學(xué)習(xí)情境4乳化和均質(zhì)設(shè)備課件

學(xué)習(xí)情境4乳化和均質(zhì)設(shè)備廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院輕化工程系本章學(xué)習(xí)目的：

1。了解均質(zhì)乳化的基本概念，乳狀液制備方法及乳化設(shè)備。

2。掌握掌握乳化機(jī)的組成、工作過程和操作步驟。

3。掌握高壓均質(zhì)機(jī)、剪切式均質(zhì)機(jī)、超聲波乳化器和膠體磨的結(jié)構(gòu)，工作原理及其應(yīng)用場合。

第一節(jié)乳狀液制備1、乳化的基本概念

將兩種互不相溶的液體（如油和水）放在一起攪拌，一種液體以微細(xì)液珠分散于另一種液體中，形成液—液體系，稱為乳狀液，這種過程稱為乳化。乳狀液分為兩類：水包油乳狀液(O/W)：如雪花膏、奶液油包水乳狀液（W/O）：如冷霜、清潔霜為了提高乳狀液的穩(wěn)定性，可采取以下兩項(xiàng)措施：①加入乳化劑②采用機(jī)械方法通常用乳狀液中分散相液珠大小隨時(shí)間變化的關(guān)系來衡量乳狀液的穩(wěn)定性。2、乳狀液制備方法及乳化設(shè)備乳狀液制備方法轉(zhuǎn)相乳化法自然乳化法瞬時(shí)成皂法輪流加液法界面復(fù)合物生成法

乳化設(shè)備制備乳狀液需要將乳狀液分散得很細(xì)很均勻，由于形成巨大的表面需要能量，所以除了使用乳化劑和某種制備方法外，還需要特殊的設(shè)備。如混合、乳化和均質(zhì)設(shè)備，常用的有攪拌器、膠體磨、均質(zhì)機(jī)等。

第二節(jié)均質(zhì)乳化設(shè)備一、攪拌混合器

混合所用攪拌器原則上均可用于乳化，但有其局限性，一般多使用推進(jìn)式或渦輪式攪拌器。此法設(shè)備簡單、操作方便，但制得的乳狀液分散度低、均勻性差，故多用于其他乳化設(shè)備的預(yù)分散之用。二、膠體磨膠體磨主要由定子和轉(zhuǎn)子組成，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速可自1000～20000r／min。轉(zhuǎn)子和定子之間的間隙可調(diào)，一般為0.025～lmm。操作時(shí)，液體自轉(zhuǎn)子和定子之間的間隙通過，利用它所產(chǎn)生的巨大剪切力可將液體進(jìn)行乳化。轉(zhuǎn)子和定子間的表面可有如下幾種情況：

(1)轉(zhuǎn)子和定子間的表面均為光面，兩表面完全平行，液體的乳化只依靠兩表面的相對運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的剪切力而完成。

(2)完全平行的轉(zhuǎn)子和定子表面覆以金剛砂等形成粗糙的表面。利用其形成的湍流可以處理黏度較高的乳濁液。

(3)轉(zhuǎn)子和定子表面分別被加工成溝槽形，轉(zhuǎn)子和定子的間隙在液體進(jìn)口處較大、出口處較小。液體在間隙中通過時(shí)，受到溝槽及間隙改變的作用，流動(dòng)方向急劇變化。物料受到很大的剪切力、摩擦力、離心力和高頻振動(dòng)等而被乳化。膠體磨組成

動(dòng)盤、定盤、進(jìn)料口、卸料口、間隙調(diào)節(jié)裝置、電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置及機(jī)座等主要工作部件：

1、動(dòng)、定磨盤動(dòng)、定磨盤用不銹鋼制成。定盤的內(nèi)壁面、動(dòng)盤的外壁面為截錐形，其對應(yīng)的表面有齒，齒紋按物料流動(dòng)方向由稀到密，并有一定頃角。

2、動(dòng)定盤間隙通過調(diào)節(jié)手柄帶動(dòng)定盤軸向移動(dòng)，調(diào)節(jié)動(dòng)定盤間隙大小。采用限位螺釘控制最小間隙。

3、回流裝置

必要時(shí)，可利用回流裝置將物料多次循環(huán)研磨。

工作過程

當(dāng)物料通過動(dòng)盤和定盤間的間隙時(shí)，貼附于定盤表面上的速度為零，而貼附于動(dòng)盤的速度極高，物料內(nèi)部產(chǎn)生了極大的速度梯度變化。物料受到強(qiáng)烈的剪切、摩擦、湍動(dòng)、沖擊、高頻振動(dòng)，致使物料被研磨、分散、微細(xì)化、乳化、均質(zhì)。種類

膠體磨分為兩類：臥式和立式1、臥式膠體磨動(dòng)盤和定盤間隙為50~150m;

動(dòng)盤的轉(zhuǎn)速為3000~15000r/mim。

適合于粘度較低物料的均質(zhì)乳化2、立式膠體磨動(dòng)、定磨盤間隙為0.005~1.5mm;

動(dòng)磨盤的轉(zhuǎn)速為3000~10000r/min。

適合于粘度較高物料的研磨、均質(zhì)和乳化。臥式膠體磨結(jié)構(gòu)示意圖1-進(jìn)料口；2-前機(jī)殼；3-動(dòng)磨片；4-定磨片；5-動(dòng)、靜磨片之間間隙調(diào)節(jié)裝置；6-傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；7-機(jī)座立式膠體磨1-料斗；2-轉(zhuǎn)子；3-定子；4-離心盤；5-出口均質(zhì)機(jī)

乳化后的液體通常采用均質(zhì)工藝，使乳化液中的分散相更進(jìn)一步微細(xì)化，更均勻，得到更穩(wěn)定的產(chǎn)品。

三、剪切式均質(zhì)機(jī)

高剪切均質(zhì)機(jī)由電動(dòng)機(jī)、連接體、均質(zhì)頭等組成，聯(lián)接體一般采用無逢管焊接而成，均質(zhì)頭是由均質(zhì)殼體、轉(zhuǎn)子、定子、密封等組成，機(jī)械密封采用硬質(zhì)內(nèi)裝型密封。

a定轉(zhuǎn)子裝配示意圖b定、轉(zhuǎn)子示意圖c剪切式均質(zhì)機(jī)剪切式均質(zhì)機(jī)工作原理

四、高壓均質(zhì)機(jī)1、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)⑴組成：三柱塞往復(fù)泵、均質(zhì)閥、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及機(jī)體等⑵主要工作部件①三柱塞泵：長方形泵體上開有三個(gè)柱塞孔，配有柱塞和進(jìn)、排液閥門。采用三柱塞泵供料均勻。②均質(zhì)閥：均質(zhì)閥用鎢、鉻、鈷等耐磨合金鋼制造。第一級均質(zhì)閥內(nèi)液體壓力為20～25MPa；第二級均質(zhì)閥壓力為3.5MPa三柱塞往復(fù)泵工作示意圖（1）柱塞泵（2）均質(zhì)閥均質(zhì)閥工作原理圖均質(zhì)閥示意圖2、工作原理

物料在高壓作用下通過非常狹窄的間隙（一般<0.1mm），造成高速液流（150~200m/s）,使料液受到強(qiáng)大剪切力；同時(shí)料液中的分散相與均質(zhì)閥閥芯產(chǎn)生高速撞擊；高速液流在通過均質(zhì)閥時(shí)產(chǎn)生旋渦作用，致使微?；蚍稚⑾嗨榱眩瑥亩_(dá)到均質(zhì)的目的。

高壓均質(zhì)機(jī)適合于處理較低粘度的物料，一般處理0.2Pa·S的液體。***(離心式均質(zhì)機(jī))

1、結(jié)構(gòu)

⑴組成：轉(zhuǎn)鼓、帶齒圓盤及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)⑵工作部件①轉(zhuǎn)鼓：由轉(zhuǎn)軸和數(shù)十片蝶片等組成，有很強(qiáng)的分離能力。②帶齒圓盤：圓盤邊緣上有許多尖齒，齒前端邊緣呈流線型，后端邊緣削平。根據(jù)均質(zhì)要求選擇不同直徑和齒數(shù)的圓盤，得到不同程度的破碎度。

2、工作原理

轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)（約6000r/min）,進(jìn)入設(shè)備的料液在離心力的作用下分成大、中、小三種密度。密度大的固體雜質(zhì)等貼靠在鼓壁內(nèi)側(cè)；中等密度的液態(tài)物料穿過各孔后，靠近鼓壁沿外層向排出口移動(dòng)；密度小的微粒穿過各層碟片孔后向中心移動(dòng)，并被導(dǎo)入均質(zhì)室腔，由帶齒圓盤以極高的速度與其產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)，致使局部產(chǎn)生旋渦，在強(qiáng)大的剪切力作用下使微粒破裂。均質(zhì)后的微粒與重液相混合成為均質(zhì)乳化液。

3、特點(diǎn)

①同一設(shè)備一次完成凈化和均質(zhì)操作；②均質(zhì)后的分散介質(zhì)粒徑小，且均勻；③設(shè)備要求采用高強(qiáng)度輕質(zhì)材料制造，以便提高轉(zhuǎn)速增強(qiáng)均質(zhì)效果。五、超聲波乳化器

1、基本概念

①超聲波②空蝕現(xiàn)象（或空化效應(yīng)）

2、工作原理

超聲乳化器a．壓電式b．磁致伸縮式c．液笛式超聲波發(fā)生器***(連續(xù)噴射式混合乳化機(jī))1、組成2、工作過程1.過濾器2.蒸汽加熱器3.噴嘴4.預(yù)熱器5.貯槽6.泵7.篩網(wǎng)8.旋風(fēng)分離器9.貯槽

***(真空乳化機(jī))

它是在真空狀態(tài)下進(jìn)行攪拌和乳化，是生產(chǎn)膏、霜、蜜類化妝品的理想生產(chǎn)設(shè)備。也可用于精細(xì)化工、制藥及食品工業(yè)等。1、組成

由乳化鍋、水溶解鍋、油溶解鍋、真空泵、電動(dòng)機(jī)和控制柜等組成

將油溶性和水溶性原料分別在油相和水相原料溶解鍋內(nèi)熔化，或溶解，通常溫度保持在80C左右，用水蒸汽加熱到一定溫度的水相和油相原料經(jīng)過濾器添加到乳化鍋內(nèi)，并進(jìn)行一定時(shí)間的攪拌和乳化。M一電動(dòng)機(jī)；F一過濾器；T—溫度計(jì)；VP一真空泵；1—刮壁裝置，2—框式攪拌器；3—槳式攪拌器；4一均質(zhì)器2、操作步驟

1、在油相和水相溶解鍋中用水蒸汽將油相和水相原料分別加熱熔化或溶解，其溫度保持在80℃左右；2、經(jīng)油和水相熔化鍋處理過的原料經(jīng)過濾器輸送到乳化鍋內(nèi)，當(dāng)液體液面全部浸沒攪拌器葉輪后啟動(dòng)攪拌器；當(dāng)參加乳化的全部物料投放后，關(guān)閉乳化鍋的全部閥門，啟動(dòng)真空泵，使鍋內(nèi)維持一定的真空度。鍋的溫度為75~80℃，經(jīng)過一段時(shí)間的攪拌和乳化。3、向夾套內(nèi)通入冷水，溫度下降至50℃

，添加香精；4、繼續(xù)冷卻，溫度進(jìn)一步降低，停止攪拌，將乳化鍋恢復(fù)常壓后即可出料；5、將乳化鍋中的乳化液輸送至包裝車間進(jìn)行包裝。***(真空乳化的附屬裝置—真空泵)

1、往復(fù)式真空泵

2、水蒸汽噴射泵

3、水環(huán)式真空泵1、往復(fù)真空泵

它的構(gòu)造和工作原理與往復(fù)壓縮機(jī)或往復(fù)泵基本相同。由于真空泵所抽吸氣體的壓力很小，且其壓縮比高（通常大于20），因而真空泵進(jìn)、排氣閥門必須更加輕巧靈活、余隙容積必須更小。若氣體具有腐蝕性，可采用隔膜真空泵。2、蒸汽噴射泵

它的工作流體是水蒸汽。工作蒸汽以很高的速度從噴嘴噴出，在噴射過程中，蒸汽的靜壓能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，產(chǎn)生低壓，而將氣體吸入。吸入的氣體與蒸汽混合后進(jìn)入擴(kuò)散管，使部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，而后從壓出口排出。