[发明专利]乳化液的制备方法及其实现装置

说明书

本发明属于乳化和分散的工艺过程及其实现方法，具体来说，属于乳化液制备方法及其实现装置。

本发明可在食品工业中用于制备牛奶的液体代用品，也可以在燃料-动力工业和机械制造工业中用于制备稳定的水-燃料和水-油乳化液。

已知一种制备乳化液的方法（苏联专利，701678），它是将一薄层各种液体组分沿着回转轴线注入离子化气体超音速回转流动的中心区。由于各种液体组分是以薄层的形式，在聚集不稳定的状态下被注入气溶胶腔的，因此它们被气流快速分散。当气流回转时，各种液体组分的粒子产生混合，并且这些粒子被气体的离子化粒子充电。这种方法的气体容积流量超过液体组分流量几十倍。

上述方法的特点是，液体组分的流量取决于回转气流中心部分的真空度，而真空度本身又决定于气流的回转速度。因为加入液体组分会导致气体回转速度变化，因此真空度变化，这就意味着液体组分的浓度将改变。这会使乳化液质量变坏。

在此方法中分散的程度，因而也是乳化液的质量，它取决于气体运动速度。但是，为了保证气体有足够的速度，必需消耗大量的能量，这也是这种方法的缺点。

此外，所述方法的气体流量超过乳化液液体组分流量几十倍，这就使得只有在乳化液成品的流量很小的情况下才能实现这个方法。否则需要大量气体。这还导致经济效益降低，能源消耗增加和实现此方法的装置体积增大。

已知一种流体动力乳化器（苏联专利，A，896263），它包括一个壳体，其上带有输送被乳化的和惰态液体组分的管子，一个主动喷嘴，混合腔，以及两个流体旋转装置和一个具有轴密封装置冷却腔的泵。流体动力乳化器的工作原理为，在乳化器中形成两股具有不同回转程度的组分流，并且在混合腔中，在一定的角度下将这些组分联接起来，形成乳化混合物。当轴作往复运动时在密封装置冷却腔中形成的涡流区内，乳化液进一步分散。

已知的流体动力乳化器有下列缺点：乳化液质量不高和结构复杂。乳化液质量不高的原因是，使得被乳化组分分散的作用（涡流运动时的相位移动）随着旋转物流沿流体动力乳化器流道的运动而减弱。此外，当轴作往复运动时，在密封装置冷却腔中形成的涡流强度小，这也使分散过程恶化。使用已知的流体动力乳化器还要采用两个输送乳化液液体组分的计量泵，这使其结构变得复杂。

目前知道的还有一种获得水状乳化液的方法及其实现装置（苏联专利，A，812326）。方法是这样的，将要乳化的液体组分和蒸汽混合，然后加入惰态液体组分，形成两相汽-液混合物，然后使汽相冷凝而形成乳化液。实现这个方法的装置包括一个圆柱形壳体，其内配置有气溶胶腔和混合腔，并且在气溶胶腔中有蒸汽喷嘴和供应要乳化的液体组分和蒸汽的管子，而供应惰态液体组分的管子与混合腔相连接。

所述的获得水状乳化液的方法及其实现装置可以保证放乳化组分粒子的尺寸为50微米左右。这种乳化液质量低，它分散程度低，并且不稳定。必需使用另外的泵来抽取要乳化的液体组分和惰态液体组分使已知方法及其实现装置变得复杂，并且造成附加的能量消耗。

已知方法的缺点还在于，为了获得质量满意的乳化液，必需采用高压蒸汽（4～6kgf/cm²）。这造成乳化液不应有的过热，因而造成附加的能量消耗。此外，从已知装置流出的乳化液流的浓度只有依靠采用专用的、输送要乳化的液体组分和惰态液体组分的计量泵才能保证固定不变，这也使得此方法及其实施装置复杂化。

本发明的基本任务是创造一种制备乳化液的方法及其实施装置，它们依靠建立蒸汽和两相汽-液介质流动速度的相应比例关系保证制备稳定的、高分散的乳化液。

所提出的任务是这样解决的，制备乳化液的方法是加入要乳化的液体组分，将它放入蒸汽中，加入惰态液体组分并形成两相汽-液混合物，接着汽相冷凝形成乳化液;根据本发明，蒸汽的输送速度为500～800米/秒，要乳化的液体组分通过注入方法送入蒸汽中，而两相汽-液混合物以超音速输送，输送速度的大小对于不同的组分混合物是不同的。

实现本方法的装置包括一个圆柱形壳体，它有一个气溶胶腔，在腔中同轴地配置有蒸汽喷嘴，输送要乳化的液体组分的管子与该腔相连，装置还包括一个与气溶胶腔同轴配置的混合腔及输送惰态液体组分的管子，该管子固定在圆柱形壳体上;根据本发明，蒸汽喷嘴作成拉瓦尔喷嘴型式，可以轴向移动，并在蒸汽喷嘴截面与气溶胶腔内表面之间形成注入区，而混合腔可以轴向移动，它具有一个朝向拉瓦尔喷嘴方向的逐渐收缩部分，此部分又转化为圆柱部分，其后面则是扩散部分。