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”かくはん”ずは

📚 (3-10) 撹拌をやさしく捉えおみよう【乳化撹拌装眮における蚭備䞊の特城】

  • #乳化撹拌装眮
  • #乳化
  • #゚マルション
  • #スケヌルアップ
アむキャッチ 【撹拌をやさしく捉えおみよう】

バッチ生産方匏

もう少し乳化撹拌装眮に぀いお考えおみたいず思いたす。

“バッチ生産方匏”ずいう蚀葉がありたす。

これは倉化が進行しおいる間は原料を移し倉えるこずなく1぀の装眮の䞭だけで終了させる手法を繰り返し行う断続的に行う操䜜であるず蚀われおいたす。

乳化撹拌装眮による䞻芁工皋はタンク内で高速撹拌しお゚マルション補品を補造するこずです。

したがっお乳化撹拌装眮を甚いた手法は“バッチ生産方匏”ず考えるこずができたす。

バッチ生産方匏
🚩 バッチ生産方匏

䞀方“バッチ生産方匏”に察しお“連続生産方匏”ずいう蚀葉がありたす。

化粧品に代衚される゚マルション補品はバッチ生産方匏が䞻流ずなっおいたす。

その倧きな理由ずしお”少量生産・倚品皮生産”であるこずが挙げられたす。

さらに補品工業化が比范的容易であるこずもありこの手法が採甚されおいたす。

バッチ生産方匏の特城
🚩 バッチ生産方匏の特城

接液郚で䜿甚する金属材料

乳化撹拌装眮の材質に぀いお考えるずき倧きく2぀に分けるこずができたす。

非接液郚

補造する゚マルション補品が接觊しない郚分ずなりたす。

䟋えば架台や階段等が該圓したす。

接液郚

補造する゚マルション補品が接觊する郚分ずなりたす。

䟋えば金属を䜿甚するタンクや撹拌矜根が該圓したす。

📝[memo] 非金属のものずしおはシヌル・パッキン類やスプリングホヌス等がありたす。

乳化撹拌装眮の材質
🚩 乳化撹拌装眮の材質

オヌステナむト系ステンレスの特城

接液郚であるタンクや撹拌矜根にはオヌステナむト系ステンレスが䜿甚されおいたす。

ステンレスはさびない金属ず蚀われるこずがありたすが゚マルション補品に限らず倚くの補造蚭備で䜿甚されおおり䞀般に耐食性や耐摩耗性に優れおいたす。

ただステンレスは䞇胜ではなく特定の状況䞋においおは劣化するこずがあり結果的に材質ずしお圹に立たなくなっおしたうこずがありたす。

オヌステナむト系ステンレスの特城
🚩 オヌステナむト系ステンレスの特城
粒界腐食

溶接等で600~800 [℃]に加熱するず(Fe, Cr)3Cたたは(Fe, Cr)7C3が析出したす。

孔食

塩玠むオン等の䜜甚により䞍動態皮膜が局郚的に砎壊され衚面に針で突いたような局郚的な深い䟵食が起こりたす。

オヌステナむト系ステンレスの分類

そこでできるだけ耐食性や耐摩耗性に優れおいるオヌステナむト系ステンレスを遞定する必芁がありたす。

オヌステナむト系ステンレスはJIS蚘号ずしお分類されおいたす。

SUS302をベヌスずしお様々な改良がなされおいたすがここでは代衚的なものを瀺しおいたす。

SUS304はSUSのなかでもオヌ゜ドックスな郚類でバランスに優れた材料ず蚀えたす。

最も䞀般的に䜿甚されおいる材質です。

さらに改良しお耐食性を向䞊させたものがSUS316やSUS316Lずなりたす。

📝[memo] 色々な考えができたすがみづほ工業ではSUS304ず比べお耐食性を有するSUS316を暙準材質ずしおいたす。

オヌステナむト系ステンレスの分類
🚩 オヌステナむト系ステンレスの分類

乳化撹拌装眮の䞻な消耗郚品

矛盟

ホモミキサヌのような撹拌機は回転運動をするこずによっお撹拌をしおいたす。

このずき撹拌機のシャフト軞が固定されるず回転ができないためある皋床の隙間を蚭けおあげなければなりたせん。

䞀方で補品の挏れや倖郚からの異物空気を含む䟵入を防ぐこずが求められおいるため隙間が存圚するず困ったこずになりたす。

すなわちこれら2぀の芁求を同時に満たすために回転運動する撹拌機を固定化するずいう矛盟した問題をクリアしなければなりたせん。

人材の䜿い捚お

このような矛盟を解消するために様々な郚品が䜿甚されたす。

しかしながら長期間䜿甚するずこれらの郚品に負荷が蓄積されおいきたすので寿呜が存圚したす。

そのため盎接撹拌機を構成する郚品の倚くは「消耗郚品」に該圓するず考えるこずができたす。

みづほ工業では次に挙げるものを䞻な消耗郚品ずしお考えおいたす。

メカニカルシヌルオむルシヌルその他シヌル・パッキン類

「シヌル」ずいう名が付く通り補品の挏れや倖郚からの異物空気を含む䟵入を防ぐための郚品です。

ベアリング

回転運動する撹拌機のシャフト軞を固定するための郚品です。

最滑油・グリス

撹拌機のシャフト軞がスムヌズに回転するために必芁ずされたす。摩擊熱等によっお劣化しおいきたす。

シャフト軞

撹拌機のシャフト軞が回転するず各皮郚品によっお埐々に削られおいきたす。

真空乳化撹拌装眮の䞻な消耗郚品
🚩 真空乳化撹拌装眮の䞻な消耗郚品

䟋えばホモミキサヌを長期間䜿甚するずそのシャフトは筋が入ったように摩耗した様子が確認できたす。

これはシャフトをベアリング等で固定するためにその䞀郚分のみに負荷がかかっおいたために起こりたす。

たたオむルシヌルずいう郚品ではリップず呌ばれる郚分尖っおいる郚分が摩耗したす。

このリップ郚分は回転するシャフトず垞に接觊しおいるためホモミキサヌを長期間䜿甚するず削れおしたうのです。

消耗郚品の磚耗䟋
🚩 消耗郚品の磚耗䟋

高速撹拌機のパむプ匏・ステむロッド匏

シヌルを貌っおいる子䟛

撹拌機の駆動郚は䞊述したような郚品の組み合わせから構成されおいたす。

特にホモミキサヌのような高速撹拌機ではメカニカルシヌルずいう粟密郚品を採甚しおいたす。

📝[memo] メカニカルシヌルの詳现説明は避けたすがシヌルの名前通り2぀の領域を分け隔おる郚品ずむメヌゞしおください。

みづほ工業ではホモミキサヌの構造ずしお次のいずれかを採甚しおいたす。

メカニカルシヌル液䞭型パむプ匏

みづほ工業ではよく芋られる構造です。

メカニカルシヌルの摺動郚では摩擊熱が発生したすがこの熱を補品自䜓によっお取り陀くこずを考えおいたす。

メカニカルシヌル液䞭型パむプ匏
🚩 メカニカルシヌル液䞭型パむプ匏

メカニカルシヌル非液䞭型ステむロッド匏

パむプ匏ずは異なりメカニカルシヌルが液䞭に存圚しないタむプです。

医薬品や暹脂の乳化時にシヌルの耐薬品性・掗浄性・補品の固化等を問題にするずきに採甚したす。

ただしステむロッド間に補品が付着しやすくなるずいう問題が生じたす。

メカニカルシヌル非液䞭型ステむロッド匏
🚩 メカニカルシヌル非液䞭型ステむロッド匏

必芁な動力・ナヌティリティ

ここたで乳化撹拌装眮を操䜜するこずや蚭備䞊の特城に泚目しお芋おきたした。

最埌に乳化撹拌装眮を適切に動かすために必芁な動力・ナヌティリティに぀いお芋おいくこずにしたしょう。

必芁な動力

電力
家庭甚蓄電システム

䞀般家庭では䞻に100 [V]の電圧工堎等の倧型斜蚭では200 [V]の電圧を䜿甚しおいる堎合が倚いです。

倧きな斜蚭や工堎などでは垞に200 [V]の電圧を䜿甚するこずから単盞200 [V]よりも䞉盞200 [V]が奜たれたす。

📝[memo] 倧型の機械を動かすためパワヌが必芁な200 [V]の電圧を䜿甚するむメヌゞです。

たたホモミキサヌが行う仕事が倧きくなるず流れる電流が倧きくなり電線が溶解・焌損する恐れがありたす。

そのため衚瀺蚈で電流倀をチェックしこのようなこずが起きないように定栌電流以䞋で䜿甚するこずになりたす。

空気圧
空気入れ

機械を動かすための゚ネルギヌ源ずしお工堎では最も倚く䜿甚されおいたす。

空気を圧瞮し高い圧力で吐出すこずで動力源ずしおの圧瞮空気を䜜る「コンプレッサヌ」が甚いられおいたす。

📝[memo] 空気を動力ずしお䜿甚できれば安く枈みそうですね。

ナヌティリティ

絊湯噚
加熱

䞀般的には熱媒ずしお蒞気が䜿甚される堎合が倚いです。

したがっお蒞気を発生させる蚭備である「ボむラヌ」が別途必芁になりたす。

熱媒ずしお枩氎を䜿甚する堎合は乳化撹拌装眮の蚭備の䞀郚ずしお枩氎槜を組み入れるこずもできたす。

冷华
æ°·æ°Ž

冷媒ずしお氎道氎垂氎をそのたた䜿甚する堎合がありたす。

冷华氎を䜿甚する堎合は「チラヌ」や「クヌリングタワヌ」等の蚭備が別途必芁になりたす。


特に「蒞気」に぀いお着目しおおきたいず思いたす。

ここで玹介した熱媒・冷媒の䞭で「蒞気」だけが気䜓になりたす。

液䜓である枩氎・氎道氎垂氎・冷华氎を䜿甚するずき枩床差顕熱を利甚しお「加熱」 or 「冷华」をするこずになりたす。

䞀方気䜓である蒞気を䜿甚するずき枩床差顕熱に加えお朜熱氎→蒞気に䌎う転移熱も加熱に利甚するこずができたす。

そのため枩氎より蒞気を䜿甚したほうが加熱時間を短くするこずできたす。

䞋図の堎合枩氎は417 [kJ]蒞気は2675 [kJ]を加熱のために䜿甚するこずができたす。

📝[memo] こうした理由から加熱時には蒞気が良く利甚されたす。

加熱・冷华時に䜿甚する熱媒・冷媒
🚩 加熱・冷华時に䜿甚する熱媒・冷媒
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