CN1839312A - 分散相和乳化液的加速稳定性评估 - Google Patents

Abstract

一种用于确定分散相和乳化液(10₀，10_N)的稳定性的方法和装置，其通过经减小粒子之间的粒间势垒高度而对样品施加应力，加速了样品中大量粒子团聚作用的开始。这可通过加入三个应力因子(11₁，11_N)的一个或多个来实现：改变样品的pH值以减少粒子上的表面电荷；加入一种吸收电解质以便于合适电荷的离子被吸附于粒子表面，以减少粒子上的净电荷；以及施加一种单价、二价或三价盐以部分屏蔽带电粒子间的静电排斥。在一个优选实施例中，团聚作用的增加用例如SPOS的单粒子检测来检测，以产生PSD(12)，从PSD(12)可导出优值(16)。另一实施例检测浊度或光散射，以产生指示团聚作用程度的值X。

Description

分散相和乳化液的加速稳定性评估

发明背景

1.发明领域

本发明涉及一种系统的方法和装置，用于通过对分散相和乳化液施加应力来加速粒子团聚作用或者液滴聚结的开始，并由此来评估它们的稳定性，并评价它们的质量和性能。

2.相关技术描述

在广泛商业应用中有许多产品和中间加工材料是取决于分散或悬浮于液体(通常为水)中、因此被归类为两相系统的细微粒子。这些粒子可以是固体，例如在液态聚合物悬浮液的情况下。替代地，“粒子”可包括在悬浮液中不能正常互溶的液滴-例如在水包油型乳化液情况下的油滴，或者在油包水型乳化液情况下的水滴(通常含有水溶性物质)。同时，更为复杂的分散相以多相系统存在，形成例如水包油包水型和油包水包油型乳化液。

包括“分散相”的粒子或液滴通常有多种尺寸，其范围常常从0.1微米(微米，或μm)或更小到1μm或者更大。特定产品的粒子或液滴尺寸的分布依赖于讨论的分散相或乳化液的化学组成(包括与粒子或液滴结合使用的分散剂)和用于获得最终产品的物理机制。后者的例子包括在水包油型乳化液情况下的均化作用，以及在聚合物悬浮液情况下的乳化液聚合。无论分散相是由固体粒子还是由液滴组成，方便地称粒子或液滴尺寸的分布为“粒子”尺寸分布，或者PSD，通过PSD暗指或意指不失一般性的用法。这里使用的词语“粒子”意图既包括固体粒子，也包括液滴。同样地，还方便地将产品称作为“分散相”，通过其暗指或意指不失一般性。因此，这里使用的词语“分散相”意图指既包括乳化液也包括悬浮液。

有许多基于分散相、悬浮液或乳化液的广泛使用的产品的例子。下面的列表欲作为其范围广泛的现有应用的代表，但它决不是全部：

a)无机(例如硅石、氧化铝和氧化铈)胶体悬浮液，在半导体器件制造过程中用于硅晶片的化学机械平坦化(CMP)处理；

b)液态聚合物悬浮液，用于油漆、涂料、粘合剂和密封剂；

c)可食用水包油型乳化液(包含香味和颜色)，用于饮料和食品，例如酱油、调味品和食物添加剂；

d)基于硅树脂的乳化液，用于洗头发(洗发香波)和加湿、润手乳剂和手术洗涤，以及密封剂、柔性灌注化合物和医学植入物；

e)含蜡和/或粘土的水乳剂，用于化妆品制备；

f)基于大豆、红花、橄榄、中链甘油三酸酯和/或鱼油的水包油型乳化液，用于静脉给药(例如麻醉)和肠道外营养供给；

g)基于色素的悬浮液，用于常规的和喷墨式打印；

h)基于硅烷的水包油型乳化液，用于防水剂的施加；

i)无机(例如氧化钛)胶体悬浮液，用于染色和遮光剂；

j)均质全脂奶(或脱脂)分散相；

k)油包水型乳化液和微乳化液，用于润滑剂和燃料；

l)水包油型乳化液，用于超声反差成像(ultrasound constrastimaging)；

m)基于沥青的水包油型乳化液，用于公路维护。

这些和其它基于分散相或乳化液的产品的效果在闲置和使用期间都极其依赖于它们的稳定性。在本发明的上下文中，术语“稳定性”指的是包括分散相的粒子经过一段延长(理想地，是无限期)的时间周期保持分离，而不会产生明显团聚作用或聚结的倾向。给定分散相或乳化液的稳定性典型地不仅是其化学组成的函数，而且还是其所涉及的生产过程的“细节”的函数。这些基于分散相或乳化液的最终产品和中间加工材料的“质量”或性能通常和它们的稳定性有关，即，和可驱使它们趋向于不稳定的潜在力量有关。这些产品的性能常常与所讨论的分散相或乳化液的PSD密切相关。受PSD影响的重要物理特性的例子包括粘度、硬度、强度、传导性(热与电)、外观、颜色、色调、光泽、口感和质地。

物理化学稳定性是使用任何商业上可得的悬浮液或分散相的重要结果。不稳定分散相的特征在于，分散相的空间分布会发生逆变，否则是均匀分布的微小粒子或液滴分别不可逆地发生团聚作用或者聚结。在液态分散相(如水包油型或者油包水型乳化液)的情况下，液滴聚结产生尺寸更大、过大的“球滴”，最终导致宏观尺寸上的析相作用。这种粒子团聚作用或者液滴聚结的过程不仅导致平均粒子/液滴尺寸的增大，而且还导致“多分散性”或者粒子/液滴尺寸范围的增大，包括总的PSD。商业生产的分散相或乳化液中团聚作用或者聚结的最具毁灭性的效果常常发生在其对数大约比平均粒子或液滴尺寸的对数大1/2到1的尺寸范围。这个明显发生变化的尺寸范围被称为PSD的大直径“尾部”(large-diameter“tail”)，而且常常是最感兴趣的。构成稳定分散相PSD尾部的相对较远群体的数量，无论是基于数量还是体积加权，常常都占不到(通常远远少于)总分散相的1％。与得自“好”(稳定、高质量)产品的“基准”值相比，PSD尾部的生长可发生在任何阶段——即，在生产、储藏或产品销售过程中，或者在随后的工业或私人消费者的分离物或次优使用过程中。

失败可能以各种方式出现：使得最终生产的产品不具有吸引力、不能用或者甚至在消费者手中是危险的。这样的失败有大量的常见例子，包括：与不稳定的饮料浓度、奶制品、食物调味品或者调味料相关的口味差；由大的粒子团聚作用引起的外观差或墨水堵塞喷嘴；在通过CMP浆抛光期间在硅晶片的表面上形成瑕疵(例如，划痕)，导致半导体器件的产量下降；分别由于乳胶粒子或蜡乳化液滴的絮凝导致的由多成分油漆或者保护性面漆涂覆表面时的欠佳或者或者不基本；由于静脉引入的营养素或者药物含过量聚结的油滴或者团聚作用/熔合的脂质体而对人或动物造成的伤害。

工业水平的分散相或乳化液的这些和其它失败的经济成本可以是相当大的，尤其是与次优产品工艺产生的中间材料或最终产品的内部损失相关的那些成本。由于缺乏理解或者难以监测和控制的变化，这些损失可以在新产品开发过程中发生，或者在具有较宽批次间(batch-to-batch)变化的定型产品(established product)的生产过程中发生。当低劣的产品逃避了上市销售前的检测规程而必须随后被大量召回时，甚至会招致更高的损失。此外，工业消费者将分散相或乳化液作为最终商业产品的原材料或者必需成分的大规模使用，必然伴有潜在的较大经济损失的风险。最终，如果产品想要为人体内使用或者含有极度挥发的或可燃成分，那么随后的不利或者甚至是致命的结果会使得与产品失败相关的健康和经济风险更加严重。

在许多情况下，感兴趣的产品或者材料本质上是胶体的，其中绝大多数粒子(或液滴)小于1μm，总体平均直径典型地在0.05-0.10μm(“微乳化液”)，0.10-1.0μm(“小乳化液”)或1.0-10.0μm(“大乳化液”)范围内。假定度量技术具有足够的灵敏度和分辨率，PSD的确定提供了这些分散相和乳化液的稳定性和质量的有价值的、而且常常是独一无二的“窗口”。这样的信息具有极重要的潜在价值，因为它可为判断给定生产过程的效验以及后者的微扰提供定量、客观的准绳。最终，这种知识可告知用于优化产生所讨论产品的生产过程的装置。

如同从上述所列应用中明显看出的那样，分散相和乳化液最广泛遇到的类型是水溶液系统，其中包围粒子或液滴的分散相的“连续”相(continuous phase)由水组成。(水相不纯粹是水。它总是包含一种或多种带电荷、可运动的粒子(电解质)加上其它可能溶解的带电荷和不带电荷的分子，连同建立分散介质的pH所需的任何浓度的H+和OH^-离子。)因此，用于稳定水分散相和乳化液所最广泛采用的物理机制是电荷稳定机制。该机制的第一广泛描述由Verwey和Overbeek在他们的经典专论： Theory of Stability of Lyophobic Colloids，Elsevier Science，Amsterdam(1984)中提供。对这一理论的补充由Derayaguin和Landau提供，并且形成的胶体稳定性的“DLVO理论”(由于Derayaguin、Landau、Verwey和Overbeek)已经被许多作者所验证，包括Hiemenz在： Principles of Colloid and Surface Chemistry(胶体和表面化学原理)，Marcel Dekker，New York(1997)中验证。该理论提供了存在于悬浮于水介质中的相邻粒子之间的两种基本的、作用相反的力—库仑(静电)排斥力和伦敦-范德华引力之间竞争的定量描述。

粒子间的静电排斥力来自粒子表面所带的净电荷(正电荷或者负电荷)。这种电荷可由与表面共价键合的部分产生——即，它们是所讨论粒子的固有部分——并通过将离子离解到周围的水相中而失去所述粒子的中性。这些带相反电荷的“平衡离子”被释放到连续相中、因此在表面上留下净电荷的程度，依赖于单个离解常数的值，或者表面键合部分相对于周围水相的pH的“可滴定”pKa。一种例子是羧化聚苯乙烯乳胶粒子——即，含有与它们的表面共价键合的COOH基的乳胶“珠”。如果水相的pH值远大于COOH基的pKa(即，≥pKa值之上2个pH单位)，绝大多数H⁺离子将从后者离解，留下附于粒子表面的带负电荷的COO^-基。相反，当水相的pH达到pKa值(即，pH＝pKa)时，只有50％的H⁺离子离解。最坏的情况是，如果pH低于pKa值，表面电荷极大地减少，甚至达到零，这是因为更多H⁺离子吸附于粒子上，并且分散相变得不稳定。

可替代的方案是，保留于粒子上确保它们稳定的净电荷可通过吸附于它们表面上的带电分子来提供。同样是聚苯乙烯乳胶粒子(不带COOH基团)提供了常见的例子，但在该例子中由离子型表面活性剂的分子包围，诸如十二烷基磺酸钠(SDS)。SDS单体的疏水烃“尾部”被吸附于同样疏水的聚合物粒子的表面和/或内部，而亲水的头部基团顺利地排列存在于表面上，以允许最大可能地暴露于周围水分子。大多数Na⁺离子自由地扩散在水相中，通过属于吸附的SDS单体的SO₃ ^-基团的力量将净负电荷留在粒子的表面上。

作为保留于给定粒子表面上的净电荷的结果，在其表面上存在电势Ψ₀，零值定义为距粒子无穷大。在距粒子表面的距离为x处的电势值Ψ(x)随x的增大而单调递减，如图1中的图解显示。距离参数x是标准化的粒子间距离，定义为x＝(r-2a)/2a，其中r是两粒子(假定为球形)中心之间的距离，并且a是每个粒子的半径(假定粒子的尺寸相同)。紧密环绕每个粒子表面的区域，通常称为“腹层(SternLayer)”，含有具有与粒子表面电荷符号相反的相对较高浓度的离子，并吸附到每个粒子表面。这些电荷相反的离子的浓度随着与粒子表面间距的增大而逐步下降。相反，与较大粒子所携带电荷符号相同的带电离子的浓度随着与每个粒子表面距离的增大而增加。含有可在大粒子之间自由扩散的带正电荷和带负电荷的可移动离子超出腹层的扩散区被称为Gouy-Chapman层。假设根据Coulomb定律的描述，对于孤立电荷具有常见1/x性能，则图1中显示的Ψ(x)对x的行为并不令人惊奇。然而，由于水相中电解质(即盐离子)的存在，随着x的增加，电势典型地降低得远快于1/x。可移动带电离子用于部分“屏蔽”或者中和与带电“大”粒子以一定距离存在的静电场。加入的带相反电荷的离子浓度越大，在距离粒子的任何给定距离处的电势屏蔽就越高。

相反，带有与粒子符号相同电荷的可移动离子会被表面排斥，导致接近表面的这些离子相对缺乏。随着与粒子的距离的增加，带符号相反电荷的离子浓度下降，而那些带相同符号电荷的离子浓度增加，以便于它们在远离粒子处达到相同的平均浓度，在此处Ψ值有效地降到零。加入的电解质浓度越高，Ψ(x)随距离x的增加而更快衰减。在电势降到表面上电势值的1/e倍的距离，Ψ₀通常表示为1/K，其中K为根据公知的Debye-Hückel公式得出的“相反屏蔽长度”。K值随电解质浓度的增加而基于电解质浓度的平方根(假定为单价离子)增大。电解质浓度的增加导致带电双层的收缩(即减小的“厚度”，1/K)。

从给定带电荷粒子向外延伸的电势与相邻粒子携带的电荷相互作用，在两个粒子之间产生排斥力。当然，还有从第二粒子延伸出的相应电势。因此，两粒子间存在的静电排斥力通常被描述为由两个带电双层的“交集”所引起。两个粒子(或者，事实上，两个带电双层)彼此排斥的程度由粒子间排斥势能V_R来分析计算，如在DLVO理论中所描述的。作为两个带电粒子表面间距离x的函数的V_R的行为在图2中图解(曲线“V_R”)显示。

对悬浮于水介质中的带电粒子稳定性的第二基本影响是由两个相邻粒子中电偶极矩的相互作用产生的伦敦-范德华引力。由于局部电荷密度的随机波动，一个粒子中的偶极矩被另一粒子中暂时形成的偶极矩所诱导。相互作用的强度特征在于依赖于粒子构成的Hamaker系数。伦敦-范德华力仅仅在相对较短的距离内有效，随粒子间距x的增大而下降，并且下降得比1/x要快得多。也就是说，在不存在显著的电解质浓度时，由于粒子间静电排斥力的长程力特性，伦敦-范德华力随距离增加的衰减比粒子间静电排斥力所表现出的相应衰减更快。产生作为粒子间距函数的吸引粒子间势垒V_A的行为也图解(曲线“V_A”)显示于图2中。

因此，存在于水悬浮液中的两个带电粒子间的净势垒V_TOT可通过粒子间势垒的排斥和吸引相加来得到：V_TOT＝V_R+V_A。该结果也图解显示于图2中。对非常小的x值来说——即，当两粒子有效接触时——，由于在间距小时，与带正电荷(排斥)的静电能相比，带负电荷(吸引)的伦敦-范德华势垒基本占支配地位，V_TOT值为非常大的负值。随着间距的增加，由于短程吸引力的作用减小，净势垒急剧升高。在这些非常小的间距距离中，事实上，粒子不可逆地发生团聚作用——即，它们陷入了代表2-粒子系统的最低能量状态的深能量“阱”。随着间距距离的进一步增加，净势垒最终达到最大值V_MAX，假设粒子具有足够的电荷并且屏蔽电解质的浓度足够，该最大值显然是正的。最后，随着粒子间距x的进一步增大(即，假定V_R的影响足够大到能避免在V_TOT对x的图中出现第二最小值)，V_TOT浮动并下降，最终在很大间距处有效地降低到零。V_TOT对x的详细行为或者形状依赖于结合以形成V_TOT的两种竞争性势垒函数V_R和V_A的幅值和形状。

图2中图解显示的净粒子间势垒曲线V_TOT对x的形状和尺寸，确定了特定电荷稳定的分散相或乳化液在经过一段长时间抵抗团聚作用或者聚结后，能否事实上保持稳定。在V_TOT对x图中幅值为V_MAX的峰值构成了粒子间能量“屏蔽”，该能量“屏蔽”保护两种带电粒子不会彼此太接近(由布朗运动，或者扩散造成)，免得它们彼此强烈吸引以致于它们不可逆地陷入由强的短程伦敦-范德华引力所产生的深能量阱。由于粒子在悬浮液的水相中扩散，它们拥有kT量级的平均动能，其中k是玻尔兹曼常数，并且T是绝对温度。粒子间势垒V_MAX的高度越高，它们就越可能被排斥，而不能彼此靠近到足以允许发生不可逆团聚作用的程度。与kT相比，V_MAX值越高，每个粒子周围的“排外”的排斥区就越大，并且每次随机试图穿过该区的可能性就越无穷小。

对粒子间势垒高度对简化“乳化液”的“半衰期”影响的检验评估是有益的，假定在油/水比例均一时，单个液滴的尺寸为1μm。这些评估通过Friberg等人(“Theory of Emulsions(乳化液理论)”，p.63)在： Pharmaceutical Dosage Forms：Disperse Systems(制药剂量 表：分散系统)，H.Lieberman等人(eds.)，Vol.1，Marcel Dekker，New York(1998)中的方法来计算。得出的简化乳化液的液滴浓度大约为10¹¹每ml。半衰期t_1/2被定义为乳化液中初始数量的液滴有一半发生了团聚作用或者聚结所需要的时间。团聚作用率或者絮凝率与每单位体积中的粒子数的平方、粒子半径(假定为球形)和它们的扩散系数成比例。在缺少电荷稳定性时，当粒子彼此由于随机扩散而自由碰撞从而产生不可逆团聚作用时，半衰期不到一秒。粒子间势垒的存在用于放缓团聚作用率，因而增加了半衰期。在V_MAX＝5kT(T＝25□)的情况下，t_1/2仅仅增加到38.2秒。粒子间势垒高度加倍，达到V_MAX＝10kT，引起t_1/2显著增加，但仅为1.55小时——典型地对必须具有保存限期为即使不是数年，也必须是数星期或者数月的最终产品来说是明显不够的。粒子间势垒高度再次加倍，达到V_MAX＝20kT时，导致半衰期为3.91年，大约能够满足许多具有商业意义的产品的需要。(有趣的是，粒子间势垒高度V_MAX＝50kT，意味着半衰期为4.17×10¹³年，的确代表了“稳定”乳化液，而此时，例如(每ml 10¹¹中的)第一对液滴聚结需要两天。)

大体上，通过DLVO理论，基于粒子上滞留的电荷数量的独立测定，与它们的尺寸和电解质浓度一起，人们可估计给定电荷-稳定的分散相或乳化液的粒子间势垒的高度(以kT为单位)。因此，大体上人们将能够可靠地估计分散相或乳化液的半衰期，并通过对产品的化学组成进行“微调”达到期望的稳定性。然而，提供了以上概括的t_1/2对势垒高度评估的同一作者显然悲观地考虑了该理论方法在实践中的有效性。Friberg等人(op cit，p.66)写到：“含有电解质的屏蔽的相对高度的计算从科学的观点看是有趣的，但在日常的配制尝试中价值有限。”他们(op cit，p.70)还注意到与评定乳化液稳定性相关的中心问题——需要花费大量的时间来建立可靠的结论。“对乳化液配制者来说一个两难选择在于这一事实：制备的成功仅仅在一段很长的时间以后才能判断。如果保存限期需要一年，大体上需要等一年才能发现大量的样品是否还是完整无缺的。”这一主要缺点还为Breuer在(“Cosmetic Emulsions(化妆用乳化液)，”p.420)： Encyclopedia of Emulsion Technology(乳化液技术百科全书)，P.Becher(ed.)，Vol.2，Marcel Dekker，New York(1985)中所强调。“通过加快实验室测试来预告长期的稳定性仍然是难以琢磨的目标。尽管其巨大的商业重要性，但对这一问题仅仅完成了少量的基础研究。毋庸置疑，对该问题兴趣相对较低的原因之一是由于任何新预测技术的结果验证都需要一段相当长的时间(例如，2年的储藏期)。”

对影响乳化液中聚结(即不稳定性)开始的变量的基本理解的缺乏由Walstra在： Encyclopedia of Emulsion Technology(乳化液 技术百科全书)，P.Becher(ed.)，Vol.4，Marcel Dekker，New York(1996)中强调(“Emulsions Stability(乳化液稳定性)，”p.56)。“通过本章的上述讨论，可能很显然，即使是相对简单的胶体，象(肉眼可视的)乳化液，对于其稳定性的了解也是不够的。关于胶体相互作用的能量及其对团聚作用率的影响有许多不确定性。尤其需要进一步研究聚结，其中应当分别对不同变化进行研究。而且，需要对局部聚结进行更多的研究，尽管其主要变化已经被证实并已经确定了它们的重要性。在实践中常常遇到的结合不稳定性的预告更是非常困难，尽管在某些情况下已经尝试了进行这样不稳定性的预告。”Walstra(opcit，p.119)继续就甚至有关乳化液中聚结存在的意义的不确定性进行了发言。“可以得出结论的是，聚结的定量的重要性是未知的。它可能是基本可变的，并可能是利用不同表面活性剂发现的液滴尺寸方面存在差别的重要原因。由于聚结可能发生在新形成的小滴中，主要根据流体条件和更少的分散相，该观念可与临界小滴(更大的小滴会破碎)尺寸的表观存在相一致。”

关于“复杂”(即多成分)乳化液，诸如奶蛋白系统中的基本相互作用现象的知识的不足，由Euston等人(p.940)在： J.Food Sci，Vol.65，pp.934-940(2000)中认识到。“这项工作强调两个重点。第一，当试图预测食物系统中的奶蛋白的乳化特征时，非常简单的系统的使用可能不基本恰当。”“第二，尽管奶蛋白的相互作用可对奶蛋白的乳化特征有非常大的影响，我们对哪些相互作用是重要的、它们是怎样发生的，以及可以怎样利用它们的知识仍存在空白。需要对该领域进行系统的研究，以允许我们利用该信息来为特定应用更好地选择成分。”

乳化液稳定性的重要性与加快的稳定性测试的明显无益一起，为Weiner(“Introduction(介绍)，”p.9)在： Pharmaceutical Dosage Forms：Disperse Systems(制药剂量表格：分散系统)，H.Lieberman等人(eds.)，Vol.1，Marcel Dekker，New York(1988)中所强调。“聚结是所有相关基团都不能容忍的，并且它是在液滴表面上的乳化剂膜强度的函数，也就是说，界面自由能量势垒。影响聚结的因素以及影响乳状液的因素是明显不同的，对聚结进行加快的稳定性测试不过是困难而带有欺骗性的。”他继续声称：“关于乳化液聚结的预告性测试或者不可逆地解决该疑问，很少有证据推动该系统远远超出其将在市场生产中遇到的对储存期预测有用的任何可靠信息。此外，系统的过应力产生了抛弃在现实条件下基本可接受的制剂的危险。”

Friberg等人(op cit，pp.70-71)得出了他们的悲观评估结论，承认更快速、可靠的测试方法是不存在的。“如果找到了加快测试的可靠方法，这一问题将可以避免；也就是说，如果一种方法是可用的，则使得根据短期变化来判断长期行为成为可能。不幸地是，没有得到这种类型的一般方法。正在使用许多能加快特定种类的乳化液的去稳定性过程的方法，并且这些方法在它们的应用领域中是有用的。另一方面，当应用到它们已经建立的领域之外时，这些方法可能给出基本错误结果的这一重要事实不能过分强调。”

通过上面引用的参考，很显然，在该领域中未解决的问题是需要很长一段时间来确定给定乳化液或分散相是否是稳定的以及到什么程度。因此，已经进行了努力来加快稳定性的测试过程。过去的尝试绝大部分集中在围绕三种加快潜在分散相的不稳定性的开始的方式：1)升高(常常是充分地)温度；2)通过机械装置诱导强的剪切力；以及3)通过对样品进行离心过滤，来加快较大粒子/液滴的沉淀或漂浮率。尽管这些不同的方法是有用的，它们绝大部分不能明确地和/或一致地产生关于给定乳化液或分散相的稳定程度的可靠定量信息，或者它怎样与性能已知的标准品在质量上进行比较。

关于“热应力”的基本原理，DLVO教导了分散相或乳化液的稳定性将随着粒子间势垒高度V_MAX(相对于固定的kT值)下降而恶化。因此，对于V_MAX的固定值，升高温度(即相反常数的分散相)将产生相同的结果——降低的稳定性。因此，分散相显示稳定性征兆(例如，在水包油型乳化液中相分离的开始)的程度与温度的升高相关。温度对化学反应(即Arrhenius方程)速率的影响以及由此对分散相特别是药物制剂的稳定性的影响为Newton(The Role of Temperature in the Lifeof a Pharmaceutical Preparation(温度在制药准备过程中的角色))在： Pharmacopeial Forum，Vol.25，#1，pp.7655-7661(1999年1月-2月)中评论，并在Vol.25，#4，p.8627中(1999年7月-8月)中修正。

Kwan等人在美国专利US 5,378,609(1995)中描述了使用升高温度来模拟对用于执行脂肪酶化验的含乳化液的试剂老化的影响。指示在57摄氏度的热应力下12天大体上未改变的成分和活性的稳定乳化液制剂的光吸收，与正常储藏在4摄氏度四年的光吸收相等。这种行为与对于不稳定的控制样品观察到的情况截然相反，后者在4摄氏度时储藏7天就开始降解，并在57摄氏度时立即显示了吸收的增加，表明开始沉淀。

Faure等人在美国专利US6,347,884B1(2002)中描述了一种用于确定含水碳氢化合物乳化液关于相分离的温度稳定性的方法，包括在某一温度下石蜡在柴油中的结晶。相分离的开始通过监测被使用来提高燃烧效率的、部分浸入油水混合物中的重量测定传感器的重量变化来检测。

Garver等人在美国专利US 6,263,725B1(2001)中描述了使用基于UV-可见光吸收和/或散射的在线传感器来检测并鉴别胶体物质，例如在纸浆或者纸张处理水中的沥青或木树脂。在两种或两种以上温度下执行的胶体混合物的光衰减或散射度量的差或者比率，提供了分散相的稳定性相对于温度的度量。对不同样品在热稳定性方面观察到的不同提供了一种区分基于胶体液体的不同成分的方法。

升高温度来评估乳化液稳定性的方法还被Yoon等人(“Interfacial properties as stability predictors oflecithinstabilized perfluorocarbon emulsion(作为稳定卵磷脂全氟化碳乳化液的稳定性预测器的临界属性)”)在： Pharm Dev Tech，Vol 1，pp.333-41(1996)中利用。用于Pluronic F68(一种非离子表面活性剂)的水包油型乳化液来帮助稳定油滴相(通过位阻机制)和蛋卵磷脂，以提供附加的电荷居间(charge-mediated)稳定性。热动力加快的稳定性测试在5、20、37和60摄氏度进行，采用多种乳化液制剂和多种粒子尺寸分析方法来检测两个月之后液滴的PSD变化。通常，如同预期的那样，达到最大测定平均直径所需要的天数“D_MAX”随着温度的增加而下降。然而，在所采用的一些温度值下，所观察的各种乳化液制剂中存在明显的变化。在60摄氏度时“达到D_MAX的天数”的周期从3天变化到14天；该周期在37摄氏度时统一为14天；在20摄氏度时该周期从14天变化到21天；并且该周期在5摄氏度时绝大多数为21天。研究发现，加入胆固醇(即加入电荷包被的油滴)能提高乳化液对热应力的稳定性——即，它延长了在检测到PSD显著变化之前的时间段。在绝大多数采用的温度下观察到的“达到D_MAX的天数”的明显变化，仅仅强调了与使用温度应力作为定量评估典型的多成分乳化液稳定性的方法相关的限制。

Vadas(“Stability of Pharmaceutical Products，(制药产品的稳定性)”p.641)在Remington： The Science and Practice of Pharmacy(科学与实践药学)，Gennaro(ed.)，Vol.1，MackPublishing，Easton，PA(1995)中强调与使用升高温度来加快稳定性评估相关的缺陷：“两种简单的测试被用于筛选乳化液制剂。第一，乳化液的稳定性可通过将其加热到50-70摄氏度来确定，并通过浊度计测定来视觉观察或检验其总的物理稳定性。通常加热时最稳定的乳化液在室温下最稳定。然而这可能不是真的，因为乳化液在60摄氏度时与在室温下可能不同。第二，乳化液的稳定性可通过“聚结时间”测试来估计。尽管这是一种粗糙的定量测试，但对于在室温下检测乳化液稳定性的总体差别是有用的。”

Vadas以上所陈述的第一点在于，在实践中，这种使乳化液温度充分升高的表面上简单的方法可能有严重的缺陷。利用DLVO理论的原理来评估乳化液的稳定性可能需要温度的典型升高可能大到足以导致乳化液自身发生改变。依赖于其相转变图的复杂性，这些温度的升高可能得到将乳化液或分散相“转化”成明显“不同”的系统(根据物理学的说法，包括具有显著不同的PSD)这一非常不期望的结果。这种可能的行为与使用温度变量作为手段所期望的目标严重对立，而所期望的目标是仅仅干扰相邻的带电粒子或液滴之间净排斥作用的影响，同时乳化液或分散相的特征假定基本上保持不发生变化。

已经用于评估乳化液稳定性的第二方法是应用机械应力——例如，以一种形式或者另一种形式对其进行“摇动”——以便使分散相或悬浮液受到剪切力的作用。推测中等到强剪切力的应用将引起稳定性较低的乳化液显示出比稳定性较高乳化液更快地聚结。例如，Degouy等人在美国专利5,257,528(1993)中描述了一种设备，用于在加快的基础上研究在封闭循环中液体环流的老化——例如，用于测试在石油钻探中使用的泥浆的稳定性。液体升高到预定的温度和压力，并以比正常使用时更快的速度循环，从而产生更高的剪切力。液体因而经受了加速老化，而仅需要较短的时间来揭示其流变学特性，并最终揭示其稳定性。

然而，在实践中，这种涉及应用机械应力来加快稳定性测试的表面上“简单”的方法再次被证明充满了不确定性和困难。该方法中的固有限制可通过回顾两个静脉乳化液药物生产商之间的通信来理解，其以书信形式发给编辑(“Pharmaceutical and antimicrobialdifferences between propofol emulsion products(丙泊酚乳化液产品之间的制药和抗菌差别)”)，最近出版在 Am J Heath-Syst Pharm，Vol.57，pp.1174-76，1176-77(2000)。

在第一封信中，Redhead等人概述了对他们的名牌产品，用于静脉麻醉和镇静目的、含1％丙泊酚的磷脂稳定的10％大豆水包油型乳化液(pH6-9)进行加快的物理稳定性测试(剧烈摇动)得到的结果。一种在270次摇动/分钟下操作高达16小时的“扭转作用”摇动被用于为乳化液提供延长的机械应力。一些粒子尺寸分析技术被用于评估作为摇动持续时间函数的PSD变化。将结果与得自普通“等价”产品(pH4.5-6.4)的那些结果相比较。与该名牌产品在16个小时的摇动后仍未出现可测量的变化相比，在摇动两小时的时间内，普通产品直径较大(＞2μm)的油滴的体积百分比表现出了较大变化。普通产品的相对较差的稳定性归因于其较低的pH，其预期能使磷脂稳定的油滴的表面负电荷(以及相应的ζ电势)减少。

在他们给Redhead等人的回信中，Mirejovsky等人辩论了为给出乳化液稳定性的可靠度量而进行摇动测试的有效性。他们引证了在机械搅拌方法中的不一致性(即，Redhead等人参考的在更早的研究中使用的振荡运动，其相对于与实际中使用的扭转作用振动机相关的上下运动)。他们还进一步引证了Hansrani等人在 J.Parenter Sci. Technol.，Vol 37，pp.145-150(1983)中的更早期的工作，承认振荡运动可导致乳化液分离，但是如果制剂经过灭菌后，它很可能抵抗由振荡诱导的分散。Mirejovsky等人总结到：“这些例子说明，在现实状况下永远也不能建立过度摇动和乳化液的稳定性之间的关联。”

虽然存在上述引证的与用于加快分散相和乳化液稳定性评估的机械应力应用相关的潜在困难，仍然开发了一些方法和装置来实现这样的测试过程。一种用于评估乳化液相变的装置和方法由Date等人在美国专利5,319,958(1994)中进行了描述。将乳化液的一部分应用到滑动表面上，并且在测试期间另一表面逆着滑动表面推动。一个传感器装置测量在滑动方向上施加到推动表面上的力。测得的力的变化允许评估乳化液的相变。Joseph等人在美国专利5,987,969(1999)中描述了一种方法和装置，其描述了乳化液动态稳定性(即在流动过程中)的特征。通过测试容器内在静止表面和运动表面之间定义的间隙供给乳化液。从而可基于流经测试容器的循环，来描述乳化液的动态稳定性特征。

Lamar，III等人在美国专利3,950,547(1976)中描述了用于确定遵循他们自己配制的食用乳化液的稳定性的方法。这些方法中最早、复杂性最低的方法仅仅包括“观察并等待法”。在从二分之一小时到40小时以后的不同经历时间间隔形成的分离脂肪、富水相和富油相的百分体积，通过使用透明的分级容器目视确定。其它方法涉及将热应力和机械应力都应用到乳化液上。通过在71摄氏度时将样品加热两小时，然后目视估计相分离的征兆来确定热稳定性。通过将样品在Waring混合器中高速(3200r.p.m.)搅拌，然后再次目视观察来确定其剪切稳定性。

离心法是较早列出的第三种在加快的基础上测试乳化液稳定性的方法。Vadas(op cit，p.641)评论了离心对评估乳化液稳定性的用处，其中假定液滴具有比周围的水相更低的密度。“超速离心也可用于确定乳化液稳定性。当分离的油量对离心时间作图时，就得到了一个坪曲线(plateau curve)。当相对于每分钟离心转数的平方对油漂浮(成乳)率作图时，就产生了线性图。漂浮率由乳化液-水边界到转子中心的距离的对数对每分钟每次旋转的时间作图产生的直线斜率来表示。”乳化液-水边界随时间逐渐变化后，典型地在不同转动速度下测量作为时间函数的浊度的径向分布。与使用同样基于浊度的简单(重力)沉淀/漂浮设备所需的长时间相比，离心的使用用于极大地缩短达到明显的油漂浮(成乳)所需的时间。然而，离心方法具有至少一种严重的潜在缺点。悬浮液滴的分级沉淀或漂浮行为导致这些液滴的局部浓度发生较大的变化。也就是说，在乳化液中随时间的变化形成大的油浓度梯度。基于相图的详细特性，相对于温和地干扰来讲，基本有可能使得乳化液在特征方面发生明显变化。这种潜在的问题反映了上面Vadas(op cit，p.641)所暗指的由于温度的过渡升高可能发生的事情。

最后，Kanicky等人(“Surface Chemistry in the PetroleumIndustry(石油工业中的表面化学)，”p.257)在： Handbook of Applied Surface and Colloid Chemistry(应用的表面和胶体化学手册)，Holberg(ed.)，Vol.1，John Wiley和Sons，Ltd，West Sussex，UK(2002)中论证了在乳化液技术知识中目前存在的差距。Kanicky等人(op cit，p.257)写到：“非常明显，乳化液是非常复杂的系统。在试图澄清这些系统的复杂性的理论研究上已经取得了进步。然而，多数乳化液的类型和稳定性的预告更多的是来自于经验观察，而不是来自于理论。在许多工业循环中乳化液制剂仍被认为是一种技术，而不是科学方法。”近年来，在乳化液技术的不同领域工作的研究者所作的评估被吸引到分散相学中存在的缺点上来。例如，Euston等人(opcit，2000)、Mirejovsky等人(op cit，2000)和Kanicky等人(opcit，2002)均证实在将理论模型应用到观察的乳化液稳定性方面取得了相对较小的进步。这些模型包括那些为Breuer(op cit，1985)、Friberg等人(op cit，1988)和Walstra(op cit，1996)所探讨的应用于实际乳化液的模型。

发明概述

本发明的一个目的在于提供一种更可靠并且定量确定分散相和乳化液稳定性的方法和装置。

本发明的另一目的是提供了这样的方法和装置：当与上面讨论的现有技术中教导和实践的技术相比，显著加快分散相和乳化液不稳定性的开始。

为此，本发明教导了以加快大量粒子团聚作用开始，并且特别是通过降低分散相或乳化液中粒子之间的粒子间能量势垒的高度来对分散相或乳化液的样品施压的方式，将物理化学应力应用到样品分散相或乳化液中，所述能量势垒抑制了相邻粒子彼此接近到由于强的短程吸引力作用而足以发生不可逆团聚作用的程度。

然后，在本发明的优选实施例中，采用高灵敏度的定量检测器，诸如单粒子光学传感器(single-particle optical sensor，SPOS)，通过检测粒子团聚作用的增加来确定分散相或乳化液的稳定性。这样高灵敏度的定量检测器产生粒子尺寸分布(PSD)，所述粒子尺寸分布示出了粒子浓度作为超过正常粒子尺寸范围和大于正常尺寸的大直径分离物粒子尾部的函数，所述分离物(outlier)粒子作为分散相或乳化液中粒子团聚作用的指示。

可使用施加于样品上的三种不同类型的应力因子之一。第一，应力因子通过改变样品的pH来减少粒子表面的电荷。当粒子具有净负电荷时，应力因子是一种加入到样品中使样品pH降低的酸或缓冲酸。当粒子具有净正电荷时，应力因子是一种加入到样品中使样品pH升高的碱或缓冲碱。

第二，应力因子通过添加吸收的电解质到样品，允许适当电荷的离解的粒子吸附到粒子表面上，来减少粒子表面上的净电荷。当粒子具有净负电荷时，从加入的电解质中离解的带正电荷的离子结合到粒子表面上，并且减少了粒子上的净电荷，从而降低了粒子间势垒的高度。当粒子具有净负电荷时，从加入的电解质中离解的带负电荷的离子结合到粒子表面上，同样减少了粒子上的净电荷，并降低了粒子间势垒的高度。

第三，应力因子部分屏蔽了带电粒子间的静电排斥，因而加快了粒子的团聚作用。这种应力因子是作为简单的单价盐施加的，例如氯化钠，或者二价或三价盐。

在检测粒子团聚作用增加的优选实施例中，在测量样品或者来自样品中的一批次的PSD后，通过每次测量的PSD来计算分散相的百分比(PDP)。然后计算每个应力因子水平随时间变化的PDP变化率。然后，根据给定应力因子水平随时间变化的PDP变化率推导出其优值(FM)。根据观察，稳定分散相或乳化液将具有相对较小的FM值，而劣质、不稳定分散相和乳化液将具有相对较大的FM值。

样品的FM值可以其它方式获得。可计算对于给定经历时间值的应力因子水平中每单位变化的PDP的增加，然后从对于给定经历时间值的应力因子水平的每单位变化的PDP增加中推导出FM值，假定经历时间足够长到允许加快不稳定性和待建立的明显粒子团聚作用的程度。对于给定经历时间值和施加的应力因子水平，FM值越大，样品越不稳定。

样品的FM值还可从对于给定应力因子水平随经历时间的PDP变化率与对于给定经历时间值的应力因子水平中每单位变化的PDP增加的结合中导出。

在本发明的一个方面中，应力因子以间隔的时间间隔以连续递增的量施加，从而产生逐渐递增的应力因子水平，并在每次应力因子递增后重复检测粒子团聚作用增加的步骤。

在本发明的另一方面中，将样品分成数个批次。将应力因子的不同水平施加到每一相应的批次。测量每一批次粒子团聚作用的增加，并且这种测量优选地为在经过时间段Δt后每一批次的PSD测量。粒子团聚作用的增加还可在将应力因子施加到每一批次后立即在每一批次中进行检测。可提供没有施加应力因子的对照批次，并且如果有增加的话，在经过时间段Δt后检测对照批次中的粒子团聚作用的增加。

替代地，高灵敏度检测器包括一个不响应于样品中单一粒子的检测器。该检测器读出一个响应于给定时间间隔内穿过给定区域的粒子的值X。该值X可以是响应于样品分散相或乳化液浊度的光衰减的度量，或者样品分散相或乳化液粒子的给定角度范围散射的光强度的度量。

本发明的装置用于执行本发明的方法的步骤。该装置使用分散泵将测试的分散相或乳化液样品供应到测试容器中，或者作为不同批次供给到几个测试容器。另一个分散泵如以上所讨论的，供应应力因子到测试容器中的样品。然后将来自测试容器的样品通过检测粒子团聚作用增加的检测器而被提供。在一个实施例中，检测器是一种单粒子分析仪，例如SPOS，其可能包括指示粒子团聚作用程度的大直径分离物粒子尾部的PSD。该装置有利于计算PDP、PDP的变化率以及应力因子水平每单位变化的PDP增加，并根据这些数据推导FM的值。在第二实施例中，检测器读出一个响应于在给定时间间隔内穿过给定区域的样品分散相或乳化液的粒子的值X。该值X可以是响应于样品分散相或乳化液浊度的光衰减的度量，或者X可以是样品分散相或乳化液粒子的给定角度范围散射的光强度的度量。

本发明的装置包括一个计算机控制器/处理器，其适于被编程来控制泵、到一个或多个测试容器的样品流和应力因子流、传感器的运转和定时，以及按照本发明方法的数据的计算和处理。

附图简述

参照附图，可更充分地理解本发明的这些和其它目的、特征以及优点，其中：

图1图解显示了“电双层”或者作为到粒子表面距离x函数的静电势垒，它们由粒子(电势为Ψ₀)上的电荷和水相中的可移动带电离子产生；

图2图解显示了粒子间净势垒V_TOT，其具有由吸引势能V_A和排斥势能V_R形成的势垒高度V_MAX；

图3图解显示了假定吸引势能V_A固定不变时，由于排斥势能V_R(曲线V_R1和V_R2)强度的增加，粒子间势垒高度V_MAX(曲线V_TOT1和V_TOT2)的逐渐增加；

图4A图解显示了稳定的分散相或乳化液的粒子尺寸分布(PSD-#粒子与直径d)(实线-“1”)，以及明显的不稳定开始后(虚线-“2”)，导致粒子团聚作用或者液滴聚结；

图4B显示了粒子或液滴直径大于测量阈值d₀的PSD的大粒子“尾部”的放大表示，其得自图4A中(#粒子与直径d)的稳定(实线-“1”)和不稳定(虚线-“2”)分散相或乳化液的SPOS；

图5显示了随时间的变化获得的全脂奶(pH无变化)的三个“对照”批次的分散相(d＞1.8μm)的百分比(v/v)，或者“PDP”：“0608”，或者批次#1(实心圆点)；“0612”，或者批次#2(实心方块)；以及“0615”，或者批次#3(实心三角)；

图6显示了酸性应力(pH＝6.1)的应用(t＝0)后随时间的变化获得的全脂奶的三个批次的PDP(d＞1.8μm)：“0608”(实心圆点)；“0612”(实心方块)以及“0615”(实心三角)；

图7显示了酸性应力(pH＝5.7)的应用(t＝0)后随时间的变化获得的全脂奶的三个批次的PDP(d＞1.8μm)：“0608”(实心圆点)；“0612”(实心方块)以及“0615”(实心三角)；

图8显示了酸性应力(pH＝5.7)的应用后，得自全脂奶批次#2或者“0612”的SPOS的PSD(#粒子/ml＞1.8μm)的大粒子“尾部”的生长，相应于图7中显示的四种PDP值(实心方块)；

图9显示了酸性应力(pH＝5.7)的应用后，全脂奶批次#2或者“0612”的绝对体积百分比(即PDP与d)的逐渐增加，相应于图8中显示的四种PSD“尾部”(d＞1.8μm)；

图10显示了氯化钙应力的应用后(t＝0)，为全脂奶的批次“0608”获得的随时间变化的PDP(d＞1.8μm)：0M CaCl₂，“对照”(实心圆点)，0.005M CaCl₂(实心方块)和0.01M CaCl₂(实心三角)；

图11显示了氯化钙应力的应用后(t＝0)，为全脂奶的批次“0612”获得的随时间变化的PDP(d＞1.8μm)：0M CaCl₂，“对照”(实心圆点)，0.005M CaCl₂(实心方块)和0.01M CaCl₂(实心三角)；

图12显示了氯化钙应力的应用后(t＝0)，为全脂奶的批次“0615”获得的随时间变化的PDP(d＞1.8μm)：0M CaCl₂，“对照”(实心圆点)，0.005M CaCl₂(实心方块)和0.01M CaCl₂(实心三角)；

图13是图11的按比例压缩的版本—氯化钙应力的应用后(t＝0)，全脂奶的批次“0612”的随时间变化的PDP(d＞1.8μm)：0M CaCl₂(实心圆点)，0.005M CaCl₂(实心方块)和0.01M CaCl₂(实心三角)；

图14显示了氯化钙应力(0.01M CaCl₂)的应用(t＝0)后，SPOS为奶样品“0612”获得的PSD(#粒子/ml＞1.8μm)的大粒子“尾部”的生长，相应于图13中显示的六种PDP值(实心三角)；

图15显示了酸性应力(pH＝5.7)的应用后，为全脂奶的批次“0612”获得的绝对体积百分比(即PDP与d)的逐渐增加，相应于图14中显示的四种PSD“尾部”(d＞1.8μm)；

图16显示了在加入(t＝0)离子种类的去稳定混合物28小时后，卵磷脂稳定的植物油乳化液的随时间的变化(以小时表示，最高等于1800分钟)的PDP(d＞1.8μm)；

图17显示了在加入(t＝0)混合的离子种类和应用氯化钠应力后，为图16的植物油乳化液获得的随时间变化的PDP(d＞1.8μm)：0M NaCl(空心圆点)，0.05M NaCl(实心圆点)，0.10M NaCl(实心方块)和0.15M NaCl(实心三角)；

图18显示了在加入(t＝0)混合的离子种类和应用酸应力后，为图16的植物油乳化液获得的随时间变化的PDP(d＞1.8μm)：pH6.56对照(空心圆点)，pH5.65(实心圆点)，pH5.13(实心方块)和pH4.46(实心三角)；

图19图解显示了本发明的加快确定分散相或乳化液的稳定性的方法的第一实施例，其通过系统应用应力因子“A”，包括将酸或碱加入样品中(任何合适的样品)，导致粒子上的净电荷减少；

图20图解显示了本发明的加快确定分散相或乳化液的稳定性的方法的第二实施例，其通过系统应用应力因子“B”，包括将含有吸附离子的特定电解质加入样品中，导致粒子上的净电荷减少；

图21图解显示了本发明的加快确定分散相或乳化液的稳定性方法的第三实施例，其通过系统应用应力因子“C”，包括将非吸附性盐加入样品中，导致粒子间的静电排斥力减小；

图22显示了典型装置的简化模式图，包括基于SPOS的粒子尺寸分析仪，其可用于实现这里所述的加快确定分散相或乳化液的稳定性的任何新方法；

图23显示了典型装置的简化模式图，包括不同于粒子尺寸分析的技术，例如浊度或光散射，其可用于实现这里所述的加快确定分散相或乳化液的稳定性的任何新方法；

图24A显示了测量的PDP与t行为(实曲线，与图18相同)，其为应用酸应力后的植物油乳化液获得，和可为相似的但略微更稳定的样品获得的假设行为(虚曲线)；

图24B与图24A相同，除了假设的PDP与t行为(虚曲线)是从明显比图24A中描绘的样品更稳定的样品获得以外；

图25A显示了测量的PDP与t行为(实曲线，与图18相同)，其为应用酸应力后的植物油乳化液获得，和可为相似但稳定性略差的样品获得的假设行为(虚曲线)；以及

图25B与图25A相同，除了假设的PDP与t行为(虚曲线)是从明显比图25A中描绘的样品更不稳定的样品获得以外。

发明详述

本发明的动机在于用于确定乳化液和分散相稳定性的普遍认可的更可靠和定量方法的需要。更特别地，本发明涉及一种稳定性测试的新方法，其提供了与例如那些上面引作参考而间接提到的当前使用技术相关的显著加快的结果。待描述的新方法致力于长期存在的测试分散相稳定性的明显改进的需要，不仅涉及快速确定，而且涉及可重复性和预测能力的提高。

通过前面的讨论，显然，分散相的稳定性，即阻止包括分散相的粒子发生显著团聚作用或液滴聚结，与图2中图解显示的粒子间势垒高度V_MAX密切相关。对于给定温度T，和相应热能kT，势垒越高，电荷稳定的分散相也越稳定，并且因此在制作后，发生在不可逆粒子团聚作用或液滴聚结(最终导致相分离)之前的时间也明显变长。

如同早先评论的那样，存在两种可用于增加V_MAX值的基本机制，假定粒子的构成与浓度基本不变，并且因而作为间距x函数的粒子间吸引势能V_A也基本不变。首先，可增加吸附于粒子/液滴表面的电荷平均量，从而增加它们表面上的平均电势Ψ₀。实际上，这种动作具有“升高”的效果，粒子间排斥势能V_R与x的完整曲线图解显示于图2中(即相对于所有x值的V_R值增加)。如下所示，有两种增加粒子或液滴上的电荷的基本方式。第二，可降低水相中可移动离子的浓度，从而减少每个粒子或液滴所延伸出的电场的屏蔽。这种动作具有将V_R与x曲线“伸展”到更长距离的效果，从而允许与粒子或液滴相关的排斥电双层的更多的交叉或重叠。这两种动作都具有使净粒子间势垒高度增加的效果，从而不会由于强的短程吸引力的作用，使相邻粒子彼此接近到足以发生不可逆团聚作用的程度。

因此，在实践中，为了实现分散相稳定性的加快的定量测试，人们可“反过来”应用电荷稳定的原理。下面描述用于系统地降低感兴趣的分散相中粒子间势垒高度V_MAX的方法，以加快明显的粒子/液滴团聚作用的开始，并在该过程中，得出这些分散相的稳定性/质量的定量评估。如由上述讨论的Friberg等人(op cit，p.63)计算的许多例子所指，基于能量势垒高度降低的程度(即与kT值相关)，可实现乳化液或分散相半衰期的戏剧性缩短。这种样品稳定性对势垒高度的强烈依赖提供了可以设计加快的稳定性测试的方法的装置，所述装置能有效地从稳定性基本较低的另一例子中分辨出相对稳定的“例子”(即样品)。

人们经常会面对两种稳定性可能基本不同的分散相的例子。典型存在的难题是，哪种样品可靠、明确的确定是两者中更为稳定的，以及需要多长时间(基于样品的不同，典型地为数周，数月或数年)。这种限制为较早引用的Friberg等人(op cit，p.70)和Breuer(op cit，p.420)所强调。限制因素在于，最不稳定的样品必须达到一定的不稳定水平—即，团聚作用或聚结的程度—其能可靠地测量与量化。幸运的是，例如可以开发出给出每种样品稳定性的物理机制，以便于在大大加快的方式下揭示它们之间的不同。为什么一种样品的稳定性比另一种样品的稳定性“好”的原因可最终简化为，其能量势垒高度比“次等”样品的能量势垒高度要大这一简单事实。

支持待探讨的新方法的基本原理是，通过一个或多个对所讨论的分散相特定的预定增量，使用一种或多种同样对正在研究的产品特定的“应力因子”(以下讨论)，降低粒子间能量势垒高度V_MAX(即，对于给定温度)。结果，“次等”分散相很快“推进”到可测量的不稳定性的开始，在没有施加应力因子的情况下，“次等”分散相比更稳定的分散相更快达到这一点。任选地，将另外的应力增量施加到分散相中允许定量并详细研究其稳定性的动力学。

粒子间排斥势能的连续增量减少对产生的能量势垒高度的影响图解显示于图3中。在施加应力因子前，分散相的“开始”排斥能V_R由图3中的曲线V_R1指示。产生的净(总)粒子间势能通过曲线V_TOT1显示。(吸引势能V_A同样显示于图3中，假定吸引势能V_A恒定不变，不受应力因子的影响。)施加应力因子的增加量导致粒子间排斥能V_R的逐渐减小——例如，从曲线V_R1到曲线V_R2。结果，粒子间势垒的高度V_MAX也相应降低——从曲线V_TOT1到曲线V_TOT2。因此，分散相变得稳定性逐渐降低，导致粒子团聚作用加快。

实现用于加快的稳定性测试的新方法需要第二种因素存在。这是一种借助于一种或多种应力因子的应用来确定分散相变得不稳定程度的灵敏、定量的方法。粒子尺寸分布参数(PSD)，既用于固体粒子也用于液滴，原理上分别提供了分散相中发生的粒子团聚作用或液滴聚结程度的一种可靠且直接的指示。(这里使用的术语团聚作用有时在液-液乳化液时也指聚结。)如前所指，粒子/液滴团聚作用的存在是分散相不稳定程度的物理表现；不稳定性发展的趋势越大，团聚作用的程度就越大。因此，PSD的测量(包括“球形尺寸分布或GSD”)建立了最直接的探测乳化液或分散相的稳定性的方法。图4A(实曲线1)显示了在发生明显粒子团聚作用之前，相对稳定的分散相或乳化液的PSD的简化(程式化)表示。图4A(虚曲线2)还显示了经过一段时间后，当已经发生了可测量的量的团聚作用时—例如，在一种或多种特定应力因子应用到分散相之后，同一样品的PSD的简化图。如果团聚作用的增加是适度的，表明朝着不稳定的变化趋势非常小，在大直径“分离物”粒子的“尾部”的PSD向第一近似值变化的增加应当非常小。

在实践中，用于确定PSD的技术必须足够灵敏到能定量检测所讨论的分散相团聚作用状态的相对较小的变化。如果采用的技术对与粒子/液滴团聚作用的相对较小的增加有关的PSD的变化缺乏足够的灵敏度，那么本发明新方法所采用的基本原理可能是不恰当的。在这种情况下，施加到分散相的应力可能需要比为了在相对短的时间后产生足够的团聚作用来允许检测PSD的有意义的变化所期望的要大。也就是说，需要V_MAX相对较大的降低—不再是假定的对分散相的小的干扰—，导致两种潜在的问题。第一，这种假定大应力可导致分散相的“好的”和“次等的”样品变得如此不稳定，以致于它们在很短的时间段内都呈现出基本相同的很大程度的团聚作用。而后，即使不是不可能，可能也很难量化两种样品的质量-稳定性差别。第二，潜在的更令人不安的是，较大的应力应用给分散相(所述分散相承担了改变乳化液或分散相基本特征的风险)，以便于在开始时，相对于物理化学结构或特征，两种待比较的样品不再密切相似。

单粒子光学传感技术，或者SPOS，理想地适合检测并量化与众多的超大粒子团聚作用或聚结球的较小增加有关的PSD“尾部”增加的任务，所述超大粒子团聚作用或聚结球在加快的分散相去稳定的早期阶段产生。SPOS技术(也称作光学粒子计数或OPC)之所以有吸引力，很大程度上是因为它如此灵敏：即，它响应于感兴趣的尺寸范围中的单个粒子。当光单独穿过一个严格定义的感光区(OSZ)时，消光(LE)或光散射(LS)的物理学原理可用于检测并确定悬浮于液体中粒子的尺寸。在LE方法中，产生的信号包括高度为ΔV_LE的负向脉冲，其与相对较大的背景电压电平V₀叠加。在LS方法中，产生的信号包括高度为ΔV_LS的正向脉冲，其理想地与零背景电压电平叠加。在任一情况下，假定适当设计的传感器，脉冲高度随粒子直径d单调增加。因此使用预定的ΔV_LE与d或者ΔV_LS与d“校准曲线”，粒子或液滴可通过它们的测量脉冲高度来确定其尺寸，所述校准曲线通过使用一些已知的均匀直径的“标准”粒子(典型地为聚苯乙烯乳胶)获得。

依靠传感器的光学设计，LE型SPOS技术典型地提供了最大的粒子尺寸范围。一种代表性的LE型传感器，Model LE400-1.3(ParticleSizing System(粒子尺寸确定系统)，Santa Barbara，CA)提供了1.3到400μm的正常尺寸范围，并理想地适于测量微小和大乳化液的大直径的尾部。(使用这种传感器获得下面讨论的结果。)由于不存在大的背景电压V₀，以及通过增加光源强度来增加给定粒子尺寸的脉冲高度的能力，通过使用LS方法可使较低尺寸的检测阈值显著降低。然而，在实践中，LS型传感器缺乏采用LE方法很容易获得的尺寸上限。如果需要，在混合传感器设计中可以将LE和LS方法结合，从而可产生称作“LE+LS”的“累加”响应，如Wells等人在美国专利5,835,211(1998)中所述。这种方法既产生尺寸的下限，又产生了宽的动态尺寸范围(例如0.5到400μm)，这些特征在一起是不能通过使用LE或者LS的原理单独获得的。

相对于用于产生校准曲线的标准粒子的特征，研究的粒子或液滴的光学特性的差别—特别是折射率的差别，必然导致采用SPOS技术得到的“表观”PSD与实际或真实的PSD之间的不一致。在采用LS方法的情况下，这种不一致可能相当大，如果粒子相对于周围液体的折射率“对比度(contrast)”基本不同于标准粒子的对比度，则需要进行理论校正。幸运地是，利用LE方法，对绝大多数感兴趣的样品来说，响应的幅值对粒子对比度的依赖程度低得多。因此，通过SPOS-LE获得的测量的PSD常常用作样品真实PSD的可靠代表。因此，测量的样品真实PSD的“尾部”的生长，常常提供了由于应力诱导的分散相不稳定所产生的过大团聚作用或聚结的液滴/球体数量的实际增加的质量上以及数量上的很好描述。

有许多与有益于简要讨论的SPOS技术相关的另外的特征或需要。第一，绝大多数感兴趣的分散相或乳化液是高度浓缩的，以体积重量(v/v)计，其分散相常常至少为全部样品的1％，并且甚至有时候高达40％或50％。因此，为了避免在测量PSD时由“偶然”事件引起的重大的人为假象(即在一个以上的可检测粒子同时通过OSZ)，对初始样品的充分稀释总是需要的。产生的合并/变形的信号脉冲引起测量脉冲高度的系统性膨胀，并从而引起在PSD尾部中相较大的尺寸偏移。结果，可适当加重PSD形状的扭曲(即使不是全部)，也使大部分直径范围高于SPOS测量的阈值d₀。因此，浓缩的样品在分析前必须被稀释到能够避免测量的PSD的严重扭曲，以及避免相应地在计算的分散相(“PDP”，将在下面讨论)体积百分比中产生明显错误所需的程度。这种稀释作用可通过多种方式来完成，这有赖于固定、预定的稀释因子是否合适，或者是否期望自动确定值。自动(或者固定)稀释浓缩样品的有用方法和装置的例子为Nicoli等人在美国专利4,794,806(1989)中以及Nicoli在美国专利6,211,956B1(2001)中所描述。

第二种考虑是，假设事实是绝大部分(典型地＞99％)包括分散相的粒子在d₀以下，使用SPOS-LE技术，是否能够可靠、合理的准确测量PSD的大直径的尾部—即高于合适阈值d₀的直径d。即使当感兴趣的较大粒子/液滴足以稀释到其浓度能够保证它们一次穿过感测区，但是这些大量的较小的粒子总是同时通过OSZ。幸运地是，对大多数感兴趣的分散相来说，这种较小粒子的“海洋”的存在对PSD的影响相对较小，如通过SPOS-LE测量的那样(假设样品已经被充分稀释)。关于测量PSD尾部的需要，这有助于形成其显著的固有特征中的一种。对于大于大约5μm(假定具有足够的对比度)但小于OSZ的厚度的粒子，脉冲高度ΔV_LE粗略地与直径的平方成比例。当粒子变得越来越小并达到光源的波长λ时，负责消光的物理机制由简单的几何折射变成光散射，由Mie散射理论所描述。脉冲高度大约以减少的d的4次方的速度迅速下降。最后，对于在“Rayleigh区域”中的较小粒子—即，d＜＜λ(≈0.7μm，对于典型的传感器来说)—脉冲高度下降到d的6次方的程度。出于所有的企图和目的，甚至大量的这些粒子被SPOS-LE测量有效忽略。

因此，在实践中，尽管与感兴趣的较大粒子(d＞d₀)的数量相比，通过OSZ的尺寸减小的粒子通常数量巨大，但对PSD尾部的影响可忽略不计，如SPOS-LE所测量的那样。当然，这种推断假定样品悬浮液已经被稀释到足够及合适的程度。这种较小粒子的有效不相关性可通过在较低浓度下再次测量PSD尾部来确认。如果初始测量选取的稀释是合适的，以每毫升初始样品中的粒子数(#)表示的PSD尾部将彼此基本相同并重叠。当然，这种等同与由于待计数的给定尺寸的粒子数量不足产生的统计学的波动无关——通常与测量最少粒子时的最大尺寸相关。

通过上述讨论，很显然，借助于其单粒子分解以及对粒子尺寸变化的高度灵敏性(典型地二次或更高)，SPOS-LE技术能很好的适于确定与分散相中不稳定性加快有关的较小的粒子团聚作用的增加。在本发明的内容中，该技术的明显缺点——即，当粒子基本小于测量阈值d₀时——它的灵敏度的缺乏变成了独特的优点。“部分PSD”的确定—即尾部，d＞d₀，仅使得最终的测量对全部分布(即，代表了较大粒子/液滴)的小部分中的小变化更为灵敏。数量的微小变化，或者甚至与测量的PSD尾部相关的体积分数现在更大。因此，相对于其它有效响应于包括分散相的全部粒子的“综合”技术，SPOS-LE检测技术的“增益(gain)”充分增加了。因此，SPOS技术能够将图4A中相对于样品“1”的样品“2”所示的PSD的小的绝对变化，转变成大得多的相对变化(d＞d₀)，见图4B。

虽然用于实现本发明方法的SPOS技术有显著的优点，但认识到也可有效地采用其它用于粒子尺寸分析技术来表征与样品的不稳定开始有关的粒子团聚作用的数量变化很重要。SPOS的一种替代是同样响应于单个粒子的技术—“电阻孔”方法，也因其商业名称“CoulterCounter^TM”或者“Multisizer^TM”(Beckman-Coulter Corp.，Hialeah，FL)，以及“Electrozone^TM”(Particle Data Inc.，Elmhurst，IL)而知名。悬浮于略微导电液体(即水加电解质)中的粒子一次穿过一个非常小的孔，引起通过后者的电阻瞬间增加。所产生的电流中的负向脉冲的高度理想地随着粒子体积瞬间增加。尽管与SPOS相比其主要优点(即对粒子的光学特征相对不灵敏)与SPOS相比，电阻孔技术具有许多缺点。这些缺点包括：需要水相中相对浓缩的电解质水平、对堵塞的易感性、相对较低的粒子计数率以及相对较小的动态尺寸范围。下面将看出这些缺点中的第一种缺点特别严重，假设在感兴趣的分散相中系统性地加入盐构成了本发明的一个重要实施例。

可考虑将其它的粒子尺寸测定方法与下面描述的系统性地对样品去稳定的方法结合使用。可替换技术的最通常的例子是那些基于“综合”方法的技术—即，能同时有效地响应于所有尺寸的粒子。一个例子是动力学光散射(DLS)，也称为光子相关分光术(PCS)。通过悬浮于液体中粒子的随机布朗运动或扩散引起的散射光强(以给定散射角)的临时波动可采用强度自相关函数来分析。通过一种或多种算法，后者在算术上是“可逆的”，来得到估计的PSD。另一种潜在的可行技术是“激光衍射”，通常包括两种结合或分别使用的物理技术，即大角度Mie散射和前方位角Fraunhofer衍射。采用适当的算法，基于角度的衍射强度“模式”再次“转化”，得出估计的PSD。可考虑实现本发明教导的方法的粒子尺寸分析的综合技术的另一种例子是超声衰减。超声波通过一定量的样品传播的变化作为波长的函数，当与适当的转换算法结合时，可用于获得PSD的估计。

理解存在不正常地与粒子尺寸本身的测量相关的其它分析技术这一事实很重要，其可以有效地用于实现本发明的方法。所有需要的是这些响应于粒子团聚作用(或液滴聚结)的变化、具有足够灵敏度并可复制的替代技术，所述粒子团聚作用由一种或多种应力因子用于正在研究的分散相产生(如下所述)。一个例子是公知的经典光散射技术。通常由激光光源产生的光束穿过适当浓度的样品(即避免由于多散射造成人为假象)。收集在限定的感测体积中同时被相对大量粒子散射的光，并检测其合适的角度范围，理想地选取所述合适的角度范围来产生随着与不稳定的开始有关的大粒子团聚作用的“尾部”生长而单调增加的信号响应。因此，散射强度提供了采用SPOS或一些进行粒子尺寸分析的其它技术(包括综合方法)直接得出的实际PSD的“代表”。

可用作粒子尺寸分析器的代表技术的第二种例子是，浊度分析法或者分光光度测定的简单方法。适当波长或者波长范围的光束穿过给定厚度(即光路长度)以及适当浓度的液体样品。光束强度衰减的程度与潜在的PSD相关。假定已经优化光学设计，样品的浊度或者光密度理想地随着与不稳定的开始有关的大粒子团聚作用的“尾部”的变化而单调增加。浊度测定和光散射技术可被粗略看作互补；也就是说，随着粒子团聚作用的增加，前者的透射光强度减少，而与后者相关的强度增加。

尽管这些以及其它综合技术已经有效地应用于许多基于粒子的样品中，但可以证明这些综合技术对实现本发明所教导的方法用处不大。与SPOS相比，这些综合技术对粒子团聚作用的数量的较小变化必然更加不灵敏，假定事实是(本质上)这些综合技术响应于包括分散相的所有尺寸(在相关尺寸范围内)的粒子。然而，依赖于研究的特定分散相和采用的应力因子，这些替代的技术可被证明对PSD的变化具有足够的灵敏度。在任何情况下，下面讨论的为解释本发明的方法而选取的例子涉及将SPOS-LE技术用于测量两种不同的微型乳化液的PSD尾部。因此这就意味着或暗指没有丢失共性。

为了说明作为本发明主题方法的预测能力，讨论特定分散相和乳化液对各种应力因子的响应是有用的。在这些例子中，我们选择了代表干扰粒子间势垒高度，以便以系统方式加快这些分散相的不稳定的开始，并由此鉴定次品的不同机制的特定情形。一个这样的机制包括通过改变pH—例如“酸应力”，来减少粒子或液滴上的表面电荷。这种是将酸还是将碱应力施加到给定分散相中的决定由用于稳定系统的乳化剂或表面活性剂的类型确定。对于含有带负电荷粒子(例如，在典型的6.5到9的pH范围内由阴离子表面活性剂包被)的稳定分散相来说，加入的酸(导致pH和表面电荷都减小)是一种合适的应力因子。相反，对于含有带正电荷粒子(例如，在典型的4到6.5的pH范围内由阳离子表面活性剂包被)的稳定分散相来说，加入的碱(导致pH增加以及表面电荷减小)是一种合适的应力因子。用于诱导系统中不稳定性加快的第二种机制包括通过选择性吸附带相反符号电荷的离子来减少粒子或液滴上的表面电荷—例如“氯化钙应力”。最后，用于减少粒子间排斥势能的第三种机制包括将运动的带电离子加入到系统中—例如“氯化钠应力”。水相中的这些非吸附、自由扩散的离子用于屏蔽带电粒子间存在的引起粒子间排斥力增加的静电场。

可系统地施加应力以允许成功地加快稳定性测试的产品的第一例子是乳脂乳化液—即，可从市场上购买的全脂(均化)。全脂是一种水包油型乳化液，其含有分散于水中的乳脂滴。脂肪滴通过包被一种中等分子量的(大约23,600道尔顿)、经由其带阴离子的氨基酸头部基团的离子化表现出它的初步乳化作用的牛酪蛋白的蛋白质，该脂肪滴被电荷稳定。除了向脂肪滴中施加净负电荷，从而提供液滴内部的静电排斥外，酪蛋白分子可通过位阻机制提供抗聚结的额外稳定性。市场上购买的牛奶通常具有大约两周的储存期。均质分散相的质量可采用简单的感官估计来定性评估。这些评估包括在视觉上来自分散相乳脂是否明显与连续的散装水相分开，和/或是否有恶臭味和/或口感不佳，即带“酸味”的终产品。牛奶的酸味表明分散的失败，并且理想的是这种情况的发生与印刷在容器上的有效期(ED)相一致或者在其之后立即发生，尽管在实践中这种情况极其少见。

研究了来自单个生产商的三个不同批次的全脂奶，并通过它们的ED进行鉴定—具体是6月8号(“0608”)、6月12号(“0612”)和6月15号(“0615”)。作为参考点，第一次研究分别开始于生产商指定的批次#1、批次#2和批次#3的存储期之前的1天、5天和8天。对于每个实验，通过视觉检查产品的相分离，并通过嗅觉判断是否有恶臭存在；通过pH检查；以及通过测量大直径(＞1.8μm)的PSD尾部来检查所述产品。利用基于消光的单粒子光学传感(SPOS)技术或者“SPOS-LE”(AccuSizer^TM 780/APS，Particle Sizing Systems Inc.，Santa Barbara，CA)来实现粒子的尺寸分析。在所有情况下，结果以大于1.8微米(范围：1.8-50μm)的脂肪滴在分散相中的体积-重量百分比(“PDP”)表示。对三批次全脂奶的每一批次执行了两种不同的研究，并且研究了不同应力因子的效果。

第一种研究的目的在于，评估“pH应力”对全脂奶的稳定性的影响。通过对这种通常pH＝6.5、由牛酪蛋白稳定的带负电荷的分散相加入酸而施加应力，导致微小的分散乳脂肪滴上的表面电荷减少，从而诱导团聚作用。采用由0.1M(21.01g/L)柠檬酸一水化物(C₆H₈O₇·H₂O)和0.2M(28.44g/L)无水磷酸氢二钠(Na₂HPO₄)的原液(stocksolution)配制而成的标准缓冲溶液对各个批次的牛奶进行酸化。将特定体积的每种原液一起加入配制成具有期望的pH值为6.1和5.7的最终的缓冲溶液，其pH值的变化范围为pH＝2.2-7.8(即这两种溶液混合可能产生的pH值)，如McIlvaine在J Biol Chem，Vol.49，p.183(1921)中所述。缓冲的牛奶样品与适量“McIlvaine缓冲混合物”以1∶1的体积比混合。因此，这些样品的最终类脂物(lipid)浓度等于未缓冲的对照的一半。结果，将计算的每种缓冲样品的体积重量PDP适当调整为作为基准的新的最终类脂物浓度。将两种不同的缓冲组合物加入到三种全脂奶样品的每个等份中，以缩短那些样品的水相的pH的两个阶段。酸应力的作用在于，通过逐渐中和吸附于液滴上的牛酪蛋白分子中的一些带负电荷的氨基酸基团，系统地减少脂肪滴表面上的平均电荷。这种动作的结果是，系统地降低了(以两个阶段)粒子间的排斥力，从而允许脂肪滴的聚结过程及时加速。

三批次(三个不同的ED值)中的每一批次的全脂奶等份都受酸诱导的应力控制，并在加入酸后的四个不同的时间点测量PSD：t＝0、80、160和240分钟(大约)。(由于执行每次PSD测量所需的几分钟导致的累计延迟，每个样品的实际经历时间与这些值略有偏差。)在时间顺序开始之前，在不加入酸(pH≈6.5)时对每批次进行测量，以建立其自身的“对照”PSD。然后在加入酸应力后(标记为t＝0)，利用两种较低的固定pH水平的标准缓冲溶液：pH₁＝6.1以及pH₂＝5.7，在所示的时间点对每批次再次进行分析。选取这些值，逐渐达到牛酪蛋白的等电点(电荷≈0)，pH≈4.7。在室温下(23-26摄氏度)对PSD进行确定之前的所有研究过程中，牛奶样品均冷藏在4-8摄氏度。

图5描绘了在没有外来缓冲液存在时，得自全脂奶的三种对照样品的PDP值(即，脂肪滴体积大于1.8μm，以总脂肪体积的百分比表示)相对于经历时间t的变化。对于批次#1(“0608”，实心圆点)和批次#2(“0612”，实心方块)来说，PDP对时间t的变化图几乎相同(除分散的实验点外)。然而，对于批次#3(“0615”，实心三角)得到的图，按照其ED值“最年轻”的样品，与其它“老”的批次相比，表现为略高于大直径脂肪滴的百分比。该后者的行为是有趣的，但没有特定意义，这一点可以立刻理解。

酸应力对三种全脂奶样品的影响产生了令人惊奇的结果，如首先参见图6。在最低的应力水平—pH从6.5降低到6.1—批次#2(实心方块，图6)的PDP显示了随着时间的变化，较大的(即，聚结的)脂肪滴的体积稳固增加，从t＝0时的大约0.8％增加到t≈240分钟时的1.25％。这些变化反映了PSD的直径较大的尾部中的脂肪滴的显著而渐进的变化(即聚结)。与这个结果形成鲜明对比，随着时间的变化(而且，远离实验“噪声”)，对于批次#1(实心圆点)和批次#3(实心三角)获得的PDP基本上保持恒定，显示在稳定性方面没有发生可测量的变化，即使是在按照1∶1的体积比稀释的“缓冲的样品”中也是如此。当然令人吃惊的是，基于指示每个批次的ED值，人们可预期由于pH的降低，最老的产品(批次#1(“0608”))是表现出最大的不稳定性的产品。如果酸应力的影响足够大(即粒子间能量势垒的降低足够大)，导致批次#2随时间的变化表现出加快的不稳定(液滴聚结)，然后具有早于ED 4天的批次#1，将表现出相同甚至更糟的行为。这显然不是实情。测试日期仅仅为批次#1的指定ED的前一天，但却在批次#2的ED前的5天。然而，基于在将酸应力施加到这两种样品中之后得到的PDP值，显然在测试前，与批次#1中的牛奶相比，批次#2中的牛奶质量明显变坏。这种发现代表了与基于为这两种产品指定的ED值所预期的行为基本相反的行为。

这三批次牛奶的相同行为反映于图7中，其显示了从下列更强的样品应力(即pH的减小更大，从6.5到5.7)得到的PDP对t的变化。在这种情况下，与在稍温和的pH减小(从6.5到6.1)时的1.25％相比，批次#2(实心三角)的PDP值在240分钟之后增加到大约1.4％。这种行为一点也不奇怪。一旦由于应用了给定水平(即ΔpH)的特定应力因子(例如pH减小)，样品表现出不稳定，应力水平越高(即ΔpH越大)，响应也就越大(即PDP越大)。然而，令人惊奇的是这样一个事实：由于这种更大的酸应力水平，在批次#1(实心圆点)的行为中仍然没有可观察的变化。最后，并且一点也不奇怪的是，在ED之前全部8天内，更高水平的酸应力对三批次牛奶中“最年轻”的批次#3(实心三角)得到的PDP值基本上没有可测量的影响。

图5-7中所示观察的计算的PDP对每批次牛奶的时间变化和酸应力水平(pH)的依赖性概括于表1中。对每个pH值和每批次牛奶的PDP随时间t变化的数据所执行的线性回归分析的结果也概括于表1中。批次#2(0612)对每种酸应力(pH)水平呈现了，非常高的相关系数r值(即非常接近理想值(r＝1))与PDP和经历时间t之间近乎完美的相关性一致。特别是在pH＝6.1和5.7时，r分别为0.995和0.997(表1中的粗体类型)。通过将观察的PDP对时间t数据的最小二乘线性拟合得到的与每个减小的pH值相关的所示斜率值，提供了批次#2次等的有效定量测量—即在应用酸应力因子后它多快地去稳定。为了实现对由应用特定水平的应力而在样品中诱导的不稳定性的定量测量，将斜率的增加(即相对于对照样品)除以pH的变化ΔpH可能是有用的。批次#2的r值如此接近一致的事实，强化了在本发明中概述的加快的应力测试方法的预测值，并认可了先前为该样品得出的不稳定或者次等的结论。如前面定量讨论的那样，对于批次#1或#3来说，对于任何应力水平(即，任何减小的pH值)，计算的PDP值和经历时间之间没有发现如此强的相关性。回归分析值的是显而易见的—其允许将定量的意义与观察到的实验结果相关联。

通过由SPOS-LE为施加了酸(pH5.7)的批次#2的牛奶样品获得的代表性的PSD结果显示于图8中，从该PSD结果计算图7中的PDP值。在对批次#2施加pH＝5.7的酸后，大约经过0、80、160和240分钟的时间后得出四种直径较大(＞1.8μm)的脂肪滴(或者更正确地，“球体”)的“尾部”。这些尾部以总浓度的形式绘出—即每ml牛奶的#粒子数(液滴)相对于粒子直径(μm)。由于对样品施加的酸或低的pH应力引起的液滴逐渐聚结，它们明确地显示随着时间变化大的脂肪球浓度增加。这些“尾部”结果与前面所讨论的图4B中图解显示的那些相似。图9显示了与图8的粒子浓度尾部相应的脂肪球的绝对体积分数的微分分布。分散相中每个液滴直径的体积分数随时间的增加而增加是很明显的。每种样品的所有体积分数的累积总和(对于所有的粒子直径)产生了图7中所绘的批次#2(pH＝5.7)的每个PDP值。总的说来，相对于测试为优等并基于它的早先指定的有效期(ED)而已经假定为首先变质的较早批次，通过施加酸应力降低脂肪滴的表面电荷导致对相对次等的牛奶产品的明显识别。为了揭示这些未预期的结果，需要对这些批次施加应力，因为在不存在酸应力时的PDP值对所有测试的三批次来说基本相同(图5)。因此，这种对乳化液/分散相的系统地、逐渐增加地施加应力的新方法与分散相中大粒子或液滴在体积分数方面所产生的小变化的灵敏测量相结合的有用性将是明显的。

第二种研究包括将相同的三批次全脂奶暴露于第二种应力因子—加入吸附电解质，允许带适当电荷的离解的离子能够吸附于脂肪滴的表面上。特别地，将氯化钙(CaCl₂)(一种无机的二价盐)加入到牛奶样品中，引起一些离解的Ca⁺⁺离子与液滴表面结合。施加应力的样品采用由包括0.2M(29.4g/L)二水氯化钙(CaCl₂·2H₂O)的标准原液配制。为了产生期望的0.005M(0.735g/L)的最终加入的钙浓度，将1mL的氯化钙原液加入到39mL牛奶中。在最终期望的钙浓度为0.010M(1.47g/L)的情况下，将钙原液与牛奶样品的比例加倍(即1mL加入到19mL中)。结果，为每种施加了钙应力的样品计算的体积-重量PDP被适当调整到基准的新的最终类脂物浓度。因此，为了在两个阶段增加那些样品中的水相中的钙浓度，将两种不同的钙应力浓度加入到三种全脂奶样品的各个等份中。与在第一种研究中采用的酸应力因子相同，该第二应力因子被设计为减少液滴上的净电荷，从而降低液滴间能量势垒的高度并促进液滴聚结。然而，在这种情况下，减少表面电荷的方式是不同的。首先，带正电荷的Ca⁺⁺离子吸附于带相反电荷的液滴表面(通过已经吸附的牛酪蛋白分子而在pH6.5下带负电荷)，引起每个粒子上的电荷的净减少。加入到样品中的CaCl₂的浓度越大，与每个酪蛋白包被的脂肪滴结合的Ca⁺⁺离子数就越多，并且所述样品上产生的平均电荷就越少。(该结论假定加入的Ca⁺⁺浓度并没有高到引起电荷“反转”，从而导致在粒子的表面带净正电荷。)

因此，对于第一近似，通过加入CaCl₂而对牛奶样品施加应力可具有与在第一种研究中加入酸作为应力的相同的效果—即减少了脂肪滴上的净电荷，从而降低了液滴间能量势垒的高度。然而，还有另外一种因素起作用—即由于离解的可移动Ca⁺⁺和Cl^-离子在牛奶的连续水相中扩散，与带电粒子有关的电双层厚度潜在地显著减少(并且因此重叠)。这种屏蔽机制具有进一步减小势垒高度的作用，其为分散的脂肪滴提供了额外的去稳定应力。从原理上讲，与不存在对液滴间静电排斥屏蔽的明显增加的情况下仅仅通过减少(给定量)液滴上的平均电荷所发生的聚结相比，这种机制的增加可引起更快和更强烈的液滴聚结。

第二种研究在酸应力研究完成之后两天进行。因此，批次#1的ED超过1天，而保持在批次#2的ED前3天以及批次#3的ED前6天。对每个批次加入两种不同Ca⁺⁺浓度(等于0.005M和0.01M)的“钙应力”。每个批次提供它自己的“对照”—即，不存在添加的CaCl₂。在24小时的时间段内六个不同的时间间隔对牛奶样品进行研究，而且与前面相同，所有样品在室温下进行分析，在分析之间冷藏所有的样品(4-8摄氏度)。在图10-13中概述了离子诱导对分散相的稳定性与脂肪滴聚结的对比的影响。图10中概述了在24小时期间内，批次#1(“0608”)、“对照”样品(没有加入CaCl₂，实心圆点)和加入了浓度为0.005M(实心方块)和0.01M(实心三角)两种浓度的CaCl₂的PDP随时间变化的计算值。采用与图10中相同的标记，图11概述了批次#2(“0612”)的结果，以及图12概述了批次#3(“0615”)的结果。图13是图11的压缩版，允许批次#2，CaCl₂ 0.01M(实心三角)的全部数据点集都被绘出。

如可从图10及12看到的，0.005M的CaCl₂加入到牛奶中，对批次#1和#3的测量的PDP值来说没有可评估的影响。即使在按体积比分别为1∶39和1∶19的比例稀释0.005M和0.010M等份的“施加钙应力的样品”中，其稳定性也没有发生可测量的变化。也就是说，包括测量的PSD尾部的大直径脂肪球的浓度没有明显变化。显然，这种加入的CaCl₂水平在所研究的时间帧内不足以明显地使批次#1和#3去稳定。然而，这种最低水平的钙应力使批次#2的PDP值(除t＝0外)产生了可测量的增加，如图11所示。与超过指示的ED一天的批次#1相比，批次#2再次显示了其在应力下的次等的特性，尽管事实上在其指示的ED前还剩余3天。

将这些结果与当加入的CaCl₂浓度加倍到0.01M时所得到的相应结果相比较是有意义的。在批次#1(图10，实心三角)的情况下，这种升高的应力水平产生了明显的依赖于时间的PDP变化，从在t＝0时的刚好低于1％到t＝24小时时大约为1.5％。尽管该样品先前在分析的时间段内对施加到它的酸应力水平有抗性，批次#1明显受到这种更高的钙应力水平的影响—可能与其老化(即超过其ED)有关。重要地是，应当指出，尽管产品老化，仍需要最高浓度的CaCl₂应力因子来使批次#1去稳定。在批次#2(图11，实心三角)的情况下，更高的应力水平还产生了PDP的明显依赖于t的变化，反证了观察的批次#1随时间变化达到并包括≈12小时。然而，超过该时间，测量的PDP随时间增加极大地加快，如图13所示(实心三角，PDP的比例压缩了5倍)，24小时后几乎达到7％。(在该点还有很浓的酸味证明。)这种结果与先前得到的批次#2的结果基本一致，再次肯定地建立了其关于另外两种样品的次等，尤其是与批次#1相比。显然，假定在超过12小时之后测量的PDP对加入的CaCl₂为逐渐变大的非线性的响应，这种氯化钙应力水平不可再被认为是对批次#2情况下的分散相的“小”干扰。(在这种情况的浓度条件下，甚至先前稳定的批次#1也“崩溃”。)在批次#3的情况下(图12，实心三角)，在整个经历的时间段内，更高的应力水平仅仅使PDP产生了微小变化，这与这是“最年轻”的牛奶产品并且因此(一点也不奇怪)它是最稳定的这一事实相一致。

图10-13中显示计算的PDP对时间变化和钙应力水平，每个批次牛奶的[CaCl₂]所观察到的依赖性在表II中概述。对每个[CaCl₂]值和每批牛奶的PDP与t数据进行的线性回归分析的结果也概述于表II中。批次#2(0612)对每种钙应力水平[CaCl₂]都显示出了接近理想的相关系数r值。具体地，[CaCl₂]分别等于0.005M和0.1M时，r＝0.927和0.934(表II中的粗体类型)。与每个[CaCl₂]值相关的作为指示的斜率值再次提供了批次#2的次等的有用定量度量。利用酸应力，为了得到在样品中施加给定应力水平而诱导的不稳定的定量度量，将斜率的增加(即相对于对照样品)除以加入的[CaCl₂]的值是有用的。批次#2的r值相当接近一致的这一事实再次强化了本发明概述的加快应力测试方法的预测值，并再次认可了先前对该样品得出的不稳定或者次等的结论。如同上面定性讨论的那样，在采用最高应力水平[CaCl₂]＝0.01M时建立了批次#1的计算的PDP值和经历时间t之间的相似但不十分强的相关性(r＝0.897)。相比而言，同时，由于批次#3是三种样品中最年轻并假定为最稳定的这一事实，响应于批次#3，仅仅建立了PDP对t的中等强度的相关性(r＝0.639)。采用最高[CaCl₂]，r值不仅对批次#2是重要的，而且对批次#1和#3也是重要的这一事实，表明对于这种钙应力因子可能存在“阈值”限。在该水平，在所有批次的牛奶中都诱导了不稳定，而不考虑它们本身的质量。

在关于涉及钙应力的第二种研究的讨论的结尾，在加入产生图11和13中显示的提高的PDP值的较高水平的0.01M的CaCl₂时，简要检查得自次等的批次#2的牛奶样品的PSD也是有益的。在6个测量的经历时间获得的不同浓度的PSD尾部(#粒子/ml与粒子直径(＞1.8μm))显示于图14中。图11中明显的PDP值随时间增加到高达≈12小时的逐渐增加，可看作是图14中相对小的“细节”，其PSD尾部彼此非常相像。24小时后，与图13中所示的这一时间PDP的非常大的变化相对应，这些变化由于观察的尾部的巨大变化而变得矮小。这6个PSP尾部的绝对体积分数的相应图示显示于图15中。再一次，显然批次#2在12到24小时之间形成的大(“分离物”)的脂肪球浓度有极大的增加，这与早期使用其它施加因子证明其为较次等的样品相一致。这些钙应力实验的结果表明了加入的钙离子对全脂奶稳定性的影响是时间相关和浓度相关的，再次证明对批次#2来说指定的储存期(ED)与应力下所观察到的稳定性缺乏一致性。在这种情况下，看起来当所有的制剂反过来以某种程度或另一种程度受到影响时，施加到牛奶样品中的钙应力提高的水平(即0.01M)比所需的水平高。然而，批次#2(先前证明有缺陷)对增加的应力水平的响应再次明显大于其它批次。如同较早讨论的那样，同酸应力的情况相比，与钙离子吸附到液滴表面相偶连的额外屏蔽机制引起更快且更强烈的液滴聚结。

上述回顾的应力研究的结果明显证明了这种新的加快应力测试方法检测同一加工厂生产的三个不同批次的牛奶之间的显著差别的能力。本发明新方法的应用通过两种不同类型的应力因子研究了不同牛奶样品质量的差别。每种应力因子都具有降低负责将液滴聚结率降到最低，从而确保产品在一段可接受的时间段内稳定性的液滴间势垒的相对高度V_MAX/kT的作用。尽管每种应力因子降低相对势垒高度的机制不同，但在每种情况下，从稳定性观点看，与其它批次相比，批次#2的牛奶都明确地被鉴定为次等。因此，很显然，这里教导的新方法能够在定量和定性的基础上辨别采用常规的现有方法可能不能可靠鉴定的分散相和乳化液之间稳定性或质量的差别。而且很显然，商品指定的常规的有效期，甚至是那些严格建立起来的有效期也未必有效。

为了进一步说明这种分散相的加快应力测试新方法的普遍适用性和效果，概括得自应用于另一类型的水包油型乳化液的相同研究的结果是有用的。分散相由植物油滴组成，由阴离子表面活性剂稳定，被利用来将负电荷施加到油滴表面。如下所述，一种施加到植物脂肪乳化液中的应力因子从与上述施加到牛奶研究中的应力因子所代表的机制不同的机制来获得它的有效性。施加应力的样品以前面的方式进行分析，采用基于消光(即SPOS-LE)的粒子尺寸分析(SPOS)，并且结果同样以大直径(范围：1.8-50μm)的油滴(“球”)在不同时间间隔的体积百分比或PDP表示。

在这些研究中(三个不同的实验)，为了评估随着时间的变化，加入的离子(既包括吸附也包括屏蔽)混合物对乳化液稳定性的影响，将低浓度(0.05M)单价阳离子(Na⁺、K⁺)的混合物和低浓度(0.003M)二价阳离子(Ca⁺⁺、Mg⁺⁺)的混合物加入到5％w/v的水包油型植物脂肪乳化液中。这种在这些实验全过程中使用的去稳定的阳离子的基本混合物此后被称作“混合离子种类”。最终的植物脂肪乳化液和混合的离子种类的分散相采用前述方式，通过在t＝0时刻时(即在加入混合离子种类后立即进行)的PSD的测量来评估。在8、16、20、24和28小时后，在室温下(23-26□)再次测量分散相。得到的PDP与t的行为总结于图16中。PSD的大直径的尾部存在可测量的变化，表明明显的油滴聚结的开始(在大约20小时(1200分钟)后出现)。其后得到的PDP值明显变短。建立“对照”试验，即将低浓度的混合离子种类加入到植物油乳化液中导致其变得不稳定，但仅仅在大约24小时的经历时间之后才明显表现出来。

为了进一步评估这里教导的新方法的有效性，将不同应力因子系统地施加到这种电荷稳定的植物油乳化液中，以确定它的不稳定特征是否在远快于20小时内被可靠地确定(即，在极大加快的基础上)。这些应力因子之一是控制加入简单的单价盐NaCl。与将CaCl₂加入到牛奶分散相中不同，引起脂肪滴上的电荷由于一些加入的Ca⁺⁺离子的结合而减少，NaCl加入到分散相中将不会导致Na⁺离子与带负电荷油滴的可评估的结合。而是，在这种情况下，加入的盐离子的主要影响是部分屏蔽了带电液滴之间的静电排斥(即，收缩了与液滴有关的电双层)，从而促进了它们的聚结。当使用简单的单价盐NaCl来描述部分屏蔽粒子间静电排斥时，应当理解，简单的二价或三价盐也可用于部分屏蔽静电排斥。

在第二系列实验中，将“混合离子种类”的基准量(与前面使用的浓度相同)加入到上述刚刚讨论的实验(即“基准”分散相)中使用的相同植物油乳化液(5％w/v)的四个分离的等份或批次中。与此同时(t≈0)采用刚讨论的仅仅屏蔽的机制，系统地对批次施加应力。在每个样品中建立逐渐增加的NaCl浓度：批次#1＝0M(“对照”，基准混合的离子种类)；批次#2＝0.05M(2.93g/L)；批次#3＝0.1M(5.86g/L)；批次#4＝0.15M(8.79g/L)。(批次#2-4等于批次#1加入水平增加的盐应力。)结果，为每种施加了盐应力的样品计算的体积-重量PDP被适当调整到新的基准最终类脂物浓度。然后与前面相同，通过测量的PSD来评估室温下(23-26□)每批的稳定性，但在五个不同的时间点：t＝0、60、120、180及240分钟(大约时间)。该研究被设计为，通过大约以时间长度的顺序—即从20小时到仅仅1-4小时，系统地加快明显、可测量的油滴聚结的开始。

这些测量的结果概括于图17中，显示为每个时间点和加入的NaCl浓度得到的PDP值：0M(“对照”，空心圆点)；0.05M(实心圆点)；0.1M(实心方块)；0.15M(实心三角)。显然，加入的NaCl浓度的增加导致PDP值中存在分级、加快的增加。施加的应力水平越高，明显的油滴聚结的开始就越快。在最高的应力水平(即加入0.15M的NaCl)实际上存在最早时间点t≈0处PDP的加倍，意味着样品在完成PSD测量所需要的短时间内—仅仅大约5分钟—已经明显去稳定。显然，通过明智地选择应力水平(即加入的NaCl浓度)，这种样品可用于揭示在比不存在可计量的应力(即＞20小时，图16)时所需的时间短得多的时间段内其潜在的不稳定程度。

表III中概括了观察到的加入了去稳定混合离子种类(图17中所示)的植物油乳化液的计算PDP对经历时间和盐应力水平[NaCl]的依赖性。对[NaCl]的每个值的PDP与t数据执行的线性回归分析结果也概括于表III中。对所有[NaCl]应力水平都得到了接近理想的相关系数r值。具体地，当[NaCl]＝0.05M、0.10M和0.15M时，r分别为0.958、0.980和0.973(表III中的粗体类型)。显示的与每个[NaCl]值相关的斜率值再次提供了存在混合的离子种类时，植物油乳化液的不稳定或次等程度的有用的定量度量。与前面相同，将斜率的增加(即相对于对照样品)除以加入的[NaCl]浓度，以达到对通过在样品中加入给定应力水平来诱导的不稳定的定量度量是有用的。对于全部三个[NaCl]值的所有r值如此接近一致的事实再次强化了本发明概述的加快应力测试方法的预测值，并认可了得自该样品的不稳定结论。由于加入了混合的离子种类，见图16和前面的讨论，在大约20小时后已经观察到这种植物油乳化液变得不稳定。系统地加入明显的、不同数量的NaCl发挥其所能起的作用—即，加快分散相的可重复的不稳定性的开始。

在第三种实验中，再次将混合的离子种类(相同浓度)加入到相同植物油乳化液(5％w/v)的四个分离的等份或批次中，形成与前面的实验中使用的相同的“基准”分散相。与此同时(t≈0)，系统地对批次施加酸应力(即降低pH)，与前面讨论的在一种牛奶稳定性研究中使用的技术相同。然而此时，以逐渐增加的比例将盐酸(HCl)加入到批次中，以逐阶段降低最终分散相的pH。包括开始的乳化液的植物油滴被卵磷脂表面活性剂所稳定，等电点(pH)大约为3.2。通过对这种由在低于较低的酸条件下诱导净负电荷的阴离子表面活性剂所稳定的分散相加入酸来加入应力，导致在细微分散的牛奶液滴上的静电电荷减少，从而诱导其团聚作用。未施加应力的最初样品的pH为6.56。将逐渐增加量的酸应力加入到乳化液的批次中(含有常用的去稳定阴离子种类的混合物)，等价于HCl的浓度大约为0.006M(0.228g/L)、0.012M(0.456g/L)和0.025M(0.912g/L)，在这些样品中分别产生5.65、5.13和4.46的pH值。油滴上的电荷因此接连落下。形成的施加了酸应力样品的最终pH值为：批次#1(“对照”)，pH＝6.56；批次#2，pH＝5.65；批次#3，pH＝5.13；批次#4，pH＝4.46。与前面的实验相同，通过在五个不同的时间点：t＝0、60、120、180及240分钟(大约时间)测量PSD来评估每个批次。与前面相同，该研究被设计为加快明显、可测量的油滴聚结的开始。计算的每种施加了钙应力的样品的体积-重量PDP被适当调整到新的基准最终类脂物浓度。

这些测量的结果概括于图18中，显示了对于每个时间点和降低的pH值得到的PDP值：pH＝6.56(“对照”，空心圆点)；pH＝5.65(实心圆点)；pH＝5.13(实心方块)；pH＝4.46(实心三角)。图18中显示的PDP图与从施加了NaCl应力的含有植物油乳化液加混合离子种类的分散相中得到的图17中显示的情况相似。测量的随着pH降低的PDP值中存在分级、加快的增加。在建立分散相的不稳定程度所需的时间帧内的加快与从施加了NaCl应力的分散相中得到的情况相似。施加的应力水平越高，明显的油滴聚结的开始就越快。在最高的应力水平，pH＝4.46，在最早时间点t≈0的PDP值增加50％以上。样品在完成PSD测量所需的短时间内(大约5分钟)已经再次明显地被去稳定。与前面相同，通过明智地选择应力水平(在这种情况下，由于加入HCl导致pH降低)这种分散相揭示在比不存在可计量的应力所需的时间短得多的时间段内其潜在的不稳定程度。

表IV中概括了观察到的加入了去稳定混合离子种类(显示于图18中)的植物油乳化液的计算PDP对经历时间和酸应力水平(pH)的依赖性。对每个pH值的PDP与t数据执行的线性回归分析结果也概括于表IV中。再一次，对所有酸应力(pH)水平都得到了接近理想的相关系数r值。具体地，当pH＝5.65、5.13和4.46时，r分别为0.972、0.987和0.996(表IV中的粗体类型)。显示的与每个pH值相关的斜率值再次提供了存在混合的离子种类时植物油乳化液的不稳定或次等程度的有用的定量度量。与前面相同，将斜率的增加(即相对于对照样品)除以加入的pH的变化(ΔpH)，以达到对通过在样品中加入给定应力(pH)水平来诱导的不稳定的定量度量是有用的。对于降低的pH的所有三个值的所有r值如此接近一致的事实再次证明了本发明概述的加快应力测试方法的预测值，并认可了从该样品得出的不稳定结论。系统地加入明显增加数量的酸发挥了其所能起的作用—即，加快分散相可重复的不稳定的开始。

上述实验验证，其中将专门、严格定义的应力因子系统地应用到两种不同的电荷稳定的乳化液，并通过灵敏及定量的装置来确定“分散相百分比”或者PDP作为随经历时间的函数，以形成本发明方法的三种优选实施例的基础。下面描述的每个实施例以系统地将不同的、特定应力因子应用到感兴趣的分散相样品中为中心，以评估其在加快的基础上的稳定性。

本发明方法的第一实施例，以图表的形式显示于图19中，利用包括pH的对照变化的应力因子“A”，—即，涉及所讨论的分散相或乳化液的连续相的pH升高或降低。在该实施例中，通过改变其pH对初始样品施加应力引起粒子(或液滴)表面上的平均电荷量减少，导致粒子间势垒高度V_MAX降低，并引起相邻粒子之间不可逆的团聚作用(或者相邻液滴聚结)速率相应加快。选择是增加还是降低样品的pH取决于粒子(或液滴)在它们正常的不受干扰的状态下所携带的净电荷是正电荷还是负电荷。如果未受干扰的分散相的pH大于“等电点”或者IEP(即，粒子上的电荷接近于零时的pH值)，粒子携带净的负电荷。在这种情况下，应力因子包括以一个或多个预定的增量降低样品的pH。这种系统的滴定通过加入一种或多种测量的浓酸量(“纯”的或者缓冲的形式)加入到初始样品中来完成。每个最终的pH值降低都造成分散相更接近其IEP，相应地减少了粒子或液滴上的平均电荷，从而导致粒子团聚作用或聚结的倾向相应地增大。

相反，如果初始分散相的pH低于IEP，粒子携带的净电荷为正。在这种情况下，应力因子包括通过系统地加入浓碱(同样为纯的或者缓冲的形式)，以一个或多个预定的增量增加分散相的pH。每次pH值增加都造成分散相更接近其IEP，最终达到与通过将酸加入到含有带负电荷粒子的分散相得到的结果相同—即，在加快的基础上，将分散相逐渐“推”向不稳定，表明了更迅速的粒子团聚作用或聚结。

如在图19中图解示出的，将待测初始分散相或乳化液分成N+1种分离的等份或者批次10₀、10₁、10₂、....10_N，其中N≥1。每一等份含有相同的样品体积，或者，可能含有不同的样品体积，这有赖于稳定性测试的特定设计。被称作10₀的样品等份构成稳定性测试的“对照”，因为没有对其施加任何应力(酸或者碱)。在测试方案中包含这种对照样品并不是严格必须的。然而，假设样品组成具有一个生产阶段到另一个生产阶段经常发生的易变性，通常期望在测试步骤中包括未施加应力的样品。这样，新的加快应力测试方法可靠地检测粒子团聚作用的微小变化的能力潜在地增强了，并表明了每个批次的质量。

在加快的应力测试的开始，此后称作t＝0，在11₁时将特定量的酸或者碱加入到N＝1样品等份中。在酸应力适合的情况下，分散相的pH因而从其初始值(即，对照样品的值)pH₀减少了给定(通常为预定的量，但不必须)增量ΔpH₁，得出新值pH₁＝pH₀-ΔpH₁。这种新的较低的值被理想化地测量，但可在加入应力因子后计算(基于样品等份的体积以及用于影响pH减小的浓酸或缓冲液的pH和体积)出来。替代地，由于加入的碱的影响，在初始分散相的pH增加增量ΔpH₁的情况下，产生的分散相的pH可表示为pH₁＝pH₀+ΔpH₁。

如图19图解所示，将包括加入酸或者碱(任何一种都合适)的应力因子“A”应用到待测分散相的N种不同(理想地，可鉴别)等份11₁、11₂、....11_N。在一些情况下，所讨论的分散相可具有相当好的特征描述和/或可预测性(例如，在对行为良好的生产过程的常规监测期间)，以至于仅需要施加单一水平的应力—即，±ΔpH₁，以确定其稳定性，或者缺乏稳定性。在这些情况下，N＝1就足够了。然而，当对新产品或者改进产品进行评估时，如这里描述的各种例子所示，为了获得一系列独立的PDP结果，至少应当将两个(即，N≥2)水平的增加应力施加到初始分散相中，可能会得到更大的准确性和可靠性。在最小的情况下，额外的应力增量的应用—即，±ΔpH_I，其中I＝1、2、...N，-可产生最终PDP测量的更大的可靠性，因而得到了关于样品稳定性结论的更大的可信度。通常，如果将N种不同水平的应力因子“A”应用到分散相中，产生N种施加了应力样品等份的pH值可描述为：在施加酸应力的情况下，pH_I＝pH₀-ΔpH_I，或者在施加碱应力的情况下，pH_I＝pH₀+ΔpH_I，其中I＝1、2、...N，并且ΔpH₁＜ΔpH₂＜...＜ΔpH_N。

在将N种不同酸或碱应力加入初始样品等份之后，每个等份的粒子尺寸分布(PSD)以及未施加应力的对照(#0)样品，采用具有足够灵敏度和分辨率的粒子尺寸分析技术在12步骤时测量。出于上面已经讨论过的原因，优选典型地基于消光(LE)原理，但也可任选地基于光散射(LS)的原理，或者二者结合(“LE+LS”)的SPOS技术，这取决于待评估的乳化液或分散相的类型。在这种情况下，测得的PSD典型地涉及粒子直径的范围，d≥d₀，其定义了包括PSD的最大粒子的“尾部”。基于期望的最大分析时间和样品稀释的程度，阈值d₀选择为将最终PSD的统计学意义(即信/噪比)最大化。典型地，用于每个样品等份的PSD测量在施加酸或者碱应力因子之后立即进行(即，尽可能快)。然而在一些情况下，可能期望在将应力因子施加到特定样品之后，在开始测量PSD之前等待一段特定长度的时间。基于用于执行应力测试的装置的复杂性，可一个样品等份接着另一个样品等份地连续测量PSD，或者并行测量，几乎同时采用多个独立的传感器及相关仪器来执行每次SPOS测量。

在测量每个样品等份的PSD(d≥d₀)之后，立即通过每个测得的PSD在13步骤时计算与经历时间和应力水平(ΔpH₁)相应的每个样品的“分散相百分比”或者PDP(通常也为d≥d₀)。该步骤之后，在14步骤时，允许每个样品都发生时间延迟Δt，接着再次测量PSD，并且计算每个样品的相应PDP值。时间延迟Δt典型地选择为对所有样品都基本相同，但这并不是必须的。任选地，基于选择的酸或者碱应力的水平，它可被选择为对一个或多个样品不同。替代地，基于对全部系列的样品等份执行PSD测量所需的时间，以及施加不同应力水平产生的加快的粒子团聚作用的特征时间，PSD测量的连续系列之间的标定时间延迟可选择为零。在后一种情况下，一系列样品等份的PSD测量和PDP值的计算有效地变成了连续的过程，而在测量的连续系列之间没有明显的停顿阶段。

对一系列施加了酸或碱应力的样品等份(包括未施加应力的对照样品)的PSD测量和相应的PDP计算的重复循环进行足够长的时间，使得对每种施加的应力水平，允许可靠确定作为经历时间函数的PDP。假定施加的应力水平被明智地选取，从而对于至少最高的应力水平(即最大ΔpH_I)，在期望的相对较短的时间段后，可观察到PDP值的显著增加。测量和计算循环的次数通常是预定的，特别是在过去已经很好地描述了关于分散相的稳定性和性能的特征的情况下。替代地，对于有关稳定性和质量相对较新和“未知”的分散相，测量循环的次数以及因而加快的应力测试的整个持续时间都可以是“不定的”。在这种情况下，仅仅在经过足够长的时间后中止该过程以允许对施加一个或多个应力水平(酸或者碱)的PDP值变化进行可靠确定。如果在合理长度的时间段之后，即使是在施加应力的最高应力水平下也没有观察到PDP值的有意义变化，通常采用一系列新的更高应力水平ΔpH_I来重复该过程。

通过上面描述的过程，获得了一系列PDP值(d≥d₀)作为pH和时间t的函数。通过这些PDP值，可在15步骤时得出至少两种可能有用的量或者一系列的量。这些量中的第一个是对于每个给定pH值，PDP随经历时间t的变化率，(PDP)/t|_pH。分别计算了每个施加应力(酸或碱)水平pH_I，即pH₁、pH₂、...Ph_N的这些偏导数值。在表I中显示用于三种全脂牛奶样品，并且在表IV中显示用于上面讨论的植物油乳化液的由每个pH值的PDP与t的线性回归分析得到的该“斜率”值。在对牛奶样品施加酸应力的情况下，在pH₁＝6.1(图6)和pH₂＝5.7(图7)时，在样品“0608”和“0615”的情况下，随着时间的增加，PDP基本保持不变，或者在样品“0612”的情况下，其随时间线性增加。由线性回归分析得到的“斜率”Δ(PDP)/Δt在pH₁＝6.1时为0.00204，并且在pH₂＝5.7时为0.000260。

上面也讨论了，在植物油乳化液的情况下(加上混合的离子种类)，存在对于同施加的酸应力相关的某些减小pH值的PDP与t图中观察到的适量曲率量(图18)。在那种情况下，(PDP)/t值不仅依赖于pH值(即，随着后者的降低而增加)，而且在适当程度上依赖于t值。在任何情况下，对于所有采用的pH值，PDP与t的曲度小到足以允许线性近似，以允许斜率Δ(PDP)/Δt可被每个pH_I值的单个值所表征。如表IV所示，当pH从5.65分别减小到5.13到4.46时，斜率值逐渐增加，从0.00037到0.00072到0.00099。(在pH＝6.56时，对照样品的斜率0.00003忽略不计。)

存在另一种可从一系列PDP值推导的量—对于给定的经历时间t，每单位pH变化的PDP增加，记为(PDP)/(pH)|_t。这种偏导数值可计算各种经历时间的增加值(如果需要，在实际实验次数之间插入以获得每个期望t值的PDP值)。对于给定t值的(PDP)/(pH)值通常依赖于pH—即，PDP不一定随着pH的增加(或减少)而线性增加。然而，使用线性近似来描述随着应力水平的变化(即ΔpH)而变化的PDP是很方便的，在该情况下“斜率”可用每个t值的Δ(PDP)/Δ(pH)近似。当然，假定(PDP)/t|_pH的斜率为正，该斜率通常随着时间t的增加而增加。例如，在从施加了酸的牛奶批次0612中产生数据的情况下(表I)，与pH从6.6下降到6.1((即ΔpH＝-0.5))有关的斜率Δ(PDP)/Δ(pH)随时间增加如下：0.07(80分钟)、0.48(160分钟)和0.85(240分钟)。基于pH从6.6下降到5.7(即ΔpH＝-0.9)的相应计算的斜率值为0.17(80分钟)、0.41(160分钟)和0.62(240分钟)。在施加了酸的植物油乳化液的情况下(表IV)，与pH从6.56下降到5.65(ΔpH＝-0.91)有关的斜率Δ(PDP)/Δ(pH)如下：-0.001(60分钟)、0.040(120分钟)、0.058(180分钟)和0.087(240分钟)。基于pH从6.56下降到5.13(ΔpH＝-1.43)的相应斜率值为0.028(60分钟)、0.064(120分钟)、0.089(180分钟)和0.134(240分钟)。最后，基于pH从6.56下降到4.46(ΔpH＝-2.1的斜率值为0.046(60分钟)、0.076(120分钟)、0.112(180分钟)和0.135(240分钟)。因此，对于这种分散相，对于所有经历时间值来讲斜率Δ(PDP)/Δ(pH)随ΔpH增加而增加。

总之，第一实施例的讨论保留了在16步骤处对所研究分散相的“优值”的指定，以便于其稳定性可定量描述，并可与相同分散相的其它例子或者其它产品一起比较。或许定义样品的优值或FM的最简单和最直接方式是使用(PDP)/t|_pH的计算值。对于给定应力水平ΔpH而言，稳定的分散相将产生相对较小的(PDP)/t|_pH值，而次等分散相将产生相对较大的这种参数值。在分散相的pH变化了给定量ΔpH_I后得到的(PDP)/t|_pH值，描述了由于pH的变化分散相如何快速地发生不可逆团聚作用。因而，基于该值，可对在施加酸或碱应力之前初始样品的稳定性进行“分级”。对于给定pH_I的增量(即ΔpH_I)，(PDP)/t|_pH值越大，初始样品就越不稳定。

替代地，在给定经历时间后PDP值对pH变化的灵敏度可用于评估初始样品的稳定性。那就是说，FM可采用在给定的经历时间t值(假定该时间长到足以允许加快的不稳定性来判断其本身)计算出的(PDP)/(pH)|_t值来定义。对于给定的经历时间t值，(PDP)/(pH)|_t值越大，并且施加的应力值ΔpH_I相对较小，初始样品就越不稳定。分散相对pH的给定变化的灵敏度可用于确定最佳应力水平，或者应力水平范围，以执行加快的应力测试。

总的说来，有至少两种简单的方法来定义感兴趣的分散相的优值。它们是：1)对于给定应力水平ΔpH_I，测量PDP相对于经历时间的变化；以及2)对于给定的经历时间t，测量PDP相对于pH的变化。虽然得到的值可分别考虑，但同时还可将它们结合(线性或非线性)，形成从前两者导出的第三值。这些计算或导出值中的一个或另一个可有用地与“基准”值(前面得出的同一产品的成功例子)或者其它可比产品的“基准”值相比较。这种比较提供了用于确定所讨论的产品是否足够稳定到允许它继续生产、销售和使用的方法，或者生产过程(包括原始输入原料的质量)的关键方面是否需要改进或改变的方法。是单独使用还是作为全部系列值使用(即，包含于合适的算法中)，提供了为分散相指定一个或多个FM度量并且因此评估其稳定性的方法。

图20中图示概括的本发明方法的第二实施例，除一点之外其余都与第一实施例相同。唯一的差别在于它利用了不同的应力因子，该应力因子标记为“B”，包括对照，系统的加入特定的电解质的情况，该特定的电解质在离解后能提供被感兴趣的分散相或乳化液中的带电粒子(部分)吸附的离子。带电离子被带相反电荷的粒子或者液滴吸附导致它们表面上的平均电荷减少。加入的电解质浓度越大，被吸附到粒子或液滴的带电表面上的带电离子的平均数量就越大，并且在该粒子或液滴上产生的净电荷就越低。在该方式中对分散相施加应力的净效应与如在第一实施例中提供的通过pH的降低或升高来对其施加应力所达到的效果相同。用于实现这种电荷减少的机制在这两个实施例中的每一个中基本不同，但就定性而言，净效应是相同的。如同在第一实施例一样，这种电荷的减少导致粒子间势垒高度V_MAX降低，并因此引起分散相或乳化液中相邻粒子/液滴的不可逆团聚作用速率加快。应当指出，将吸附电解质加入到感兴趣的电荷稳定的分散相中还对其具有第二种去稳定的影响。最终将运动离子(带正电荷和带负电荷)引入分散相的连续相中导致相邻粒子之间的静电排斥力被部分屏蔽。这种动作引起粒子间势垒高度的降低，独立于由通过吸附离子引起的粒子上电荷的减少所引起的降低。这种屏蔽效应是将在下面讨论的第三实施例的课题。

在实施感兴趣的分散相或乳化液的加快应力测试的第二实施例时必须作出两种选择。第一，必须选择合适的电解质—即，这种电解质在离解后，能够提供被带有相反电荷的粒子/液滴的表面极大程度吸附的离子。在对牛奶样品执行应力测试的情况下，如上所讨论，证明氯化钙是电解质的一种很好选择，因为离解的Ca⁺⁺离子明显具有对包括全脂牛奶的分散相的(牛)酪蛋白包被的脂肪滴的亲合力。典型地，许多电解质都是用于感兴趣的应力分散相的合适候选者(假设离子以一定程度吸附到带电粒子/液滴上)。当然，一旦选定了电解质，第二种必须作出的选择是加入该电解质的合适浓度范围。可基于理论考虑来进行估计(即，采用选择性离子吸附模型，与DLVO理论的数值预报结合)。替代地，并更典型地，适合浓度的范围可通过感兴趣的分散相的应力测试由试差法来确定。

如在图20中所示，在第二种实施例中也采用与第一实施例中使用的相同步骤，提供样品的批次或者等份20₀、20₁、20₂、....20_N。唯一的不同在于，在21₁、21₂、....21_N处施加到初始样品的N个不同等份的应力因子的本质。在t＝0(标称的“开始”)时将所选电解质的不同量的原液(即，具有给定浓度)加入到初始样品的每个等份中，从而在每个样品等份[电解质]₁、[电解质]₂、...[电解质]_N中建立不同的、期望的吸附离子(与它们的反离子一起)浓度。在将应力因子加入N个样品等份中之后(也建立了对照样品#0，其中没有加入电解质)，包括每个应力测试循环的一系列过程与上述第一实施例中相同。它们是(对于每个样品等份，包括对照样品)：1)采用合适的粒子尺寸分析技术，优选SPOS-LE，在22步骤处测量PSD(d≥d₀)；2)在23步骤处计算PDP(通常也为d≥d₀)；3)任选地，在下一PSD测量和PDP计算循环开始之前，在24步骤处允许经过时间Δt(通常但不必须，实质上对每一等份都相同)。

与第一实施例中相同，对于N种不同水平的施加应力(即，加入的各种浓度的电解质[电解质]_I)和各种经历时间得到的一系列PDP值，产生描述分散相对施加的应力因子的灵敏度的量的增加。这些量可用于评估感兴趣的分散相或乳化液的稳定性。在25步骤处这些量中的第一个是在加入电解质[电解质]的给定浓度下，PDP随经历时间t的变化率，记为(PDP)/t|_[电解质]。对施加吸附电解质[电解质]_I应力的每种水平，即对于[电解质]₁、[电解质]₂...[电解质]_N分别计算出该偏导数值。对于上面讨论的三种全脂牛奶样品，通过每个[CaCl₂]值的PDP与t数据的线性回归分析得到的这种“斜率”值显示于表II中。随着时间的增加，样品“0608”和“0615”在最低应力水平[CaCl₂]＝0.005M时，PDP基本保持恒定。对于样品“0612”，[CaCl₂]＝0.005M和0.01M时PDP都随时间线性增加(见图11)。通过线性回归分析得到的斜率Δ(PDP)/Δt在[CaCl₂]＝0.005M时为0.00023，以及在[CaCl₂]＝0.01M时为0.00038。对于样品“0608”来说，在最高应力水平[CaCl₂]＝0.01M时，其PDP也基本随时间线性增加，斜率为0.00043。

还有可从一系列PDP值导出的另外一种量—对于给定的经历时间t值的每单位电解质浓度[电解质]增加的PDP增加，记为(PDP)/[电解质]|_t。该值用于计算每个经历时间的值(如果合适而且需要，在实验次数之间插入)并将通常依赖于[电解质]—即，PDP不一定随[电解质]增加而线性增加。然而，使用线性近似来描述PDP随着应力水平的变化(即[电解质])而变化是很方便的，在该情况下“斜率”可用每个t值的Δ(PDP)/Δ[电解质]近似。当然，假定(PDP)/t|_[电解质]的斜率为正，该斜率通常随着时间t的增加而增加。例如，在施加了氯化钙应力的牛奶批次0612的情况下(表II)，与[CaCl₂]＝0.005有关的Δ(PDP)/Δ[电解质]斜率可通过可获得的数据来计算并随时间增加：40(80分钟)、19(160分钟)、23(240分钟)和55(660分钟)。与[CaCl₂]＝0.01M有关的斜率相应计算值为：44(80分钟)、43(160分钟)、42(240分钟)和64(660分钟)。

如第一实施例相同，与在第二实施例中使用的吸附电解质应力相关的部分导出的计算值—即(PDP)/t|_[电解质]和(PDP)/[电解质]|_t—可在26处用于建立感兴趣的分散相的优值。如果定量的(PDP)/t|_[电解质]用于定义FM，很明显，对于给定应力水平[电解质]，稳定的分散相将产生相对较小的这种参数值，而劣质分散相将产生相对较大的值。替代地，对于给定的经历时间t值，FM可采用(PDP)/[电解质]|_t的计算值来定义。使用这些派生量中的哪一个，是单独使用还是彼此结合(通过合适的算法)使用，这都取决于研究的分散相和采用的电解质应力因子的类型(以及浓度范围)。在将氯化钙应力施加到上面讨论的牛奶样品中的情况下，在[CaCl₂]＝0.005M时样品“0608”的PDP(图10)几乎不随时间而发生变化，但在[CaCl₂]＝0.01M时显示了适度的线性增加。被鉴定为次品的样品“0612”的PDP(图11和13)，在[CaCl₂]＝0.005M时已经显示了随时间变化的少量增加，并在[CaCl₂]＝0.01M时显示了随时间变化的大的非线性和快速增加。最终，最年轻最稳定的样品“0615”的PDP(图12)，在[CaCl₂]＝0.005M时显示如样品“0608”一样，随经历时间基本上不发生变化。然而，甚至是在[CaCl₂]＝0.01M时，PDP仅显示了随时间的较小变化(即，远远少于样品“0608”所观察到的变化)。显然，使用吸附Ca⁺⁺作为三个批次牛奶的应力因子，允许它们被有效并明确地“分级”。最年轻的样品“0615”是最稳定的(毋庸置疑，考虑到它的ED)；然而，最老的样品“0608”是第二最稳定的，而中间年龄的样品“0612”显示为稳定性远远低于样品“0608”(这一点令人惊异，考虑到它们的ED)。

一方面，假定为实现第二实施例而选择的电解质不产生太强的能够被带电粒子/液滴表面所吸附的离子。另外，加入的电解质浓度范围可能太小，导致粒子上的净电荷不能从非常小(处于最低[电解质])更改为最大(处于最大[电解质])。这种分散相响应于加入的应力因子的压缩可使其难以达到PDP对电解质浓度变化、经历时间或者二者都包括的线性响应。

本发明的第三并且最后的实施例与第二实施例相似，并且被图示概述于图21中。与第二实施例相似，它也利用加入的电解质(然而，现在仅仅指的是“盐”)为初始样品施加应力。唯一的不同在于，在采用盐的情况下(标记为应力因子“C”)，所述盐被假定为是一种刚一离解就产生几乎不能被包括分散液的分散相的带电粒子或液滴吸附的带电离子类型。而是，离解的盐离子保留于分散相的连续相中，能在其中自由扩散。因此，在本实施例中，保留在粒子或液滴上的平均电荷量基本没有被加入到初始样品等份中的不同量的这种盐所改变。因此，加入盐减小分散相的稳定性(即，促进团聚作用)的方式与在第一和第二实施例中达到的方式不同，在后两者实施例中，通过降低粒子表面保留的净电荷，使粒子间排斥力减弱。而是，在该情况下粒子间排斥力通过将可移动的离子加入到连续相中而减小。这些离子按照热力学平衡，以将它们作为“屏蔽”或者部分中和每个带电粒子发出的静电场的方式而进行分布。作为这些加入的屏蔽离子的结果，粒子间排斥势能V_R(x)随着相邻粒子之间的距离x的增加很快衰减。(见图1-3)。也就是说，表征电双层厚度的Debye-Hückel屏蔽长度的倒数K^-1减小。这种排斥静电场屏蔽增加的净结果是粒子间势垒高度V_MAX降低，该粒子间势垒高度V_MAX用于对分散相去稳定。

同样，在实施第三实施例时必须作出两种选择。第一，必须选择合适的盐—即，这种盐在离解后，能够提供保留于研究的分散相的水相中的离子，很大程度上不能吸附到带有相反电荷的粒子/液滴的表面上。(离解的盐离子对减小与每个带电粒子有关的电双层厚度的有效性同样高度依赖于离子的化合价，如Debye-Hückel理论所教导的那样。)在对上面讨论的植物油乳化液(加上混合的离子种类)执行应力测试的情况下，氯化钠被证明是用于添加的盐的一种很好选择。第二种选择涉及加入的盐的合适浓度范围。同样，可使用DLVO理论来进行估计。然而，典型地合适的浓度范围可通过感兴趣的分散相的应力测试，由试差法来确定。

如在图21中所示，在第三实施例中也利用与第一与第二实施例中使用的相同步骤。提供对照批次30₀以及N种另外的批次30₁、30₂、....30_N。唯一的不同在于，在31₁、31₂、....31_N处施加到初始样品的N个不同等份的应力因子的特性。在t＝0(标称的“开始”)时将所选盐的不同量的原液(即，具有给定浓度)加入到初始样品的每个等份中，从而在每个样品等份中建立不同需要的屏蔽离子浓度。加入盐的最终浓度被称作[盐]₁、[盐]₂、...[盐]_N。在将应力因子应用到N个样品等份中之后(对照样品中没有加入盐)，包括每个应力测试循环的一系列过程与上述前两个实施例中相同。它们是(对于每个样品等份，包括对照)：1)使用合适的粒子尺寸分析技术，优选SPOS-LE，在32步骤处测量PSD(d≥d₀)；2)在33步骤处计算PDP(通常也为d≥d₀)；3)任选地，在下一PSD测量和PDP计算循环之前，允许在34步骤时经历时间Δt(典型地，但不一定，基本上对每一等份都相同)。

与前两个实施例中相同，对于N种不同水平的施加应力(即加入的各种浓度的盐[盐]_I)和各种经历时间获得的一系列PDP值，在35步骤处产生描述分散相对施加的应力因子灵敏度的计算的量增加。也就是说，这些量可用于评估感兴趣的分散相或乳化液的稳定性。这些量中的第一个是对于加入盐的给定浓度[盐]，PDP随经历时间t的变化率，记为(PDP)/t|_[盐]。对每个施加的盐应力水平[盐]_I即，[盐]₁、[盐]₂...[盐]_N分别计算出该偏导数值。对于上面讨论的植物油乳化液，由为每个[NaCl]值的PDP与t数据的线性回归分析获得的这种“斜率”值显示于表III中。从某些[NaCl]值的PDP与t图中观察，存在适当量的曲率值(图17)。在这种情况下，(PDP)/t值不仅依赖于[NaCl]值(即随着后者的增加而增加)，而且还适当程度地依赖于t值。在任何情况下，对于所有采用的[NaCl]值，PDP与t的弯曲度小到足以允许线性近似，以允许斜率(Δ(PDP)/Δt)可用每个[NaCl]值的单个值来表征。如在表III中所示，当[NaCl]从0.1M增加到0.15M再到0.2M时，斜率值逐渐增加，分别从0.00085增加到0.00152再到0.00195。(对照样品的斜率为0.000098，可以忽略。)

还有可从一系列PDP值导出的另外一种定量—对于给定的经历时间值，每单位[盐]增加的PDP增加，(PDP)/[盐]|_t。为每个经历时间的值(如果需要，在实验次数之间插入)计算该量的值。在给定t值下的(PDP)/[盐]值将通常依赖于[盐]—即，PDP不一定随[盐]增加而线性增加。然而，使用线性近似来描述随着应力水平(即[盐])的变化而变化的PDP是很方便的，在该情况下“斜率”可用每个t值的Δ(PDP)/Δ[盐]来近似。当然，假定(PDP)/t|_[盐]的斜率为正，该斜率通常随着时间t的增加而增加。例如，在施加了氯化钠应力的上面讨论的植物油乳化液(加上混合的离子种类)的情况下，与[NaCl]＝0.1M有关的斜率Δ(PDP)/Δ[盐]可通过表III中提供的数据计算并且随时间而增加，如下：0.55(60分钟)、0.97(120分钟)、1.63(180分钟)和2.30(240分钟)。与[NaCl]＝0.15M有关的相应斜率计算值为：0.49(60分钟)、1.16(120分钟)、1.92(180分钟)和2.59(240分钟)。最后，与[NaCl]＝0.2M有关的斜率值为：0.85(60分钟)、1.30(120分钟)、2.33(180分钟)和2.81(240分钟)。因此，对于该乳化液，对于所有经历时间值，Δ(PDP)/Δ[NaCl]都随[NaCl]的增加而增加。

如前面的实施例，与在第三实施例中使用的盐屏蔽应力相关的偏导数计算值—即(PDP)/t|_[盐]和(PDP)/[盐]|_t—可在36步骤处用于建立感兴趣的分散相的优值。如果量(PDP)/t|_[盐]用于定义FM，很明显，对于给定应力水平[盐]，稳定的分散相将产生相对较小的这种参数值，而劣质分散相将产生相对较大的值。替代地，对于给定的经历时间t值，FM可使用(PDP)/[盐]|_t的计算值来定义。使用这些派生量中的哪些派生量，是单独使用还是彼此组合使用(通过合适的算法)，这些都取决于研究的分散相和采用的盐应力因子的类型(以及浓度范围)。在将氯化钠应力施加到植物油乳化液(加上去稳定的离子种类混合物)的情况下，如早先讨论的，对于所有三种施加的应力因子水平[NaCl]＝0.05M、0.10M和0.15M，发现PDP随时间略微非线性增加(图17)。在全部三种情况下，由于加入了氯化钠，乳化液向着明显不稳定(即明显的液滴聚结)的演变显著加快。应力水平[NaCl]越大，液滴聚结的绝对程度或者PDP值就越大，并且PDP随时间的变化率或者(PDP)/t就越高。

使用例如一个或多个上述实施例，用于分散相样品加快应力测试的一种或多种方法的实施，通常需要使用专门仪器。一种适于实现图19-21中显示的三种实施例中任一个实施例的典型装置的简化框图显示于图22中。一个计算机控制的自动取样装置38方便地允许对感兴趣的样品分散相(具有适当的预定浓度)的多个批次进行应力测试。自动取样装置38图解显示为包括一个控制的支撑元件39，如所示的可上下及侧向移动，以便于它能移动管道56和66，所述管道将在下面解释，其选择性地将样品分散相或乳化液以及应力因子供应到测试容器40、41、42和43中；以及移动管道72，用于将样品和应力因子的混合物从测试容器中选择性地抽出。在图22显示的例子中，有容纳于适当体积的容器40、41、42和43中的四个不同批次的样品分散相。将三个批次(指定为#1、#2和#3)暴露于特别选择的应力因子(即酸或碱、吸附电解质或者屏蔽盐)，并且每个批次被指定为接收不同的应力水平(即分别为ΔpH或者[电解质]或者[盐]浓度)。另外一批没有施加应力因子的样品(指定为#0)作为对照样品，如前所述。

两种独立的液体子系统显示于图22中。第一液体子系统50(右上角)采用液体计量装置52(例如，注射泵)来通过管道56将预定体积的适当浓度的初始样品分散相从保持容器54递送到位于自动取样装置的适当样品批次容器40、41、42或43。这种液体计量装置典型地由控制自动取样装置和包括图22中图解显示的测试装置的其它子系统的同一计算机控制器/处理器子系统100来控制。第二液体子系统60(左上角)采用独立的液体计量装置62(例如，另一注射泵)，以通过管道66从容器64中递送包括所选应力因子的预定体积的液体。如前所讨论的，所述液体可以是具有特定摩尔浓度和pH(或者具有特定组成和pH的特定缓冲液)的相对浓缩的酸或者碱，或者是相对浓缩的电解质或盐，或者是它们的组合。图22中显示的每种液体计量装置由同样用于控制并与包括应力测试装置的其它子系统通信的同一计算机控制器/处理器子系统100控制。典型地，期望的初始样品分散相液体的体积首先被分配到包含在自动取样装置中的每一个样品批次容器中。然后期望的(典型地，体积非常小)“应力因子”液体的体积分配到每个样品批次容器中(即图22中的#1、#2和#3)。加入到每个容器中的应力因子液体的体积是不同的，由特定样品批次所需要的最终pH或者电解质/盐浓度(即，应力水平)确定。搅拌装置(未显示)，诸如机械搅拌叶片，或者优选磁激励搅拌棒在分配期间用于实现每个容器中初始样品分散相液体和加入的应力因子液体的充分混合，从而确保在每个容器中都是均匀悬浮液。当将应力因子液体分配到该批次时，建立每个样品批次的加快应力测试的标定开始时间(即t＝0)，并且该时间被系统计算机控制器/处理器100所记录。

在经过适当的预定时间Δt之后(图19-21)，将预定量的施加了应力的样品分散相液体从期望的样品批次容器中移出，并通过用于获得PSD(d＞d₀)的粒子尺寸分析仪子系统80来抽取，如前所述。粒子尺寸分析仪80是单粒子光学传感器(SPOS)，并且包括一个激光二极管82，其通过光束成形光学元件84和光流路池(optical flow cell)86将光束83投射到光检测器88上。粒子尺寸分析仪80优选地根据消光(LE)原理操作，尽管如上面所解释的，对于某些应用可采用光散射(LS)型或者使用LE+LS组合型传感器设计。在任何情况下，分析仪提供粒子尺寸分布(PSD)。通常定位于粒子尺寸分析仪80“下游”一侧的合适的泵装置70(例如第三注射泵)用于将期望的施加了应力的样品分散相液体通过管道72从样品批次容器移到排放处74。这些待分析的施加了应力的分散相以规定流速通过光流路池86抽取。流经该光流路池的液体总体积由样品批次容器中最初得到的体积(以及离散分析的预期总数，通过测试的总经历时间分离)和最终PSD所期望的统计准确性来确定。通过SPOS型粒子尺寸分析仪80的适当尺寸(即d＞d₀)的粒子产生的信号在信号调节装置90的适当调节后，使用计算机控制器/处理器100中的适当电路进行分析(典型地，但不一定与用于控制其它子系统的计算机相同)。结果，得出PSD，该PSD揭示了关于粒子团聚作用状态的信息(例如，那些包括PSD的大粒子“尾部”)。

在初次将应力因子分配到每个样品批次容器中之后，同样使每个施加了应力的样品批次的预定量加上(任选)未施加应力的样品批次，以预定时间间隔一次一个通过粒子尺寸分析仪子系统80。通过对每个批次采用不同的粒子尺寸分析仪子系统80，预定量的每个样品批次可通过相应的粒子尺寸分析仪子系统同时并行提供。结果，在每个批次的每个经历时间值t得到每个施加了应力的样品批次的PSD。通过每个PSD，可通过系统计算机进一步计算出PDP值(即，对于d＞d₀)，并对最终计算的PDP值进行适当校正，以反映加入的应力因子液体的不同体积。从而，对于每个施加了应力的样品批次获得的一系列PDP与t结果构成了感兴趣的样品分散相的加快应力测试的“原始数据”，如较早描述的。通过这一系列的PDP值，使用计算机来获得其它感兴趣的衍生量，用于表征分散相的稳定性和/或质量，如上所述。对于任何给定的经历时间值t，所述这一系列的PDP值包括PDP自身，以及与PDP相关的量，包括但不限于：偏导数(PDP)/t|_{[应力水平]}和(PDP)/[应力水平]|_t，如与本方法的三个实施例相关的较早讨论。

尽管自动取样仪38图解显示了来自泵52的管道56以及来自泵62的管道66可将分配的初始样品或者应力因子转移到所选容器40、41、42或43中，并且管道72通过泵70从所选容器40、41、42或43中移出排出液，但应当理解的是，如需要的那样，其它装置例如计算机控制的阀系统可用于管理液体的移动。

如较早讨论的，使用本发明的方法可能对感兴趣的分散相进行加快的应力测试，而不用借助SPOS技术的使用。相反，其它粒子尺寸分析的技术也可用于获得施加了应力的样品批次的PSD，或者表征所述PSD。因此，代替在图22中显示的SPOS型粒子尺寸分析仪子系统80，人们可以其它类型的粒子尺寸检测器来代替。一些可采用的可能有用的技术包括上面所提到的那些：电阻孔、动力学光散射、激光衍射(即，Mie散射和/或Fraunhofer衍射)、超声衰减、以及其它技术。然而，还应理解，在相关装置中不采用粒子尺寸分析仪本身，也可能实现本发明教导的加快应力测试方法。前面提到的例子包括浊度(即，光通过样品分散相部分的给定路径长度的衰减)和光散射技术。在每种情况下，在给定经历时间间隔t，对于给定施加了应力的样品分散相可产生单一数字量或值(这里称作“X”)。这些替代的测量技术中的任何一个都没有产生PSD。因此，对每种样品和经历时间间隔也没得到PDP值。相反，将只能得到初步测量的量“X”，例如，所述“X”等于从施加了应力的样品分散相中得出的浊度或光散射强度。

对于这两种用于表征样品稳定性的可替换技术中的任一种，假定仪器设计恰当，由于对分散相施加了应力，X值将随着粒子团聚作用的程度而单调增加。对于给定的施加的应力水平，经历时间越长，通常测得的X值将越大。同样地，对于给定的经历时间长度，施加的应力水平越大，通常X值也越大。因此，在基于使用粒子尺寸分析仪的装置的情况下，还存在从测得的量X导出的量，其可用于表征所测试分散相的稳定性或者质量。这些导出的量包括但不限于，X/t|_{[应力水平]}和X/[应力水平]|_t。可用于实现本发明的将这些替代技术用于粒子尺寸分析，但不产生PSD或PDP值的方法的装置图解地显示于图23中。

图22的粒子尺寸分析仪80被传感器180所取代，其包括将光束184通过流路池186投射的光源182。然后光束导向用作浊度检测器的光传感器188。当光束穿过流路池186时，样品分散相中的粒子团聚作用的增加导致光束强度的降低。因此，被浊度检测器188检测到的信号V_X的减弱指示了粒子团聚作用增加，表明分散相样品的质量较差。信号V_X从浊度检测器188通过图示的开关189供给到信号调节器190，再到计算机控制器/处理器100，以产生从信号V_X得到的质量X。

可替换的实施方案是，光散射检测器192接收流路池186中的粒子散射的光。粒子团聚作用的增加导致导向光传感器192的散射光增加，使得在检测器192中产生的信号V_X的增强，表明了团聚作用增加以及样品分散相的质量较差。信号V_X通过开关189供给到信号调节器190和计算机控制器/处理器100，以提供从信号V_X得出的质量X。图23中的这种可替换装置的操作顺序与上面概括的图22中的优选装置(基于SPOS)的描述基本上相同。相同的参考数字表示相同部件。

通过这些实施例的描述，很显然，研究的某些分散相的稳定性可以是“多维的”—即，它可以参看一种以上的物理机制。在这些情况下，这些分散相的最有效应力测试可能需要同时应用一种以上类型的应力因子一即，通过使用多维的应力因子。事实上，人们可同时将上述两种甚至所有三种实施例组合起来。例如，由于粒子带有的电荷相对较高，并且粒子间的移动离子相对较少，给定分散相可能是稳定的。在这种情况下，系统地对其施加应力的最有效方式可能是加入特定的电解质(以一种或多种浓度)，使粒子上的电荷和静电排斥能V_R都减小，这两种动作都导致能量势垒高度V_MAX的降低。通常，多维应力因子可通过组合在这里描述的实施例(应用于各种组合和浓度/强度)中单独使用的两种或多种应力因子来专门设计。再次地，这些设计包括：加入酸(或碱)；加入吸附电解质以及加入非吸附的盐。

在该讨论结束时，回顾本发明的关键构思和突出特点是很有用的。设计了将特定应力因子应用到给定悬浮液或乳化液，以加快产品中固有的去稳定过程，以揭示在最终制剂中最终出现的缺陷。本发明建议使用替代度量—即一种或多种应力因子—以预测分散相的稳定性，并最终预测贯穿其指定保质期或使用寿命的分散相的性能。应力因子是分散相的粒子间势垒高度V_MAX的近似表示，从而提供了关于最终产品的稳定性和质量的预报信息。应力因子的主要目的在于，定量鉴别对电荷稳定的分散相中由V_MAX的幅值支配的现有粒子间稳定性干扰的净效果。大体上，通过使用高灵敏度的粒子尺寸分析技术，与系统施加一种或多种应力因子结合，通过系统地滴定V_MAX，在本发明中概述的方法允许校准潜在的分散相稳定性的退化。上面详细解释了将精巧的灵敏的粒子尺寸分析能力(LE-SPOS)与将一种或多种应力因子应用到两种不同的水包油型乳化液/分散相的方法的结合。这些新方法利用相关结果变量“PDP”，该变量提供了V_MAX的替代度量。应力因子对PDP随时间变化(PDP与t)的定量影响(累计的以及差分的)的解释是独一无二的，并构成了本发明新颖性的核心。

通过相对于本发明教导的定量检测V_MAX相应变化(即，减小)的方法能力的三种基本观点，这种方法是特别重要的。第一，它最小化，或者一起避免了初始制剂的物理化学结构中潜在的明显改变(即，相图的变化)，这将另外由施加了过量水平的各种应力因子产生。此外，可能产生具有不同物理特征的明显不同的分散相或乳化液，并且因此可以预期施加了这样的过量应力因子诱导后其性能与初始分散相的性能不同。第二，现在可对另外可以忍受常规甚至最适量应力的某些非常不稳定的分散相的稳定性进行评估。例如，在一些情况下，根据包括分散相的成分的特性，由非常小的应力诱导的干扰确定的两种制剂之间的稳定性差别将需要准确的测量，以基于V_MAX固有的临界差，来区分两种水平之间的稳定性。第三，应力因子响应的这种“微调”将极大地增强用于评估感兴趣分散相的综合性能方法的综合预报能力。

上面的描述教导了通过将一种或多种应力因子施加到同一初始分散相的多个批次来评估给定分散相的稳定性的方法，其中在开始时(即，标称的t＝0)对每个批次加入不同的应力水平或强度。这种方法建立了一种“平行处理”的形式，其中当有应力水平存在时，使用许多样品批次来测量不同应力水平的影响。当通过加快的应力测试来研究相对较新的分散相(即，没有很好表征关于其稳定性和/或质量的分散相)时，这种“粗略近似”方法特别合适。这种方法在建立感兴趣的分散相的最佳应力“轮廓”(即对于给定应力因子建立有效应力水平范围)是有效的。这种有用的第一步骤典型地在感兴趣分散相的生产程序开始之前的研发阶段被应用。

然而，一旦对感兴趣的分散相建立了最佳应力轮廓，很显然，应用本发明的方法可与使用不同的“串行处理”方法具有等同的效果。也就是说，可对初始样品的单个批次反复(即周期的)施加水平逐渐增加的应力，以达到加快的不稳定的开始。在开始—即t＝0时，可将给定应力水平的给定应力因子施加到单个样品批次中。在计算PDP后，经过规定的适当经历时间，然后使用相同的应力因子，以更高水平进一步施加应力到同一样品批次中。该过程可周期性地重复，每次都对PDP进行确定。得到的PDP与t图可预期由单调增加(“向上凹入”)的曲线组成，其中曲线的详细性能—即，(PDP)/t与t—揭示了感兴趣分散相的潜在稳定性。对于给定系列的增加的施加应力水平，初始(未施加应力)分散相越稳定，产生的PDP与t图越“扁平”(曲率较低)。将产生的曲线与为先前已知样品得到的参考或者基准标记曲线相比，可接受的稳定性将允许对产品批次的质量进行监测并验证。因此，本发明的常规商业或私人使用通常可将其应用作为标准质量保证/质量控制(QA/QC)程序的一部分，得出可进一步成为随时间变化而精炼的进化的数据库，成为给定分散相的标准操作过程的一部分。

本发明的新方法基于假定给定分散相(即给定尺寸范围，d≥d₀，通过SPOS或者其它足够灵敏的技术测量的粒子团聚作用变化)对给定应力因子应用的响应是应力水平的幅值、经历时间和分散相潜在稳定性的灵敏的以及可复制的函数。因此，不依赖于胶体稳定性的理论模型(例如基于DLVO理论)，给定类型的分散相或乳化液的相对稳定性可通过在施加一种或多种水平(即幅值)的应力时PDP与t(在施加应力之后的经历时间)的性能来判断。通过将比使用本发明的方法评估的特定样品更稳定或者更不稳定(即分别为更高或更低的质量)的分散相的假设和实际PDP与t图进行比较，这种概念可更容易理解。

图24A包含两个系列的PDP与t，pH图。一个系列图(实曲线)代表了从系统获得的实际响应—即，较早讨论的植物油乳化液加上去稳定混合的离子种类(在t＝0时加入)。另一个系列图(虚曲线)显示了“假设”响应，该“假设”响应得自相似但更稳定的乳化液。实曲线(以及相关数据点)与图18中显示的结果相同，代表了含有带负电荷的液滴的乳化液对“酸应力”的响应。连续降低pH，从6.56(对照，空心圆点)到5.65(封闭圆点)、5.13(封闭方块)和4.46(封闭三角)，导致液滴聚结中时间相关变化的增加，显示于图18和24A中。虚曲线代表了可能得自相同样品的假设响应，假定其为比实曲线代表的乳化液略微更稳定。对于给定应力水平(即较低的pH值)，人们仍观察到PDP随经历时间而增加。然而，假定(假设)在施加应力之前假设的样品更为稳定，响应的幅值(即，液滴聚结的程度)低于任何给定t值。出于前面讨论的原因，在任何给定t值时，得自实际和假设样品的PDP值之差可预期随着应力水平的增加而增加。

图24B显示了实际和假设PDP与t，pH结果的相似比较，假定假设乳化液(虚曲线)甚至比图24A中代表的更稳定。在这种情况下，与得自实际测量的乳化液的图(实曲线)相比，得自这种第二种假定更稳定假设样品的假设PDP与t图中甚至有更大的“抑制”。类似地，图25A和25B显示了同种乳化液的实际和假设PDP与t，pH图的比较，其中与实际样品测试(实曲线，在所有图中都相同)相比，两种假设样品(虚曲线)为略微更不稳定和相当更不稳定。

作为关于本发明使用的上述概念的扩展，以实验乳化液响应于某些应力因子的方式观察的差别值得到进一步评论。对植物油乳化液的研究再次作为解释应用本发明方法的一种方式，因为有许多极大地影响主要因变量“PDP”的独立因子，例如时间、应力因子和应力水平。具体地，时间相关的应力因子对PDP影响的一种解释性的例子是有帮助的。为了验证，图16显示了经过28小时植物油乳化液的PDP与t性能，其通过施加低浓度的混合离子种类而被向着不稳定“推动”。不稳定的明显证据直到经过大约24小时后才显现出来。为了实现该结果，在更短的经历时间加快不稳定(即PDP的明显增加)，采用两种不同的应力因子对相同的乳化液进行系统的诱导。因此，使用设计为仅仅在1/4正常需要时间内(即仅仅(大约)240分钟或更短的时间内)引起明显可测量的不稳定影响的各种水平或者“强度”的两种不同应力因子进行了研究。

例如，对植物油乳化液(加上去稳定的混合离子种类)施加酸应力(即降低pH)，结果显示于图18和表IV中。对于每个施加的应力水平或者pH值，发现测量的乳化液的响应PDP随经历时间t近似地线性增加。当pH降低时，观察到PDP随时间变化而逐渐增加正相关，相关系数r从pH＝5.65(ΔpH＝-0.91)时的0.972增加到pH＝4.46(ΔpH＝-2.1)时的0.996。这些较高的值符合测量PDP值和施加pH应力之后经历时间之间存在的强相关。

这些发现与浓度相关的、将氢离子(H⁺)专门吸附于液滴表面相一致，引起粒子间排斥势能V_R以及产生的能量势垒高度V_MAX的逐渐减小，导致聚结的加快。显然，酸应力的水平越高，增加的PDP值与不同经历时间的相关性就越好。为了给这种乳化液设计最有效的应力测试，将保证进行一系列另外的研究，其以产生最高r值的更小范围的pH值为中心。在初步研究中(表IV)，在pH值为5.13和4.46时得到最高r值(0.99)。因此，下一系列试验可围绕这些pH值设计。由于在pH＝5.13时，在时间t＝0时立即发生变化，pH增量的增加高于5.13，例如5.48和5.31，可建立阈值水平(低于所述阈值水平时在PDP中没有诱导直接的变化)。类似地，pH增量的增加高于4.46，例如4.69和4.91，可用于显示在pH从5.13降低到4.46时，在时间t＝0时的累进效应。这些和其它实验将用于优化给定乳化液的应力水平。因此，在不同实验条件下使用ΔPDP相关性的目的在于，区分能最好地表征给定乳化液或分散相稳定性的有意义的应力因子范围和浓度。

最后，这些解释集中于液体分散相，但必须强调，本发明教导的方法还可有用地用于真正的溶液。也就是说，某些应力因子还可施加到溶液中，以诱导其中所含的活性或非活性成分的沉淀，最终导致在使用或施加的溶液中的相反变化。与缺乏这些特定物质的产品相比，对于给定产品来讲溶液中的粒子从基准或历史水平的表现或变化可暗示其低劣。因此，对于真正的溶液，沉淀将是劣等产品中可通过温和的应力干扰诱导的主要产物。再次地，可将对PSD(例如，与沉淀相关的粒子尺寸变化)的变化足够灵敏的分析技术与将适当的应力因子/水平施加到感兴趣溶液中结合。这种方法允许加快基于溶液的产品的应力测试，从而允许劣质产品从优等品中区分开来。

根据单个被分析产品及其应用的特性，以及作为可接受的稳定性准则的考虑，这里描述的加快应力研究的终点预报是暂时的。例如，在产品非常昂贵(即有价值的)的情况下，基于加快的应力测试，接受或拒绝生产批次的决定具有很大的经济后果，本发明的应用可基于将假阳性数量降到最低的高度特定的终点。也就是说，考虑到可能有更高的假阴性误差，测试的专一性将尽可能接近100％。相反，在产品具有主要的健康后果的情况下，应力因子施加到给定分散相或乳化液中的结果将基于高度灵敏的终点，其将假阴性数量降到最低。也就是说，考虑到必然存在的更高的假阳性误差，测试的灵敏度将尽可能接近100％，因为该结果可能极为重要。显然，灵敏性与专一性具有相反的关系—即，当灵敏性增加时，专一性下降，并且反之亦然。与灵敏性和专一性相关的常用技术以接收机/运行特征而公知。在其它情况下，应用这些方法的成本或者后果并不是关键的，并且最终产品和测试都不需要这样的精密规范，采用的测试类型之间的成本效果平衡，它们的灵敏度和专一性都能达到。显然，生产商将在独立的基础上作出这种确定。只要可能，当作出这些关键的决定时，对每种产品施加一种以上应力因子和/或条件。最终，对于给定产品，随时间累计的数据/经验将确定本发明教导的方法的最佳应用。

本发明意图用于评估分散相和乳化液的质量，其中通过选择性的粒子尺寸分析得到的响应在鉴别劣质产品时(理想地，在它们使用或管理之前)是高度灵敏和/或专一的。本发明教导的过程描绘为“性能评估”方法，在包装之前，在生产循环结束时使用，也可在商品配送之前，用于测试某一数量的最终包装单元。尽管上面已经根据加快的稳定性测试对本发明进行了描述，但这种强调仅仅是说明性的，并不意味着以任何形式对其进行限制。分散技术领域的技术人员将确定本发明的其它合适的修改。例如，将本发明教导的方法用于优化大规模商业分散相制造和加工过程的产品，以使最终批次的失败和/或商业产品的损失降到最低是预期的。因此，这些方法还可在产品的生产期间应用于预定义的“生产中”的产品。存在多种由这些研究产生的数据可应用于特定生产或商业运作的方式。期望以提高制造的产品质量的方式来实施本发明，例如建立某些产品规范来确定性能的“通过”或者“不通过”条件。这些可在产品的生产、配送和/或应用的整个使用寿命周期内的不同时间应用。

在任何规模上的分散相或乳化液生产中的临界“瞬间”可在关键处理间隙发生。这些瞬间经常涉及不同的混合或应用步骤；对混合物、分散相或乳化液的加工或最终使用以及对独立的生产商而言，其物理化学条件是特定的。甚至是当分散相由同一生产商在不同生产点生产时，临界瞬间也可能不同。因此，本发明所教导方法的应用将允许优化制造产品的整个生产和使用寿命周期的许多方面。商业或专门制备的分散相或乳化液的工业或私人生产者可不仅提高其最终质量或安全分布，还延长了指定给当前可利用产品的存放期，进一步降低了潜在的经济损失或浪费。这里介绍的方法应用还可改善产品对应力的物理化学误差，该应力可能发生在运输、储藏和由终端用户暴露或施加的最终使用条件期间。这些包括在以任何水平处理产品直至使用期间可能发生的高风险事件。最终，这里描述的方法以在许多情况下本质上为私有的方式单独应用。例如，这些可基于(但不限于)下列常规条件：分散相或乳化液的构成；施加的应力因子的类型；获得期望的分散相或乳化液的方式(例如，机械搅拌、研磨、均质化、聚合等)；混合顺序；生产者的经验；以及制造、运输和终端用户环境的物理条件。因此，这里描述的方法和实施例可在研发和配送分散相和乳化液的各个阶段，在常规生产出高质量和安全的消费品的努力中应用。

尽管参照本发明的优选实施例对其进行了专门显示和描述，但是本领域技术人员将能够理解，其中可以对其进行前述和其它形式和细节上的变化，而不背离本发明的精神和范围。

表I

PDP与t，pH的回归分析，数据得自施加了酸应力的奶脂(全脂奶)乳化液(图5-7)

批次#1(0608)
				时间(分钟)	PDP(对照)	PDP(pH＝6.1)	PDP(pH＝5.7)
080160240相关系数(r)斜率(PDP与t)PDP-截距(t＝0)	0.8760.8630.9030.811-0.520-0.000180.887	0.7820.7490.7730.745-0.630-0.000110.775	0.7800.8630.7670.8130.0050.0000020.806
				批次#2(0612)
时间(分钟)	PDP(对照)	PDP(pH＝6.1)	PDP(pH＝5.7)
				080160240相关系数(r)斜率(PDP与t)	0.9060.8500.8300.835-0.865-0.00029	0.7680.8851.070l.2610.9950.00204	0.7531.002l.200l.3900.9970.00260

PDP-截距(t＝0)	0.890	0.747	0.771
				批次#3(0615)
时间(分钟)	PDP(对照)	PDP(pH＝6.1)	PDP(pH＝5.7)
				080160240相关系数(r)斜率(PDP与t)PDP-截距(t＝0)	1.0721.0181.0161.1220.0540.000051.0213	0.8230.8600.7890.831-0.210-0.000060.833	0.8990.8510.7810.892-0.230-0.000120.870

表II

PDP与t，[CaCl₂]的回归分析，数据得自施加了氯化钙应力的奶脂(全脂奶)乳化液(图10-13)

批次#1(0608)
				时间(分钟)	PDP(对照)	PDP(0.005MCaCl2)	PDP(0.01MCaCl2)
080160240660	0.9270.8480.9020.8970.852	0.8260.8440.8900.8800.819	0.8431.0351.0961.2761.385

1440相关系数(r)斜率(PDP与t)PDP-截距(t＝0)	0.854-0.566-0.000030.895	0.840-0.253-0.000010.856	1.5650.8970.000431.013
				批次#2(0612)
时间(分钟)	PDP(对照)	PDP(0.005MCaCl2)	PDP(0.01MCaCl2)
				0801602406601440相关系数(r)斜率(PDP与t)PDP-截距(t＝0)	0.9560.8740.9450.9880.9671.0780.8380.000100.924	0.9521.0751.0401.1051.241l.3240.9270.000231.023	1.2171.3131.3741.4091.6116.8150.9340.000380.6516

批次#3(0615)
				时间(分钟)	PDP(对照)	PDP(0.005MCaCl2)	PDP(0.01MCaCl2)
0801602406601440相关系数(r)斜率(PDP与t)PDP-截距(t＝0)	1.0330.9851.0271.0261.0440.955-0.613-0.000041.028	1.0001.0191.0501.0501.037l.012-0.157-0.0000061.031	0.9921.0731.1211.1381.0881.1630.6390.000071.065

表III

PDP与t，[盐]的回归分析，数据得自施加了氯化钠应力的水包油型植物油乳化液(图17)

时间(分钟)	PDP(对照)	PDP(0.05MNaCl)	PDP(0.10MNaCl)	PDP(0.15MNaCl)
					060120180240相关系数(r)斜率(PDP与t)PDP截距(t＝0)	0.0530.0480.0480.0630.0800.7790.0000980.0444	0.0870.1030.1450.2260.3100.9580.000850.0582	0.0890.1220.2220.3510.4690.9800.001520.0510	0.1720.2180.3080.5280.6410.9730.001950.1220

表IV

PDP与t，pH的回归分析，数据得自施加了酸应力的水包油型植物油乳化液(图18)

时间(分钟)	PDP(对照)	PDP(pH＝5.65)	PDP(pH＝5.13)	PDP(pH＝4.46)
					060120180240相关系数(r)斜率(PDP与t)PDP截距(t＝0)	0.0380.0390.0320.0450.0470.6090.000030.0353	0.0360.0380.0680.0980.1260.9720.000370.0246	0.0490.0790.1240.1720.2380.9870.000720.0405	0.0670.1360.1920.2810.3310.9960.000990.0607

Claims (80)

1.一种用于确定样品稳定性的方法，所述样品包括悬浮于液体载体中的固体或液滴粒子的分散相，其中粒子间势垒抑制了相邻粒子彼此接近到足以允许由于强的短程吸引力作用而发生不可逆团聚作用，所述方法包括：

对所述样品施加应力因子，以降低所述粒子间势垒的高度，以便加速大量粒子团聚作用的开始；以及

检测所述粒子团聚作用的增加。

2.如权利要求1所述的方法，其中检测所述团聚作用的增加的步骤包括使用高灵敏度的检测器。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述高灵敏度的检测器是单粒子光传感器。

4.如权利要求3所述的方法，其中所述检测器是单粒子光传感器(SPOS)。

5.如权利要求2所述的方法，其中所述高灵敏度的检测器包括感测响应于所述粒子在给定时间间隔穿过给定区域的X值的检测器。

6.如权利要求5所述的方法，其中所述X值是响应于所述样品分散相的浊度的光衰减的度量。

7.如权利要求5所述的方法，其中所述X值是在来自所述样品分散相的所述粒子的给定角度范围内的散射光强度的度量。

8.如权利要求1所述的方法，其中检测所述粒子团聚作用的增加的步骤包括，使用灵敏、定量装置来确定由于所述应力因子的所述施加而使所述样品变得不太稳定的程度。

9.如权利要求8所述的方法，其中所述灵敏、定量装置产生粒子尺寸分布(PSD)，其将粒子浓度显示为在正常粒子尺寸范围上的尺寸以及比所述正常粒子尺寸大并指示团聚作用的增加的大直径分离物粒子尾部的函数。

10.如权利要求1所述的方法，其中所述应力因子通过改变所述样品的pH，降低了所述粒子上的表面电荷。

11.如权利要求10所述的方法，其中所述粒子具有净的负电荷，并且其中所述应力因子是加入到所述样品中以降低所述样品的pH的酸或缓冲酸。

12.如权利要求10所述的方法，其中所述粒子具有净的正电荷，并且其中所述应力因子是加入到所述样品中以升高所述样品的pH的碱或缓冲碱。

13.如权利要求1所述的方法，其中所述应力因子是加入到所述样品中的吸附电解质，以允许适当电荷的离解的离子吸附到所述粒子的带有相反电荷的表面上，以减少所述粒子上的净电荷。

14.如权利要求13所述的方法，其中所述粒子具有净负电荷，并且所述从吸附电解质离解的离子包括带有正电荷的离子，其与所述粒子的表面结合，并降低所述粒子上的净电荷，从而降低所述粒子间势垒的所述高度。

15.如权利要求1所述的方法，其中所述应力因子是加入到所述样品中的盐，使得产生离解的、部分屏蔽带电粒子间静电排斥的运动离子，从而促进了它们的团聚作用。

16.如权利要求15所述的方法，其中所述应力因子是作为简单的单价盐而被施加。

17.如权利要求16所述的方法，其中所述单价盐是氯化钠。

18.如权利要求1所述的方法，其中所述应力因子是在间隔的时间间隔以连续的增量施加，从而导致被加应力的所述样品中的应力水平连续地变高，并且检测所述粒子团聚作用的增加的所述步骤在每个应力因子增量后重复进行。

19.如权利要求1所述的方法，其中所述样品被分成多个批次，其中将所述应力因子施加到所述样品的所述步骤包括将不同水平的所述应力因子施加到每个批次中，并且其中检测每个批次中所述粒子团聚作用增加的所述步骤在经过一个或多个时间间隔Δt之后执行。

20.如权利要求19所述的方法，还提供了所述样品的对照批次，不将应力因子施加到所述对照批次中，并在经过所述时间间隔Δt之后检测所述对照批次中粒子团聚作用的增加。

21.如权利要求19所述的方法，其中紧接在所述应力因子的所述施加之后，进行检测每个所述批次中粒子团聚作用程度的步骤。

22.如权利要求19所述的方法，其中检测所述粒子团聚作用增加的所述步骤还包括测量在粒子尺寸的适当范围上的每个批次的PSD，并根据每个测量的PSD计算分散相的百分比(PDP)。

23.如权利要求22所述的方法，进一步包括计算每个所述应力因子水平的所述PDP随经历时间的变化率。

24.如权利要求23所述的方法，其中所述样品的优值(FM)是从给定应力因子水平的所述PDP随经历时间的所述变化率中得到，从而稳定的分散相或乳化液将具有相对较小的FM值，而劣质、较不稳定的分散相或乳化液将具有相对较大的FM值。

25.如权利要求22所述的方法，进一步包括计算对于给定经历时间值每单位的所述应力因子水平变化的所述PDP的增加。

26.如权利要求25所述的方法，其中FM值是从对于给定经历时间值每单位的所述应力因子水平变化的所述PDP的所述增加中得到，所述经历时间足够长，以允许建立加速的不稳定性和粒子团聚作用，因此对于给定的经历时间值和施加的应力因子水平，FM值越大，所述样品就越不稳定。

27.如权利要求23所述的方法，进一步包括计算对于给定经历时间值每单位的所述应力因子水平变化的所述PDP的增加。

28.如权利要求27所述的方法，其中所述FM值是从结合有对于给定经历时间值的每单位的所述应力因子水平变化的所述PDP的所述增加、对于每个应力因子水平所述PDP随经历时间的所述变化率中得到。

29.如权利要求19所述的方法，其中所述应力因子通过改变所述批次的pH，降低了所述粒子上的表面电荷。

30.如权利要求29所述的方法，其中所述粒子具有净负电荷，并且其中所述应力因子是以不同浓度加入到所述批次中的酸或者缓冲酸，以通过不同的量来降低所述样品的所述批次的pH。

31.如权利要求29所述的方法，其中所述粒子具有净正电荷，并且其中所述应力因子是以不同浓度加入到所述批次中的碱或者缓冲碱，以通过不同的量来升高所述样品的所述批次的pH。

32.如权利要求19所述的方法，其中所述应力因子是加入到所述样品的所述批次中的吸附电解质，以允许适当电荷的离解的离子吸附到所述粒子的带有相反电荷的表面上，以减少所述粒子上的净电荷。

33.如权利要求32所述的方法，其中所述粒子具有净负电荷，并且从所述吸附电解质离解的所述离子包括带有正电荷的离子，其能与所述粒子的表面结合，并降低所述粒子上的净电荷，从而降低所述粒子间势垒的所述高度。

34.如权利要求19所述的方法，其中所述应力因子是加到所述样品中的盐，使得产生离解的、部分屏蔽带电粒子间的静电排斥的运动离子，从而促进了它们的团聚作用。

35.如权利要求34所述的方法，其中所述应力因子是作为简单的单价盐而被施加。

36.如权利要求35所述的方法，其中所述单价盐是氯化钠。

37.如权利要求19所述的方法，其中所述测量每个批次的所述PSD的步骤通过使用公共的检测器来连续执行，并且其中所述经历时间Δt对每个批次是不同的。

38.如权利要求19所述的方法，其中所述测量每个批次的所述PSD的步骤通过使用单独的检测器来并行进行。

39.如权利要求38所述的方法，其中所述经历时间Δt对每个批次都是相同的。

40.一种用于确定样品稳定性的方法，所述样品包括悬浮于液体载体中的固体或液滴粒子的分散相，其中粒子间势垒抑制了相邻粒子彼此接近到足以允许由于强的短程吸引力作用而发生不可逆团聚作用，所述方法包括：

对所述样品施加应力因子，以降低所述粒子间势垒高度，以便加速所述粒子的团聚作用；

通过产生粒子尺寸分布(PSD)，使用用于确定所述样品变得不太稳定的程度的灵敏、定量装置来检测所述团聚作用的增加，其中所述粒子尺寸分布(PSD)将粒子浓度显示为在正常粒子尺寸范围上的尺寸以及比所述正常粒子尺寸大、指示团聚作用增加的大直径分离物粒子的尾部的函数；以及

从所述测量的PSD中计算与所述大直径的分离物粒子的所述尾部关联的分散相的百分比(PDP)。

41.如权利要求40所述的方法，进一步包括计算所述PDP随经历时间的变化率。

42.如权利要求41所述的方法，其中所述样品的优值(FM)是从对于给定应力因子水平的所述PDP随经历时间的所述变化率中得到，因此稳定的分散相或乳化液将具有相对小的FM值，而劣质、较不稳定的分散相或乳化液将具有相对大的FM值。

43.如权利要求40所述的方法，进一步包括计算对于给定经历时间值的所述应力因子水平的每单位变化的所述PDP的增加。

44.如权利要求43所述的方法，其中所述FM值是从对于给定的经历时间、所述应力因子水平的每单位变化的所述PDP的所述增加中得到，所述经历时间足够长，以允许建立加速的不稳定性和粒子团聚作用，由此对于给定的经历时间值和施加的应力因子水平，FM值越大，所述样品就越不稳定。

45.如权利要求43所述的方法，进一步包括计算所述PDP随经历时间的变化率。

46.如权利要求45所述的方法，其中FM值是从组合有对于给定经历时间值所述应力因子水平的每单位变化的所述PDP的所述增加、对于每个应力因子水平所述PDP随经历时间的所述变化率中得到。

47.一种用于确定样品稳定性的设备，所述样品包括悬浮于液体载体中的固体或液滴粒子的分散相，其中粒子间势垒抑制了相邻粒子彼此接近到足以允许由于强的短程吸引力作用而发生不可逆团聚作用，所述设备包括：

将所述样品提供到测试容器中的装置；

对所述容器中的所述样品施加应力因子来降低所述粒子间势垒高度，以加速大量粒子团聚作用的开始的装置；以及

用于检测所述粒子团聚作用的增加的装置。

48.如权利要求47所述的设备，其中所述用于检测所述粒子团聚作用的装置包括高灵敏度检测器。

49.如权利要求48所述的设备，其中所述高灵敏度检测器是单粒子传感器。

50.如权利要求49所述的设备，其中所述检测器是单粒子光传感器(SPOS)。

51.如权利要求48所述的设备，其中所述高灵敏度检测器包括感测响应于所述粒子在给定时间间隔穿过给定区域的X值的检测器。

52.如权利要求51所述的设备，其中所述X值是响应于所述样品分散相的浊度的光衰减的度量。

53.如权利要求51所述的设备，其中所述X值是在从所述样品分散相的所述粒子的给定角度范围内的散射光强度的度量。

54.如权利要求47所述的设备，其中用于检测所述粒子团聚作用增加的装置包括灵敏、定量装置，用于确定由于所述应力因子的所述施加而使所述样品变得不太稳定的程度。

55.如权利要求54所述的设备，其中所述灵敏、定量装置产生粒子尺寸分布(PSD)，其将粒子浓度显示为在正常粒子尺寸范围上的尺寸以及比所述正常粒子尺寸大并指示团聚作用增加的大直径分离物粒子的尾部的函数。

56.如权利要求54所述的设备，其中所述高灵敏度检测器包括感测响应于所述粒子在给定时间间隔穿过给定区域的X值的检测器。

57.如权利要求56所述的设备，其中所述X值是响应于所述样品分散相的浊度的光衰减的度量。

58.如权利要求56所述的设备，其中所述X值是在从所述样品分散相的所述粒子、在给定角度范围内的散射光强度的度量。

59.如权利要求47所述的设备，其中所述应力因子通过改变所述样品的pH，降低了所述粒子上的表面电荷。

60.如权利要求59所述的设备，其中所述粒子具有净的负电荷，并且其中所述应力因子是加入到所述样品中降低所述样品的pH的酸或缓冲酸。

61.如权利要求59所述的设备，其中所述粒子具有净的正电荷，并且其中所述应力因子是加入到所述样品中升高所述样品的pH的碱或缓冲碱。

62.如权利要求47所述的设备，其中所述应力因子是加入到所述样品中的吸附电解质，以允许适当电荷的离解的离子吸附到所述粒子的带有相反电荷的表面上，以减少所述粒子上的净电荷。

63.如权利要求62所述的设备，其中所述粒子具有净负电荷，并且所述从所述吸附电解质离解的离子包括带有正电荷的离子，其与所述粒子的表面结合，并降低所述粒子上的净电荷，从而降低所述粒子间势垒的高度。

64.如权利要求47所述的设备，其中所述应力因子是加到所述样品中的盐，使得产生离解的、部分屏蔽带电粒子间的静电排斥的运动离子，从而促进了它们的团聚作用。

65.如权利要求64所述的设备，其中所述应力因子是作为简单的单价盐而被施加的。

66.如权利要求64所述的设备，其中所述应力因子是作为二价或三价盐而被施加的。

67.如权利要求47所述的设备，其中将所述应力因子提供给所述容器中的所述样品的装置是在间隔的时间间隔以连续的增量施加，并且其中在每次施加所述应力因子增量后，用于检测所述粒子团聚作用增加的所述装置测量所述粒子团聚作用的增加。

68.如权利要求47所述的设备，进一步包括多个所述测试容器，其中所述用于提供所述样品的装置在所述多个测试容器中将所述样品供应为单独的批次，并且，其中所述用于施加应力因子的装置将不同水平的所述应力因子施加到所述测试容器中的每个所述批次，并且，其中所述用于检测所述粒子团聚作用增加的装置在经过一个或多个时间间隔Δt之后，检测所述粒子团聚作用的增加。

69.如权利要求68所述的设备，还包括一个额外的测试容器，所述用于提供所述样品的装置将一个对照批次提供到所述额外的测试容器中，所述用于施加应力因子的装置不将应力因子施加到所述额外的测试容器中的所述对照批次，并且所述用于检测所述粒子团聚作用增加的装置在经过一个或多个所述时间间隔Δt之后，测量所述对照批次的粒子团聚作用的增加。

70.如权利要求68所述的设备，其中所述用于检测所述粒子团聚作用增加的装置还紧接在所述应力因子施加到每个所述批次的所述施加后，检测每个所述批次中粒子团聚作用的程度。

71.如权利要求47所述的设备，其中所述用于检测所述粒子团聚作用增加的装置包括产生粒子尺寸分布(PSD)的灵敏、定量装置，所述粒子尺寸分布将粒子浓度显示为在正常粒子尺寸范围上的尺寸以及比所述正常粒子尺寸大、指示团聚作用增加的大直径的分离物粒子的尾部的函数，并且，其中所述设备还包括从所述测量的PSD来计算分散相的百分比(PDP)的装置。

72.如权利要求71所述的设备，其中所述设备还包括计算对于每个应力因子水平的、所述PDP随经历时间的变化率的装置。

73.如权利要求72所述的设备，其中所述设备还包括：根据对于给定应力因子水平的、所述PDP随经历时间的所述变化率得出优值(FM)的装置，从而稳定的分散相或乳化液将具有相对较小的FM值，而劣质、较不稳定的分散相或乳化液将具有相对较大的FM值。

74.如权利要求71所述的设备，其中所述设备还包括：用于计算对于给定经历时间值、所述应力因子水平的每单位变化的所述PDP增加的装置。

75.如权利要求74所述的设备，其中所述设备还包括：根据对于给定经历时间值、所述应力因子水平的每单位变化的所述PDP的增加得出FM值的装置，所述经历时间足够长，以允许建立加速的不稳定性和粒子团聚作用，因此对于给定的经历时间值以及施加的应力因子水平，FM值越大，所述样品就越不稳定。

76.如权利要求72所述的设备，还包括用于计算对于给定经历时间值的、所述应力水平的每单位变化的所述PDP的增加的装置。

77.如权利要求76所述的设备，进一步包括：组合有对于给定经历时间值的、所述应力因子水平的每单位变化的所述PDP的所述增加，用于根据对于每个应力因子水平、所述PDP随经历时间的所述变化率，得出FM值的装置。

78.如权利要求1所述的方法，还包括在施加所述应力因子后，通过用于检测所述粒子团聚作用的所述增加的装置馈送所述样品。

79.如权利要求40所述的方法，还包括在施加所述应力因子后，馈送所述样品给用于检测所述团聚作用的所述增加的装置。

80.如权利要求47所述的设备，还包括在将所述应力因子施加到所述容器中的所述样品后，用于将所述样品从所述测试容器馈送到用于检测所述粒子团聚作用增加的装置的装置。

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