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高真空乳化釜的乳化核心機制是什么?

更新時間:2025-07-03      點擊次數(shù):62

高真空乳化釜的乳化核心機制是通過 機械剪切力、真空環(huán)境 攪拌流場 的協(xié)同作用,將互不相溶的兩相(如油相和水相)或多相物料強制分散成均勻穩(wěn)定的乳狀液。具體可從以下三個關(guān)鍵維度理解:

一、機械剪切力:微觀分散的核心動力  

高速旋轉(zhuǎn)的乳化頭(轉(zhuǎn)子-定子結(jié)構(gòu))是產(chǎn)生剪切力的核心部件。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速通常為 1000~3000 rpm,帶動物料通過定子的精密孔隙(孔徑可至 0.1~2mm)。在此過程中,物料在轉(zhuǎn)子與定子的間隙內(nèi)受到 強湍流沖擊 和 黏性拖拽力,迫使液滴或顆粒被撕裂成微米級甚至納米級粒徑。多級乳化頭(如三級定子)通過 梯度孔徑設(shè)計(從粗到細),可實現(xiàn)物料的 逐級細化,最終形成均勻乳狀液。此外,高速流動的物料中會形成 微湍流漩渦,局部壓力驟降產(chǎn)生 空化氣泡,氣泡破裂時釋放能量進一步?jīng)_擊液滴,強化分散效果。


二、真空環(huán)境:消除氣泡與穩(wěn)定乳化的關(guān)鍵  

真空環(huán)境(通常為 -0.06~-0.1 MPa)主要有兩方面作用:  

1. 防止混入空氣:常壓攪拌易卷入大量氣泡,導(dǎo)致乳化液泡沫增多、穩(wěn)定性下降(氣泡界面會吸附乳化劑,削弱液滴包裹效果)。真空環(huán)境可避免空氣混入,同時脫除物料中溶解的氣體,防止后續(xù)生產(chǎn)出現(xiàn)氣斑或氧化變質(zhì)(如含油脂的化妝品)。  

2. 降低表面張力與抑制揮發(fā):真空可輕微降低液體表面張力,使液滴更易被剪切力破碎,同時減少易揮發(fā)成分(如香精)的損失,保持配方成分比例精準(zhǔn)。


三、攪拌流場:宏觀混合與微觀剪切的協(xié)同  

1. 主攪拌槳的流場設(shè)計:低速運轉(zhuǎn)的框式/錨式攪拌槳(通常 5~50 rpm)推動物料進行軸向與徑向循環(huán),消除釜內(nèi)死角,將物料持續(xù)輸送至乳化頭作用區(qū)域。導(dǎo)流筒與擋板則優(yōu)化流場分布,避免“打旋”現(xiàn)象,確保物料以穩(wěn)定流速通過乳化頭。  

2. 剪切-混合的動態(tài)平衡:主攪拌槳負責(zé)宏觀混合,使油相、水相、乳化劑在釜內(nèi)均勻分布;乳化頭則對循環(huán)至其作用區(qū)的物料進行高頻剪切,將大液滴破碎為小液滴,同時乳化劑及時吸附在新生成的液滴界面,防止液滴重新聚結(jié)。


四、乳化穩(wěn)定性的本質(zhì):界面膜與粒徑分布  

乳化劑分子在液滴界面定向排列,形成 剛性吸附膜(親水基向水相、親油基向油相),阻止液滴聚結(jié)。高真空環(huán)境可加速乳化劑在界面的吸附,減少氣泡干擾導(dǎo)致的界面膜缺陷。此外,高真空乳化釜通過強剪切力實現(xiàn) 窄粒徑分布(如 D50=2~5μm),粒徑越小且分布越均勻,乳狀液的穩(wěn)定性越高(依據(jù)斯托克斯定律,沉降速度與粒徑平方成正比)。


核心機制的協(xié)同邏輯  

高真空乳化釜通過 “真空脫氣→機械剪切破碎液滴→乳化劑穩(wěn)定界面” 的三重機制,解決了傳統(tǒng)常壓乳化中氣泡多、粒徑不均、穩(wěn)定性差等問題,尤其適用于對質(zhì)地、外觀和保質(zhì)期要求高的領(lǐng)域(如高-端化妝品、注射級乳劑)。

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