一种用于从流体（１３）产生微滴的设备，包括注入板（６），该注入板包括至少一个限定的注入通道（１１），该注入通道在进口侧上具有用于接收流体的流入开口并且在出口侧上具有用于分配从流体形成的微滴（１２）的流出开口。该设备设有用于输送流体通过注入通道的进给装置，并且在其侧壁上至少在分裂点位置处与至少一个二级通道（１０）连通，至少在操作期间，在注入通道中流动的流体在该处分裂成分离的部分。该二级通道意在并且至少在操作期间适于至少在分裂点位置处包括辅助流体。至少对于该流体的一个部分，二级通道流入阻力高于注入通道流入阻力。这种装置用于将第一流体注入第二流体中的方法中并且第二流体的交叉流动被在注入板的出口侧上引导。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于从流体产生微滴的设备，包括注入板，该注入板包括至少一个限定的注入通道，该注入通道在进口侧上具有用于接收流体的流入开口并且在出口侧上具有用于分配从流体形成的微滴的流出开口，并且设有用于输送流体通过注入通道的进给装置。本专利技术还涉及一种用于将至少一个第一流体注入第二流体中的方法，以及一种注入板。本专利技术特别涉及从具有在0.1和50微米之间的有效直径的注入通道产生微滴，以用于将小的微小液滴注入一中液体中以获得乳剂，或将微小气泡注入液体中以获得泡沫。在这里指出，为简洁起见，在下面叙述液滴或微小液滴，除非从文中相反情形是显然的，它还被理解成表示气泡或微小气泡。
技术介绍
用于制造乳剂(或泡沫)的已知方法是所谓的交叉流动乳化，其中迫使用于分散的流体作为分散相通过具有注入通道的注入板，同时第二流体的连续交叉流动相横向于注入通道的流出开口以一定速度被引导到注入板的出口侧上。在欧洲专利申请EP 1.197.262中描述了这种已知方法和相关设备的一个实例。流经这里的第二流体在离开注入板的第一流体上施加切应力，由此当达到一定尺寸时，微小液滴从第一流体分离并且被夹带和吸收于第二流体中。这样形成的微小液滴的尺寸部分地由流经的第二流体的速度以及两种流体的特性决定。微小液滴因此形成有通常在注入板中的注入通道有效直径的2和20倍之间的变化直径。在这里指出，当在本申请中提及通道的有效半径或直径时，它被理解为表示假想的、完全圆形的的参考通道的半径或直径，该通道具有如此尺寸，从而对有关流体的产生等同的流入阻力。为了增强第二流体对微小液滴的剪切，在注入通道的已知设备中使用非圆形的的和非正方形截面从而因此在注入通道的流出开口处在第一介质的分散相和第二介质的连续相之间形成不稳定的界面。对于越来越多的应用，发现理想的是利用该设备形成的微小液滴很精细并且还具有相互间几乎相等的尺寸。这些微小液滴例如具有通常十分之一微米的和数十个微米的直径的微小液滴，它们全部至少具有几乎相等的尺寸。这种很小的、几乎单分散的微小液滴例如显著改进了乳剂(油/水、水/油)的稳定性。如果将很小的并且相等的微小气泡结合在泡沫中，还改进了很多泡沫的质地和流变能力。发现在乳制品工业中后一情形是特别重要的，其中轻质产品需求量不断增加并且可选地多个乳剂打开了通向新产品和成组产品的道路。已知设备和方法具有如此缺点，即液滴尺寸或多或少依赖于随机过程参数并且因此不是固定的，而是相反地，在给定界限中较大地变化。在用于形成微小液滴的已知设备和方法中，第二流体在注入板出口侧处的交叉流动是必需的。有时发现实现第二流体的这种交叉流动在实际中是耗时的。
技术实现思路
因此本专利技术的目的在于提供一种具有在前序部分中所述类型的设备，其中第二流体的交叉流动不是必需的。本专利技术的另一个目的在于提供一种具有在前序部分中所述类型的设备和方法，利用其可以形成具有至少几乎恒定的相互尺寸的很细小的微小液滴。为了实现该预期目的，一种具有在前序部分中所述类型的设备具有如此特征，至少在分裂点位置处，注入通道在其侧壁上与至少一个二级通道连通，在该分裂点处，至少在操作期间，在注入通道中流动的流体分裂成分离的部分，该二级通道意在并且至少在操作期间适于至少在分裂点位置处包括辅助流体，并且至少对于该流体的一个部分，二级通道的流入阻力高于注入通道的流入阻力。在注入通道侧壁上这样已经与第一流体的注入流形成接触的辅助流体促进液滴在注入通道中在分裂点处从注入流其余部分分离。还称为自分裂或自动分裂从而使其区别于如在已知设备和方法中利用第二流体的交叉流动实现的分裂的这个过程，使得能够以精确限定的、单分散的微小液滴分裂第一流体，而绝对不依赖于来自注入通道外部的效应和因素，例如，如所施加的交叉流动。而且，即使在注入板出口侧上不存在交叉流动，这种机制仍然引起液滴形成。根据本专利技术的设备因此可被用于交叉流动乳化以及用于直接液滴形成。本专利技术是基于这种认识，即通过这样使得液体流的分裂并不发生于注入板和第二流体的界面，而是相反已经在注入通道自身中发生，液滴分离被更好地控制并且被加速。分裂点位置由第一和辅助流体的表面张力和注入通道的局部几何形状的联合作用决定，并且由此被精确固定。液滴分离位置，并且因此液滴尺寸，因此并不特别依赖于例如在已知设备和方法中限定液滴尺寸并且难以控制或不能被控制的动态环境因素和过程参数。辅助流体朝向注入通道的流动阻力越小，第一流体分裂成液滴将越加容易和快速。为了更高的液滴量，因此优选使用多个二级通道，并且其中的流动阻力优选被保持为尽可能低。注入通道和二级通道分别的流入阻力由其有效直径(deff)表征，根据deff≡4.γ/PLaplace，该有效直径由第一流体的相应起泡点Laplace压力(PLaplace)定义。对于第一流体在这里使用非润湿条件。当非润湿条件没有完全达到时，界面张力(γ)应该乘以在注入板、第一流体和辅助流体之间形成的接触角度的余弦，如根据Young公式标准。有效半径定义为有效直径的一半。自分裂是一个动态过程，其中在注入通道中的确定量的第一流体的表面由于破裂而变得不稳定并且产生波长大约为注入通道有效周长的表面波。在圆形注入通道的情形中，这种波具有等于注入通道半径的2π倍的波长。所述的波具有如此形式，其中颈部从注入通道中的及其外侧的第一流体产生越来越厚的液滴。驱动力为表面张力，如果辅助流体能够达到分裂点，则其保证第一流体总是分裂成液滴，从而降低系统势能。来自注入通道外部的效应和影响，例如可能的交叉流动以及第二流体的粘度，在这里不成为因素。由于自分裂的发生与在出口侧是否存在第二流体的交叉流动无关，所形成和分离的微滴总是具有基本相同尺寸。根据本专利技术的设备因此能够无需这种交叉流动地被操作和应用。根据本专利技术设备的一个具体实施例仍然具有如此特征，注入板和进口侧界定第一空间，该第一空间意在并且至少在操作期间适于在其中接收至少一个第一流体，并且注入板和出口侧界定第二空间，该第二空间意在并且至少在操作期间适于在其中接收至少一个第二流体。所形成的微滴在这里被直接地注入第二流体中从而因此形成例如单分散泡沫或单分散乳剂。从工艺学和商业角度看，这种精确形成的泡沫和乳剂对于很多应用而言是非常重要的。辅助流体向分裂点的进给在本质上能够以不同方式实现。该辅助流体因此能够被单独供给，或者在注入通道的出口侧上从第二流体特别地例如从其交叉流动提取。不同于利用单独进给，在后一情形中，辅助流体将因此总是与交叉流动的第二流体相同。然而，发现这是非常实用的，因为在此情形中无需为辅助流体形成单独流动。为了进给辅助流体，根据本专利技术设备的具体实施例具有如此特征，至少在操作期间，二级通道从注入板表面特别是从其出口侧连通地延伸。在这里，从流经的第二流体的交叉流动，从注入板表面，特别是从出口侧供给该二级通道。在一个具体实施例中，根据本专利技术的设备具有如此特征，该二级通道是注入通道的被横向界定的侧延伸部，它从注入板出口侧至少延伸到注入通道的分裂点。这种侧延伸部能够以与注入通道自身相同的或至少类似的过程形成并且从出口侧允许例如来自在该位置处流动的交叉流动的流体以很低的流动阻力到达至分裂点。这种延伸部在这里根据本专利技术形成并且确定比例从而其对第一流体的流入阻力高于注入通本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于从流体产生微滴的设备，包括注入板，该注入板包括至少一个限定的注入通道，该注入通道在进口侧上具有用于接收流体的流入开口并且在出口侧上具有用于分配从流体形成的微滴的流出开口，并且设有用于输送流体通过注入通道的进给装置，其特征在于，至少在分裂点位置处，注入通道在其侧壁上与至少一个二级通道连通，在该分裂点位置处，至少在操作期间，在注入通道中流动的流体分裂成分离的部分，该二级通道意在并且至少在操作期间适于至少在分裂点位置处包括辅助流体，并且至少对于该流体的一个部分，二级通道的流入阻力高于注入通道的流入阻力。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：耶罗恩马赛因维斯英克，科内利斯约翰尼斯马里亚梵赖恩，维茨奈达姆，克里斯蒂安哈尔迪尔戈廷，伊万鲁特格尔黑斯坎普，格里特简维尔德惠斯，
申请(专利权)人：纳诺米有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]
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