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实验室高剪切乳化均质机工作原理和作用

 更新时间:2025-09-26 点击量:71

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一、工作原理

它的核心原理可以用一句话概括:通过高速旋转的转子和静止的定子相互配合,对物料

施加极其强烈的机械剪切、离心挤压、液力冲击和撕裂等综合作用,从而将分散相物质瞬间破碎成微细颗粒,并均匀地分布到连续相中,形成稳定的悬浮液或乳液。

影响乳化效果的关键技术参数

- 线速度(m/s):这是决定剪切力大小的最核心参数。它指的是转子边缘的切线速度。线速度越高,产生的剪切力就越强,乳化效果就越好(颗粒更细)。实验室机型线速度可达20-40m/s,工业机型通常在15-25m/s。

- 转速(rpm):转子的每分钟旋转次数。它与线速度相关(线速度 = 转速 × 转子直径 × π / 60),但**不能直接等同于剪切力,因为转子直径不同。

- 剪切速率(s⁻¹):指流体在转定子狭缝中速度的变化率,数值越高,表示剪切越强烈。

- 转子和定子的结构:它们的几何形状(如齿槽的数量、角度、缝隙宽度)共同决定了剪切的方式和强度。多层(如二层、三层、四层)的转定子设计可以产生多重剪切效果,处理效率更高,效果更均匀。

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二、实验室高剪切乳化机的作用

核心作用:实现精细、均匀、稳定的分散体系
高剪切乳化机的根本作用是将一种或多种互不相溶的物料(如油和水)在乳化剂存在的条件下,通过强大的机械力,瞬间破碎、混合,形成一个均匀、稳定、细腻的分散体系(乳液或悬浮液)。
1. 破碎与细化
这是其最直接、最关键的作用。如上图所示,它能将分散相(如油滴、固体颗粒)高效地破碎成微米甚至纳米级别的微小颗粒。
* 对于液体:将油相破碎成极其细小的液滴,均匀分布在水中(水包油型,O/W),或反之(油包水型,W/O),形成稳定的乳液。例如,制作乳液、酱料。
* 对于固体:将团聚的固体粉末(如颜料、钛白粉、药物活性成分)打散,并均匀地分散到液体介质中,形成无沉淀的稳定悬浮液。例如,制作涂料、农药、牙膏。
2. 均匀混合与分散
它能够确保物料在整个容器内达到分子级别的分布均匀性。通过强大的吸力和喷射力,使物料形成强烈的上下循环,避免出现局部浓度过高或过低、死角和分层现象。这对于保证产品批次间的质量稳定性至关重要。
3. 均质化
通过高的剪切力,它可以消除物料的质构差异,使最终产品获得**一致的粘度、细腻的口感和顺滑的质感。例如,防止酱料中出现颗粒感,使面霜质地丝滑。
4. 促进溶解与反应
强大的剪切和搅拌作用可以加速粉末在液体中的溶解速度。同时,它也能极大地增加不相溶物料的接触面积,从而促进化学或物理反应的进行,提高反应效率。

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高剪切乳化机的核心作用就是通过物理机械力,解决互不相溶物料之间的混合难题,创造出一种长时间稳定、质地细腻、各组分分布均匀的高品质产品。 它是化妆品、食品、制药、化工等行业中从实验室研发到大规模生产关键设备。

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