分散品質を安定化する固液混合システム

澁谷工業株式会社は、2026年6月2日(火)～6月5日(金)に東京ビッグサイトで開催されるFOOMA JAPAN2026に出展します。 食品飲料製造における「品質向上」「省人化」「洗浄効率化」に貢献する各種装置をご紹介します。 【出展内容】 ■２段タイプ過熱水蒸気循環式焼成機（JESTOS Jr.）※パネル展示・試食あり ・過熱水蒸気により、短時間でふっくらとした高品質な焼成を実現 ・低温調理～高温調理（焼色しっかり) まで機械１台で可能です ・遮蔽ノズル（特許）により外気を遮断し、酸化を防止 ■３次元ノズル式コンテナ洗浄機（TSW4000型）※実機展示 ・少水量・短時間で高い洗浄力を実現 ・洗浄時間短縮とユーティリティ削減に貢献 ■連続式・バッチ連続式固液混合システム ※パネル展示 ・粉体と液体の混合・分散をインラインで安定処理 ・高粘度材料・プロテインなどの高固形分にも対応し、品質の均一化と再現性を実現 ・工程設計を含めたエンジニアリング提案が可能 当日は実機・パネル・試食を通じて、現場課題の解決イメージをご体感いただけます。ぜひブースへお立ち寄りください。

分散工程において、粒度分布が安定しない、ロットごとに品質がばらつくといった課題は多くの現場で発生しています。これらの品質バラつきは、装置性能だけでなく、分散条件や流動状態、工程設計のばらつきによって引き起こされます。例えば、せん断エネルギーが不均一な場合、粒子の解砕状態に差が生じ、粒度分布の広がりや凝集残存の原因となります。また、バッチ処理では混合ムラや滞留時間の違いにより、ロット間で分散状態が変動しやすく、再現性の確保が難しくなります。特に高粘度系や高固形分スラリーでは、わずかな条件変動が品質に大きく影響します。品質バラつきを抑えるためには、分散エネルギーや流動条件を一定に保つ工程設計が重要です。インライン連続処理のように条件を安定化させることで、ロット間差を低減し、安定した分散品質の実現が可能となります。 さらに、分散工程では装置単体の性能だけでなく、投入順序や滞留時間、流量制御などの運転条件も品質に大きく影響します。インライン連続処理ではこれらの条件を一定に維持しやすく、高粘度スラリーにおいても安定した分散状態を確保できます。工程全体を設計することで、品質バラつきを根本から抑制することが可能です。

分散工程において、粉体投入時にダマ（凝集塊）が発生し、その後の分散工程でも解消できないトラブルは多くの現場で発生しています。その原因は、粉体が液体中で均一に濡れず、局所的に高濃度領域が形成されることにあります。このようなダマは“フィッシュアイ”とも呼ばれ、内部未濡れ構造を持つため解砕が困難です。粉体投入時に一度ダマが形成されると、その内部には液体が浸透しにくく、外側だけが濡れた状態となるため、内部の粒子が解砕されにくくなります。また、投入位置や投入速度によっては、粉体が液面に浮遊したり、装置内の流れに乗らず滞留することで、ダマの発生を助長します。特に高粘度や高固形分条件では、流動性の低さから粉体の分散初期段階での均一化が難しくなり、ダマが残存しやすくなります。このようなダマは後工程で強いせん断を加えても完全に解消されない場合があり、最終製品の品質ばらつきや異物の原因となります。ダマの発生を防ぐためには、粉体投入時の濡れ性向上、適切な投入位置と流動設計、初期分散の最適化が重要です。インライン粉体投入と同時分散のように、投入直後からせん断と混合を同時に行うことで、ダマの発生を抑制し安定した分散品質を実現できます。

分散工程において、装置の性能だけでは安定した品質は得られません。重要なのは、材料特性や工程条件を踏まえたプロセス全体の設計です。これを分散プロセス設計といいます。 分散品質は、せん断の強さだけでなく、流動状態や滞留時間、投入方法など複数の要素によって決まります。これらの条件が適切に設計されていない場合、局所的な未分散やばらつきが発生し、安定した品質を維持することが難しくなります。 例えば、粉体投入時の濡れ不良や、流動の偏りによる滞留領域の発生は、ダマや未分散の原因となります。また、せん断エネルギーが十分であっても、すべての粒子に均一に作用しなければ、分散状態に差が生じます。 そのため、分散工程では「流動」「せん断」「処理時間」を一体として設計することが重要です。これにより、すべての粒子に同一の分散履歴を与えることが可能となり、均一で再現性の高い分散品質を実現できます。 特にインライン連続処理では、流れの中で条件を一定に保ちやすく、プロセス設計の再現性を確保しやすいという特徴があります。分散プロセス設計は、品質安定化とスケールアップ成功の鍵となる重要な考え方です。