学习情境4乳化和均质设备课件

学习情境学习情境4 乳化和均质设备乳化和均质设备广东轻工职业技术学院广东轻工职业技术学院轻化工程系轻化工程系学习情境4 乳化和均质设备广东轻工职业技术学院1本章学习目的：本章学习目的：1 1。了解均质乳化的基本概念，乳状液制备方法及乳化了解均质乳化的基本概念，乳状液制备方法及乳化设备。设备。2 2。掌握掌握掌握乳化机的组成、工作过程和操作步骤。掌握乳化机的组成、工作过程和操作步骤。3 3。掌握高压均质机、。掌握高压均质机、剪切式均质机、超声波乳化器剪切式均质机、超声波乳化器和胶体磨的结构，工作原理及其应用场合。和胶体磨的结构，工作原理及其应用场合。学习情境4乳化和均质设备课件2第一节第一节 乳状液制备乳状液制备1、乳化的基本概念、乳化的基本概念 将两种互不相溶的液体（如油和水）放在一起搅拌，将两种互不相溶的液体（如油和水）放在一起搅拌，一种液体以微细液珠分散于另一种液体中，形成液一种液体以微细液珠分散于另一种液体中，形成液液体系，称为乳状液，这种过程称为乳化。液体系，称为乳状液，这种过程称为乳化。乳状液分为两类：乳状液分为两类：水包油乳状液水包油乳状液(O/W)O/W)：如雪花膏、奶液如雪花膏、奶液 油包水乳状液（油包水乳状液（W/OW/O）：）：如冷霜、清洁霜如冷霜、清洁霜 为了提高乳状液的稳定性，可采取以下两项措施：为了提高乳状液的稳定性，可采取以下两项措施：加入乳化剂加入乳化剂 采用机械方法采用机械方法 通常用乳状液中分散相液珠大小随时间变化的关系通常用乳状液中分散相液珠大小随时间变化的关系来衡量乳状液的稳定性。来衡量乳状液的稳定性。第一节 乳状液制备32、乳状液制备方法及乳化设备、乳状液制备方法及乳化设备 乳状液制备方法乳状液制备方法 转相乳化法转相乳化法 自然乳化法自然乳化法 瞬时成皂法瞬时成皂法 轮流加液法轮流加液法 界面复合物生成法界面复合物生成法 2、乳状液制备方法及乳化设备4乳化设备乳化设备 制备乳状液需要将乳状液分散得很细很均匀，由制备乳状液需要将乳状液分散得很细很均匀，由于形成巨大的表面需要能量，所以除了于形成巨大的表面需要能量，所以除了 使用乳化剂使用乳化剂和某种制备方法外，还需要特殊的设备。如混合、乳和某种制备方法外，还需要特殊的设备。如混合、乳化和均质设备，常用的有化和均质设备，常用的有搅拌器、胶体磨、均质机搅拌器、胶体磨、均质机等。等。乳化设备5第二节第二节 均质乳化设备均质乳化设备一、搅拌混合器一、搅拌混合器 混合所用搅拌器原则上均可用于乳化，但有其局限性，一般多使用推进式或涡轮式搅拌器。此法设备简单、操作方便，但制得的乳状液分散度低、均匀性差，故多用于其他乳化设备的预分散之用。第二节 均质乳化设备6二、胶体磨二、胶体磨 胶体磨主要由定子和转子组成，转子转速可自100020000rmin。转子和定子之间的间隙可调，一般为0.025lmm。操作时，液体自转子和定子之间的间隙通过，利用它所产生的巨大剪切力可将液体进行乳化。二、胶体磨7转子和定子间的表面可有如下几种情况：转子和定子间的表面可有如下几种情况：(1)转子和定子间的表面均为光面，两表面完全平行，液体的转子和定子间的表面均为光面，两表面完全平行，液体的乳化只依靠两表面的相对运动所产生的剪切力而完成。乳化只依靠两表面的相对运动所产生的剪切力而完成。(2)完全平行的转子和定子表面覆以金刚砂等形成粗糙的表面。完全平行的转子和定子表面覆以金刚砂等形成粗糙的表面。利用其形成的湍流可以处理黏度较高的乳浊液。利用其形成的湍流可以处理黏度较高的乳浊液。(3)转子和定子表面分别被加工成沟槽形，转子和定子的间隙转子和定子表面分别被加工成沟槽形，转子和定子的间隙在液体进口处较大、出口处较小。液体在间隙中通过时，受到沟在液体进口处较大、出口处较小。液体在间隙中通过时，受到沟槽及间隙改变的作用，流动方向急剧变化。物料受到很大的剪切槽及间隙改变的作用，流动方向急剧变化。物料受到很大的剪切力、摩擦力、离心力和高频振动等而被乳化。力、摩擦力、离心力和高频振动等而被乳化。转子和定子间的表面可有如下几种情况：8胶体磨胶体磨 组成组成 动盘、定盘、进料口、卸料口、间隙调节装置、动盘、定盘、进料口、卸料口、间隙调节装置、电动机和传动装置及机座等电动机和传动装置及机座等 主要工作部件：主要工作部件：1 1、动、定磨盘动、定磨盘 动、定磨盘用不锈钢制成。定盘的内壁面、动盘的动、定磨盘用不锈钢制成。定盘的内壁面、动盘的外壁面为截锥形，其对应的表面有齿，齿纹按物料流动外壁面为截锥形，其对应的表面有齿，齿纹按物料流动方向由稀到密，并有一定顷角。方向由稀到密，并有一定顷角。2 2、动定盘间隙、动定盘间隙 通过调节手柄带动定盘轴向移动，调节动定盘间隙通过调节手柄带动定盘轴向移动，调节动定盘间隙大小。采用限位螺钉控制最小间隙。大小。采用限位螺钉控制最小间隙。3 3、回流装置、回流装置 必要时，可利用回流装置将物料多次循环研磨。必要时，可利用回流装置将物料多次循环研磨。胶体磨9工作过程工作过程 当物料通过动盘和定盘间的间隙当物料通过动盘和定盘间的间隙时，贴附于定盘表面上的速度为零，而贴附时，贴附于定盘表面上的速度为零，而贴附于动盘的于动盘的 速度极高，物料内部产生了极大速度极高，物料内部产生了极大的速度梯度变化。物料受到强烈的的速度梯度变化。物料受到强烈的剪切、摩剪切、摩擦、湍动、冲击、高频振动，擦、湍动、冲击、高频振动，致使物料被研致使物料被研磨、分散、微细化、乳化、均质。磨、分散、微细化、乳化、均质。工作过程10学习情境4乳化和均质设备课件11种类种类 胶体磨分为两类：卧式和立式胶体磨分为两类：卧式和立式1 1、卧式胶体磨、卧式胶体磨 动盘和定盘间隙为动盘和定盘间隙为50150 m;动盘的转速为动盘的转速为300015000r/mim 。适合于粘度较低适合于粘度较低物料的物料的均质乳化均质乳化2 2、立式胶体磨、立式胶体磨 动、定磨盘间隙为动、定磨盘间隙为 0.0051.5mm;动磨盘的转速为动磨盘的转速为 300010000r/min。适合于粘度较高物料的研磨、均质和乳化。适合于粘度较高物料的研磨、均质和乳化。种类12卧式胶体磨结构示意图卧式胶体磨结构示意图1-进料口；进料口；2-前机壳；前机壳；3-动磨片；动磨片；4-定磨片；定磨片；5-动、静磨片之间间隙调节装置；动、静磨片之间间隙调节装置；6-传动机构；传动机构；7-机座机座卧式胶体磨结构示意图13学习情境4乳化和均质设备课件14立式胶体磨立式胶体磨1-料斗；料斗；2-转子；转子；3-定子；定子；4-离心盘；离心盘；5-出口出口立式胶体磨15学习情境4乳化和均质设备课件16均质机均质机 乳化后的液体通常采用均质工艺，使乳化液中的乳化后的液体通常采用均质工艺，使乳化液中的分散相更进一步微细化，更均匀，得到更稳定的产品。分散相更进一步微细化，更均匀，得到更稳定的产品。三、剪切式均质机三、剪切式均质机 高剪切均质机由电动机、连接体、均质头等组成，联高剪切均质机由电动机、连接体、均质头等组成，联接体一般采用无逢管焊接而成，均质头是由均质壳体、转接体一般采用无逢管焊接而成，均质头是由均质壳体、转子、定子、密封等组成，机械密封采用硬质内装型密封。子、定子、密封等组成，机械密封采用硬质内装型密封。均质机三、剪切式均质机 高剪切均质机由电动机、17a 定转子装配示意图定转子装配示意图 b 定、转子示意图定、转子示意图 c 剪切式均质机剪切式均质机剪切式均质机工作原理剪切式均质机工作原理 a 定转子装配示意图 b 定、转子示意图 18四、高压均质机四、高压均质机1、结构特点、结构特点 组成：组成：三柱塞往复泵、均质阀、传动机构及机体等三柱塞往复泵、均质阀、传动机构及机体等 主要工作部件主要工作部件 三柱塞泵：三柱塞泵：长方形泵体上开有三个柱塞孔，配有柱塞和进、长方形泵体上开有三个柱塞孔，配有柱塞和进、排液阀门。采用三柱塞泵供料均匀。排液阀门。采用三柱塞泵供料均匀。均质阀：均质阀：均质阀用钨、铬、钴等耐磨合金钢制造。第一级均质阀用钨、铬、钴等耐磨合金钢制造。第一级均质阀内液体压力为均质阀内液体压力为2025MPa；第二级均质阀压力；第二级均质阀压力为为3.5MPa四、高压均质机19学习情境4乳化和均质设备课件20学习情境4乳化和均质设备课件21三柱塞往复泵工作示意图三柱塞往复泵工作示意图（1 1）柱塞泵）柱塞泵三柱塞往复泵工作示意图（1）柱塞泵22学习情境4乳化和均质设备课件23学习情境4乳化和均质设备课件24（2）均质阀）均质阀均质阀工作原理图均质阀工作原理图（2）均质阀均质阀工作原理图 25均质阀示意图均质阀示意图 均质阀示意图 26学习情境4乳化和均质设备课件27学习情境4乳化和均质设备课件28学习情境4乳化和均质设备课件292 2、工作原理、工作原理 物料在高压作用下通过非常狭窄的间隙（一般物料在高压作用下通过非常狭窄的间隙（一般0.1mm），），造成高速液流造成高速液流（150200m/s）,使料液受使料液受到强大剪切力；同时料液中的分散相与均质阀阀芯产到强大剪切力；同时料液中的分散相与均质阀阀芯产生高速撞击；高速液流在通过均质阀时产生旋涡作用，生高速撞击；高速液流在通过均质阀时产生旋涡作用，致使微粒或分散相碎裂，从而达到均质的目的。致使微粒或分散相碎裂，从而达到均质的目的。高压均质机适合于处理较低粘度的物料，一般处高压均质机适合于处理较低粘度的物料，一般处理理 0.2PaS的液体。的液体。2、工作原理30*(离心式均质机离心式均质机)1 1、结构、结构 组成组成 ：转鼓、带齿圆盘及传动机构转鼓、带齿圆盘及传动机构 工作部件工作部件 转鼓：转鼓：由转轴和数十片蝶片等组成，有很强的分离能力。由转轴和数十片蝶片等组成，有很强的分离能力。带齿圆盘：带齿圆盘：圆盘边缘上有许多尖齿，齿前端边缘呈流线型，后圆盘边缘上有许多尖齿，齿前端边缘呈流线型，后端边缘削平。根据均质要求选择不同直径和齿数的圆盘，端边缘削平。根据均质要求选择不同直径和齿数的圆盘，得到不同程度的破碎度。得到不同程度的破碎度。*(离心式均质机)31学习情境4乳化和均质设备课件322 2、工作原理、工作原理 转鼓高速旋转（约转鼓高速旋转（约6000 6000 r/minr/min）,进入设备的料液进入设备的料液在离心力的作用下分成大、中、小三种密度。在离心力的作用下分成大、中、小三种密度。密度大密度大的的固体杂质等贴靠在鼓壁内侧；固体杂质等贴靠在鼓壁内侧；中等密度中等密度的液态物料穿过的液态物料穿过各孔后，靠近鼓壁沿外层向排出口移动；各孔后，靠近鼓壁沿外层向排出口移动；密度小密度小的微粒的微粒穿过各层碟片孔后向中心移动，并被导入均质室腔，由穿过各层碟片孔后向中心移动，并被导入均质室腔，由带齿圆盘以极高的速度与其产生相对运动，致使局部产带齿圆盘以极高的速度与其产生相对运动，致使局部产生旋涡，在强大的剪切力作用下使微粒破裂。均质后的生旋涡，在强大的剪切力作用下使微粒破裂。均质后的微粒与重液相混合成为均质乳化液。微粒与重液相混合成为均质乳化液。3 3、特点、特点 同一设备一次完成净化和均质操作；同一设备一次完成净化和均质操作；均质后的分散介质粒径小，且均匀；均质后的分散介质粒径小，且均匀；设备要求采用高强度轻质材料制造，以便提高转速设备要求采用高强度轻质材料制造，以便提高转速 增强均质效果。增强均质效果。2、工作原理33五、超声波乳化器五、超声波乳化器 1 1、基本概念、基本概念 超声波超声波 空蚀现象（或空化效应）空蚀现象（或空化效应）2 2、工作原理、工作原理 五、超声波乳化器34超声乳化器超声乳化器 超声乳化器 35a压电式压电式 b磁致伸缩式磁致伸缩式 c液笛式液笛式超声波发生器超声波发生器a压电式 b磁致伸缩式 36学习情境4乳化和均质设备课件37学习情境4乳化和均质设备课件38学习情境4乳化和均质设备课件39*(连续喷射式混合乳化机连续喷射式混合乳化机)1 1、组成、组成2 2、工作过程、工作过程1.1.过滤器过滤器2.2.蒸汽加热器蒸汽加热器3.3.喷嘴喷嘴4.4.预热器预热器5.5.贮槽贮槽6.6.泵泵7.7.筛网筛网8.8.旋风分离器旋风分离器9.9.贮槽贮槽*(连续喷射式混合乳化机)40 *(真空乳化机真空乳化机)它是在真空状态下进行搅拌和乳化，是生产膏、它是在真空状态下进行搅拌和乳化，是生产膏、霜、蜜类化妆品的理想生产设备。也可用于精细化工、霜、蜜类化妆品的理想生产设备。也可用于精细化工、制药及食品工业等。制药及食品工业等。1 1、组成、组成 由乳化锅、水溶解锅、油溶解锅、真空泵、电动机和由乳化锅、水溶解锅、油溶解锅、真空泵、电动机和控制柜等组成控制柜等组成 将油溶性和水溶性原料分别在油相和水相原料溶解将油溶性和水溶性原料分别在油相和水相原料溶解锅内熔化，或溶解，通常温度保持在锅内熔化，或溶解，通常温度保持在 80 80 C C左右，用水左右，用水蒸汽加热到一定温度的水相和油相原料经过滤器添加到蒸汽加热到一定温度的水相和油相原料经过滤器添加到乳化锅内，并进行一定时间的搅拌和乳化。乳化锅内，并进行一定时间的搅拌和乳化。*(真空乳化机)41学习情境4乳化和均质设备课件42M一电动机；电动机；F F一过滤器；一过滤器；TT温度计；温度计；VPVP一真空泵；一真空泵；11刮壁装置，刮壁装置，22框式搅拌器；框式搅拌器；33桨式搅拌器；桨式搅拌器；4 4一均质器一均质器M一电动机；432、操作步骤、操作步骤 1 1、在油相和水相溶解锅中用水蒸汽将油相和水相原在油相和水相溶解锅中用水蒸汽将油相和水相原料分别加热熔化或溶解，其温度保持在料分别加热熔化或溶解，其温度保持在8080左右；左右；2 2、经油和水相熔化锅处理过的原料经过滤器输送到经油和水相熔化锅处理过的原料经过滤器输送到乳化锅内，当液体液面全部浸没搅拌器叶轮后启动搅乳化锅内，当液体液面全部浸没搅拌器叶轮后启动搅拌器；当参加乳化的全部物料投放后，关闭乳化锅的拌器；当参加乳化的全部物料投放后，关闭乳化锅的全部阀门，启动真空泵，使锅内维持一定的真空度。全部阀门，启动真空泵，使锅内维持一定的真空度。锅的温度为锅的温度为7580，经过一段时间的搅拌和乳化。经过一段时间的搅拌和乳化。3 3、向夹套内通入冷水，温度下降至向夹套内通入冷水，温度下降至5050 ，添加香精；添加香精；4 4、继续冷却，温度进一步降低，停止搅拌，将乳化继续冷却，温度进一步降低，停止搅拌，将乳化锅恢复常压后即可出料；锅恢复常压后即可出料；5 5、将乳化锅中的乳化液输送至包装车间进行包装。将乳化锅中的乳化液输送至包装车间进行包装。2、操作步骤44*(真空乳化的附属装置真空乳化的附属装置真空泵真空泵)1 1、往复式真空泵、往复式真空泵 2 2、水蒸汽喷射泵、水蒸汽喷射泵 3 3、水环式真空泵、水环式真空泵*(真空乳化的附属装置真空泵)451 1、往复真空泵、往复真空泵 它的构造和工作原它的构造和工作原理与往复压缩机或往复泵理与往复压缩机或往复泵基本相同。基本相同。由于真空泵所抽吸气体由于真空泵所抽吸气体的压力很小，且其压缩比的压力很小，且其压缩比高（通常大于高（通常大于2020），因而），因而真空泵进、排气阀门必须真空泵进、排气阀门必须更加轻巧灵活、余隙容积更加轻巧灵活、余隙容积必须更小。必须更小。若气体具有腐蚀性，若气体具有腐蚀性，可采用隔膜真空泵。可采用隔膜真空泵。1、往复真空泵 462 2、蒸汽喷射泵、蒸汽喷射泵 它的工作流体是水蒸汽。它的工作流体是水蒸汽。工作蒸汽以很高的速度从喷嘴工作蒸汽以很高的速度从喷嘴喷出，在喷射过程中，蒸汽的喷出，在喷射过程中，蒸汽的静压能转变为动能，产生低压，静压能转变为动能，产生低压，而将气体吸入。而将气体吸入。吸入的气体与蒸汽混合后进吸入的气体与蒸汽混合后进入扩散管，使部分动能转变为入扩散管，使部分动能转变为静压能，而后从压出口排出。静压能，而后从压出口排出。单级蒸汽喷射泵可达到单级蒸汽喷射泵可达到9999的真空度。的真空度。若要获得更高的真空度，可若要获得更高的真空度，可以采用多级蒸汽喷射泵。以采用多级蒸汽喷射泵。2、蒸汽喷射泵47 3 3、水环式真空泵、水环式真空泵 泵壳内偏心装有叶轮，叶轮泵壳内偏心装有叶轮，叶轮上有辐射状叶片，泵壳内约充上有辐射状叶片，泵壳内约充有一半容积的水。有一半容积的水。当叶轮旋转时，形成水环。当叶轮旋转时，形成水环。水环有液封作用，使叶片间空水环有液封作用，使叶片间空隙形成大小不等的密封小室。隙形成大小不等的密封小室。当小室的容积增大时，气体通当小室的容积增大时，气体通过吸入口被吸入；当小室变小过吸入口被吸入；当小室变小时，气体由压出口排出。时，气体由压出口排出。水环真空泵可产生的最大水环真空泵可产生的最大真空度为真空度为8383kPakPa左右。左右。3、水环式真空泵48