Жидкая эмульсия без применения эмульгатора, способ ее получения и устройство для его осуществления - RU2072891C1
Код документа: RU2072891C1
Чертежи
Описание
Настоящее изобретение относится к приготовлению смеси множества веществ, различающихся по физическим свойствам, в особенности жидкостей с жидкостями, и к полученным таким образом эмульсионным смесям.
До сих пор выдвигалось много предложений, касавшихся способов и приборов для перемешивания множества вещества, различающихся по физическим свойствам. Так, например, предлагалось много способов получения смесей гидрофобной жидкости и воды. Однако, согласно этим способам, устойчивые жидкие смеси воды и гидрофобной жидкости получаются при использовании эмульгатора.
Применение эмульгатора ведет к повышению затрат, и в тех случаях, когда смесь воды и гидрофобной жидкости используется, например, при изготовлении косметики и тому подобного, на применение эмульгатора налагаются некоторые ограничения, связанные с его воздействием на человеческое тело.
Наиболее близким к изобретению является способ получения эмульсии без применения
эмульгатора, описанный в [1]
Известная
эмульсия содержит гидрофильную жидкость воду в качестве дисперсионной среды и гидрофобную жидкость масло в качестве диспергируемой среды. Масло с
помощью вакуум-насоса подают в емкость с водой. Смесь
компонентов многократно прокачивают через емкость.
В указанном решении не раскрывается ни размера частиц дисперсной фазы, ни устойчивого коллоида, полученного из заданного количества обеих фаз.
Наиболее близким к устройству по изобретению является устройство для получения жидкой эмульсии, содержащее
замкнутую систему труб и включенный в эту систему смесительный
прибор, состоящий из смесительной камеры сложной конфигурации [2]
Техническим эффектом изобретения является создание устойчивой
жидкой эмульсии из веществ, различающихся по физическим
свойствам.
В соответствии с настоящим изобретением предлагается коллоидная эмульсия без эмульгатора, состоящая из гидрофильной жидкости, главным образом воды, и гидрофобной жидкости, в которой мелкие капли дисперсной жидкой фазы равномерно и устойчиво распределены в эмульсии без помощи эмульгатора. В настоящем изобретении наиболее целесообразным составом смеси воды и гидрофобной жидкости является такой, при котором количество гидрофобной жидкости составляет до 20% объема на основе воды.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением предлагается смесь из воды и гидрофобной жидкости, в которой мелкие капли воды равномерно и устойчиво распределены в гидрофобной жидкости без помощи эмульгатора. В настоящем изобретении наиболее целесообразным составом смеси воды и гидрофобной жидкости является такой, при котором количество воды составляет 5-35% объема на основе гидрофобной жидкости.
Более того, в соответствии с настоящим изобретением предлагается коллоидная смесь гидрофобной жидкости с гидрофильной жидкостью, в которой мелкие капли равномерно и устойчиво распределены без помощи эмульгатора. В настоящем изобретении наиболее целесообразным составом смеси гидрофильной жидкости и гидрофобной жидкости является такой, при котором количество гидрофобной жидкости составляет до 20% объема на основе гидрофильной жидкости.
Термин "коллоидное" состояние означает состояние, при котором имеют место коллоидные частицы размерами около 1 тыс.мкм и менее, существование коллоидных частиц и Броуновское движение подтверждаются наблюдениями в сильный микроскоп и наблюдается эффект Тиндаля.
Ниже следует подробное описание изобретения на примерах наиболее целесообразного осуществления, проиллюстрированных прилагаемыми рисунками.
На фиг. 1 показана схема, иллюстрирующая в целом наиболее целесообразные варианты осуществления смесительного устройства, включающего смесительный прибор, применяемый в настоящем изобретении; на фиг. 2 продольный разрез смесительного прибора; на фиг. 3 поперечное сечение верхней части смесительного прибора; на фиг. 4 схема, иллюстрирующая второй вариант осуществления смесительного прибора, применяемого в настоящем изобретении; на фиг. 5 схема, иллюстрирующая третий вариант осуществления смесительного устройства, применяемого в настоящем изобретении; на фиг. 6 пример конструкции цилиндрического корпуса, представляющего собой полость струйного насоса смесительного устройства, показанного на фиг. 5; на фиг. 7 - смесительное устройство, напоминающее смесительный прибор, показанный на фиг. 4; на фиг. 8 схема, иллюстрирующая прибор, применяемый для измерения устойчивости смеси, включающем насыщенную гидрофобную или гидрофильную жидкость.
Ниже приведено описание первого варианта осуществления изобретения со ссылками на фиг. 1. Смесительный прибор 1 образует замкнутую систему циркулирования, включающую насос 2 и сосуд 3, соединенные трубами 4,5,6 и 7. Позицией 8 обозначено отводящее отверстие для отвода смеси, оборудованное краном. Отверстие постоянно закрыто за исключением тех моментов, когда осуществляется отвод смеси. Сосуд 3 оборудован трубкой с краном 9 и трубкой с краном 10, предназначенными для загрузки исходных материалов, из которых должна быть получена смесь. Направление потока жидкости показано стрелками.
Смесительный прибор 1 (фиг. 2, 3) состоит из цилиндра, открытого с одного конца и закрытой с противоположного конца торцем 11. Внутри этого цилиндра с примыканием к нему обода 12 находится пустотелый элемент 13, состоящий из первой части 14 и второй части 15. Первая часть 14 этого элемента 13 имеет форму параболоида вращения n-й степени и образует замкнутую камеру между ободом 12 и торцем 11 смесительного прибора 1. Определенное количество сквозных отверстий 16 имеется в стенке элемента 13 (примерно на 1/3 высоты от обода 12 при данном варианте осуществления). При наиболее целесообразном выполнении отверстия 16 направлены по касательной. От закрытого торца 11 смесительного прибора 1 отходит труба 17, которая несколько наклонена по отношению к оси смесительного прибора. Элемент 13 включает вторую часть 15, соединяющуюся с первой частью 14 в плоскости обода 12, причем эта часть имеет выраженную конусную форму, которая переходит в короткую цилиндрическую трубу 18. В наиболее целесообразном выполнении часть 15 имеет форму обращенного гиперболоида вращения n-й степени. Смесительный прибор 1 изготавливается из стекла.
Ниже приведено подробное описание второго варианта осуществления настоящего изобретения со ссылками на фиг. 4. Элементы, соответствующие элементам первого варианта осуществления, обозначены теми же цифрами. Главным отличием второго варианта является то, что вместо смесительного сосуда 3 применяется сосуд 19 для формирования второй вихревой зоны. Сосуд 19 состоит из практически сферической верхней части 20, сходящейся вниз на конус нижней части 21, промежуточной части 22, плавно соединенной со сферической верхней частью 20 и нижней частью 21. Верхняя часть и промежуточная имеют выпуклую поверхность, а нижняя часть вогнутую поверхность. Таким образом, между промежуточной частью 22 и нижней частью 21 образуется перегиб поверхности. В наиболее целесообразном варианте осуществления сосуд 19 изготавливается из стекла, так что можно наблюдать за процессом, идущим в сосуде. На верхней поверхности части 20 находятся три трубки 23, 24 и 25, которые закупорены. Сосуд 9 заполнен исходными веществами.
Сосуд 19 имеет еще два отверстия. На высоте, где диаметр сосуда максимален, от верхней части промежуточной части 22 отходит наклонная трубка 26. Трубка 26 находится под острым углом к экваториальной и тангенциальной плоскости сосуда 9 и ось трубки 26 несколько наклонена внутрь и вверх по отношению к внутреннему объему сосуда 19. В общем эти углы меньше 30o. Второе отверстие является концом открытого основания нижней части 21 сосуда 19. Между нижней частью 21 и наклонной трубкой 26 образуется система циркуляции, состоящая из насоса 2, смесительного прибора 1 и четырех трубок 4,5,6 и 7. Позицией 27 обозначена ось смесительного сосуда.
Пример третьего варианта осуществления настоящего изобретения описан ниже со ссылкой на фиг. 5 и 6. Элементы, соответствующие элементам первого варианта осуществления, обозначены теми же цифрами. Третий вариант осуществления отличается от первого тем, что в замкнутую схему включен подсоединенный к смесительному прибору 1 струйный насос 28. Отводящая трубка 4 подсоединена к впускному отверстию струйного насоса 28. Внутреннее устройство струйного насоса показано на фиг. 6. Впускная трубка 29 струйного насоса 28 соединяется с сосудом через трубку 30. Струйный насос 28 выполняет функцию перемешивания двух различных жидкостей. Струйный насос состоит из имеющего в целом цилиндрическую форму корпуса 31 с пустым внутренним пространством. В пустое внутреннее пространство корпуса 31 вставлено сопло 32, вход сопла 32 подсоединен к трубке 4. Вокруг сопла 32 образуется цилиндрическое пространство, а в стенку корпуса 31 вставлена впускная трубка 29, в результате чего полость впускной трубки соединяется с цилиндрическим пространством вокруг верхнего конца сопла. Диффузор 33 присоединен к смесительному прибору 1. В настоящем примере используется водоструйный насос, однако, может быть применен способ, при котором вместо водоструйного насоса может быть применен патрубок, и отводящий конец этого патрубка подсоединяется к впускной стороне смесительного прибора 1.
На фиг.7 показано устройство, сходное с устройством, показанным на фиг. 4. Насос 2 и смесительный прибор 1 такие же, что и применяемые в первом варианте осуществления, а сосуд 19 соответствует применяемому во втором варианте осуществления. Применяются источник газообразного кислорода 34 и инжектор 35 (без иглы). Источник газа 34, инжектор 35 и трубка 25 подсоединены к трубкам 36, снабженным стеклянными кранами 37 39. Трубка 23 подсоединена к трубке 40, конец трубки 40 опущен в бачок 41, заполненный водой, к бачку 9 присоединен стеклянный кран 42.
Вариант выполнения прибора для измерения устойчивости газосодержащейся смеси гидрофобной жидкости или гидрофильной жидкости показан на фиг. 8.
Прибор представляет собой колбу Эрленмейера 43, установленную на стенде 44, под которым размещена горелка 45. Верхний конец колбы Эрленмейера 43 с помощью соединительной стеклянной трубки соединен с охлаждающим шлангом 46. Верхний конец охлаждающего шланга 46 закрыт пробкой 47 и соединен стеклянной трубкой 48 и силиконовой трубкой 49 с инжектором 50.
Устройство для приготовления эмульсии работает следующим образом.
Жидкий компонент (фиг. 2) поступает в первую часть 14 через наклонную трубку 17 в условиях вращения, а в первой части 14 большая часть жидкого компонента, поступающая в нее через отверстия 16, стекает по стенкам первой части 14 к вершине (на фиг. 2 вниз), продолжая вращаться. В вершине поток отражается и скорость потока постепенно возрастает, образуя по центральной оси завихрения в направлении второй части. В этих завихрениях смешиваются различные вещества.
При использовании жидкая смесь гидрофобной жидкой фазы и гидрофильной жидкой фазы поступает через впускную трубу 17. Благодаря отклонению оси и наклонному положению впускной трубы, поступающая жидкость будет вращаться вокруг оси смесительного прибора 1, и вращающаяся жидкость поступает через направленные по касательной отверстия 16 к стенке первой части камеры. В первой части камеры, имеющей форму параболоида вращения n-й степени, фокальная линия образуется тем, где давление минимально, а вдоль оси давление уменьшается по направлению к выпускному отверстию. Это означает, что давление постепенно снижается как в радиальном, так и в осевом направлении, и жидкость вращается вокруг оси и течет в направлении оси.
Во второй части камеры, в конусообразной секции 15, скорость потока и скорость вращения постепенно возрастает по направлению к выпускной трубке 18. а в радиальном направлении давление уменьшается в направлении оси при минимуме, образующемся вдоль оси. Целесообразно было бы, чтобы функция гиперболоида вращения имела бы ту же степень, что и функция параболоида в первой части камеры.
Поток будет иметь структуру, которая может выглядеть так, будто масса жидкости состоит из неопределенно большого числа круглых пустотелых трубок, форма которых в целом совпадает с формой конусообразной секции 15, а скорость вращения каждой трубки различна, так что эти трубки набегают друг на друга в процессе вращательных движений. Более того, отдельные трубки перемещаются не только по отношению друг к другу из-за различной скорости их вращения, но они также передвигаются и скользят и в осевом направлении.
Из этой картины потока становится ясным, что воображаемая поверхность контакта по границам фаз будет чрезвычайно большой, и благодаря воображаемому эффекту сдвига между отдельными трубками между различными компонентами смеси возможен очень эффективный контакт. В то время как область минимального давления формируется вдоль центральной оси, компоненты с более низкой удельной массой будут стремиться концентрироваться на оси, в окрестностях которой скорость максимальна. Это дает гарантию, что мелкие частицы не могут избежать попадания в активную зону.
Объемная скорость потока должна быть отрегулирована таким образом, чтобы не имел места фазовый переход (т.е. испарение любого компонента), и тем не менее минимальное давление должно значительно превышать давление пара жидкой смеси. При наличии нескольких компонентов жидкости это условие должно относиться к тому компоненту, давление пара которого при данной температуре наиболее высоко. Это условие равнозначно утверждению, что в потоке не может иметь место кавитация. В смесительном приборе, изготовленном скорее всего из стекла, указанное условие может быть соблюдено за счет увеличения скорости потока до той величины, при которой в трубе 18 появляются мелкие пузырьки газа с последующим уменьшением скорости потока понемногу до момента, когда пузырьки газа снова не исчезнут.
Ниже дается описание того, каким образом готовится устойчивая смесь воды и гидрофобной жидкости путем добавления гидрофобной жидкости в воду без помощи эмульгатора путем использования устройства, показанного на фиг. 1-3.
Сначала открывают кран 2 и в сосуд 3 заливают 9 л дистиллированной воды. Затем открывают кран 10 и в сосуд 3 заливают 1 л масла аксерофтола, как исходного масла, после чего краны 9 и 10 закрывают. При этом сосуд 3 может быть полностью заполнен водой и маслом аксерофтола или же верхняя часть сосуда 3 может быть пустой.
В этом положении включают насос 2. Производительность этого насоса равняется 25 л/мин. Внутренний диаметр трубок 4, 5, 6 и 7 одинаков и равен примерно 14 мм. Направление потока показано на фиг. 1 стрелками. Вода и масло аксерофтола направляются в смесительный прибор 1, и в смесительном приборе 1 вода и масло аксерофлота поступают во внутреннюю часть цилиндра через наклонную трубу 17.
Большая часть вращающегося жидкого компонента сначала стекает в замкнутую вершину параболоида, отражаясь от нее вперед, а из-за конусообразной формы второй части 15 пустотелого элемента 13 жидкий компонент быстро вращается весте с другим компонентом и жидкий компонент перемещается по трубке 5 к сосуду 3. Таким образом, жидкий компонент циркулирует в замкнуто системе до тех пор, пока не будет выключен насос 2. После остановки потока смеси воды и масла аксерофтола открывают кран и через выпускное отверстие выпускают смесь воды и масла аксерофтола.
Ниже дается описание примера смешивания гидрофильной жидкости с гидрофобной жидкостью с использованием смесительного устройства варианта осуществления, показанного на фиг. 1. Открывают кран 9 и в сосуд 3 заливают 9 л этилового спирта, после чего открывают кран трубы 10 и в сосуд 3 заливают 1 л, витаминного масла. Последующие процедуры те же, что и описанные выше. Более того, смесь 9 л витаминного масла А и 1 л этилового спирта, аналогично готовится согласно упомянутому выше способу. Смесь, полученная путем смешивания этилового спирта и масла аксерофтола без использования эмульгатора согласно описанному выше способу, может широко применяться в косметических лосьонах и кремах.
Ниже приведено, каким образом можно приготовить смесь воды и гидрофобной жидкости без помощи эмульгатора за счет применения устройства, показанного на фиг. 4. Сначала через трубку 25 в сосуд 19 заливают 9, 5 л дистиллированной воды. Затем через трубку 23 заливают 0,5 л сквалена. Трубки 23 и 25 закрывают. После этого сосуд 19 может оказаться заполненным водой и скваленом доверху, или же верхняя часть сосуда 9 может остаться свободной. В этом положении включают насос 2. Направление потока показано на фиг. 4 стрелками. Когда вода и сквален поступают в смесительный прибор 1, они протекают через направленные по касательной отверстия 16, образуя первую зону завихрений в пустотелом элементе 13, и эта первая зона завихрений образуется таким же образом, как описано выше. Таким образом, вода и сквален поступают в сосуд 19 по касательной через наклонную впускную трубу 26е.
Вода и сквален, находившиеся в сосуде 19 в состоянии покоя, начинают вращаться и образуется вторая зона завихрений. Для достижения устойчивого вихревого состояния требуется определенное время (от одной до двух минут). Скорость вращения в верхней части и в области наибольшего диаметра составляет около 50 об/мин, причем скорость вращения значительно возрастает по экспоненте по направлению к нижней части. Таким образом, смесь воды и сквалена циркулирует в замкнутой системе до тех пор, пока насос 2 не будет выключен. После остановки потока смеси открывают кран и через выпускное отверстие 8 выпускают смесь воды и сквалена.
Ниже дается описание того, каким образом получают устойчивую смесь гидрофильной и гидрофобной жидкостей путем вливания гидрофобной жидкости в гидрофильную жидкость без помощи эмульгатора и с использованием устройства, показанного на фиг. 5 и 6.
Сначала открывают кран 9 и в сосуд 30 заливают 9,5 л этилового спирта. Затем открывают кран 10 и в сосуд 3 заливают 0,5 л сквалена в качестве исходного масла. Краны 9 и 10 закрывают. Затем включают насос 2, и насыщенная скваленом жидкость всасывается в насос 2 и перетекает в сосуд 3 через трубку 4, струйный насос 28, смесительный прибор 1 и трубку 5 Таким образом возникает замкнутая система. Кроме того, насыщенная спиртом жидкость из сосуда 3 впрыскивается в струйный насос 28 через трубку 30. В этой замкнутой системе этиловый спирт и сквален перемешиваются при циркуляции. Таким образом образуется смесь этилового спирта и сквалена.
Из приведенного описания очевидно, что при использовании смесительного прибора 1 можно перемешивать множество веществ вне зависимости от их состава.
Кроме того, использование смесительного прибора 1 позволяет устойчиво и равномерно перемешивать по меньшей мере два вида жидкостей.
Устройство, представленное на фиг. 7, работает следующим образом.
Сначала открывают трубку 24 и в сосуд 19 заливают 10 л октана в качестве гидрофобной жидкости, после чего трубку 24 закрывают.
Открывают стеклянные краны 37 и 39, а из инжектора 35 вынимают нажимной элемент (поршень). В течение некоторого времени оставляют открытым стеклянный кран 38, чтобы вдувать в схему циркуляции кислород для вытеснения находящегося там воздуха. Вставить в инжектор 61 нажимной элемент таким образом, чтобы измерительная шкала показывала 200 мл. После того как будет закрыт стеклянный кран 38, уровень воды в бачке 41 выравнивается с уровнем воды в трубке 40, после чего закрывают стеклянный кран 42. При включении насоса 2 давление в сосуде 19 снижается и пониженное давление сохраняется также в трубке 40, а уровень воды в трубке становится выше, чем в бачке 4 1. насос 2 выключают два раза в день и в систему циркуляции через нажимной элемент инжектора вдувают кислород так, чтобы уровень воды в бачке 41 становился бы уровень с уровнем воды в трубке 40. Когда кислород в инжекторе 35 кончается, то таким же образом как было описано выше открывают стеклянный кран 38, источник газа 34 соединяется с инжектором и кислород поступает в инжектор 35. Описанным способом был проведен ряд экспериментов.
Потребность в газообразном кислороде для работы в течение 28 суток составила 7440 мл/10 л (при температуре 21oC). Эта величина примерно в 2,4 раза превышает растворимость насыщения.
После прекращения эксперимента насос 2 был выключен и система оставалась в покое. Через 12 ч после выключения насоса из мерили уровень воды в бачке 41, но никаких изменений отмечено не было. В соответствии с этим можно утверждать, что октан, содержащий избыточное количество кислорода, стабилен.
После этого аналогичным образом был проведен эксперимент с использованием в качестве гидрофильной жидкости вместо октана 100 мл метилового спирта.
Потребность в газообразном кислороде для работы в течение 28 часов составила 6440 мл/10 л (при температуре 21oC). Эта величина примерно в 2,8 раза превышает растворимость насыщения.
Аналогично при использовании метилового спирта.
После прекращения эксперимента насос 2 был выключен и система оставалась в покое. Через 12 ч после выключения насоса измерили уровень воды в бачке 41, но никаких изменений замечено не было. В соответствии с этим, можно утверждать, что метиловый спирт содержит очень небольшое избыточное количество кислорода. В настоящем примере для формирования второй вихревой зоны был использован сосуд 19, однако можно использовать любое устройство, способное подавать жидкость и газ в смесительный прибор 1.
Устройство, представленное на фиг. 8, работает следующим образом.
В колбу Эрленмейера 43 заливают 100 мл октана, перенасыщенного газообразным кислородом, а оставшееся над ним пространство заполняют воздухом. Колбу Эрленмейера ставят на стенд 44 и могут нагревать снизу горелкой 45.
Сначала поршень инжектора устанавливают на значение "0". Затем с помощью газового детектора для измерения концентpации кислорода (фирмы "Гэстек") измеряют концентрацию кислорода в окружающем воздухе. Обнаружено, что концентрация равна 20,8% Затем в колбу Эрленмейера 43 заливают октант, перенасыщенный кислородом и кипятят с помощью горелки 45. При этом кипячении нажимной элемент инжектора 50 отжимается назад. Инжектор снимают и измеряют концентрацию кислорода в воздухе, находящемся в инжекторе. Концентрация кислорода равна 22,1% Тот же образец кипятят в течение двух часов, после чего аналогичным образом вновь производят измерение. Концентрация кислорода равна 22,1% В соответствии с этим можно утверждать, что кислород, находящийся в октанте, остается устойчивым при перенасыщении (примерно в 2,3 раза). Опыты по определению устойчивости аналогичным образом проводятся в отношении метилового спирта, содержащего избыточное количество кислорода и с использованием того же измерительного оборудования, что и упоминавшееся выше. Концентрация кислорода в окружающем воздухе равна 20,8% а концентрация кислорода после одного часа кипячения равна 21,9% Кроме того, концентрация кислорода после двух часов кипячения равна 21,9% В соответствии с этим можно утверждать, что кислород, находящийся в метиловом спирте, остается устойчивым при перенасыщении (примерно в 2,7 раза).
Когда тот же самый эксперимент проводится с метиловым спиртом при использовании двуокиси углерода вместо кислорода, объем двуокиси углерода, содержащейся в метиловом спиpте, примерно в 1,8 раза превышает растворимость насыщения и при испытаниях на устойчивость устойчивое состояние наблюдается при концентрации, примерно в 1,35 раза превышающей растворимость насыщения. В соответствии с этим понятно, что при использовании смесительного прибора из приведенного примера газ устойчиво соединяется с другим г азом в перенасыщенном состоянии.
Были проведены испытания физического состояния смесей воды и гидрофобной жидкости и смесей гидрофильной жидкости и гидрофобной жидкости, полученных в соответствии с описанными выше вариантами осуществления от первого до третьего. С по мощью шприца было отобрано по капле смеси воды и масла аксерофтола, полученной согласно первому варианту осуществления изобретения из верхней и нижней части сосуда 3, и из этих капель были приготовлены препараты. Смесь воды и масла аксерофтола в препарате фотографировали (при увеличении в 600 раз) с фотографической чувствительностью АСА 1000 фотоаппаратом "Никон Г 2" "Ниппон когакюся", установленном на оптическом микроскопе (М-862 фирмы "Кэртон" причем, подтвердилось, что капли аксерофтола равномерно распределены в форме капель размером около 500 ммкм. Для того, чтобы подтвердить устойчивость смеси воды и масла касерофтола, смесь хранили в герметически закрытой емкости в термостате при температуре 50oC в течение 13 суток и смесь рассматривали на микрофотографии таким же образом, как было описано выше. Состояние мало отличалось от того, которое наблюдалось непосредственно после смешивания. После этого примерно 4 мл смеси воды и масла аксерофтола помещали в кубическую ячейку и после установки щели (шириной 0,1 мм) для лазерного луча от лазера (например ГЛ-803Н фирмы "Накамура Рика") кубическая ячейка освещалась лазерным лучом. Это подтвердило наличие эффекта Индаля. Затем кубическая ячейка была поставлена на микроскоп (БХ-2, "Олимпикоптикэл") и был составлен ультрамикроскоп вместе с упомянутым выше лазером источником лазерного луча. Так кубическая ячейка была освещена лазерным лучом через упомянутую выше щель. В результате подтвердилось наличие капель масла и наличие броуновского движения. Для получения образца для сравнения в сосуд поместили смесь из 10 мл масла аксерофтола и 90 мл воды, которую в течение длительного времени перемешивали в ультразвуковом очистителе (т.е. "СОНО КЛИНЕР" СА 2480 фирмы "Кайо денки К.К"). Полученной смеси дали отстояться при комнатной температуре в течение дня в герметически закрытом сосуде. В результате подтвердилось, что вода и масла аксерофтола разделились и отстоявшаяся вода прозрачна и не замутнена. С другой стороны, если приготовить по отдельному препарату из капли всплывшего масла касерофтола и капли отстоявшейся воды и рассматривать их под упомянутым выше оптическим микроскопом, подтверждается, что ни капля воды, ни капля масла не представляют собой смеси воды и масла. Кроме того, в упомянутый ультрамикроскоп не наблюдается ни масла в каплях воды, ни воды в каплях масла.
Было подтверждено также, что при длительной циркуляции в устройстве, соответствующем варианту осуществления изобретения, показанному на фиг. 1, уменьшается размер капель. Смесь воды и масла аксерофтола подогревали на препарате для удаления воды, причем подтвердилась адгезия маслянистого вещества к препарату. В ходе аналогичной проверки смеси воды и сквалена были получены результаты, соответствующие описанным.
Аналогичным образом были исследованы физические особенности смесей воды и газойля, полученные из 1 литра воды и 9 литров газойля (т.е. гидрофобного масла) с помощью описанных выше первого, второго и третьего вариантов осуществления настоящего изобретения. В результате было подтверждено с помощью наблюдений в оптический микроскоп, что капли воды, имеющие приблизительно одинаковые размеры около 500 ммкм, равномерно распределены в масле. Кроме того, аналогично тому, что было показано выше, было подтверждено наличие эффекта Тиндаля, наличие капель воды с помощью ультрамикроскопа и наличие Броуновского движения капель воды. Более того, когда смесям дают возможность отстояться в течение длительного времени, было видно, что верхняя часть смеси масла в воде и нижняя часть смеси воды в масле сохраняют устойчивую коллоидную форму. Кроме того, когда полученные смеси подвергали сепарации на центрифуге в течение 5 мин при скорости вращения 3 тыс.об/мин с помощью упоминавшего выше оптического микроскопа, было подтверждено наличие в полученной отделенной на центрифуге части эффекта Тиндаля, хотя присутствие капель воды не наблюдалось. Кроме того, когда отделенную на центрифуге часть изучали под ультрамикроскопом, было подтверждено наличие капель воды и их Броуновское движение. В соответствии с этим размеры капель воды оцениваются приблизительно в 100 ммкм.
Более того, если смеси приготовить с помощью упомянутого выше ультразвукового очистителя, полученные смеси разделяются, после того как постоят при комнатной температуре в течение одного часа, на воду и газойль, причем нижняя водная часть прозрачна.
Когда смесь этилового спирта и масла аксерофтола, приготовленная в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения как смесь гидрофильной и гидрофобной жидкостей, была сфотографирована через микроскоп согласно описанному выше способу, подтвердилось, что размеры капель масла аксерофтола в этиловом спирте равнялись примерно 500 ммкм. Никаких заметных изменений в отношении распределения этилового спирта и масла аксерофтола не наблюдалось между смесью непосредственно после перемешивания и смесью, которая хранилась в термостате при температуре 50oC в течение 20 суток. Когда смесь этилового спирта и масла аксерофтола подогревали на препарате для испарения воды, подтвердилась адгезия маслянистого вещества к препарату.
При аналогичной проверке смеси этилового спирта и сквалена были получены такие же результаты, как описанные выше.
В настоящем варианте осуществления приводится также иллюстрация получения комбинации одной жидкости и одного газа. Однако настоящий вариант осуществления не ограничивается этой комбинацией и допускает получение комбинации нескольких жидкостей и одного газа или комбинацию нескольких жидкостей и нескольких газов.
В одну замкнутую цепь могут быть включены последовательно или параллельно несколько смесительных приборов 1, и в завихрение, образующееся внутри смесительного прибора может прямо или с обратным вращением подаваться другое вещество. Кроме того, способ перемешивания, смесительное устройство и смесь не ограничиваются описанными в приведенных примерах.
Из представленных рисунков понятно, что использование смесительного устройства и способа перемешивания, являющихся предметом настоящего изобретения, позволяет смешивать многие вещества, различающиеся по физическим свойствам. Термином "гидрофобная жидкость" обозначаются маслянистые материалы, такие как карнаубский воск и жидкий парафин и ископаемые топлива, такие как бензин, декан и газойль, растительные масла, такие как кунжутное масло, а термином "гидрофильная жидкость" обозначают различные спирты, такие как одноатомные спирты и двухатомные спирты.
Полученные смеси дешевле, поскольку не требуют использования эмульгатора и по этой причине снимаются ограничения, связанные с использованием эмульгатора, и смесь может найти широкое применение. Более того, если гидрофильная жидкость, содержащая кислород, используется в косметических лосьонах или косметических кремах, может достигаться эффект активирования кожи. Кроме того, содержащие кислород гидрофобные жидкости (например, растительное масло) и гидрофильные жидкости (этиловый спирт, гликоль пропилена) могут быть использованы в качестве растворителя в фармацевтической промышленности, например, для производства инъекций.
Реферат
Использование: приготовление устойчивых эмульсий без применения эмульгатора в различных отраслях промышленности. Сущность изобретения: эмульсия состоит, по меньшей мере, из одной гидрофобной жидкой фазы, и, по меньшей мере, одной гидрофильной жидкой фазы, причем одна из указанных фаз является дисперсной фазой эмульсии, имеет устойчивое коллоидное состояние при размерах частиц дисперсной фазы 1000 ммкм и менее, лучше всего при размерах частиц в диапазоне от 100 до 500 ммкм. Согласно способу получения жидкой эмульсии без применения эмульгатора жидкие фазы повторно пропускаются в виде смеси через смесительную камеру, имеющую симметричную форму в осевом направлении, в которой смесь приводится во вращение вокруг оси при направлении потока параллельно оси, и в которой давление потока смеси снижается в направлении потока за счет постепенного увеличения скорости потока смеси до соосной выдачи вращающейся смеси из смесительной камеры до минимального давления, близкого к давлению пара смеси, но не становится равным давлению пара или ниже его. В устройстве смесительный прибор состоит из смесительной камеры симметричной формы вращения в пустотелом элементе с несколькими направлениями по касательной впускными отверстиями в первой части камеры, соединенной с второй частью камеры, состоящей из конусообразной секции в направлении потока и осевой системы выпуска, соосной со смесительной камерой, причем первая часть камеры имеет форму параболоида вращения, а вторая часть камеры имеет форму обращенного гиперболоида вращения, а указанное выпускное отверстие имеет форму цилиндрической трубы. Параболическая стенка указанной первой части камеры очерчивает фокальную линию, попадающую на ось вращения, указанные впускные отверстия располагаются в плоскости широкого поперечного сечения первой части камеры, которая соединяется со второй частью камеры в плоскости наиболее широкого поперечного сечения, а суммарная площадь поперечного сечения впускных отверстий в целом совпадает с площадью поперечного сечения указанной выпускной трубы. 3 с и 4 з. п. ф-лы, 8 ил.
