автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Формирование капельных структур мембранным эмульгированием

кандидата технических наук
Заславец, Александр Алексеевич
город
Краснодар
год
2012
специальность ВАК РФ
05.18.12
цена
450 рублей
Диссертация по технологии продовольственных продуктов на тему «Формирование капельных структур мембранным эмульгированием»

Автореферат диссертации по теме "Формирование капельных структур мембранным эмульгированием"

На правах рукописи

ЗАСЛАВЕЦ Александр Алексеевич

ФОРМИРОВАНИЕ КАПЕЛЬНЫХ СТРУКТУР МЕМБРАННЫМ ЭМУЛЬГИРОВАНИЕМ

Специальность 05.18.12 - Процессы и аппараты пищевых производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 1 Я псі 2и»3

Краснодар-2012

005047864

005047864

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» (ФГБОУ ВПО «КубГТУ»)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Косачё'в Вячеслав Степанович

Официальные оппоненты: Данилин Серафим Владимирович,

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет», профессор кафедры гидравлики и гидравлических машин

Алиев Мурад Ризванович,

доктор технических наук, заместитель директора по научной работе ЗАО «Дагестанский научно-исследовательский институт пищевой промышленности «Дукра»

Ведущая организация: Северо-Кавказский филиал

ВНИИЖиров Россельхозакадемии

Защита состоится « 22 » января 2013 г. в 15— часов на заседании диссертационного совета Д 212.100.03 при ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, ауд. Г-248

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, корп. А.

Автореферат диссертации разослан « 21 » декабря 2012 года

Ученый секретарь диссертационного совета, канд. техн. наук, доцент

%цс1

л

М.В. Филенкова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Основная тенденция развития пищевой промышленности - обеспечивать производство продуктов для населения страны в достаточном количестве и высокого качества. Чтобы удовлетворить эти требования необходимо не только улучшать производство основных промышленных продуктов, но и разрабатывать новые. Целью разработчиков продуктов питания является создание продовольственных микроструктур, которые соответствуют таковым известным или естественным продуктам. Одними из таких микроструктур являются эмульсии.

Виды оборудования для подготовки эмульсий обычным методом (мешалки, коллоидные мельницы, эжекторы, ультразвуковые излучатели и т.п.) используют так называемый принцип «сверху вниз», т.е. механическим диспергированием крупных частиц дисперсной фазы. При этом такие методы используют высокое напряжение сдвига и требуют энергозатрат. Эмульсии, приготовленные этим путем, сопряжены с деструкцией веществ или компонентов дисперсной фазы, а также могут быть полидисперсными.

Перспективным является генерация эмульсии по принципу «снизу вверх», методом мембранного эмульгирования, что позволяет на два порядка сократить энергозатраты и получать однородные, микронных размеров дисперсной фазы эмульсии.

Технологические предпосылки применения мембранного эмульгирования должны быть подкреплены разработками процесса, направленные на обоснование конструкций установок, позволяющих обеспечить требуемую производительность и характеристики эмульсий по концентрации фаз и распределению размеров дисперсий эмульсий.

Работа проводилась в соответствии с планом НИР кафедры машин и аппаратов пищевых производств (МАПП) ФГБОУВПО КубГТУ на 20112015 гг. (5.8.11-15) «Научное обеспечение развития процессов и оборудования пищевых производств», государственная регистрация № 01201152036 и по

заданию Минобрнауки 1.2.10 на 2010-2012 гг. «Теоретическое и экспериментальное обоснование факторов, обусловливающих образование, физико-химические и функциональные свойства липосомапьных наносистем на основе природных фосфолипидов».

Цель работы. Исследование формирования капельных структур при мембранном эмульгировании в связи с обоснованием способа и устройства для обеспечения получения эмульсий требуемых размеров и концентрации дисперсной фазы.

Основные задачи исследования. В соответствии с поставленной целью определены следующие основные задачи:

- проанализировать и сравнить способы формирования капель в процессе эмульгирования;

- определить обобщенные переменные для описания процесса формирования капель при мембранном эмульгировании;

- получить многомерные зависимости для основных параметров формирования капель при мембранном эмульгировании;

- построить математическую модель и провести моделирование структуры и режимов работы мембранного контактора;

- дать оценку основным способам повышения концентрации дисперсной фазы при мембранном эмульгировании;

- экспериментально исследовать процесс мембранного эмульгирования с применением керамических мембран и свойства, получаемых эмульсий при мембранном эмульгировании, определить влияние концентрации эмульгатора, объемной концентрации дисперсной фазы и скорости потока на средний диаметр капель дисперсной фазы;

- разработать и предложить аппаратурное оформление процесса мембранного эмульгирования, обеспечивающее регулирование объёмной концентрации дисперсной фазы в эмульсии;

- разработать практические рекомендации для производства эмульсий методом мембранного эмульгирования.

Научная новизна. Определено, что процесс мембранного эмульгирования с использованием трубчатых керамических мембран является эффективным методом создания эмульсии «масло в воде» с точки зрения размера получаемых дисперсных частиц и их объемной концентрации; формирования капель происходит по механизму струй дисперсной фазы, образованных при истечении из пор мембраны в сносящий поперечный поток дисперсионной среды и для описания процесса необходимо учитывать обобщенные переменные: Re, Ca, G, к, R/R; проанализированы критериальные зависимости гидродинамики формирования капли; экспериментально установлено влияние концентрации эмульгатора, скорости потока на средний диаметр капель; определено, что повышение концентрации дисперсной фазы может быть достигнуто при реверсивном движении потока.

Праюпческая значимость заключается в результатах теоретических и экспериментальных исследований, которые позволили разработать рекомендации по совершенствованию работы и конструкции установки для мембранного эмульгирования. На данное техническое решение получен патент РФ на полезную модель №117099.

Результаты разработок приняты к использованию на предприятии НПП ООО «РастСпецМасла».

Апробация работы. Результаты исследований были представлены на следующих 4 международных научных конференциях: Международная научно-техническая интернет конференция «Энергосберегающие процессы и аппараты в пищевых и химических производствах». Воронеж. 2011; V Международная конференция «Научный потенциал XXI века», г. Ставрополь, 2011; Международная научно-практическая конференция «Инновационные пищевые технологии в области хранения и переработки сельскохозяйственного сырья». Краснодар. 2011; Международная научно-практическая конференция «Инновационные пищевые технологии в области хранения и переработки сельскохозяйственного сырья». Краснодар. 2012.

Публикация результатов исследования. По материалам диссертации опубликовано 10 научных работ, в том числе 4 статьи в журналах, рекомендуемым ВАК, 1 патент РФ на полезную модель.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованных источников и приложений. Работа изложена на 142 страницах, содержит 53 рисунка и 3 таблицы. Список использованных источников включает 110 наименований на русском и иностранных языках. Приложения к диссертации представлены на 10 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы и сформулировано направление исследований.

В первой главе «Литературный обзор» проанализировано состояние технологии и техники получения капельных структур, а также состояние исследований процесса формирования микроэмульсий. На основании обзора и анализа работ сделаны следующие выводы:

- для получения эмульсий «масло в воде» наиболее эффективным, с точки зрения монодисперсности капелек и удельных затрат энергии, является метод мембранного эмульгирования;

- для увеличения производительности мембранного контактора необходимо простое увеличение масштаба, также имеется возможность изменять размер микрочастиц применяя соответствующие мембраны, что приводит к универсальности в получении различных продуктов;

- основными недостатки мембранного эмульгирования являются: создание дополнительного сопротивления перемещению массы и загрязнение поверхности и пор мембран;

- микроразмерные и монодисперсные эмульсии, а также эмульсии со сдвигочувствительными компонентами с относительно низким подводом энергии можно получить процессом мембранного эмульгирования, при

котором дисперсная фаза формирует капельки через поры в мембранной поверхности и капельки отделяются поперечной текущей сплошной фазой;

- скорость потока должна быть достаточно высокой, чтобы обеспечить, необходимый тангенциальный сдвиг на мембранной поверхности, который ограничен из-за необходимости исключить распад капель;

- главные факторы, влияющие на мембранное эмульгирование, включают мембранные параметры (средний размер пор и распределение пор по размерам, а также форма пор), параметры фаз (межфазное натяжение, тип и концентрация эмульгатора, вязкости и плотности дисперсной и сплошной фаз) и параметры обработки (напряжение сдвига на стенке, трансмембранное давление и температура, а также конфигурация мембранного модуля);

- повышение объёмной концентрации рециркуляцией через насос ухудшает равномерность распределения капель по размерам;

- для моделирования гидродинамики формирования капель используется математическая модель, основанная на уравнениях неразрывности струи и Навье-Стокса.

Полученные при моделировании одномерные зависимости основных параметров капель удовлетворительно совпадают с экспериментальными данными, но не дают полной картины при одновременном влиянии нескольких факторов на процесс.

Результаты обзора и анализа учтены при формулировании цели и задач исследования. В соответствии с поставленными целью и задачами разработана структура работы, представленная на рисунке 1.

Во второй главе «Критериальные зависимости гидродинамики формирования каши» для построения многокритериальной комплексной математической модели формирования капли в процессе мембранного эмульгирования были использованы данные по известным одномерным зависимостям.

На рисунке 2 представлена схема формирования капель, которая характеризуется следующими параметрами: ЬЛ К и факторами: Я, Я,, (?, а.

Рисунок 1 - Структура работы

Рисунок 2-Схема основных параметров модели гидродинамики капли

Для получения многомерных зависимостей последовательно применена методика с использованием сплайнов. Рассматривались бинарные, тернарные и пятимерные зависимости относительной длины Ь/Я, и относительного объёма У/Я3 от пяти основных факторов: Не, Са, О, Я, Я/Я. Обобщенные переменные, определяющие гидромеханику формирования капли:

/л а а

Бинарные зависимости получены линейной интерполяцией с

использованием сплайнов одномерных зависимостей. Например, для зависимостей У/Я3( 1%(Яе)) и У/Я3(Са) получены соотношения:

гш{Яе, Са, 1„) = {УК«(Са)} / УЯге[|8 (/,,)]; (1)

2уЮ){Яе. Са,]са) = {УЯ,ШЯе)\ УЯса(Са)} / УЯса(/са). (2)

Учитывая ортогональность исходных одномерных сплайнов, для

получения бинарной зависимости использовалась аддитивная свертка этих функций с равными весовыми коэффициентами:

7_УШ{Яе,СаЛгс,]са)= - • гуК21{Яе.Салге)+~ ■ 1укг^Яе,Са,]са) (3)

Мера близости бинарной зависимости 2ут(Ке, Са, ¡гс. ./«,), базирующая на её исходных одномерных сплайн-аппроксимаций определяется возможностью обратного преобразования:

гга2(Лс.у„,/„,Уа,)= га„[|8(Ле)] (4)

2г/г2(/,,„Сй,/„,,/,,„)= УКп(Са) (5)

Так как данные тождества должны выполняться на всем интервале определения бинарной зависимости интегрируются левые и правые части по соответствующим континуумам Яе и Са\

Не,,,,,, /(<■„,„

JZF«(Äe.y„,i„J„>/Äe= ]vRriMRe)\l Re (6)

Rem,„

Гл„ Oi,„„

Jz|.„(/(,,Ca,/l,Jni)rfCa= }FÄr(I(Ca>/Ca (7)

Представленная нормализованная система уравнений позволяет определить неизвестные параметры (?'ге,./га), что минимизирует отклонение двумерного сплайна относительно его ортогональных проекций. Таким образом, имея одномерные ортогональные сплайны можно получить модель линейной бинарной зависимости и для других параметров. Также были получены бинарные зависимости для относительной длины L,/R. Основные бинарные зависимости представлены на рисунке 3.

Влияние Re (рисунки Зв, Зг, Зе), Относительный объем капли VIR3 и относительная длина LJR проявляют одинаковый характер роста с увеличением Re до 100, при дальнейшем росте Re значения V/R3 и LJR практически не изменяются. Характер полученных зависимостей можно объяснить тем, что при малых Re происходит наполнения объема капли, а при дальнейшем росте Re увеличивается сила инерции, которая с учетом достигнутого объема становится достаточной для отрыва капли.

Влияние Ca (рисунки За, Зв). С ростом Ca, V/R3 и LJR проявляют одинаковый характер - они растут почти линейно с близкими угловыми коэффициентами. Рост Ca связан со скоростью струи при постоянных ц и а.

0,0875 ,07СО

о.осоо

Рисунок 3 - Поверхностные диаграммы бинарных зависимостей V/R3 и L/R от Re, Ca, G, Л, R/R с использованием сплайн аппроксимаций

Влияние G (рисунки Зд, Зе). Повышенные значения F/R3 и LJR отмечаются при малых G, когда происходит формирование капли, при больших значениях G влияние на V/F? и LJR практически отсутствует.

Влияние А (рисунки За, 36, Зг). При его увеличении (это практически имеет место при диспергировании вязкой жидкости в менее вязкую жидкость сплошной фазы) V/P? уменьшается.

Аналогичным путем были получены тернарные и пятимерные зависимости. Построение интерполяционных сплайнов осуществлялось в среде инженерно-математических расчетов Mathcad 14.0 с помощью специализированного набора встроенных функций: cspline и interp.

Полученные зависимости использовались в дальнейшем при моделировании процесса образования капельных структур мембранным эмульгированием.

В третьей главе «Моделирование образования капельных структур при использовании мембран» представлены результаты моделирования работы установки на основе описания гидравлического процесса течения в мембране с одновременным использованием дифференциальных уравнений неразрывности жидкости и закона фильтрации Дарси, решение которых позволили получить функции изменения давления по длине мембраны.

На рисунке 4 представлены данные по объёмной доле дисперсной фазы, полученные при регулируемом перепаде давлений внутри мембраны (при давлении на выходе 101,33 кПа) и регулируемом перепаде давлений снаружи мембраны (при давлении на выходе до 597,82 кПа). Основное влияние на объёмную долю дисперсной фазы оказывает давление внутри мембраны, а изменение давления снаружи мембраны в исследованном диапазоне практически не влияет.

Проведен анализ влияния движения потока внутри мембраны на процесс формирование капельных структур. Рассмотрены различные случаи приложения давления к мембранному картриджу.

Рисунок 4 - Зависимость доли масла в эмульсии от давления внутри и снаружи мембраны

Получена зависимость объёмной доли дисперсной фазы эмульсии от доли рециркуляции в схеме с применением рециркуляционного насоса (рисунок 5).

Определена зависимость объёмной доли дисперсной фазы от частоты переключения в схеме с применением реверсивного движения при различных скоростях потока внутри мембраны (рисунок 6).

Обработка представленных данных позволили получить зависимость частоты переключения рсверса для достижения необходимой объёмной доли дисперсной фазы при скорости потока внутри мембраны:

г _ (- 637,87 • 8г + 1022 ■ 8 - 356,99) -1

' - ¿Ш 'с (8)

Таким образом, в отличие от процесса с включенным в схему рециркуляционным насосом, схема с реверсивным движением потока внутри мембраны позволяет получить более высокие концентрации эмульсии и при этом не происходит разрушения капелек и не снижается выход готового продукта.

Доля рециркуляции

Рисунок 5 — Зависимость объёмной доли дисперсной фазы от доли рециркуляции при использовании рециркуляционного насоса

О 100 200 300 <300 500 600

Частота переключения реверса, с"1

Рисунок б - Зависимость объёмной доли дисперсной фазы в эмульсии от частоты переключения реверса при различных скоростях внутри мембраны с обозначенной зоной реальных значений

В четвертой главе «Экспериментальные исследования мембранного эмульгирования» для исследования мембранного процесса формирования эмульсий создана лабораторная установка, которая представляет собой

двухконтурный гидравлический стенд, позволяющий регулировать перепад давлений во внутреннем (водяном) и внешнем (масляном) контуре. Схема лабораторной установки представлена на рисунке 7.

Регулировка перепада давления в контуре микроэмульсни

Регулировка перепада давления в масляном контуре

Рисунок 7 - Схема лабораторной установки для приготовления микроэмульсий

При определении проницаемости трубчатых керамических мембран произведенных фирмой НПО «Керамик-фильтр» (Москва). Трубчатая мембрана имела наружный диаметр 10 мм, толщина стенки 2 мм и длина 800 мм, площадь фильтрации 0,015 м2.

Опыты проводились с различными давлениями на входе в мембрану и мембранный картридж. Конечные давления были равны атмосферному. Контролировался расход фильтрата масла при температуре 20...25 °С, который определялся как разность объемных расходов во входном и выходном сечениях:

Д£ =

8м 4,

8j.iL,,

[В{ксИ{\)+ 52Ыг( Х)+ Вг]

здесь

А. = 4

1 + -

4

(9)

(10)

/«(% /КМ)+ 4 - Ъ4 - < J Уравнение (9) и (10) относительно К является трансцендентным и может быть решено численно. Поэтому, имея экспериментальные данные по объемному расходу фильтруемой среды в единицу времени, определили

значение проницаемости керамической мембраны. В данном исследовании фильтруемой средой использовалось подсолнечное масло с динамической вязкостью /г = 0,045 Па-с. Результаты определения проницаемости керамической мембраны при фильтрации подсолнечного масла представлены в таблице, значения давлений Ркм~Ркг = 101,33 кПа (атмосферное давление).

№ п/п Значение давлений, кгс/см" Значение давлений, кПа АР, кПа Объёмный расход фильтрата Коэффициент проницаемости

Рим Рнр Рим Рнр д& мл/(м2-с) К, м

1 1,5 1,7 147,1 166,71 9,81 10,32 5,920X10"

2 2 2,4 196,13 235,3б1 19,61 28,2 8,088Х10"14

3 2,5 3,4 245,17 333,43 44,13 64,1 8,170X10""

4 3 5,1 294,2 500,14 102,97 163,4 8,926Х1014

5 3,5 8,6 343,23 843,37 250,07 444,1 9,990 Х10"14

Зависимость между объёмным расходом и трансмембранным давлением можно представить в виде (рисунок 8):

Л() = 0,0014-АР2 +1,4268• ДР, мл/(м2-с) (11)

Зависимость проницаемости от объёмного расхода представлена на (рисунке 9), с достаточной точностью можно описать выражением:

К = 9/738х 10~15 • 1п(лд)+ 4,124х 1<Г14, м (12)

В режиме поперечного потока можно ожидать влияние типа эмульгатора и его концентрации на характеристики капель эмульсии (размер получаемых капель и их разброс). Для исследования, в качестве эмульгатора, был выбран лецитин сои.

Определение размеров капель эмульсии производилось с применением монокулярнго микроскопа ЬеуепЬик 40Ь и цифровой камеры БСМ-35 с разрешением 0,3 МПикс (размер изображения 640x480 пикселей). Размеры капель определялись при помощи обработки фотографий эмульсии с применением программы БсореРЬфо уЗ.О.

1 350 ч 300

5 150 О 100

З Й.000Е-14

50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 Т^ансмембранное давление, нПа

у = 9,730Е-15Іґф<) «Ч124Е-14

іоо гоо зоо 4оа

Объёмный расход, мл/(м? с)

Рисунок 8 - Зависимость объёмного Рисунок 9 - Зависимость

расхода фйльтрата масла от коэффициента проницаемости

трансмембранного давления в керамической мембраны от объёмного

керамической мембране расхода фильтрата масла

Экспериментальным путем получены зависимости среднего диаметра капель от концентрации эмульгатора (см. рисунки 10); определено влияние изменения скорости поперечного потока на средний размер капель при различных трансмембранных давлениях (рисунок 11).

Получена зависимость среднего диаметра капель при заданной скорости поперечного потокам и трансмембранного давления АР:

с(к = 3,32264-и2 - 6,48242-м+

+ (- 4 х 10~7 • АР3 + 2 х 10~4 • АР2 + 8,4 х 10~3 ■ АР + 7,683г)' ^

Анализируя полученные зависимости можно сделать следующие выводы: с ростом концентрации эмульгатора и и происходит уменьшение с1к\ при повышении АР, (}кувеличивается.

В пятой главе «Разработка технических предложений и определение конструктивных и режимных параметров» описана схема и принцип работы установки для мембранного эмульгирования (рисунок 12). Задачей разработанного технического решения является создание условий получения эмульсий повышенной концентрации с однородной дисперсией.

Концентрация эмульгатора, %

Рисунок 10 - Влияние концентрации соевого лецитина на размер капель масла в воде при трансмембранном давлении 9,81 кПа и скорости потока 0,6 м/с

-250,1 нЛа -103 нПа

-й-152 нПа —9,Я кПа

Скорость потона, м/с

Рисунок 11 - Влияние изменения

скорости поперечного потока в керамической мембране на средний размер капель при различных значениях трансмембранного давления

а) б)

1 - мембранный модуль; 2 - трубчатая мембрана; 3 - ёмкость для сплошной фазы; 4 - насос; 5 - ёмкость для диспергируемой фазы; 6 - баллон с азотом (источник давления); 7 - золотниковое устройство; 8 - ёмкость для готового продукта; 9 - прибор контроля давления; 10 - датчик давления; 11 - регулируемый клапан; 12 - трёхходовый регулируемый клапан; 13 - теплообменник

Рисунок 12- Установка для мембранного эмульгирования: а) прямое движение сплошной фазы; б) обратное движение сплошной фазы

Основной принцип работы установки заключается в создании реверсивного движения сплошной фазы в мембраны посредством золотникового устройства. Этот способ защищен патентом РФ на полезную модель №117099.

ВЫВОДЫ

1. Мембранное эмульгирование с применением керамических мембран является эффективным методом создания эмульсии «масло в воде», обеспечивающих размер получаемых дисперсных частиц и их объемной концентрации.

2. Для описания процесса формирования капель при мембранном эмульгировании необходимо учитывать обобщенные переменные: число Рейнольдса, капиллярное число, гравитационное число, относительную вязкость фаз, и безразмерную характерную скорость в порах по отношению к поперечной скорости потока.

3. Многомерная зависимость, описывающая процесс формирования капель на основе сплайн-аппроксимаций, позволяет получить и проанализировать связи между обобщенными переменными. С увеличением числа Рейнольдса относительный объём и предельная длина капли монотонно увеличиваются вплоть до Яс = 100. При этом наиболее сильное влияние на эти показатели оказывает число капиллярности. Кроме того, при малых значениях объёма и предельной длины капли значительное влияние оказывает гравитационное число Бонда, чьё влияние нивелируется с ростом этих показателей.

4. Математическая модель на основе системы дифференциальных уравнений второго порядка изменения давления внутри и снаружи мембраны позволяет промоделировать структуру и режимы работы мембранного контактора.

5. При мембранном эмульгировании более эффективным способом повышения концентрации эмульсии является реверсироваиие потока по

сравнению с рециркуляцией. Установлена зависимость для определения рациональной частоты переключения реверса получения заданных значений объёмной доли дисперсной фазы с учётом скорости потока внутри мембраны.

6. Экспериментально установлено, что средний диаметр капель дисперсной фазы уменьшается при увеличении концентрации эмульгатора; при увеличении скорости потока и увеличивается при увеличении объемной концентрации дисперсной фазы. Коэффициент проницаемости и средний размер капель зависит от трансмембранного давления и объёмного расхода фильтрата.

7. Разработано аппаратурное оформление процесса мембранного эмульгирования с золотниковым устройством, обеспечивающее реверсирование потока и регулирование объемной концентрации дисперсной фазы в эмульсии, защищенное патентом на полезную модель.

8. Результаты исследований, установка и режимы формирование капельных структур мембранным эмульгированием приняты для внедрения на НПП ООО «РастСпецМасла».

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Яе - число Рейнольдса; Са - капиллярное число; <7 - гравитационное число Бонда; Я — относительная вязкость (отношение вязкости фаз дисперсной к сплошной); Q— расход дисперсной фазы в отверстии мембраны, м3/с; Я - радиус отверстия мембраны, м; Я, - внутренний радиус мембраны, м; Ь,! - предельная длина в момент отрыва капли, м; V - объём капли, м3; а - межфазное натяжение поверхности раздела фаз, Н/м; г - радиальная координата; г - осевая координата; ф - азимутштьный угол, рад.; м;= ()/лЯ~ — средняя скорость жидкости внутри отверстия, м/с; р - плотность дисперсной фазы, кг/м3; р. - вязкость дисперсной фазы, Па-с; К/Л3 - относительный объём капли; Ь^/Я- относительная длина; 1ГС, ]са - параметры усреднения, определяемые из условия близости экстраполированных параметров модельным представлениям; и Ям— внутренний и внешний радиус мембраны соответственно, м; Я$ — радиус мембранного модуля, м; Ьт - длина мембраны при эксперименте, м; п - число мембран при эксперименте; (¿^х) - зависимость расхода внутри мембраны по длине мембраны, м3/с; А()(х) - объёмный расход фильтрата по длине мембраны, м3/с; / ~ частота переключения реверса, с"1; д - объёмная доля дисперсной фазы эмульсии; к - скорость поперечного потока

внутри мембраны, м/с; ДQ - объёмный расход фильтрата, мл/(м2-с); Рим. Ркм ~ начальное и конечное давление внутри мембраны соответственно, кПа; Р„/.-, РК!г - начальное и конечное давление снаружи мембраны соответственно, кПа; АР - трансмембранное давление при эксперименте, кПа' К — параметр мембранной проницаемости, м; (¡к ~ средний диаметр капель, мкм.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК:

1. Блягоз Х.Р. Моделирование мембранного процесса формирований нано- и миниэмульсий / Х.Р. Блягоз, A.A. Схаляхов, A.A. Заславец, Е.П. Кошевой, B.C. Косачев// Новые технологии. - 2011. - №2. - С. 15-17.

2. Блягоз Х.Р. Определение проницаемости мембраны для технологии формирования капельных структур / Х.Р. Блягоз, A.A. Схаляхов, A.A. Заславец, Е.П. Кошевой, B.C. Косачев // Научный журнал СПбГУНиПТ «Процессы и аппараты пищевых производств». Электронный журнал. - СПб, 2012. - вып. №1 март 2012. - режим доступа к журналу http://www.open-mechanics.com/journals.

3. Кошевой Е.П. Критериальные зависимости гидродинамики формирования капель в виде сплайн-аппроксимаций / Е.П. Кошевой, Х.Р. Блягоз, A.A. Схаляхов, B.C. Косачев, A.A. Заславец // Новые технологии. -2012.-№1. -С. 28-33.

4. Меретуков З.А. Методы решения дифференциальных уравнений гидродинамики / З.А. Меретуков, A.A. Заславец, Е.П. Кошевой, B.C. Косачев // Новые технологии. - 2012. - №1. - С. 36-42.

Статьи в трудах, материалах международных и всероссийских конференций, в сборниках научных трудов:

5. Блягоз Х.Р. Моделирование мембранного процесса формирования капель / Х.Р. Блягоз, A.A. Схаляхов, A.A. Заславец, Е.П. Кошевой, B.C. Косачев // Инновационные пищевые технологии в области хранения и переработки сельскохозяйственного сырья. Мат. междунар. науч.-практ. конф. - Краснодар, 2011.-С. 221-225.

6. Заславец A.A. Моделирование мембранного процесса формирования капель / A.A. Заславец, B.C. Косачев, Е.П. Кошевой // Материалы V Международной конференции «Научный потенциал XXI века» Том второй. Естественные и технические науки. - Ставрополь, 2011. - С. 76-78.

7. Заславец A.A. Постановка задачи гидродинамики формирования капли с использованием нестационарных уравнений Навье-Стокса / A.A. Заславец, B.C. Косачев, Е.П. Кошевой // Материалы V Международной конференции «Научный потенциал XXI века» Том второй. Естественные и технические науки. - Ставрополь, 2011. - С. 78-82.

8. Заславец A.A. Представление результатов решения задачи гидродинамики формирования капли / A.A. Заславец, B.C. Косачев, Е.П. Кошевой // Материалы V Международной конференции «Научный потенциал XXI века» Том второй. Естественные и технические науки. -Ставрополь, 2011. - С. 82-86.

9. Заславец A.A. Процесс мембранного эмульгирования / A.A. Заславец, Е.П. Кошевой, B.C. Косачев / Материалы междун. науч-техн. интернет конф. «Энергосберегающих пр.и ап. в пищ. и хим.пр-вах» ЭПАХПП. - Воронеж, 2011 - С. 53-57.

10. Заславец A.A. Экспериментальные исследования мембранного эмульгирования / A.A. Заславец, B.C. Косачев, Е.П. Кошевой, A.A. Схаляхов // Инновационные пищевые технологии в области хранения и переработки сельскохозяйственного сырья. Мат. междунар. науч.-практ. конф. - Краснодар, 2012.-С. 229-232.

Патенты РФ:

11. Патент на полезную модель 117099 РФ. Установка для мембранного эмульгирования / Е.П. Кошевой, B.C. Косачев, A.A. Заславец. Заявка №2012112778 приоритет от 02.04.2012. Зарег. 20.06.2012.

Подписано в печать 19.12.2012. Печать трафаретная. Формат 60x84 '/|6. Усл. печ. л. 1,35. Тираж 100 экз. Заказ № 764.

Отпечатано в ООО «Издательский Дом-ЮГ» 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, корп. «В», оф. В-120, тел. 8-918-41-50-571

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Заславец, Александр Алексеевич

ВВЕДЕНИЕ.

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1 Состояние практики и науки процессов формирования капельных структур и типа нано- и микроэмульсий.

1.2 Способы и техника для формирования капельных структур в эмульсиях

1.3 Мембранные технологии в формировании капельных структур.

1.4 Состояние науки в области мембранного процесса формирования капельных структур.

1.5 Моделирование гидродинамики формирования капли.

1 6 Выводы по обзору. Формулирование цели и задач исследования.

2 КРИТЕРИАЛЬНЫЕ ЗАВИСИМОСТИ ГИДРОДИНАМИКИ ФОРМИРОВАНИЯ КАПЛИ.

2.1 Основные параметры процесса формирования капли внутри мембраны.

2.2 Методика построения многомерных зависимостей с использованием кубических сплайнов.

2.3 Построение кубических сплайнов частных зависимостей.

2.4 Построение бинарных зависимостей.

2.5 Постооение теонаоных зависимостей.

X л. ±

2.6 Построение пятимерных зависимостей.

2.7 Анализ полученных результатов.

3 МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ КАПЕЛЬНЫХ СТРУКТУР ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ МЕМБРАН.

3.1 Анализ влияния давления снаружи и внутри керамической мембраны на процесс формирования капельных структур.

3.2 Анализ влияния движения потока внутри мембраны на процесс формирования капельных структур.

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕМБРАННОГО ЭМУЛЬГИРОВАНИЯ.

4.1 Определение проницаемости трубчатых керамических мембран.

4.2 Влияние эмульгатора и его концентрации на размер получаемых капель

4.3 Влияние трансмембранного давления и скорости поперечного потока на размер получаемых капель

4.4 Влияние объёмной концентрации дисперсной фазы на размер получаемых капель.

4.5 Выводы из экспериментальных исследований.

5 РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ ПРЕДЛОЖЕНИЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ И РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ.

ВЫВОДЫ.

Заключение диссертация на тему "Формирование капельных структур мембранным эмульгированием"

4.5 Выводы из экспериментальных исследований

Таким образом, результаты экспериментальных исследований показывают, что мембранный модуль с керамической трубчатой мембраной способен просто и эффективно создать широкий диапазон эмульсий.

Эффект эмульгатора достаточен даже при относительно низкой его концентрации.

Увеличение трансмембранного давления увеличивает скорость потока, что важно для увеличения производительности установки, но при этом размер капельки несколько увеличивается.

Скорость поперечного потока позволяет влиять на процесс, в частности капельки отделяются скорее и поэтому они меньше.

Требование получения эмульсий с высокой объемной концентрацией масляной фазы может быть обеспечено за счет рециркуляции эмульсии, однако при этом несколько увеличиваются размеры и разброс капель по размерам.

5 РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ ПРЕДЛОЖЕНИЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ И РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ

По результатам проведенных исследований разработана установка для мембранного эмульгирования. Ее применение относится к пищевой, косметической и медицинской промышленности и она предназначена для получения эмульсий с высокой концентрацией монодисперсных частиц.

Наиболее известным применяемым техническим решением является устройство для мембранного эмульгирования, описанное в обзоре [59]. Эта установка представляет собой мембранный модуль с трубчатыми мембранами, во внешний объем которого под давлением подается диспергируемая фаза, а внутренний объем трубчатых мембран включен в циркуляционный контур с емкостью сплошной фазы и насосом, давления в обоих потоках контролируются и регулируются так, чтобы давление во внешнем объеме превышало давление во внутреннем объеме и создавало трансмембранное давление. Под действием трансмембранного давления диспергируемая фаза через поры мембраны вытеснялась в поток сплошной фазы и на внутренней поверхности мембраны формируются капли. За счет движения сплошной фазы создается сдвиговое усилие, под действием которого капли отделяются от поверхности мембраны и увлекаются потоком во внутреннем объеме трубчатых мембран, который становится эмульсией.

Недостатком данной установки является получение эмульсии низкой концентрации, т.к. для создания достаточных сдвиговых усилий с учетом неравномерного профиля скоростей потока, резко снижающейся скорости у поверхности мембраны, необходимо поддерживать высокий расход сплошной фазы и за счет этого получать низкоконцентрированную эмульсию. Использование рециркуляционного насоса в контуре сплошной фазы, которая после неоднократного прохождения через внутренний объем мембран становится эмульсией, не позволяет получать эмульсию с однородной дисперсией.

Задачей разработанного технического решения является создание условий получения высококонцентрированной эмульсии с однородной дисперсией.

Технический результат достигается тем, что в предложенной установке содержится мембранный модуль, внутри которого установлена трубчатая мембрана, линии подачи и емкости диспергируемой и сплошной фаз, насос, теплообменник, в контуре диспергируемой фазы установлено золотниковое устройство с электромеханическим приводом.

Золотниковое устройство обеспечивает реверсию (изменение направления) потока во внутреннем объеме трубчатых мембран. За счет этого сплошная фаза в зависимости от частоты и амплитуды, задаваемыми золотниковым устройством, может находиться во внутреннем объеме дольше, а воздействие на отделяемые капли переменного направления потока заставляет капли изменять положение от близкого к горизонтальному до радиального и тем самым попадать в область более высоких скоростей и соотвественно сдвиговых усилий, что облегчает их отделение.

Предложенная установка технически отличается следующим:

Золотниковое устройство с корпусом и подвижным элементом имеет систему каналов, которые за счет переменного по направлению движения подвижного элемента под действием, например, электромеханического соленоидного привода, могут совмещаться или перекрываться, что меняет направление потоков.

Насос нагнетает в установку только сплошную фазу, а эмульсия стекает в емкость готовой эмульсии.

Для регулировки давления и соответственно расходов фаз используются регулируемые клапана и приборы контроля давления.

Техническое решение поясняется чертежами (рисунок 53, а и б), на которых схематично представлена установка мембранного эмульгирования при смещении подвижного элемента золотникового устройства влево (рисунок 53, а) и вправо (рисунок 53, б).

Предлагаемая установка для мембранного эмульгирования включает мембранный модуль 1 с трубчатой мембраной 2, установленной внутри него. На линии подачи сплошной фазы имеется ёмкость 3, насос 4, например, шестеренчатый, теплообменник 13, трехходовый регулируемый клапан 12 с прибором 9, контролирующим давление. Для осуществления реверсивного движения потока во внутреннем объеме мембраны 2 применяется золотниковое устройство 7 с электромеханическим приводом. В контуре диспергируемой фазы установлена емкость диспергируемой фазы 5, баллон - источник давления с азотом 6 для осуществления подачи. Для изменения давления в контуре используется регулируемый клапан 11 и датчик давления 10. Готовый продукт поступает в ёмкость 8.

Рисунок 53 - Установка для мембранного эмульгирования: прямое а) и обратное б) движение фаз

1. Мембранное эмульгирование с применением керамических мембран является эффективным методом создания эмульсии «масло в воде», обеспечивающих размер получаемых дисперсных частиц и их объемной концентрации.

2. Для описания процесса формирования капель при мембранном эмульгировании необходимо учитывать обобщенные переменные: число Рейнольдса, капиллярное число, гравитационное число, относительную вязкость фаз, и безразмерную характерную скорость в порах по отношению к поперечной скорости потока.

3. Многомерная зависимость, описывающая процесс формирования капель на основе сплайн-аппроксимаций, позволяет получить и проанализировать связи между обобщенными переменными. С увеличением числа Рейнольдса относительный объём и предельная длина капли монотонно увеличиваются вплоть до Яе = 100. При этом наиболее сильное влияние на эти показатели оказывает число капиллярности. Кроме того, при малых значениях объёма и предельной длины капли значительное влияние оказывает гравитационное число Бонда, чьё влияние нивелируется с ростом этих показателей.

4. Математическая модель на основе системы дифференциальных уравнений второго порядка изменения давления внутри и снаружи мембраны позволяет промоделировать структуру и режимы работы мембранного контактора.

5. При мембранном эмульгировании более эффективным способом повышения концентрации эмульсии является реверсирование потока по сравнению с рециркуляцией. Установлена зависимость для определения рациональной частоты переключения реверса получения заданных значений объёмной доли дисперсной фазы с учётом скорости потока внутри мембраны.

6. Экспериментально установлено, что средний диаметр капель дисперсной фазы уменьшается при увеличении концентрации эмульгатора; при увеличении скорости потока и увеличивается при увеличении объемной концентрации дисперсной фазы. Коэффициент проницаемости и средний размер капель зависит от трансмембранного давления и объёмного расхода фильтрата.

7. Разработано аппаратурное оформление процесса мембранного эмульгирования с золотниковым устройством, обеспечивающее реверсирование потока и регулирование объемной концентрации дисперсной фазы в эмульсии, защищенное патентом на полезную модель.

8. Результаты исследований, установка и режимы формирования капельных структур мембранным эмульгированием приняты для внедрения на НЛП ООО «РастСпецМасла».

Библиография Заславец, Александр Алексеевич, диссертация по теме Процессы и аппараты пищевых производств

1. Блягоз Х.Р. Моделирование мембранного процесса формирований нано- и миниэмульсий / Х.Р. Блягоз, A.A. Схаляхов, A.A. Заславец, Е.П. Кошевой, B.C. Косачев// Новые технологии. 2011№2. - С. 15-17.

2. Дёч Г., Руководство к практическому применению преобразования Лапласа и Z-преобразования. М.: Изд. «Наука» ГРФМЛ, 1971. 288 с.

3. Диткин В.А., Прудников А.П. Операционное исчисление. М.: Высшая школа, 1975. 407 с.

4. Заславец A.A. Процесс мембранного эмульгирования / A.A. Заславец, Е.П. Кошевой, B.C. Косачев / Материалы междун. науч-техн. интернет конф. «Энергосберегающих пр.и ап. в пищ. и хим.пр-вах» ЭПАХПП. Воронеж, 2011 - С. 53-57.

5. Заславец A.A., Кошевой Е.П. Состояние технологии микрокапсулирования пищевых добавок. Пищ. пром-ть: интеграция науки, образования и производства//Мат. Всерос. н.-пр.конф. с междунар. участием/ КубГТУ-Кр-р, 2005. с.57-59.

6. Заславец A.A., Рудич Е.М., Кошевой Е.П. Исследование вязкости и плотности С02-экстрактов. Совр. проблемы техники и технологии пищ.произ-в. Сб.ст. и докл. Десятой междунар. науч.-пр. конф.(11-12 дек. 2007года) Барнаул, 2007. с. 120-122.

7. Заславец A.A., Чундышко В.Ю., Кошевой Е.П. Производство С02-экстрактов в микрокапсулах. Сб. тез. докл. IX Междунар. Конференции молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии», Казань, 2008.-е. 122

8. Костомаров Д.П., Фаворский А.П. Вводные лекции по численным методам: Учеб. пособие. М.: Логос, 2004.-184 е.: ил.

9. Кошевой Е.П. Критериальные зависимости гидродинамики формирования капель в виде сплайн-аппроксимаций / Е.П. Кошевой, Х.Р. Блягоз, A.A. Схаляхов, B.C. Косачев, A.A. Заславец // Новые технологии. -2012.-№1.-С. 28-33.

10. Машины и аппараты пищевых производств. В 2 кн.: Учеб. Для вузов/ Под ред. Панфилова В.А.- М.: Высш. шк., 2001.- Кн.1, 703 е.; Кн.2, 680 с.

11. Машины и оборудование пищевой и перерабатывающей промышленности t.IV-17/Под ред. С.А.Мачихина. Машиностроение. Энциклопедия /Ред. совет: К.В.Фролов (пред.) и др.- М.: Машиностроение. 2003.-736 с.

12. Меретуков З.А. Методы решения дифференциальных уравнений гидродинамики / З.А. Меретуков, A.A. Заславец, Е.П. Кошевой, B.C. Косачев // Новые технологии. 2012. - №1. - С. 36-42.

13. Схаляхов A.A., Блягоз Х.Р., Кошевой Е.П. Производство биотоплива из масел и жиров. Изд-во МГТУ, 2008. 132 с.

14. Схаляхов A.A., Косачев B.C., Кошевой Е.П. Математическое моделирование процесса разделения жидких смесей в мембранном модуле с различной организацией потоков. Известия вузов. Пищевая технология. 2009. №2-3. С.71-74.

15. Схаляхов А.А., Кошевой Е.П., Косачев B.C., Никонов Е.О. Определение проницаемости половолоконных и трубчатых мембран. Известия ВУЗов. Пищевая технология,- 2009. № 2-3 С. 96-98.

16. Ши Д. Численные методы в задачах теплообмена: Пер. с англ.-М.: Мир, 1988.-544 с.

17. A.J. Abrahamse, A. van der Padt, R.M. Boom and W.B.C. de Heij, Process Fundamentals of Membrane Emulsification: Simulation With CFD, AIChE Journal, 47 (2001) 1285.

18. Abrahamse A.J., van Lierop R., van der Sman R.G.M., van der Padt A., Boom R.M. Analysis of Droplet Formation and Interactions During Cross-Flow Membrane Emulsification, J. Membrane Sci., 204 (2002) 125.

19. Aryanti N. Hou R., Williams R.A. Performance of a rotating membrane emulsifier for production of coarse droplets. Journal of Membrane Science 326 (2009) 9-18

20. Bangham, A.D., 1978. Properties and uses of lipid vesicles: an overview. Ann. N. Y. Acad. Sci. 308, 2-7.

21. Benech, R. O.; Kheadr, E. E.; Laridi, R.; Lacroix, C.; Fliss, I. Inhibition of Listeria innocua in Cheddar cheese by addition of nisin Z in liposomes or by in situ production in mixed culture. Appl. EnViron. Microbiol. 2002, 68, 3683-3690.

22. Berot S., Giraudet S., Riaublanc A., Anton M., Popineau Y. Key factors in membrane emulsification, Chem. Eng. Res. Des. 81 (2003) A1077.

23. Cakl J., Hruba, M., Jirankova, H., Dolecek, P. Combined membrane processes: Comparing of dead -end and cross-flow modes. 17th International Congress of Chemical and Process Engineering 27-31 August 2006. Prague, Czech Republic.

24. Charcosset C., 2006. Membrane processes in biotechnology: an overview. Biotechnol. Adv. 24, 482-492.

25. Charcosset C., de los Reyes J.S. Ethanol-in-oil and water-in-oil emulsions prepared using membrane emulsification. ICOM181.International Congress on Membranes and Membrane Processes, Amsterdam, July 23-29, 2011.

26. Charcosset C., El-Harati A. A., Fessi H. Solid lipid nanoparticles for controlled release prepared using a membrane contactor. Book of Abstracts, European Congress of Chemical Engineering (ECCE-6) Copenhagen, 16-20 September 2007

27. Charcosset C., Fessi H. Preparation of nanoparticles using a membrane contactor: influence of process parameters. Book of Abstracts, European Congress of Chemical Engineering (ECCE-6) Copenhagen, 16-20 September 2007

28. Charcosset, C., Preparation of emulsions and particles by membrane emulsification for the food processing industry. Journal of Food Engineering 92 (2009) 241-249.

29. Chu L.Y., Xie R., Zhu J.H., Chen W.M., Yamaguchi T., Nakao S. Study of SPG membrane emulsification processes for the preparation of monodisperse core-shell microcapsules, J. Colloid Interface Sei. 265 (2003) 187.

30. Davidson, P. M. Chemical preservatives and natural antimicrobial compounds. In Food Microbiology: Fundamentals and Frontiers; Doyle, M. P., Beuchat, L. R., Montville, T. J., Eds.; American Society for Microbiology: Washington, DC, 2002; pp 593-627.

31. De Luca G., Di Renzo A., Di Maio F.P., Drioli E. Developments in modelling droplet formation during cross-flow membrane emulsification. Book of Abstracts, European Congress of Chemical Engineering (ECCE-6) Copenhagen, 1620 September 2007

32. Deamer, D.W., 1978. Preparation and properties of ether-injection liposomes. Ann. N. Y. Acad. Sci. 308, 250-258.

33. Dragosavac M.M., Holdich R.G., Vladisavljevic G.T., Wang B. Novel oscillating membrane for production of W/O/W emulsions. ICOM1755. International Congress on Membranes and Membrane Processes, Amsterdam, July 23-29, 2011.

34. Drioli, E., Curcio, E., di Profío, G., 2005. State of the art and recent progresses in membrane contactors. Chem. Eng. Res. Des. 83, 223-233.

35. Drusch S., Benedetti S., Scampicchio M., Mannino S. Stabilization of Omega-3 fatty acids by micro encapsulation .Focus on Omega-3. 19, 2008, 31-32.

36. Giorno L., Li N., Drioli E. Preparation of oil-in-water emulsions using polyamide lOkDa hollow fiber membrane, J. Membr. Sci. 217 (2003) 173.

37. Gutiérrez G., Rayner M., Dejmek P. Production of vegetable oil in milk emulsions using membrane emulsification. Desalination 246 (2009) 258-265

38. Henry J.V.L., Fryer P.J., Frith W.J., Norton I.T. The influence of phospholipids and food proteins on the size and stability of model sub-micron emulsions. Food Hydrocolloids 24 (2010) 66-71

39. Jaafar-Maalej, C., Charcosset, C., Fessi, H., 2010. A new method for liposome preparation using a membrane contactor. J. Liposome Res. Early Online, 18. doi: 10.3109/08982104.2010.517537.

40. Jahn, A., Vreeland, W.N., Gaitan, M., Locascio, L.E., 2004. Controlled vesicle self- assembly in microfluidic channels with hydrodynamic focusing. J. Am. Chem. Soc. 126, 2674-2675.

41. Jenning V., Gysler A., Schafer-Korting M., Gohla S. H. Vitamin A loaded solid lipid nanoparticles for topical use: occlusive properties and drug targeting to the upper skin. Eur. J. Pharm. Biopharm. 2003, 49:211-218.

42. Joscelyne S.M., Tragardh G. Food Emulsions Using Membrane Emulsification: Conditions for Producing Small Droplets, J. Food Eng., 39 (1999) 59.

43. Joscelyne S.M., Tragerdh G. Membrane emulsification—a literature review, J. Membr. Sci. 169 (2000) 107.

44. Katoh R., Asano Y., Furuya A., Sotoyama K., Tomita M. Preparation of Food Emulsions Using a Membrane Emulsification System, J. Membrane Sci., 113 (1996) 131.

45. Kobayashi I., Nakajima M., Chun K., Kikuchi Y., Fujita H. Silicon Array of Elongated Through- Holes for Monodisperse Emulsion Droplets, AIChE Journal, 48 (2002) 1639.

46. Kobayashi I., Yasuno M., Iwamoto S., Shono A., Satoh K., Nakajima M. Microscopic observation of emulsion droplet formation from a polycarbonate membrane, Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Aspects 207 (2002) 185.

47. Kohler K., Schuchmann H.P. Process intensification with SEM. 19th International Congress of Chemical and Process Engineering 7th European Congress of Chemical Engineering 28 August 1 September 2010. Prague, Czech Republic

48. Kolb G., Stein H., Viardot K., Process for mixing or dispersing liquids, EP 1 008 380 A2.

49. Labecki M., Piret J. M., Bowen, B. D., 1995, Two-dimensional analysis of fluid flow in hollow-fibre modules. Chem. Engng Sci. 50, 3369-3384.

50. Li, C., Deng, Y., 2004. A novel method forthe preparation of liposomes: Freeze drying of monophase solutions. J. Pharm. Sci. 93,1403-1414.

51. Lian, T., Ho, R.J., 2001. Trends and developments in liposome drug delivery systems. J. Pharm. Sci. 90, 667-680.

52. Liu R., Ma G.H., Meng F.T., Su Z.G. Preparation of uniform-sized PLA microcapsules by combining Shirasu Porous Glass membrane emulsification technique and multiple emulsion-solvent evaporation method, J. Control. Release 103 (2005) 31.

53. Liu X.D., Bao D.C., Xue W.M., Xiong Y., Yu W.T., Yu X.J., Ma X.J., Yuan Q. Preparation of uniform calcium alginate gel beads by membrane emulsification coupled with internal gelation, J. Appl. Polym. Sci. 87 (2003) 848.

54. Loksuwan J. Characteristics of microencapsulated P-carotene formed by spray drying with modified tapioca starch, native tapioca starch and maltodextrin. Food Hydrocolloids. 21, (2007)928-935.

55. Maia S., Mehnert W., Schafer-Korting M. Solid lipid nanoparticles as drug carriers for topical glucocorticoids. Int. J. Pharm. 2000, 196:165-167.

56. Muller R. H., Mader K., Gohla S. Solid lipid nanoparticles (SLN) for controlled drug delivery review of the state of the art. Eur. J. Pharm. Biopharm. 2000, 50:161-177.

57. Nakashima T., Shimizu M., Kukizaki M. Particle control of emulsion by membrane emulsification and its applications, Adv. Drug Deliv. Rev. 45 (2000) 47.

58. Nisisako T., Torii T., Higuchi T. Novel microreactors for functional polymer beads, Chem. Eng.J. 101 (2004) 23.

59. Otake, K., Shimomura, T., Goto, T., 2006. Preparation of liposomes using an improved supercritical reverse phase evaporation method. Langmuir 22, 2543-2550.

60. Peng S.J.; Williams R.A. Controlled Production of Emulsions Using a Crossflow Membrane. Part I: Droplet Formation From a Single Pore, Trans. Inst. Chem. Eng., 76 (1998) 894.

61. Pradhan, P., Guan, J., Lu, D., Wang, P.G., Lee, L.G., Lee, R.J., 2008. A facile microfluidic method for production of liposomes. Anticancer Res. 28, 943-948.

62. Ramakrishnan S., Ferrando M., Guell C. Characterization by SEM of fish oil microcapsules obtained by membrane emulsification followed by spray-drying. ICOM1637. International Congress on Membranes and Membrane Processes, Amsterdam, July 23-29, 2011.

63. Saunders, L., Perrin, J., Gammack, G., 1962. Ultasonic irradiation of some phospholipid sols. J. Pharm. Pharmacol. 14, 567-572.

64. Schroder V., Behrend O., Schubert H. Effect of Dynamic Interfacial Tension on the Emulsification Process Using Microporous, Ceramic Membranes, J. Colloid Interface Sci., 202 (1998) 334.

65. Schroder V., Stang M., Schubert H. Emulgieren mit Mikroporosen Membranen, Lebensmittel- und Verpackungstechnik, 43 (1998) 80.

66. Schroder V., Schubert H., Production of emulsions using microporous, ceramic membranes. Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Aspects 152 (1999) 103.

67. Schubert, H.: Verfahrenstechnik emulgierter Systeme, Chemie plus, 5 (1999) 2-16.

68. Shahidi F. Bailey's industrial oil & fats products- 6th ed, Volume 3 Edible Oil and Fat Products: Specialty Oils and Oil Products. Wiley-Interscience publication. 2004

69. Sherman P. Emulsion Science, Academic Press, London, 1968.

70. Skalko-Basnet, N., Pavelic, Z., Becirevic-Lacan, M., 2000. Liposomes containing drug and cyclodextrin prepared by the one-step spray-drying method. Drug Dev. Ind. Pharm. 26,1279-1284.

71. Sotoyama, K., Asano, Y., Ihara, K., Takahashi, K., Doi, 1999. Water/oil emulsions prepared by the membrane emulsification method and their stability. J. Food Sci. 64,211-215.

72. Stano, P., Bufali, S., Pisano, C., Bucci, F., Barbarino, M., Santaniello, M., Carminati, P., Luigi Luisi, P., 2004. Novel camptothecin analogue (gimatecan)-containing liposomes prepared by the ethanol injection method. J. Liposome Res. 14, 87-109.

73. Sugiura S., Nakajima M., Oda T., Satake M., Seki M. Effect of interfacial tension on the dynamic behavior of droplet formation during microchannel emulsification, J. Colloid Interface Sci. 269 (2004) 178.

74. Sylvia A., Muller R. H., Wissing S. A. Cosmetic applications for solid lipid nanoparticles (SLN). Int. J. Pharm. 2003, 254:65-68.

75. Szoka, F., Papahadjopoulos, D., 1978. Procedure for preparation of liposomes with large internal aqueous space and high capture by reverse-phase evaporation. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 75, 4194-4198.

76. Vemuri, S., Yu, C., Wangsatorntanakun, V., Venkatram, S., 1990. Large-scale production of liposomes by microfluidizer. Drug Dev. Ind. Pharm. 16, 2243-2256.

77. Vladisavljevicr G.T., Shimizu M., Nakashima T. Preparation of monodisperse multiple emulsions at high production rates by multi-stage premix membrane emulsification, J. Membr.Sci. 244 (2004) 97.

78. Vladisavljevicr G.T., Williams R.A. Recent developments in manufacturing emulsions and particulate products using membranes, Adv. Colloid Interface Sci. 113 (2005) 1.

79. Wagner, A., Platzgummer, M., Kreismayr, G., 2006. GMP production of liposomes: a new industrial approach. J. Liposome Res. 16,311-319.

80. Wang L.Y., Ma G.H., Su Z.G. Preparation of uniform sized chitosan microspheres by membrane emulsification technique and application as a carrier of protein drug, J. Control. Release 2005, 106, 62.

81. Were L.M., Bruce B.D., Davidson P.M., Weiss J. Size, Stability and Entrapment Efficiency of Phospholipid Nanocapsules Containing Polypeptide Antimicrobials. J. Agric. Food Chem. 2003, 51, 8073-8079

82. Williams R.A., Peng S.J., Wheeler D.A., Houldsworth D.W. Controlled production of emulsions using a crossflow membrane. Part II. Industrial scale manufacture, Trans. IChemE 1998, 76, 902.

83. Wissing S. A., Muller R. H. The influence of solid lipid nanoparticles on skin hydration and viscoelasticity in vivo study. Eur. J. Pharm.Biopharm. 2003, 56:67-72.

84. Yamazaki N., Yuyama H., Nagai M., Ma G.H., Omi S. A Comparison of Membrane Emulsification Obtained Using SPG (Shirasu Porous Glass) and PTFE Poly(Tetrafluoroethylene). Membranes, J. Dispersion Sci. Technol., 23 (2002) 279.

85. Yuan Q., Hou R., Aryanti N., Williams R.A., Biggs S., Lawson S., Silgram H., Sarkar M., Birch R. Manufacture of controlled emulsions and particulates using membrane emulsification, Desalination 244 (2008) 215.

86. Yuyama H., Watanabe T., Ma G.H., Nagai M. and Omi S., Preparation and Analysis of Uniform Emulsion Droplets Using SPG Membrane Emulsification Technique, Coll. Surfaces A: Physicochemical Eng. Aspects, 168 (2000) 159.

87. Zhang X. Dynamics of drop formation in viscous flows. Chemical Engineering Science 54 (1999) 1759 1774

88. Zhu J., Barrow D. Analysis of droplet size during crossflow membrane emulsification using stationary and vibrating micromachined silicon nitride membranes, J. Membr. Sci. 261 (2005) 136.

89. Zumbuehl, O., Weder, H.G., 1981. Liposomes of controllable size in the range of 40-180 nm by defined dialysis of lipid/detergent mixed micelles. Biochim. Bio- phys. Acta 640, 252-262.