乳化機的乳化過程是一種液體被被剪切分裂成小液滴,然后分散于另一不相溶的液體中,形成乳狀液的過程。通常向體系提供機械能,在現(xiàn)代工業(yè)中,常用到的乳化設備有:真空乳化機、高剪切均質(zhì)機、分散機等??赏瓿扇榛^程。

真空乳化機

在乳化機乳化過程中,首先是兩相之間的界面形變,形變至一定程度后,形成較大的液滴;然后,大的液滴進一步被破壞成小液滴。因而,液滴的破壞是乳化機乳化過程關鍵的一步。在任何情況下,液滴必需先形變后才被破裂。當兩相界面的兩側(cè)有壓力差時,界面將是彎曲的,界面張力為. 的彎曲界面凹面的一側(cè)的壓強較凸面一側(cè)高。將熱力學的概念用于該界面,可導出壓強差與界面曲率之間的關系,此壓強差稱為Laplace壓強Δp,

Δp與界面曲率半徑的關系為Lap lace公式:

Δp與界面曲率半徑的關系為Lap lace公式

式中R1和R2是曲面凹面的主要曲率半徑,對于半徑為R的球型液滴,上式變?yōu)?*R(f)平方數(shù)量級大小的壓強梯度。周圍的液體產(chǎn)生的粘滯應力亦可使液滴形變,粘滯應力G┌e克服Lap lace 壓強,與Δp應是同一數(shù)量級。G為速度梯度,或稱應變速率,┌e為粘度。乳化機攪拌可產(chǎn)生所需的速度梯度或壓強梯度。液滴越小,使液滴破裂需要更強烈的攪拌作用。因而,除非┌e很高,一般情況下,乳化機乳化過程中液體流動為湍流。

制備乳狀液一般需要有舍適的表面活性劑,也稱乳化劑,其作用是降低 值(例如由40mNrm平方降低至5mNRm平方),因而降低Lap lace壓強,使形變?nèi)菀装l(fā)生,液滴易破壞。表面活性劑的另一個作用是形成一個連續(xù)相的界面膜必需要的條件,其作用的大小取決于乳化劑的性質(zhì)和濃度。為了更有效地起作用,必須使乳化劑遷移至界面,并吸附在其上,形成一層表面層。乳化機的強烈的攪拌可大大地加速遷移過程。由于形成小液滴,具有很大面積的界面,在乳化過程中乳化劑會被耗盡。

乳化機的乳化過程中,液滴可能會重新絮凝或聚結(jié)。而多數(shù)絮凝的液滴在短時間內(nèi)又會再次被破壞,這些過程在乳化時都會同時發(fā)生。它們的形成速度受各種復雜因素所制約,并且相互影響。圖1是乳化機乳化過程后階段可能發(fā)生的過程示意圖。

乳化機乳化過程后階段可能發(fā)生的過程

 

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