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qixiaowen@weissnano.com
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蘇州市ハイテク区嘉陵江路198号太湖光子科学技術園11号棟409-34室
Weisi Nano Technology (Suzhou) Co., Ltd
qixiaowen@weissnano.com
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蘇州市ハイテク区嘉陵江路198号太湖光子科学技術園11号棟409-34室
はじめに、
食品、製薬、化粧品、化学工業など多くの工業分野では、相溶しない成分を1つに混合する必要があることが多い安定、均一の製品です。この中で、乳化、分散、均質化は、3つの重要で相互に関連するテクノロジーです。それらの目標はすべて物質の均一な混合を実現することであるが、その内在原理、応用対象と技術側の重点はそれぞれ異なる。
一、乳化(にゅうか):非相溶性液体の安定系の構築
乳化は2種類(または複数)を互いに溶解しない液体であり、外力の仕事と乳化剤の添加一方の液体を微小液滴として、他方の液体中に均一に分散させ、一定の安定性を有するたそうシステムというプロセスを実行します。この系は乳状液と呼ばれている。
最も一般的な例は油と水です。

乳化技術の応用分野
1.医薬分野
薬物伝達システム:薬物担体として使用し、薬物の溶解度と安定性を高め、薬物の生物利用度と標的性を改善する。例えば、難溶性薬物をナノエマルジョンに包含することにより、経口または注射後の吸収効率を向上させるために、水中での溶解度を増加させることができる。
ワクチン開発:ナノエマルジョンはワクチンの安定剤とアジュバントとして、ワクチンの免疫原性と安定性を高めることができる。
局所投与:ナノエマルジョンは薬物の局所投与を実現し、薬物の浸透性と治療効果を高めることができる。
2.化粧品
ナノエマルジョンはスキンケア製品の質感と浸透性を改善するだけでなく、活性成分を皮膚に吸収しやすくするだけでなく、ファンデーション、リップクリームなどのより分散性と安定性の高いメイクアップ製品の製造にも使用することができます。
3.食品工業
機能性食品:ナノエマルジョンは栄養強化剤、酸化防止剤などの機能性食品の製造に用いることができる。これらの成分の溶解度と安定性を高め、人体に吸収され利用されやすくする。
食品添加剤:ナノエマルジョンは食品乳化剤、安定剤などとして使用でき、食品の食感、生地、安定性を改善する。
二、分散:液体中の粉体の均一分布を実現する
分散とは、固体粒子を分離して液体媒体中に均一に分布させ、懸濁液を形成する過程を指す。その核心的な課題は、固体粒子間の凝集力(vanderWaals力など)の克服と分散した粒子の再凝集防止にある。
分散技術の方法分類
分散媒による:分散系は水性系と非水性系。
分散技術は物理分散と化学分散二大類。
物理分散:
機械攪拌分散:攪拌機によるせん断力と衝突力を利用して、材料を媒体に分散させる。機械攪拌分散方法は簡単で操作しやすく、多種の材料の分散に適している。
超音波分散:超音波による媒体中のキャビテーション作用、せん断力、衝撃力を利用して、材料を媒体中に分散する。超音波分散方法は高効率、環境保護などの利点があるが、エネルギー消費が大きく、実験室と小規模生産に適している。
高圧マイクロジェット分散:高圧ポンプを使用して材料を高圧力に加圧し、マイクロチャネル高速マイクロジェットを形成し、材料がマイクロチャネル内で強いせん断、衝突、正孔効果などの作用を受け、材料の分散を実現する。高圧マイクロジェット分散方法は分散効果がよく、粒子径が制御可能などの利点があり、ナノ材料の製造と分散に適している。
化学分散:
化学分散方法は主に分散剤を添加することによって材料表面の性質を変え、材料間の相互作用力を低下させ、それによって材料の分散を実現する。分散剤の選択と使用は分散効果に重要な影響を与える。一般的な分散剤としては、無機塩、有機酸、界面活性剤、高分子化合物などが挙げられる。
三、均質:提供最終の粒度制御と均一性
均質は独立した化学過程ではなく、物理処理を強化する過程である。通常、乳化または分散プロセスの重要なステップとして使用されます。その目標は、加えられた機械的力(せん断、衝突、キャビテーション効果)を使用して、システム内のぶんさんそう(液滴であれ固体粒子であれ)粒径が小さくなり、分布が狭くなり、均一性と安定性が得られる。
均質化技術の分類
高圧均質化技術
均質化過程において、層流効果が発生し、分散相粒子又は液滴がせん断及び伸長により破砕される、乱流効果の影響を受けて、粒子や液滴は圧力変動下でランダムな変形を生じる、正孔効果の影響を受けて、比較的に高い圧力作用は小さい気泡を迅速に破裂させて、エネルギーを放出して、それによって局部の油圧衝撃を引き起こして、振動をもたらします。隙間を通過した液体は、瞬間的な失圧により高速の速度で噴射され、均質部材に衝突し、せん断、衝突、正孔の3つの効果が発生した。
2.高圧マイクロジェット技術
マイクロジェットホモジナイザ処理される流体(エマルジョン、懸濁液など)を高圧ポンプで高圧力に加圧し、次に「Y」タイプまたは「Z」タイプなどの特殊な内部構造を有するマイクロチャネルを高速に通過させる。流体がマイクロチャネルを高速で通過する過程で、流路サイズの急激な縮小により流体内圧力が急激に低下し、超音波速度流速が形成される。このとき、流体内には粒子衝突、キャビテーション、ドレイン、せん断などの複雑な物理現象が発生し、それによって材料は高周波せん断、衝突、材料粒子間の対射と巨大な圧力などの作用を受けることができる。
四、まとめ
以上より、高圧均質機とマイクロジェット均質機は各業界の乳化、分散、均質の面で極めて重要な役割を果たしている。
乳化の過程で高圧ホモジナイザの動作原理は、高圧力とせん断力を利用して2種類の相溶しない液体(通常は油と水)を混合し、均一で安定した乳状液を形成することである。乳化効率を高め、安定性を高めることができる。
分散過程において、高圧ホモジナイザは強いせん断力作用により、材料中の固体粒子や液滴をミクロン級、さらにはナノ級まで細分化することができ、それにより液体中に分散しやすくすることができる。凝集や沈殿現象の発生を回避し、分散系の均一性を高める。
一方、高圧均質機の均質作用はその最も核心的な機能の一つである。均質化過程における、高圧均質機は高圧とせん断作用により、材料中の大粒子または液滴を微小粒子または液滴に砕き、材料の均一な混合と分散を実現する。
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