[发明专利]用于膜乳化控制的液滴产生的错流组件和方法

说明书

公开了一种用于通过将第一相分散在第二相中来产生乳液或分散体的错流设备；所述错流设备包括：·外部管状套筒(2)，所述外部管状套筒设置有：第一端(4)处的第一入口(3)；乳液出口(5)；以及远离所述第一入口并相对于所述第一入口倾斜的第二入口(7)；·管状膜，所述管状膜设置有多个孔并适于定位在所述管状套筒(2)内部；以及·任选的插入件，所述插入件适于位于所述管状膜内部，所述插入件包括入口端和出口端，所述入口端和所述出口端中的每一者设置有倒角区域；所述倒角区域设置有多个孔口和分叉板。

技术领域

本发明涉及一种用于通过膜乳化来控制液滴产生的新型错流组件。

更具体地，本发明涉及一种用于通过膜乳化来控制液滴产生的新型错流组件，所述组件在高通过量或通量(每小时每平方米的升数或L/m²/h或LMH)下提供具有良好变异系数(CV)的液滴。

背景技术

用于产生水包油或油包水的乳液或者多种乳液诸如水-油-水和油-水-油或者含有固体或液体的小尺寸胶囊的分散体的设备和方法在经济上具有重要意义。此类设备和方法用于各种行业中，例如用于产生乳膏、洗液、药物产品(例如，用于延迟释放药物产品的微囊)、杀虫剂、涂料、清漆、涂抹食品和其他食品。

在多种情况下，希望将颗粒包封在另一种相的覆盖物中，诸如壁或壳材料(微囊)中，以形成对在其施用过程中容易溶解或反应太快的成分的屏障。一个这种实例是延迟释放药物产品。

在许多应用中，希望使用相当一致的液滴或分散体尺寸。

仅通过举例的方式，在控制释放药物产品的情况下，较窄的一致微囊尺寸可以使得包封产品的释放可预测；而较宽的液滴尺寸分布可能导致产品从细颗粒中快速释放(由于它们的表面积与体积比较高)以及从较大颗粒中缓慢释放，这是不希望的。然而，应当理解，在一些情况下，可能希望具有受控的微囊尺寸分布。

目前的乳液制造技术使用包括搅拌器和均化器的系统。在这类系统中，迫使具有大液滴的两相分散体通过搅拌器附近的高剪切区域或者通过阀和喷嘴以引起湍流，从而将液滴分裂成较小的液滴。然而，要控制所获得的液滴尺寸是不容易的，并且液滴直径的尺寸范围通常较大。这是在这些系统中发现的湍流波动程度以及液滴暴露于可变剪切场的结果。

当制造在其中产生半固体的分散体时，由于系统(其中高速搅拌器仅在靠近搅拌器的距离处有效)的高度非牛顿流动行为，存在另外的缺点。由于这些系统具有高表观粘度的性质，均化器的压降高，而生产率低。因此，能量消耗也高。而且，当要分散的部分是凝胶或凝固液体时，或者如果其含有固体，则这类装置不能很好地工作。设备可能被这类产品损坏。

近年来，人们对使用微过滤膜产生乳液的研究具有浓厚的兴趣。国际专利申请WO01/45830描述了一种使用旋转膜将第一相分散在第二相中的设备。

美国专利号4,201,691描述了一种用于产生多相分散体的设备，其中使要注入到不混溶连续相中的流体穿过多孔介质区域，以在不混溶连续相内产生分散体的液滴。

国际专利申请No.WO2012/094595描述了一种产生具有均匀尺寸的球形聚合物珠的方法，所述球形聚合物珠是通过使尺寸均匀的单体液滴聚合而制备的，所述单体液滴是通过将可聚合单体相在错流膜上分散到水相中而形成的。

从WO2012/094595的附图可以看出，膜中的孔是圆锥形或凹形的。圆锥形或凹形孔形状的一个缺点是液滴所经受的剪切力可能缺乏一致性。

Pedro S.Silva等人,“Azimuthally Oscillating Membrane Emulsificationfor Controlled Droplet Production”,AIChE Journal 2015 Vol.00,No.00(“用于受控液滴产生的方位振荡膜乳化”，《美国化学工程师会志》，2015年，第00卷，第00期)描述了一种膜状乳化系统，该系统包括在平缓错流的连续相中周期性地方位振荡的管状金属膜。