(57)【要約】【課題】微細な粒子サイズで、単分散性が高い乳化物を製造できる。また、急冷又は急加熱にマイクロ流路を使用することで、乳化物が安定化する温度と熱交換する熱源温度との差を小さくでき、省エネルギー化にも寄与できる。【解決手段】  非イオン性界面活性剤、油剤及び水を用いた乳化物の製造方法であって、非イオン性界面活性剤、油剤及び水よりなる３相が共存する転相温度で乳化させて乳化物を生成する乳化工程と、乳化物を等価直径が１ｍｍ以下のマイクロ流路に流通させて、転相温度から乳化物が安定化する温度まで急冷又は急加熱する乳化物安定化工程と、を連続フロー方式により行う。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非イオン性界面活性剤、油剤及び水を用いた乳化物の製造方法であって、
前記非イオン性界面活性剤、油剤及び水よりなる３相が共存する転相温度で乳化させて乳化物を生成する乳化工程と、
前記乳化物を、等価直径が１ｍｍ以下のマイクロ流路に流通させて、前記転相温度から前記乳化物が安定化する温度まで急冷又は急加熱する乳化物安定化工程と、
を連続フロー方式により行うことを特徴とする乳化物の製造方法。
【請求項２】
非イオン性界面活性剤、油剤及び水を用いた乳化物の製造方法であって、
前記非イオン性界面活性剤、油剤及び水が１相に可溶化する可溶化限界温度以上曇点以下の可溶化温度で乳化させて乳化物を生成する乳化工程と、
前記乳化物を、等価直径が１ｍｍ以下のマイクロ流路に流通させて、前記可溶化温度から前記乳化物が安定化する温度まで急冷又は急加熱する乳化物安定化工程と、
を連続フロー方式により行うことを特徴とする乳化物の製造方法。
【請求項３】
前記マイクロ流路の径方向において、前記マイクロ流路の軸心部と前記流路の内壁面の間の温度差が１℃以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の乳化物の製造方法。
【請求項４】
前記乳化物安定化工程において、前記乳化物を１００℃／秒以上で温度変化させることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の乳化物の製造方法。
【請求項５】
前記乳化物が前記乳化工程を出た後から前記乳化物安定化工程に入るまでの滞留時間が１秒以下であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の乳化物の製造方法。
【請求項６】
前記乳化工程は、等価直径が１ｍｍ以下のミキシング流路内で混合することにより行うことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の乳化物の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載の乳化物の製造方法を適用したことを特徴とする乳化物。
【請求項８】
前記乳化物の体積平均粒径が１０μｍ以下であり、粒度分布（Ｍｖ／Ｍｎ）は１．５以下であることを特徴とする請求項７に記載の乳化物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乳化物及び乳化物の製造方法に係り、特に食品、化粧料、医薬品、その他の工業用途等に広く用いられる乳化物及び乳化物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、食品や化粧料、医薬品等に用いられる乳化物を製造する方法としては、高せん断を加えて分散させる機械的乳化方法と、このような高せん断を加えない化学的乳化方法とに大別される。
【０００３】
さらに、機械的乳化方法の中でも、例えば、ホモミキサやウルトラミキサ等により長時間にわたり高せん断を加えて分散させるバッチ式の乳化方法や、高圧ホモジナイザやマイクロミキサ等を用いて、連続的に原料を供給しながら高せん断を加えて分散させるフロー式の乳化方法がある。
【０００４】
例えば、特許文献１には、マイクロミキサを使用して化粧用又は薬剤用の調合物を調製する方法が提案されている。これによれば、従来のバッチ式の攪拌容器内とは違って、せん断力、温度及び導入エネルギーを均一に分布させることができるので、粒子又は液滴サイズが均一に分布する混合製品を得ることができるとされている。
【０００５】
また、特許文献２には、頭髪又は皮膚化粧用製品を工業的に製造する方法において、マイクロミキサを用いて調合物を混合する工程と、マイクロ熱交換器による誘導を行う工程を備えることが提案されている。これによれば、均一化する分子を良好な分子の大きさで分配させた印象深い外観の製品を得ることができ、良好な皮膚温和性、化粧用作用‐及び助剤の良好な作用性、良好な結晶化抑制、及び良好なレオロジー特性を得ることができるとされている。また、必要な乳化剤の量も少なくできるとされている。
【０００６】
しかし、これらの機械的乳化方法では、１μｍ以下の微細なサイズで単分散性に優れた乳化物を調製するのは困難であった。また、得られた乳化物は経時安定性が低く、特に乳化物が高濃度である場合には、経時安定性を向上させるために大量の界面活性剤を添加する必要があった。さらに、高圧ホモジナイザは、機械的負荷が著しく大きく、安定に稼動できないという問題もあった。
【０００７】
一方、化学的乳化法としては、転相乳化法、Ｄ相乳化法、ゲル乳化法、液晶乳化法、可溶化法（凝集法）、転相温度乳化法（ＨＬＢ温度乳化法）等が挙げられ、中でも、可溶化法、転相温度乳化法は、低せん断でも１μｍ以下の微細サイズの乳化物を調製できる方法として実用化されている。
【０００８】
例えば、油の無機性と、非イオン性界面活性剤と油の量比とを規定して、安定なマイクロエマルションを製造する方法において、系の温度を一旦可溶化限界温度以上に上げ、その後に冷却する可溶化方法を採用することが提案されている（特許文献３）。また、水中油型乳化物の製造方法において、転相温度乳化法を利用し、更に非イオン性界面活性剤の化学構造、非イオン性界面活性剤、油性剤の添加量を規定することが提案されている（特許文献４）。
【０００９】
これらの可溶化法、転相温度乳化法において経時安定性に優れた乳化物を得るためには、原料となる非イオン性界面活性剤、油剤、及び水を混合して乳化する工程、及び該工程の直後の温度制御が重要となる。すなわち、非イオン性界面活性剤、油剤、及び水を混合して乳化させた直後に、安定化する温度まで急冷又は急加熱する必要がある。
【特許文献１】特表２００２−５３８９４７号公報
【特許文献２】特開２００３−３２１３２５号公報
【特許文献３】特公平６−６１４５４号公報
【特許文献４】特開平９−３０８８２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来の可溶化法、転相温度乳化法では、加温下で調製した乳化物を安定化温度まで冷却又は加熱するまでに時間を要していた。このため、調製した乳化物を安定化させる前に、オストワルド熟成や乳化物粒子同士の合一が進行し、多分散化するという問題があった。
【００１１】
また、上記特許文献１及び２では、マイクロミキサ内で行う具体的な乳化方法については明らかにされていない。特に、特許文献２のマイクロ熱交換器は、加温された調合物を製品容器内に充填する前に冷却する際に使用されるに過ぎず、乳化方法に合わせた特有の温度制御を行うためのものではない。
【００１２】
また、上記特許文献３及び４は、安定な乳化物を得るために、非イオン性界面活性剤、又はそれを含む原料溶液の組成を工夫したものに過ぎず、可溶化法や転相温度乳化法を行うための温度制御方法については明示されていない。
【００１３】
したがって、可溶化法、転相温度乳化法において、上記のオストワルド熟成や乳化物粒子同士の合一を抑制するための温度制御による工夫はなされておらず、微細な粒子サイズで、単分散性が高い乳化物を得ることができなかった。
【００１４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、微細な粒子サイズで、単分散性の高い乳化物を製造する方法、及び乳化物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の請求項１は前記目的を達成するために、非イオン性界面活性剤、油剤及び水を用いた乳化物の製造方法であって、前記非イオン性界面活性剤、油剤及び水よりなる３相が共存する転相温度で乳化させて乳化物を生成する乳化工程と、前記乳化物を、等価直径が１ｍｍ以下のマイクロ流路に流通させて、前記転相温度から前記乳化物が安定化する温度まで急冷又は急加熱する乳化物安定化工程と、を連続フロー方式により行うことを特徴とする乳化物の製造方法を提供する。
【００１６】
本発明の請求項２は前記目的を達成するために、非イオン性界面活性剤、油剤及び水を用いた乳化物の製造方法であって、前記非イオン性界面活性剤、油剤及び水が１相に可溶化する可溶化限界温度以上曇点以下の可溶化温度で乳化させて乳化物を生成する乳化工程と、前記乳化物を、等価直径が１ｍｍ以下のマイクロ流路に流通させて、前記可溶化温度から前記乳化物が安定化する温度まで急冷又は急加熱する乳化物安定化工程と、を連続フロー方式により行うことを特徴とする乳化物の製造方法を提供する。
【００１７】
請求項１又は請求項２によれば、乳化工程において、微細サイズの乳化物粒子を形成できるとともに、乳化物をマイクロ流路を使用して乳化物が安定化する温度まで瞬間的に急冷又は急加熱することができる。これにより、乳化物粒子同士の合一を抑制でき、微細な粒子サイズで、単分散性の高い乳化物を得ることができる。また、急冷又は急加熱にマイクロ流路を使用することで、乳化物が安定化する温度と熱交換する熱源温度との差を小さくでき、省エネルギー化にも寄与できる。なお、乳化物が安定化する温度とは、乳化物粒子同士の合一を抑制できる温度をいう。
【００１８】
請求項３は請求項１又は２において、前記マイクロ流路の径方向において、前記マイクロ流路の軸心部と前記流路の内壁面の間の温度差が１℃以下であることを特徴とする。
【００１９】
請求項３によれば、乳化物を急冷・急加熱する際の温度分布が極めて小さいため、オストワルド熟成や乳化物粒子同士の合一が進行するのを抑制できる。
【００２０】
請求項４は請求項１〜３の何れか１項において、前記乳化物安定化工程において、前記乳化物を１００℃／秒以上で温度変化させることを特徴とする。
【００２１】
請求項４によれば、温度変化を急速に行うので、オストワルド熟成や乳化物粒子同士の合一が進行する前に、乳化物を単分散性の良好な状態で安定化できる。
【００２２】
請求項５は請求項１〜４の何れか１項において、前記乳化物が前記乳化工程を出た後から前記乳化物安定化工程に入るまでの滞留時間が１秒以下であることを特徴とする。
【００２３】
請求項５によれば、乳化工程を出た後、乳化物安定化工程に入るまでの間に、オストワルド熟成や乳化物粒子同士の合一が進行するのを抑制できる。
【００２４】
請求項６は請求項１〜５の何れか１項において、前記乳化工程は、等価直径が１ｍｍ以下のミキシング流路内で混合することにより行うことを特徴とする。
【００２５】
請求項６によれば、乳化の際の混合をマイクロレベルで行うので、微細な粒子サイズで、単分散性の高い乳化物を得ることができる。
【００２６】
請求項７は、請求項１〜６の何れか１項に記載の乳化物の製造方法を適用した乳化物を提供することを特徴とする。
【００２７】
請求項８は請求項７において、前記乳化物の体積平均粒径が１０μｍ以下であり、粒度分布（Ｍｖ／Ｍｎ）は１．５以下であることを特徴とする。
【００２８】
また、乳化物の体積平均粒径は、１．０以下であるのがより好ましく、０．１以下であるのが更に好ましい。また、乳化物の粒度分布（Ｍｖ／Ｍｎ）は、１．４以下であるのがより好ましく、１．３以下であるのが更に好ましい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、微細な粒子サイズで、単分散性が高い乳化物を製造できる。また、急冷又は急加熱にマイクロ流路を使用することで、乳化物が安定化する温度と熱交換する熱源温度との差を小さくでき、省エネルギー化にも寄与できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下添付図面に従って、本発明に係る乳化物の製造方法の好ましい実施の形態について説明する。
【００３１】
まず、本発明に係る乳化方法（可溶化法、転相温度乳化法）の原理について説明する。本発明に係る乳化方法は、非イオン性界面活性剤、油剤及び水（以下、これを「原料溶液」という）を可溶化状態又は転相状態で乳化した後、安定化温度まで急速に温度変化させることで微小な粒子サイズで、単分散性の高い乳化物を形成する方法である。
【００３２】
図１は、可溶化法における水／非イオン性界面活性剤／各種油剤の相図を示す図である（非特許文献：「友政哲,河内みゆき,中島英夫,油化学,37,1012(1988)」、「機能性エマルションの技術・評価とその応用」CMC出版p.8参照）。
【００３３】
図１に示されるように、可溶化法では、原料溶液は曇点と可溶化限界温度との間の領域で、水相中の油剤の可溶化量が急激に増加し、１相のマイクロエマルジョンを形成する。この１相のマイクロエマルジョンを攪拌して乳化することで、超微細な粒子サイズで単分散性に優れた乳化物を形成する。そして、図１の矢印に示されるように、２相領域まで急冷すると経時的に安定な水中油型乳化物を形成する。一方、曇点よりも高い温度に急加熱すると、油中水型乳化物を形成する。ここで、曇点とは、水と油の２相に分離しはじめる温度である。また、可溶化限界温度とは、水と油が互いに連続相となれる限界の温度であり、この温度以下では水に可溶化できなくなった油が分離して２相領域となり、濁度が上昇する。また、本実施形態では、曇点と可溶化限界温度との間の領域（可溶化限界温度以上曇点以下）を、以下、「可溶化温度」という。
【００３４】
図２は、転相温度乳化法における水／非イオン性界面活性剤／シクロヘキサンの相図を示す図である（非特許文献：「斉藤博,篠田耕三,油化学,17,133(1968)」、「乳化技術と乳化剤の開発」CMC出版p.130参照）。
【００３５】
図２に示されるように、転相温度乳化法では、原料溶液は、転相温度領域（６０〜７０℃付近）で非イオン性界面活性剤、油剤及び水よりなる３相共存状態を形成する。この３相共存状態で原料溶液を攪拌して乳化することで、超微細な粒子サイズで単分散性に優れた乳化物を形成できる。そして、図２の矢印に示されるように、２相領域まで急冷すると経時的に安定な水中油型乳化物を形成する。一方、転相温度領域よりも高い温度に急加熱すると油中水型乳化物を形成する。
【００３６】
このように、可溶化法の可溶化温度、又は、転相温度乳化法の転相温度に加温して混合し、乳化させる工程（乳化工程）と、該乳化工程後、安定な２相領域まで急速に移行させる工程（乳化物が安定化する温度まで急冷又は急加熱する乳化物安定化工程）と、における高精度な温度制御が重要となる。ここで、乳化物が安定化する温度（安定化温度）とは、オストワルド熟成や乳化物粒子同士の合一を抑制できる温度をいい、たとえば、可溶化温度又は転相温度から２０〜４０℃以上低い温度をいう。
【００３７】
乳化物の経時安定性は、乳化物の単分散性に深く関係する。単分散性の乳化物が、安定化にもたらす効果は、Thompson-Freundlichの式に基づくオストワルド熟成により説明できる。
【００３８】
【化１】
2008086887.tif 000003
【００３９】
（Ca：曲率aの界面における溶解度、Cpoio：水平界面における溶解度、γ：界面張力、M：分散相の分子量、ρ：分散相の密度）
すなわち、界面近傍における分散相粒子（乳化物粒子）の連続相に対する溶解度は、分散相粒子の界面の曲率に依存する。このため、分散相粒子のサイズが小さいほど連続相への溶解度は大きく、分散相粒子のサイズが大きいほど連続相への溶解度は小さくなる。
【００４０】
ここで、多分散の乳化物では、粒子サイズの異なる粒子表面間に濃度差が生じるため、分散相が連続相へ物質移動し易くなる。この結果、小さい分散相粒子はさらに小さくなり、大きな分散相粒子はさらに大きくなる。これに対して、単分散性の乳化物では、粒子表面間の濃度差が小さいので上記のような物質移動が無視でき、壊れにくく安定となる。（非特許文献：「エマルションの新しい高安定化手法」技術情報協会p.25参照）したがって、単分散性の高い乳化物ほど、経時安定性にも優れた傾向を示すといえる。
【００４１】
このため、本発明では、乳化物安定化工程における温度制御をマイクロデバイスにより行う。また、乳化工程における混合制御についても、マイクロデバイスにより行うことが好ましい。
【００４２】
また、乳化工程から乳化物安定化工程へ移行する間の滞留時間は、できる限り短くなるように設定される。滞留時間は、１秒以内が好ましく、０．１秒以内がより好ましく、０．０１秒以内が更に好ましい。
【００４３】
温度変化の勾配は、熱媒体の種類、温度、マイクロチャンネルの等価直径、長さ等により調節できる。温度変化の勾配は、１００℃／秒以下に調節するのが好ましく、４００℃／秒以下に調節するのがより好ましい。
【００４４】
マイクロチャンネルの等価直径は、１ｍｍ以下であるのが好ましく、５００μｍ以下であるのがより好ましく、１００μｍ以下であるのが更に好ましい。また、マイクロチャンネル内の温度制御をより高い精度で行う上で、マイクロチャンネルの等価直径は、マイクロチャンネルの軸心と壁面との間における温度分布が±１℃以下、好ましくは±０．１℃以下になるように設定されることが更に好ましい。
【００４５】
本発明で調製される乳化物の体積平均粒径（Mv）は、１０μｍ以下であるのが好ましく、１μｍ以下であるのがより好ましく、０．１μｍ以下であるのが更に好ましい。また、乳化物の粒度分布（Ｍｖ／Ｍｎ）は、１．４以下であるのがより好ましく、１．３以下であるのが更に好ましい。
【００４６】
次に、上記乳化方法を実施するための各種材料について説明する。
【００４７】
非イオン性界面活性剤は、非イオン性界面活性剤としては、W/O型乳化物を得ることから親水性である必要がある。具体的には、POEソルビタンモノオレエート、POEソルビタンモノステアレート、POEソルビタントリオレエートなどのPOEソルビタン脂肪酸エステル類、POEソルビットモノオレエート、POEソルビットペンタオレエート、POEソルビットモノステアレートなどのPOEソルビット脂肪酸エステル類、POEグリセリンモノステアレート、POEグリセリンモノイソステアレート、POEグリセリントリイソステアレートなどのPOEグリセリン脂肪酸エステル類、POEモノオレエート、POEジステアレート、POEジオレエートなどのPOE脂肪酸エステル類、POEオレイルエーテル、POEステアリルエーテル、POEベヘニルエーテル、POE2-オクチルドデシルエーテル、POE2-ヘキシルデシルエーテル、POE2-ヘプチルウンデシルエーテル、POE2-デシルテトラデシルエーテル、POE2-デシルペンタデシルエーテル、POEコレスタノールエーテルなどのPOEアルキルエーテル類、POEノニルフェニルエーテルなどのPOEアルキルフェニルエーテル類、POE・POPブロックコポリマー類、POE・POPセチルエーテル、POE・POP2-デシルテトラデシルエーテル、POE・POP水添ラノリンなどのPOE・POPアルキルエーテル類、POEヒマシ油などのPOEヒマシ油または硬化ヒマシ油誘導体、POEソルビットミツロウなどのPOEミツロウ・ラノリン誘導体、ショ糖オレイン酸モノエステルなどのシュガーエステル類、ポリグリセリンモノアルキルエステルおよびモノアルキルエーテル類などが挙げられる。これら親水性の非イオン性界面活性剤の1種類または2種類以上の組み合わせにおいて用いられる。
【００４８】
油としては、流動パラフィン、スクワレン、スクワラン、パラフィン、ワセリンなどの炭化水素、エチレングリコールジオクチルエーテルなどのエーテル類、オクタン酸セチル、ミリスチン酸オクチルドデシル、パルミチン酸イソプロピル、ステアリン酸ブチル、ミリスチン酸ミリスチル、オレイン酸デシル、オレイン酸オレイルなどのモノエステル類、イソステアリルアルコール、オクチルドデカノール、オレイルアルコール、ラノリンアルコールなどの高級アルコール類、エイコセン酸などの高級脂肪酸類、セバシン酸ジ-2-エチルヘキシル、アジピン酸ジ-2-エチルヘキシルなどのジエステル類、グリセロールモノオレイルエーテルなどのグリセリルモノエーテル類、ラウロイルラウリルアミンなどの酸アミド類、天然動植物油類などが挙げられる。これらを1種類または2種類以上の組み合わせにおいて用いられる。
【００４９】
油剤は、対象製品の種類や用途により決定されるが、例えば、流動パラフィン、パラフィンワックス、ワセリン、スクワレン、スクワラン、ラノリン、高級アルコール、高級アルコール−脂肪酸エステル、脂肪酸エステル、脂肪酸モノグリセリド、ジグリセリド、トリグリセリド、天然動植物油、シリコーン油等が用いられる。これらの油剤は、固形型、半固形型、液状の油剤のいずれでもよい。また、油剤は必要に応じて一種、又は二種以上用いることができる。
【００５０】
また、上記の非イオン性界面活性剤、油剤及び水のほかにも、各種の成分を配合できる。また、本発明に係る乳化物の製造方法が適用された製品には、必要に応じて、香料、色剤、その他粉末、防腐剤、薬剤、増粘剤、紫外線吸収剤、キレート剤、その他油、界面活性剤、活性助剤等が添加されてもよい。
【００５１】
本発明において「マイクロデバイス」とは、微小流路（マイクロチャンネル）で流体を流し、及び／又はそこで合流させ、それに起因する混合、反応、熱交換等の操作を行うための装置の総称であって、特に、混合を主目的とするマイクロデバイスをマイクロミキサ、反応を主目的とするマイクロデバイスをマイクロリアクタ、熱交換を主目的とするマイクロデバイスをマイクロ熱交換器（マイクロヒートエクスチェンジャ）と呼ぶ。その微小流路（マイクロチャンネル）またはそこを通過するストリームの直径または相当直径（チャンネルまたはストリームの断面が円形でない場合）は、１ｍｍ以下であり、特に直径または相当直径が通常５００μｍ以下であり、好ましくは１００μｍ以下である。
【００５２】
本発明でいう等価直径（ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｄｉａｍｅｔｅｒ）は、相当（直）径、とも呼ばれ、機械工学の分野で用いられる用語である。任意断面形状の配管（本発明では流路）に対し等価な円管を想定するとき、その等価円管の直径を等価直径といい、Ａ：配管の断面積、Ｐ：配管のぬれぶち長さ（周長）を用いて、ｄｅｑ＝４Ａ／ｐと定義される。円管に適用した場合、この等価直径は円管直径に一致する。等価直径は等価円管のデータを基に、その配管の流動あるいは熱伝達特性を推定するのに用いられ、現象の空間的スケール（代表的長さ）を表す。
【００５３】
以下、上記乳化方法を実施するための好ましい装置構成について説明する。なお、本実施形態では、転相温度で乳化させた原料溶液を、急冷することにより安定な水中油型乳化物を形成する例について述べる。
【００５４】
図３は、本発明に係る乳化物の製造装置の一例について説明する説明図である。図３に示されるように、乳化物の製造装置１０は、主として、非イオン性界面活性剤と油剤とを含有するＡ液と、水を含有するＢ液とを加温下で混合・乳化するマイクロミキサ１２（乳化部）と、該混合・乳化させた乳化物を急冷するためのマイクロ熱交換器１４（乳化安定部）と、該マイクロ熱交換器で急冷した溶液に調製用のＣ液を加えて調製、貯留するための貯留部１６と、マイクロミキサ１２を収納した恒温槽１８の温度を制御する温度制御部２０と、マイクロ熱交換器１４に供給する冷媒の温度を制御する温度制御部２１と、より構成されている。
【００５５】
図４は、本発明を実施するためのマイクロミキサ１２の概略構成を示す分解斜視図である。
【００５６】
マイクロミキサ１２は、それぞれが円柱状の形態の供給要素２２、合流要素２４および排出要素２６により構成されている。マイクロミキサ１２を構成するに際しては、これらの要素が円柱状となるように一体に締結して組み立てる。この組み立てには、例えば、各要素の周辺部に円柱を貫通するボア（または、穴、図示せず）を等間隔に設けてボルト／ナットでこれらの要素を一体に締結すればよい。
【００５７】
供給要素２２の合流要素２４に対向する面には、断面が矩形の環状チャンネル２８および３０が同心状に形成されている。図示した態様では、供給要素２２をその厚さ（または高さ）方向に貫通してそれぞれの環状チャンネルに到るボア３２及び３４が形成されている。
【００５８】
合流要素２４は、その厚さ方向に貫通するボア３６が形成されている。このボア３６は、マイクロミキサ１２を構成するために要素を締結した場合、供給要素に対向する合流要素の面に位置するボア３６の端部４０が環状チャンネル２８に開口するようになっている。図示した態様では、ボア３６は４つ形成され、これらが環状チャンネル２８の周方向で等間隔に配置されている。
【００５９】
合流要素２４には、ボア３６と同様にボア３８が貫通して形成されている。ボア３８も、ボア３６と同様に、環状チャンネル３０に開口するように形成されている。図示した態様では、ボア３８も環状チャンネル３０の周方向で等間隔に配置され、かつ、ボア３６とボア３８が交互に位置するように配置されている。
【００６０】
合流要素２４の排出要素２６に対向する面４２には、マイクロチャンネル４４および４６が形成されている。このマイクロチャンネル４４又は４６の一端はボア３６または３８の開口部であり、他方の端部は、面４２の中心４８であり、全てのマイクロチャンネルはこの中心４８に向かってボアから延在し、中心で合流している。マイクロチャンネルの断面は、例えば矩形であってよい。
【００６１】
排出要素２６は、その中心を通過して厚さ方向に貫通するボア５０（ミキシング流路）が形成されている。従って、このボアは、一端にて合流要素２４の中心４８に開口し、他端にてマイクロミキサの外部に開口している。
【００６２】
容易に理解できるように、環状チャンネル２８および３０が、本発明のマイクロミキサの供給チャンネルに対応し、ボア３２及び３４の端部にてマイクロミキサの外部から供給される流体ＡおよびＢは、それぞれボア３２及び３４を経由して環状チャンネル２８及び３０に流入する。
【００６３】
環状チャンネル２８とボア３６が連通し、環状チャンネル２８に流入した流体Ａは、ボア３６を経由してマイクロチャンネル４４に入る。また、環状チャンネル３０とボア３８が連通し、環状チャンネル３０に流入した流体Ｂは、ボア３８を経由してマイクロチャンネル４６に入る。明らかなように、流体ＡおよびＢは、合流領域において４つに分割され、それぞれマイクロチャンネル４４および４６に流入し、その後、中心４８に向かって流れる。
【００６４】
容易に理解できるように、ボア３６または３８およびマイクロチャンネル４４又は４６が、本発明のマイクロミキサのサブチャンネルに対応し、合流要素の中心４８が、合流領域に対応する。そして、マイクロチャンネル４４の中心軸とマイクチャンネル４６の中心軸は、中心４８にて交差する。合流した流体は、ボア５０を経由してマイクロミキサの外部にストリームＬＭとして排出される。したがって、ボア５０は、マイクロミキサの排出チャンネルに対応する。
【００６５】
図４のマイクロミキサの好ましい仕様の一例として、以下のものを挙げることができる：
環状チャンネル２８の断面形状、幅、深さ、直径：矩形断面、１．５ｍｍ、１．５ｍｍ、２５ｍｍ
環状チャンネル３０の断面形状、幅、深さ、直径：矩形断面、１．５ｍｍ、１．５ｍｍ、２０ｍｍ
ボア３２の直径、長さ：１．５ｍｍ、１０ｍｍ（円形断面）
ボア３４の直径、長さ：１．５ｍｍ、１０ｍｍ（円形断面）
ボア３６の直径、長さ：０．５ｍｍ、４ｍｍ（円形断面）
ボア３８の直径、長さ：０．５ｍｍ、４ｍｍ（円形断面）
マイクロチャンネル４４の断面形状、幅、深さ、長さ：矩形断面、１００μｍ、６０μｍ、１２．５ｍｍ
マイクロチャンネル４６の断面形状、幅、深さ、長さ：矩形断面、１００μｍ、６０μｍ、１０ｍｍ
ボア５０の直径、長さ：５００μｍ、１０ｍｍ（円形断面）
なお、マイクロミキサ１２にＡ液及びＢ液を供給する導管を接続するため、また、マイクロミキサ１２から乳化後の溶液ＬＭを排出する導管を接続するために、ボア３２、３４および５０にはネジ部を設けている。
【００６６】
図５は、別態様のマイクロミキサ１２’の混合部付近を示す部分斜視図である。図５に示されるように、マイクロミキサ１２’は、微細な矩形の溝状に形成した流路５４を横切るようにチャンネル部材５６が一体的に配置される。
【００６７】
このチャンネル部材５６は、流路５４を横切って分断する波型にしわが寄った仕切り板に形成され、それぞれＵ字状に形成された複数のマイクロチャンネルが構成される。
【００６８】
流路５４の上面には、蓋部材５８が固着され、全体として微細な矩形筒状に形成される。また、蓋部材５８には、チャンネル部材５６に対応した所定位置にスリット状の導出口６０が穿設される。この導出口６０は、図示しない処理液の送出口と接続され、混合された処理液を送出するように構成される。
【００６９】
このように構成されたマイクロミキサ１２’は、図５に示される流路５４の両側から２流体がチャンネル部材５６の各Ｕ字状のチャンネルにそれぞれ流入される。流入された２流体は、実質的に薄い層を成し且つそれぞれ隣り合うＵ字状のチャンネルに導入された流体がスリット状の導出口６０へ流入されたときに相隣接する２流体間に開放界面が形成される。これら２流体における各薄い層の厚さが、その接触界面の法線方向でマイクロメーターサイズとなり、流体間の開放界面から相互に拡散するよう移動して反応する。これにより、連続的に混合することができる。好ましい仕様の一例としては、チャンネル部材５６は、流路５４の幅が４０μｍ、深さが３００μｍであり、１５本形成される。
【００７０】
このようなマイクロミキサとしては、例えば、ＩＭＭマイクロリアクタ  スリット式(ＬＩＧＡ技術)マイクロミキサ（タイプ：SSIMM）が使用できる。
【００７１】
このように、乳化工程に用いる混合・乳化手段としては、温度制御がしやすく、混合性能が高い観点からマイクロミキサを用いるのが好ましいが、これに限定されず、原料溶液を加温下（可溶化温度又は転相温度付近）で混合・乳化できる手段であれば、その他の混合・乳化手段（例えば、攪拌タンク等）でもよい。
【００７２】
図６は、本発明に用いられるマイクロ熱交換器１４の概略構成を示す断面模式図である。図６に示されるように、マイクロ熱交換器１４は、等価直径１ｍｍ以下の内管７２（マイクロ流路）と、その外周に設けられ、冷媒を流通させるための外管７４と、を備えている。
【００７３】
内管７２の等価直径は、１ｍｍ以下であるのが好ましく、５００μｍ以下であるのがより好ましい。内管７２の長さＬは、乳化させた後の原料溶液を安定化する温度まで冷却するのに充分な長さに設定される。
【００７４】
外管７４には、冷媒を流入させるための冷媒流入口７４Ａと、外管７４内を流通させた後の冷媒を流出させる冷媒流出口７４Ｂと、が接続されている。この外管７４内に流入させる冷媒の温度を制御装置等で制御することにより、内管７２内の流体を設定温度まで冷却する。このマイクロ熱交換器１４の温度制御は、冷媒温度を温度制御部２０により調整することにより行うことができる。
【００７５】
マイクロ熱交換器１４における温度制御機構は、上記形態に限定されず、装置全体を温度制御された容器中に入れることにより制御しても良いし、金属抵抗線や、ポリシリコンなどのヒーター構造を装置内に作り込み、加熱についてはこれを使用し、冷却については自然冷却を行ってもよい。温度のセンシングは、金属抵抗線ではヒーターと同じ抵抗線をもう一つ作り込んでおき、その抵抗値の変化に基づいて温度検出を行い、ポリシリコンについては熱電対を用いて検出を行う。また、ベルチェ素子をマイクロ熱交換器１４に接触させることによって外部から加熱、冷却を行っても良い。どの方法を用いるかは、用途やマイクロ熱交換器１４本体の材料等に合わせて選択される。
【００７６】
なお、マイクロ熱交換器としては、上記形態に限定されず、等価直径が１ｍｍ以下のマイクロチャンネルと、該マイクロチャンネル内を流通する流体を温度制御する機能を有するものであればその他のものでもよい。例えば、ＩＭＭマイクロ熱交換器（株式会社アイテック製）、Ｋａｒｌｓｒｕｈｅ（EP1046867）の外部加熱型マイクロ熱交換器等も好ましく使用できる。
【００７７】
マイクロミキサ１２とマイクロ熱交換器１４との間は、できるだけ間隔なく接続されることが好ましい。すなわち、マイクロミキサ１２の流出口からマイクロ熱交換器１４の流入口までの滞留時間は、１秒以下、好ましくは０．１秒以下、より好ましくは０．０１秒以下となるように設定される。
【００７８】
上記したマイクロミキサ、マイクロ熱交換器等のマイクロデバイスの製造、特に各要素の製造には、半導体加工技術、特にエッチング（例えばフォトリソエッチング）加工、超微細放電加工、光造型法、鏡面仕上げ加工技術、拡散接合技術等の精密機械加工技術を利用でき、また、汎用的な旋盤、ボール盤を用いる機械加工技術も利用でき、当業者であれば容易に製造できる。
【００７９】
マイクロデバイスに使用する材料は、特に限定されるものではなく、上述の加工技術を適用できる材料であって、合流させるべき流体によって影響を受けないものであればよい。具体的には、金属材料（鉄、アルミニウム、ステンレススチール、チタン、各種の合金等）、樹脂材料（フッ素樹脂、アクリル樹脂等）、ガラス（シリコン、石英等）を用いることができる。
【００８０】
温度制御部２０は、マイクロミキサ１２本体又はマイクロミキサ１２を設置する恒温槽１８の温度を制御する装置である。マイクロミキサ１２は、マイクロミキサ１２、及びマイクロミキサ１２に連通する供給・排出配管系（ＳＵＳ製配管）を恒温槽１８内に設置し、該恒温槽１８内の温度を温度制御部２０により転相温度付近（±0.1℃以内）となるように制御される。なお、マイクロミキサ１２の温度制御方法は、上記形態に限定されず、マイクロミキサ１２の本体に温度制御機構を備えるようにしてもよい。
【００８１】
温度制御部２１は、マイクロ熱交換器１４に供給する冷媒の温度を制御するための装置である。マイクロ熱交換器１４は、マイクロ熱交換器１４に供給する冷媒の温度を温度制御部２１により制御することにより、安定化温度以下となるように制御される。
【００８２】
送液手段としては、流量精度が高く脈動の少ない送液手段が好ましく、例えば、プランジャーポンプやシリンジポンプ等を好ましく使用できる。流量範囲は、使用する混合・乳化装置により異なるが、保証される流量及び圧力範囲内で乳化に必要なせん断がかかる流量以上であればよい。
【００８３】
次に、製造装置１０における作用について図１を参照して説明する。
【００８４】
まず、非イオン性界面活性剤と油剤を含有するＡ液と、主に水であるＢ液がマイクロミキサ１２内に供給される。マイクロミキサ１２内は、恒温槽１８により転相温度に加温されており、Ａ液とＢ液がマイクロチャンネル４４、４６を経て混合され、乳化される。このとき、転相温度付近で乳化されるので、微細なサイズで、且つ単分散性に優れた乳化物が形成される（乳化工程）。
【００８５】
次いで、マイクロミキサ１２から流出した溶液は、１秒以内にマイクロ熱交換器１４内に導入され、安定化温度以下に設定された冷媒と熱交換し、安定化温度以下まで急冷される（乳化物安定化工程）。
【００８６】
このように、マイクロチャンネル内では、温度分布が小さく、且つ温度の制御が行いやすいため、オストワルド熟成や乳化物粒子同士の合一を進行させることなく、安定化できる。したがって、微細な粒子サイズで単分散性が高い乳化物を得ることができる。
【００８７】
以上説明した実施形態によれば、一般的な機械的せん断を用いた乳化法に比べて少ないエネルギーで、微細な粒子サイズで単分散性が高い乳化物を得ることができる。
【００８８】
以上、本発明に係る乳化物の製造方法の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、各種の態様が採り得る。
【００８９】
たとえば、転相温度付近で乳化させた乳化物を急加熱することにより、安定な油中水型乳化物を形成する場合についても、本発明を適用できる。また、乳化工程は、可溶化温度で行う場合についても、本発明を適用できる。
【００９０】
本発明は、食品、化粧料、医薬品、その他の工業用途等に広く用いられる乳化物の製造方法に適用できる。
【実施例】
【００９１】
以下、本発明に係る乳化物の製造方法が適用される一例について述べるが、これらの実施例に限定されるものではない。
【００９２】
２種類の油剤、純水、及び非イオン性界面活性剤を用いて転相温度乳化法により水中油型乳化物を製造する実験を行った。そして、乳化方法と乳化後の冷却方法を変えたときに、得られる乳化物の油滴の平均粒子径（Ｍｖ：体積基準）と粒度分布（Ｍｖ／Ｍｎ）を比較した。
【００９３】
平均粒子径（Ｍｖ：体積基準）と粒度分布（Ｍｖ／Ｍｎ）は、フロー式粒子像分析装置（シスメックス(株)：FPIA-2100）を用いて測定した。なお、Ｍｖ／Ｍｎ（体積平均粒子径／個数平均粒子径）は、単分散性を示す指標であり、１に近いほど単分散性に優れることを示す。
【００９４】
【表１】
2008086887.tif 000004
【００９５】
（装置構成）
１．乳化装置
・攪拌器：マグネチックスターラ
・マイクロミキサ：ＩＭＭ社製シングルミキサ（材質：Ａｇ、流路幅：４０μｍ）
２．冷却装置
・攪拌用スターラ付き恒温槽（２５℃に保温）
・ＳＵＳ製二重管Ａ
（外管外径：２１．７ｍｍ、外管内径：１８．４ｍｍ、内管外径：１０ｍｍ、内管内径：
８ｍｍ、長さ：１００ｍｍ）
・ＳＵＳ製二重管Ｂ
（外管外径：２１．７ｍｍ、外管内径：１８．４ｍｍ、内管外径：１．５８ｍｍ、内管内
径：０．５ｍｍ、長さ：１００ｍｍ）
ＳＵＳ製二重管Ａ、Ｂに５℃の冷却水を並流で５．６Ｌ／分の流量で流して冷却した。
【００９６】
３．その他
・ＨＡＲＶＡＲＤ製のシリンジポンプ、５０ｍＬ用シリンジ
（温度制御方法）
乳化工程：マイクロミキサ又はビーカ、それらに連通する供給・排出配管系（ＳＵＳ製配管
）を、所定温度（±0.1℃以内）に制御した恒温槽内に浸漬することにより行った。
【００９７】
乳化物安定化工程：マイクロ熱交換器に供給する冷媒（冷水）温度を制御することにより行った。
【００９８】
（乳化条件）
恒温槽内で６３℃に保温したＡ液とＢ液を混合し、２５℃に冷却する。
【００９９】
実施例１は、６３℃に昇温したＡ液、Ｂ液をそれぞれ５ｍＬ／分、５ｍＬ／分の流量でマイクロミキサへ供給して乳化させた。その後、乳化物をＳＵＳ製二重管Ｂに流量１０ｍＬ／分で供給して冷却させた。このときの二重管Ｂにおける滞留時間は、０．１秒とした。なお、ＳＵＳ製二重管Ｂには、５℃の冷却水を並流で５．６Ｌ／分の流量で流した。
【０１００】
比較例１は、Ａ液、Ｂ液をマイクロミキサで乳化させた乳化物をＳＵＳ製二重管Ａで冷却した以外は実施例１と同様にした場合である。
【０１０１】
比較例２は、Ａ液、Ｂ液をマイクロミキサで乳化させた乳化物を、２５℃に設定した恒温槽内のビーカで攪拌しながら冷却した以外は実施例１と同様にした場合である。
【０１０２】
比較例３は、６３℃に加温したＢ液４０ｍＬを攪拌器（回転数４００ｒｐｍ）で攪拌しながら、Ａ液をシリンジポンプにより内径２ｍｍのＳＵＳ管を介して１０ｍＬ／分の流量で４分間添加し、３０分間攪拌して乳化させた。その後、乳化物を６３℃から徐々に２５℃まで室温冷却した。
【０１０３】
上記実施例１、及び比較例１〜３についてそれぞれ体積平均粒子径（Ｍｖ）とその粒度分布を測定した。この結果を表２に示す。
【０１０４】
【表２】
2008086887.tif 000005
【０１０５】
表２に示されるように、マイクロ流路内（SUS二重管Ｂ内）で冷却した実施例１は、体積平均粒径が小さく、かつ単分散性の高い乳化物が得られた。一方、比較例１〜３は、実施例１よりも体積平均粒径が大きく、かつ単分散性も低くなった。
【０１０６】
なかでも、乳化物を温度分布があるミリ流路内（SUS二重管Ａ内）で冷却した比較例１では、実施例１よりも体積平均粒径が大きくなり、かつ単分散性も低下した。また、比較例２、３を比較すると、乳化操作をマイクロミキサで行う方が、通常の撹拌ミキサで行うよりも体積平均粒径が小さく、かつ単分散性も高くなった。
【０１０７】
以上から、乳化物の冷却工程をマイクロ流路内で行うことにより、微細な粒子サイズで単分散性が高い乳化物を得ることができた。さらに、乳化物を調製する乳化工程にもマイクロミキサを用いることで、体積平均粒径を小さくでき、かつ単分散性も向上できることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】可溶化法における相図を示す図である。
【図２】転相温度乳化法における相図を示す図である。
【図３】本発明に係る乳化物の製造装置の一例について説明する説明図である。
【図４】本発明が適用されるマイクロミキサの概略構成を示す分解斜視図である。
【図５】別態様のマイクロミキサの一部を示す部分斜視図である。
【図６】本発明が適用されるマイクロ熱交換器を説明する断面図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１０…乳化物の製造装置、１２…マイクロミキサ、１４…マイクロ熱交換器、１６…貯留部、２０、２１…温度制御部
【図１】
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【図２】
2008086887.tif 000007
【図３】
2008086887.tif 000008
【図４】
2008086887.tif 000009
【図５】
2008086887.tif 000010
【図６】
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