存在的第二液體的濃度在約99. 9至約O. I重量％的范圍內(nèi)，在一個(gè)實(shí)施例中約99至約I重量％，在一個(gè)實(shí)施例中約95至約重量5 %。第一液體和/或第二液體可包括一種或多種液態(tài)碳?xì)浠衔铩Ｐg(shù)語(yǔ)“碳?xì)浠衔铩?表示具有烴或主要為烴性質(zhì)的化合物。這些碳?xì)浠衔锇ㄏ铝形镔|(zhì)(I)純碳?xì)浠衔?；即，脂肪族化合?例如烷烴或烯烴)、脂環(huán)族化合物(例如環(huán)烷烴，環(huán)烯烴)、芳香族化合物、脂肪族和脂環(huán)族取代的芳香化合物、芳香族取代的脂肪族化合物和芳香族取代的脂環(huán)族化合物，以及類似物。實(shí)例包括己烷、十二烷、環(huán)己烷、乙基環(huán)己燒、苯、甲苯、二甲苯、乙基苯、苯乙烯等。(2)取代的碳?xì)浠衔?；即，含不改變?cè)摶衔锏闹饕獮樘細(xì)浠衔锾匦缘姆翘細(xì)浠衔锶〈奶細(xì)浠衔?。非碳?xì)浠衔锶〈膶?shí)例包括羥基、?；?、硝基、齒素等。(3)雜取代的碳?xì)浠衔铮患?，盡管主要顯示碳?xì)浠衔镄再|(zhì)，但在鏈或環(huán)中含否則由碳原子組成的碳原子以外的其他原子的碳?xì)浠衔?。該雜原子包括，例如，氮、氧和硫。第一液體和/或第二液體可包括天然的油、合成的油，或其混合物。所述天然油包括動(dòng)物油和植物油(例如，蓖麻油，豬油)以及礦物油，諸如液態(tài)石油和溶劑處理或酸處理的石蠟的、環(huán)烷的或混和的石蠟-環(huán)烷型礦物油。所述天然油包括源于煤或頁(yè)巖的油。所述油可為來(lái)自甘油三酯家族的可皂化的油，例如，豆油、芝麻油、棉籽油、紅花油，以及類似的油。所述油可為硅油(例如，環(huán)甲基硅酮、硅甲基硅酮(silicon methicones)).所述油可為脂肪族的或環(huán)烷的碳?xì)浠衔锶绶彩苛?、角鯊?fù)?、鯊烯，或者一種或多種二烷基環(huán)己烷，或其兩種或更多種的混合物。合成油包括碳?xì)浠衔镉?，如聚合的和互聚的烯烴(例如，聚丁烯、聚丙烯、丙烯異丁烯共聚物等) ’聚(I-己烯)，聚-(I-辛烯)，聚(I-癸烯)等等，及其混合物；烷基苯(例如，十二烷基苯、四癸基苯、二壬基苯、二-(2-乙基己基)苯，等等)； 聚苯(例如，聯(lián)苯、三苯、烷基聚苯，等等)；烷化聯(lián)苯酯和烷化聯(lián)苯硫化物及其衍生物、類似物和同系物，以及類似的物質(zhì)。末端羥基被酯化、醚化等等的烯烴氧化物的聚合物和互聚物及其衍生物為可使用的合成油。所述合成油可包括聚α -烯烴或費(fèi)-托合成的碳?xì)浠衔铩５谝灰后w和/或第二液體可包括常規(guī)液態(tài)碳?xì)浠衔锶剂?，例如，蒸餾燃料如美國(guó)材料實(shí)驗(yàn)協(xié)會(huì)規(guī)格(ASTM Specification)D439限定的動(dòng)力汽油，或美國(guó)材料實(shí)驗(yàn)協(xié)會(huì)規(guī)格D396限定的柴油或燃料油。第一液體和/或第二液體可包括脂肪醇、脂肪酸酯，或其混合物。所述脂肪醇可為吉布特醇(Guerbet alcohol)。所述脂肪醇可含約6至約22個(gè)碳原子,在一個(gè)實(shí)施例中約 6至約18個(gè)碳原子，在一個(gè)實(shí)施例中約8至約12個(gè)碳原子。所述脂肪酸酯可為約6至約 22個(gè)碳原子的直鏈脂肪酸和約6至約22個(gè)碳原子的直鏈或支鏈脂肪醇的酯，約6至約13 個(gè)碳原子的支鏈羧酸和約6至約22個(gè)碳原子的直鏈或支鏈脂肪醇的酯，或其混合物。實(shí)例包括肉豆蘧酸肉豆蘧酯、棕櫚酸肉豆蘧酯、硬脂酸肉豆蘧酯、異硬脂酸肉豆蘧酯、油酸肉豆蘧酯、山崳酸肉豆蘧酯、芥子酸肉豆蘧酯、肉豆蘧酸鯨蠟酯、棕櫚酸鯨蠟酯、硬脂酸鯨蠟酯、 異硬脂酸鯨蠟酯、油酸鯨蠟酯、山崳酸鯨蠟酯、芥子酸鯨蠟酯、肉豆蘧酸硬脂酯、棕櫚酸硬脂酯、硬脂酸硬脂酯、異硬脂酸硬脂酯、油酸硬脂酯、山崳酸硬脂酯、芥子酸硬脂酯、肉豆蘧酸異硬脂酯、棕櫚酸異硬脂酯、硬脂酸異硬脂酯、異硬脂酸異硬脂酯、油酸異硬脂酯、山崳酸異硬脂酯、芥子酸異硬脂酯、肉豆蘧酸油酯、棕櫚酸油酯、硬脂酸油酯、異硬脂酸油酯、油酸油酯、山崳酸油酯、芥子酸油酯、肉豆蘧酸山崳酯、棕櫚酸山崳酯、硬脂酸山崳酯、異硬脂酸山箭酯、油酸山箭酯、山箭酸山箭酯、芥子酸山箭酯、肉豆蘧酸芥酯(erucyl myristate)、棕櫚酸芥酯、硬脂酸芥酯、異硬脂酸芥酯、油酸芥酯、山崳酸芥酯和芥子酸芥酯。所述脂肪酸酯可包括約18至約38個(gè)碳原子的烷基羥基羧酸和約6至約22個(gè)碳原子的直鏈或支鏈脂肪醇的酯(例如蘋果酸二辛酯)；約6至約22個(gè)碳原子的直鏈或支鏈脂肪酸和多羥基醇(例如， 丙烯乙二醇，二聚二醇或三聚三醇)和/或吉布特醇的酯；基于一種或多種約6至約18個(gè)碳原子的脂肪酸的甘油三酯；基于一種或多種約6至約18個(gè)碳原子的脂肪酸的甘油單酯、 雙酯和/或三酯的混合物；一種或多種約6至約22個(gè)碳原子的脂肪醇和/或吉布特醇和一種或多種芳香羧酸(例如苯甲酸)的酯；一種或多種約2至約12個(gè)碳原子的二羧酸和一種或多種含I至約22個(gè)碳原子的直鏈或支鏈醇，或者一種或多種含2至約10個(gè)碳原子和2至約6個(gè)羥基的多元醇，或者這些醇和多元醇的混合物的酯；一種或多種約2至約12個(gè)碳原子的二羧酸(例如鄰苯二甲酸)和一種或多種I至約22個(gè)碳原子的醇(例如丁醇、己醇) 的酯；苯甲酸和約6至約22個(gè)碳原子的直鏈和/或支鏈醇的酯；或者其兩種或更多種的混合物。第一液體和/或第二液體可包括一種或多種約6至約22個(gè)碳原子的支鏈伯醇； 一種或多種約6至約22個(gè)碳原子的直鏈和/或支鏈脂肪醇碳酸酯；一種或多種基于一種或多種約6至約22個(gè)碳原子的脂肪醇的吉布特碳酸酯；一種或多種二烷基(例如，二乙基己基)萘酯，其中各烷基含I至約12個(gè)碳原子；一種或多種每烷基含約6至約22個(gè)碳原子的直鏈或支鏈，對(duì)稱或非對(duì)稱的二烷基醚；一種或多種約6至約22個(gè)碳原子的環(huán)氧化的脂肪酸酯與含2至約10個(gè)碳原子和2至約6個(gè)羥基的多元醇的開環(huán)產(chǎn)物；或其兩種或更多種的混合物。第一液體和/或第二液體可包括水。所述水可來(lái)自任何方便的水源。所述水可為使用滲透或蒸餾方法獲得去離子水或純化水。盡管本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例不需要乳化劑和/或表面活性劑，在形成本發(fā)明方法制得的乳狀液中可使用一種或多種乳化劑和/或表面活性劑。所述乳化劑和/或表面活性劑可與第一液體和/或第二液體之任一種進(jìn)行預(yù)混合。所述乳化劑和/或表面活性劑可包括在Griffin’s (格里芬)系統(tǒng)中親水親油平衡值(HLB)在O至約18范圍內(nèi)的離子或非離子化合物，在一個(gè)實(shí)施例中約O. 01至約18。所述離子化合物可為陽(yáng)離子或兩性化合物。實(shí)例包括在McCutcheons Surfactants and Detergents, 1998,北美和國(guó)際版中公開的那些。因其公開了這些乳化劑，北美版的第1-235頁(yè)和國(guó)際版的第1-199頁(yè)通過(guò)引用并入本申請(qǐng)?？墒褂玫娜榛瘎┖?或表面活性劑包括烷醇胺、烷基芳基磺酸鹽、氧化胺、聚(氧化烯)化合物，包括含氧化烯(alkylene oxide)重復(fù)單元的嵌段共聚物、羧化醇乙氧基化物、 乙氧基化醇、乙氧基化烷基酚、乙氧基化胺和酰胺、乙氧基化脂肪酸、乙氧基化脂肪酯和油、 脂肪酯、脂肪酸酰胺、甘油酯、乙二醇酯、山梨聚糖酯、咪唑啉衍生物、卵磷脂及其衍生物、木質(zhì)素及其衍生物、甘油單酯及其衍生物、烯基磺酸鹽、磷酸酯及其衍生物、丙氧基化和乙氧基化脂肪酸或醇或烷基酚、山梨聚糖衍生物、蔗糖酯及其衍生物、硫酸鹽或醇或乙氧基化醇或脂肪酯、十二烷基和十三烷基苯或稠合萘或石油的磺酸鹽、磺化琥珀酸酯及其衍生物，以及十三烷基和十二烷基苯磺酸。所述乳化劑和/或表面活性劑可包括一種或多種聚烷撐二醇；一種或多種甘油或山梨聚糖和含約12至約22個(gè)碳原子的脂肪酸的偏酯；或其混合物。所述乳化劑和/或表面活性劑可包括制藥上可接受的材料如卵磷脂。這些乳化劑和/ 或表面活性劑在由本發(fā)明方法制得的乳狀液中的濃度可在占乳狀液重量的達(dá)約20%的范圍內(nèi)，以及在一個(gè)實(shí)施例中在約O. 01至約5%的范圍內(nèi)，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 01至約 2%。在一個(gè)實(shí)施例中，濃度可達(dá)約2%，以及在一個(gè)實(shí)施例中達(dá)約1%，以及在一個(gè)實(shí)施例中達(dá)約O. 5%。由本發(fā)明方法制得的乳狀液可含一種或多種下列添加劑。這些添加劑可與第一液體和/或第二液體進(jìn)行預(yù)混合。這些添加劑包括UV保護(hù)因子(例如，3-亞芐基樟腦及其衍生物、4-氨基苯甲酸衍生物、水楊酸酯、苯甲酮衍生物、亞芐丙二酸的酯、三嗪衍生物、2-苯基苯并咪唑-5-磺酸及其鹽、苯甲酮的磺酸衍生物及其鹽、苯甲酰甲烷衍生物)； 蠟(例如，蠟大戟蠟、巴西棕櫚蠟、日本蠟、軟木蠟、米糠油蠟、甘蔗蠟、蜂蠟、礦脂蠟、聚烯烴蠟、聚烷撐二醇蠟)；稠度因子(例如，脂肪醇、羥基脂肪醇；偏甘油酯、脂肪酸、羥基脂肪酸)；增稠劑(例如，諸如黃原膠、瓜爾豆膠和羧甲基纖維素的多糖，聚烷撐二醇單酯和二酯，聚丙烯酸酯，聚丙烯酰胺，聚乙烯醇，聚乙烯吡咯烷酮)；富脂劑(例如，羊毛脂、卵磷脂、 脂肪酸多元醇酯、甘油單酯、脂肪酸鏈烷醇酰胺)；穩(wěn)定劑(例如脂肪酸的金屬鹽，如硬脂酸或蓖麻醇酸的鎂、鋁或鋅鹽);聚合物(例如，諸如陽(yáng)離子纖維素衍生物、陽(yáng)離子淀粉的陽(yáng)離子聚合物、二烯丙基銨鹽和丙烯酰胺的共聚物、季銨化的乙烯基吡咯烷酮/乙烯基咪唑聚合物、聚乙烯亞胺(polyethyeneimine)、陽(yáng)離子有機(jī)娃聚合物、聚氨基聚酰胺化合物 (polyaminopolyamides);陰離子的、兩性離子的、兩性的和非離子的聚合物);有機(jī)娃化合物(例如，二甲基聚硅氧烷；甲基苯基聚硅氧烷；環(huán)硅樹脂；氨基_、脂肪酸_、醇_、聚醚_、環(huán)氧-、氟-、糖苷-和/或燒基-修飾的有機(jī)娃化合物；西甲娃油(simethicones) ;二甲娃油(dimethicones));脂肪；臘；卵磷脂；磷脂；生源劑(biogenic agent)(例如，生育酹、 抗壞血酸、脫氧核糖核酸、視黃醇、氨基酸、植物提取物、維生素復(fù)合物)；抗氧化劑(例如， 氨基酸、咪唑、肽、類胡蘿卜素、胡蘿卜素、脂酮酸及其衍生物，金硫葡萄糖、丙基硫尿嘧啶、 硫代二丙酸二月桂酯，亞磺酰亞胺(sulfoximine)化合物，諸如α -羥基脂肪酸，α -羥基酸如檸檬酸或乳酸，腐殖酸，膽汁酸，EDTA，EGTA，葉酸及其衍生物的金屬螯合劑，諸如維生素A、C或E的維生素復(fù)合物，1,2- 二苯乙烯及其衍生物)；除臭劑；止汗劑；去屑劑；膨脹劑(例如，膨潤(rùn)石，粘土礦物);殺蟲劑；自鞋劑(selftanning agents)(例如，二輕基丙酮)；酪氨酸抑制劑(脫色劑)；助水溶物(例如，乙醇，異丙醇，以及諸如甘油和烷撐二醇的多元醇，用于改善流動(dòng)性能)；增溶劑；防腐劑(例如，苯氧乙醇，甲醛溶液，對(duì)羥苯甲酸類 (parabens)，戍二醇,山梨酸)，芳香油(例如，花，果皮，根，樹木，藥草和草，針葉和樹枝的提取物，樹脂和香脂，以及包括酯，醚，醛，酮，醇和碳?xì)浠衔锏暮铣上懔?；染料；以及類似物。在本發(fā)明乳狀液中各添加劑的濃度可達(dá)約20重量％，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 01 至約10重量％ ;以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 01至約5重量％，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 01 至約2重量％，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 01至約重量1%。本發(fā)明的乳狀液可包含一種或多種的微粒固體。其可與第一液體進(jìn)行預(yù)混合。所述微粒固體可為有機(jī)的、無(wú)機(jī)的及其組合。所述微粒固體可包括催化劑(例如，燃燒催化劑如Ce02/BaAl12019，Pt/Al203等，聚合反應(yīng)催化劑，以及類似物)，色素(例如，TiO2，碳黑，鐵氧化物等)，填充劑(例如，云母，硅石，滑石，硫酸鋇，聚乙烯，聚四氟乙烯，尼龍粉末，甲基丙烯酸甲酯粉末)，等等。所述微粒固體可包括納米尺寸的微粒。所述微粒固體的平均微粒直徑可在約O. 001至約10微米的范圍內(nèi)，以及在一個(gè)實(shí)施例中從約O. 01至約I微米。所述微粒固體在乳狀液中的基于乳狀液重量的濃度范圍達(dá)約70重量％，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. I至約30%。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)與使用常規(guī)乳化方法制得的乳狀液相比時(shí)，使用本發(fā)明方法制得的乳狀液可具有很窄的微滴尺寸分布。窄微滴尺寸分布的優(yōu)點(diǎn)包括，例如，活性成分在施用表面如皮膚上的均勻分布，以及排除了當(dāng)使用寬分布的乳狀液時(shí)會(huì)發(fā)生的不需要的小微滴對(duì)小尺寸表面結(jié)構(gòu)的滲入。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于降低了表面活性劑的使用，因?yàn)槿绻闋钜何⒌纬叽绶植挤秶^寬，例如約2至約20微米，由于存在極小的微滴，過(guò)量的表面活性劑通常被用來(lái)保持穩(wěn)定的乳狀液。窄的微滴尺寸分布能使得更精確的測(cè)定恰好需要的表面活性劑的量，從而降低或消除了不需要的表面活性劑的使用。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)微滴尺寸分布足夠窄時(shí)，例如小于約O. 5的跨距，使用的表面活性劑的量可顯著降低，這是因?yàn)槿闋钜翰缓恍枰男∥⒌?，在生產(chǎn)完成之后所述小微滴需要在整體乳狀液中較高的表面活性劑濃度。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)本發(fā)明方法制得的乳狀液包括分散在連續(xù)相中的不連續(xù)相。所述不連續(xù)相可包括具有達(dá)約200微米的基于體積的平均直徑的微滴，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 01至約200微米，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 01至約100微米，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 01至約50微米，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 01至約25微米，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 01至約10微米，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 01至約5微米，以及在一個(gè)實(shí)施例中約 O. 01至約2微米，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 01至約I微米，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 01至約O. 5微米，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 01至約O. 2微米，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 01至約 O. I微米，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 01至約O. 08微米，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 01至約 O. 05微米，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 01至約O. 03微米，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. I至約 200微米，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. I至約100微米，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. I至約50微米，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. I至約25微米。在一個(gè)實(shí)施例中，所述不連續(xù)相包括水，所述連續(xù)相包括有機(jī)液體。在一個(gè)實(shí)施例中，所述不連續(xù)相包括有機(jī)液體，所述連續(xù)相包括水或其他有機(jī)液體。所述連續(xù)相可包含分散在或懸浮在連續(xù)相中的微粒固體。所述不連續(xù)相可包含包在不連續(xù)相中的微滴內(nèi)的微粒固體和/或微滴。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，至少在一個(gè)實(shí)施例中，所述微滴以具有相對(duì)窄的微滴尺寸分布為特征。在一個(gè)實(shí)施例中，不連續(xù)相中的微滴尺寸可繪制成正態(tài)分布曲線?！跋鄬?duì)跨距”通常被稱為“跨距”。其是從體積分布計(jì)算得出的無(wú)因次的參數(shù)。如同體積中值微滴尺寸(VMD) —樣，D[v,0. I]和D[v，0.9]是分別代表分散的液體體積的10% 和90%處的直徑，在該處的微滴尺寸直徑更小。所述跨距可定義為由D[V，O. 9]減去D[v， O. 1]，再除以VMD(D[v，0. 5])。通過(guò)本發(fā)明制得的乳狀液的微滴跨距可在約O. 005至約10 的范圍內(nèi)，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 01至約10，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 01至約5，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 01至約2，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 01至約1，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 01至約O. 5，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 01至約O. 2，以及在一個(gè)實(shí)施例中約O. 01至約 O. I。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明方法可在單獨(dú)的處理微通道中進(jìn)行，所述跨距可在約O. 01至約O. 5的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明方法可以在使用多個(gè)處理微通道的按比例放大的乳化方法進(jìn)行，所述跨距可在約O. 01至約I的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)本發(fā)明方法制得乳狀液中微滴的基于體積的直徑范圍可達(dá)約200微米，以及所述跨距在約O. 005至約10的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，基于體積的平均微滴直徑可在約O. 01至約100微米范圍內(nèi)，所述跨距可在約O. 01至約5的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，基于體積的平均微滴直徑可在約O. 01至約50微米范圍內(nèi)，所述跨距可在約 O. 02至約5的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，基于體積的平均微滴直徑可在約O. 01至約10微米范圍內(nèi)，所述跨距可在約O. 05至約2. 5的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，基于體積的平均微滴直徑可在約O. 01至約5微米范圍內(nèi)，所述跨距可在約O. 01至約2的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，基于體積的平均微滴直徑可在約O. 01至約I微米范圍內(nèi)，所述跨距可在約O. 005 至約I的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，基于體積的平均微滴直徑可在約O. I至約25微米范圍內(nèi)，所述跨距可在約I至約5的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)本發(fā)明方法制得的乳狀液可在末端被過(guò)濾或在線 (in-line)過(guò)濾。這種過(guò)濾的使用尤其適于生產(chǎn)如藥物組合物的乳狀液，其中滅菌問(wèn)題很重要。通過(guò)這樣的過(guò)濾，可除去大顆粒的污染物(如，生物物質(zhì))。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明方法包括在連續(xù)封閉(即，無(wú)菌的)步驟中提供在線的產(chǎn)物乳狀液的過(guò)濾。至少在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)在于處理微通道、液體通道和熱交換通道之間的間距可以相等，無(wú)論該方法旨在用于實(shí)驗(yàn)室，還是用于試驗(yàn)工場(chǎng)或者用于全能力生產(chǎn)規(guī)模。因此，本發(fā)明方法使用的微通道混合器制造的乳狀液的微粒尺寸分布可基本相同，無(wú)論該處理微通道混合器是建在實(shí)驗(yàn)室單位上，還是建在試驗(yàn)工場(chǎng)或者用于全能力生產(chǎn)規(guī)模單位上。
液體控制單元(以離散形式)在速度U方向上的剪切力或剪應(yīng)力可通過(guò)公Sfx =mu*du/dy計(jì)算,其中mu為粘度，du/dy為流體與帶孔區(qū)段垂直的液體流動(dòng)的速度梯度。 然而，由于在流體的某一位置中(由控制單元代表)，速度通常有三個(gè)分量，因而剪切力也有三個(gè)分量。對(duì)于在表面處或附近的通道流動(dòng)，可做一方向的假定，F(xiàn)x近似于在液體的單元表面的凈剪應(yīng)力。使用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)，包括諸如Fluent或FEMLAB商業(yè)軟件包，可用于求解所需的輸送等式，以使得可計(jì)算表面剪切力。所述表面剪切力或剪應(yīng)力可沿通道長(zhǎng)度， 與流動(dòng)方向平行進(jìn)行計(jì)算。在平行的通道之間的也可計(jì)算剪切力或剪應(yīng)力，其中作為具體通道和歧管幾何形狀的函數(shù)，考慮流量分配影響以測(cè)定進(jìn)入各平行通道的質(zhì)量流量?？梢栽诶纾阂鸷Ｄ?Weinheim)的John ffiley&Son公司于1998出版的作者為B. R. Munson, D. F. Young 和 Τ· H. Okiishi 的“流體力學(xué)基本原理(Fundamentals of Fluid Mechanics)” 第三版，中找到其它計(jì)算方法。在一個(gè)實(shí)施例中，使用單處理微通道的方法的剪切力歧離因數(shù)(SFDF)可在涉及多個(gè)處理微通道的按比例放大方法的SFDF的約50%內(nèi)。SFDF可通過(guò)下列公式進(jìn)行計(jì)算SFDF = (Fmax-Fmin) / (2FmeJ其中Fmax是特定液體在處理微通道中的最大剪應(yīng)力；Fmin是該液體在處理微通道中的最小剪應(yīng)力；以及Fmean是液體在處理微通道的帶孔區(qū)段(140，140a，240，415，425，435， 445,511,521,531,541)表面的算術(shù)平均剪切力。在單處理微通道中，根據(jù)本發(fā)明的方法進(jìn)行操作，SFDF可小于約2，以及在一個(gè)實(shí)施例中小于約1，以及在一個(gè)實(shí)施例中小于約0. 5， 以及在一個(gè)實(shí)施例中小于約0. 2。在一個(gè)實(shí)施例中，盡管采用了多個(gè)處理微通道，本發(fā)明方法可提供相對(duì)均勻的剪切力。為了測(cè)量多個(gè)處理微通道中的剪切力的均勻度，計(jì)算并比較了各通道的平均剪切力。 Ffflax是平均通道剪切力的最大值，F(xiàn)fflin是平均剪切力的最小值。F_n是全部通道的平均剪切力的平均值。SFDF可通過(guò)這些值進(jìn)行計(jì)算。在多個(gè)處理微通道中，至少在本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例中，SFDF可小于約2，在一個(gè)實(shí)施例中小于約I，在一個(gè)實(shí)施例中小于約0. 5，在一個(gè)實(shí)施例中小于約0. 2。盡管不希望被理論束縛，人們相信，在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明方法在處理微通道 210內(nèi)的帶孔區(qū)段240的表面產(chǎn)生了分散相微滴。使用本發(fā)明方法，在微滴發(fā)生形成和分離的帶孔區(qū)段240壁處的剪切力可被加強(qiáng)。這個(gè)方法還增大了在處理微通道總體流動(dòng)中的剪切速率，造成緊密靠近的微滴的滯留時(shí)間更少，從而降低了微滴結(jié)合的潛力。所造成的剪切曲線相對(duì)于常規(guī)方法有許多優(yōu)點(diǎn)，包括(I)降低了乳狀液過(guò)剪切的潛力，⑵降低了對(duì)于相同或更小平均微滴尺寸的總能量消耗，以及(3)增加了跨越處理微通道高度或?qū)挾鹊募羟兴俾侍荻?，從而迫使微滴向處理微通道的中心運(yùn)輸并依次降低了微滴在帶孔區(qū)段表面附近碰撞的機(jī)會(huì)。剪應(yīng)力和剪切速率的作用大致如下。流體中應(yīng)力的全等式可以下列公式給出(作為向量)τ = μ(Τ,γ)νχ (1)其中
^ =剪切向量(Pa)μ =粘度(Pa · s)
^ =局部速度(m/s )T =局部溫度(K)
r =剪切速率(描述見下)。剪應(yīng)力的切線分量(平行于產(chǎn)生乳狀液的帶孔區(qū)段表面)可為導(dǎo)致液體流動(dòng)的連續(xù)平行層在相對(duì)彼此的其所屬平面(即剪切平面)中移動(dòng)的應(yīng)力分量。剪應(yīng)力的該分量與乳狀液微滴的形成相關(guān)，并可計(jì)算如下
_ 、&Utτ = ~μ(Τ,γ)~-其中μ χ是在流動(dòng)的χ(軸)方向中的速度分量，y是以從乳化形成表面進(jìn)入通道總體流動(dòng)中的正指向的測(cè)定的通道間距的尺寸。如圖24所示。第二液體或分散相可通過(guò)帶孔區(qū)段，其孔尺寸以直徑計(jì)在一微米的十分之一至百分之一的數(shù)量級(jí)。第一液體或連續(xù)相可與分散相通過(guò)各個(gè)毛細(xì)孔的流動(dòng)方向垂直流動(dòng)，并迫使微滴在孔外的附著點(diǎn)附近分離?？捎兄谖⒌紊峡偼弦妨Φ募羟辛蔀樾纬晌⒌蔚闹饕獧C(jī)制。剪應(yīng)力的一單元可為相關(guān)的剪切速率(剪切應(yīng)變的速率)，具體而言為與通道壁
Qu
表面正交的切線速度梯度。剪切速率由符號(hào)》表示。用于乳狀液的許多配方為非牛頓
型的，即剪應(yīng)力比剪切速率的比率不是常數(shù)的流體，如圖25所舉例。流體的粘度，所述粘度代表兩相鄰分子相互間流動(dòng)的趨勢(shì)(或其缺乏)，可為剪應(yīng)力與剪切速率的比率。非牛頓流體可以是粘度隨著施加的剪切力變化的流體。因此，相比于代表固定的常數(shù)，粘度可為剪切速率和溫度的函數(shù)。濃縮的乳狀液，如在化妝品或食品工業(yè)中通常使用的乳狀液，其特征在于被稱為粘塑性的或應(yīng)力屈服液體的某類非牛頓流體。這些流體可具有較低和較高屈服應(yīng)力限度，低于該值其表現(xiàn)為高粘度流體，高于該值其表現(xiàn)為剪切變稀性質(zhì)。圖26示出了牛頓和非牛頓流體在軸向速度分量量值內(nèi)的差異，μχ為離基片表面距離I的函數(shù)。該微通道高度或?qū)挾葹镺. 9_，長(zhǎng)度為2. 5cm，連續(xù)相流動(dòng)的平均速率為 1.7m/s。產(chǎn)物可具有如圖27所示的流變圖(在固定溫度下粘度與剪切速率函數(shù)關(guān)系)。由于與常規(guī)對(duì)比物相比，微通道具有相對(duì)小的高度或?qū)挾瘸叽?，?duì)于相同的平均流速，所造成的與該表面正交的速度梯度更大。層流的，牛頓流體(30和IOOOcP)的速度分布幾乎相同， 并具有特征性的拋物線分布。非牛頓流體在總體流動(dòng)中可具有更恒定的速度分布，并在處理微通道壁附近可表現(xiàn)出更陡峭的速度梯度。速度梯度的這種增加可導(dǎo)致更高的局部剪切力，導(dǎo)致更迅速的微滴分離和相應(yīng)地更小的平均微滴尺寸。對(duì)于微通道混合器而言，乳狀液形成的處理微通道內(nèi)的壁剪應(yīng)力可大于總體流體中的剪應(yīng)力。所述壁剪應(yīng)力可比沿處理微通道中心線的剪應(yīng)力至少大兩倍，在某些情況下壁處比處理微通道中心線大五倍以上。流體的速度分布圖和流變學(xué)可確定最終剪切力分布?；谶B續(xù)相(第一液體) 和分散相(第二液體)液體的測(cè)試流速的剪切速率、速度和剪應(yīng)力分布的計(jì)算繪制在圖 28-圖31中。所得的分布圖顯示在帶孔區(qū)段壁處的剪切力大于流動(dòng)總體中的剪切力。圖 32-圖33中的乳狀液的顯微圖像說(shuō)明該乳狀液的微滴尺寸小而均勻。
在一個(gè)實(shí)施例中，基于處理參數(shù)可開發(fā)數(shù)字模型以預(yù)計(jì)微滴尺寸?？墒褂脙蓚€(gè)不同水平的模型，即·分析的力平衡模型，以預(yù)計(jì)剛從基片毛細(xì)孔分離的微滴直徑，以及·計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)模型，其使用流體方法體積進(jìn)行隨時(shí)間的微滴形成和形態(tài)模擬。在一個(gè)實(shí)施例中，所述力模型具有的優(yōu)點(diǎn)是將大多相關(guān)的物理現(xiàn)象學(xué)并入一個(gè)簡(jiǎn)單的分析工具中，以評(píng)定微滴分離尺寸，所述微滴分離尺寸為下列參數(shù)的函數(shù)(I)微通道構(gòu)造水力直徑，帶孔區(qū)段粗糙度特性和平均孔尺寸，壁附著接觸角；(2)處理流動(dòng)條件連續(xù)和分散相的流速；以及⑶流體性質(zhì)粘度，密度，界面表面張力。CFD模型關(guān)注一單孔的性能，并代表了根據(jù)微通道流動(dòng)的流體動(dòng)力學(xué)對(duì)乳狀液形成的影響的更高水平的復(fù)雜化。影響微粒分離尺寸的主要力的列表以相對(duì)值的降序排列如下I)曳力由流過(guò)的連續(xù)液體施加在微滴表面上的液體動(dòng)力。2)界面張力內(nèi)聚性分子間作用力，該力作用于乳狀液微滴和周圍連續(xù)相之間的界面上，以保持微滴為一個(gè)內(nèi)聚的流體顆粒。3)毛細(xì)力阻抗液體通過(guò)單個(gè)毛細(xì)孔流動(dòng)的粘滯曳力。4)動(dòng)升力連續(xù)相在懸浮的微滴體和毛細(xì)孔基部的附著頸部之間通過(guò)導(dǎo)致的流體力學(xué)升力。5)慣性力當(dāng)分散相流出毛細(xì)孔時(shí)施加在分散相上的與最初線性動(dòng)量相關(guān)的力 (通常在量值上遠(yuǎn)小于前面四種力)。下面給出了各力的數(shù)學(xué)描述，以及變量和其解釋的完整清單電力
權(quán)利要求
1.一種方法，所述方法包括使乳狀液在處理微通道中流動(dòng)，與在所述處理微通道的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)壁之中和/或之上形成的表面特征相接觸，所述乳狀液包括連續(xù)相和分散相，所述連續(xù)相包括第一液體，所述分散相包括第二液體的微滴，所述乳狀液以足以降低所述微滴的平均尺寸的表面速度流動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述液體微滴具有在達(dá)約200微米的范圍內(nèi)的基于體積的平均直徑，以及在約0. 005至約10范圍內(nèi)的跨距。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，具有在所述處理微通道和熱源和/或冷源之間交換熱量的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在所述處理微通道中流動(dòng)的所述乳狀液的表面速度至少約0. 01米每秒。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述第一液體和所述第二液體在所述處理微通道中進(jìn)行混合以形成所述乳狀液。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述處理微通道包括至少一側(cè)壁和沿所述側(cè)壁的軸向長(zhǎng)度的至少一部分延伸的至少一帶孔區(qū)段，所述第二液體流動(dòng)通過(guò)所述帶孔區(qū)段進(jìn)入所述處理微通道中與所述第一液體接觸以形成乳狀液。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二液體從液體通道流動(dòng)通過(guò)所述帶孔區(qū)段。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法在乳狀液處理單元中進(jìn)行，所述乳狀液處理單元包括多個(gè)所述處理微通道以及用于將所述第一液體和所述第二液體分配進(jìn)入所述處理微通道的至少一個(gè)頂管，所述方法還包括在頂管中將所述第一液體和所述第二液體混合以形成所述乳狀液，所述乳狀液從所述頂管流入所述處理微通道。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述頂管包括第一液體區(qū)域，至少一第二液體區(qū)域，以及位于所述第一液體區(qū)域和所述第二液體區(qū)域之間的帶孔區(qū)段，所述第二液體從所述第二液體區(qū)域流動(dòng)通過(guò)所述帶孔區(qū)段進(jìn)入所述第一液體區(qū)域與所述第一液體接觸以形成所述乳狀液，所述乳狀液從所述第一液體區(qū)域流入所述處理微通道。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，第二液體的流體與所述第一液體的流體在所述頂管中進(jìn)行接觸以形成所述乳狀液。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，第二液體的流體與所述第一液體的流體在所述處理微通道中進(jìn)行接觸以形成所述乳狀液。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述液體通道包括形成于一個(gè)或多個(gè)內(nèi)壁之中和/或之上的表面特征，所述表面特征用于調(diào)節(jié)所述液體通道中的流動(dòng)和/或混合。
13.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述熱源和/或冷源包括至少一熱交換通道，所述熱交換通道包括形成于所述熱交換通道的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)壁之中和/或之上的表面特征，所述表面特征用于調(diào)節(jié)所述熱交換通道中的流動(dòng)和/或混合。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述表面特征是以一個(gè)或多個(gè)所述處理微通道內(nèi)壁上的凹陷和/或突起的形式，所述表面特征相對(duì)于通過(guò)所述處理微通道的流動(dòng)方向有角度地被定位。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述表面特征包括至少兩個(gè)表面特征區(qū)域，在此所述第一液體和第二液體的混合在第一表面特征區(qū)域中進(jìn)行，接著在第二表面特征區(qū)域中流動(dòng)，在第二表面特征區(qū)域中的流動(dòng)方式不同于在第一表面特征區(qū)域的流動(dòng)方式。
16.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述帶孔區(qū)段包括構(gòu)成所述處理微通道的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)壁的部分的一內(nèi)部部分和位于所述帶孔區(qū)段的所述內(nèi)部部分之上和/或之中的表面特征。
17.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述表面特征包括相互疊置在各自頂部的和/或以三維形式纏繞的兩層或更多層。
18.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述表面特征為圓形、橢圓形、方形、矩形、方格圖案、V形、波紋形或其組合的形狀。
19.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述表面特征包含亞特征，其中所述表面特征的主壁進(jìn)一步包含更小的表面特征，所述更小的表面特征可以槽口、波紋、凹槽、孔洞、毛口、方格圖案、扇貝或其組合的形狀。
20.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述處理微通道的寬度或高度的內(nèi)部尺寸達(dá)約10mm。
21.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述處理微通道的寬度或高度的內(nèi)部尺寸達(dá)約2mm。
22.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述處理微通道由一包括下述材料的材料制成鋼；蒙耐合金；英科耐爾合金；鋁；鈦；鎳；銅；黃銅；任意前述金屬的合金；聚合物；陶瓷；玻璃；包括聚合物和玻璃纖維的復(fù)合物；石英；硅；或其兩種或更多種的組合。
23.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述液體通道包括微通道。
24.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述處理微通道與所述液體通道相鄰， 所述處理微通道和所述液體通道具有公共的壁，所述帶孔區(qū)段位于所述公共的壁中。
25.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述帶孔區(qū)段包括疊置較厚薄片或板的較薄薄片，所述較薄薄片含較小孔的陣列，以及所述較厚薄片或板含較大孔的陣列，所述較小孔的至少一些與所述較大孔對(duì)齊。
26.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述帶孔區(qū)段包括被涂覆材料部分填充的孔。
27.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述帶孔區(qū)段被熱處理。
28.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述帶孔區(qū)段由多孔材料制得。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，所述多孔材料為金屬的、非金屬的和/ 或被氧化的。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，所述多孔材料被氧化鋁或鎳涂覆。
31.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述帶孔區(qū)段由多孔材料制得，通過(guò)使所述表面上的孔填充液態(tài)填充劑，使所述填充劑固化，打磨或拋光所述表面，以及除去所述填充劑，所述多孔材料的表面被處理。
32.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述帶孔區(qū)段沿所述處理微通道的軸向長(zhǎng)度的約1%至約100%延伸。
33.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述熱源和/或冷源與所述處理微通道相鄰。
34.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述熱源和/或冷源遠(yuǎn)離所述處理微通道。
35.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述熱源和/或冷源包括至少一熱交換通道。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，所述熱交換通道包括微通道。
37.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述熱源和/或冷源包括至少一電加熱元件、電阻加熱器和/或非流體冷卻元件。
38.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，熱交換流體在所述熱交換通道內(nèi)。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，所述熱交換流體在所述熱交換通道中經(jīng)歷相變。
40.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在所述熱源和/或冷源和所述處理微通道之間的熱通量在約0. 01至約250瓦特每平方厘米的處理微通道表面積的范圍內(nèi)。
41.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，在所述熱交換通道中進(jìn)行吸熱過(guò)程。
42.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，在所述熱交換通道中進(jìn)行放熱過(guò)程。
43.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，所述乳狀液在所述處理微通道中以第一方向流動(dòng)，以及所述熱交換流體在所述熱交換通道中以第二方向流動(dòng)，所述第二方向相對(duì)于所述第一方向呈錯(cuò)流。
44.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，所述乳狀液在所述處理微通道中以第一方向流動(dòng)，以及所述熱交換流體在所述熱交換通道中以第二方向流動(dòng)，所述第二方向相對(duì)于所述第一方向呈并流或逆流。
45.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，熱交換流體在所述熱交換通道內(nèi)，所述熱交換流體包括所述第一液體、所述第二液體，或所述乳狀液。
46.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，熱交換流體在所述熱交換通道內(nèi)，所述熱交換流體包括空氣、蒸氣、液體水、一氧化碳、二氧化碳、氣態(tài)氮?dú)?、液氮、惰性氣體、氣態(tài)碳?xì)浠衔?、油類、以及液態(tài)碳?xì)浠衔锏囊环N或多種。
47.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述乳狀液在所述處理微通道中驟冷。
48.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述處理微通道是由平行間隔的薄片、 板或這些薄片和板的組合構(gòu)成。
49.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二液體在液體通道中流動(dòng)并從所述液體通道通過(guò)所述帶孔區(qū)段進(jìn)入所述處理微通道，所述液體通道是由平行間隔的薄片、 板或這些薄片和板的組合構(gòu)成，所述液體通道與所述處理微通道相鄰。
50.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述熱源和/或冷源包括熱交換通道，所述熱交換通道由平行間隔的薄片、板或這些薄片和板的組合構(gòu)成，所述熱交換通道與所述處理微通道相鄰。
51.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法在乳狀液處理單元中進(jìn)行，所述乳狀液處理單元包括多個(gè)所述處理微通道，所述處理微通道具有含帶孔區(qū)段的壁和相鄰的液體通道，所述第二液體在所述液體通道中流動(dòng)并從所述液體通道流動(dòng)通過(guò)所述帶孔區(qū)段進(jìn)入所述處理微通道與所述第一液體接觸，所述處理微通道和液體通道由平行間隔的薄片、板或這些薄片和板的組合構(gòu)成，所述處理微通道和液體通道相互鄰近并在以交錯(cuò)的并排垂直定向的平面或者以交錯(cuò)的疊置的水平定向的平面中排列。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，其特征在于，所述乳狀液處理單元還包括由平行間隔的薄片、板或這些薄片和板的組合構(gòu)成的多個(gè)熱交換通道，所述熱交換通道與所述處理微通道、所述液體通道，或者所述處理微通道和所述液體通道兩者進(jìn)行熱交換。
53.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二液體在液體通道中流動(dòng)，并從所述液體通道通過(guò)所述帶孔區(qū)段進(jìn)入所述處理微通道，所述處理微通道和所述液體通道包括同心排列的環(huán)形管。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其特征在于，所述處理微通道在環(huán)形空間內(nèi)，以及所述液體通道在中央空間或者相鄰的環(huán)形空間內(nèi)。
55.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其特征在于，所述處理微通道在中央空間內(nèi)，以及所述液體通道在相鄰的環(huán)形空間內(nèi)。
56.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法在乳狀液處理單元中進(jìn)行，所述乳狀液處理單元包括多個(gè)所述處理微通道，其中單獨(dú)的乳狀液在所述處理微通道的每一個(gè)中形成，在所述處理微通道的至少兩個(gè)中形成的所述乳狀液各不相同。
57.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述處理微通道包括兩個(gè)或更多個(gè)帶孔區(qū)段以及單獨(dú)的第二液體流動(dòng)通過(guò)所述帶孔區(qū)段的每一個(gè)。
58.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述處理微通道具有相鄰于所述帶孔區(qū)段的混合區(qū)域和從所述處理微通道入口延伸至所述混合區(qū)域的非孔化區(qū)域。
59.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述帶孔區(qū)段具有一壁厚，所述壁厚與所述帶孔區(qū)段的軸向長(zhǎng)度的比率在約0. 001至約I的范圍內(nèi)。
60.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述乳狀液包括油包水型乳狀液。
61.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述乳狀液包括水包油型乳狀液。
62.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述乳狀液包括至少一種有機(jī)液體。
63.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述乳狀液包括皮膚護(hù)理產(chǎn)品，涂料或涂層組合物，粘合劑組合物，膠水組合物，填塞組合物,密封劑組合物,食品組合物,農(nóng)業(yè)組合物，藥物組合物，燃料組合物，滑潤(rùn)劑組合物，表面敷料組合物，硅樹脂乳狀液，含組合物的晶體，液晶組合物，或者蠟乳狀液。
64.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述乳狀液包括至少一種乳化劑和/或表面活性劑。
65.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，固體被分散在所述乳狀液中。
66.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，催化劑被分散在所述乳狀液中。
67.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述處理微通道，液體通道和/或帶孔區(qū)段被疏油涂層涂覆。
68.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述液體通道包括帶液體通道出口的流動(dòng)通過(guò)通道，所述第二液體的第一部分流動(dòng)通過(guò)所述帶孔區(qū)段，所述第二液體的第二部分通過(guò)所述液體通道的出口流出所述液體通道。
69.根據(jù)權(quán)利要求68所述的方法，其特征在于，控制所述第二液體通過(guò)所述液體通道出口的流動(dòng)，以控制所述液體通道內(nèi)的壓力。
70.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述帶孔區(qū)段是具有帶孔管狀壁、軸向長(zhǎng)度和圓形橫截面的管體形狀，所述管體的內(nèi)部包括所述液體通道，所述處理微通道位于所述管體的外部表面，所述處理微通道的軸向長(zhǎng)度與所述管體的軸向長(zhǎng)度平行地延伸，所述第一液體在所述處理微通道中流動(dòng)，所述第二液體從所述管體的內(nèi)部流動(dòng)通過(guò)所述帶孔管狀壁進(jìn)入所述處理微通道，與所述第一液體接觸以形成乳狀液。
71.根據(jù)權(quán)利要求70所述的方法，其特征在于，在所述管體的外部表面定位有多個(gè)所述處理微通道。
72.根據(jù)權(quán)利要求71所述的方法，其特征在于，熱交換通道與所述處理微通道相鄰，所述處理微通道位于所述管體的外部表面和所述熱交換通道之間。
73.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述帶孔區(qū)段包括至少兩個(gè)相互疊置的薄片，第一薄片中具有孔的第一陣列，第二薄片中具有孔的第二陣列，在所述第一薄片中的所述孔大于在所述第二薄片中的所述孔，所述第二薄片至少部分地封閉所述第一薄片中所述孔的一些。
74.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述帶孔區(qū)段包括被至少一種金屬涂覆的多孔基片，所述金屬通過(guò)化學(xué)鍍涂覆至所述多孔基片。
75.根據(jù)權(quán)利要求74所述的方法，其特征在于，所述金屬包括鉬。
76.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述帶孔區(qū)段包括多孔材料和支撐所述多孔材料的多個(gè)相鄰的肋狀物。
77.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述第一液體和/或所述第二液體為非牛頓流體。
78.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在所述帶孔區(qū)段上游的所述處理微通道中設(shè)有表面特征區(qū)段。
全文摘要
本發(fā)明涉及使用微通道處理技術(shù)制造和/或處理乳狀液的方法。所述方法包括使乳狀液在處理微通道中流動(dòng)，與在所述處理微通道的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)壁之中和/或之上形成的表面特征相接觸，所述乳狀液包括連續(xù)相和分散相，所述連續(xù)相包括第一液體，所述分散相包括第二液體的微滴，所述乳狀液以足以降低所述微滴的平均尺寸的表面速度流動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明方法制得的乳狀液可用于例如作為皮膚護(hù)理產(chǎn)品，藥物組合物等。
文檔編號(hào)B01F3/08GK102580593SQ20121005363
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2005年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月17日
發(fā)明者保羅·尼格爾, 克里斯蒂娜·M·帕格奧托, 勞拉·J·席爾瓦, 哈利·D·弗里曼, 埃里克·戴莫, 威廉·A·小羅杰斯, 安娜·利·通科維奇, 巴里·L·楊, 戴維·J·庫(kù)爾曼, 托馬斯·尤斯查克, 楊賓, 杰弗里·戴爾·馬爾科, 珍妮弗·安妮·弗里曼, 理查德·Q·朗, 米歇爾·艾倫·馬爾基亞多, 邱東明, 阿曼達(dá)·雷·迪旺·格拉斯 申請(qǐng)人:萬(wàn)羅賽斯公司