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1外文资料翻译译文超细粉碎技术在生物材料工业中的应用摘要生物粉体技术是一种新型的生物材料加工，包括植物材料、矿物、微生物、动物材料等。随着超细粉体的快速、稳定发展，科学家们已经意识到生物粉体技术同样可以应用许多基本的加工单元操作。本文拟分析超细粉碎技术的特点、作用、研究方法以及在生物材料工业的发展和生物材料超细粉杀菌。关键字：生物粉体技术；超细粉；生物材料；特性；应用程序；消毒1.导言由于达拉瓦莱(1943年)所写的微粒技术，它汇集了粉的制备工艺和使用的分散信息，导致了许多研究人员对生物材料产业的更多关注。超细粉体工业是基础原料产业之一，在生物材料加工等行业扮演着重要的角色。图1显示了固体颗粒的粒度和粒度分布。超细磨技术研究生物材料的特殊功能和现象，超细粉是指固体颗粒的大小介于1nm到100μm之间。超细粉是早在1980年开发的,它现在已经成为许多国家研究的重点。研究发现一些生物材料超细磨后改变了内在结构和化学活性。超细粉末的表面可能会经历一些变化,有了下面的散装材料不具备的突出特征。与一般的生物材料比,具有表面效应、mini-size效应,量子效应和macro-quantum通道效应、光学性质、磁性、机械性能、化学和催化性能的特征。迄今为止超微粉碎技术广泛地应用在陶瓷、电气材料、化工和造纸领域以及制药领域(施密特,1989,和YoshizawaHiroshi,1991)。超细粉碎技术在生物材料产业是一个相对较新的研究领域,具有许多商业应用的高潜力。现在超细磨技术也被应用于生物技术和生物材料,但很少用在如食品和饲料方面。超细研磨可以达到的减少颗粒大小和尽可能的提高表面活性的功能,也被认为是和要2求更大表面积的传统机械研磨比没有更多的能量消耗(1998张)。Rumpf(1990)在粉末制备过程的分类中,介绍了粉末的制备过程的物理化学和化学热力学的概念和原则,这有助于为粉末制备技术的发展奠定基础。图1固体颗粒的粒度和粒度分布图超微粉碎技术,作为一种新型的生物材料处理,产生一种精密的分布均匀的粒度,具有良好的表面性质，如可分散性和溶解性(TkacovaStevulova,1998)。在过去几年,它被应用于许多生物材料,如在美国和日本的果味medree茶叶,冷冻水果粉、南瓜粉、花粉粉和动物骨,等等。通过与传统的粉碎方法比较，有很多优势：(1)改变传统加工制造阶段;(2)去除植物纤维素的障碍,从而使有效成分更容易消化,因此,更容易融入血液。此外,加工提取含有更高浓度的有效成分而且非活性成分的浓度较低,如淀粉;(3)持续的经济和社会生存能力的食物或饲料生产、促进可持续发展的资源;(4)降低生产和能源消费的成本;(5)改进粉末生产的质量和风味;(6)使生物资源在食品、饲料和医药行业多样化;(7)保护环境;(8)提高发酵的速度或酶的降解;（9）方便运输和储存。现在由于生物材料产业的优势超细磨技术构成了一个有趣的替代。比如在食品或饲料行业,超细粉更容易进入食品或饲料的结构,因此它在食物中的可分散性好,而且超细磨后营养成分的溶解度增加,导致身体更好的吸收。因此,它非常适合人类的食物发展,尤其是老人和孩子。有这些优越特性,超细粉的制备技术已经成为传统产业的基础。此外,生物材料的价格也增加。因此生物材料的超细磨过程超细研磨将成为一个可用的产业路径(Hemansson,1982)。3如果不增加和广泛应用，超细粉末的制备技术在生物材料产业进展是非常缓慢的。制备超细粉的原因是与学科有很大关系的如物理、化学、化工、材料、表面与胶体科学、功能属性和其他生产过程中出现的问题。众所周知,许多生物材料粉可能不是最理想的。一个主要的问题是,粉可能会破坏有效成分,它可能会分解当暴露于水分或氧气。因此,研究合作的另一个关键领域是理解如何获得更好的活性成分以及它们如何可能会影响到粉技术。此外,生物材料通常包含高的水份,纤维素含量、糖含量、蛋白质含量和其他生物活性物质,使生物材料很难磨碎和筛选。此外,还有其他的问题,例如当生物材料的超细粉作为食品或饲料添加剂,它应该是在食品上附加多少钱？是否有副作用或潜在危险？更重要的是,人们还没有足够的理解好准备过程中出现的工程问题。目前,最重要的是缺少超细粉生产的统一标准。由于过程工程研究不足,生产超细粒子仍在小范围内试验。在亚微米粒径范围,产品悬浮的表现越来越受到粒子与粒子之间的相互作用的影响。由于这些交互,通常产品粒子自发集聚和产品悬浮的粘度增加(曼德,2003),这将影响到存储和产品质量。生物材料的超细粉磨过程中已考虑到结构、稳定性和结构属性这些细节。在超细粉的消毒方面可以利用的信息是有限的,这是与生物材料超细研磨产品的稳定保质期和质量密切相关的。所以重要的是研究超细粉的灭菌和包装。本文讨论了特征,功能,研究方法,超细粉碎技术在生物材料工业中的应用和生物材料超细粉的消毒。2.超细粉碎技术的特点产品的制造需要更高的可分散性和溶解性,从而高的产品质量需要提高亚微米粒子的使用。生物材料产业或微电子行业要求越来越多的悬浮液的材料具有更高的细度和耐存储性。在媒体米尔斯里把生产这种悬浮液的方法分为干和湿两种。不同的生物材料有不同的属性,这导致不同的超细研磨方法,如超声波aerosol-flowing铣、低温研磨、搅拌铣、涡粉碎、球磨等。表1总结了超细磨过程的方法。目前,还有新的超细磨设4备,aerosol-flowing涡和真空超细粉碎机,这些方法用来避免氧化一些生物材料敏感的成份。超细研磨使用aerosol-flowing涡的合适的工艺条件是:0.8-1.5MPa的摄食压力,0.8-1.5Mpa的磨削压力,0-8°C的温度,10-0.5μm的进料粒度且只有一个通过磨床(李,2003)。表1超细磨的方法分类和应用属性超细磨方法超细磨设备超细磨原理应用范围粒子的大小(μm)Aerosol-flowing涡铣Aerosol-flowing涡粉碎机通过冲击强度，碰撞和打击力等等被应用到各种植物萃取类10卷辊轧机(两倍,三倍,四辊操作)冲击强度和辊之间的剪力应用于小批量超微粉和高粘性的稳定货物10滚子摩擦棒磨机,破碎机,离心辊轧机通过碰撞、破碎、剪切和摩擦力适用于所有类型的材料2高速旋转打击销机、锤式破碎机、胶体磨和离心磨机通过激烈的撞击力等适用于湿粉，化学品，纤维和韧性材料5-10球磨普通的，常见的，行星式的，离心的球磨粉碎机通过研磨介质中的摩擦力，压力和离心力适用于所有类型的材料205续表1在一个加工过程中,它可以很容易地明白,原材料和能源的消耗与分离过程有关,将会构成生产成本的一部分。主要技术目标是优化和认识生物活性和营养性，优化的目标是获得生物材料粉更好的理化指标。超细粉具有的某些理化特性显著影响bio-powder产品的质量。在生物材料的超细磨处理中,机械力将导致生物材料化学成分的变化,如纤维和淀粉的结构有一些变化,和蛋白质溶解度的提高(Härkönen，等人,1997年,刘，等人,2008年,Maaroufi，等人,2000和张，等人,2005)。这种效果说明了增加了底物表面积/体积的比值并且分解了细胞壁的结构,导致增加了化学成份吸收性和营养性(Maaroufi等人,2000)。现在可以由材料的属性和生产率确定经济效益。超细粉体的性能不仅取决于其化学成分,而且在超细研磨方法和它们的物理特性。这儿有生物材料应用程序的化学和物理改性,然而这些物理改性生物材料被认为是非常安全的天然材料。一些生物材料超细粉可以直接应用于食品和饲料行业由于它们能提高有效成分的含量,并高速气流粉碎圆盘式刻度，垂直管，majac喷射，液化床反向喷射和目标喷气机通过高速蒸汽的能量影响,碰撞和摩擦材料适用于化工、热敏感的生物材料5-10液体流动粉碎瞄准目标碰撞液体流动通过急性碰撞适用于所有种类的一致的稳定的有机材料1.5高压扩张高压扩张设备通过迅速的降低和扩张适用于大型分子和高分子纤维的蛋白质50超声波粉碎器超声波发生设备通过超声波发生器只适用于松弛结构的材料1-5低温洗削高速碰撞和具有制冷机的特殊的球磨设备通过低温脆性的特性加工材料适用于常温下耐磨的材料106避免使用化学溶剂提取活性成分或使用化学方法从生物材料修改组件(Jacobs和Delcour1998和张，等人,2005)。如粒径、表观密度和体积密度、表面或孔隙度这些物理性质,可以解释生物材料的营养行为以及化学性质。因此,更完整对生物材料进行的物理和化学分析,以更好地描述生物材料,避免误解。作为主要的物理性质,它的大小和分布可以决定整个超细粉体和部分的行为,如许多生物材料的生物活性可以通过颗粒大小控制的。细颗粒往往有每单位重量更多的粒子,表明具有与其他同性质粉添加剂混合时更高的潜力(莱利等,2008)。除了粒子的大小和形状,超细粉还具有以下形态属性:加速表面积,孔隙度,粗糙度,体积和表面缺陷,晶体的矿相组成和分布。在休止角和滑动测试时，粉显示良好的流动性,可以反映粉末的流动性的变化。较小的粒子轴承有较小的滑动和静止角,流动性会更好,其表面附着的粉也会更高(Santomaso等,2003)。不同的粒度粉有不同的表面属性,因此,持水量也随着粒子尺寸。正可能是由于这样的事实:超细磨后,粉末的表面性质发生了巨变,比如表面积和能量的增加。此外,亲水集团纤维素和半纤维素的生物材料可能已经暴露,导致一个与水简单的集成,最准使它持水量增加(张,等，2005)。这些属性将影响质量、味道,溶解度和包含超细研磨产品,是适合即时制造、方便食品或饲料。超细粉的成分能影响应用程序的属性,其中包括物理和化学成分。属性可以看出,在很大程度上依赖产品的形态,这常常导致产品的显著差异。例如,我们调查的大小180μm常规药物粉通心络胶囊药物作用显然低于超细粉通心络胶囊(10μm),并可以节省25%-50%草本材料。因此,至关重要的是,超细粉制备的过程中,产品的形态的定量功能被认为是控制的关键属性,主要显示了传统化学工程和先进材料的制备的区别。只有在深入研究超细粉末的形貌之间的关系和工艺条件的基础上,我们可以解决扩大制备超细粉末这个问题。这是一个很好的模拟许多药物粉末,要求改善小粒度的溶解性,化学反应性和粉末混合物的均匀性,等等。