JP3740001B2

JP3740001B2 - エマルジョンの製造方法

Info

Publication number: JP3740001B2
Application number: JP2000201059A
Authority: JP
Inventors: 明彦橋本; 敏行奥田; 弘宇佐見
Original assignee: Chukyo Yushi Co Ltd
Current assignee: Chukyo Yushi Co Ltd
Priority date: 2000-07-03
Filing date: 2000-07-03
Publication date: 2006-01-25
Anticipated expiration: 2020-07-03
Also published as: JP2002018254A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水中に分散された脂肪酸アミドの平均粒子径が微細かつ均一であり、安定性が良好なエマルジョンの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、有機物の水中油型エマルジョンを得る方法としては、種々の界面活性剤または保護コロイドを分散剤として用い、油相を水相中でコロイドミルなどの機械力によって粉砕する事によって水中油型エマルジョンを得る湿式粉砕法、または種々の界面活性剤または水溶性高分子などを乳化剤として用い、油相の融解温度以上の水相に融解温度以上の油相をホモジナイザーなどを用いて高剪断力で乳化分散した後、それを徐冷または熱交換器等を用いて冷却する事によって水中油型エマルジョンを得る乳化法が知られている。
【０００３】
しかし、油相として脂肪酸アミドを使用する場合、前者の方法では、脂肪酸アミドの濃度を１５重量％以上とすると平均粒子径が１ミクロン以下の安定な分散体を得るために膨大な処理時間が必要となったり、分散粒子の粒子径分布が広いため安定性の悪いエマルジョンしか得られないという問題がある。一方後者の方法においても、脂肪酸アミドの濃度を１０重量％以上とすると、脂肪酸アミドの融解温度以上では良好な乳化状態をとるものでも、冷却時に増粘したり液全体がゲル化または固化してしまい、良好なエマルジョン得ることができない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、分散された脂肪酸アミドの平均粒子径が微細かつ均一であり、安定性が良好な脂肪酸アミドエマルジョンを得ることができるエマルジョンの製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段・作用および効果】
上記目的を解決するためになされた請求項１の発明は、エマルジョンの製造方法であって、脂肪酸アミドを水中でその融解温度以上の温度で剪断力を加えて乳化する第１工程と、この第１工程で生成された融解温度よりも高温のエマルジョンを脂肪酸アミドの融解温度以下の水相中に投入して混合する第２工程とを順に行うところに特徴を有する。
【０００６】
上記請求項１の発明によれば、まず第１工程において高温の水中に溶融した脂肪酸アミドが微細な液滴となって分散したエマルジョンが生成される。これは、第２工程において脂肪酸アミドの融解温度以下の水相中に投入・混合されるから、その温度が急速に低下する。このようにエマルジョンを急冷すると、エマルジョン中の脂肪酸アミドの濃度が高い場合でも、冷却されたエマルジョンが増粘したり、ゲル化または固化してしまうことがなく、微細で均一な平均粒子径の脂肪酸アミドが分散した、良好なエマルジョン得ることができる。またこのエマルジョンは、長時間放置した場合でも粒子同士の凝集・凝結やエマルジョンの増粘が起こることがなく、安定性にも優れる。さらに、第２工程においてはエマルジョンが均一な状態となるように混合すればよいだけであり、第１工程のような強力な剪断力を必要としないので、製造装置および作業が簡単である。第２工程に使用される水相としては、水、水に各種の安定化剤や界面活性剤等の助剤を添加した水溶液、水系エマルジョン等が可能である。
【０００７】
また、上記第２工程において、水相としては、既に得られた脂肪酸アミドエマルジョンを利用することもできる（請求項２の発明）。この場合、第１工程で得られる脂肪酸アミドエマルジョンと同一濃度の脂肪酸アミドエマルジョンを使用すれば、全行程で同一濃度の脂肪酸アミドエマルジョンを扱うことになり、濃度管理が簡単になる。
【０００８】
上記第１工程において、水を大気圧以上の圧力下で加熱してもよい（請求項３の発明）。大気圧以上の雰囲気下では、水を１００℃以上に昇温させることが可能であるので、脂肪酸アミドの融解温度が１００℃以上の場合でも、水を１００℃以上にして脂肪酸アミドを融解温度以上にできるからである。
【０００９】
さらに、上記第２工程における水相の温度は、脂肪酸アミドの融解温度より３０℃以上低温であることが望ましい（請求項４の発明）。第１工程で生成された高温のエマルジョンを３０℃以上の温度差で急冷すると、より安定的に良好なエマルジョンを得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をより詳細に説明する。
本発明のエマルジョンの製造方法によれば、上述したように、まず第１工程において、脂肪酸アミドを水中でその融解温度以上の温度で剪断力を加えて乳化する。例えば、乳化容器にて脂肪酸アミドの融解温度以上で脂肪酸アミドと水と乳化剤とを混合し、例えばホモジナイザーと称される高圧式乳化分散機で高剪断力を与えることにより、乳化分散を行う。この時、乳化させる脂肪酸アミドの融解温度が１００℃を上回る場合には、乳化容器を密閉状態として加圧し、温度を１００℃以上に昇温させるとよい。このようにすると、融解した脂肪酸アミドの粒子は微細かつ粒子径が均一な状態で水中に分散され、良好な脂肪酸アミドエマルジョンが調製される。
【００１１】
そして、この第１工程において得られた高温の脂肪酸アミドエマルジョンを、第２工程において、脂肪酸アミドの融解温度より低温に保持された水相内へ徐々に投入して、均一に混合する。このようにすると、水相内に投入された高温のエマルジョンは、低温の水相に取り囲まれて急速に冷却されつつ、間もなく均一に混合される。なお、この時の水相の温度は、脂肪酸アミドの融解温度より３０℃以上の低温に保持しておくことが好ましい。このように、脂肪酸アミドの融解温度以上の脂肪酸アミドエマルジョンを急却すると、水中に分散された脂肪酸アミドの粒子が互いに凝集・凝結したり、エマルジョンがゲル化したりすることがなく、平均粒子径が１μｍ以下の微細かつ均一な脂肪酸アミド粒子が分散した、安定性の良好なエマルジョンを得ることができるのである。
【００１２】
なお、脂肪酸アミドエマルジョンの濃度は、第１工程において調製した高濃度のエマルジョンを第２工程において水または低濃度のエマルジョン等の水相と混合・希釈することにより調整してもよいが、第１工程において所望の濃度のエマルジョンを調製し、予め調製した同一濃度のエマルジョンを冷媒としての水相中に投入するようにしてもよい。後者の方法を採用する場合には、全行程で同一濃度の脂肪酸アミドエマルジョンを扱うことになり、連続的に所望の濃度の脂肪酸アミドエマルジョンが得られるので、生産性がよい。
【００１３】
本発明において水中で分散される脂肪酸アミドの種類は、一般に使用されているものでよい。具体的には、ラウリン酸アミド、パルミチン酸アミド、ステアリン酸アミド、ベヘン酸アミド等の飽和脂肪酸モノアミド類、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノール酸アミド等の不飽和脂肪酸モノアミド類、Ｎ−ステアリルステアリン酸アミド、Ｎ−オレイルオレイン酸アミド、Ｎ−ステアリルオレイン酸アミド、Ｎ−オレイルステアリン酸アミド、Ｎ−ステアリルエルカ酸アミド、Ｎ−オレイルパルミチン酸アミド等の置換アミド類、メチロールステアリン酸アミド、メチロールベヘン酸アミド等のメチロールアミド類、メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスイソステアリン酸アミド、エチレンビスヒドロキシステアリン酸アミド、エチレンビスベヘン酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミド、ヘキサメチレンビスベヘン酸アミド、ヘキサメチレンビスヒドロキシステアリン酸アミド、Ｎ，Ｎ’−ジステアリルアジピン酸アミド、Ｎ，Ｎ’−ジステアリルセバシン酸アミド等の飽和脂肪酸ビスアミド類、エチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、Ｎ，Ｎ’−ジオレイルアジピン酸アミド等の不飽和脂肪族ビスアミド類、ｍ−キシリレンビスステアリン酸アミド等の芳香族系ビスアミド類等が挙げられる。これら脂肪酸アミドは、単独で使用しても２種類以上を混合して使用してもよい。
【００１４】
なお本発明は、これら中でも融解温度が約８５℃〜１２０℃の範囲であるラウリン酸アミド、パルミチン酸アミド、ステアリン酸アミド、ベヘン酸アミド等の飽和脂肪酸モノアミド類を使用する場合に特に好適である。
【００１５】
本発明の脂肪酸アミドエマルジョンの製造方法によれば、最終的に得られる冷却後のエマルジョン中の脂肪酸アミドの平均粒子径は、１μｍ以下である。
【００１６】
本発明において、脂肪酸アミドエマルジョンの濃度は特に限定されないが、好ましくは１０〜４０重量％である。１０重量％以下であると、高温エマルジョンをそのまま冷却するだけで、増粘・固化することなく脂肪酸アミドエマルジョンが得られる。また、４０重量％以上の高濃度になると、高温エマルジョンが冷却用水相に十分素早く拡散しないために、凝集物が多くなったり、増粘したりして、良好なエマルジョンが得られない。
【００１７】
また、必要に応じて乳化剤、乳化安定剤、防錆剤、防かび剤、消泡剤等の添加剤を混合してもよい。
乳化剤は特に限定されるものでなく、アニオン系、カチオン系、両性系、非イオン系等の界面活性剤を使用することができる。
【００１８】
アニオン系界面活性剤としては、ラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸等の脂肪酸類、高級アルコール硫酸エステル、高級アルキルエーテル硫酸エステル、硫酸化脂肪酸エステル、硫酸化オレフィン等の硫酸エステル類、アルキルベンゼンスルホン酸、アルキルナフタレンスルホン酸、パラフィンスルホン酸、スルホコハク酸ジエステル等のスルホン酸エステル類、高級アルコールリン酸エステル類等の燐酸エステルとアルカリ金属、アルカリ土類金属、あるいはアミン等との塩などが挙げられる。
【００１９】
カチオン系あるいは両性系の界面活性剤としては、塩化アルキルトリメチルアンモニウム塩、塩化アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩等の第４級アンモニウム塩、塩化アルキルピリジウム塩、あるいはアルキルベタインなどが挙げられる。
【００２０】
非イオン系界面活性剤としては、高級アルコールエチレンオキサイド付加物、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物、脂肪酸エチレンオキサイド付加物、多価アルコール脂肪酸エステルエチレンオキサイド付加物、高級アルキルアミンエチレンオキサイド付加物、脂肪酸アミドエチレンオキサイド付加物、油脂のエチレンオキサイド付加物、ポリプロピレングリコールエチレンオキサイド付加物等のポリエチレングリコール型、あるいはグリセロールの脂肪酸エステル、ペンタエリストールの脂肪酸エステル、ソルビトールおよびソルビタンの脂肪酸エステル、ショ糖の脂肪酸エステル、多価アルコールのアルキルエーテル、アルカノールアミン類の脂肪酸アミド等の多価アルコール型などが挙げられる。
これらの界面活性剤は単独または２種類以上を組み合わせて使用される。
【００２１】
また、乳化安定剤としては、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメチルエーテル、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、でんぷん、ゼラチン、高級アルコール等が挙げられる
【００２２】
これらの添加剤の混合割合は、脂肪酸アミド１００重量部に対して０．１〜１００重量部、好ましくは３重量部〜５０重量部である。０．１重量部以下では、安定なエマルジョンを得ることができ難かったり、分散粒子が粗大化し易い傾向がある。また、１００重量部以上加えても分散安定性は向上せず、無駄である。
【００２３】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
＜実施例１＞
圧力容器に、パルミチン酸アミド４０００ｇ、ラウリン酸２９４ｇ、２５重量％アンモニア水１０４ｇ、水１１８００ｇを投入し、加圧下にて１２０℃に加熱後、ホモミキサー（特殊機化工業株式会社製）で混合した後、更に高圧ホモジナイザー（Ａ．Ｐ．Ｖ．Ｇａｕｌｉｎ、Ｉｎｃ製）にて均質圧力２０ＭＰａ下で均質化処理を行い、高温のパルミチン酸アミドエマルジョンを得た。
次に冷媒として２０℃の水５０００ｇを冷媒槽に入れ、６０℃以下になるよう冷却しつつ、冷媒中に上記高温のパルミチン酸アミドエマルジョンを徐々に混合した。その後さらに３０℃まで冷却することにより、パルミチン酸アミド濃度２０重量％のエマルジョンを得た。
得られたエマルジョンの粒子径をレーザー散乱式粒子径測定装置（株式会社堀場製製作所製ＬＡ９２０）にて測定したところ平均粒子径が０．３μｍであり、また２０℃における粘度は１２ｍＰａ・sであった。なお、粒子径分布を図１に示す。
【００２４】
＜実施例２＞
圧力容器に、パルミチン酸アミド４０００ｇ、パルミチン酸３００ｇ、２５重量％アンモニア水８０ｇ、水７４００ｇを投入し、実施例１と同様の方法で、高温のパルミチン酸アミドエマルジョンを得た。
次に冷媒として２０℃の水１７７４ｇを冷媒槽に入れ、同じく実施例１と同様の方法で冷媒中に上記の高温パルミチン酸アミドエマルジョンを徐々に混合して、３０℃の３０重量％のパルミチン酸アミドエマルジョンを得た。
得られたエマルジョンの平均粒子径は０．６μｍであり、また２０℃における粘度が１８ｍＰａ・sであった。
【００２５】
＜実施例３＞
圧力容器にパルミチン酸アミド３０００ｇ、ラウリン酸２２１ｇ、２５重量％アンモニア水７６ｇ、水１２９０３ｇを投入し、実施例１と同様の方法で、高温のパルミチン酸アミドエマルジョンを得た。
次に、冷媒として水の代わりに実施例１で得られた２０重量％のパルミチン酸アミドエマルジョンを使用し、同じく実施例１と同様の方法で冷媒中に上記の高温パルミチン酸アミドエマルジョンを徐々に混合して、３０℃の２０重量％のパルミチン酸アミドエマルジョンを得た。
得られたエマルジョンの平均粒子径は０．４μｍであり、また２０℃における粘度が１１ｍＰａ・sであった。
【００２６】
＜実施例４＞
パルミチン酸アミドの代わりにステアリン酸アミドを用いること以外は実施例１と同様に行い、ステアリン酸アミド２０重量％のエマルジョンを得た。
得られたエマルジョンの平均粒子径は０．３μｍであり、また２０℃における粘度が１３ｍＰａ・sであった。
【００２７】
＜実施例５＞
パルミチン酸アミドの代わりにベヘン酸アミドを用いること以外は実施例１と同様に行い、ベヘン酸アミド２０重量％のエマルジョンを得た。
得られたエマルジョンの平均粒子径は０．８μｍであり、また２０℃における粘度が１２ｍＰａ・sであった。
【００２８】
＜比較例１＞
実施例１と同様にして高温エマルジョンを得た後、そのまま冷却行ったところ、液全体が固化し、液状のエマルジョンを得ることができなかった。
【００２９】
＜比較例２＞
実施例１と同様にして得た高温エマルジョンを、プレート式熱交換器を通し冷却しながら加圧乳化槽より抜き出したところ、液が増粘しペースト状となり、液状のエマルジョンを得ることが出来なかった。
【００３０】
＜比較例３＞
ステアリン酸アミド２００ｇ、ジオクチルスルホ琥珀酸エステルソーダ塩８ｇ、水７９８ｇを混合し、１．５ｍｍのガラスビーズを使用したバッチ式ビーズミルにて湿式粉砕を行った。これにより得られた分散体の平均粒子径は２．５μｍであった。粒子径分布を、図２に示す。
【００３１】
上記実施例で示したように、本発明の製造方法により調整した脂肪酸アミドのエマルジョンは、いずれのものも分散された脂肪酸アミドの平均粒子径が１μｍ以下と微細であり、増粘やゲル化あるいは固化が起きることがなかった。これに対し比較例ものでは、脂肪酸アミドの平均粒子径が大きくなってしまったり、エマルジョンが増粘あるいは固化してしまい、良好な状態の脂肪酸アミドエマルジョンを得ることができなかった。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の粒子径分布を示すグラフ
【図２】比較例３の粒子径分布を示すグラフ

Claims

脂肪酸アミドを水中でその融解温度以上の温度で剪断力を加えて乳化する第１工程と、この第１工程で生成された融解温度よりも高温のエマルジョンを前記脂肪酸アミドの融解温度以下の水相中に投入して混合する第２工程とを順に行うことを特徴とするエマルジョンの製造方法。
前記第２工程における水相は、脂肪酸アミドエマルジョンであることを特徴とする請求項１に記載のエマルジョンの製造方法。
前記第１工程において、水を大気圧以上の圧力下で加熱することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエマルジョンの製造方法。
前記第２工程における水相の温度は、前記脂肪酸アミドの融解温度より３０℃以上低温であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のエマルジョンの製造方法。