CN105543075A - 农业用生物表活剂微乳液生产系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种农业用生物表活剂微乳液生产系统，包括微乳状液反应釜，微乳状液反应釜包括釜体以及釜体内设置的第一搅拌轴，第一搅拌轴的外围设置油相进液管，油相进液管的管身上间隔设置布液板件，布液板件为一开口向上的第二锥形罩构成，第二锥形罩的中部开设通孔，第二锥形罩的罩体内部设置成空腔状，第二锥形罩的外罩面上均匀设置用于构成布气孔的针管，针管的长度方向与第二锥形罩的罩面相垂直布置，针管在第二锥形罩的罩面上呈圈状设置，且针管的长度随第二锥形罩的半径增大而增大。上述技术方案中提供的农业用生物表活剂微乳液生产系统，通过对发酵液进行纯化以及微乳化处理，从而快速制得生物表面活性剂的微乳状液。

Description

农业用生物表活剂微乳液生产系统
本发明是申请日为2014年11月14日，申请号为201410650537.2，发明名称为“化妆品、食品、化工及农业用生物表活剂微乳液生产系统”的发明专利的分案申请。
技术领域
本发明涉及乳化剂生产领域，具体涉及一种化妆品、食品、化工及农业用生物表活剂微乳液生产系统。
背景技术
微乳状液为透明或半透明的自发形成的热力学稳定体系，有水包油和油包水两种类型。微乳状液的形成是自发的，不需要外界提供能量，是一种热力学非常稳定的体系，因此在石油化工、化妆品、食品等领域被广泛的采用。其中，由生物表面活性剂制备的微乳状液常用于高档化妆品，其更稳定、安全性高、皮肤吸收性好。该类微乳状液的制备方法为：将生物表面活性剂(脂肽类生物表面活性剂)、助表面活性剂(C3～C5醇)与碱(氢氧化钠)混合配制成表面活性剂混合液，配制水相(一般为盐水)，配制油相(一般为烷烃、环烷烃、芳香烃)；把配制好的表面活性剂混合液加入水相中混合均匀，然后将油相逐滴滴入上述溶液中，并不断搅拌均匀，直到溶液由浑浊到澄清，即制得由生物表面活性剂组成的微乳状液，由于需要采用逐滴滴加油相，因此使得微乳状液的生产速率底，严重影响产品生产速率。
发明内容
本发明的目的就是提供一种农业用生物表活剂微乳液生产系统。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种农业用生物表活剂微乳液生产系统，其特征在于，包括如下生产设备:
用于微生物发酵生产生物表面活性剂的发酵釜；
用于对发酵釜中的发酵液进行纯化分离处理的发酵液纯化设备以及用于储放纯化后的生物表面活性剂的生物表面活性剂储罐；
分别用于储放助表面活性剂、碱液、水相以及油相的助表面活性剂储罐、碱液储罐、水相储罐以及油相储罐；
以及表面活性剂混合液配制釜和微乳状液反应釜；发酵釜、发酵液纯化设备和生物表面活性剂储罐依次进行连接，生物表面活性剂储罐、助表面活性剂储罐以及碱液储罐的出液口均与表面活性剂混合液配制釜相连接，表面活性剂混合液配制釜和水相储罐的出液口均与微乳状液反应釜相连接；
微乳状液反应釜包括釜体以及釜体内设置的第一搅拌机构，第一搅拌机构包括立状布置的第一搅拌轴，第一搅拌轴的外围均匀设置立状布置的油相进液管，油相进液管的管身上间隔设置有布液板件，各布液板件的中部开设有供第一搅拌轴通过的通孔，布液板件的内部设置成空腔状且布液板件的下板面均匀开设布液孔，各油相进液管的管腔分别与一布液板件的内腔相连通连接，各油相进液管的上端穿过釜体后与油相储罐相连接，釜体上还设置有表面活性剂混合液进液管口以及水相进液管口；布液板件为一开口向上的第二锥形罩构成，第二锥形罩的中部开设通孔，第二锥形罩的罩体内部设置成空腔状，第二锥形罩的外罩面上均匀设置用于构成布气孔的针管，针管的长度方向与第二锥形罩的罩面相垂直布置，针管在第二锥形罩的罩面上呈圈状设置，且针管的长度随第二锥形罩的半径增大而增大。
上述技术方案中提供的化妆品、食品、化工及农业用生物表活剂微乳液生产系统，通过对发酵液进行纯化以及微乳化处理，从而快速制得生物表面活性剂的微乳状液。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为发酵液纯化设备的结构示意图；
图3为第二搅拌机构、布气板件以及通气管的结构示意图；
图4为第一搅拌机构、布液板件以及油相进液管的结构示意图；
图5为布气板件的结构示意图；
图6为布液板件的结构示意图；
图7为卸料机构的结构示意图；
图8为第一卸料板下侧板面的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。
本发明采取的技术方案如图1、2所示，一种化妆品、食品、化工及农业用生物表活剂微乳液生产系统，其特征在于，包括如下生产设备:
用于微生物发酵生产生物表面活性剂的发酵釜40；
用于对发酵釜40中的发酵液进行纯化分离处理的发酵液纯化设备90以及用于储放纯化后的生物表面活性剂的生物表面活性剂储罐10；
分别用于储放助表面活性剂、碱液、水相以及油相的助表面活性剂储罐80、碱液储罐50、水相储罐60以及油相储罐70；
以及表面活性剂混合液配制釜20和微乳状液反应釜30；发酵釜、发酵液纯化设备和生物表面活性剂储罐依次进行连接，生物表面活性剂储罐、助表面活性剂储罐以及碱液储罐的出液口均与表面活性剂混合液配制釜相连接，表面活性剂混合液配制釜和水相储罐的出液口均与微乳状液反应釜相连接。
上述技术方案中提供的化妆品、食品、化工及农业用生物表活剂微乳液生产系统，通过对发酵液进行纯化以及微乳化处理，从而快速制得生物表面活性剂的微乳状液。由于发酵的周期较长，为了保证生产的连续性，可以设置多个发酵釜，多个发酵釜的发酵液出口分别与纯化装置相连接。
由于发酵液成分复杂，包括菌体，未被发酵的固体培养基，未被微生物完全利用的糖类、无机盐、蛋白质，以及微生物的各种代谢产物，发酵液粘度大，对于发酵液纯化设备，具体可如图2所示，包括依次设置前后连接的稀释装置91、粗滤装置92、微滤装置93、去杂质蛋白装置94、去杂质离子装置95以及盐化装置96。稀释装置主要对发酵液进行稀释和调节PH，一般采用槽体构成；粗滤装置主要将发酵液中的菌体、未被发酵的固体培养基以及其他较大的固体杂质给去除掉，可采用离心过滤设备或者其他过滤设备，也可采用多个过滤设备连用，粗虑后的发酵液可再次进行稀释和调节PH；微滤主要去除发酵液中的小分子杂质，如色素等等，一般采用膜过滤装置进行，所采用过滤膜的孔径应根据目的生物表面活性剂的分子大小进行选取，应使得过滤膜对生物表面活性剂进行截留，一般可采用陶瓷膜；微滤过后可在此进行稀释和调节PH；去杂质蛋白装置可以是等电点沉淀装置，去杂质离子装置主要为树脂吸附装置，通过对吸附后的微生物表面活性剂进行洗脱，洗脱液与碱液在盐化装置中进行反应生成盐。当然对于不同类型的生物表面活性剂所采用的纯化设备可以不同，本法提供的具体的纯化设备主要适用于脂肽类生物表面活性剂的纯化处理。对于其他种类的生物表面活性剂(如糖类、脂蛋白类)的纯化，其大体流程也是稀释、粗虑、微滤、去除杂质蛋白和离子。
由于发酵釜内发酵液粘度大，因此传统采用气管通入空气难于保证无菌空气在发酵罐内的均匀分布。因此，本发明采用如图3、5所示的技术方进行实施：发酵釜内设置的第二搅拌机构，发酵釜的上部设置有物料投入口，发酵釜的下部设置卸料口，第二搅拌机构包括立状布置的第二搅拌轴41，第二搅拌轴41的外围均匀设置立状布置的通气管45，通气管45的管身上间隔设置有布气板件46，各布气板件46的中部开设有供第二搅拌轴41通过的通孔，布气板件46的内部设置成空腔状且布气板件46的板面上均匀开设布气孔461，各布气孔461处设置有滤网，各通气管的管腔分别与一布气板件46的内腔相连通连接，各通气管45的上端穿过釜体后与鼓气装置相连接，发酵釜内还设置有温度传感器和PH测量组件。层状排布的布气板件46，在鼓入无菌空气时，能够从各层相发酵液中补充空气，使得发酵液中空气均匀，保证生物表面活性剂的发酵。
优选的方案为：可以采用一开口向下的锥形罩构成布气板件，锥形罩的中部开设通孔，锥形罩的罩体内部设置成空腔状，锥形罩的外罩面上均匀设置布气孔461。这样布气的均匀性，以及水平覆盖面最大，如图5所示。所述的布气板件层状设置有三个，通气管设置有三根，通气管的上端穿过发酵釜釜体上部的电机安装座后通过四通连接头以及气管与鼓气装置相连接。
进一步的如图7、8所示，卸料口处设置有卸料机构，卸料机构包括发酵罐卸料口处上、下平行布置的圆形的第一、二卸料板42、43，第一卸料板42与发酵罐固连为一体，第二卸料板43的侧面上开设有环形槽，第二卸料板43通过环形槽内设置的钢珠组件48与发酵罐绕铅垂方向构成转动配合连接，第一、二卸料板42、43的圆心位于同一铅垂线上，第一、二卸料板上同一半径大小的圆周处分别开设第一、二卸料口42a、43a，第一卸料板42的下板面设置成由第一、二台阶面421、422组合构成的台阶状，第二台阶面422与第二卸料板43的上板面相贴合，第一台阶面421与第二卸料板43上板面之间形成空腔，第一卸料口42a开设在第一台阶面421上，第一、二台阶面交合的台阶处设置有密封件423，密封件423的形状与第一、二台阶面交接处的台阶形状一致，第二卸料板43与驱动机构相连接，优选的方案为：第一、二台阶面交接处的外轮廓为弧形，这样将密封件设置为弧形，密封件可采用O形密封件，第一卸料板的上板面设置成锥状且第一卸料口处的高度最低。通过驱动机构调节第二卸料板进行转动，使得第一、二卸料板上的第一、二卸料口相对应和相异，从而实现对发酵罐的快速卸料和卸料口的闭合，实现快速卸料，从而节约时间，提高提取效率。
为了提高微乳化的速率，本发明采用如图4、6所示的技术方进行实施：微乳状液反应釜，包括釜体以及釜体内设置的第一搅拌机构，第一搅拌机构包括立状布置的第一搅拌轴31，第一搅拌轴31的外围均匀设置立状布置的油相进液管35，油相进液管35的管身上间隔设置有布液板件36，各布液板件36的中部开设有供第一搅拌轴31通过的通孔，布液板件36的内部设置成空腔状且布液板件36的下板面均匀开设布液孔，各油相进液管的管腔分别与一布液板件36的内腔相连通连接，各油相进液管的上端穿过釜体后与油相储罐相连接，釜体上还设置有表面活性剂混合液进液管口以及水相进液管口。层状排布的布液板件36，在滴加油相时，油相从布液板件36上的各布液孔滴入反应釜内的混合液中，相对于传统的一滴滴的滴入显著提高生产效率。各布液孔之间应保持一定的间距，具体操作时，布液孔为布液板件36上插设的针管构成，相邻针管的长度相异。
优选的方案为：布液板件36为一开口向上的锥形罩构成，锥形罩的中部开设通孔，锥形罩的罩体内部设置成空腔状，锥形罩的外罩面上均匀设置用于构成布气孔的针管361，针管361的长度方向与锥形罩的罩面相垂直布置，针管在锥形罩的罩面上呈圈状设置，且针管的长度随锥形罩的半径增大而增大，这样滴入油相的效果最佳。所述的布液板件层状设置有三个，油相进液管设置有三根，油相进液管的上端穿过釜体后通过四通连接头以及料液输送管道与油相储罐相连接。
由于第一、二搅拌轴上分别设置了布气装置和布液装置，因此第一、二搅拌轴轴身上无法设置搅拌桨，因此本发明中第一、二搅拌机构采用相同的技术方案进行实施，亦即如图3、4所示，第一、二搅拌轴31、41的下端辐射状设置连接杆，连接杆的末端分别立状设置搅拌杆，连接杆和/或搅拌杆上分别设置搅拌料液的搅拌桨34。具体的为搅拌杆的长度为连接杆的两倍，连接杆包括第一、二、三连接杆324、322、323，搅拌杆包括第一、二、三搅拌杆334、332、333，第一连接杆324、第二搅拌杆332的下段以及第三搅拌杆333的上段分别设置搅拌桨34，搅拌桨34为一条板片构成，这样搅拌机构能够从不同的方向对溶液进行搅拌，提高混合的均匀性。搅拌杆和连接杆均为角钢构成，这样强度大，便于搅拌桨34的安装以及搅拌机构的稳定性。
另外，对于发酵釜，发酵釜的釜壁为夹层结构，夹层结构形成的夹腔用于容纳热流体。热流体用于调节发酵釜内温度，满足微生物发酵的需求。对于微乳状液反应釜，釜体的内侧壁上设置有扰流筋，釜体的侧壁为夹层结构构成，夹层结构形成的夹腔用于容纳热流体。热流体用于调节釜内温度，适应不同微乳状液的生产。
表面活性剂混合液配制釜内设置有第三搅拌机构以及超声发射组件，表面活性剂配制釜的釜壁为夹层结构、夹层结构形成的夹腔用于容纳加热流体。超声发射组件对物料进行振荡，使得表面活性剂、助表面活性剂快速混匀。
总之，本发明可有效提高微乳状液的生产效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在获知本发明中记载内容后，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对其作出若干同等变换和替代，这些同等变换和替代也应视为属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种农业用生物表活剂微乳液生产系统，其特征在于，包括如下生产设备:
用于微生物发酵生产生物表面活性剂的发酵釜；
用于对发酵釜中的发酵液进行纯化分离处理的发酵液纯化设备以及用于储放纯化后的生物表面活性剂的生物表面活性剂储罐；
分别用于储放助表面活性剂、碱液、水相以及油相的助表面活性剂储罐、碱液储罐、水相储罐以及油相储罐；
以及表面活性剂混合液配制釜和微乳状液反应釜；发酵釜、发酵液纯化设备和生物表面活性剂储罐依次进行连接，生物表面活性剂储罐、助表面活性剂储罐以及碱液储罐的出液口均与表面活性剂混合液配制釜相连接，表面活性剂混合液配制釜和水相储罐的出液口均与微乳状液反应釜相连接；
微乳状液反应釜包括釜体以及釜体内设置的第一搅拌机构，第一搅拌机构包括立状布置的第一搅拌轴，第一搅拌轴的外围均匀设置立状布置的油相进液管，油相进液管的管身上间隔设置有布液板件，各布液板件的中部开设有供第一搅拌轴通过的通孔，布液板件的内部设置成空腔状且布液板件的下板面均匀开设布液孔，各油相进液管的管腔分别与一布液板件的内腔相连通连接，各油相进液管的上端穿过釜体后与油相储罐相连接，釜体上还设置有表面活性剂混合液进液管口以及水相进液管口；布液板件为一开口向上的第二锥形罩构成，第二锥形罩的中部开设通孔，第二锥形罩的罩体内部设置成空腔状，第二锥形罩的外罩面上均匀设置用于构成布气孔的针管，针管的长度方向与第二锥形罩的罩面相垂直布置，针管在第二锥形罩的罩面上呈圈状设置，且针管的长度随第二锥形罩的半径增大而增大。
2.根据权利要求1所述的农业用生物表活剂微乳液生产系统，其特征在于：所述的布液板件层状设置有三个，油相进液管设置有三根，油相进液管的上端穿过釜体后通过四通连接头以及料液输送管道与油相储罐相连接。
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