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📚 (3-8) 撹拌をやさしく捉えてみよう【乳化撹拌装置の構造とその据付・設置】

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アイキャッチ 【撹拌をやさしく捉えてみよう】

乳化撹拌装置の構造

色々な観点から乳化撹拌装置を捉えることができますが,ここでは以下の点に絞って考えてみましょう。

乳化槽の設置位置

乳化槽の高さ
🚩 乳化槽の高さ

冷却工程後には,乳化槽内の製品を取り出さなければなりません。

「撹拌をやさしく捉えてみよう【乳化撹拌装置を動かしてみる】」のページでも触れますが,①乳化槽を横転させて取り出す方法,②乳化槽底のバルブから取り出す方法が考えられます。

そして,調製された製品は乳化槽の大きさに相当する容器へと移されます。

📝[memo] 製品を入れるためには,大きな容器が必要であることがわかります。

このような作業を考えると,乳化槽の下に製品の取り出す作業をするためのスペースを確保しなければならないことがかります。

さらに,製品を容器へ移すことができるように,乳化槽は製造フロアの床から高い位置に設置する必要があります。

溶解槽の設置位置

「撹拌をやさしく捉えてみよう【一般的なクリーム・乳液製造工程で必要な撹拌】」のページでも紹介しましたが,あらかじめ油相と水相を調製します。

乳化槽・溶解槽の位置
🚩 乳化槽・溶解槽の位置

このとき,溶解槽という専用のタンクを使用します。

そして,溶解槽で調製した油相や水相は,乳化をするために乳化槽へ移送する必要があります。

溶解槽が乳化槽よりも低い位置にある場合,高い位置にある乳化槽へ油相や水相を移送するのが困難であるため,少なくとも溶解槽は乳化槽と同じ高さであることが求められます。

溶解槽の高さ
🚩 溶解槽の高さ

一方,作業者は油相や水相を調製するためにそれぞれの原料を溶解槽へ投入しなければなりません。

このとき,溶解槽が高い位置にあると作業性が悪化するため,溶解槽は製造フロアの床から低い位置に設置されていることが望ましいと言えます。

しかしながら,少なくとも溶解槽は乳化槽と同じ高さである必要がありました。

こうした理由から,大型の乳化撹拌装置(生産機)では作業台が必要になってきます。

以上をまとめると,大型の乳化撹拌装置(生産機)における乳化槽・溶解槽・作業台の位置関係は下図のようになります。

このような配置を基本的な考え方として,実際の工場に乳化撹拌装置が据え付けられています。

乳化槽・溶解槽の大きさと設置位置
🚩 乳化槽・溶解槽の大きさと設置位置

乳化槽の蓋昇降

乳化槽を開放することを考えたとき,蓋を上昇させる場合と乳化槽を下降させる場合が考えらます。

特に小型の試験機では,乳化槽を下降させることで乳化槽を開放する手法が取られています。

一方,それ以外の乳化撹拌装置においては,乳化槽の開閉は蓋の昇降によるものが圧倒的に多いです。

上述したように,乳化槽は製造フロアの床から高い位置に設置されています。

そのため,乳化撹拌装置を設置する工場の天井を高くして,蓋昇降用のスペースを確保する必要があります。

乳化槽の蓋昇降
🚩 乳化槽の蓋昇降

乳化撹拌装置のフロア構成例

このように乳化撹拌装置の構造を考えると,製品の製造工場における乳化撹拌装置のレイアウトがおおよそ決まってきます。

このとき,レイアウトは大きく2つに分けて考えることができます。

乳化撹拌装置の1フロア構成例/減圧吸引方式

ここでは,「乳化撹拌装置の1フロア構成例/減圧吸引方式」について見ていくことにします。

  • 原料倉庫 👉 製品を製造するために必要な原料を持ち出します。
  • 秤量室 👉 持ち出した原料を計量します。
  • 調合室 👉 溶解槽が製造フロアの床から高い位置にあるので,昇降リフト等を用いて作業台の上まで計量した原料を運びます。
乳化撹拌装置の1フロア構成例
🚩 乳化撹拌装置の1フロア構成例

続いて,溶解槽で原料を加熱・溶解することで,油相および水相を調製します。

その後,調製した油相および水相を乳化槽へ移送することになります。

今回の事例では,溶解槽と乳化槽とが同じ高さに設置されています。

したがって,乳化槽中を減圧し,圧力差を利用した油相および水相の投入をすることになります。

📝[memo] 掃除機のように溶解槽中の原料を吸って,乳化槽の中へ投入するイメージです。

減圧吸引方式
🚩 減圧吸引方式

乳化撹拌装置の2フロア構成例/落差(グラビティフロー)方式

次に,「乳化撹拌装置の2フロア構成例/落差(グラビティフロー)方式」について見ていくことにします。

原料倉庫 👉 製品を製造するために必要な原料を持ち出します。
エレベータ 👉 エレベータを使って,持ち出した原料を2階まで運びます。
秤量室 👉 2階まで運んだ原料を計量します。
調合室 👉 計量した原料を持って,2階からそのまま調合室へ入ります。

乳化撹拌装置の2フロア構成例
🚩 乳化撹拌装置の2フロア構成例

続いて,溶解槽で原料を加熱・溶解することで,油相および水相を調製します。

その後,調製した油相および水相を乳化槽へ移送することになります。

今回の事例では,溶解槽の下(1階)に乳化槽が設置されています。

したがって,溶解槽底のバルブを開き,油相および水相を自然落下させることによる投入をすることになります。

落差(グラビティフロー)方式
🚩 落差(グラビティフロー)方式

アルコールの使用(20号タンク)

燃焼性ガス
🚩 燃焼性ガス

アルコールは空気と混合すると燃焼性ガスとなるため,高温体や電気火花と接触すると爆発する危険が生じます。

このように,可燃性がある・支燃性があるものを危険物として定め,それを入れるタンクの構造や設備全体に細かい規定を設けています。

消防法の「危険物の規制に関する政令」第9条第1項第20号で規定されているので,このようなタンクを「20号タンク」と呼んでいます。

防爆仕様設備
🚩 防爆仕様設備

もし,通常の状態において危険雰囲気を生成するおそれがある場所であれば,特別な対応が必要になります。

例えば,内部で爆発が生じても外部に爆発が及ばないように内部爆発に対して耐える強度を備えた構造を設けたりします。

その結果,乳化槽本体の構造・強度確認の検査や特殊な耐圧防爆型モータを使用するので,設備は長納期および高コストとなりがちです。

ここではイメージのみに留め,20号タンクに関する法規の詳細については専門書へと譲りたいと思います。

乳化撹拌装置は精密機械

ホモミキサーは,100分台の公差を持つ部品から構成されています。

また,乳化撹拌装置本体も水平度(装置レベル)の調整をしています。

したがって,乳化撹拌装置の丁寧な取り扱いが重要となります。

乳化撹拌装置は精密機械
🚩 乳化撹拌装置は精密機械
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