[发明专利]用于夹带流体的设备和方法

说明书

本发明涉及在第一流体中夹带第二流体。更特别地，本发明提供了用于夹带其状态或化学组成意味着其通常难以被夹带在第一流体中的第二流体的设备和方法。

大量的商业产品诸如例如食物、清洁产品和药物依赖于特定的分子和大分子结构的形成。最终的产品结构促成其外观、功能、稳定性、与其他材料或工艺的相容性及毒理学。每种具体的结构通过在受控的化学、物理和环境条件下混合和包含特定化学组分或颗粒组分来构建。因为当加入另一种组分或所应用的工艺的特定部分时需要用于形成这些结构化的材料的许多组分处于特定的相或状态，所以需要控制器。当材料经历相变或状态变化(例如，固体到液体、溶胶到凝胶、螺旋到卷曲、玻璃到橡胶、结晶到无定形)时，发生这种变化的点称作“相或状态转变”。材料的转变将由变量例如温度、压力、溶剂的存在、离子和小溶质环境以及材料的浓度确定。

温度是决定通常用于前述结构化的产品中的许多组分的相或状态的关键因素之一。举例来说，普遍作为抛光剂、软化剂、表面活性剂和润滑剂用于制剂中的重质脂肪和蜡在加热时经历由于小的晶粒失序引起的从固体到液体油的温度依赖性相变。这种特定类型的相变可根据所述过程的热学方向而被称为“熔化”或“结晶”。常见于结构化材料中的另一种主要热转变是“螺旋-卷曲转变”且这存在于多种水状胶体例如结冷胶、黄原胶和明胶中。这些生物聚合物由于其成分单糖或氨基酸之间的特定键合几何形状而以其低能量状态作为氢键合的双螺旋存在。当加热时，能量输入破坏氢键并增加分子运动，促使螺旋解旋并以游离的单一聚合物存在。这就是螺旋-卷曲转变。当冷却时，螺旋-螺旋对重新形成，且每个大分子与一个或多个配体配对，形成交联网络。这种形成网络结构的能力使这些聚合物可用作增粘剂、胶凝剂和悬浮剂。

形成结构化的材料中的另一组重要的转变是由离子键合介导的那些转变。带电荷的聚合物例如果胶、藻酸盐、角叉菜胶和低酰基结冷胶对金属阳离子，特别是带正电荷的二价离子例如钙离子敏感。这些离子与聚合物上的带负电荷的位点键合，在聚合物之间形成一连串的交联，称为“结合区”。结合区的形成通过形成部分或完全网络化的结构而导致粘度增加或胶凝。低于临界离子浓度，结合区不能形成稳定的交联且体系可能处于凝胶-溶胶转变的溶胶侧。

从以上提供的相或状态转变的实例，很明显，由这些体系的混合物形成的多组分结构化的材料将通常具有施加在制剂、工艺或可能的最终产物上的限制。这是由发生于一种或多种组分的不期望的行为、状态或相变化引起的。这种不想要的行为的实例可能存在于试图由长链脂质形成乳液时，这一过程需要相对高的温度熔化(例如，70℃)，却必须被分散在高于40℃时不稳定的增粘的流体相中。将熔化的脂质引入到较冷的流体中将导致“碰撞-冷却”事件，由此脂质将快速进行其结晶转变，形成非常小的晶粒并快速聚结形成不规则的固体聚集体而不是乳液的小液滴分散体。在这种情况下由于聚结的脂质堵塞筛分器，使用高剪切混合设备例如高压筛选乳化器将不是有利的。另外，匀浆器的高剪切环境可能会破坏流体相中的粘化结构。

混合和夹带看起来不相容的产品期间可发生的其他不利行为可包括聚结、沉淀、倒相、溶质或离子物质在相或组分之间的错误分配、相分离和不均匀。

提供了以下实例作为与混合某些材料有关的问题的解释。在该实例中，材料1具有发生相变的确定的温度T(或对于某些化合物材料例如聚合物的温度范围)。T可以是材料从固相向液相变化的温度，或其可以是发生螺旋卷曲转变的温度；高于该温度，螺旋卷曲解旋，低于该温度，螺旋卷曲形成交联的网络。T也可以是由电荷相互作用介导的化学键或交联被破坏或形成的温度。例如，低甲氧基果胶凝胶形成中钙离子介导的键。