阅读说明：本技术 一种低温纳米级高剪切乳化装置 (A kind of low-temperature nano grade high-shear emulsifying device ) 是由 李建彬 黎鹏 唐水荣 杜庆华 蔡军民 于 2019-10-08 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种低温纳米级高剪切乳化装置,包括罐体,罐体内设有剪切乳化单元,罐体的顶部设有与剪切乳化单元连接的驱动单元,所述剪切乳化单元包括设置在罐体内的剪切乳化转动套,剪切乳化转动套包括剪切头齿形结构部以及物料进入部,剪切头齿形结构部包括设置在剪切乳化转动套端部的多个环形排布的剪切孔,剪切孔保持罐体的内腔与剪切乳化转动套的内腔连通,同时,物料进入部包括设置在剪切乳化转动套周面上和剪切头下方的多个物料进入口,物料进入口保持剪切乳化转动套的内腔和罐体的内腔连通,罐体内的物料从物料进入口进入剪切乳化转动套内被剪切孔剪切后,从剪切乳化的剪切孔向外排出,极大提高了水相和油相的混合效率。(The present invention relates to a kind of low-temperature nano grade high-shear emulsifying devices, including tank body, emulsification pretreatment unit is equipped in tank body, the top of tank body is equipped with the driving unit connecting with emulsification pretreatment unit, the emulsification pretreatment unit includes being arranged in the intracorporal emulsification pretreatment turning set of tank, emulsification pretreatment turning set includes cutting head tooth-shape structure portion and material entrance, cutting head tooth-shape structure portion includes the shearing perforation that multiple annular arrangements of emulsification pretreatment turning set end are arranged in, shearing perforation keeps the inner cavity of tank body to be connected to the inner cavity of emulsification pretreatment turning set, simultaneously, material entrance includes being arranged on emulsification pretreatment turning set circumferential surface and multiple material inlet ports below cutting head, material inlet port keeps the inner cavity of emulsification pretreatment turning set to be connected to the inner cavity of tank body, the intracorporal material of tank enters in emulsification pretreatment turning set from material inlet port to be sheared It after the shearing of hole, is discharged from the shearing perforation of emulsification pretreatment, greatly improves the mixing efficiency of water phase and oily phase.)

一种低温纳米级高剪切乳化装置

技术领域

本发明涉及机械剪切设备，具体为一种低温高剪切下实现纳米级乳化效果的高剪切乳化装置，可用在乳剂大生产时使用。

背景技术

乳剂是指互不相溶的两相液体，其中一相以小液滴状态分散于另一相液体中形成的非均匀分散的液体制剂。形成液滴的相称为分散相、内相或非连续相，另一相液体则称为分散介质、外相或连续相。

乳剂在小试试验时，由于乳化体积小，一般采用试验室高剪切装置进行乳化。剪切速率可高达10000～40000RPM。可在短时间内快速将小试样品乳化完毕。但是放大生产后，由于乳化体积增大，采用实验室的剪切装置进行乳化，乳化时间会大大加长，甚至由于体积过大，导致乳化不均匀，无法生产出合格的产品，同时，长时间高速剪切，在高温条件下，会导致乳剂的杂质大大增加。

现有的剪切乳化设备大多为搅拌式，有为同轴多叶片，有的为多轴多叶片，叶片的设计也是五五花八门，都是为了增加叶片对物料的搅拌面，在此基础上衍生了繁多的机械搅拌结构设计，如：

CN201620115353.0 ,固定板的侧壁上套接有导套，所述的固定板的下端面中部竖直安装有进料导套，该进料导套的侧壁上布置有镂空，所述的电机下端伸出的转轴穿过固定板伸入到进料导套内与剪切刀片相连，所述的固定板的上端面围绕电机转轴均匀布置有若干个通孔。

CN201720933449.2,固定圈的中心设置有旋转轴，且旋转轴的上侧固定有第一翻料叶轮，所述第二翻料叶轮的内侧固定有旋转轴，所述石墨轴套的外侧安装有剪切定子，且剪切定子的外端下侧设置有盖形螺母，所述剪切定子的内侧安装有转子叶轮，且转子叶轮的外端固定有转子叶片，所述转子叶片的外侧连接有剪切口。

CN201721150797.9 ,主轴上设置有剪切刀组，所述的主轴下端连接有轴套组件，轴套组件和支板通过固定支杆连接，所述主轴上还设有搅拌机构，所述搅拌机构包括固定设置在主轴上的齿轮一，两个固定支杆上分别设有与齿轮一啮合的齿轮二，所述齿轮二与固定支杆转动连接，所述齿轮二的上下两个面上分别设有竖直设置的搅拌杆，所述搅拌机构设有两个，所述剪切刀组位于两个搅拌机构之间。

由于乳剂具有液滴的分散度很大，药物吸收和药效发挥很快，生物利用度高等特点，近年来在医药制剂领域广泛运用。鉴于医药制剂的特殊性，常用的乳剂生产方式为油水相高剪切乳化，目前国内（含国外进口品牌，如弗鲁克）高剪切装置一般在60～70℃条件下剪切效果最佳，但许多药物在60℃以上时较不稳定，容易发生降解，传统的剪切乳化装置的剪切头转子的转速过大时，容易出现偏心运动，剪切效果不佳。而且，由于乳化是油相和水相的混合，油相密度比较轻，常规的剪切装置，物料是从下方吸入，在剪切头里油相距离较大时，油相难以吸入到剪切装置中进行乳化。虽然，现有技术包括上述引用的三种技术的设计有某些参考作用，但依然解决不了医药制剂乳化时存在的问题，特别是通用性问题。

本发明针对以上问题，发明了一套可以应用在大生产时的低温高剪切纳米级乳化高剪切乳化装置，主要针对在55℃（或更低温度下）低温条件下，实现产品高速剪切纳米级乳化。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术存在的缺陷，提供一种低温纳米级高剪切乳化装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种低温纳米级高剪切乳化装置，包括罐体，罐体内设有剪切乳化单元，罐体的顶部设有与剪切乳化单元连接的驱动单元，所述剪切乳化单元包括设置在罐体内的剪切乳化转动套，剪切乳化转动套包括剪切头齿形结构部以及位于剪切头齿形结构部一侧的物料进入部，所述剪切乳化转动套的端部开口且内部中空，所述剪切头齿形结构部包括设置在剪切乳化转动套端部的多个环形排布的剪切孔，剪切孔的孔壁带有剪切刀刃，剪切孔保持罐体的内腔与剪切乳化转动套的内腔连通；

所述物料进入部包括设置在剪切乳化转动套周面上的多个物料进入口，物料进入口保持剪切乳化转动套的内腔和罐体的内腔连通。

进一步，所述驱动单元包括设置在罐体顶部的驱动电机以及与驱动电机连接的转动轴，转动轴的端部伸入到罐体内与剪切乳化转动套固定连接，转动轴通过加强筋与剪切乳化转动套的尾部固定连接，转动轴的端部通过多个加强板与剪切乳化转动套的内壁固定连接。

进一步，转动轴与剪切乳化转动套形成一体化结构或转动轴与剪切乳化转动套整体成型。

进一步，所述剪切孔呈条形，剪切孔的两侧设有加强圈。

进一步，所述罐体的顶部带有密封盖，密封盖的一侧与罐体铰接，另一侧通过紧固机构与罐体连接，驱动电机安装在密封盖上。

进一步，所述紧固机构包括设置在罐体侧面的固定座，位于密封盖外侧的法兰，法兰与固定座通过螺杆连接。

进一步，所述密封盖上安装油相供给管，油相供给管伸入到罐体的内腔中，油相供给管的端部带有弯管，弯管的开口朝向所述剪切乳化单元。

进一步，所述罐体的底部带有支脚，罐体的侧面带有吊装板。

本发明的有益效果为：剪切速率：普通剪切头转子的转速过大时，容易出现偏心运动，会急剧加大和定子之间的固定块的摩擦，故剪切速率不能太高，一般最高只能达到3000rpm左右，本剪切装置采用转动轴与剪切乳化转动套一体化设计，确保剪切乳化转动套在高速运转时，不会因为转速过大导致偏心运动，同时，也避免转速过大导致转动轴产生变形，此连接方式，经过测试，可满足电机6000RPM的速度剪切装置的正常运行；

本发明的剪切头齿形结构部包括设置在剪切乳化转动套端部的多个环形排布的剪切孔，剪切孔的孔壁带有剪切刀刃，剪切孔保持罐体的内腔与剪切乳化转动套的内腔连通，剪切孔呈条形，剪切孔的两侧设有加强圈，可避免超高速剪切时导致剪切乳化转动套变形，同时，物料进入部包括设置在剪切乳化转动套周面上和剪切头下方的多个物料进入口，物料进入口保持剪切乳化转动套的内腔和罐体的内腔连通，罐体内的物料从物料进入口进入剪切乳化转动套内被剪切孔剪切后，从剪切乳化的剪切孔向外排出，极大提高了水相和油相的混合效率。

本发明通过以上结构的改变，可以使剪切转速极大提高，同时，通过优化剪切头结构，可以保证剪切的面积大大增加，提高剪切效率，使剪切装置在低温的条件下也能达到普通高剪切装置在60～70℃条件的剪切效果。

另外，密封盖上安装油相供给管，油相供给管伸入到罐体的内腔中，油相供给管的端部带有弯管，弯管的开口朝向所述剪切乳化单元，油相供给管通过弯管将油相朝剪切头齿形结构部导向，通过剪切孔及时对油水相高速剪切乳化，进一步提高剪切效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明剪切乳化转动套的结构示意图；

图3为本发明剪切乳化转动套的正面示意图；

图4为本发明剪切乳化转动套与转动轴的连接示意图；

图5为本发明剪切乳化转动套内部与转动轴的连接示意图。

具体实施方式

如图1至图5所示，一种低温纳米级高剪切乳化装置，包括罐体1，罐体1内设有剪切乳化单元，罐体1的顶部设有与剪切乳化单元连接的驱动单元，剪切乳化单元包括设置在罐体1内的剪切乳化转动套2，剪切乳化转动套2包括剪切头齿形结构部以及位于剪切头齿形结构部一侧的物料进入部，剪切乳化转动套2的端部开口且内部中空，剪切头齿形结构部包括设置在剪切乳化转动套2端部的多个环形排布的剪切孔3，剪切孔3的孔壁带有剪切刀刃，剪切孔3保持罐体1的内腔与剪切乳化转动套2的内腔连通；

物料进入部包括设置在剪切乳化转动套2周面上的多个物料进入口4，物料进入口4保持剪切乳化转动套2的内腔和罐体1的内腔连通。

进一步，驱动单元包括设置在罐体1顶部的驱动电机5以及与驱动电机5连接的转动轴6，转动轴6的端部伸入到罐体1内与剪切乳化转动套2连接，转动轴6通过加强筋7与剪切乳化转动套2的尾部固定连接，转动轴6的端部通过多个加强板8与剪切乳化转动套2的内壁固定连接，转动轴6与剪切乳化转动套2形成一体化结构。优选转动轴6与剪切乳化转动套2整体成型，如采用铸造件。

另外，剪切孔3呈条形，剪切孔3的两侧设有加强圈9。

进一步，罐体1的顶部带有密封盖10，密封盖10的一侧与罐体1铰接，另一侧通过紧固机构与罐体1连接，驱动电机5安装在密封盖10上。紧固机构包括设置在罐体1侧面的固定座11，位于密封盖10外侧的法兰12，法兰12与固定座11通过螺杆13连接。

进一步，密封盖10上安装油相供给管14，油相供给管14伸入到罐体1的内腔中，油相供给管14的端部带有弯管15，弯管15的开口朝向所述剪切乳化单元。

本发明中，罐体1的底部带有支脚16，罐体1带有夹套17，夹套17设有热交换装置，通过夹套的冷却或加热功能来控制剪切过程的药液温度。

剪切速率：普通剪切头转子的转速过大时，容易出现偏心运动，会急剧加大和定子之间的固定块的摩擦，故剪切速率不能太高，一般最高只能达到3000rpm左右，本剪切装置采用转动轴6与剪切乳化转动套2一体化设计，确保剪切乳化转动套2在高速运转时，不会因为转速过大导致偏心运动，同时，也避免转速过大导致转动轴6产生变形，此连接方式，经过测试，可满足电机6000RPM的速度剪切装置的正常运行；

本发明的剪切头齿形结构部包括设置在剪切乳化转动套2端部的多个环形排布的剪切孔3，剪切孔3的孔壁带有剪切刀刃，剪切孔3保持罐体1的内腔与剪切乳化转动套2的内腔连通，剪切孔3呈条形，剪切孔3的两侧设有加强圈9，可避免超高速剪切时导致剪切乳化转动套2变形，同时，物料进入罐体内部包括设置在油相供给管14和罐体1上方的投料口，物料投入罐内体1后，剪切时，物料通过物料进入口4和强圈9的下方进入剪切装置中，剪切乳化后，通过剪切孔3向外排出。极大提高了水相和油相的混合效率。

本发明通过以上结构的改变，可以使剪切转速极大提高，同时，通过优化剪切头结构，可以保证剪切的面积大大增加，提高剪切效率，使剪切装置在低温的条件下也能达到普通高剪切装置在60～70℃条件的剪切效果。

另外，密封盖10上安装油相供给管14，油相供给管14伸入到罐体1的内腔中，油相供给管14的端部带有弯管15，弯管15的开口朝向所述剪切乳化单元，油相供给管14通过弯管15将油相朝剪切头齿形结构部导向，通过剪切孔3及时对油水相高速剪切乳化，进一步提高剪切效率。

以下为普通剪切装置与本发明剪切装置实际测试数据对比：

通过以上试验数据对比可以看出，本发明剪切装置，通过改变乳化装置转动套2，提高了转动套的强度，从而使转动套能够承受更高的剪切转速限制，极大提高了剪切装置的转速，同时，采用了特殊的进料方式和特制的剪切头齿形结构，极大提高了剪切乳化的效果，从而可以满足在55℃（或更低温度下）低温条件下，实现产品高速剪切纳米级乳化。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。