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出版物

上手な"攪拌"方法とは!

<操作事例/製品用途を踏まえた>

攪拌技術トラブル解決

発刊・体裁・価格

発刊  2007年10月  定価  57,000円 + 税
体裁  B5判 245ページ  ISBN 978-4-901677-89-9  詳細、申込方法はこちらを参照

→配布用PDFパンフレットを見る

 



◆攪拌のトラブル要因とその解決策は?
→付着/バッチプロセス /投入時・排出時/温度ムラ・伝熱不良・・・

・邪魔板の効果と弊害は?
・スケールアップ時のパラメータ変動の決定方法とは!
・攪拌時間短縮のための方法は?
・せん断力に影響されやすい製品の攪拌混合方法とは!
・工業化へのスケールアップは?
・粘度にばらつきのある製品のうまい攪拌法とは!

◆製品用途での事例も詳説!
   →塗料・インキ/接着剤・粘着剤/化粧品/医薬品/食品

◆攪拌の目的に応じたスケールアップ方法とは?
   →均一混合/分散/沈降防止/溶解/気体分散・・・
    液−液系/固−液系/気−液系/気−液−固系/伝熱を伴う攪拌・・・

=他、内容多数!=
☆製造プロセス/粒子径に応じた攪拌装置の選定とは!
☆各種攪拌翼の種類と特長、攪拌翼の選定・設計ポイントは?
☆攪拌槽の形状の相違に伴う混合時間は?
☆付帯設備の形状に伴う攪拌効果の違いと選び方のポイントとは!
☆乳化/晶析と攪拌操作、攪拌を伴う乾燥機、非定常攪拌機と定常攪拌機の比較事例、など・・・

執筆者一覧(敬称略)

●加藤禎人(名古屋工業大学) ●木和行(みづほ工業(株))
●寺尾昭二(青木(株)) ●高橋幸司(山形大学)
●須田英希(月島機械(株)) ●高橋稔(プライミクス(株))
●笹島煕(椛蝌a三光製作所) ●郷司春憲(日本ペイント(株))
●加納義久(古河電気工業(株)) ●河本昌彦((株)ナリス化粧品)
●内田敏則(小林製薬(株)) ●市岡建司(月島食品工業(株))
●柳本和司((有)アルカム) ●徳村雅弘(東洋大学)
●川瀬義矩(東洋大学) ●土肥直樹(三菱化学エンジニアリング(株))
●谷川博哉(舞鶴工業高等専門学校) ●澁谷治男(プライミクス(株))

目次


第1章 撹拌操作の概要
1. 撹拌の目的と手段
 1.1 撹拌の目的
 1.2 撹拌槽の構成
 1.3 撹拌翼の種類
 1.4 大型翼について
 1.5 撹拌に使用される主な無次元数
  1.5.1 流動に関する無次元数
  1.5.2 動力に関する無次元数
  1.5.3 混合に関する無次元数
  1.5.4 伝熱に関する無次元数
  1.5.5 物質移動に関する無次元数
 1.6 撹拌の基本である撹拌所要動力
  1.6.1 撹拌所要動力の定義および測定方法
  1.6.2 動力数の特性
  1.6.3 完全邪魔板条件
  1.6.4 邪魔板無し撹拌槽の2枚羽根パドルに関する撹拌所要動力の推算式
  1.6.5 永田の式が使えない場合の撹拌所要動力の推算式
  1.6.6 完全邪魔板条件における動力相関式
  1.6.7 任意の邪魔板条件における動力相関式
  1.6.8 高粘度流体用の撹拌翼の動力相関
2. いろいろな撹拌技術
 2.1 静止型ミキサー
 2.2 上下振動円盤撹拌
 2.3 低周波振動撹拌
 2.4 揺動撹拌
 2.5 ジェット撹拌

第2章 攪拌装置 −スケールアップ・問題点とその対策−
1. 攪拌装置の分類と構成要素
 1.1 バッチ式と連続式
 1.2 製品の物性に関連した分類
  1.2.1 製品の粘度による分類
  1.2.2 粉体用攪拌機
 1.3 攪拌装置の仕様や機能による分類
  1.3.1 攪拌機の回転数
  1.3.2 攪拌翼の形状
  1.3.3 攪拌流による分類
  1.3.4 攪拌力による分類
  1.3.5攪拌力の及ぶ範囲による分類
2. 攪拌操作条件の設定
3. 攪拌目的とスケールアップおよび評価方法
 3.1 攪拌目的
  3.1.1 液−液系攪拌
  3.1.2 固−液系攪拌
  3.1.3 気−液
  3.1.4 伝熱を伴う攪拌
 3.2 スケールアップおよび評価方法
  3.2.1 液−液系攪拌の場合
  3.2.2 固−液系攪拌
4. 攪拌装置の選定
 4.1 製品の物性に応じた攪拌装置の選定
  4.1.1 製品の物性による選定
 4.2 製造プロセスに応じた攪拌機の選定
  4.2.1 溶解プロセス
  4.2.2 分散プロセス
  4.2.3 粉砕プロセス
  4.2.4 乳化プロセス
 4.3粒子径に応じた攪拌装置の選定
  4.3.1 粉砕

第3章 撹拌翼形状の最適選定
1. 撹拌翼形状選定の考え方
2. 各種撹拌翼の種類と特長
 2.1 エッジドタービン翼
 2.2 プロペラ翼(マリンプロペラ翼)
 2.3 タービン翼
 2.4 パドル翼
 2.5 アンカー翼
 2.6 リボン翼
 2.7 その他の撹拌翼
3. 撹拌翼の設計ポイント
 3.1 翼径に関して
 3.2 翼段数について
 3.3 翼取り付け位置に関して

第4章 高効率化・高品質化のための攪拌槽の設計・選定
1. 攪拌槽の形状と付帯設備
 1.1 撹拌槽
 1.2 邪魔板
 1.3 撹拌翼
 1.4 その他
2. 攪拌槽の形状の相違に伴う混合時間
 2.1 槽底形状が混合時間に及ぼす影響
 2.2 横型円筒槽の混合時間
3. 付帯設備の形状に伴う攪拌効果の違いと選び方のポイント
 3.1 固液混合に及ぼす付帯設備の影響
  3.1.1 完全浮遊撹拌速度
   (1)槽底形状の影響
   (2)案内円筒の影響
   (3)案内円筒と輪郭型底面
  3.1.2 溶液晶析における粒径分布制御
   (1)槽底形状の影響
   (2)邪魔板形状の影響
  3.1.3 液体より軽い固体の液中への分散
 3.2 気液混合に及ぼすスパージャーの影響
  3.2.1 完全気体分散攪拌速度の測定と相関
  3.2.2 通気量が非常に大きい場合
  3.2.3 消泡
 3.3 伝熱に及ぼす付帯設備の影響

第5章 撹拌にかかわる計算とスケールアップ
第1節 撹拌にかかわる計算とスケールアップ
1. 撹拌にかかわる計算
 1.1 撹拌レイノルズ数
 1.2 撹拌動力の計算
  1.2.1撹拌所要動力の基本式/1.2.2撹拌動力計算に関わるトラブル事例
   (1)邪魔板のない撹拌槽におけるトラブル事例
   (2)実機で必要な撹拌動力が得られなかった事例
   (3)高粘度撹拌におけるトラブル事例
 1.3 吐出量及び循環量の計算
2. 撹拌操作におけるスケールアップ
 2.1 撹拌装置のスケールアップ概説
 2.2 撹拌機のスケールアップ方法
 2.3 P/V一定のスケールアップの問題点
 2.4 P/V一定で発生する問題解決の一例(P/VとQ/Vを同時に成立させる条件)
 2.5 各撹拌目的とスケールアップ
  2.5.1 液−液系撹拌における均一混合(均一化のための混合時間について)
  2.5.2 液−液系撹拌における分散目的(生成液滴径(平均径)について)
  2.5.3 固−液系撹拌における沈降防止(浮遊限界速度について)
  2.5.4 固−液系撹拌における溶解(固体の溶解速度について)
  2.5.5 気−液系撹拌における気体分散(気体のホールドアップ量と気泡径)
  2.5.6 気−液系撹拌における反応(気液物質移動係数について)
第2節 スロッシングはどのような条件で発生するか
1. スロッシングの固有振動数
2. 縦スロッシング

第6章 攪拌操作の事例と問題点の解決
第1節 晶析と撹拌操作
1. 過飽和と晶析操作
 1.1 過飽和とは
 1.2 過飽和を作る方法
  1.2.1 濃縮
  1.2.2 冷却
  1.2.3 貧溶媒
 1.3 過飽和と結晶析出
 1.4 過飽和と結晶成長
2. 結晶析出と成長に及ぼす攪拌の役割
 2.1 バッチ晶析
  2.1.1 バッチ冷却晶析
   a. 攪拌機回転数
   b. 冷却速度
   c. 種晶添加
   d. ジャケット冷媒温度
   e. スラリー濃度
  2.1.2 バッチ蒸発濃縮晶析
   a. 蒸発量
 2.2 連続晶析
3. 結晶粒径に及ぼす攪拌の影響
 3.1 操作過飽和度
 3.2 滞留時間
 3.3 スラリー濃度
 3.4 結晶破砕
4. 晶析操作のトラブルと攪拌の効果
 4.1 結晶微粒化
  4.1.1 微粒化の問題点
  4.1.2 微粒化の原因
  4.1.3 微粒化防止対策
 4.2 結晶付着
  4.2.1 付着の問題点
  4.2.2 付着の原因
  4.2.3 付着対策
 4.3 閉塞
  4.3.1 閉塞の問題点
  4.3.2 閉塞の原因
  4.3.3 閉塞対策

第2節 乳化と攪拌操作
1. 普通乳化法
2. 転相乳化法
3. 連続乳化法
4. 減圧乳化法

第3節 攪拌を伴う各種乾燥機
1. 攪拌機付乾燥機
 1.1 攪拌機付回転乾燥機
  1.1.1 構造とフロー
  1.1.2 長所と短所
  1.1.3 適用例
 1.2 攪拌機付伝導伝熱乾燥機
  1.2.1 構造とフロー
 1.3 攪拌機付横型乾燥機
  1.3.1 構造とフロー
  1.3.2 長所と短所
2. 気流攪拌による乾燥機 
 2.1 強制的に熱風を吹付ける乾燥装置
  2.1.1 構造とフロー
3. 熱風によって処理物を流動化する乾燥装置
 3.1 (特殊)流動乾燥機
  3.1.1 構造とフロー 
  3.1.2 所と短所
4. 熱風により処理物を飛ばす方法
  4.1 構造とフロー
5. その他の攪拌機付乾燥機
 5.1 竪型攪拌気流乾燥機
  5.1.1 構造とフロー
  5.1.2 長所と短所

第4節 製品用途での事例
第1項 塗料・インキ
1. 撹拌操作の目的
2. 液−固 攪拌系での事例
 2.1 High Speed Disperser(HSD)
 2.2 HSDによる顔料の分散時間短縮
 2.3 HSD攪拌条件と塗膜性能への影響
3. 液−液 攪拌系での事例
 3.1 乳化分散系でのスケールアップ
 3.2 攪拌条件と塗料の品質バラツキ

第2項 接着剤・粘着剤
1. 接着剤、粘着剤
 1.1 接着、粘着のメカニズム
 1.2 接着剤、粘着剤の組成
2. 接着剤、粘着剤のレオロジー:硬化プロセスの解析
3. ゴム系粘着剤における相容性と粘着物性との因果関係

第3項 化粧品
1. 基礎化粧品
 1.1 石鹸
 1.2 クリーム、乳液等エマルション類
  1.2.1 一般乳化法
  1.2.2 多段式乳化法
  1.2.3 色々な系での実験結果 
2. 仕上げ化粧品
 2.1 油類+色顔料系製品
  2.1.1 口紅、ほほ紅、油系ファンデーション、アイメークアップ、まゆ墨等の製造法
  2.1.2 ファンデーション、おしろい製品の製造法
 2.2 油相(油+色顔料+分散剤)と水相のエマルション系製品
  2.2.1 O/W型ファンデーション、ルージュ等の製造法
  2.2.2 W/O型ファンデーション、ルージュ等の製造法

第4項 医薬品
 1. 増粘剤
 1.1 カルボマーの溶解操作
 1.2 小スケールのバッチ式の場合
 1.3 大スケールのバッチ式の場合
 1.4 極性有機溶媒中へのカルボマーの分散
 1.5 非水溶性溶媒へのカルボマーの分散
 1.6 カルボマーの粉体混合
 1.7 最適分散条件
 1.8 増粘の機構
2. 乳化とは
 2.1 乳化系における粒子径および粒度分布の重要性
  2.1.1 安定性と粒子径の関係
  2.1.2 粘度と粒度分布の関係
  2.1.3 色と粒子径の関係
 2.2 工程中の乳化状態
 2.3 界面活性剤
3. スケールアップ
 3.1 スケールアップ因子
 3.2 攪拌機のスケールアップ方法
  3.2.1 翼先端速度一定
  3.2.2 P/V(単位容積あたりの攪拌動力)一定
  3.3.3 回転数一定
  3.3.4 最適攪拌条件

第5節 食品における攪拌
1. 食用油脂加工品における攪拌
 1.1 製菓、製パン用乳化油脂について
2. スポンジケーキ用乳化油脂の製造と攪拌
 2.1 スポンジケーキ用乳化油脂の製造
  2.1.1 スポンジケーキ用乳化油脂の配合
  2.1.2 製造方法
  2.1.3 スポンジケーキ用乳化油脂の液晶構造の形成過程
 2.2 スポンジケーキ用乳化油脂製造における攪拌翼の影響
 2.3 翼長、撹拌時間の影響
 2.4 スケールアップ上の問題点

第7章 非定常攪拌機の適合性と評価
1. 「定常攪拌」と「非定常攪拌」との違い・そのメリット
2. 非定常攪拌技術の構成要素
 2.1 機構学的要素の解析
 2.2 「非対称かつ非円形歯車」の歯形について
 2.3 流体力学的要素の解析
 2.4 非定常攪拌と攪拌翼
3. 「定常攪拌機」と「非定常攪拌機」の事例での比較

第8章 撹拌トラブル対策
第1節 攪拌のトラブル要因とその解決策
1. 付着に関するトラブル
 1.1 バッチ操作において
 1.2 付着面積の縮小
 1.3 流れの均一化
 1.4 表面仕上げ
2. バッチプロセスでのトラブル
 2.1 濃縮プロセスでの伝熱面積の縮小
 2.2 タンクスケールアップ時の仕込量に対する伝熱面積の減少
 2.3 トルク不足
 2.4 攪拌不良
3. 混合の不均一をなくすために
 3.1 高粘度の場合に、投入順序や投入方法の変更によって対応する
 3.2 比重差の大きい液体の混合
4. 投入時・排出時のトラブル
 4.1 投入時のトラブル
 4.2 排出時のトラブル
5. 温度ムラや伝熱不良を起こさないために
 5.1 温度境界膜を効率良く掻取る
 5.2 温度センサーの取付け
6. 撹拌時間短縮のための方法(ホモミキサーの場合)
7. 小試験スケールから工業化へのスケールアップ
8. スケールアップ時のパラメータ変動の決定方法
9. 粘度にばらつきのある製品のうまい攪拌法
10. せん断力に影響されやすい製品の攪拌混合法
11. 攪拌が均一かどうかの確認方法

第2節 可変速撹拌機設計・使用上の留意点とトラブル事例
1. 可変速撹拌機設計・使用上の留意点
 1.1 駆動側の出力特性と撹拌動力負荷特性との関係
 1.2 危険回転数の問題
 1.3 インバータを使用する場合の注意点
2. 可変速撹拌機のトラブル事例
 2.1 出力特性と負荷特性に関わる事例
 2.2 危険回転数に関わる事例(危険回転数計算と振動値の実測例)

第3節 邪魔板の効果と弊害について

第4節 異相系撹拌におけるトラブル
1. 沸騰系気−液−固三相撹拌槽内の蒸気と粒子の分散
2. 撹拌槽における低密度粒子と気体の分散
3. 粒子の凝集を評価するためのG値の使用について
4. 粒子浮遊限界撹拌速度Njsと粒子分散平衡撹拌速度Nus

第9章 新しい方式の攪拌装置
1. 既存の高速攪拌方式での壁
2. 遠心力場の活用
3. 乳化・分散のメカニズム
4. 特長
 4.1 粒子サイズの制御
  4.1.1 数nmまでの微細化が可能
  4.1.2 数nmから数百μmまで、シャープな粒度分布で粒子設計が可能
  4.1.3 粒子表面を傷つけないソフトな分散
 4.2 粒子界面性質の制御
  4.2.1 分散安定性の向上(二次凝集・沈降の防止)
  4.2.2 流動特性、レオロジーを制御できる

番号:BC071001

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