微粒化装置制造方法

微粒化装置制造方法
【专利摘要】本发明为微粒化装置，提出了一种在具备具有多个开口部的定子，和空开规定间隙配置在该定子的内侧的转子的转子定子式混合器中，能提高施加在被处理的流体上的剪切应力，发挥更高性能的混合器，进而，提出了能对施加在被处理的流体上的剪切应力进行改变/控制、对被处理的流体的流动方式进行改变/控制的混合器。空开规定间隙配置在具备多个开口部的定子的内侧的转子，具备在形成有上述多个开口部的上述定子的周壁的径向内侧空开上述规定的间隙与该定子的周壁的内侧相向的转子周壁，而且，在该转子周壁上形成有多个转子开口。
【专利说明】微粒化装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及设有具备多个开口部的定子(日文:7 ^ —夕一)和在该定子内侧空开规定的间隙配置的转子(日文:口一夕一)的混合器(日文:；^寸一)，即所谓的转子定子式混合器。
【背景技术】
[0002]所谓的转子定子式混合器，一般情况下，如图1所示，设有由具备多个开口部I的定子2，和空开规定的间隙δ配置在定子2的内侧的转子3构成的混合器单元4。这样的转子定子式混合器，利用在高速旋转的转子3与固定的定子2之间的间隙近旁产生高剪切应力的情形，对流体等进行乳化、分散、微粒化、混合等处理，在食品、医药品、化学品等领域中，广泛用于处理液的调和、调制等用途。
[0003]转子定子式混合器，有时根据所处理流体的循环方式，分类成处理液如图2的箭头5a所示那样进行循环的外部循环式混合器，和处理液如图2的箭头5b所示那样进行循环的内部循环式混合器。
[0004]关于这样的转子定子式混合器提供了多种多样的形状、循环方式。例如，在专利文献I (用来形成颗粒的转子定子装置及方法)中，提出了把设有具备多个开口部的定子和空开规定间隙配置在该定子的内侧的转子的混合器用于生成细微颗粒的装置、方法，该细微颗粒适用于形成用于药剂、营养辅助食品、食品、化学品、化妆品等广阔领域的颗粒。由此，可以高效、简单、容易地按比例扩大(日文:7 —y 7)。
[0005]另外，从以前开始，作为各种的形状的混合器的性能评价方法，公开了几个指标(理论)。
[0006]例如，如果不限于上述转子定子式混合器，而着眼于液-液分散操作的话，公开了可以由平均的能量消散率的计算值(大小)来探讨液滴直径的尺寸(非专利文献1、2)。但是，在非专利文献1、2中，平均的能量消散率的计算方法大体上没有公开。
[0007]公开了几个能够适用于个别的混合器，对其实验结果进行了整理的研究例(非专利文献3~6)。但是,在这些研究例(非专利文献3~6)中,对于混合器的微粒化效果,考察了转子与定子的间隙(狭缝)独自的影响、定子的开口部(孔)独自的影响等，只是公开了各混合器不同的内容。
[0008]公开了几个对转子定子式混合器的微粒化机构(机械装置)加以考察的研究例(非专利文献7、8)。其中揭示了，液滴的微粒化效果基于紊流的能量消散率、其微粒化效果受到承受处理液的剪切应力的频度(剪切频度)的影响。
[0009]转子定子式混合器的按比例扩大方法，公开了几个关于进行长时间运转取得的最终的液滴直径(最大稳定的液滴直径)(非专利文献9)。但是，并非在实际的制造现场中实际使用，基本没有用。也就是说，考虑混合器的处理(搅拌、混合)时间推定进行了规定时间的运转所取得的液滴直径的有用的研究例，大体上没有被公开。即便假定考虑混合器的处理时间，推定液滴直径，其也不过是公开了基于单个实测值(实验值)的现象(事实)，并没有公开进行了理论上的解析的研究例。
[0010]尽管在上述专利文献I中记载了规定的混合器的优越性(性能)、设计的数值范围等，但是，没有记载关于高性能的混合器的设计的数值范围等的理论根据，没有记载高性能的混合器的种类、形状等。
[0011]如上所述，以前作为各种形状的混合器的性能评价方法，公开了几个指标(理论)，但是，这些指标到底大多只能用于形状相同的个别的混合器，实际上对于形状不同的多种多样的混合器几乎都不适用。例如，尽管存在仅能适用于转子与定子的间隙(狭缝)对微粒化效果产生大的影响的混合器指标、仅能适用于定子的开口部(孔)对微粒化效果产生大的影响的混合器的指标等，但是，关于能够适用于所有形状的混合器的总的指标没有进行探讨，大体上不存在对其进行了考虑的指标。
[0012]这样，关于转子定子式混合器的性能评价方法、按比例扩大方法的研究例大体上不存在，不存在可以适用于形状不同的多种多样的混合器、将其实验结果进行总体整理的研究例。
[0013]关于转子定子式混合器的性能评价方法、按比例扩大方法，在现有技术中，大体上是(I)对每个个别的混合器，(2)使用小规模的装置，(3)对进行长时间运转取得的最终的液滴直径(最大稳定的液滴直径)进行评价的情形。就是说，在现有技术中，并没有对(A)多种多样的混合器，(B)使用大规模(实际制造规模)的装置，(C)经过规定时间的运转取得的液滴直径、取得规定的液滴直径为止实施的处理(搅拌)时间进行评价、推定。
[0014]例如，尽管存在仅能适用于转子与定子的间隙(狭缝)的尺寸对微粒化效果、乳化效果产生大的影响的混合器指标、仅能适用于定子的开口部(孔)的尺寸、形状对微粒化效果、乳化效果产生大的影响的混合器的指标等，但是，并没有探讨能够适用于所有形状的混合器的总的指标(能把多种多样的混合器统一进行比较、评价的理论)，不存在对它们进行了考虑的指标。
[0015]为此，现实中，一边使用实际的处理液发生试行错误，一边对混合器进行性能评价、进行设计(开发、制作)。
[0016]现有技术文献
[0017]专利文献
[0018]专利文献1:日本特表2005 - 506174号公报
[0019]非专利文献
[0020]非专利文献I ；Davies, J.T.;“Drop Sizes of Emulsions Related to TurbulentEnergy Dissipation Rates，”Chem.Eng.Sc1.，40，839 — 842 (1985)
[0021]非专利文献2:Davies，J.Τ.; “A Physical Interpretation of Drop Sizes inHomogenizers and Agitated Tanks, Including the Dispersion of Viscous Oils, ”Chem.Eng.Sc1.，42，1671 — 1676 (1987)
[0022]非专利文献3:Calabrese，R.V.，Μ.Κ.Francis，V.P.Mishra andS.Phongikaroon; “Measurement and Analysis of Drop Size in Batch Rotor-StatorMixer，，，Proc.1Oth European Conference on Mixing, pp.149 — 156, Delft, theNetherlands (2000)
[0023]非专利文献4:Calabrese，R.V.，Μ.Κ.Francis，V.P.Mishra，G.A.Padronand S.Phongikaroon; “Fluid Dynamics and Emulsification in High ShearMixers,，’Proc.3rd World Congress on Emulsions, pp.1 — 10, Lyon, France (2002)
[0024]非专利文献5:Maa, Y.F.，and C.Hsu; “Liquid — Liquid Emulsification byRotor/Stator Homogenization, ” J.Controlled.Release, 38, 219 — 228 (1996)
[0025]非专利文献6:Barailler, F.，M.Heniche and P.A.Tanguy; “CFD Analysis of aRotor-Stator Mixer with Viscous Fluids, ” Chem.Eng.Sc1., 61, 2888 — 2894 (2006)
[0026]非专利文献7:Utomo, Α.Τ.，M.Baker and A.W.Pacek ; “FlowPattern, Periodicity and Energy Dissipation in a Batch Rotor-Stator Mixer, ”Chem.Eng.Res.Des., 86, 1397 — 1409 (2008)
[0027]非专利文献8:Porcelli, J.; “The Science of Rotor/Stator Mixers,，，FoodProcess, 63, 60 一 66 (2002)
[0028]非专利文献9:Urban K.\uRotor-Stator and Disc System for EmulsificationProcesses, ’’Chem.Eng.Technol., 29, 24 — 31 (2006)

【发明内容】

[0029]发明要解决的课题
[0030]本发明的目的是提出一种混合器，在设有具备多个开口部的定子和空开规定间隔配置在该定子的内侧的转子的转子定子式混合器中，能提高对被处理的流体施加的剪切应力，发挥更高的性能的混合器，进而，能对施加在被处理的流体上的剪切应力进行改变、调整，对被处理的流体的流动方式进行改变、调整。
[0031]另外，本发明的目的是利用能适用于多种多样的形状、循环方式的混合器的总的性能评价方法、考虑了其混合器的运转条件(处理时间)的设计方法，对这样的能发挥高的性能的转子定子式混合器进行设计。
[0032]进而，本发明的课题是，使用利用了上述的性能评价方法、设计方法的高性能的转子定子式混合器，来确立食品、医药品、化学品等制造方法(微粒化方法)。
[0033]用于解决课题的技术手段
[0034]技术方案I记载的发明为，
[0035]一种混合器，是设有由具备多个开口部的定子和空开规定的间隙配置在定子的内侧的转子构成的混合器单元的、转子定子式混合器，其特征在于:
[0036]空开规定的间隙配备在上述定子的内侧的转子具有转子周壁，该转子周壁在形成有上述多个开口部的上述定子的周壁的径向内侧空开上述规定的间隙与该定子的周壁的内侧相向，而且，在该转子周壁上形成有多个转子开口。
[0037]技术方案2记载的发明的特征为，
[0038]在技术方案I记载的混合器中，上述定子由周径不同的多个定子构成，上述转子的上述转子周壁分别空开规定的间隙配置在各定子的周壁的径向内侧。
[0039]技术方案3记载的发明的特征为，
[0040]技术方案I或2的混合器被构成为，上述定子和上述转子能够在上述转子的旋转轴延伸的方向上相互接近或离开。
[0041]技术方案4记载的发明的特征为，[0042]在技术方案I~3中的任意一项所述的混合器中，上述定子具备从上端缘朝径向内侧延伸的环状的盖部。
[0043]技术方案5记载的发明的特征为，
[0044]在技术方案4记载的混合器中，在上述环状的盖部上形成有朝下侧导入被处理流体的导入孔。
[0045]技术方案6记载的发明的特征为，
[0046]在技术方案I~5中的任意一项所述的混合器中，上述定子具备的开口部为圆形。
[0047]技术方案7记载的发明的特征为，
[0048]在技术方案I~6中的任意一项所述的混合器中，上述定子具备的开口部以20%以上的整体开口面积比率穿设在上述定子的周壁上。
[0049]技术方案8记载的发明的特征为，
[0050]在技术方案I~7中的任意一项所述的混合器中，上述转子具备从旋转中心呈放射状延伸的多片搅拌翼。
[0051]技术方案9记载的发明为，
[0052]一种混合器，其特征在于:通过用式I进行计算，对该混合器的运转时间和由此取得的被处理流体的液滴直径进行推定，以此来设计权利要求1~8中的任意一项所述的混合器的构造，从而，
[0053]当由该混合器对被处理流体实施乳化、分散、微粒化或混合的处理时，能够在规定的运转时间取得被处理流体的规定的液滴直径，
[0054][数I]
[0055]
【权利要求】
1.一种混合器，是设有由具备多个开口部的定子和空开规定的间隙配置在定子的内侧的转子构成的混合器单元的、转子定子式混合器，其特征在于: 空开规定的间隙配备在上述定子的内侧的转子具有转子周壁，该转子周壁在形成有上述多个开口部的上述定子的周壁的径向内侧空开上述规定的间隙与该定子的周壁的内侧相向，而且，在该转子周壁上形成有多个转子开口。
2.如权利要求1所述的混合器，其特征在于，上述定子由周径不同的多个定子构成，上述转子的上述转子周壁分别空开规定的间隙配置在各定子的周壁的径向内侧。
3.如权利要求1或2所述的混合器，其特征在于，被构成为，上述定子和上述转子能够在上述转子的旋转轴延伸的方向上相互接近或离开。
4.如权利要求1~3中的任意一项所述的混合器，其特征在于，上述定子具备从上端缘朝径向内侧延伸的环状的盖部。
5.如权利要求4所述的混合器，其特征在于，在上述环状的盖部上形成有朝下侧导入被处理流体的导入孔。
6.如权利要求1~5中的任意一项所述的混合器，其特征在于，上述定子具备的开口部为圆形。
7.如权利要求1~6中的任意一项所述的混合器，其特征在于，上述定子具备的开口部以20%以上的整体开口面积比率穿设在上述定子的周壁上。
8.如权利要求1~7中的任意一项所述的混合器，其特征在于，上述转子具备从旋转中心呈放射状延伸的多片搅拌翼。
9.一种混合器，其特征在于:通过用式I进行计算，对该混合器的运转时间和由此取得的被处理流体的液滴直径进行推定，以此来设计权利要求1~8中的任意一项所述的混合器的构造，从而， 当由该混合器对被处理流体实施乳化、分散、微粒化或混合的处理时，能够在规定的运转时间取得被处理流体的规定的液滴直径， [数I]
10.如权利要求1~8中的任意一项所述的混合器，其特征在于，上述混合器，通过用式I进行计算，对该混合器的运转时间和由此取得的被处理流体的液滴直径进行推定，从而能按比例缩小或按比例扩大， [数2]
11.一种制造食品、医药品或化学品的方法，其特征在于:采用权利要求1~8中的任意一项所述的混合器，对被处理流体实施乳化、分散、微粒化或混合的处理，由此制造食品、医药品或化学品，其中，通过用式I进行计算，从而对该混合器的运转时间和由此取得的被处理流体的液滴直径进行推定， [数3]
12.—种食品、医药品或化学品，其特征在于:上述食品、医药品或化学品是通过权利要求11所述的制造方法制造的。
【文档编号】A23L1/00GK103842063SQ201280040347
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2012年8月16日 优先权日:2011年8月19日
【发明者】神谷哲 申请人:株式会社明治