CN101912734B - 用于制备纳米-数十微米级乳液的膜组件以及乳液制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于制备尺寸均一、稳定的纳米-数十微米级乳液的膜组件，包括：多根并列的膜管，所述膜管的两端分别穿过第一挡板和第二挡板，膜管上的膜孔孔径为10nm～100μm；在所述多根并列的膜管外面设置有外套，外套与所述第一挡板、第二挡板形成包围在所述膜管外侧的第一乳液腔，在所述外套上还设置有第一乳液进料口、排气口和压力传感器口；穿过所述第一挡板的膜管的端口由膜组件端盖封堵；在所述第二挡板的外侧设置有膜组件出料盖，所述膜组件出料盖与所述第二挡板围成第二乳液腔。本发明提供的膜组件可以用于快速制备纳米级和数十微米级的乳液，制备的乳液中的乳滴粒径均一，乳液稳定。

Description

用于制备纳米-数十微米级乳液的膜组件以及乳液制备方法

技术领域

本发明涉及膜乳化领域，具体涉及一种用于制备纳米-数十微米级乳液的膜组件、膜乳化器及乳液制备方法。

背景技术

乳化(Emulsification)是化学、化工、轻工、食品、医药、生化等领域的重要单元操作。21世纪以来，纳米-数十微米级乳液和微球微囊在生物医药、食品、环境、功能材料等领域得到了广泛的应用，如药用缓控载体、临床检测用微球试剂、抗肿瘤药物制剂等。纳米-数十微米级的乳液是指粒径在数纳米到数十微米之间可控的乳液，在纳米-数十微米级乳液的应用中，要求乳液粒径均一、可控，且制备重复性好，否则会严重影响应用效果。现有技术下，对于粘度较小的体系而言，制备纳米-几微米级乳液的设备大都是高压匀质机等，其缺陷是能耗高、乳滴粒径不均一、不可控；而对于粘度较大的体系而言，目前还没有合适的设备可以制备纳米-几微米级小粒径乳液，而且制备数十微米级乳液的设备也存在乳化速度慢、能耗高、乳滴粒径不均一、不可控等缺陷。因此，目前现有的制备设备难以满足尺寸均一、可控的纳米-数十微米级乳液及微球微囊的制备及其工业化生产的需要。

本发明人于2010年3月31公开的中国专利文献CN101683592A中公开了一种高通量膜乳化器，包括至少一个膜组件，所述膜组件包括多根并列的膜管，所述膜管的两端穿过第一挡板和第二挡板，所述第一挡板和第二挡板与包围在所述膜管外的外套密封连接形成分散相腔体，所述膜管和第一挡板、第二挡板为密封连接结构，所述分散相腔体包括在分散相腔体底部的分散相入口；膜乳化器还包括分散相进料器，该分散相进料器包括将分散相通过分散相入口送入分散相腔体内的分散相进料管；在分散相进料管上连接有使分散相在分散相腔体内的压力保持恒定的稳压送料装置；膜乳化器还包括向膜管送入连续相的连续相进料管和将连续相回流的连续相回流管。

在上述高通量膜乳化器中，分散相进料器内的分散相在压力的作用下进入分散相腔体然后渗透过膜孔，以液滴形式分散在与之不相溶的连续相中形成粒径均一的乳液。上述设备虽然可以以高通量制备粒径均一稳定的乳液，但其原理是利用分散相和连续相两相液体间的界面张力以及分散相在膜孔表面的液滴自然形成行为得到的乳液，因此只能适合于制备粒径在数十微米到数百微米之间的乳液，而不能制备纳米-数十微米级的乳液。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种乳化速度快、有利于进行工业化生产的制备纳米-数十微米级乳液的膜组件、膜乳化器以及制备纳米-数十微米级乳液的方法

为了解决以上技术问题，本发明提供一种用于制备纳米-数十微米级乳液的膜组件，包括：

多根并列的膜管，所述膜管的两端分别穿过第一挡板和第二挡板，所述膜管与所述第一挡板和第二挡板为密封连接，所述膜管上的膜孔孔径为10nm～100μm；

在所述多根并列的膜管外面设置有外套，所述外套与所述第一挡板和第二挡板为密封连接，所述外套与所述第一挡板、第二挡板形成包围在所述膜管外侧的第一乳液腔，在所述外套上还设置有第一乳液进料口、排气口和压力传感器口；

穿过所述第一挡板的膜管的端口由膜组件端盖封堵，所述膜组件端盖与所述外套的一端为密封连接；

在所述第二挡板的外侧设置有膜组件出料盖，所述膜组件出料盖上设置有第二乳液出口，所述膜组件出料盖与所述外套的另一端为密封连接，所述膜组件出料盖与所述第二挡板围成第二乳液腔。

优选的，所述膜组件端盖的内侧设有多个与所述膜管的端口相对应的内嵌盲孔，所述膜管的一端端头插在所述内嵌盲孔内，所述膜管的端口由所述内嵌盲孔封堵。

优选的，所述膜管上的膜孔孔径为50nm～80μm。

本发明还提供一种膜乳化器，其特征在于，包括：

至少一个以上技术方案所述的膜组件；

与所述膜组件的第二乳液出口连接的第二乳液储料罐；

与所述膜组件的第一乳液进料口连接的第一乳液储料罐；

与所述压力传感器口连接的压力传感器；

所述第二乳液储料罐的出料口与所述第一乳液储料罐的进料口连接。

优选的，所述膜乳化器还包括与所述第二乳液储料罐连接的粒径检测装置。

本发明还提供一种使用以上技术方案所述的膜乳化器制备乳液的方法，包括：

a)将第一乳液储料罐内的第一乳液供入第一乳液腔内；

b)将所述第一乳液压过所述膜管形成第二乳液；

c)将所述第二乳液送入第二乳液储料罐。

优选的，所述步骤c)后面还包括步骤：

将所述第二乳液储料罐的第二乳液回流至第一乳液储料罐内作为第一乳液进行步骤a)。

优选的，在所述步骤a)之前还包括步骤：

在第一乳液腔内施加压力，比较所述压力

随时间变化曲线与预先测定的膜孔压力随时间变化的曲线，如果一致，则进行步骤a)，如果压力异常，则重新安装膜组件。

优选的，所述步骤b)中将所述第一乳液压过所述膜管形成第二乳液时的压力为0.05MPa以上。

优选的，所述步骤b)中还包括：

测量所述第二乳液的粒径分布；

根据所述第二乳液的粒径分布调整所述第一乳液压过所述膜管时的压力和压过膜管的次数。

本发明提供一种用于制备纳米-数十微米级乳液的膜组件，在该膜组件中，外套与支撑多根并列的膜管的第一挡板和第二挡板形成第一乳液腔，膜管的一端被封堵，另一端容纳在由膜组件出料盖与第二挡板外侧形成的第二乳液腔内。这样，被送入第一乳液腔内的第一乳液在压力的作用下，透过膜管上的纳米-百微米级的微孔，得到粒径在纳米-数十微米级范围内的乳液。与现有技术相比，本发明提供的膜组件制备纳米-数十微米级的乳液速度快，粒径均一，适合于工业化生产。

本发明还提供一种包括上述膜组件的膜乳化器，在该膜乳化器中，由第一乳液储料罐向第一乳液腔内供入第一乳液，被送入第一乳液腔内的第一乳液在压力的作用下，快速透过膜管上的纳米-百微米级的微孔，得到粒径在纳米-数十微米级范围内的第二乳液进入到第二乳液储料罐内；进入第二乳液储料罐的第二乳液的粒径达到实验要求则可以直接出料，若没有达到要求，则根据需要可以返回至第一乳液储料罐重新进行乳化，以制备粒径均一的乳液。乳液根据实验需要可直接应用，也可以利用多种固化、聚合方法得到固化微球、微囊。

附图说明

图1为本发明提供的膜组件一种实施方式的示意图；

图2为本发明提供的膜乳化器的工艺流程图；

图3为膜组件与第一乳液储料罐R2和第二乳液储料罐R3的一种连接方式的主视图；

图4为膜组件与第一乳液储料罐R2和第二乳液储料罐R3的一种连接方式的俯视图；

图5为本发明提供的乳液制备方法示意图；

图6为本发明实施例1制备的粒径为2μm的苯乙烯乳液的光镜照片；

图7为本发明实施例2制备的粒径为290nm的纳米壳聚糖微囊的扫描电镜照片；

图8为本发明实施例3制备的粒径为30μm的琼脂糖乳液的光镜照片。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

请参见图1，图1为本发明提供的膜组件一种具体实施方式的示意图。膜组件包括多根平行排列的无机膜管101，膜管101上分布有用于乳液透过的膜孔，在本实施方式中，膜孔的孔径为10nm～100μm，优选为50nm～80μm，更优选为100nm～50μm。在本实施方式中，共设置有10根呈星形排列的膜管101，在图1中显示有三根膜管101。

膜管101两端分别穿过第一挡板102a和第二挡板102b，第一挡板102a和第二挡板102b的材质相同，均为不锈钢材质，第一挡板和第二挡板的作用是支撑膜管，第一挡板和第二挡板通过支撑杆103固定连接，这样，第一挡板102a、第二挡板102b和支撑杆103形成膜管支撑装置。此外，膜管和第一挡板、第二挡板均为密封连接。

膜组件还包括外套104，将膜管固定在膜组件支撑装置上以后，从图1中外套104的右端放入外套104内，第一挡板102a与外套104密封连接，第二挡板102b与外套104密封连接，这样外套与第一挡板、第二挡板形成包围在膜管外侧的第一乳液腔。由于膜管与膜管支撑装置连接为一体，这样可以将膜管与膜管支撑装置整体拆下进行清洗，而不需要将膜管单独拆下来，这样不仅简化了膜管清洗的工作量，提高了膜管的利用率，而且也避免了膜管在安装、拆卸过程中出现的膜管破裂、泄露等问题，提高了膜管的使用寿命。

穿过所述第一挡板102a的膜管的端口由膜组件端盖105封堵，膜组件端盖105的内面一侧设置有多个与膜管的端头相对应的内嵌盲孔，这样可以将膜管的端头插入到所述内嵌盲孔内达到对膜管的端头进行封堵的目的。膜组件端盖105的外侧一面为光滑的平面，膜组件端盖105与外套104的右端为密封连接。

按照本发明，将膜组件的一端封堵，其主要原因是，由于本发明的原理是将乳液以高压通过纳米-百微米级的膜孔形成纳米-数十微米级的乳液，乳化压力大，因此为了防止乳液在乳化过程中发生破乳现象，将膜管的一端封堵后，使第二乳液按照预定的单一方向流动，这样可以使乳液更加稳定。

在外套104的左端还设置有膜组件出料盖106，膜组件出料盖106与外套的左端密封连接，所述膜组件出料盖106与所述第二挡板102b围成第二乳液腔，穿过所述第二挡板102b的膜管的端口容纳在所述第二乳液腔内。在出料盖106上，设置有第二乳液出口106a。

在外套与所述第一乳液腔相对应的位置上，还进一步设置有第一乳液进料口104a、排气口104b和压力传感器口(未示出)，压力传感器口的位置可以为一个或一个以上，优选为两个，压力传感器口上连接有压力传感器，用于测量第一乳液腔内的压力。第一乳化液由第一乳液进料口送入第一乳液腔后，对第一乳液腔内的第一乳液施加压力，第一乳液压过所述膜管上的微孔进入膜管内，形成第二乳液。

本发明进一步提供有包括上述膜组件的膜乳化器，图2为本发明提供的一种膜乳化器的工艺流程图。膜乳化器包括一个膜组件11、第一乳液制备罐R1、第一乳液储料罐R2、第二乳液储料罐R3；第一乳液制备罐R1通过第一输料管线与第一乳液储料罐R2连接，在所述第一输料管线上设置有第一电磁阀V1和向第一乳液储料罐输送物料的第一物料循环泵P1；第一乳液储料罐R2通过第二输料管线与膜组件11上的第一乳液进料口连接，在第二输料管线上设置有第二电磁阀V2和流量仪FI；膜组件的第二乳液的出口通过第三输料管线与第二乳液储料罐R2连接，在第三输料管线上设置有第三电磁阀V3，第二乳液储料罐R2还可以连接有粒径检测装置，在本实施方式中，粒径检测装置LS具体为激光粒度仪，用于检测第二乳液的粒径大小和分布情况。

第二乳液储料罐的出料口连接有第四电磁阀V4，通过所述第四电磁阀V4，第二乳液储料罐的出料口分别与第一乳液储料罐和成品乳液出料口连接，在第二乳液储料罐与第一乳液储料罐之间的输料管线上，进一步设置有第二物料循环泵P2，通过所述第二物料循环泵P2，将需要进行重新乳化的第二乳液输送至第一乳液储料罐进行循环乳化。

第一乳液储料罐R2还通过压力控制仪PIC与高压气体源连接，在本实施方式中，压力控制仪PIC通过第五电磁阀V5与第一乳液储料罐R2连接。通过所述压力控制仪，高压气体源向所述第一乳液储料罐R2内送入压力，以将第一乳液送入膜组件内，然后穿过膜管的膜孔，形成第二乳液；控制端可以通过第五电磁阀V5来控制送入第一乳液罐内的气体量，达到对第一乳液进料压力的控制。

按照本发明，为了对膜组件内的第一乳液的压力进行检测，膜组件上连接有压力传感器PS，压力传感器PS检测到膜组件内的第一乳液压力的变化情况，然后将压力信号传递给控制端，由控制端对第一乳液的进罐压力进行调整，从而来控制第一乳液的进料压力；为了将膜组件的空气排空，膜组件的排气口连接有第六电磁阀V6。

为了实现膜乳化的自动控制，本发明提供的膜乳化器包括控制端CP，用于对压力控制仪PIC、粒径检测装置LS、流量仪FI、第一电磁阀V1、第二电磁阀V2、第三电池阀V3、第四电磁阀V4、第五电磁阀V5、第六电磁阀V6、第一物料循环泵P1、第二物料循环泵P2进行控制。控制端CP可以为计算机，图2中的虚线表示与控制端CP连接的控制线路。

对于第一乳液制备罐R1、第一乳液储料罐R2、第二乳液储料罐R3的材质，优选为不锈钢材质。第一乳液制备罐R1的目的在于制备第一乳液，对于第一乳液的制备方法，本发明并无特别的限制，可以按照本领域技术人员熟知的方法进行制备。对于第一乳液的种类也没有特别限定，可以是本领域技术人员熟知的所有乳液及复乳液类型。第一乳液储料罐的目的在于储存第一乳液，并作为第一乳液的供液装置，用于向膜组件内供入第一乳液。第二乳液储料罐的目的在于用于储存经过膜组件的膜乳化形成的第二乳液，并且可以将第二乳液根据需要返回至第一乳液储料罐重新进行乳化。

对于第一乳液储料罐R2，优选为外观为圆柱形，内腔为锥形，这样可以在第一乳液储料罐R2内消除死角，避免浪费第一乳液或者发生破乳的问题。第一乳液储料罐R2的出口可以为圆形或椭圆形，第一乳液储料罐R2的出口面积小于或等于与第一乳液储料罐R2的出料口连接的输料管线的面积，这样可以避免第一乳液积滞在第一乳液储料罐内，防止第一乳液发生破乳的问题。

对于第二乳液储料罐R3，在第二乳液储料罐R3内安装有机械搅拌装置，对于机械搅拌装置，本发明并无特别的限制，可以使用本领域技术人员熟知的装置。当第二乳液进入第二乳液储料罐R3中以后，对第二乳液进行缓慢搅拌，防止第二乳液上浮和产生破乳问题。乳化结束后，如果粒径检测仪检测到的第二乳液粒径符合要求，则可以将符合要求的成品乳液通过与第四电磁阀V4连接的成品乳液出料口排出；如果需要进行进一步的乳化，则可以通过与第四电磁阀V4连接的输料管道及第二物料循环泵P2将第二乳液返回至第一乳液储料罐R2重新进行乳化处理。

在本实施方式中，只设置有一个膜组件，并且，膜组件采用竖直安装的方式。对于膜组件的数量，本发明并无特别的限制，可以安装两个或两个以上。当连接有多个膜组件时，膜组件底部的出料口与第二乳液储料罐R3的连接方式相同，输送管线的管径相同，这样第一乳液可以以相同的流量和压力供入到几个膜组件内，从而实现制备乳滴粒径均一分布的乳液的目的。如图3所示和图4所示，图3为本发明中膜组件与第一乳液储料罐R2和第二乳液储料罐R3的一种连接方式的主视图，图4为本发明中膜组件与第一乳液储料罐R2和第二乳液储料罐R3的一种连接方式的俯视图。在图3和图4中，包含有三个膜组件11、12、13，所述三个膜组件与第一乳液储料罐R2的底部成1 20度的间隔均匀连接，这样三个膜组件的流通状况一致，可以保证三个膜组件的流量和压力相同，得到乳滴粒径均匀的乳液。

在本实施方式中，膜组件内设置的膜管数为10根，呈星形分布在组件内。对于膜管的数量，本发明并无特别的限制，可以安装1根、2根或多根。当安装2根以上膜管时，只要使膜管在组件内均匀分布就可以，并没有特别的限制。

本发明对于膜管的横截面形状并无特别的限制，可以为圆形、正方形、长方形、椭圆形。为了有利于提高膜乳化工艺的稳定性，膜管的横截面形状优选为圆形、正方形等高度对称的形状，更优选的，膜管的横截面形状为圆形。本文中所述的膜管为多孔膜管，多孔膜管可以为高分子多孔膜管、二氧化硅多孔膜管、陶瓷多孔膜管等有机、无机多孔膜管。高分子多孔膜管可以为硅橡胶全蒸发膜管(尤其是由聚二甲基硅氧烷制备的膜管)、聚四氟乙烯填充硅橡胶膜管、高分子聚乙烯膜管、高分子聚丙烯膜管等。陶瓷多孔膜管可以为钛酸钡、钛酸锶、锆酸钙、锆酸镁、碳化硅、碳化硼等材质的膜管。优选的，多孔膜管为二氧化硅等材质的无机膜管，如日本SPG TECHNOLOGY公司生产的无机微孔膜管。

按照本发明，在第一乳液制备罐R1内可以按照本领域技术人员熟知的方法制备水包油(O/W)型、油包水(W/O)型、油包水包油(O/W/O)型及水包油包水(W/O/W)型、包含有微小颗粒的油包水包颗粒(S/W/O)型及水包油包颗粒(S/O/W)型等体系的乳液及复乳液，对此本发明并无特别的限制。第一乳液的乳滴粒径与所使用膜管的孔径是对应的，乳滴粒径要大于膜孔径，可以为膜孔径的1-5000倍，优选为膜孔径的2-4000倍。

以下说明本发明提供的膜乳化器的工作方式：

a)检测第一乳液腔内密封性，由高压气体源通过压力自动控制器PIC通过第一乳液储料罐R2向第一乳液腔内送入一定压力的气体，然后观察压力随时间变化曲线是否与预先对膜孔测定的压力变化曲线一致，如果第一乳液腔压力变化曲线与预先提供的膜孔压力变化曲线一致，则进行步骤b)，如果压力异常，检测膜组件的气密性，重新密封安装；

b)第一乳液进料，开启循环泵P1，将第一乳液制备罐R1中的第一乳液通过第一电磁阀V1送入第一乳液储料罐R2，然后由高压气体源向第一乳液储料罐R2内送入气体，在气体的压力作用下将第一乳液由第二电磁阀V2送入到膜组件的第一乳液腔内，第一乳液穿过膜管的膜孔形成第二乳液。对于第一乳液穿过膜孔时的压力与所使用膜管的孔径是对应的，膜孔越小所需压力越大，一般为0.05MPa以上，优选为0.08MPa～5MPa，更优选为0.1MPa～2.5MPa；

c)形成的第二乳液在压力的作用下进入第二乳液储料罐R3，在该过程中，通过激光粒度仪LS检测第二乳液储料罐R3内的乳液的粒径；如果乳液粒径达到均一的要求，则通过成品乳液排出口将乳液排出，如果乳液粒径需要重新乳化，则进行步骤d。

d)将第二乳液通过第二循环泵P2返回至第一乳液储料罐R2内作为第一乳液进行步骤b)。

如图5所示，为本发明提供的乳液制备过程示意图，第一乳液也称为预乳液，在压力作用下经过纳米-百微米级的膜孔后，形成纳米-数十微米级的第二乳液。

以下以具体实施例说明本发明的效果，但本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例1

(1)苯乙烯单体(北京化学试剂公司生产，化学纯)1000g和二乙烯基苯单体(山东东大化工公司生产，化学纯)1000g混合，加入20g过氧化苯甲酰(引发剂，北京化学试剂公司生产，分析纯)，混合物完全溶解，所得溶液即为分散相。

(2)去离子水20L，加入200g聚乙烯醇(PVA，80％水解度)、8.8g十二烷基硫酸钠和2.2g无水硫酸钠，混合物完全溶解，所得溶液即为连续相。

(3)将步骤1制备的分散相和步骤2制备的连续相加入第一乳液制备罐R1中混合搅拌得到粒径为10～100μm的第一乳液；

(4)将10根微孔膜管(孔径为2.8μm)安装在附图1所示的膜组件中，并将膜组件安装在附图2所示的膜乳化器中。通过氮气瓶和压力自动控制器PIC往膜组件中通入40KPa的压力，并观测压力10分钟。压力变化趋势和预测的趋势一致，则说明膜组件的密封性良好，可以进行下一步的膜乳化实验。

(5)将步骤(3)制备的第一乳液送入第一乳液储料罐R2中，通过压力自动控制器PIC设定0.7MPa的压力使第一乳液透过膜孔得到第二乳液。

(6)将第二乳液由第二循环泵P2回流至第一乳液储料罐R2中，重新进行步骤5，直到乳滴粒径监测装置LS检测到的粒径分布CV值在15％以内为止，将成品乳液通过成品乳液出料口排出进入聚合釜中进行24小时的聚合。

(7)聚合后的反应液进入洗球釜中，用热水清洗5遍；然后进入干燥釜中进行抽滤和气流干燥，最后得到干燥的粒径为2μm，粒径分布系数(CV值)为12.82％的聚苯乙烯-二乙烯基苯多孔微球，收率为95％。图6为制备的粒径均一的2μm的苯乙烯乳液的光镜照片。

实施例2

(1)将4L去离子水和40g醋酸混合后，加入60g壳聚糖，混合物完全混合配置成溶液，即为分散相。

(2)将14L液体石蜡和10L石油醚混合均匀，加入960ml的油相引发剂PO-500，混合物完全溶解成溶液，即为连续相。

(3)将步骤1制备的分散相和步骤2制备的连续相在第一乳液制备罐R1中混合搅拌得到粒径为5～80μm的第一乳液；

(4)将20根经过表面修饰的微孔膜管(孔径为800nm)安装在附图1所示的三组膜组件中，并将膜组件按照图3所示的方式组装成图1所示的膜乳化器。通过氮气瓶和压力自动控制器PIC往膜组件中通入100KPa的压力，并观测压力10分钟。压力变化趋势和预测的趋势一致，则说明膜组件的密封性良好，可以进行下一步的膜乳化实验。

(5)将步骤(3)制备的第一乳液连续送入第一乳液储料罐R2中，通过压力自动控制器PIC设定1.6MPa的压力使第一乳液透过膜孔得到第二乳液。

(6)将第二乳液由第二循环泵返回至第一乳液储料罐，重新进行步骤5，直到乳滴粒径监测装置LS检测到的粒径分布在15％以内时为止，将成品乳液通过成品乳液出料口排出进入乳滴固化装置中进行固化10小时。

(7)固化后的微囊进入洗球釜中，用乙醇和去离子水分别清洗5遍；微囊悬浮液经冷冻干燥36小时后得到粒径为290nm、粒径分布系数(CV值)为10.95％的壳聚糖微囊，收率为89％。图7为固化后的纳米壳聚糖微囊的扫描电镜照片。

实施例3

(1)将10L去离子水和96g氯化钠混合后，加入1000g琼脂糖，混合物完全混合加热至60℃配置成溶液，即为分散相。

(2)将24L液体石蜡和16L石油醚混合均匀，加入1200ml的油相引发剂PO-500，混合物完全溶解成溶液，即为连续相。

(3)将步骤1制备的分散相和步骤2制备的连续相在第一乳液制备罐R1中混合搅拌得到粒径为100～500μm的第一乳液；

(4)将30根经过表面修饰的微孔膜管(孔径为50μm)安装在附图1所示的三组膜组件中，并将膜组件按照图3所示的方式组装成图1所示的膜乳化器。通过氮气瓶和压力自动控制器PIC往膜组件中通入5KPa的压力，并观测压力10分钟。压力变化趋势和预测的趋势一致，则说明膜组件的密封性良好，可以进行下一步的膜乳化实验。

(5)将步骤(3)制备的第一乳液连续送入第一乳液储料罐R2中，通过压力自动控制器PIC设定0.1MPa的压力使第一乳液透过膜孔得到第二乳液。

(6)将第二乳液由第二循环泵返回至第一乳液储料罐，重新进行步骤5，直到乳滴粒径监测装置LS检测到的粒径分布在15％以内时为止，将成品乳液通过成品乳液出料口排出进入乳滴固化装置中进行固化10小时。

(7)固化后的微囊进入洗球釜中，用石油醚、乙醇和去离子水分别清洗5遍；所获得的粒径为30μm的琼脂糖微球用20％的乙醇溶液浸泡储存。琼脂糖微球的粒径分布系数(CV值)为14.6％，收率为75％左右。图8为制备的粒径为30μm的琼脂糖乳液的光镜照片。

以上对本发明所提供的用于制备乳液的膜组件、膜乳化器及乳液的制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于制备纳米-数十微米级乳液的膜组件，其特征在于，包括：

多根并列的膜管，所述膜管的两端分别穿过第一挡板和第二挡板，所述膜管与所述第一挡板和第二挡板为密封连接，所述膜管上的膜孔孔径为10nm～100μm；

在所述多根并列的膜管外面设置有外套，所述外套与所述第一挡板和第二挡板为密封连接，所述外套与所述第一挡板、第二挡板形成包围在所述膜管外侧的第一乳液腔，在所述外套上还设置有第一乳液进料口、排气口和压力传感器口；

穿过所述第一挡板的膜管的端口由膜组件端盖封堵，所述膜组件端盖与所述外套的一端为密封连接；

在所述第二挡板的外侧设置有膜组件出料盖，所述膜组件出料盖上设置有第二乳液出口，所述膜组件出料盖与所述外套的另一端为密封连接，所述膜组件出料盖与所述第二挡板围成第二乳液腔。

2.根据权利要求1所述的膜组件，其特征在于，所述膜组件端盖的内侧设有多个与所述膜管的端口相对应的内嵌盲孔，所述膜管的端头插在所述内嵌盲孔内，所述膜管的端口由所述内嵌盲孔封堵。

3.根据权利要求1所述的膜组件，其特征在于，所述膜管上的膜孔孔径为50nm～80μm。

4.一种膜乳化器，其特征在于，包括：

至少一个权利要求1至3任一项所述的膜组件；

与所述膜组件的第二乳液出口连接的第二乳液储料罐；

与所述膜组件的第一乳液进料口连接的第一乳液储料罐；

与所述压力传感器口连接的压力传感器；

所述第二乳液储料罐的出料口与所述第一乳液储料罐的进料口连接。

5.根据权利要求4所述的膜乳化器，其特征在于，还包括与所述第二乳液储料罐连接的粒径检测装置。

6.一种使用权利要求4或5所述的膜乳化器制备乳液的方法，其特征在于，包括：

a)将第一乳液储料罐内的第一乳液供入第一乳液腔内；

b)将所述第一乳液压过所述膜管形成第二乳液；

c)将所述第二乳液送入第二乳液储料罐。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤c)后面还包括步骤：

将所述第二乳液储料罐的第二乳液回流至第一乳液储料罐内作为第一乳液进行步骤a)。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述步骤a)之前还包括步骤：

在第一乳液腔内施加压力，比较所述压力随时间变化曲线与预先测定的膜孔压力随时间变化的曲线，如果一致，则进行步骤a)，如果压力异常，则重新安装膜组件。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤b)中将所述第一乳液压过所述膜管形成第二乳液时的压力为0.05MPa以上。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤b)中还包括：

测量所述第二乳液的粒径分布；

根据所述第二乳液的粒径分布调整所述第一乳液压过所述膜管时的压力及其压过膜管的次数。

Images