極低温粉砕は、極低温粉砕とも呼ばれ、材料を極低温（通常-30℃以下）に冷却して脆くし、粉砕しやすくする特殊なプロセスである。この方法は、熱に弱く、弾力性があり、常温では酸化したり付着したりしやすい材料に特に有効である。このプロセスでは通常、液体窒素や液体アルゴンのような極低温流体を使用して材料と粉砕装置を冷却する。冷却された原料は、次にアトライターミルやヘリカルスクリューコンベアなどの特殊な機械を使って微粒子に粉砕される。その結果、粒度分布が均一で、栄養素が保持され、熱劣化が最小限に抑えられた高品質の製品が得られる。低温粉砕は、医薬品、食品加工、材料科学などの産業で広く使用されています。
主なポイントを説明します：
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極低温粉砕の目的:
- 極低温粉砕は、弾性または熱に敏感な性質のために常温では粉砕が困難な材料を扱うために設計されている。
- 材料を極低温に冷却することで脆さが増し、より小さな粒子に分解しやすくなります。
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冷却メカニズム:
- このプロセスでは、次のような極低温流体を使用する。 液体窒素 または 液体アルゴン を使用して、材料と粉砕室を冷却します。
- これらの液体は粉砕システムに噴霧され、材料はプロセス全体を通して-30℃以下に保たれます。
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使用装置:
- アトライター:極低温粉砕によく使われるもので、原料を極低温流体中で粉砕します。例えば、ユニオンプロセス01-HDアトライターミルは極低温で運転されます。
- ヘリカルスクリュー:液体窒素を噴霧するコンベアを通して原料を供給し、コンベアの速度を調整することで滞留時間を制御するシステムもある。
- 粉砕ジャーとボール:クライオミリングでは、金属粉や温度に敏感な試料は、粉砕ジャーを使用して粉砕される。 粉砕ジャー 粉砕ボールが原料を粉砕する。
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工程:
- 材料準備:原料は洗浄され、ホッパーまたは粉砕室に投入される。
- 冷却:液体窒素またはアルゴンを導入し、原料と粉砕装置を冷却する。
- 粉砕:材料は、スタッド、コーン、または粉砕ボールを使用して、装置に応じて粉砕または粉砕される。
- 粒子回収:粉砕された原料は、オプションのふるいを通過し、ビンに集められます。
- 窒素リサイクル:気化した窒素は、廃棄物を最小限に抑えるため、遠心ブロワーを使ってリサイクルされることが多い。
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極低温粉砕の利点:
- 熱劣化の低減:低温のため、熱に弱い材料の特性低下を防ぐ。
- 均一な粒子径:一貫した粒度分布の微粒子が得られる。
- 栄養素と風味の保持:食品加工において、低温粉砕は素材の栄養と風味を保持します。
- エネルギー効率:従来の粉砕方法と比較して、電力とエネルギーの消費を削減します。
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用途:
- 医薬品:熱に弱い医薬品や原薬を、その効能を損なうことなく粉砕するために使用されます。
- 食品加工:スパイス、ハーブ、その他の食品の香りと栄養価を保つための粉砕に最適です。
- 材料科学:ナノ構造粉体やその他のユニークな特性を持つ先端材料の製造に使用される。
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課題と考察:
- 極低温流体のコスト:液体窒素とアルゴンは高価であり、プロセス全体のコストに影響を与える。
- 装置のメンテナンス:機械は極端な温度に対応し、目詰まりや酸化などの問題を防ぐように設計されていなければならない。
- 安全上の注意:極低温流体の取り扱いには、凍傷や窒息などの危険を避けるための厳重な安全対策が必要です。
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従来の研削との比較:
- 極低温粉砕は、常温粉砕にありがちな材料の軟化、付着、目詰まりなどの問題を回避します。
- 特に、弾性のある材料や高温で溶けやすい材料に効果的です。
極低温粉砕を活用することで、産業界は従来の粉砕方法の限界を克服しながら、高品質で微粉砕された製品を実現することができる。
総括表
| アスペクト | 詳細 |
|---|---|
| 用途 | 熱に弱い材料、弾性のある材料、酸化しやすい材料を効率よく粉砕する。 |
| 冷却メカニズム | 液体窒素またはアルゴンを使用して、材料を-30℃以下に冷却する。 |
| 設備 | アトライターミル、ヘリカルスクリューコンベア 粉砕ジャー とボール |
| プロセスステップ | 原料準備、冷却、粉砕、粒子回収、リサイクル |
| 利点 | 熱劣化の低減、均一な粒子、栄養分の保持、エネルギー効率。 |
| 用途 | 医薬品、食品加工、材料科学 |
| 課題 | 極低温流体の高コスト、機器のメンテナンス、安全上の注意。 |
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