JP3224587U - Nanoemulsion manufacturing equipment - Google Patents
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Abstract
【課題】数十nmのエマルジョンを生成させるエマルジョン製造装置を提供する。【解決手段】複数の超音波振動子を有し、それらの超音波振動子の周波数が異なるものであり、低周波から中周波、更には高周波の組み合わせるもの。【選択図】図1An emulsion production apparatus for producing an emulsion of several tens of nm is provided. An ultrasonic transducer having a plurality of ultrasonic transducers, the frequencies of the ultrasonic transducers being different, and a combination of a low frequency, a medium frequency, and a high frequency. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本考案は、二種類の溶液による混合物を、超音波振動子を用いることでせん断しエマルジョンを作り出すことで長期的に安定化させ、更には透明化する技術を使った機器に関するものである。The present invention relates to an apparatus using a technique of stabilizing a mixture of two kinds of solutions for a long time by using an ultrasonic vibrator to create an emulsion and stabilizing the mixture, and furthermore, making the mixture transparent.
二種類の液体を混ぜ合わせる際、撹拌羽を有する撹拌機が多く用いられてきた。撹拌羽によって二種類の液体を物理的に混ぜ合わせ、混合物を作り出した。ただ、ここで生成される混合物は、例えば水と油であれば撹拌後は、また元の状態の2層に分かれてしまう。その為には界面活性剤を加えることで、水と油を混ぜ合わせることとなってしまった。When mixing two types of liquids, a stirrer having a stirring blade has been often used. The two liquids were physically mixed by a stirring blade to create a mixture. However, if the mixture produced here is, for example, water and oil, it will be separated into two layers in the original state after stirring. To that end, adding a surfactant meant mixing water and oil.
例えば、洗浄剤の分野においては、界面活性剤を使用することで洗浄後の排出水をたれ流すこととなり、その排水が川から海に流れることでの海洋汚染につながる可能性が問題となってきている。For example, in the field of detergents, the use of surfactants causes the drainage water after washing to flow, and the possibility that the drainage water flows from the river to the sea may lead to marine pollution. ing.
先行文献においては、界面活性剤を用いることでのエマルジョンを安定化させるものであり、せん断方法としても、撹拌或いは高圧力を用いるものであった。本考案と同様に超音波での乳化機は製造されているが、20〜40KHz程度での波長を用いることで、せん断を行っているものであり、この方法では、形成されるエマルジョンは数百nmで程度にしかならず、透明化させるとは不可能である。In the prior art, the use of a surfactant stabilizes the emulsion, and the shearing method uses stirring or high pressure. As in the present invention, an emulsifier using ultrasonic waves is manufactured, but shearing is performed by using a wavelength of about 20 to 40 KHz. It is only on the order of nm, and it is impossible to make it transparent.
本考案は数十nmのエマルジョンを生成させるシステムを作ることである。
その際、二種類の異なる液体によって構成される溶液が細かくせん断され、溶液が透明化されることを目指すものである。The present invention is to create a system for producing an emulsion of several tens nm.
At that time, a solution composed of two different liquids is finely sheared, and the solution is intended to be transparent.
本考案では3つの超音波振動子を用いる。3つの超音波振動子とは、低周波、中周波、高周波である。低周波20〜40KHzのもので、中周波は1MHzから2MHzのものであり、更には高周波とは2MHz以上のものである。In the present invention, three ultrasonic transducers are used. The three ultrasonic transducers are low frequency, medium frequency, and high frequency. The low frequency is 20 to 40 KHz, the medium frequency is 1 MHz to 2 MHz, and the high frequency is 2 MHz or more.
これら3種類の超音波振動子を低周波、中周波、高周波の順に操作を行う。これによって、エマルジョンの粒径は最終的に数十nmとなる。These three types of ultrasonic transducers are operated in the order of low frequency, medium frequency, and high frequency. Thereby, the particle size of the emulsion finally becomes several tens of nm.
従来の技術である撹拌操作は、たとえ高速で撹拌を行って場合でも、エマルジョン粒子を細かくせん断するためには、10時間から24時間を要する場合があり、生産性の面からは問題点となる。その為にコストがかかりすぎ、製造される製品に原価に影響を及ぼしてしまう。本考案は三種類の超音波振動子を同時進行で行うことにより、作業性を向上させることが出来る。更に各振動子での作業時間は10数分で可能である。また、最終工程である希釈工程においても、撹拌するのではなく、超音波振動子(低周波)で行うことにより、時間短縮を実現した。The conventional stirring operation, even when stirring at high speed, may require 10 to 24 hours to finely shear the emulsion particles, which is a problem from the viewpoint of productivity. . This is too costly and affects the cost of the manufactured product. In the present invention, workability can be improved by simultaneously performing three types of ultrasonic transducers. Further, the working time for each vibrator can be 10 minutes or more. Also, in the dilution step, which is the final step, the time was shortened by performing the operation with an ultrasonic vibrator (low frequency) instead of stirring.
本考案でのナノエマルジョン製造装置は、短時間での作業を容易にするものである。従来の撹拌によるエマルジョンの製造は長時間の作業時間を要し、温度を高温に保つという環境が要求された。これは、溶液を構成する分子が絡み合うことによって塊となっているものをほぐす必要性から生じるものである。超音波は溶液に波を伝えることによって、このせん断を実現した。まず、低周波で大まかな部分をほぐし、更に周波数を上げることで、分子の絡みをほぐす(せん断)ことが出来た。それによって、分子の塊は数十nmとなり、他の溶液とエマルジョンを形成し、透明化することが出来た。更に、エマルジョン間の分子引力であるファンデルワールス力の均衡を保つことでの安定状態を形成できた。The nanoemulsion manufacturing apparatus according to the present invention facilitates work in a short time. Conventionally, the production of an emulsion by stirring requires a long working time, and an environment in which the temperature is kept high is required. This arises from the necessity of loosening the lumps formed by entanglement of the molecules constituting the solution. Ultrasound achieved this shear by transmitting waves to the solution. First, loosening the rough part at low frequency, and further increasing the frequency could loosen (shear) the entanglement of molecules. As a result, the molecular mass became several tens of nm, and an emulsion was formed with another solution, and the emulsion could be made transparent. Furthermore, a stable state could be formed by keeping the van der Waals force, which is the molecular attraction between the emulsions.
本考案であるナノエマルジョン製造装置を用い、大豆脂肪酸と精製水とのナノエマルジョンの製造を行った。大豆脂肪酸20重量部と精製水80重量部を用い、タンクに注入して、低周波、中周波、高周波の三段階でのせん断を行った。この場合、溶液ではO/Wのエマルジョンが生成し、その粒径は数十nmであった。この際、溶液温度は80℃程度まで上昇した。生成されたナノエマルジョンを200倍とした溶液で、アンモニアでの消臭試験を行った。本溶液噴霧後、瞬時に無臭となった。また、中華料理調理後の機材に本溶液を用いて洗浄を行った。その際、油汚れはつけ置きによって洗浄することが出来た。Using the nanoemulsion manufacturing apparatus of the present invention, a nanoemulsion of soybean fatty acid and purified water was manufactured. Using 20 parts by weight of soybean fatty acid and 80 parts by weight of purified water, the mixture was poured into a tank and subjected to shearing in three stages of low frequency, medium frequency and high frequency. In this case, an O / W emulsion was formed in the solution, and the particle size was several tens nm. At this time, the solution temperature rose to about 80 ° C. A deodorizing test with ammonia was performed on a solution obtained by increasing the produced nanoemulsion by 200 times. After spraying the solution, it became instantly odorless. Further, the equipment after the cooking of Chinese food was washed using the solution. At that time, the oil stain was able to be washed by placing.
本考案によるナノエマルジョン製造装置は化粧品分野、或いは洗浄剤分野にも用いることが出来る。従来これらの分野では、界面活性剤が必需品となっていたが、本考案では界面活性剤は不要であり、工業廃水、或いは家庭排水においても処理の必要はない。なぜなら構成成分はすべて天然素材より作られ、皮膚への刺激や体内での有毒性においても、全く問題とならないからである。これによって、本考案での装置は食品分野においても利用価値が高いものとなると考えられる。The nanoemulsion manufacturing apparatus according to the present invention can be used in the cosmetics field or the cleaning field. Conventionally, in these fields, a surfactant has been a necessity, but the present invention does not require a surfactant, and there is no need to treat industrial wastewater or domestic wastewater. This is because all components are made of natural materials, and there is no problem in irritation to the skin or toxicity in the body. As a result, it is considered that the device of the present invention has high utility value in the food field.
Aは溶液を入れるタンクである。
Bは溶液を入れるタンクである。
C1、C2、C3は混合層である。
Dは作業プレートである。
E1は低周波振動子である。
E2は中周波振動子である。
E3は高周波振動子である。
E4は低周波振動子である。
Fは中間製品のタンクである。
Gは希釈溶液のタンクである。
Hは混合用のタンクである。
I は充填口である。A is a tank for storing the solution.
B is a tank for storing the solution.
C1, C2 and C3 are mixed layers.
D is a working plate.
E1 is a low frequency oscillator.
E2 is a medium frequency oscillator.
E3 is a high-frequency vibrator.
E4 is a low frequency oscillator.
F is an intermediate product tank.
G is a tank for the diluted solution.
H is a mixing tank.
I is a filling port.
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C1, C2 and C3 are mixing tanks.
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