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實驗室高剪切乳化均質機工作原理和作用

 更新時間:2025-09-26 點擊量:163

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一、工作原理

它的核心原理可以用一句話概括:通過高速旋轉的轉子和靜止的定子相互配合,對物料

施加極其強烈的機械剪切、離心擠壓、液力沖擊和撕裂等綜合作用,從而將分散相物質瞬間破碎成微細顆粒,并均勻地分布到連續相中,形成穩定的懸浮液或乳液。

影響乳化效果的關鍵技術參數

- 線速度(m/s):這是決定剪切力大小的最核心參數。它指的是轉子邊緣的切線速度。線速度越高,產生的剪切力就越強,乳化效果就越好(顆粒更細)。實驗室機型線速度可達20-40m/s,工業機型通常在15-25m/s。

- 轉速(rpm):轉子的每分鐘旋轉次數。它與線速度相關(線速度 = 轉速 × 轉子直徑 × π / 60),但**不能直接等同于剪切力,因為轉子直徑不同。

- 剪切速率(s?1):指流體在轉定子狹縫中速度的變化率,數值越高,表示剪切越強烈。

- 轉子和定子的結構:它們的幾何形狀(如齒槽的數量、角度、縫隙寬度)共同決定了剪切的方式和強度。多層(如二層、三層、四層)的轉定子設計可以產生多重剪切效果,處理效率更高,效果更均勻。

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二、實驗室高剪切乳化機的作用

核心作用:實現精細、均勻、穩定的分散體系
高剪切乳化機的根本作用是將一種或多種互不相溶的物料(如油和水)在乳化劑存在的條件下,通過強大的機械力,瞬間破碎、混合,形成一個均勻、穩定、細膩的分散體系(乳液或懸浮液)。
1. 破碎與細化
這是其最直接、最關鍵的作用。如上圖所示,它能將分散相(如油滴、固體顆粒)高效地破碎成微米甚至納米級別的微小顆粒。
* 對于液體:將油相破碎成極其細小的液滴,均勻分布在水中(水包油型,O/W),或反之(油包水型,W/O),形成穩定的乳液。例如,制作乳液、醬料。
* 對于固體:將團聚的固體粉末(如顏料、鈦白粉、藥物活性成分)打散,并均勻地分散到液體介質中,形成無沉淀的穩定懸浮液。例如,制作涂料、農藥、牙膏。
2. 均勻混合與分散
它能夠確保物料在整個容器內達到分子級別的分布均勻性。通過強大的吸力和噴射力,使物料形成強烈的上下循環,避免出現局部濃度過高或過低、死角和分層現象。這對于保證產品批次間的質量穩定性至關重要。
3. 均質化
通過高的剪切力,它可以消除物料的質構差異,使最終產品獲得**一致的粘度、細膩的口感和順滑的質感。例如,防止醬料中出現顆粒感,使面霜質地絲滑。
4. 促進溶解與反應
強大的剪切和攪拌作用可以加速粉末在液體中的溶解速度。同時,它也能極大地增加不相溶物料的接觸面積,從而促進化學或物理反應的進行,提高反應效率。

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高剪切乳化機的核心作用就是通過物理機械力,解決互不相溶物料之間的混合難題,創造出一種長時間穩定、質地細膩、各組分分布均勻的高品質產品。 它是化妝品、食品、制藥、化工等行業中從實驗室研發到大規模生產關鍵設備。

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