第三章-完成分析

1、2021/3/261 第 三 章 粉 碎 与 混 合 Size Reduction and Mixing 2021/3/262 第一节 粉 碎 3-1 3-1 粉碎的基本概念和原理 3.1A固体颗料的粒度 2021/3/263 1、粉碎、粉碎(size reduction)是利用机械力克服物料内聚力是利用机械力克服物料内聚力,使固体使固体 物料破碎或剪切成一定尺寸的小块或颗粒的单元操作。物料破碎或剪切成一定尺寸的小块或颗粒的单元操作。 2、粉碎的目的:（1）有利于不同组分物料的均匀混合。混 合物料所用的各种原料的粒度越小、越接近,混合的均匀度越高 ,效果越好。例如我们将蔬菜脱水后磨成粉,用于汤

2、料粉的配制 ,此外还有咖啡、砂糖、香料等的粉磨也有此类目的。（2）增 大比表面积,以提高干燥、浸出等的加工速度,如脱水牛肉的生 产,玉米淀粉的提取。（3）破坏细胞壁结构,便于胞内产物排 出。提取玉米淀粉和大豆蛋白时,由于这些物质都存储于细胞内 ,因此需要通过粉碎破壁,便于这些物质的提取。（4）粉碎后 的食物与消化液的接触面积增加,从而提高食物的消化吸收率。 2021/3/264 挤压力:坚硬物料的粉碎 冲击力:一般物料的破碎和磨碎 剪力（摩擦力）:软体或磨蚀性物料 粉碎方法: 干法:指将物料适当干燥,使物料中的水分降低到一定限度 (一般应小于5%)再粉碎的方法。 湿法:指往物料中加入适量水或其

3、他液体并与之一起研磨 粉碎的方法。 湿法操作能量消耗大,设备磨损严重,但更容易获得细的物 料,并可以克服粉尘问题。 2021/3/265 1粒度 固体颗粒的大小称为粒度(particle size）。 球形颗粒,粒度即为直径。非球形颗粒有名义粒度。 （1）以表面积为基准的名义粒度 （2） 以体积为基准的名义粒度 2球形度和形状因数（颗粒形状的规则程度） （1） 球形度 （粒形接近球形的程度） )(m S d p s )( 6 3 m V d p v pv p s v s s Sd V d d6 2 2 颗粒实际表面积 同体积球体表面积 s 数值范围在0-1之间, 越大,表示该颗粒越接近球形。对

4、于 球形颗粒, =1;对于方体形颗粒, =0.806.一般粉碎颗粒的 球形度常在0.6-0.7之间。 s s s 2021/3/266 （2）形状因数 表示粒形偏离球形和立方形这些规则形状的程度 （普西） 设L为选取颗粒的某一代表性尺寸,VP=aL3, SP=6bL2 式中,a和b是与颗粒集合形状及代表性尺寸的选择有关的因数。 形状因数 如果选取L=dv,则: 形状因数是球形度的倒数。 对于规则球体和立方体,a=b, =1 p p p p V SL LV LS a b 6/ )6/( 3 2 sp pv V Sd 1 6 2021/3/267 3平均粒度 设: （1）算术平均粒度dAM （2）

5、几何平均粒度dGM （3）体面平均粒度dvs ii i ii AM d n dn d i i n n iGM ddd i i /1 )( 2 3 ii ii d d VS d iii nn / 2021/3/268 3.1 粉碎力与粉碎方式粉碎力与粉碎方式 1、压碎、压碎 物料置于两个粉碎面之间物料置于两个粉碎面之间,施加压力后物料因压施加压力后物料因压 应力达到其抗压强度极限而被粉碎。对于大块的应力达到其抗压强度极限而被粉碎。对于大块的 脆性物料脆性物料,第一步粉碎常采用此法处理。若被处第一步粉碎常采用此法处理。若被处 理的物料是具有韧性和塑性的理的物料是具有韧性和塑性的,经过挤压则会得经过

6、挤压则会得 到片状产品到片状产品,如轧制麦片、米片等。如轧制麦片、米片等。 2021/3/269 2、劈碎、劈碎 用一个平面和一个带尖棱的工作表面挤压物料时用一个平面和一个带尖棱的工作表面挤压物料时,由于劈由于劈 裂平面上的拉应力达到或超过物料拉伸强度极限裂平面上的拉应力达到或超过物料拉伸强度极限,物料沿物料沿 压力作用线的方向被劈碎压力作用线的方向被劈碎 3、折断、折断 折断被粉碎物料相当于承受集中载荷的两支点或多支点梁折断被粉碎物料相当于承受集中载荷的两支点或多支点梁 。当物料内的弯曲应力达到物料的弯曲强度极限时就被折。当物料内的弯曲应力达到物料的弯曲强度极限时就被折 断。此法多用于硬、脆

7、性大的块状或条状物料的粉碎断。此法多用于硬、脆性大的块状或条状物料的粉碎,如如 豆饼、玉米穗等的粉碎。豆饼、玉米穗等的粉碎。 2021/3/2610 4、磨碎、磨碎 物料与运动的表面之间受一定的压力和剪切力作用当剪物料与运动的表面之间受一定的压力和剪切力作用当剪 应力达到物料的剪切强度时应力达到物料的剪切强度时,物料就被粉碎。此法主要用物料就被粉碎。此法主要用 于小块物料或韧性物料的粉磨。于小块物料或韧性物料的粉磨。 5、冲击破碎、冲击破碎 破碎物料在瞬间受到外来的冲击力而粉碎。它对粉碎脆性破碎物料在瞬间受到外来的冲击力而粉碎。它对粉碎脆性 物料最有利。可以应用于多种食品物料物料最有利。可以应

8、用于多种食品物料,从较大块形原料从较大块形原料 的破碎到细微粉碎均可使用此法。的破碎到细微粉碎均可使用此法。 2021/3/2611 3.2 粉碎能耗粉碎能耗 （1）机械传动损耗）机械传动损耗,如粉碎设备将动力传递给粉碎物料时的能耗如粉碎设备将动力传递给粉碎物料时的能耗,研磨研磨 介质之间的摩擦、振动及其他能量损耗等介质之间的摩擦、振动及其他能量损耗等; （2）物料粉碎过程中的能量损耗）物料粉碎过程中的能量损耗,如裂解发生之前产生形变消耗的变如裂解发生之前产生形变消耗的变 形能形能,颗粒间摩擦所消耗的能量颗粒间摩擦所消耗的能量; （3）物料粉碎后发生变化消耗的能量）物料粉碎后发生变化消耗的能量

9、,如形成新的表面如形成新的表面,增加表面积消增加表面积消 耗的表面能耗的表面能,产生表面活性点、表面形成无定形层等结构变化消耗产生表面活性点、表面形成无定形层等结构变化消耗 的能量的能量,以及晶体结构变化消耗的能量等。以及晶体结构变化消耗的能量等。 粉碎能耗就是物料粉碎时外力做的功粉碎能耗就是物料粉碎时外力做的功,粉碎的过程需要消耗粉碎的过程需要消耗 大量的能量大量的能量,主要包括以下三方面主要包括以下三方面: 2021/3/2612 粉碎能耗法则粉碎能耗法则 式中式中:dE为物料粉碎所需的能量为物料粉碎所需的能量,kJ;d(d)为物料粉碎的粒度变化为物料粉碎的粒度变化,m;C 为常数为常数,

10、通常需要根据实际情况计算通常需要根据实际情况计算,与具体粉碎过程有关与具体粉碎过程有关 物料粉碎过程中的能量消耗是巨大的物料粉碎过程中的能量消耗是巨大的,然而要精确的计算物然而要精确的计算物 料粉碎所需的最小能量并不容易料粉碎所需的最小能量并不容易,目前常用的能耗假说都基目前常用的能耗假说都基 于这样一个假设于这样一个假设:固体颗粒的粒度固体颗粒的粒度d发生微小变化发生微小变化-d(d)时所时所 需的能量需的能量dE是粒度的函数。这个假说的能耗计算通式为是粒度的函数。这个假说的能耗计算通式为 : 2021/3/2613 粉碎能耗假说粉碎能耗假说 粉碎粉碎 能耗法则能耗法则 （1）里廷格（）里廷

11、格（Rittinger）法则）法则 （2）基克（）基克（Kick）法则）法则 （3）朋特（）朋特（Bond）法则）法则 2021/3/2614 粉碎比 物料粉碎前后的粒度之比 粗碎2-6;中细碎5-50,超细碎50以上 2 1 d d x 粉碎速率 设Rd为粒度大于d的物料体积(或质量)分数,则粉碎速率 k-只与粒度有关的系数;m-常数;t-时间。 ktmRR kR dt dR m d m do m d d )1 ( 11 2021/3/2615 3-2. 粉碎设备: 干法粉碎机械 锤式粉碎机 辊式破碎机 气流式粉碎机 振动式粉碎机 湿法粉碎机械 高压均质机 胶体磨 2021/3/2616 锤

12、式粉碎机 主轴带动锤片在粉碎室内高速旋转,物料进入后遇到锤片打击,飞向粉碎室 和筛面,与其碰撞后反弹,再次受到锤片的打击。物料在反复打击、碰撞和 摩擦的作用下逐渐被粉碎。转动产生的鼓风作用,强迫空气穿过物理层和筛 孔,带出经粉碎后能通过筛孔的碎粒。用于;植物油料类;高纤维茎杆;高 蛋白塑性物料及含水高的湿物料。食品中常见。 2021/3/2617 辊式破碎机 2021/3/2618 2021/3/2619 盘式粉碎 2021/3/2620 单仓边缘传动球磨机单仓边缘传动球磨机 2021/3/2621 工作原理及类型工作原理及类型 当磨机回转时当磨机回转时,研磨介质由于离心力的作用。随筒体一起研

13、磨介质由于离心力的作用。随筒体一起 回转回转,被带到一定的被带到一定的 高度时高度时,由于其本身的重力作用抛落下来由于其本身的重力作用抛落下来, 对物料进行冲击对物料进行冲击;同时同时,研磨体内存在有滑动和滚动研磨体内存在有滑动和滚动,对物料起研对物料起研 磨作用磨作用;在研磨介质在研磨介质冲击和研磨冲击和研磨的共同作用下的共同作用下,物料被粉碎和磨物料被粉碎和磨 细。细。 球磨机的规格表示球磨机的规格表示:筒体的直径和长度（筒体的直径和长度（m）,如如2.27m、 2.413m、311m等。等。 2021/3/2622 2021/3/2623 第二节 筛 分 3-3筛分和筛析 3.3A筛制和

14、筛析 筛分筛分:是将颗粒物料或粉状物料通过一层或数层带孔的是将颗粒物料或粉状物料通过一层或数层带孔的 筛面筛面,将物料分成若干颗粒级别的单元操作。将物料分成若干颗粒级别的单元操作。 筛析筛析:用标准筛分析破碎后颗粒的粒度分布。用标准筛分析破碎后颗粒的粒度分布。 国际上应用广泛的标准筛是泰勒（Tyler）标准筛制。 以每英寸（25.4mm）丝上的筛孔数作筛号,通称为目数。 2021/3/2624 中国药典中国药典20052005版标准筛规格版标准筛规格 筛号筛号 筛孔内径（平均值）筛孔内径（平均值）m目号目号 一号筛一号筛 200070 10 二号筛二号筛 850 29 24 三号筛三号筛 35

15、5 13 50 四号筛四号筛 250 9.9 65 五号筛五号筛 180 7.6 80 六号筛六号筛 150 6.6 100 七号筛七号筛 125 5.8 120 八号筛八号筛90 4.6 150 九号筛九号筛 75 4.1 200 工业用筛常用工业用筛常用“目目”表示表示,目是以一英目是以一英 寸（寸（25.4mm）长度上所含筛孔数目）长度上所含筛孔数目 的多少的多少 2021/3/2625 例3-1（P92） 14, 20, 28, 35, 48, 65, 80目筛500g砂糖 每层筛上得 到晶体 0,14.9, 55.1,120, 190, 79.9,24.29g ,80目筛下得到15g

16、,求砂糖晶体的按质量基准的算术平均粒度。 思路:（1）求出各级的粒度及质量分数 如:目, 空隙 di wi 14 1.168 28 0.589,1.001 0.030 (1.001 ,0.03如何来?） 65 0.208 0.252 0.160 (2) 代入总体平均力度公式 d AM=Widi 2021/3/2626 3.3B 筛面 工业筛面分开孔金属筛面、金属丝筛面和绢筛面三种,筛 孔的形状有圆形、方形、和长方形。 筛面上筛孔总面积与筛面总面积比为筛面利用因数: A A K 0 3.3C筛分效率 筛下产品的质量与给料中可筛过物的质量之比,称为筛分效率 设m,m1,m2分别为给料、筛下产品和筛

17、上产品的质量,w,w1, w2为给料、筛下产品和筛上产品中细粉的质量分数, 则筛分效率表示为 实际为连续进行的, m和m1 难以确定,需推导。 筛上物-粗粉;筛下物细粉 mw m 1 2021/3/2627 总物料衡算 m=m1+m2 细粉物料衡算 mw=m1w1+m2w2 因筛下物为细粉 mw=m1+m2w2 测定筛分效率的实际公式,可对给料和筛上产品 取样筛析求出 w,w2 ,代入求出筛分效率。 )1 ( 2 2 ww ww 2021/3/2628 3.3D 筛分速率 筛分过程中筛上物料内细粉的质量分数随时间的变化率 设筛分某时刻t,筛面上的物料质量为m,其中细粉的质量 分数为w,则筛分速

18、率为（-dw/dt). 此速率正比于筛上产 品种细粉质量分数w,反比与筛面上的筛分负荷（单位面积 筛面上的物料质量）m/A,则 k-筛分速率系数 A-筛分总面积 m A kw dt dw 2021/3/2629 对不可筛过物进行物料衡算: 可计算经时间t的筛分,筛上物料中细粉的质量分数 w,使筛上物料中细粉质量分数降至w所需要的 时间t. )1 ()1 ( )1 ( ln )1 ( )1 ( 1 1 )1 ()1 ( 000 0 00 0 0 00 wm kAt ww ww wm wwkA dt dw w w mm wmwm 2021/3/2630 例3-2 （p95) 面粉厂加工标准粉面粉厂

19、加工标准粉 细粉质量87%, 40S筛理筛上残留20%细粉 筛上细粉为5%,可排出筛体 物料在筛面上停留时间?筛分作业的效率? 解:已知 w0=0.87, 筛理40S后为w=0.2 将所w=0.05代入, t=58.9 筛分效率:已知 w=0.87,筛完筛上产品中细粉质量分数 w2=0.05 =0.99 0 000 (1) ln (1)(1) w wkAt w wmw 0 0.0107 kAt m )1 ( 2 2 ww ww 2021/3/2631 影响筛影响筛 分的因素分的因素 被筛分物料 的物理性质 筛分过程中 所用的设备 物料的粒度组成 堆积密度 含水量 筛面的空隙率 筛孔大小 筛孔形

20、状 给料均匀性 2021/3/2632 3-4 筛分设备 3.4A转筒筛 是一种由筛网或筛板制成的回转简体( 倾斜安装)组成,可进行连续筛分的筛子 。 2021/3/2633 六角形转筒, 最大转速 圆形转筒,筛面处 最大转速 )( )58. 0(2 1 1 max s R g n s )( 2 1 1 max s R g n s 2021/3/2634 3.4B 平面回转筛 平面回转筛面是在水平面内作圆形轨迹运动。物 料也在筛面上作相应的圆形运动。平面回转筛面 能促进物料的离析作用,物料在这种筛面上的相对 运动路程最长,而且物料颗粒所受的水平方向惯性 力在360的范围内周期性地变化方向,因而

21、不易 堵塞筛孔,筛分效率和生产率均较高。 2021/3/2635 2021/3/2636 产生筛分作用,筛的最小临界转速为 u-物料与筛面的摩擦因数 R-筛面回转半径 1 2 s g n R 2021/3/2637 第三节 混 合 3-5 混合的基本理论 3.5A 混合的均匀度概念 混合混合(mixing)是指两种或两种以上不同的物质互相混杂是指两种或两种以上不同的物质互相混杂 以达到一定均匀度的物质分配过程。以达到一定均匀度的物质分配过程。 混合的目的 制备各种均匀的混合物,如溶液、乳浊液、悬浮液及浆状 、糊状或固体粉粒混合物等; 为某些单元操作（如萃取、 吸附、换热等）或化学反应过程提供良

22、好的条件。 2021/3/2638 局部小区域的体积的平均值称为局部小区域的体积的平均值称为分离尺度,表示混合的均匀性。分离尺度 越大,混合的均匀度越差。 局部小区域的浓度与整个混合物的平均浓度的偏差的平均值称为局部小区域的浓度与整个混合物的平均浓度的偏差的平均值称为分离强度。分离强度。 用来表示两相邻小区域间浓度的差异性;混合的强度越大,混合的均匀度越差。 2021/3/2639 混合样品中局部区域的大小及浓度偏差都是具有一定分布的随机变量混合样品中局部区域的大小及浓度偏差都是具有一定分布的随机变量,一般一般 采用抽样统计法来确定。规定取样大小（即检验尺度）采用抽样统计法来确定。规定取样大小

23、（即检验尺度）,并要求试样浓度平均并要求试样浓度平均 偏差小于规定的最大值（即容许偏差）偏差小于规定的最大值（即容许偏差）,如符合下列条件之一如符合下列条件之一,则可认为是混则可认为是混 合合格的制品合合格的制品: （1）分离尺度小于检验尺度）分离尺度小于检验尺度,同时分离强度小于容许偏差同时分离强度小于容许偏差; （2）分离尺度大于检验尺度）分离尺度大于检验尺度,但分离强度充分小于容许偏差但分离强度充分小于容许偏差,可以弥补前者不足可以弥补前者不足; （3）分离强度大于容许偏差）分离强度大于容许偏差,但分离尺度充分小于检验尺度但分离尺度充分小于检验尺度,可以弥补前者不足。可以弥补前者不足。

24、2021/3/2640 取n个大小符合检验尺度的试样,分析结果得知第i样浓度值为Ci,若混合物平 均浓度的真值已知,设为Cm,则混合物的分离强度可以用偏差的大小来衡量。 均方差（西格玛）: 混合指数:表示混合到一定程度,浓度的标准差与混合刚开始时标准差之 比: 混合操作进程中,混合指数由1-0. 设混合前所取质量相同的n个样品中,有nA个样本只含A中成分,其质量分数 为1,（n-nA)个样本中只含B种成分,A的质量分数为0,则 混合前的标准差 与样本的大小和样本数无关。 n i mi cc n 1 22 )( 1 0 m I )1 ( )0)()1 ( 1 )( 1 22 1 2 2 0 mm

25、 mAmA n i mi cc cnncn n cc n )1 ( 0mm cc 0 2021/3/2641 例3-3 P99 混合机 对980kg面粉和20kg骨粉混合 10样品,每样200g,各试样骨粉含量为 4.52,3.73,4.86,3.65,3.82,4.63,4.25,4.43,3.84,3.92 试求均方差,标准差,混合效果 解:（1）计算骨粉质量分数Ci 和平均浓度Cm=20/1000=0.02 均方差计算; 标准差计算 混合指数计算14. 0)1 ( 0 mm cc 6 1 22 1059. 4)( 1 n i mi cc n 36 1014. 21059. 4 015.

26、0 0 m I 2021/3/2642 2. 混合机理 对流混合对流混合:固体颗粒在设备内翻转、与颗粒群一起发生位 置移动的混合过程叫对流混合。在对流作用下,物料经过 多次翻转、位移而达到混合。 扩散混合扩散混合:由于颗粒的紊乱运动而导致相邻颗粒相互交换 位置所产生的局部混合叫扩散混合。当颗粒的形状、充填 状态和流动速度不同时可发生扩散混合。 剪力混合剪力混合:由于颗粒运动产生一些平滑面,在不同成分的界 面间发生剪切作用,而剪切力作用于交界面,使颗粒破碎并 混合的过程就是剪切混合。 2021/3/2643 3.5C 混合速率混合速率 混合速率可用为分离强度可用为分离强度随时间的变化率随时间的变

27、化率 来表示来表示,物料完全混合时分离强度为物料完全混合时分离强度为 则混合过程的推动力为则混合过程的推动力为: 混合速率正比于混合推动力混合速率正比于混合推动力,即有即有: k-混合速率系数混合速率系数,其值与物料性质其值与物料性质,混合器的性能有关。混合器的性能有关。 积分上式可得积分上式可得 非常适合粉体的混合非常适合粉体的混合 )( 2 2 2 k dt d 混合完全时的标准差 时刻的标准差混合 混合开始时的标准差 - - )( 0 22 0 2 2 t e kt 2021/3/2644 p100 例3-4 混合法对米粉进行赖氨酸营养强化。要求每1kg米粉含20g氨基 酸,米粉在混合器

28、内停留3min后,取出10个试样分析,赖氨酸浓度 分别为18.6,22.3,16.4,15.2,17.9,20.6,23.4,22.5,24.2, 20.1。 混合10min后,测得均方差数值降至3.25,假定随机混合最终的均 方差小到可以忽略,问要达到Im=0.10,混合时间需多长? 解:列出混合速率方程 kt e )( 22 0 2 2 0 kt e 2 0 2 （1）求混合）求混合3min后的后的 值。值。 平均浓度Cm=20g 35. 8)( 1 1 22 n cc n i mi （2）求混合速率系数）求混合速率系数k值。米粉本身含有赖氨酸值。米粉本身含有赖氨酸,故故 是未知数是未知数

29、,联立方程联立方程 0 2021/3/2645 t=3min时, t=10min, k=0.135min-1 (3) 计算Im=0.10的混合时间 t=34.1min t e 3 2 0 35. 8 t e 10 2 0 25. 3 kt m eI 2 0 2 2 2021/3/2646 3-6 液体的搅拌混合 1-浆叶 2-搅拌轴搅拌轴 3-温度计套管温度计套管 4-挡板挡板 5-夹套夹套 6-进料管进料管 2021/3/2647 切向流切向流 桨叶对流体产生切向打击作用, 带动旋转,中间凹旋,卷吸到桨叶区的 流体甚少,在垂直方向流体的混合 效果很差 轴向流轴向流 轴向推进作用,先下后接触容

30、 器壁再折回 径向流径向流 沿桨半径方向冲向容器壁,然 后分为两路回流到桨叶区 2021/3/2648 1.桨式搅拌器桨式搅拌器 转速转速 20-150r/min,产生的径向流大产生的径向流大,轴向流小。轴向流小。 框桨框桨 搅拌粘度稍大的液体 2021/3/2649 2.涡轮式搅拌器涡轮式搅拌器 叶片多而短叶片多而短, 30-500r/min,强烈的径向流和切向流强烈的径向流和切向流,适适 用于中等粘度的液体。用于中等粘度的液体。 2021/3/2650 3.旋桨式搅拌器旋桨式搅拌器 40-1000r/min,轴向流轴向流,适用于适用于 低粘度液体及物料需上下均匀混合的情况。低粘度液体及物料

31、需上下均匀混合的情况。 2021/3/2651 式中 搅拌的欧拉(Euler)数, Rem搅拌的雷诺(Reynolds)数, Frm搅拌的弗鲁德(Froud)数, m Eu b m a mm FrCREue或写成 35n d P Eu m nd m 2 Re g dn Fr m 2 3.6B 搅拌所需功率 搅拌功率搅拌功率P与搅拌器直径与搅拌器直径d,转速转速n,液体的密度液体的密度、黏度、黏度,重力加速度重力加速度g等主要等主要 因素有关。即因素有关。即: 因数分析法得出因数分析法得出: P=f(n,d,) ba g dnnd C nd P )()( 22 35 2021/3/2652 采取

32、措施使中央旋涡受到抑制,则Froud数可忽略Eum=CRema 式中C和a为常数,取决于搅拌器的形式及各部分尺寸比例、容器直径、液层深度和液体流型等 2021/3/2653 例3-5 六平叶桨带圆盘的涡轮搅拌器装在容器内,容器直径 dt=1.83m,涡轮直径d为0.61m,桨宽b为0.122m.容器内有四个 挡板,每个挡板宽J为0.15m,涡轮转速为90r/min,液体粘度为 10-2Pa.s,密度929kg/m3 (1)计算需要的搅拌功率 （2）若液体粘度为液体粘度为10-2Pa.s,其它条件不变,需要搅 拌功率是多少? 解:（1） 因为b=0.122m,dt=1.83m,J=0.15m,则

33、d/b=5,dt/J=12,适用于曲线1, 查得 (2） 查曲线1, 4 22 1019. 5 01. 0 9295 . 161. 0 Re nd m 5 m Eu)(1032. 1 335 WndEuP m 19. 5 100 9295 . 161. 0 Re 22 nd m WPEum 3 1071. 3, 4 2021/3/2654 3-7 乳 化 乳化乳化(emulsify)是将两种原本不互溶的液体进行混合是将两种原本不互溶的液体进行混合,使一种使一种 液体以微小球滴或固形微粒（分散相）的形式均匀分散在另液体以微小球滴或固形微粒（分散相）的形式均匀分散在另 一种液体（连续相）中的一种特

34、殊的混合操作。一种液体（连续相）中的一种特殊的混合操作。 通常需要加入通常需要加入乳化剂乳化剂,来保证悬浮稳定性。乳化剂是一类分子来保证悬浮稳定性。乳化剂是一类分子 中同时具有亲水性基团和亲油性基团的表面活性剂中同时具有亲水性基团和亲油性基团的表面活性剂,它能改善它能改善 乳化体系中各组分的表面张力乳化体系中各组分的表面张力,形成均匀分散的乳化体或分散形成均匀分散的乳化体或分散 体。体。 2021/3/2655 水相中可以含有水溶性的盐、糖或其他蛋白质有机物和胶体等水相中可以含有水溶性的盐、糖或其他蛋白质有机物和胶体等;油相油相 中也可包含油溶性的烃类、蜡、树脂和其他物质。水相与油相混合中也可

35、包含油溶性的烃类、蜡、树脂和其他物质。水相与油相混合 的乳化液包括以油相为分散相的的乳化液包括以油相为分散相的,称为水包油称为水包油(O/W)型如图型如图3-5所示所示, 如牛奶如牛奶;以水相为分散相的以水相为分散相的,称为油包水称为油包水(W/O)型如图型如图3-6所示所示,如巧克如巧克 力、蛋黄酱等。力、蛋黄酱等。 图图 3-5 油包水型油包水型 图图 3-6 水包油型水包油型 2021/3/2656 水相中常见的乳化剂包括磷脂、固醇以及人工合成的各种乳化水相中常见的乳化剂包括磷脂、固醇以及人工合成的各种乳化 剂剂,如脂肪酸类、单甘脂硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨醇硬脂酸酯如脂肪酸类、单甘脂硬脂酸

36、酯、聚氧乙烯山梨醇硬脂酸酯 、山梨醇硬脂酸酯、蔗糖脂肪酸酯等。乳化剂的结构和种类是、山梨醇硬脂酸酯、蔗糖脂肪酸酯等。乳化剂的结构和种类是 影响乳化液性能（稳定性及粒径）最主要的因素影响乳化液性能（稳定性及粒径）最主要的因素,选择具有合选择具有合 适亲水亲油平衡值适亲水亲油平衡值(HLB)的乳化剂是制取稳定乳化液的重要因的乳化剂是制取稳定乳化液的重要因 素素 一般一般HLB值为值为1-20,完全疏水的石蜡完全疏水的石蜡HLB=0,完全亲水的聚乙二醇完全亲水的聚乙二醇 HLB=20。HLB值以值以10为亲水、亲油的分界线为亲水、亲油的分界线,即即HLB10的乳化剂的乳化剂 为为 亲水性的亲水性的,多用于多用于O/W型型;HLB10的乳化剂为亲油性的的乳化剂为亲油性的,多用于多用于W/O 型。型。 20 亲油基质量亲水基质量 亲水基质量 HLB （3-30） 2021/3/2657 乳化剂的作用主要有三方面: （1） 降低两相界面的界面张力,使乳浊液体系总 界面能下降,增加热力学稳定性。 （2） 使液滴表面带同种电荷,液滴间静电斥力会 阻止液滴的接近合并。 （3） 在油水界面形成吸附膜,形成吸附膜,