[发明专利]一种高效低能耗的膜乳化系统及方法

说明书

本发明公开了一种高效低能耗的膜乳化系统，包括液基多孔膜单元、分散相通道和连续相腔室，液基多孔膜单元设于分散相通道和连续相腔室的连通路径中；液基多孔膜单元包括功能液体和多孔膜，且功能液体至少部分浸润多孔膜，分散相液体在由分散相通道通过液基多孔膜单元进入连续相腔室的过程中与所述液基多孔膜单元之间形成液‑液界面。本发明还公开了其乳化方法。本发明能够显著提升乳化质量，降低能耗，具有普适性。

技术领域

本发明涉及膜乳化技术领域，具体涉及一种高效低能耗的膜乳化系统及方法。

背景技术

乳化技术在食品、日化、石油、涂料、工业清洗等领域都具有重要的应用价值，例如冰淇淋、人造奶油、化妆品、油田驱替等都需要乳化技术。目前，所报道的乳化技术有依靠机械搅拌法、超声分散乳化技术、高压均质技术、微流控液滴技术、膜乳化技术等乳化方法。机械搅拌法因操作简单是工厂中最常用的乳化技术，但其制备所得的乳状液液滴粒径通常不均一，且不能通过搅拌参数的设定来调控乳状液粒径的大小。超声分散乳化技术和高压均质技术则需要消耗大量的能量并且会有噪音污染，一般只用于实验室内小规模制备乳状液。微流控液滴技术虽然能够制备粒径均一的乳状液，但需要特殊的芯片设计和精确的进样设备，制备效率较低，不适用于大规模工业生产要求。

膜乳化技术是近期发展的一种新乳化方法，虽然相较于前几种乳化技术其操作条件更加温和，但其对于膜材料的选择具有较多的限制。除此之外，目前的报道膜乳化技术对乳状液的制备类型有限制。如亲水性膜只能用于制备O/W(水包油)型乳状液，而疏水性膜只能用于制备W/O(油包水)型乳状液。为制备均一的乳状液在分散相液体通过膜孔的过程需额外的能量输入例如搅拌等操作，不符合当前绿色可持续发展的理念。因此，开发新型、高效、节能且普适的膜乳化技术，将对膜乳化技术的工业化应用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有乳化技术中的不足，提供一种高效低能耗的膜乳化系统及方法。

为了实现以上目的，本发明的技术方案为：

一种高效低能耗的膜乳化系统，包括液基多孔膜单元、分散相通道和连续相腔室，液基多孔膜单元设于分散相通道和连续相腔室的连通路径中；液基多孔膜单元包括功能液体和多孔膜，且功能液体至少部分浸润多孔膜，其中所述功能液体与分散相液体和连续相液体均不互溶，所述多孔膜为亲水材料或疏水材料；分散相液体在由分散相通道通过液基多孔膜单元进入连续相腔室的过程中与所述液基多孔膜单元之间形成液-液界面。

可选的，所述多孔膜的孔径为0.1μm～100μm。

可选的，所述多孔膜包括尼龙多孔膜、聚偏氟乙烯多孔膜、聚四氟乙烯多孔膜、聚丙烯多孔膜、多孔玻璃膜、多孔硅膜、和例如铜网等金属多孔膜。

可选的，所述功能液体为油基液体。

可选的，所述功能液体是全氟聚醚润滑油。

可选的，所述功能液体对多孔膜的浸润性强于所述分散相液体对多孔膜的浸润性。

可选的，所述分散相液体或连续相液体中分散有表面活性剂，所述表面活性剂包括阴离子型、阳离子型、非离子型包括和两性型表面活性剂。

可选的，还包括主体，所述主体包括两个夹持件和密封材料，两夹持件通过密封材料配合形成用于容纳所述液基多孔膜单元的腔体，所述分散相通道和连续相腔室分别连通所述腔体。

一种基于高效低能耗的膜乳化系统的乳化方法，是将液基多孔膜单元装设于分散相通道和连续相腔室的连通路径中；使表面活性剂分布于连续相液体或分散相液体中；将连续相液体装入连续相腔室内；采用一压力驱动分散相液体由分散相通道通过液基多孔膜单元形成分散相液滴后进入连续相腔室。

可选的，所述分散相液体在所述分散相通道中的流速为0.1～5ml/min。