極低温粉砕とも呼ばれる冷間粉砕は、極低温を利用して材料を微粒子にするプロセスである。
この方法は、生物学的サンプル、医薬品、特定の食品など、熱に敏感な材料に特に効果的です。
196℃という低温の液体窒素を使用することで、極低温粉砕は粉砕プロセス中、材料が安定し、本来の特性を保つことを保証します。
この技術は、発熱、酸化、材料の劣化など、従来の粉砕に伴う課題を克服しています。
6つのポイントの説明
1.冷却と脆化
加工方法:液体窒素を用いて、材料を常温よりかなり低い温度まで冷却する。
メカニズム:この冷却プロセスにより、材料は脆くなり、微粒子に粉砕しやすくなる。
利点:低温では、材料の分子構造が収縮し、弾力性が低下してもろくなります。
そのため、大きな熱や機械的ストレスを与えることなく、より小さな粒子に分解しやすくなる。
この方法は、揮発性物質、ビタミン、生物学的サンプルなど、熱に敏感な物質に特に有効である。
低温のため、これらの敏感な成分の劣化を防ぐことができる。
2.粉砕操作
手順:十分に冷却された原料は、粉砕工程にかけられる。
粉砕は、低温で作動するように設計された極低温フィーダーやフリーザーミルなど、さまざまな装置を使用して行うことができます。
利点:極低温での粉砕工程により、粒子が細かくなり、フレーバーやその他の成分がより均一に分散される。
これは、低温で原料がもろくなるためで、より簡単で効率的な粉砕が可能になります。
克服された課題:従来の粉砕では、熱の発生、原料の凝集、酸化などの問題にしばしば直面します。
極低温研削は、加工中低温を維持することで、このような問題の発生を防ぎます。
3.エネルギー効率
エネルギー使用量:研削加工はエネルギーを大量に消費するプロセスであり、実際に研削加工に使用されるエネルギーは印加されたエネルギーのわずか1%程度であり、残りの99%は熱として放散される。
低温研削は、低温を維持することにより、加工中に発生する熱量を低減し、このエネルギー損失を軽減するのに役立ちます。
熱管理:液体窒素を使用することで、粉砕時に発生する熱を吸収し、材料の発熱や劣化を防ぎます。
これにより、素材は本来の特性と品質を保つことができる。
4.用途
食品加工:低温粉砕は、チーズ、ドライフルーツ、油性のスパイスなど、高温に敏感な材料を処理するために食品業界で広く使用されています。
風味や栄養価を損なうことなく、微細な粒子に粉砕することができます。
医薬品:製薬業界では、低温粉砕は医薬品やその他の材料の粒子径を小さくするために使用されます。
この方法は、ビタミンや揮発性物質など、高温で分解する不安定な化合物に特に有効です。
製造とリサイクル:極低温粉砕は、カーボンブラックの粉砕のような製造工程や、熱劣化を起こすことなく部品スクラップを粉砕するリサイクル工程でも使用されています。
5.装置とセットアップ
極低温フィーダー:低温で原料を冷却し、粉砕するための専用装置。
液体窒素を扱い、粉砕プロセス中に所望の温度を維持する機構を備えている。
フリーザーミル:これも極低温粉砕に使われる装置の一種です。
ソレノイドを使って粉砕メディアを前後に移動させ、冷却された原料を効果的に微粒子に粉砕します。
メンテナンス:極低温粉砕に使用される装置は、最適な性能を確保するために定期的なメンテナンスが必要です。
これには、低温と粉砕プロセスの影響を受ける可能性のある部品の洗浄と交換が含まれる。
6.品質と安定性
粒度分布:極低温粉砕の主な利点のひとつは、粒度分布をより均一にできることです。
これは、医薬品や食品加工など、粒子径が最終製品の品質に影響する用途では極めて重要です。
特性の保持:粉砕プロセス全体を低温に維持することで、低温粉砕は風味、栄養価、効能といった素材本来の特性を確実に保持します。
これは、熱や機械的ストレスで劣化しやすいデリケートな素材にとって特に重要です。
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