高压和撞击流相结合新方法原理的考察
2018-11-27 15:21:16
1.高压技术
当压力过100MPa时,即可称为高压,在国内的发展源于上个世纪八十年代中期,较早仅局限于切割技术,上个世纪九十年代后期至今国内相继开发了高压技术应用于医学、医药领域及灭菌、灭毒、催陈、保鲜等项目的研究实验,且获得了惊人的效果,对某砦行业的发展起到了推动作用.
2.撞击流技术
撞击流方法采用特殊的流动结构,即两股很靠近的等量流体沿同轴相向流动,并在中点处撞击,相向流体碰撞的结果产生一个较窄的高度湍动区,为强化热质传递提供极好的条件.
3.高压和撞击流相结合的新方法的优点
高压和撞击流相结合的新方法具备了高剪切和高压的均质乳化的双重作用机理,由于此方法机理E的独特优点,使得两流高压撞击流乳化器产生的乳液滴粒直径小,分布窄;并且能耗较小.
高压撞击流方法的结合微乳、弧微乳液的形成,除与乳液体系的组分(溶剂、助溶剂、表面活性剂等)有关外,通常都必须经过外力的强搅拌或研磨,但一般方法都很难达到纳米量级均质乳化的目的.而高速射流对撞过程中可以产生三个对微粒破碎和分散起重要作用的因素,其中高压为流体达到很高的速度提供了原动力.
实验过程
所涉及的是以高压为手段,撞击过程发生在微型反应器内,通过微型反应器,使豆油和水发生乳化效应,在这个过程当中,不会添加任何乳化剂,更不是通过加乳化剂和助乳化剂来生成微乳化液,并保持微乳液的稳定.希望通过高压与撞击流的组合以达到乳化的目的,涉及实验器材的选择、组装及操作,其中微型反应器内发生撞击的核心部件喷嘴结构是关键部分.
由于高压撞击流技术要求将工作介质加压到200MPa以上,使用普通的二氧化碳压缩机或用于液体加压的高压柱塞泵都无法实现这一目标.故用高压气动泵来产生实验系统所需的高压,气动泵具有如下的优点:(1)工作过程中不产生热量,可避免热敏性物质发生热降解;(2)由压缩空气驱动,除空气压缩机需要电能外不需额外的电力供应.(3)升压速度快,由压缩宅气的压力和流鼍控制产生的高压,易于操作,便于实现自动控制;(4)当有压力损失时可自动补偿;(5)无外部润滑系统,可有效阻止润滑油蒸汽对环境造成污染.(6)体积小巧,便于安装、维护.系统的所有管道、阀门及连接件均为不锈钢材质,符合医药JZ生标准.原料罐、原料混合罐、高压撞击流粉碎器及产品分离罐均为自行设计制造,充分考虑了高雎容器的安全性和实用性.
高压微反应器装置的系统流程
在操作过程中,(1)将空气压缩到气包里,然后通过压力调节阀(2)进入增压泵驱动部分的入口(3)当驱动部分在增压泵内完成驱动行程后通过消声器(4)或用管道排除;预悬浮好的待处理液在原料罐(5)经过过滤器(6)进入增压泵高压部分(7)经加压后进入微射流反应器进行破碎乳化,然后用换热器(9)进行冷却降后进入产品罐.在增压泵的出口设置高压压力表可以监视高压部分的压力变化状况,在增压泵的空气入口设置压力表监视空气压力的变化,这两个压力表的实际可高达显示值之比为倍加器的增压比,其值近似为大小活塞的面积比.
产品的处理和分析
对实验样品做如下三步处理:(1)肉眼观察.用试管分别对每种样品取样,在相同条件下观察样品颜色、透明度等,看看样品是否会分层,分层速度及分层的程度.(2)光学显微镜观察.用载玻片取少量试样,做成际本在光学显微镜下观察,看看颗粒分布的均匀度,颗粒本身大小的均匀度等.(3)用激光粒度仪进行测鼍.这是较直观的方法,可以直接对油滴大小做较直观而又准确的描述.
结论
(1)高压和撞击流相结合的新方法具备了高剪切和高压的均质乳化的双重作用机理,由于此方法机理上的独特优点,使得高速射流对撞过程中可以产生三个对微粒破碎和分散起重要作用的因素,因此所产生的乳液滴粒直径小,分布窄;并且能耗较小.
(2)压力在100MPa,经过2次循环,用粒度激光仪分析结果所示:乳化液的平均直径为0.468μm,95％以上颗粒直径均在lμm以下,结果令人较满意.
(3)所得的乳液经肉眼观察呈乳白色;在光学显微镜下观察,油滴颗粒分布均匀,没有出现大的气泡,发现厂密密麻麻的小点点在运动,这些小点点就是破碎后分散在水分子中的油滴.
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高压和撞击流相结合的新方法在乳化均质方面的应用.pdf |
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