식품, 제약, 화장품 및 정밀화학공업 등 업종에서 우리는 흔히 서로 용해되지 않는 두가지 액체 (예를 들면 기름과 물) 를 안정적으로 혼합하여"로션"이라고 하는 분산체계를 형성해야 한다.이 과정을 실현하는 핵심 설비는 바로 유화 탱크이다.이 글은 과학적 원리와 공정 설계의 각도에서 유화 탱크에 대해 엄밀하게 해석할 것이다.

1. 정의와 핵심 기능

유화탱크, 전칭은 유화반응탱크로서 혼합, 분산, 균질, 유화, 가열, 냉각 등 여러가지 기능을 일체화한 정밀화학공업용기이다.그 핵심기능은 고강도의 기계절단력을 가하여 한 액체를 미소액적 (보통 마이크로미터급에 도달함.) 형식으로 균일하고 안정적으로 다른 불용액체에 분산시켜 안정적인 유액을 형성하는것이다.

성공적인 유화 과정은 단순한 혼합뿐만 아니라 액체 간의 거대한 인터페이스 장력을 극복하고 새로 형성 된 작은 액체가 다시 모이고 계층화되지 않도록 보장해야합니다.

2. 작업원리: 절단력이 핵심이다

유화 탱크의 작업 원리는 커팅력이라는 핵심 물리적 개념에 기초하고 있다.

1.예비처리와 초혼합: 우선, 유상과 수상 원료는 탱크 안에서 일반적인 믹서 (예: 닻식, 프로펠러식) 를 통해 초보적으로 혼합하여 하나의 조분산 체계를 형성한다.이때 액적의 크기가 비교적 크고 체계가 매우 불안정하다.

2.높은 절단 유화: 이것이 가장 중요한 단계입니다.캔 밑이나 측면에 위치한 하이 커팅 유화 헤드가 고속으로 회전하기 시작합니다.유화 헤드는 일반적으로 로터와 고정자로 구성됩니다.

로터: 고속으로 회전하는 날개 (회전 속도는 0-3000 rpm 이상, 선 속도는 20-40 m/s) 입니다.

정자: 고정되지 않고 정밀한 좁은 틈이나 구멍이 있는 올가미.

작업할 때 굵게 혼합된 재료는 고속으로 회전하는 회전자에 의해 유화머리내부에 강력하게 흡입되여 거대한 원심력작용하에 정자의 좁은 틈으로 던져진다.재료가 핍박에 의해 이런 마이크로메터급의 좁은 틈을 통과할 때 격렬한 기계절단력, 고주파액력마찰, 압출충격과 물살 등 종합작용을 감당하게 된다.

3.액적 파쇄와 균질화: 이런 고강도 절단력장에서 거대한 액적은 순식간에 찢어져 수량급이 더 작은 마이크로미터급 액적으로 파쇄된다.새로 생성된 미소한 액적은 양상간의 접촉면적을 크게 증가시켜 후속으로 첨가한 유화제가 신속하게 액적계면에 흡착되여 튼튼한 계면막을 형성하여 계면장력을 효과적으로 낮추고 액적의 재합병을 막을수 있도록 하였다.

4.순환과 최종 안정: 유화 헤드 처리를 거친 재료가 고속으로 발사되어 탱크 내의 다른 재료와 다시 혼합되고 믹서기의 협조하에 순환을 형성하여 탱크 내의 모든 부분의 재료가 여러 차례 높은 절단 구역을 통과할 수 있도록 보장하며, 최종적으로 하나의 액적 사이즈 분포가 좁고 높이가 균일한 안정적인 유액을 얻을 수 있다.

3. 주요 구조와 구성 요소

완전한 유화 탱크는 다음과 같은 부분으로 구성된 복잡한 시스템입니다.

1.탱크:

재질: 일반적으로 SUS304 또는 SUS316L 스테인리스 스틸을 사용하여 부식에 강하고 청소가 용이하며 GMP (의약품 생산 품질 관리 사양) 요구 사항을 충족합니다.

설계: 스팀/온수 (가열) 또는 냉각수 (냉각) 를 통해 공정 온도를 정확하게 제어할 수 있도록 설계된 클램프 설계.내부 표면은 일반적으로 거울면 광택 처리를 하여 재료의 잔류를 줄인다.

2. 믹서 시스템:

마스터 믹서: 일반적으로 앵커, 프레임과 같은 느린 믹서로서 거시적 혼합, 스크래치에 사용되며 벽면에 재료가 타는 것을 방지하고 순환을 보조합니다.

높은 절단 유화 헤드: 핵심 작업 부품으로 주요 절단력을 제공합니다.공정 요구사항에 따라 둥근 구멍, 긴 구멍, 메쉬 구멍 등과 같은 다양한 고정자 헤드 형태를 선택하여 다양한 절단 효과를 얻을 수 있습니다.

3.전동 시스템: 전기 기계, 감속기 등으로 구성되어 믹서와 유화에 동력을 제공한다.일반적으로 주파수 변환 제어를 채택하여 회전 속도를 무급으로 조절할 수 있다.

4. 기타 보조 시스템:

진공 시스템: 유화 과정에서 재료의 기포를 제거하여 제품의 산화를 방지하고 최종 제품의 치밀성과 광택도를 높이는 데 사용됩니다.

가열 / 냉각 시스템: 클립 또는 튜브를 통해 구현됩니다.

제어 시스템: 온도, 회전 속도, 시간, 진공도 등의 공정 매개변수를 설정하고 기록하여 자동화 생산을 실현하는 PLC 또는 휴먼 컴퓨터 인터페이스.

수출입 및 시경: 원료 투입, 원료 배출, 세척 및 내부 상황 관찰에 사용된다.

4. 핵심 성능 매개변수와 모델 선택 고려

유화 탱크를 선택하거나 평가할 때 다음 매개변수에 중점을 두십시오.

1. 절단 속도와 절단력: 액체 방울이 깨지는 능력을 직접 결정하고 회전 서브라인 속도, 고정 서브 간격과 밀접한 관계를 가진다.

2.로터 라인 속도: 유화 헤드의 작동 강도를 측정하는 핵심 지표, 라인 속도가 높을수록 일반적으로 절단력이 강합니다.

3.전력 입력: 전기 기계의 전력은 장비가 고점도 재료를 처리하는 능력과 전체 효율을 결정합니다.

4.고정 회전자 구조: 서로 다른 구조 조합은 서로 다른 점도와 서로 다른 최종 입경이 요구하는 재료에 적용된다.

5. 밀봉형태: 기계밀봉의 신뢰성과 위생등급이 매우 중요하다.

6.CIP/SIP 기능: 온라인 세척 및 온라인 멸균 기능을 갖추고 있는지 여부는 제약 및 식품 산업의 딱딱한 요구 사항입니다.

5. 주요 응용 분야

1. 식품공업: 유제품(요구르트, 풍미유), 음료, 아이스크림, 소스(마요네즈, 마요네즈), 크림, 조미료 등.

2. 화장품 업종: 크림, 로션, 에센스, 샴푸, 바디워시, 치약 등.

3. 제약공업: 유제, 연고, 유고, 전제, 지질체, 세포배양액 등.

4.정밀화학공업: 농약 유유, 도료, 잉크, 윤활제, 나노재료 분산 등.

6. 총화

유화 탱크는 단순한 혼합 용기가 아니라 정밀 유체 역학 원리에 기초하여 설계된 고강도 절단 균질 설비이다.이는 전정자구조를 통해 국부적인 에네르기밀도를 산생하고 기계에네르기를 능률적으로 계면에네르기로 전환시켜 분자간의 작용력을 극복하고 물질의 정밀화와 안정화를 실현한다.그 성능의 우열은 최종 제품의 안정성, 재질, 외관과 유통기한을 직접 결정한다.그러므로 작업원리와 구조를 깊이있게 리해하는것은 관련 업종의 공예개발, 설비선형과 제품품질통제에 극히 중요한 의의가 있다.