專利名稱：一種安全連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)的乳化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及用于化學(xué)、化工、醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域的乳化設(shè)備，特別是一種安全連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)的乳化裝置。
背景技術(shù)：
乳化液是指兩種互不相溶的液體(如油與水)，當(dāng)其中的一種液體成為細(xì)微液滴，并均勻地分散于另一種液體中所形成的分散體系。成為小液滴的一相稱為分散相,而另一相則稱為連續(xù)相。當(dāng)油分散于水中時(shí)，該乳化液可成為水包油型(0/W)乳化液，反之為油包水型(W/0)乳化液。傳統(tǒng)的乳化設(shè)備一般可分為攪拌機(jī)、膠體磨、均化器和超聲波乳化器等類型。攪拌機(jī)和膠體磨的乳化原理均為機(jī)械攪拌，利用旋轉(zhuǎn)裝置產(chǎn)生的剪切力將分散相達(dá)到破碎微粒化。攪拌機(jī)與膠體磨的缺點(diǎn)是乳化效率低，且如果乳化液是危險(xiǎn)品(如乳膠基質(zhì))時(shí)安全性很差。均化器的乳化原理是在壓力的突變以及高速?zèng)_擊的雙重作用下，將混合物料粉碎成微粒。超聲波乳化器的工作原理為將超聲波的能量傳遞于一定結(jié)構(gòu)的刀刃上，使其共振，當(dāng)振動(dòng)很激烈時(shí)，乳化也就在刀刃的附近發(fā)生。均化器與超聲波乳化器的缺點(diǎn)是制備的乳化液顆粒度大、能耗高，且產(chǎn)量小。靜態(tài)混合器是20世紀(jì)70年代開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的一種沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件的乳化器，其基本原理是利用固定在管內(nèi)的混合單元體改變流體在管內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)，以達(dá)到不同流體之間良好分散和充分混合的目的。流體在管線中流動(dòng)沖擊各種類型板元件，增加流體層流運(yùn)動(dòng)的速度梯度或形成湍流。但因靜態(tài)混合器尺寸大，流體在管路中流速低，難于將高粘度流體進(jìn)行混合，如將其用于制備乳化液時(shí)，存在乳化不均勻、乳化顆粒度大的缺點(diǎn)。中國(guó)專利申請(qǐng)CN101132853公開(kāi)了一種“使用微通道處理技術(shù)的乳化方法”，該方法是通過(guò)一個(gè)由液體通道、帶孔區(qū)段和處理微通道組成的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其中，處理微通道具有相對(duì)的側(cè)壁，帶孔區(qū)段設(shè)置在側(cè)壁中。根據(jù)流體的壓力差，分散相液體從液體通道進(jìn)入，經(jīng)多孔區(qū)段，再進(jìn)入處理微通道，與處理微通道內(nèi)的連續(xù)相液體混合。該方法的乳化效果取決于帶孔區(qū)段的微小孔隙的作用。但由于該孔隙直徑很小(50 ym以下)，因此分散相液體所需施加的壓力很大(約8 MPa)，運(yùn)行中安全性差且能耗高，同時(shí)，微小孔隙易被流體堵塞，影響連續(xù)性生產(chǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種安全連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)的乳化裝置，具有生產(chǎn)安全性高、制備的乳化液顆粒小且均勻等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本實(shí)用新型提出的一種安全連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)的乳化裝置，其特征在于包括設(shè)有水相乳化原料進(jìn)口腔孔的水相乳化原料進(jìn)口腔體、設(shè)有油相乳化原料進(jìn)口腔孔的油相乳化原料進(jìn)口腔體、兩相流體進(jìn)口通道混合腔體、設(shè)有坡?tīng)罱Y(jié)構(gòu)的長(zhǎng)方形兩相流體混合腔體通道和設(shè)有乳化混合物料出口通道腔孔的乳化混合物料出口通道混合腔體，其中，設(shè)有水相乳化原料進(jìn)口腔孔的水相乳化原料進(jìn)口腔體、設(shè)有油相乳化原料進(jìn)口腔孔的油相乳化原料進(jìn)口腔體、分別與設(shè)有坡?tīng)罱Y(jié)構(gòu)的長(zhǎng)方體兩相流體混合腔體通道的進(jìn)口端連接，設(shè)有坡?tīng)罱Y(jié)構(gòu)的長(zhǎng)方形兩相流體混合腔體通道的出口端與設(shè)有乳化混合物料出口通道腔孔的乳化混合物料出口通道混合腔體進(jìn)口端連接。本實(shí)用新型進(jìn)一步的優(yōu)選方案是:設(shè)有坡?tīng)罱Y(jié)構(gòu)的長(zhǎng)方形兩相流體混合腔體通道的寬度為1-10 mm、高度為1-10 mm，每?jī)蓚€(gè)坡?tīng)罱Y(jié)構(gòu)組成長(zhǎng)度為1.5 30 mm的一個(gè)單元池，5^20個(gè)單元池順序排列組成一個(gè)長(zhǎng)方形兩相流體混合腔體通道；其中，每個(gè)坡?tīng)罱Y(jié)構(gòu)的傾斜度值范圍為本體的上平面或下平面的30° 45°，也為本體的側(cè)表面平面的0°、0°。本實(shí)用新型的工作原理是:水相乳化原料流體和油相乳化原料流體在本實(shí)用新型設(shè)有坡?tīng)罱Y(jié)構(gòu)的長(zhǎng)方形兩相流體混合腔體通道中不斷上下交叉和循環(huán)往復(fù)，使兩相流體均勻混合，體層厚度由原先的毫米級(jí)細(xì)化為微米級(jí)至亞微米級(jí)，從而滿足兩相流體達(dá)到高效率和高通量混合乳化的要求。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比其顯著優(yōu)點(diǎn)是:第一，兩相流體在本實(shí)用新型設(shè)有坡?tīng)罱Y(jié)構(gòu)的長(zhǎng)方形兩相流體混合腔體通道中運(yùn)行所需要的工作壓力小于3 MPa，生產(chǎn)安全性高。第二，本實(shí)用新型的長(zhǎng)方形兩相流體混合腔體通道寬度和深度均為1-10 mm，不易被流體阻塞，生產(chǎn)連續(xù)性好。第三，本實(shí)用新型在兩相流體之間沒(méi)有設(shè)置中國(guó)專利申請(qǐng)CN101132853公開(kāi)的帶孔區(qū)段的流體連接通道，可使兩相流體獲得很高的流通量，生產(chǎn)安全和效率高，且有利于混合器的維護(hù)和清洗。第四，本實(shí)用新型制備的乳化液顆粒小且均勻，以滿足多用途需要。本實(shí)用新型廣泛適用于化學(xué)、化工、醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域。四
圖1為本實(shí)用新型提出的一種安全連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)的乳化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型提出的一種安全連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)的乳化裝置中的兩相流體流動(dòng)情景不意圖。五具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。結(jié)合圖1，本實(shí)用新型提出的一種安全連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)的乳化裝置，包括水相乳化原料進(jìn)口孔(1)、水相乳化原料進(jìn)口腔體(3 )、油相乳化原料進(jìn)口孔(2 )、油相乳化原料進(jìn)口腔體(4)、進(jìn)口通道混合腔體(5)、設(shè)有坡?tīng)罱Y(jié)構(gòu)(6)的長(zhǎng)方形兩相流體混合腔體通道(7)、出口通道混合腔體(8 )和出口通道孔(9 )。其中，長(zhǎng)方形兩相流體混合腔體通道(7 )的寬度為1 10 mm、高度為1 10 mm,每?jī)蓚€(gè)坡?tīng)罱Y(jié)構(gòu)(6)組成長(zhǎng)度為1.5 30 mm的一個(gè)單元池，5 20個(gè)單元池順序排列組成一個(gè)長(zhǎng)方形兩相流體混合腔體通道(7)。根據(jù)加工乳化物料對(duì)本實(shí)用新型的要求，長(zhǎng)方形兩相流體混合腔體通道(7)的材質(zhì)可為金屬材料，如不銹鋼、鋁合金或鐵合金等；長(zhǎng)方形兩相流體混合腔體通道(7)的材質(zhì)也可為非金屬材料，如陶瓷、塑料或玻璃等。本實(shí)用新型提出的乳化裝置的制造方法，首先預(yù)置上、下兩塊平板，平板材質(zhì)與上述長(zhǎng)方形兩相流體混合腔體通道(7)的材質(zhì)相同，應(yīng)用刻蝕技術(shù)將長(zhǎng)方形兩相流體混合腔體通道(7)的結(jié)構(gòu)嵌入上、下兩塊平板內(nèi)；其次將上、下兩塊平板之間用密封圈密封；然后將上、下兩塊平板用螺栓固定連接成為整體，從而形成用于化學(xué)化工安全連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)的乳化裝置。[0018]本實(shí)用新型提出的一種安全連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)的乳化裝置中的兩相流體流動(dòng)情景詳見(jiàn)圖2。圖2中的實(shí)線表示水相乳化原料流體、虛線表示油相乳化原料流體，表示了水相乳化原料流體和油相乳化原料流體在本實(shí)用新型設(shè)有坡?tīng)罱Y(jié)構(gòu)的長(zhǎng)方形兩相流體混合腔體通道中不斷上下交叉和循環(huán)往復(fù)，使兩相流體均勻混合，體層厚度由原先的毫米級(jí)細(xì)化為微米級(jí)至亞微米級(jí)，從而滿足兩相流體達(dá)到高效率和高通量混合乳化的要求。本實(shí)用新型制備的乳化液成品經(jīng)掃描電鏡檢測(cè)，其顆粒粒徑分布在0.2 2 μ m之間，粒徑小且分布均勻，符合乳化液成品質(zhì)量要求。本實(shí)用新型用于制造乳膠基質(zhì)時(shí)的工作壓力控制在3 MPa以內(nèi)為宜。本實(shí)用新型經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)驗(yàn)證，取得了滿意的應(yīng)用效果。
權(quán)利要求1.一種安全連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)的乳化裝置，其特征在于包括設(shè)有水相乳化原料進(jìn)口腔孔(O的水相乳化原料進(jìn)口腔體(3)、設(shè)有油相乳化原料進(jìn)口腔孔(2)的油相乳化原料進(jìn)口腔體(4)、兩相流體進(jìn)口通道混合腔體(5)、設(shè)有坡?tīng)罱Y(jié)構(gòu)(6)的長(zhǎng)方形兩相流體混合腔體通道(7)和設(shè)有乳化混合物料出口通道腔孔(9)的乳化混合物料出口通道混合腔體(8)，其中，設(shè)有水相乳化原料進(jìn)口腔孔(1)的水相乳化原料進(jìn)口腔體(3 )、設(shè)有油相乳化原料進(jìn)口腔孔(2)的油相乳化原料進(jìn)口腔體(4)、分別與設(shè)有坡?tīng)罱Y(jié)構(gòu)(6)的長(zhǎng)方體兩相流體混合腔體通道(7)的進(jìn)口端連接，設(shè)有坡?tīng)罱Y(jié)構(gòu)(6)的長(zhǎng)方形兩相流體混合腔體通道(7)的出口端與設(shè)有乳化混合物料出口通道腔孔(9)的乳化混合物料出口通道混合腔體(8)進(jìn)口端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳化裝置，其特征在于設(shè)有坡?tīng)罱Y(jié)構(gòu)(6)的長(zhǎng)方形兩相流體混合腔體通道(7)的寬度為1- 10 mm、高度為1- 10 mm,每?jī)蓚€(gè)坡?tīng)罱Y(jié)構(gòu)(6)組成長(zhǎng)度為1.5^30 mm的一個(gè)單元池，5 20個(gè)單元池順序排列組成一個(gè)長(zhǎng)方形兩相流體混合腔體通道(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的乳化裝置，其特征在于坡?tīng)罱Y(jié)構(gòu)(6)的傾斜度值范圍為本體的上平面或下平面的30° 45°，也為本體的側(cè)表面平面的0°-90°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳化裝置，其特征在于長(zhǎng)方形兩相流體混合腔體通道(7)的材質(zhì)為金屬材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的乳化裝置，其特征在于長(zhǎng)方形兩相流體混合腔體通道(7)的材質(zhì)為不銹鋼、鋁合金或鐵合金。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳化裝置，其特征在于長(zhǎng)方形兩相流體混合腔體通道(7)的材質(zhì)為非金屬材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的乳化裝置，其特征在于長(zhǎng)方形兩相流體混合腔體通道(7)的材質(zhì)為陶瓷、塑料或玻璃。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種安全連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)的乳化裝置，其特征在于包括設(shè)有水相乳化原料進(jìn)口腔孔的水相乳化原料進(jìn)口腔體、設(shè)有油相乳化原料進(jìn)口腔孔的油相乳化原料進(jìn)口腔體、兩相流體進(jìn)口通道混合腔體、設(shè)有坡?tīng)罱Y(jié)構(gòu)的長(zhǎng)方形兩相流體混合腔體和設(shè)有乳化混合物料出口通道腔孔的乳化混合物料出口通道混合腔體，其中，設(shè)有水相乳化原料進(jìn)口腔孔的水相乳化原料進(jìn)口腔體、設(shè)有油相乳化原料進(jìn)口腔孔的油相乳化原料進(jìn)口腔體、分別與設(shè)有坡?tīng)罱Y(jié)構(gòu)的長(zhǎng)方形兩相流體混合腔體的進(jìn)口端連接，長(zhǎng)方形兩相流體混合腔體的出口端與設(shè)有乳化混合物料出口通道腔孔的乳化混合物料出口通道混合腔體進(jìn)口端連接。本實(shí)用新型具有生產(chǎn)安全性高、制備的乳化液顆粒小而均勻等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01F5/04GK203002231SQ20122066857
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者錢(qián)華, 徐森, 王凱, 劉大斌, 李長(zhǎng)紅, 李雪菲 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué), 微楷化學(xué)(大連)有限公司