JP2021043043A - 界面活性剤の評価方法 - Google Patents
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Abstract
Description
まず、評価の対象とする界面活性剤と、第2材料と、界面活性剤によって第2材料に分散される第1材料とを準備する、準備工程を行う。
準備工程の後、装置10の界面張力測定機構11を用いて、界面活性剤を用いた場合における第1材料の第2材料に対する界面張力γを異なる経過時間tごとに測定する、測定工程を行う。本実施の形態においては、第1材料と界面活性剤とを混合した混合液を作成し、第2材料に対する界面活性剤及び第1材料を含む混合液の界面張力γを測定する。
測定工程の後、装置10の近似式算出機構121を用いて、界面張力γを表す近似式を算出する、近似式算出工程を行う。本実施の形態に係る発明の発明者等の研究の結果、界面活性剤を用いた場合における界面張力γは、以下の式(1)で表される第1の項と、以下の式(2)で表される第2の項と、を少なくとも含む複数の項の和で表す式によって適切に近似されることが見出されている。したがって、近似式算出工程においては、測定工程における測定結果を用いて、界面張力γを、以下の式(1)で表される第1の項と、以下の式(2)で表される第2の項と、を含む複数の項の和で表す近似式を算出する。
近似式算出工程の後に、近似式算出工程において得られる式(3)のA、a、B及びbの値の少なくとも1以上に基づいて、評価機構122を用いて界面活性剤の特性を評価する、評価工程を行う。本実施の形態において、評価工程は、評価機構122の代表値算出機構122aを用いて、近似式算出工程において得られる式(3)のA、a、B及びbの値に基づいて界面張力γの代表値γ1を算出する、代表値算出工程を含む。代表値算出工程においては、第1基準時間tiが以下の式(4)を満たす場合に、第1基準時間tiの値以上の値を有する代表値計算始点時間t1、及び代表値計算始点時間t1の値より大きい値を有する代表値計算終点時間t2を用いて、以下の式(5)に基づいて、界面張力γの代表値γ1を算出する。換言すれば、代表値計算始点時間t1から代表値計算終点時間t2までの範囲における界面張力γの平均値を、代表値γ1として算出する。
まず、評価の対象とする界面活性剤と、第1材料と、第2材料とを準備した。界面活性剤として10%加塩卵黄(10質量%の食塩が加えられている卵黄)と10%加塩卵白(10質量%の食塩が加えられている卵白)との混合物、第1材料として10%食塩水(10質量%の食塩が加えられている水)、第2材料として大豆油を準備した。界面活性剤としては、具体的には、10%加塩卵黄と10%加塩卵白との混合物全体に対する10%加塩卵白の含量、さらに具体的には混合物全体に対する10%加塩卵白の質量比を変えた6つの混合物について、それぞれ同じ温度条件にて加熱殺菌したものを準備した。以下、上記の6つの界面活性剤を「界面活性剤C1〜C6」とも称する。実施例1の界面活性剤は、卵黄を含むために、高分子、例えば5×103以上の分子量を有する分子を、含有していると考えられる。
シリンジの径(界面張力γの測定開始時における、図2に示す寸法W1):1.059mm
シリンジ111によって生成する液滴のサイズ(界面張力γの測定開始時における、図2に示す寸法W2):17.5 μL
液滴の生成速さ(第1材料と界面活性剤の混合液21のシリンジからの吐出流量):20 μL/s
図6に、界面活性剤C4を用いた場合における、界面張力γの経過時間tごとの測定結果(界面張力γの実測値)を、菱形白抜きのプロットで示す。
評価の対象とする界面活性剤として、混合物全体に対する卵白の含量を、混合物全体に対する卵白の質量比において一定である5つの混合物であって、それぞれ異なる温度条件にて加熱殺菌した混合物を準備した以外は、実施例1と同様の方法で、界面活性剤の評価を行った。以下、上記の5つの界面活性剤を「界面活性剤D1〜D5」とも称する。図8に、界面活性剤D2を用いた場合における、界面張力γの経過時間tごとの測定結果(界面張力γの実測値)を、菱形白抜きのプロットで示す。また、界面活性剤D2を用いた場合における、算出した近似式から得られる界面張力γの計算値を、界面張力γの実測値と同じ間隔にて、円形白抜きのプロットで示す。
界面張力γを、上述の式(3)で表される式に近似することの妥当性について検討するため、実施例1において界面活性剤C4を用いた場合、及び実施例2において界面活性剤D2を用いた場合における、算出された近似式の決定係数R2を、それぞれ算出した。この結果、実施例1において界面活性剤C4を用いた場合における決定係数R2が0.94以上、実施例2において界面活性剤D2を用いた場合における決定係数R2が0.97以上となった。このことから、界面活性剤を用いた場合における界面張力γの実測値は、式(3)から求められる計算値によく対応することがわかった。
界面張力γの代表値γ1が、界面活性剤の特性を表す指標として有用か否かを検討するために、実施例1において界面活性剤C1〜C6を用いた場合における界面活性剤γの代表値γ1と、実際に第2材料である大豆油を分散質、第1材料である10%食塩水を分散媒として、界面活性剤C1〜C6を用いてエマルションを作成した場合における、大豆油の油滴径との対比を行った。エマルションにおける大豆油の油滴径は、以下の方法によって求めた。まず、大豆油と、10%食塩水と、界面活性剤とを、質量比において7:1.5:1.5の比にて混合し、エマルションを作成した。次に、作成したエマルションについて、粒度分布計(マイクロトラック・ベル社製、製品名「MT3000II」)を用いて、エマルションに単色光を照射して散乱光の強度を読み取り、エマルションにおける大豆油の粒度分布に換算し、大豆油の油滴径d50を求めた。
評価の対象とする界面活性剤として、5×103未満の分子量のラウリル硫酸ナトリウム(以下、SDSとも称する)(分子量約288)の水溶液であって、SDSの質量%濃度を0.001%から1%まで段階的に変えた複数の水溶液、およびポリオキシエチレンソルビタンモノラウラート(以下、Tween20とも称する)(分子量約1228)の水溶液であって、Tween20の質量%濃度を0.00001%から0.1%まで段階的に変えた複数の水溶液を準備した点、及び第1材料として超純水を準備した点以外は、実施例1と同様の方法によって、界面張力γを式(3)で表す近似式にて算出した。この近似式の算出の結果、界面活性剤としてSDS又はTween20の水溶液を用いた場合においても、界面張力γを式(3)で表される式に近似できることが確認された。また、算出された近似式の決定係数R2を、それぞれ算出した。この結果、特にSDS水溶液であれば質量%濃度が0.1%以上のとき、Tween20であれば質量%濃度が0.001%以上のとき、得られた近似式の決定係数R2が0.93以上となり、界面張力γの実測値が、式(3)から求められる計算値によく対応することがわかった。
11 界面張力測定機構
111 シリンジ
12 コンピュータ
121 近似式算出機構
122 評価機構
122a 代表値算出機構
21 混合液
22 第2材料
Claims (12)
- 前記代表値算出工程において、前記代表値計算始点時間t1を第1基準時間tiとする、請求項3に記載の界面活性剤の評価方法。
- 前記代表値算出工程において、前記代表値計算終点時間t2を第2基準時間teとする、請求項5に記載の界面活性剤の評価方法。
- 前記代表値算出工程において、前記式(6)の定数nを0.03とする、請求項5または6に記載の界面活性剤の評価方法。
- 前記代表値算出工程において、前記式(4)の定数mを0.1とする、請求項3乃至7のいずれか一項に記載の界面活性剤の評価方法。
- 前記界面活性剤は、5×103以上の分子量を有する、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の界面活性剤の評価方法。
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