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重磅收藏 | 如何选择均质器?

来源:轻大美妆 发布时间:2022-07-20 743
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化妆品制作工艺和设备选型中有关均质和均值器的知识使用非常普遍,但研究却不多,在实践过程中大家也多依照经验,实际应用众说纷纭。本文根据作者近期在企业实训实践中的研究分享整理,期望通过现有科学理论指导生产科研实践,为行业深入了解化妆品生产工艺中均质器的使用提供参考。

编者按】化妆品制作工艺和设备选型中有关均质和均值器的知识使用非常普遍,但研究却不多,在实践过程中大家也多依照经验,实际应用众说纷纭。本文根据作者近期在企业实训实践中的研究分享整理,期望通过现有科学理论指导生产科研实践,为行业深入了解化妆品生产工艺中均质器的使用提供参考。


乳状液是食品和化工行业常见的一种产品状态。


图1 乳状液混合均质过程示意图


乳状液中以液滴或其他形式被分散的一相称为分散相(或称内相,不连续相);另一相是连成一片的,称为分散介质(或称外相,连续相)。


形成乳状液的重要过程就是一种液体被分裂成小液滴,分散于另一不相混溶的液体中,形成乳状液的过程。通常向体系提供机械能(如搅拌和均质等)可完成乳化过程(如图1所示)。均质就是指物料的料液在挤压,强冲击与失压膨胀的三重作用下使物料细化,从而使物料能更均匀的相互混合。


它是食品或化工行业生产中经常要运用的一项技术,其过程就是依靠搅拌装置的机械作用所产生的剪切力,将分散相撕碎成微粒而分散在连续相中,形成乳(膏)状均相物。这种操作称为均质化,是一种单元操作,过程中使用一类加工设备,即均质器,旨在液-液分散中减少液滴的尺寸,使分散体系更均匀。



1.乳化过程中液滴发生的物理化学过程


在任何情况下,液滴必须先形变才被破裂。


制备乳状液一般需要有合适的乳化剂,其作用是降低表面张力值(例如由40mN·m-1降低至5mN·m-1),使液滴形变容易发生,液滴易破坏。乳化剂的另一作用是形成一个连续相的界面膜。


图2  形成乳状液的液滴变化示意图


在乳化过程中,液滴可能会重新絮凝或聚结。而多数絮凝的液滴在短时间内又会再次被破坏,这些过程在乳化时都会同时发生(图2所示)。液-液混合过程中, 液滴的聚并和破裂是一个动态平衡过程,各种状态液滴形成的速度受各种复杂因素所制约,并且相互影响。


产生乳状液需要的能量比较高的,只有十分强烈的搅拌才能达到,成本也是昂贵的。这些能量除小部分是表面自由能的需要外,主要耗散成热能。添加合适的乳化剂可大大地降低获得给定大小液滴所需的搅拌能量。


图3 乳化剂在形成乳状液中的作用示意图



乳化剂吸附在界面上,形成取向的界面膜,如图3所示。


其作用:① 降低两液相的界面张力,结果也减少由于两相界面面积增加而引起的热力学不稳定性;② 由于形成围绕着液滴的机械、位阻和静电的位垒,降低了已分散液滴的聚结速度,从而增加了体系的稳定性。


所以选择乳化剂的目的就是形成最佳的小液滴。最佳乳化剂的条件即为:快速吸附 、降低界面张力并形成保护膜。



 2.液滴破碎物理学 


在乳状液制备的过程中,都是通过各种方式供给体系的能量使液滴破裂,形成稳定的乳状液。如通过强烈的搅拌和均质设备、高压液流的冲击和超声能作用等,形成层流、湍流和空化作用(caviation),将大液滴破裂为更小的液滴。

    

图4  液体-液体分散的简单变形场景



液液分散体系体系中液滴随着外界应力的变化发生形状的变化,最终液滴破碎,过程如图4所示。    


液滴破碎所涉及到的主要物理学参数如下:


① 维持力:液滴形态的维持力(拉普拉斯压力,曲面所受的内外压力差)。

② 破碎力:液滴破裂是由于水滴表面施加切向应力所致。

③ 韦伯数(We):液滴破碎力和液滴维持力之间的比率,液滴变化只发生在临界韦伯数以上。

We<Wecrit 或 tbr <tbr,crit, 液滴变形;

We>Wecrit 或 tbr >tbr,crit, 液滴破裂。

④ 变形时间:液滴必须暴露在切向应力下足够长的时间才能破碎。


现今在乳状液制备的过程中,通常是通过使用均质器设备来给体系供给能量使液滴破裂,形成稳定的乳状液。


图5 液滴主要直径与乳化剂浓度的关系(固定均质条件1000psi)



在固定均质条件下,乳化剂的浓度增加则会导致液滴的直径变小。如图5所示,固定均质条件(1000psi), 一旦乳化剂浓度超过一定程度,液滴大小将不再变化,若想获得更小的液滴直径,则需要考虑均质器的能量输入。



 3.均质乳化 

图6 典型均质器结构示意图



均质混合器是一种高分散、乳化、均质、混合和粉碎作用的高效多功能混合器。它的速度比较高,叶轮小。叶轮直径仅为混合罐直径的 1/10~1/75 。在传统的混合搅拌理论中,动能分别与转数的三次方和叶轮直径的五次方成比例,叶轮直径增加,动能急据上升。因此,均质器采用小直径、高转数可以降低能耗,节约能源。


均质器一般结构如图6所示,除了一般对流外,还有冲击、挤压、剪切和摩擦作用,物料在向上喷射过程中又受到径向推力和轴向力相交叉,因而,对于易结团、凝絮、悬浮、粘胶等物料具有乳化、分散、均质、混合和粉碎等显著的效果。因而,它能在极短的时间内使物料中的微粒很快粉碎成亚微米细度。



3.1  均质器中流体的运动   


基于均质器的几何形状不同,其中流体的流型是复杂的。一般的流动可以是层流(旋转,简单剪切,延伸)或湍流。如图7所示。


图7  液体流动形态



3.2  均质器的物性参数   


均质器在进行液液分散时,主要涉及到几种物性参数:




① 能量密度:指单位体积里所含的能量,其大小影响可达到的最小液滴尺寸 。 

② 能效:主要表征均质过程中的热损失,此参数关系到制造成本。

③ 体积流量:主要表征均质后产品的生产量,此参数关系到生产时间。

④ 产品流变性:涉及到生产的限制使用,考虑到可均质的原料。


其中最关键的参数是能量密度 Ev, 能量密度Ev等于能量输入与体积的比,可以简单地从功耗和体积流量计算。


3.3  均质器类型     

    

均质器的类型有如下几种:


图8 常见均质器的结构示意图



 4.高速搅拌机 


高速搅拌机是一种比较特殊的径流型搅拌器,剪切性能很高,循环能力相对较弱,分散、粉碎、剥离作用强烈。该类机器的共有的特性如下:


图9  高速搅拌机

  • 低能量体积比输入(能量密度)

  • 能量输入在搅拌容器内高度分布 (在低剪切和高剪切区域)

  • 搅拌器的几何形状和转速是主要参数 →湍流流动优先

  • 最终产品的粒度分布宽,颗粒大

  • 搅拌过程需要避免空气混入,以避免泡沫形成

  • 设备相当便宜,通常用于预混料生产。



 5.高压均质器 

高压均质领域使用的系统包括一个高压泵,作为压力发生器,以及一个液压消耗器,称为均质阀。泵的作用是产生在阀内分散的能量,输送被分散的流体,保证过程中准确的流量。一般来说,均质器可以大致分为以下几种:


①低/中压均质:50- 500 bar (通常用于食品工业);

②中压均质:500-700 bar (用于化工、化妆品等行业);

③高压均质:700- 2000 bar (例如,生物技术工业中释放代谢体的细胞破裂或制药配方中无热原脂质体生产)

④超高压均质:2000-40w bar (杀菌保鲜)


在高速转动下,由于产生强烈的混合分散作用与高剪切作用,可以使液-液〈或浓-圄〉体系在极短时间内实现乳化、研磨、均质、分散等作用,使产品均质化。


图10  高压均质器结构


高压均质器是化妆品、食品中常用的乳化设备。转子和定子之间的槽可以看作是一个恒定输送的扁平的、发散的喷嘴。破坏能量来自于通过均质阀的高压弛豫现象。给予的压力一般从50到700 Pa(微流化器高达1600Pa)。而设备内均质阀的几何形状是影响流型的关键因素。均质可以是单层,也可以是多层。


5.1  均质阀内部的物理过程     


由于高压均质器 (HPH) 中的乳化是由流体动力控制的,因此转子区域的湍流场非常重要。任何类型的均质阀中的工艺液体在高压下通过一个称为均质间隙的收敛段,然后再膨胀。若液体流量为Q,流动面积截面积为f,则


Qvf  或 Q = ηvf(2ΔP/ρ)1/2    


式中为流速,η为速度系数,为开孔压差,ρ 为液体密度。

流体进入均质阀后,流速大大增加,导致图11中A点的压差达到蒸汽压P(伯努利)。由于PD低于外部压力PA,所以出现空化(气穴)现象和两相渗流现象。


• 空化(气穴)现象是由于机械力致使液体突然形成低压气泡并破裂的现象。

• 两相渗流时的渗流形态主要是其中一相成柱塞状分散在另一相中流动,或者其中一相成液滴或气泡分散在另一相中流动。


多相流的压力信号转导比单相流体慢,所以外部压力的平衡发生的时间比较晚(一般在接近出口位置)。而压力突变会导致体系内空化气泡溃灭,液体的流型转化为单相流。


图11 液体流经均质阀的压力变化


因此,液滴破裂主要是由于:


 (a)区即为转子入口,流体为层流和湍流;

 (b)区流体内空化气泡的生长阶段;

 (c)区流体内空化气泡溃灭。



5.2  高压均质器的效率要求    


高压均质器的均质效率受到均质阀、均质压力以及反压力的影响。常见的均质阀类型有:平面,齿状或刀状边缘。如图12a-12b。均质化的压力主要与定子和转子之间的间隙尺寸相关。如图12c~12e。


图12  (a)平面,(b)齿状,(c),(d),(e)


因此,均质阀的结构设计应考虑以下标准:


• 确保空化气泡有足够的时间生长;

• 向出口处“爆炸性”增加压力;

• “类狄拉克”压力的最大高度增加。

用户需要考虑的基本工艺参数为均质压力PH和外部(出口)压力PA。出口处压力可通过以下方式增加:

• 在连接的工艺设备中增加压力;

•引入二次压力阀;

• 引入二次均质阀。


5.3  均质压力(能量密度)的影响       


其中最关键的参数是能量密度 Ev, 能量密度Ev等于能量输入与体积的比,可以简单地从功耗和体积流量计算。随着能量密度的增加,乳化体系平均液滴直径呈下降趋势,能量密度的数量级与平均液滴直径呈线性关系,且随着分散相体积增大,平均液滴直径先增大后减小,而体积分数占50%时,平均液滴直径高于相同条件下其他的体积比例。如图13所示。


图13 不同的分散相体积分数下平均液滴直径与能量密度的关系



在高压均质体系中,平均液滴尺寸不仅仅受到均质压力的影响,同时还受到反压力的影响。分析了刀刃状均质阀在100 bar 的均质压力下反压力对平均液滴尺寸的影响,结果如图14所示。随着反压力的增加,乳化体系平均液滴直径明显呈下降趋势。


图14 在固定均质压力下平均液滴直径与反压力的关系



5.4  液体粘度的影响     


液滴尺寸大小不仅和分散相的体积分数有关还和分散相的黏度有关。在固定相黏度不变的情况下,考察了不同的分散相体系中能量密度与液滴尺寸的关系,结果如图15所示。从图中可以发现乳化体系平均液滴直径随着能量密度的数量级的增加而下降,且黏度越低,液滴直径越小。


图15 不同分散相黏度体系中能量密度对液滴尺寸的影响



而分散相和连续相粘度比也对体系液滴尺寸有很大的影响。如图16所示,在相同的能量密度下,随着分散相(油相)黏度ηd和连续相(水相)黏度ηc比值的增加,平均液滴直径先减小后增加,其中油相和水相黏度比在0.05~5之间时,形成小液滴,平均液滴直径在0.5~1μm。因此,控制粘度比非常重要。


图16 分散相与连续相的黏度比对液滴尺寸的影响

层流条件,油/水乳液,快速乳化剂 (Schubert和Armbruster, 1992)



5.5  均质阀几何形状的影响 


均质器的转子形状对均质效果有很大影响,定子和转子的接触面大小直接影响流体在均质器内被剪切的时间。从图17可以发现,相同操作条件下,定子和转子的接触面越大,产生的流体平均液滴直径越小。相同条件下,有反压力存在,促进液滴的进一步均质,产生的流体粒径更小。


图片

图17 不同形状的均质阀对液滴尺寸的影响


5.6  多步均化       


高压均质器的剪切效率也可以通过均质次数反映出来。在水和玉米油体系(4:1,v/v),加入乳化剂LEO-10,选用平板均质阀,考察均质次数和平均液滴直径的关系,结果如图18所示。从图中可以看出均质次数增加,平均液滴直径变小,当均质到达一定次数后,平均液滴直径达到稳定状态,不再发生变化。均质压力越大,越快达到均质平衡态。


图18 均质次数对液滴尺寸的影响


5.7  微射流器(MF)   


从高压均质器到微射流器(又称为微射流均质器),从结构上一个小的设计改变产生很大的效果(如图19所示),其均质结果可以达到0.1μm左右。原物料通过高压泵(加压至0.36~160MPa)输入到微细通道内,流速被增加到极高速度,再被引入一个反应室内,先被分成多股的细流,形成以层流状态流动的高速流体,并立即进入反应室的冲击区内形成极为强烈的垂直对撞,在百万之一秒内完成对撞,释放出本身的大部分能量,产生90%的压力降。因此,在此冲击区内,发生高频剪切+撞击+物料粒子间对射爆破+巨大的压力降(可达2000bar或者更高),最终使得物料粒径细化均一。


微射流均质器的性能特点如下:


• 除了压力的变化导致空化外,流体射流也会撞击混合腔。

• 极端的湍流和非常高的剪切力会导致液滴的额外破碎。

• 需要更高的均质压力。


图19 微射流均质器的腔体结构


此外,微射流均质器无活动部件,所以维护成本低。但是,堵塞的可能性更大。


5.8  HPH和MF比较


图20 微射流器的腔体结构


比较微射流和高压均质器的能量密度和平均液滴直径的关系,得到的结果如图20。可以看出无论有没有反压力,微射流器产生的液滴均比高压均质器的液滴小。


微射流均质过程中由于存在巨大的剪切、爆破和撞击,其总能量除用于均质破碎所需能量之外,一定有一部分会转化为热量,均质压力越高,瞬间产热越多。对于温度敏感的样品处理,都需配备物料换热器,可通过接入特定温度的冷媒对样品进行降温。


 6.胶体磨 


胶体磨的均质作用基本上取决于施加在悬浮于流体中颗粒上的液压剪切力。虽然在机器内部产生了一些压力,但它比高压均质器操作所需的压力要低得多,而且是产生均质的次要因素,而不是主要因素。



图21 胶体磨典型结构


在层流剪切条件下,当乳化液流经胶体磨转子和定子之间的小间隙时,会发生液滴破碎。转子可以有多种表面轮廓(齿形) (如图21所示),典型的转速为n=3000 min-1  ,由于采用锥形设计,乳剂输送时无需施加外部压力 。定子和转子的间隙大小可改变流体在通道中的停留时间和施加的力。


7.高剪切分散剂(HSD) (超级均质器)

图片

图22  高剪切分散器典型结构


高剪切分散器HSD,也可以被称为超级均质机,该机器的转子-定子系统类似于胶体磨,大多由具有径向开口的同轴啮合环组成,其结构如图22所示。当流体进入系统的中心,并被转子带动,迅速加速。流体通过整个系统的过程中,会经过多次加速和减速,从而产生巨大的切向力,使流体被剪切成细小液滴。转子的最高转速可达20000 r min-1


高剪切分散器HSD的剪切分散过程比较复杂,下面就几个方面的研究成果进行简单的介绍。


7.1  高剪切分散器中液滴破碎原理 


图23 液滴在高剪切分散器中受力分析


高剪切分散器中导致液滴破碎的因素主要有两点: (1) 速度梯度引起的粘性剪切力; (2) 湍流产生的瞬时剪切力和局部压力波动 (雷诺剪切应力),如图23所示。速度梯度产生的粘性剪切力对液滴破碎的影响较小,其主要作用是使液滴发生变形。而定子-转子系统在流体湍流情况下施于液滴径向上的剪应力远大于由界面张力引起的粘性力,使得液滴迅速发生破碎。通过高剪切分散器多次对液滴加速和减速,液滴可以被剪切为非常细小的乳液液滴。


   

7.2  高剪切分散器中流动剖面的复杂性   


图24 高剪切分散器中流动剖面示意图


由于高剪切分散器一般通径向定子-转子咬合形成的系统多次对液滴加速和减速,所以液滴在系统中的流动具有复杂性。一个简单的流体剖面示意图如图24所示。在定子-转子之间的间隙上湍流流体具有高剪切应力(颜色由蓝至黄至棕色,代表此区域的力由小到大)。


7.3  分散相和连续相黏度比对液滴尺寸的影响 

图24 高剪切分散器中流动剖面示意图


之前讨论分散相和连续相黏度比对液滴尺寸有直接的影响。固定乳化器的能量密度Ev= 2×107 J/m3,改变分散相和连续相的黏度比,得到液滴尺寸如图25所示。黏度比增加,平均液滴直径会逐渐增加,且黏度比在10-2~10-1之间时,尺寸分布最窄。


7.4  高剪切分散器中流体停留时间的影响      


图25 在MTG 36/4 中不同的转速对液滴尺寸的影响。


考察了含30%分散相和LEO-10乳化剂的体系在MTF36/4 均质器中,不同转速对平均液滴直径的影响,结果如图25所示。从图中可以看出,转速越高,体积流量越大,越容易快速达到平衡,且转速越高,形成液滴越小,最小可达 7~8 μm


7.5  高剪切分散器中定义-转子几何形状的影响     


图26 高剪切分散器中流动剖面示意图



高剪切分散器系统内定子和转子具有多层咬合结构,所以定子-转子几何形状对液滴的平均液滴直径影响很大。因此,考察了在30%的分散相体系中,分散相黏度2 mPa s, 连续相黏度为 40 mPa s时,在MTG 36/2、MTG 36/4、MTG 48/2和MTG 48/6四种分散器中液滴尺寸的变化,结果如图26所示。在相同的转速下,齿轮越多、排数越多,形成的平均液滴直径越小,在MTG48/6机器中17000 r/min转速下,平均液滴直径可以达到1 μm。


8.超声均质器(UH)

图27 超声均质器中空化过程示意图


超声波乳化过程可以简单描述如下:


经混合的油水液体在其油水分界面上存在微观空腔,随着水的流动,这些空腔进入声场强度大的区域,由于超声波的振动,波阮周围水的体积发生膨胀或收缩,使超声波全部以纵波的形式在水中传播。油水分界面的空腔随着水的体积变化所产生的张力或压力伸而缩振动。振动的本质属于体积振动,振动的频率与超声波沉的频率相同。由于振动,空腔不断长大。当空腔生长到共振体积时,空腔与超声波沉发生共振,体积振幅达到无限大,发生体积爆炸。爆炸产生的冲击波与超声波合并,足以撕裂周围的液体,而混合体中水是多数载体,油是少数掺人体,很明显,在油水分界面上,油的整体强度小于水的整体强度,油被撕裂成微滴,因表面张力悬浮于水中。其过程可以如图27所示。


据文献介绍,由超声波产生的乳化液中的粒子,有的系亚微观级,有的直径为微米或微米以上。超声乳化作用不能在真空下发生,也不能在较高的外压下发生,这都足以证明,液体在超声波振动下,主要靠空化而发生乳化。。穿过液体的超声波使其连续地进行压缩和膨胀。高强度的超声波提供了分散液相所需的能量。 



图28 连续超声均质过程的典型设计


超声波发生器压电或磁限制性换能器产生的频率 > 20kHz,其主要特点是超声产生相关的压力梯度导致液滴变形,局部压力下降到溶剂蒸气压以下引起的空化产生湍流流动和高剪切效应。它可以批量运行或在线连续使用。常见的液体采用连续超声均质乳化的整体过程如图28所示。


8.1  工艺参数 


超声波是一种波动形式,又是一种能量形式。而超声波空化效应与液体的性质、声场及环境等多方面因素相关,描述这些因素的很多相关物理参数都会影响空化效果,如成核、空化泡的振动、生长及崩溃。目前,现有的研究认为影响超声波空化效果的主要因素有超声波频率、超声波功率和超声时间。


① 频率

超声波频率与空化过程密切相关,可以改变空化泡的大小,一般空化泡的尺寸随频率的增加而减小。但是随着超声波频率升高,超声波空化过程确反而会变得难以发生。


② 波的形状

不同激励电流的波形具有不同的谐波种类,该谐波的频域及能量在此频域上的分布及衰减特征也不尽相同。因此,在超声空化过程中,不同的电流波形也会产生不同的空化效果。


③ 波的强度

在临界波强度以下,需要最小的压降来产生空化,对液滴几乎没有破坏。

在临界压力以上,施加强度可直接影响最后的液滴大小。


④ 超声的时间

破坏和稳定是动力学过程,因此,需要在最小的超声时间实现液滴破坏。


⑤ 流体静压力

最初在静压力5 bar以下时会提高乳化效果。但是当超过5 bar,乳化效率降低。


⑥ 溶解气体浓度

由于阻尼作用会增加空化数量,但空化坍塌强度降低。


⑦ 黏度与温度

超声空化可形成局部热点,其温度在500K以上,压力达几百至几千个大气压,为乳化的进行提供不同于传统方法的环境,体系内流体的黏度和温度会直接影响液滴中断。



8.2  乳化剂的对液滴尺寸的影响   


图29 快速乳化剂对液滴尺寸的影响


图30 慢速乳化剂对液滴尺寸的影响


能量密度、体积分数和可达到的平均液滴直径之间的关系很大程度上取决于乳化剂。对于快速乳化剂(图29),即使在较高的分散相浓度下也可以得到较小的乳化液,对于慢速乳化剂(图30),可达到的液滴尺寸随着体积分数的增加而增加 。


8.3  液滴尺寸分布的特性      


图31 不同能量密度对液滴尺寸分布的影响


在不同的能量密度条件下,液滴尺寸分布规律类似,如图31所示。能量密度越高,其产生的液滴尺寸在0.1~1μm范围内的分布就越多。


8.4  均质器的放大试验    


图32 不同规模的能量密度与液滴尺寸分布的关系


对比了不同规模的均质器(实验室规模、中试规模和工业规模)对液滴尺寸大小的影响。图32所示,可以发现实验室规模所用的能量密度小于中试规模和工业规模,但是均可得到平均液滴直径1μm以下的小液滴,且三种规模的能力密度和平均液滴直径的关系保持一致。



9.膜均质器(MH)

膜均质乳化法是近十几年出现的制备高性能乳液的新方法,与传统方法相比操作简单、能耗低、表面活性剂用量少以及乳液性能高。


国内外有关膜乳化法的研究主要是对操作条件和参数进行系统化研究‚包括膜性能(膜材料、膜孔径大小及分布、孔隙率等)、乳化剂、操作条件(如连续相流速和压力、分散相压力、流体黏度等)。


图33 (a)膜均质器内液滴分散机理,(b) 由膜生产的O/W乳状液


图33是分散相液滴形成原理示意图,多孔膜上的大量均匀孔可看作为微量分布器,膜两侧分别是分散相和连续相,膜内外压力差为传质推动力,分散相在压力作用下通过微孔后在另一侧的膜表面形成液滴并生长,长到一定大小时由于受到高速流动的连续相剪切力作用而剥离膜表面,从而形成水包油或油包水型乳液,也可制备复合型乳液。


图34 膜乳化法装置简图 


(a)装置1(管式、中空纤维或毛细管式膜‚氮气加压);(b)装置2(管式、中空纤维或毛细管式膜‚泵加压);(c)装置3(板式膜‚氮气加压)

1.分散相容器;2.连续相容器;3.压力表;4.膜组件;5.泵;6.阀;7.缓冲器;8.氮气瓶;9.叶片式搅拌器


图34是膜均质乳化法装置简图,由膜和膜组件、连续相循环泵、连接管道、储槽等组成,分散相可用液氮装置加压(如图34a所示)或泵加压(如图34b所示),采用的膜大多是管式膜,个别研究也采用中空纤维膜和板式膜。当膜为平板膜时,采用图34c所示的膜乳化装置。


所以,膜均质器的特点总结如下:


① 分散相或乳液通过微孔膜推入连续相;

② 高能效。乳化剂耗量少于传统方法,剪切力较小,有利于保护对剪切力敏感的成分。

③ 粒径分布可能较窄。可制得分散相液滴尺寸小而均匀的单分散型乳液,乳液的稳定性好;

④ 形成的液滴大小一般为孔径的2-3倍;

⑤ 对于高分散相浓度体系,需要不断循环,所以比较费时;

⑥ 工艺参数包括:

——膜孔径大小和材料;

——体积流量;

——施加跨膜压力;

——其他:温度、黏度等。


10.几种均质器的比较


图35 不同均质器与液滴平均直径关系图


图36 不同均质器选择依据框架图


通过前面均质乳化器的介绍,每种仪器均有自己的使用特点。


图35显示了不同均质器在不同能量密度下产生的液滴尺寸关系。在此基础上,在选择合适的均质器时,要多方面考虑:


① 清楚所需的产品特性 :如 粒径分布、黏度等;

② 确定期望的生产条件 :如 批量/连续、生产量、卫生、温度 等;

③ 对不同均质器进行识别,测试和比较:如 高速搅拌机、高压均质阀、胶体磨、超声波均质器、薄膜均质器等;

④ 优化均质条件:压力、流量、转速、时间、温度、乳化剂类型以及浓度等。


选择均质器的大概依据框架图如图36所示。



*本文来源:轻大美妆

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