乳化・分散プロセスのトラブル対策と装置設計・スケールアップ手法

市場には様々な乳化・分散装置が存在し、アプリケーションに応じてユーザーは機種を選定し、生産規模の装置導入に向けたスケールアップ検討をする必要がある。しかし、市場の様々な装置の性能を評価するための「ユーザーの立場に立った」「実践的」な指標はあまり提案されていない。 　本講座では、装置導入・スケールアップリスクを最小限にするための「ユーザーの立場に立った」「実践的」な性能評価指標、ならびにスケールアップ手法について、食品や飲料の製造現場で使われている身近な装置での例を挙げ、実例を交えて講義する。本講座で紹介する手法はあくまでも一例であり、紹介した手法のエッセンスを理解した上で、聴講者自身が対象としている装置に特化した修正を行うことで、各社独自の評価指標を作ることも可能と考える。

1. 乳化物の粒径・形状・物性等の制御パラメーター
   1. 圧縮変形とせん断変形について
   2. 乳化・分散に寄与するファクター
   3. 定常平均液滴径に関する式
   4. 臨界We数による乳化.分散程度の推定
2. 乳化・分散プロセスにおけるトラブル事例
   1. 乳化・分散に悪影響を与えるファクター
   2. スケールアップ時の課題とトラブルの原因
   3. スケールアップリスクを低減するために
3. 乳化・分散装置のプロセス設計とスケールアップ例
   1. バッチ式乳化・分散装置の性能評価とスケールアップ例
   2. 連続式乳化分散装置の性能評価とスケールアップ例
4. 周辺装置を含めた乳化・分散システムの設計例
   1. バッチ式乳化・分散装置システム設計例
   2. 連続式乳化・分散装置のシステム設計例
   3. 超高精度比例添加システムとの組み合わせ
5. 乳化・分散技術の最近の技術動向
   1. 高効率の真空多機能ミキサー
   2. キャビテーションを積極的に利用したミキサー
   3. 伸長流れ優位な流れ場を形成する混練装置
   4. 振動によるパイ捏ね原理を利用した乳化・分散
6. 数値流体解析
   • 数値流体解析を実施する場合、その導入費用に対する効果が見えないため導入に躊躇する場合が多い。
     昨今はオープンソースのソフトウエアの機能が充実しており実際の業務においても広く導入されるようになった。
     講義で説明した内容に関して、オープンソース (無料) の数値解析ソフトウエア「OpenFOAM」で解析事例をいくつか紹介します。
     • 連続式分散装置の解析 (スタティックミキサーの分散挙動の可視化)
     • 攪拌装置内の均一混合の解析 (動力、トルク、流量、完全混合時間、渦生成)
   • 使用ソフトウェア: OpenFOAM (オープンソースの数値流体解析ソフトウエア)
   • デモ協力:株式会社テラバイト