乳化・分散・攪拌の基礎と操作およびスケールアップ評価

化粧品や医薬部外品等を製造するにあたって、工場技術者と共に研究室規模から工場生産規模へのスケールアップの研究が行われます。このとき、研究室によるサンプルの調製を忠実に再現することができるのであれば、工場における製品の製造も成功します。 　しかしながら、工場において研究室と全く同じ製造機械を使用することは通常ありませんので、工場で使用する製造機械の条件を新たに決定する必要があります。 　そこで本セミナーでは、撹拌に対する考え方から始まり、乳化撹拌装置を使用したエマルション製品の製造を例にとって、工場における製造条件を決定するために必要なスケールアップの基礎的な考え方について解説します。 　尚、全体を通して多岐にわたる考え方が含まれますが、資料には絵や写真を多用し、場合によっては例え話も交えています。 　できるだけ難しい表現を避け、撹拌に関する背景知識がない方であっても、技術的な論点を直感的にイメージで捉えることができるように努めています。

1. 乳化現象と撹拌技術/乳化撹拌装置
   1. 乳化現象と撹拌
      • 乳化によって生成したエマルションとは
      • 水溶液と分散液
      • 界面自由エネルギーと撹拌
      • エマルション調製に必要な2つの力
   2. 撹拌に対する考え方
      • 撹拌目的と撹拌作用
      • 2つの撹拌作用を使い分ける
      • 撹拌レイノルズ数のイメージ
      • 撹拌エネルギー (動力) と2つの撹拌作用の関係
   3. クリーム・乳液製造工程で使用する機械
      • 一般的なクリーム・乳液製造工程
      • 低速撹拌機と高速撹拌機の使用
      • ホモミキサーとディスパーミキサー
      • 複合型の乳化撹拌装置
2. 乳化撹拌装置によるスケールアップ理論
   1. スケールアップの良否 (エマルション評価)
      • スケールアップの考え方 (生産技術検討)
      • 機械的な力による品質への影響
      • エマルションの安定性 (クリーミング・凝集/合一)
      • Stokesの式
      • 曲率とLaplace圧の発生
      • Ostwald熟成
      • エマルションの使用性 (考え方の例)
      • 粒子径および粒度分布測定
      • エマルションで見られる粘度/流動特性
      • エマルションの目標値と同等性範囲
   2. ”乳化工程”のスケールアップ
      • ホモミキサーの回転数・乳化時間一定の条件
      • バッチ生産方式によるスケールアップ
      • 幾何学的相似と力学・運動学的相似
      • 従来の撹拌に関する式の利用可否
      • 高速撹拌機による回転数/乳化時間変化のイメージ
      • ホモミキサーによって生じる剪断力
      • ホモミキサーによるスケールアップの考え方と計算式
      • 高速撹拌機”の機械的な力の評価
      • 実際の計算例
   3. “混合工程”のスケールアップ (参考)
      • 液体+液体の一般的な撹拌の場合
      • 混合を制御するための計算 (推算) 式
   4. ”冷却工程”のスケールアップ
      • ジャケット冷却方式
      • 冷却を制御する幾何学的相似/力学・運動学的相似条件
      • ”冷却速度を一定”とする場合における掻取ミキサーの回転数
      • ”冷却速度を向上”させる効率的な冷却プロセス
      • 冷却時間の計算式 (生産性の計算式)
      • 製品仕込量と冷却時間の目安 (当社基準)
      • 掻取ミキサーを使用した製品の冷却パターン例
• 質疑応答