CN107107000A - 混合分散方法以及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够制造在极短时间内以接近完美的高程度混合分散的混合分散物且结构也极简单且成本也低廉的装置。液－液混合物的混合分散装置构成为包括：供液－液混合物流入的长尺寸的细管(1)；设于其一端的上述混合物导入口(2)；设于另一端的上述混合物导出口(3)；以及用于使上述混合物以超过临界雷诺数的流速向长尺寸的细管内加压流入的混合物加压输送机构(4)。混合物也可以是液体－微小固体混合物。另外，也可以在长尺寸的细管且设于其一端的上述混合物导入口的前侧和上述混合物导出口的后侧设有储液盒(2a、3a)，并且在上述两储液盒之间架设多根长尺寸的细管。

Description

混合分散方法以及装置
技术领域
本发明提供多相物质、尤其是液－液或者液－微小固体的混合分散装置以及混合分散方法。
背景技术
现今，由多种物质的混合物构成的产品在所有的工业领域中使用。
而且，近年来，这些混合物的混合、分散程度成为所获得到的产品的优劣的决定因素而被评价。
即，寻求提供一种液体－液体、液体－固体、液体－气体等多相混合物的接近完美的高程度的混合分散技术。
作为现有的混合分散机构，存在利用了搅拌叶片的机构、或者利用了超声波的机构等。
然而，在利用搅拌叶片进行的混合的情况下，由于层流成分较多，所以剪切力不会变大，因而按所投入的能量的比率，混合的效率不好，此外，由于搅拌作用基于距离搅拌叶片的距离，所以搅拌效果在搅拌槽内有偏差，因此不得不延长搅拌时间。
利用超声波进行的混合中，在液体内产生微小的压力变动，并产生气蚀，但由于振动能量的大小因距离超声波振动元件的距离以及方向的不同而不同，所以搅拌效果在设备内有偏差，再有，由于有在振动元件的接合部因振动而产生磨损损伤的担忧，所以无法长时间地连续运转。
发明内容
发明所要解决的课题
在如上述那样的现有技术中，无法使不完全混合程度的混合物成为在短时间内混合分散成接近完美的高程度的混合分散物。
并且，也未提供能够以简单的结构且低成本来将混合物高程度地混合分散的装置。
用于解决课题的方案
本申请发明用于解决上述课题，是下述结构的混合分散物的制造装置以及制造方法。
[方案1]一种多相混合物的混合分散装置，其特征在于，构成为包括：供多相混合物流入的长尺寸的细管；设于上述细管的一端的上述多相混合物导入口；设于上述细管的另一端的上述多相混合物导出口；以及用于使上述多相混合物以超过临界雷诺数的流速向长尺寸的细管内加压流入的混合物加压输送机构。
[方案2]一种液－液混合物的混合分散装置，其特征在于，构成为包括：供液－液混合物流入的长尺寸的细管；设于上述细管的一端的上述混合物导入口；设于上述细管的另一端的上述混合物导出口；以及用于使上述混合物以超过临界雷诺数的流速向长尺寸的细管内加压流入的混合物加压输送机构。
[方案3]一种液体－微小固体混合物的混合分散装置，其特征在于，构成为包括：供液体－微小固体混合物流入的长尺寸的细管；设于上述细管的一端的上述混合物导入口；设于上述细管的另一端的上述混合物导出口；以及用于使上述混合物以超过临界雷诺数的流速向长尺寸的细管内加压流入的混合物加压输送机构。
[方案4]根据方案1～3任一项中所述的混合分散装置，其特征在于，在长尺寸的细管且在设于该细管的一端的上述混合物导入口的前侧和上述混合物导出口的后侧设有储液盒，并且在上述两储液盒之间架设有多根长尺寸的细管。
[方案5]根据方案1～4任一项中所述的混合分散装置，其特征在于，长尺寸的细管的内径为0.5～5.0mm，长度为100～1000mm，向混合物导入口导入混合物的导入压力为0.5～10MPa。
[方案6]根据方案2～5任一项中所述的混合分散装置，其特征在于，液体是溶胶或者凝胶。
[方案7]根据方案2～6任一项中所述的混合分散装置，其特征在于，液体是选自水、水溶液、或者酒精、甘油、油、食用油、石油、重油、硅油等有机溶剂或者果汁中的任一种或者两种以上。
[方案8]根据方案3或4所述的混合分散装置，其特征在于，微小固体是微小无机物或者微小有机物。
[方案9]根据方案8所述的混合分散装置，其特征在于，微小固体是选自微小陶瓷、微小金属、微小树脂、微小食材、微小碳、微小大豆粉或者脱脂乳粉中的任一种或者两种以上。
[方案10]一种高程度地混合分散的多相混合分散物的制造方法，其特征在于，将多相混合物以加压状态并以超过临界雷诺数的流速从长尺寸的细管的一端部向该细管内压入，并从该细管的另一端导出，从而获得高程度地混合分散后的多相混合物。
[方案11]一种高程度地混合分散的液－液混合分散物的制造方法，其特征在于，将液－液混合物以加压状态并以超过临界雷诺数的流速从长尺寸的细管的一端部向该细管内压入，并从该细管的另一端导出，从而获得高程度地混合、分散后的液－液混合物。
[方案12]一种高程度地混合分散的液－微小固体混合分散物的制造方法，其特征在于，将液－微小固体混合物以加压状态并以超过临界雷诺数的流速从长尺寸的细管的一端部向该细管内压入，并从该细管的另一端导出，从而获得高程度地混合分散后的液－微小固体混合物。
[方案13]一种混合分散物的制造方法，其特征在于，在长尺寸的细管且在设于该细管的一端的上述混合物导入口的前侧和上述混合物导出口的后侧设置储液盒，并且在上述两储液盒之间架设多根长尺寸的细管，将混合物以加压状态并以超过临界雷诺数的流速经由该储液盒从长尺寸的细管的一端部向该细管内压入，并从该细管的另一端导出。
[方案14]根据方案10～13任一项中所述的混合分散物的制造方法，其特征在于，长尺寸的细管的内径为0.5～5.0mm，长度为100～1000mm，向混合物导入口导入混合物的导入压力为0.5～10MPa。
[方案15]根据方案11或12所述的混合分散物的制造方法，其特征在于，液体是溶胶或者凝胶。
[方案16]根据方案11～15任一项中所述的混合分散物的制造方法，其特征在于，液体是无机物或者有机物。
[方案17]根据方案12或13所述的混合分散物的制造方法，其特征在于，微小固体是微小无机物或者微小有机物。
[方案18]根据方案17所述的混合分散物的制造方法，其特征在于，微小固体是选自微小陶瓷、微小金属、微小树脂、微小食材、微小碳、微小大豆粉或者脱脂乳粉中的任一种或者两种以上。
[方案19]根据方案11～16任一项中所述的混合分散物的制造方法，其特征在于，液体是选自水、水溶液、或者酒精、甘油、油、食用油、石油、重油、硅油等有机溶剂或者果汁中的任一种或者两种以上。
发明的效果如下。
根据本申请发明，能够制造在极短时间内以接近完美的高程度进行混合分散的混合分散物，并且，所使用的装置结构也极简单且成本也低廉。根据本发明，装置以及处理费用为现有成本的4/1以下。
附图说明
图1是本申请发明的混合分散物的制造装置的结构图。
图2是本申请发明装置的长尺寸的细管的外观图。
具体实施方式
本申请发明中使用的混合分散装置例如如图1所示那样构成，图中，1是长尺寸的细管，2是混合物导入口，2a是入口侧储液盒，3是混合、分散液的导出口，3a是出口侧储液盒，3b是取出口，4(P)是泵，5是原料容器，6是产品储存容器，7是简易搅拌器。此外，投入原料容器5的A例如是水，B例如是大豆粉末。
本申请发明装置构成为包括：供例如液－液混合物流入的长尺寸的细管1；设于该细管的一端的上述混合物导入口2a；设于另一端的上述混合物导出口3a；以及用于使上述混合物以超过临界雷诺数的流速向长尺寸的细管内加压流入的混合物加压输送机构4(P)。
而且，优选为，在长尺寸的细管1且在设于其一端的上述混合物导入口2的前侧设有薄箱状的储液盒2a，在上述混合物导出口3的后侧设有薄箱状的储液盒3a，并且在上述两储液盒之间架设多根长尺寸的细管1…来构成。
储液盒在一端储存从泵4(P)输送来的混合物，并以均匀的压力分配到多根细管1…。在各细管1…内，混合物以超过临界雷诺数的流速引起紊流，并且被移送固定距离，高程度地混合分散后的混合分散物经由储液盒3a向产品容器6排出、并储藏在产品容器6中。
此外，长尺寸的细管1优选内径为0.5～5.0mm，长度为100～1000mm，混合物向混合物导入口导入的导入压力为0.5～10MPa。混合物在细管内前进的过程中，混合扩散大量地进行。
细管的原材料优选为金属、尤其为不锈钢、陶瓷、橡胶或者塑料。并且，也可以在陶瓷细管的外周外装金属管或者塑料管来提高强度。
而且，长尺寸的细管的外形也可以是直管状、环管状、螺旋管状，另外，其截面形状也可以是圆形、椭圆形、三角形、其它多边形等。
并且，泵使用柱塞泵、以及其它送液泵。
再有，在长尺寸的细管1的入口侧设有薄箱状的储液盒2a，暂时被压入并储液于该盒的混合物分别均匀地被分配、加压输送至多根细管1…。
流入细管1内后的混合物以超过临界雷诺数的流速混合，高程度地混合分散。
实施例
接下来，对本申请发明的实施例进行说明。
使用图1、图2所示的装置，制造出各种混合物的良好混合分散产品。
实施例1：水－脱脂乳－黄油(人造牛奶的制造)的例子
向原料容器5投入水3200ml、脱脂乳粉600g、黄油200g，并加热至50℃，利用简易搅拌器7进行了简易混合。
接下来，将原料容器5内的混合液输送至柱塞泵4(P)并加压，经由入口侧储液盒2a以入口压力0.8MPa将其压入至不锈钢制的长尺寸的细管1。
此外，使用了长尺寸的细管的内径为2.0mm，壁厚为1.0mm，长度为400mm，且在储液盒2a、3a之间架设有四根长尺寸的细管的装置。
而且，在细管1内利用紊流使上述混合物高程度地混合分散，并经由出口侧储液盒3a使其从取出口3b向产品容器6排出并储存在产品容器6。
此时，长尺寸的细管1因紊流的影响而激烈地发出高音而进行着振动。
其结果，所获得到的产品成为与市场出售的牛奶同等的产品。
即，制造出的产品是均匀地分散0.6～0.8μm直径的含油颗粒(油分粒子)的产品，外观是与市场出售的牛奶相同的乳白色，味觉也与市场出售牛奶同等。
此外，在现有的人造牛奶制造技术(均质器)中，加压力需要30MPa左右。
实施例2：多层碳纳米管－水(碳纳米管分散液的制造)的例子
向原料容器5投入多层碳纳米管5g、水95ml，并利用简易搅拌器7进行了简易混合。
接下来，将原料容器5内的混合液输送至柱塞泵4(P)并加压，经由入口侧储液盒2a以入口压力0.8MPa将其压入一根长尺寸的细管1。
此外，不锈钢制的长尺寸的细管的内径为2.0mm，壁厚为1.0mm，长度为400mm。
而且，在细管1内利用紊流使上述混合物高程度地混合、分散，并经由出口侧储液盒3a使其从取出口3b向产品容器6排出并储存在产品容器6。
其结果，所获得到的产品成为蛋黄酱状，确认到作为良好的碳纳米管分散液的特征的增粘化现象。
实施例3：甘油分散液的制造的例子
向图1所示的原料容器5投入了1.4Pa－s的甘油100ml，并利用简易搅拌器7进行了简易混合。
接下来，将原料容器5内的上述甘油输送至柱塞泵4(P)并加压，经由入口侧储液盒2a以入口压力0.8MPa将其压入一根长尺寸的细管1。
此外，长尺寸的细管1的内径为2.0mm，壁厚为1.0mm，长度为400mm。
而且，在细管内利用紊流使上述甘油高程度地混合、分散，并经由出口侧储液盒3a使其从取出口3b向产品容器6排出并储存在产品容器6。
其结果，细管一次通过的粘度为0.7Pa－s，两次通过的粘度为0.5Pa－s。
产品的随时间变化在四天后的测定中也是相同的粘度，确认到分散产品甘油的稳定性。然而，该粘度降低的理由不明确。作为一个想法，推测为甘油簇因强力的混合分散操作而断开、减小。
符号的说明
1—长尺寸的细管，2—混合物导入口，2a—入口侧储液盒，3—混合、分散液的导出口，3a—出口侧储液盒，3b—取出口，4(P)—泵，5—原料容器，6—产品储存容器，7—简易搅拌器。

Claims (19)

1.一种多相混合物的混合分散装置，其特征在于，构成为包括：
供多相混合物流入的长尺寸的细管；
设于上述细管的一端的上述多相混合物导入口；
设于上述细管的另一端的上述多相混合物导出口；以及
用于使上述多相混合物以超过临界雷诺数的流速向长尺寸的细管内加压流入的混合物加压输送机构。
2.一种液－液混合物的混合分散装置，其特征在于，构成为包括：
供液－液混合物流入的长尺寸的细管；
设于上述细管的一端的上述混合物导入口；
设于上述细管的另一端的上述混合物导出口；以及
用于使上述混合物以超过临界雷诺数的流速向长尺寸的细管内加压流入的混合物加压输送机构。
3.一种液体－微小固体混合物的混合分散装置，其特征在于，构成为包括：
供液体－微小固体混合物流入的长尺寸的细管；
设于上述细管的一端的上述混合物导入口；
设于上述细管的另一端的上述混合物导出口；以及
用于使上述混合物以超过临界雷诺数的流速向长尺寸的细管内加压流入的混合物加压输送机构。
4.根据权利要求1～3任一项中所述的混合分散装置，其特征在于，
在长尺寸的细管且在设于该细管的一端的上述混合物导入口的前侧和上述混合物导出口的后侧设有储液盒，并且在上述两储液盒之间架设有多根长尺寸的细管。
5.根据权利要求1～4任一项中所述的混合分散装置，其特征在于，
长尺寸的细管的内径为0.5～5.0mm，长度为100～1000mm，向混合物导入口导入混合物的导入压力为0.5～10MPa。
6.根据权利要求2～5任一项中所述的混合分散装置，其特征在于，
液体是溶胶或者凝胶。
7.根据权利要求2～6任一项中所述的混合分散装置，其特征在于，
液体是选自水、水溶液、或者酒精、甘油、油、食用油、石油、重油、硅油等有机溶剂或者果汁中的任一种或者两种以上。
8.根据权利要求3或4所述的混合分散装置，其特征在于，
微小固体是微小无机物或者微小有机物。
9.根据权利要求8所述的混合分散装置，其特征在于，
微小固体是选自微小陶瓷、微小金属、微小树脂、微小食材、微小碳、微小大豆粉或者脱脂乳粉中的任一种或者两种以上。
10.一种高程度地混合分散的多相混合分散物的制造方法，其特征在于，
将多相混合物以加压状态并以超过临界雷诺数的流速从长尺寸的细管的一端部向该细管内压入，并从该细管的另一端导出，从而获得高程度地混合分散后的多相混合物。
11.一种高程度地混合分散的液－液混合分散物的制造方法，其特征在于，
将液－液混合物以加压状态并以超过临界雷诺数的流速从长尺寸的细管的一端部向该细管内压入，并从该细管的另一端导出，从而获得高程度地混合分散后的液－液混合物。
12.一种高程度地混合分散的液－微小固体混合分散物的制造方法，其特征在于，
将液－微小固体混合物以加压状态并以超过临界雷诺数的流速从长尺寸的细管的一端部向该细管内压入，并从该细管的另一端导出，从而获得高程度地混合分散后的液－微小固体混合物。
13.一种混合分散物的制造方法，其特征在于，
在长尺寸的细管且在设于该细管的一端的上述混合物导入口的前侧和上述混合物导出口的后侧设置储液盒，并且在上述两储液盒之间架设多根长尺寸的细管，将混合物以加压状态并以超过临界雷诺数的流速经由该储液盒从长尺寸的细管的一端部向该细管内压入，并从该细管的另一端导出。
14.根据权利要求10～13任一项中所述的混合分散物的制造方法，其特征在于，
长尺寸的细管的内径为0.5～5.0mm，长度为100～1000mm，向混合物导入口导入混合物的导入压力为0.5～10MPa。
15.根据权利要求11或12所述的混合分散物的制造方法，其特征在于，
液体是溶胶或者凝胶。
16.根据权利要求11～15任一项中所述的混合分散物的制造方法，其特征在于，
液体是无机物或者有机物。
17.根据权利要求12或13所述的混合分散物的制造方法，其特征在于，
微小固体是微小无机物或者微小有机物。
18.根据权利要求17所述的混合分散物的制造方法，其特征在于，
微小固体是选自微小陶瓷、微小金属、微小树脂、微小食材、微小碳、微小大豆粉或者脱脂奶粉中的任一种或者两种以上。
19.根据权利要求11～16任一项中所述的混合分散物的制造方法，其特征在于，
液体是选自水、水溶液、或者酒精、甘油、油、食用油、石油、重油、硅油等有机溶剂或者果汁中的任一种或者两种以上。
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