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数控型超声波油水乳化混合技术介绍

数控型超声波油水乳化混合设备及技术介绍
 

乳化是一种液体以极微小液滴均匀地分散在互不相溶的另一种液体中的作用。乳化是液-液界面现象,两种不相溶的液体,如油与水,在容器中分成两层,密度小的油在上层,密度大的水在下层。若加入适当的表面活性剂在强烈的搅拌下,油被分散在水中,形成乳状液,该过程叫乳化。现在人们要将两种不相溶的液体乳化开来,通用要用到苏州索尼克超声科技数字式立式乳化机。
 
乳化简介:
两种互不混溶的液体,一种以微粒(液滴或液晶)分散于另一种中形成的体系称为乳状液。形成乳状液时由于两种液体的界面积增大,所以这种体系在热力学上是不稳定的。为了使乳状液稳定则需加入第三种组分一乳化剂,从而降低体系的界面能。乳化剂属于一种表面活性剂,其典型功能是起乳化作用。乳状液中以液滴形成存在的那一相叫做分散相,或称为内相或不连续相;而连成一片的另一相称为分散介质,或称为外相、连续相。

乳化理论:
乳状液是化妆品中最广泛的剂型,从水样的流体到粘稠的膏霜等。因此,乳状液的讨论对化妆品的研究和生产,以及保存和使用有着极其重要的意义。

制乳状液:
乳状液的制备在确定其合理的配方后,其乳化技术也是极其重要的。化妆品的制备主要是混合技术。虽然混合技术比较单纯,但作为化妆品,要求有多种功能和性质,要制备出性质优良和稳定的乳状液等化妆品,并不是一件简单的事。
常用数字式超声波油水乳化机型号:JY-Y20S; JY-Y21S;  JY-Y201G; JY-Y201G; JY-Y203G
 
乳化方法
制备乳状液的乳化方法,除了初生皂法、剂在水中法、剂在油中法之外,还有:

油水混合法:
通常此法是水、油两相分别在两个容器内进行,将亲油性的乳化剂溶于油相,将亲水性乳化剂溶于水相,而乳化在第三容器内(或在流水作业线之内)进行。每一相以少量而交替地加于乳化容器中,直至其中某一相已加完,另一相余下部分以细流加入。如使用流水作业系统,则水、油两相按其正确比例连续投入系统中。
 
转相乳化:
在一较大容器中制备好内相,乳化就在此容器中进行。(如若要制取O/W型乳状液,就在乳化容器中制备油相。)将已制备好的另一相(外相,在例中为水相),按细流形式或一份一份地加入。起先形成W/O型乳状液,水相继续增加,乳状液逐渐增稠,但在水相加至66%以后,乳状液就突然发稀,并转变成O/W型乳状液,继续将余下地水相较快速加完,而最终得到O/W型乳状液。类似本例可制得W/O型乳状液。此种方法称为转相乳化法,由此法得到的乳状液其颗粒分散的很细,且均匀。
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LEE
通常的乳化方法大都是将外相、内相加热到80℃(75-90℃)左右进行乳化,然后进行搅拌、冷却,在这过程中需要消耗大量的能量。但从理论上看进行乳化并不需要这么多的能量,乳化需要的能量只影响乳状液的分散度和由表面活性剂引起的表面张力的降低,理论上可以计算出所需的能量,它与通常乳化所消耗的能量相比少得很多,即表明通常的乳化方法存在着大量能量的浪费,如冷却水所带走的热量都是白白丢弃了。因此,J.J.Lin(林约瑟夫)提出了低能乳化法。其方法原理是,在进行乳化时,外相不全部加热,而是将外相分成两部分,α相与β相,α和β分别表示α相与β相的重量分数(此处α+β=1),只是对β相部分进行加热,由内相与β相进行乳化,制成浓缩乳状液,然后用常温的α外相进行稀释,最终得到乳状液。其原理可表示如下图 显然,这种乳化方法节省了许多能量,节能效率随外相/内相和α/β的比值增大而增大。这种方法不仅节约了能源,而且可提高乳化产品的效率,如缩短了制造时间,因为可大大缩短冷却过程时间,且可减少冷却水的使用节约了能量。这种低能乳化法不仅用于制造乳液和膏霜,还可以用于制造香波,但它主要适用于制备O/W型乳状液。上述所介绍的低能乳化法,其实只是一个本原理,实际应用时,可依据乳状液的类型,油、水相的比例及其粘度等具体要求,设计出可行的低能乳化方案,其具体操作过程,对乳状液的质量都有影响。

乳化剂:
乳化剂通常是指表面活性剂。表面活性剂是这样一种物质,在溶剂中加入少量时即显著降低其表面张力,改变体系界面状态,从而产生润湿、乳化或破乳、分散或凝集、起泡或消泡、增溶等一系列的作用,以满足应用的要求。乳化剂都具有与乳化粒子相互作用的能力,故能以络合的方式加到被保护的粒子上,从而使被保护粒子的电荷和溶剂化物膜增强,体系的稳定性得到提高。乳化剂可以降低两相之间界面张力和形成单分子界面膜使乳状液稳定,它还能形成空间的或静电阻挡层,防止乳化粒子聚集,同样可以使乳状液稳定。界面膜的弹性和体系的粘度是乳状液稳定的重要因素。
 
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乳化要求:
在乳化作用中,对乳化剂的关键要求是:①乳化剂必须能吸附或富集在两上界面上,使界面张力降低;②乳化剂必须赋于粒子以电荷,使粒子间产生静电排斥力,或在粒子周围形成一层稳定的、粘度特别高甚至是固体的保护层。所以,用作乳化剂的物质必须具有两亲慕团才能艴乳化作用,表面活性剂就能满足这种要求。
 
分类:
乳化剂按其极性团的性质,可分为阴离予型、阳离子型、两性型和非离子型四类。
阴离子型乳化剂是乳液聚合中应用最多的乳化剂,其极性团为阴离子,例如一COO,一SO4、一SO3等,主要品种有:脂肪酸盐R—COOM,例如肥皂(硬脂酸钠);松香酸盐C19H29一COOM,例如歧化松香酸钠;烷硫酸盐R—SO4M,例如十二烷硫酸钠;烷磺酸盐R—S03M,例如十六烷磺酸钠

乳化步骤
乳状液是由水相和油相所组成的,乳状液的制备一般是先分别制备出水相和油相,然后再将它们混合而得到乳状液。

水相制备:
按照配方,将水溶性物质如甘油、胶质原料等尽可能溶于水中。制备水相的温度,在很大程度上取决于油相中各成分的物理性质,水相的温度应接近油相的温度,如低于油相的温度。不宜超过10℃。在制备乳状液时,乳化剂的加入方式由多种,将乳化剂加入水中构成水相,然后在激烈搅拌下加入油相,形成乳状液的方法,常叫做剂在水中法的乳化方法。
 
油相制备:
根据配方,将全部油相成分一起溶解于一容器内,如油相成分中有高熔点的蜡、脂肪酸、醇等,则这时需要加热,融化油性成分,使其保持液体状态。另若油相溶液在冷却时,趋于凝固或冻结,则这时应使油相的温度保持在凝固温度以上至少10℃,以使油相保持液体状态,便于与水相进行乳化。当乳化剂使用非离子型表面活性剂时,常是将亲水性或亲油性乳化剂溶于油相中。用这种方法制备乳状液,常叫做剂在油中法。若能乳状液配方中有使用脂肪酸,则将脂肪酸溶于油相中,而将溶于水中,两相混合,即在界面形成皂。而得到稳定的乳状液。这种制备乳状液的方法叫做初生皂法,是一种较传统的制备乳状液的方法。
 
 
乳化设备:
制备乳状液的机械设备主要是乳化机,它是一种使油、水两相混合均匀的乳化设备,乳化机的类型目前主要有三种:苏州索尼克超声波乳化搅拌机、胶体磨和均质器。乳化机的类型及结构、性能等与乳状液微粒的大小(分散性)及乳状液的质量(稳定性)有很大的关系。如在化妆品厂广泛使用的搅拌式乳化机,所制得的乳状液其分散性差。微粒大且粗糙,稳定性也较差,也较易产生污染。但其制造简单,价格便宜,只要注意选择机器的合理结构,使用得当,也是能生产出一般复合质量要求的大众化的化妆品的。胶体磨和均质器是比较好的乳化设备。
乳化机械有很大进步,如真空乳化机其制备出的乳状液的分散性和稳定性极佳。

温度:
乳化温度对乳化好坏有很大的影响,但对温度并无严格的限制,如若油、水皆为液体时,就可在室温下依借搅拌达到乳化。一般乳化温度取决于二相中所含有高熔点物质的熔点,还要考虑乳化剂种类及油相与水相的溶解度等因素。此外,二相之温度需保持近相同,尤其是对含有较高熔点(70℃以上)的蜡、脂油相成分,进行乳化时,不能将低温之水相加入,以防止在乳化前将蜡、脂结晶析出,造成块状或粗糙不均匀乳状液。一般来说在进行乳化时,油、水两相的温度皆可控制在75℃-85℃之间,如油相有高熔点的蜡等成分,则此时乳化温度就要高一些。另外在乳化过程中如粘度增加很大,所谓太稠而影响搅拌,则可适当提高一些乳化温度。若使用的乳化剂具有一定的转相温度,则乳化温度也最好选在转相温度左右。乳化温度对乳状液微粒大小有时亦有影响。如一般用脂肪酸皂阴离子乳化剂,用初生皂法进行乳化时,乳化温度控制在80℃时,乳状液微粒大小约1.8-2.0μm,如若在60℃进行乳化,这时微粒大小约为6μm。而用非离子乳化剂进行乳化时,乳化温度对微粒大小影响较弱。

乳化时间:
乳化时间显然对乳状液的质量有影响,而乳化时间的确定,是要根据油相水相的容积比,两相的粘度及生成乳状液的粘度,乳化剂的类型及用量,还有乳化温度,但乳化时间的多少,是为使体系进行充分的乳化,是与乳化设备的效率紧密相连的,可根据经验和实验来确定乳化时间。如用均质器(3000转/分钟)进行乳化,仅需用3-10分钟。

乳化搅拌速度:

数控型超声波油水乳化混合设备对液体乳化有很大影响,其中之一是乳化搅拌速度对乳化的影响。搅拌速度适中是为使油相与水相充分的混合,搅拌速度过低,显然达不到充分混合的目的,但搅拌速度过高,会将气泡带入体系,使之成为三相体系,而使乳状液不稳定。因此搅拌中必须避免空气的进入,真空乳化机具有很优越的性能。而苏州索尼克超声科技液体乳化机,利用高强度的液体空化效应,将液体物料高频振荡,直接从分子内部将两相或者多相液体充分“撕裂”混合,乳化效果达到最佳状态。

乳化剂选择:
(1)选用憎水与被乳化物质相似的乳化剂;
(2)选择几种乳化剂混合;
(3)选择易溶解的乳化剂;
(4)选择亲水性较好的乳化剂和亲油性较好的乳化剂混合使用;
(5)使用同一憎水原料制成的不同亲水性的同系复合乳化剂;
(6)制备O/W状液以水溶性乳化剂为主,其余各乳化剂用量按HLB顺序在主乳化剂两侧成倍递蓟
(7)复合乳化剂的HLB值应大体跟乳化的油性物质相同;

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