粉体の乾燥工程でのトラブル事例から見る最適な機器選定/スケールアップのポイント

粉・粒を扱うプロセスは、多くの分野でその中間行程の「形態プロセス」として使われているが、最終ユーザーが目に見るケースは少ない。機能性材料を創製する手段として、極めて有効な粉・粒の形態も、液体や気体と異なって、その莫大な表面積の大きさから、「詰まる・くっつく」等の、独特のトラブルが発生する。「粉体工学」「粉体プロセス」として、専門的な学問が設立されている。 　特に乾燥工程は、操作中に原料の特性が変化する (ベトベトからサラサラに、塊から粉状態に、) と、全くのところ変わってしまう。その時々に適切な取り扱いをしないと、トラブルが発生する。新しい「機能性材料」を創製する業務を遂行するには、必ず知っておかなければならない、基礎的な技術である。 　本講演では、【透明な粉体挙動スケルトンモデル®】を駆使して、機器内での「粉体の動き」を目で見える形にし、「体感」として粉体の動きを「イメージアップ」できるようにする。講師の実務体験から、簡単なスケールアップの実例を挙げ、計算式の意味するところ、さらに、優先的に効果のあるパラメーターを実感する講義を行う。 　講師は、技術士としての指導経験から「たまたま選ぶ装置での成果」ではなく、最終製品付与機能に見合った、「適正な単位操作の選択と、製品物性の関係」を明確にして、最短距離で成果を出す手法を、推薦する。

1. はじめに: 粉体技術を俯瞰する。
   • 粉・粒に関わる単位操作全体を、俯瞰し、その影響を再確認する。
   • 業界で扱われている粉体技術の影響、機能性粒子の活躍の状態を紹介する。
   • なぜ、粉を扱うプロセスにトラブルが多いのか? 離散体とは?
   • 粉粒の「形状による分離現象」はなぜ発生し、それらの原因の分類は?
   • コストを抑えたトラブル対策は、 どのような方法で構築するのか?
   • IoTの手法が発展することによって 粉体プロセスはどうなってゆくのか?
2. 乾燥操作 湿った粉体は (微粒子固体と液体・気体の) 混相流体である。
   1. 乾燥操作の基本
      1. 乾燥原理の分類 〜物性による適性乾燥原理の選定〜
      2. 乾燥カーブと主たるパラメーター
         〜スケールアップには「乾燥曲線」の把握が必須〜
      3. 乾燥装置の分類 〜どの原理を利用した装置か理解する〜
      4. 乾燥装置選定の考え方。
   2. 乾燥操作の実際
      1. スケールアップ;直接乾燥分野
      2. スケールアップ;間接乾燥分野
      3. その他の乾燥分野 〜スケルトンモデルでの体験:
         • 流動層乾燥機
         • 気流乾燥機
         • 充填層乾燥機
         • 振動流動層乾燥機
         • 噴霧乾燥機 等
      4. 乾燥製品の形状
         • 球形粒子状態、フレーク状態、スラリー内の一次粒子を得る、等の「次工程の要求事項」に従った乾燥原理の選定、その原理を使った装置の採用。
3. 粉体機器のトラブル対応
   1. トラブルの原因、 (複雑な事象ほど、シンプルに分解する)
   2. トラブルの分類、実際の例を挙げて一緒に考える。
   3. トラブル解決例、答えは一つでは無いが、実例を紹介する。
   4. トラブルを予測し対策、エスケープルートの考え方。
   5. IT化にともなうトラブルの新しい可能性。
4. まとめ (ケミスト+データー・サイエンティスト+プロセス・エンジニア)
   • これから求められる「粒子挙動の見える化」。 数値シミュレーションの役割。
   • 体験したことを分類して応用が利くようにする為には?
   • この分野で、技術者が学べること。失敗から学ぶこと。
   • 粉・粒を扱う技術に求められるもの 〜IoT, AI, VR, AVの応用の始まり〜
• 質疑応答