流变性质与生产工艺

（一）工艺过程的放大问题

一般说来，牛顿型流体化妆品（如水-醇香水、漱口水、养肤水和大多数单相香波等）由小试扩大至生产规模，是可行的。这类产品制造工艺过程放大是较容易的，在进行正式生产以前可以不做小规模试验。

当产品是非牛顿型乳液，或悬浮液时（如体用乳液、面膜或粉底霜），情况就不是这样，产品放大后的黏度和稳定性，与实验室试制样品的性能可能会有显著不同。因而在解决工艺过程放大问题和减少每批次产品质量的变化时，了解流变学原理和影响流变特性的因素可能是很有用的。

在放大乳液生产过程时，小规模试验研究是十分重要的。一般说来，小规模试验的量不应小于工厂每次生产量的l/ 0。这是因为即使设定两个混合容器体系桨叶的转动速度（角速度）恒定，由于混合器桨叶直径不同，较大桨叶末端的速度（线速度）较小桨叶大，并产生较大剪切应力，所以两种情况的剪切应力会是不同的。此外，过程温度的变化亦可能影响乳液的流变特性。因为工厂使用的设备与在实验室中制备试样的实验室设备差别是很大的，所以在大规模生产反应罐中制得的最终产品可能在外观和使用感觉方面与实验室试制样品很不相同。由于较小反应罐的单位体积热传输表面比大反应罐大，所以两种情况的冷却速度将会是不同的，小反应罐将冷却快一点。若要补偿这类差别，必须作一些调节。

多数乳液是非牛顿产品，它们是由不混溶相组成，例如水、油和固态颜料掺合在一起，呈非平衡状态。过程变量可能强烈地影响平衡状态，引起流变特性改变，必须考虑各阶段的温度：乳化前两相的温度，在结合时的温度，冷却介质的温度，由反应罐泵出时的温度，储存和灌装时的温度。机械功是在混合、均质或磨时，液体通过管道、阀门、泵桨叶和灌装嘴等各阶段的另一参数。

这些过程变数通常不是独立的，常常是相互作用，使问题更复杂。例如，触变性乳液有十分低的复原速度，在生产过程中应降低机械功，防止过度剪切变稀。降低剪切自然的方法是减慢混合速度，然而，这样做也可能导致冷却效率变差，以致需要较长混合时间使产品冷却至所希望的温度。长时间混合可能会降低剪切变稀产品的黏度，这样可能最终会产生不良的结果。这说明一个变量会影响到其他变量，只考虑单一的因素可能会导致不可预见的结果。

（二）流变学与混合作用

如果产品特性与剪切应力和时间有关，同时剪切后复原需要时间，工艺过程各种设备（如混合器、泵和均质器等）施加机械功（即剪切作用）的强度和经历时间的任何改变都会引起最终产品的黏度明显改变。

加工恢复慢的剪切变稀乳液有时比较困难。在混合和输送时所加剪切作用常常将黏度降低至可接受极限值以下。通常改变设备，例如应用不同类型混合器、低剪切泵和不同的灌装机等，可以减少这种问题的发生。

显然任何一种混合器都会剪切与其接触的液体，因而，在选择混合设备时必须考虑液体的流变特性。例如，如果产品是剪切变稀且具有高的塑变值，小的桨叶可能只会引起接近桨叶小部分液体流动（由于剪切变稀），大部分高塑变值物料留在原处。大的螺旋桨叶、涡轮式桨叶，或鳍状桨叶会覆盖较大的面积，避免这种“气阱”效应。

混合作用不仅影响到流变特性和热传输速度，而且影响到化学反应程度，亦影响到最终产品黏度。

过程变量影响产品的黏度，而产品的黏度亦会影响过程的效率。黏度可能使混合作用变得无效，降低热传输效率，并且降低反应罐冷却速度。黏度也明显地影响剪切变稠的液体产品泵送的速度。在单元操作中选择合适的泵时，应考虑被泵送液体的流变特性。泵送时变得

稠厚，可能会引起泵送困难，或如果产品凝固在设备内，甚至会损害泵的设备。