乾燥技術の基礎と現場に即した乾燥操作のトラブル対策

乾燥操作は熱を与えて水分 (溶剤) を蒸発させる点から相変化を伴う熱と物質の同時移動現象の典型例である。乾燥操作の予備知識として湿り空気の諸性質,熱と物質の同時移動の典型例である湿球温度の概念,湿度図表を解説する。
含水率,材料中での水分の保持状態を解説し,乾燥のメカニズムを考える。乾燥のメカニズムに基づいて乾燥速度の定量的な捕らえ方を講義し,乾燥時間を短くするコツを紹介する。また,組成偏析,材料の変形やクラックの発生,材料の表面平滑性,残留溶媒の低減策に関する勘どころについて講述する。
多種多様な材料を乾燥するために数多くの乾燥装置が開発されているが,装置選定,装置設計,省エネルギーのポイントを解説する。さらに,製品品質に及ぼす乾燥操作の影響を塗布膜乾燥,乾燥過程でのフレーバー散失,酵素の熱安定性向上,超臨界乾燥と凍結乾燥による乾燥収縮防止に関する実例を挙げ,基本的な考え方を解説する。講演の最後には乾燥操作のトラブルシューティングに関する質問を受け付ける。

1. 乾燥操作の予備知識
   1. 乾燥操作の量的関係を知ろう
      1. 物質収支
      2. 熱収支
   2. 空気の性質を知ろう
      1. 湿度
      2. 諸物性値
   3. 材料温度を知るヒント
      1. 湿球温度の概念
      2. 断熱飽和温度の概念
   4. 乾燥中の空気の状態変化を知る武器
      1. 湿度図表とは
      2. 湿度図表の使い方
2. 乾燥操作の必須基礎
   1. 材料は水分をどれだけ含むか?
      1. 含水率の定義
   2. 材料をどこまで乾燥できるか?
      1. 平衡含水率
      2. 自由含水率
   3. 材料は水分をどのような状態で含むか?
      1. 水分の保有状態
      2. 水分の移動機構
   4. 乾燥の挙動を知る
      1. 乾燥特性曲線の概念
      2. 乾燥の3期間
      3. 限界含水率の重要性
   5. 乾燥速度を定量的に取り扱う
      1. 定率乾燥速度
      2. 減率乾燥速度
   6. 乾燥時間を短くするコツ
      1. 減率乾燥速度曲線の形の基づく方策
3. 乾燥のメカニズムと品質保持
   1. 組成のムラはなぜ生じるか?
      1. 組成偏析
      2. バインダーの移動
   2. 剥離,クラック,変形はなぜ生じるか?
      1. 乾燥応力と乾燥速度
      2. 乾燥収縮防止策
   3. 表面平滑性を保つには?
      1. 平滑性に及ぼす乾燥条件の影響
   4. 残留溶媒を効率よく低減したい
      1. 水蒸気の共存効果
      2. 水溶性溶媒の共存効果
4. 乾燥装置の選定と設計
   1. 乾燥装置の特徴を知る
      1. 乾燥装置の分類
      2. 乾燥装置特徴
   2. 乾燥装置をどう選ぶ?
      1. 乾燥操作の特異性
      2. 選定の考慮事項
   3. 乾燥装置を設計するには?
      1. 装置容積の簡便計算法
      2. 乾燥装置の設計の基礎
   4. 省エネルギーは?
      1. 乾燥装置の熱効率
      2. 指標「蒸発能力」
5. 乾燥操作と製品品質
   1. 乾燥面の荒れを防ぎたい
      1. 粒子分散系塗布膜の乾燥特性
      2. 表面平滑性に及ぼす乾燥条件の影響
      3. 粒子分散系塗布膜乾燥の指針
   2. 乾燥過程でのフレーバー散失を防ぎたい
      1. 乾燥過程でのフレーバーの保持機構
      2. 噴霧乾燥過程でのフレーバー散失防止策
      3. 凍結乾燥過程でのるフレーバー散失防止策
   3. 酵素の熱安定性を向上させたい
      1. 凍結乾燥糖類の利用
      2. 熱安定性の指標の提案
   4. ゲルの乾燥収縮を防ぎたい
      1. 超臨界乾燥と凍結乾燥を用いた収縮防止
      2. カーボンの多孔構造制御法
6. 乾燥操作のトラブルシューティング (質疑応答を中心に)
• 質疑応答