微?；b置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明為微粒化裝置，提出了一種在具備具有多個開口部的定子，和空開規(guī)定間隙配置在該定子的內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子定子式混合器中，能提高施加在被處理的流體上的剪切應(yīng)力，發(fā)揮更高性能的混合器，進(jìn)而，提出了能對施加在被處理的流體上的剪切應(yīng)力進(jìn)行改變/控制、對被處理的流體的流動方式進(jìn)行改變/控制的混合器?？臻_規(guī)定間隙配置在具備多個開口部的定子的內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)子，具備在形成有上述多個開口部的上述定子的周壁的徑向內(nèi)側(cè)空開上述規(guī)定的間隙與該定子的周壁的內(nèi)側(cè)相向的轉(zhuǎn)子周壁，而且，在該轉(zhuǎn)子周壁上形成有多個轉(zhuǎn)子開口。
【專利說明】微?；b置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及設(shè)有具備多個開口部的定子(日文:7 ^ —夕一)和在該定子內(nèi)側(cè)空開規(guī)定的間隙配置的轉(zhuǎn)子(日文:口一夕一)的混合器(日文:；^寸一)，即所謂的轉(zhuǎn)子定子式混合器。
【背景技術(shù)】
[0002]所謂的轉(zhuǎn)子定子式混合器，一般情況下，如圖1所示，設(shè)有由具備多個開口部I的定子2，和空開規(guī)定的間隙δ配置在定子2的內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)子3構(gòu)成的混合器單元4。這樣的轉(zhuǎn)子定子式混合器，利用在高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子3與固定的定子2之間的間隙近旁產(chǎn)生高剪切應(yīng)力的情形，對流體等進(jìn)行乳化、分散、微?；?、混合等處理，在食品、醫(yī)藥品、化學(xué)品等領(lǐng)域中，廣泛用于處理液的調(diào)和、調(diào)制等用途。
[0003]轉(zhuǎn)子定子式混合器，有時根據(jù)所處理流體的循環(huán)方式，分類成處理液如圖2的箭頭5a所示那樣進(jìn)行循環(huán)的外部循環(huán)式混合器，和處理液如圖2的箭頭5b所示那樣進(jìn)行循環(huán)的內(nèi)部循環(huán)式混合器。
[0004]關(guān)于這樣的轉(zhuǎn)子定子式混合器提供了多種多樣的形狀、循環(huán)方式。例如，在專利文獻(xiàn)I (用來形成顆粒的轉(zhuǎn)子定子裝置及方法)中，提出了把設(shè)有具備多個開口部的定子和空開規(guī)定間隙配置在該定子的內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)子的混合器用于生成細(xì)微顆粒的裝置、方法，該細(xì)微顆粒適用于形成用于藥劑、營養(yǎng)輔助食品、食品、化學(xué)品、化妝品等廣闊領(lǐng)域的顆粒。由此，可以高效、簡單、容易地按比例擴(kuò)大(日文:7 —y 7)。
[0005]另外，從以前開始，作為各種的形狀的混合器的性能評價方法，公開了幾個指標(biāo)(理論)。
[0006]例如，如果不限于上述轉(zhuǎn)子定子式混合器，而著眼于液-液分散操作的話，公開了可以由平均的能量消散率的計算值(大小)來探討液滴直徑的尺寸(非專利文獻(xiàn)1、2)。但是，在非專利文獻(xiàn)1、2中，平均的能量消散率的計算方法大體上沒有公開。
[0007]公開了幾個能夠適用于個別的混合器，對其實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了整理的研究例(非專利文獻(xiàn)3~6)。但是,在這些研究例(非專利文獻(xiàn)3~6)中,對于混合器的微粒化效果,考察了轉(zhuǎn)子與定子的間隙(狹縫)獨(dú)自的影響、定子的開口部(孔)獨(dú)自的影響等，只是公開了各混合器不同的內(nèi)容。
[0008]公開了幾個對轉(zhuǎn)子定子式混合器的微粒化機(jī)構(gòu)(機(jī)械裝置)加以考察的研究例(非專利文獻(xiàn)7、8)。其中揭示了，液滴的微?；Ч谖闪鞯哪芰肯⒙省⑵湮⒘；Ч艿匠惺芴幚硪旱募羟袘?yīng)力的頻度(剪切頻度)的影響。
[0009]轉(zhuǎn)子定子式混合器的按比例擴(kuò)大方法，公開了幾個關(guān)于進(jìn)行長時間運(yùn)轉(zhuǎn)取得的最終的液滴直徑(最大穩(wěn)定的液滴直徑)(非專利文獻(xiàn)9)。但是，并非在實(shí)際的制造現(xiàn)場中實(shí)際使用，基本沒有用。也就是說，考慮混合器的處理(攪拌、混合)時間推定進(jìn)行了規(guī)定時間的運(yùn)轉(zhuǎn)所取得的液滴直徑的有用的研究例，大體上沒有被公開。即便假定考慮混合器的處理時間，推定液滴直徑，其也不過是公開了基于單個實(shí)測值(實(shí)驗(yàn)值)的現(xiàn)象(事實(shí))，并沒有公開進(jìn)行了理論上的解析的研究例。
[0010]盡管在上述專利文獻(xiàn)I中記載了規(guī)定的混合器的優(yōu)越性(性能)、設(shè)計的數(shù)值范圍等，但是，沒有記載關(guān)于高性能的混合器的設(shè)計的數(shù)值范圍等的理論根據(jù)，沒有記載高性能的混合器的種類、形狀等。
[0011]如上所述，以前作為各種形狀的混合器的性能評價方法，公開了幾個指標(biāo)(理論)，但是，這些指標(biāo)到底大多只能用于形狀相同的個別的混合器，實(shí)際上對于形狀不同的多種多樣的混合器幾乎都不適用。例如，盡管存在僅能適用于轉(zhuǎn)子與定子的間隙(狹縫)對微?；Чa(chǎn)生大的影響的混合器指標(biāo)、僅能適用于定子的開口部(孔)對微?；Чa(chǎn)生大的影響的混合器的指標(biāo)等，但是，關(guān)于能夠適用于所有形狀的混合器的總的指標(biāo)沒有進(jìn)行探討，大體上不存在對其進(jìn)行了考慮的指標(biāo)。
[0012]這樣，關(guān)于轉(zhuǎn)子定子式混合器的性能評價方法、按比例擴(kuò)大方法的研究例大體上不存在，不存在可以適用于形狀不同的多種多樣的混合器、將其實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行總體整理的研究例。
[0013]關(guān)于轉(zhuǎn)子定子式混合器的性能評價方法、按比例擴(kuò)大方法，在現(xiàn)有技術(shù)中，大體上是(I)對每個個別的混合器，(2)使用小規(guī)模的裝置，(3)對進(jìn)行長時間運(yùn)轉(zhuǎn)取得的最終的液滴直徑(最大穩(wěn)定的液滴直徑)進(jìn)行評價的情形。就是說，在現(xiàn)有技術(shù)中，并沒有對(A)多種多樣的混合器，(B)使用大規(guī)模(實(shí)際制造規(guī)模)的裝置，(C)經(jīng)過規(guī)定時間的運(yùn)轉(zhuǎn)取得的液滴直徑、取得規(guī)定的液滴直徑為止實(shí)施的處理(攪拌)時間進(jìn)行評價、推定。
[0014]例如，盡管存在僅能適用于轉(zhuǎn)子與定子的間隙(狹縫)的尺寸對微?；Ч?、乳化效果產(chǎn)生大的影響的混合器指標(biāo)、僅能適用于定子的開口部(孔)的尺寸、形狀對微?；Ч?、乳化效果產(chǎn)生大的影響的混合器的指標(biāo)等，但是，并沒有探討能夠適用于所有形狀的混合器的總的指標(biāo)(能把多種多樣的混合器統(tǒng)一進(jìn)行比較、評價的理論)，不存在對它們進(jìn)行了考慮的指標(biāo)。
[0015]為此，現(xiàn)實(shí)中，一邊使用實(shí)際的處理液發(fā)生試行錯誤，一邊對混合器進(jìn)行性能評價、進(jìn)行設(shè)計(開發(fā)、制作)。
[0016]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0017]專利文獻(xiàn)
[0018]專利文獻(xiàn)1:日本特表2005 - 506174號公報
[0019]非專利文獻(xiàn)
[0020]非專利文獻(xiàn)I ；Davies, J.T.;“Drop Sizes of Emulsions Related to TurbulentEnergy Dissipation Rates，”Chem.Eng.Sc1.，40，839 — 842 (1985)
[0021]非專利文獻(xiàn)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]非專利文獻(xiàn)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]非專利文獻(xiàn)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]非專利文獻(xiàn)5:Maa, Y.F.，and C.Hsu; “Liquid — Liquid Emulsification byRotor/Stator Homogenization, ” J.Controlled.Release, 38, 219 — 228 (1996)
[0025]非專利文獻(xiàn)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]非專利文獻(xiàn)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]非專利文獻(xiàn)8:Porcelli, J.; “The Science of Rotor/Stator Mixers,，，F(xiàn)oodProcess, 63, 60 一 66 (2002)
[0028]非專利文獻(xiàn)9:Urban K.\uRotor-Stator and Disc System for EmulsificationProcesses, ’’Chem.Eng.Technol., 29, 24 — 31 (2006)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0029]發(fā)明要解決的課題
[0030]本發(fā)明的目的是提出一種混合器，在設(shè)有具備多個開口部的定子和空開規(guī)定間隔配置在該定子的內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子定子式混合器中，能提高對被處理的流體施加的剪切應(yīng)力，發(fā)揮更高的性能的混合器，進(jìn)而，能對施加在被處理的流體上的剪切應(yīng)力進(jìn)行改變、調(diào)整，對被處理的流體的流動方式進(jìn)行改變、調(diào)整。
[0031]另外，本發(fā)明的目的是利用能適用于多種多樣的形狀、循環(huán)方式的混合器的總的性能評價方法、考慮了其混合器的運(yùn)轉(zhuǎn)條件(處理時間)的設(shè)計方法，對這樣的能發(fā)揮高的性能的轉(zhuǎn)子定子式混合器進(jìn)行設(shè)計。
[0032]進(jìn)而，本發(fā)明的課題是，使用利用了上述的性能評價方法、設(shè)計方法的高性能的轉(zhuǎn)子定子式混合器，來確立食品、醫(yī)藥品、化學(xué)品等制造方法(微粒化方法)。
[0033]用于解決課題的技術(shù)手段
[0034]技術(shù)方案I記載的發(fā)明為，
[0035]一種混合器，是設(shè)有由具備多個開口部的定子和空開規(guī)定的間隙配置在定子的內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)子構(gòu)成的混合器單元的、轉(zhuǎn)子定子式混合器，其特征在于:
[0036]空開規(guī)定的間隙配備在上述定子的內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)子具有轉(zhuǎn)子周壁，該轉(zhuǎn)子周壁在形成有上述多個開口部的上述定子的周壁的徑向內(nèi)側(cè)空開上述規(guī)定的間隙與該定子的周壁的內(nèi)側(cè)相向，而且，在該轉(zhuǎn)子周壁上形成有多個轉(zhuǎn)子開口。
[0037]技術(shù)方案2記載的發(fā)明的特征為，
[0038]在技術(shù)方案I記載的混合器中，上述定子由周徑不同的多個定子構(gòu)成，上述轉(zhuǎn)子的上述轉(zhuǎn)子周壁分別空開規(guī)定的間隙配置在各定子的周壁的徑向內(nèi)側(cè)。
[0039]技術(shù)方案3記載的發(fā)明的特征為，
[0040]技術(shù)方案I或2的混合器被構(gòu)成為，上述定子和上述轉(zhuǎn)子能夠在上述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸延伸的方向上相互接近或離開。
[0041]技術(shù)方案4記載的發(fā)明的特征為，[0042]在技術(shù)方案I~3中的任意一項(xiàng)所述的混合器中，上述定子具備從上端緣朝徑向內(nèi)側(cè)延伸的環(huán)狀的蓋部。
[0043]技術(shù)方案5記載的發(fā)明的特征為，
[0044]在技術(shù)方案4記載的混合器中，在上述環(huán)狀的蓋部上形成有朝下側(cè)導(dǎo)入被處理流體的導(dǎo)入孔。
[0045]技術(shù)方案6記載的發(fā)明的特征為，
[0046]在技術(shù)方案I~5中的任意一項(xiàng)所述的混合器中，上述定子具備的開口部為圓形。
[0047]技術(shù)方案7記載的發(fā)明的特征為，
[0048]在技術(shù)方案I~6中的任意一項(xiàng)所述的混合器中，上述定子具備的開口部以20%以上的整體開口面積比率穿設(shè)在上述定子的周壁上。
[0049]技術(shù)方案8記載的發(fā)明的特征為，
[0050]在技術(shù)方案I~7中的任意一項(xiàng)所述的混合器中，上述轉(zhuǎn)子具備從旋轉(zhuǎn)中心呈放射狀延伸的多片攪拌翼。
[0051]技術(shù)方案9記載的發(fā)明為，
[0052]一種混合器，其特征在于:通過用式I進(jìn)行計算，對該混合器的運(yùn)轉(zhuǎn)時間和由此取得的被處理流體的液滴直徑進(jìn)行推定，以此來設(shè)計權(quán)利要求1~8中的任意一項(xiàng)所述的混合器的構(gòu)造，從而，
[0053]當(dāng)由該混合器對被處理流體實(shí)施乳化、分散、微?；蚧旌系奶幚頃r，能夠在規(guī)定的運(yùn)轉(zhuǎn)時間取得被處理流體的規(guī)定的液滴直徑，
[0054][數(shù)I]
[0055]
【權(quán)利要求】
1.一種混合器，是設(shè)有由具備多個開口部的定子和空開規(guī)定的間隙配置在定子的內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)子構(gòu)成的混合器單元的、轉(zhuǎn)子定子式混合器，其特征在于: 空開規(guī)定的間隙配備在上述定子的內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)子具有轉(zhuǎn)子周壁，該轉(zhuǎn)子周壁在形成有上述多個開口部的上述定子的周壁的徑向內(nèi)側(cè)空開上述規(guī)定的間隙與該定子的周壁的內(nèi)側(cè)相向，而且，在該轉(zhuǎn)子周壁上形成有多個轉(zhuǎn)子開口。
2.如權(quán)利要求1所述的混合器，其特征在于，上述定子由周徑不同的多個定子構(gòu)成，上述轉(zhuǎn)子的上述轉(zhuǎn)子周壁分別空開規(guī)定的間隙配置在各定子的周壁的徑向內(nèi)側(cè)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的混合器，其特征在于，被構(gòu)成為，上述定子和上述轉(zhuǎn)子能夠在上述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸延伸的方向上相互接近或離開。
4.如權(quán)利要求1~3中的任意一項(xiàng)所述的混合器，其特征在于，上述定子具備從上端緣朝徑向內(nèi)側(cè)延伸的環(huán)狀的蓋部。
5.如權(quán)利要求4所述的混合器，其特征在于，在上述環(huán)狀的蓋部上形成有朝下側(cè)導(dǎo)入被處理流體的導(dǎo)入孔。
6.如權(quán)利要求1~5中的任意一項(xiàng)所述的混合器，其特征在于，上述定子具備的開口部為圓形。
7.如權(quán)利要求1~6中的任意一項(xiàng)所述的混合器，其特征在于，上述定子具備的開口部以20%以上的整體開口面積比率穿設(shè)在上述定子的周壁上。
8.如權(quán)利要求1~7中的任意一項(xiàng)所述的混合器，其特征在于，上述轉(zhuǎn)子具備從旋轉(zhuǎn)中心呈放射狀延伸的多片攪拌翼。
9.一種混合器，其特征在于:通過用式I進(jìn)行計算，對該混合器的運(yùn)轉(zhuǎn)時間和由此取得的被處理流體的液滴直徑進(jìn)行推定，以此來設(shè)計權(quán)利要求1~8中的任意一項(xiàng)所述的混合器的構(gòu)造，從而， 當(dāng)由該混合器對被處理流體實(shí)施乳化、分散、微?；蚧旌系奶幚頃r，能夠在規(guī)定的運(yùn)轉(zhuǎn)時間取得被處理流體的規(guī)定的液滴直徑， [數(shù)I]
10.如權(quán)利要求1~8中的任意一項(xiàng)所述的混合器，其特征在于，上述混合器，通過用式I進(jìn)行計算，對該混合器的運(yùn)轉(zhuǎn)時間和由此取得的被處理流體的液滴直徑進(jìn)行推定，從而能按比例縮小或按比例擴(kuò)大， [數(shù)2]
11.一種制造食品、醫(yī)藥品或化學(xué)品的方法，其特征在于:采用權(quán)利要求1~8中的任意一項(xiàng)所述的混合器，對被處理流體實(shí)施乳化、分散、微?；蚧旌系奶幚?，由此制造食品、醫(yī)藥品或化學(xué)品，其中，通過用式I進(jìn)行計算，從而對該混合器的運(yùn)轉(zhuǎn)時間和由此取得的被處理流體的液滴直徑進(jìn)行推定， [數(shù)3]
12.—種食品、醫(yī)藥品或化學(xué)品，其特征在于:上述食品、醫(yī)藥品或化學(xué)品是通過權(quán)利要求11所述的制造方法制造的。
【文檔編號】A23L1/00GK103842063SQ201280040347
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月19日
【發(fā)明者】神谷哲 申請人:株式會社明治