專利名稱：微粒化裝置的性能評價方法以及尺度上推方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括具備多個開口部的定子和在該定子的內(nèi)側(cè)空出規(guī)定的間隙配置的轉(zhuǎn)子的攪拌器，也就是所謂的轉(zhuǎn)子.定子類型的攪拌器的性能評價方法以及尺度上推方法。
背景技術(shù)：
所謂的轉(zhuǎn)子.定子類型的攪拌器一般如

圖1所示，包括由具備多個開口部I的定子2和在定子2的內(nèi)側(cè)空出規(guī)定的間隙δ配置的轉(zhuǎn)子3構(gòu)成的攪拌器單元4。這樣的轉(zhuǎn)子 定子類型的攪拌器是利用在高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子3和被固定的定子2之間的間隙附近產(chǎn)生高的剪切應(yīng)力的情況，相對于流體等，進行乳化、分散、微粒化、混合等處理的攪拌器，在食品、醫(yī)藥品、化學(xué)品等領(lǐng)域，在處理液的調(diào)合、調(diào)制等用途被廣泛地使用。
存在將轉(zhuǎn)子 定子類型的攪拌器與被處理的流體的循環(huán)方式相應(yīng)地分類為處理液像圖2的箭頭5a所示那樣循環(huán)的外部循環(huán)式攪拌器和處理液像圖2的箭頭5b所示那樣循環(huán)的內(nèi)部循環(huán)式攪拌器。
針對這樣的轉(zhuǎn)子 定子類型的攪拌器提供各種各樣的形狀、循環(huán)方式。例如，專利文獻I (用于粒子形成的旋轉(zhuǎn)件固定子裝置以及方法)中，提出公開了在藥劑、營養(yǎng)輔助食品、食品、化學(xué)品、化妝品等大范圍使用具備多個開口部的定子、可在該定子的內(nèi)側(cè)空出規(guī)定的間隙配置的轉(zhuǎn)子的攪拌器的、用于生成應(yīng)用于粒子的形成的細微粒子的裝置、方法。據(jù)此，能夠有效、簡單、輕易地進行尺度上推。
另外，以前作為種種形狀的攪拌器的性能評價方法，報告了若干指標(理論)。
例如，不限于前述的轉(zhuǎn)子.定子類型的攪拌器，若試著著眼于液-液分散操作，則報告了液滴徑的尺寸能夠按照平均的能量耗散率的計算值(大小)來討論(非專利文獻1、2)。但是，在非專利文獻1、2中，基本沒有明確平均的能量耗散率的計算方法。
報告了若干能夠應(yīng)用于個別的攪拌器，且對其實驗結(jié)果進行了整理的研究例(非專利文獻3 6)。但是，在這些研究例(非專利文獻3 6)中，針對攪拌器的微粒化效果，考察了是僅來自轉(zhuǎn)子和定子的間隙(縫隙)的影響、僅來自定子的開口部(洞)的影響等，僅報告了在各攪拌器中不同的內(nèi)容。
報告了若干考察了轉(zhuǎn)子.定子類型的攪拌器的微?；瘷C構(gòu)(機械裝置)的研究例(非專利文獻7、8)。在它們中，啟示出湍流的能量耗散率有助于液滴的微?；Ч?、處理液受到剪切應(yīng)力的頻度(剪切頻度)影響其微?；Ч?。
在轉(zhuǎn)子.定子類型的攪拌器的尺度上推方法中，針對在長時間運轉(zhuǎn)而得到的最終的液滴徑(最大穩(wěn)定的液滴徑)提出了若干報告(非專利文獻9)。但是，在實際的制造現(xiàn)場并不實用，不太有用。也就是說，基本沒有報告考慮攪拌器的處理(攪拌、混合)時間，推定規(guī)定的時間運轉(zhuǎn)而得到的液滴徑的有用的研究例。假設(shè)，即使考慮攪拌器的處理時間，推定液滴徑，它也僅僅是報告了只以實測 值(實驗值)為基礎(chǔ)的現(xiàn)象(事實)，沒有報告理論性地分析的研究例。
在先技術(shù)文獻
專利文獻
專利文獻1:日本特表2005-506174號公報
非專利文獻
非專利文獻I ；Davies, J.T.;“Drop Sizes of Emulsions Related to TurbulentEnergy Dissipation Rates，” Chem.Eng.Sc1.，40，839-842 (1985)
非專利文獻2:Davies，J.T.; “A Physical Interpretation of Drop Sizes inHomogenizers and Agitated Tanks, Including the Dispersion of Viscous Oils, ”Chem.Eng.Sc1.，42，1671-1676 (1987)
非專利文獻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)
非專利文獻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，F(xiàn)rance (2002)
非專利文獻5:Maa，Y.F.，and C.Hsu; “Liquid-Liquid Emulsification byRotor/Stator Homogenizationj ” J.Controlled.Release, 38，219-228 (1996)
非專利文獻6:Barailler，F(xiàn).，M.Heniche and P.A.Tanguy; “CFD Analysis of aRotor-Stator Mixer with Viscous Fluids，，，Chem.Eng.Sc1.，61，2888-2894 (2006)
非專利文獻7:Utomo，Α.Τ.，Μ.Baker and A.W.Pacek ; “FlowPattern, Periodicity and Energy Dissipation in a Batch Rotor-Stator Mixer, ”Chem.Eng.Res.Des.，86，1397-1409 (2008)
非專利文獻8:Porcelli，J.; “The Science of Rotor/Stator Mixers，，，F(xiàn)oodProcess, 63，60-66 (2002)
非專利文獻9；Urban K.\uRotor-Stator and Disc System for EmulsificationProcesses, ” Chem.Eng.Technol.，29，24-31 (2006)
在前述的專利文獻I中記載了規(guī)定的攪拌器的優(yōu)越性(性能)、設(shè)計的數(shù)值范圍等，但沒有針對高性能的攪拌器的設(shè)計的數(shù)值范圍等記載理論依據(jù)，針對高性能的攪拌器的種類、形狀等沒有記載。
如前述所述，以前，雖然作為種種形狀的攪拌器的性能評價方法，報告了若干指標(理論)，但是，這些指標終究只能應(yīng)用于形狀相同的個別攪拌器的情況很多，實際上基本是不能應(yīng)用于形狀不同的各種各樣的攪拌器的情況。例如，雖然存在僅能夠應(yīng)用于轉(zhuǎn)子和定子的間隙(縫隙)對微?；Ч绊懘蟮臄嚢杵鞯闹笜恕H能夠應(yīng)用于定子的開口部(洞)對微?；Ч绊懘蟮臄嚢杵鞯闹笜说?，但是沒有討論能夠應(yīng)用于所有形狀的攪拌器的總結(jié)性的指標，考慮了這些的指標基本不存在。
這樣，基本不存在有關(guān)轉(zhuǎn)子.定子類型的攪拌器的性能評價方法、尺度上推方法的研究例，基本也不存在能夠應(yīng)用于形狀不同的各種各樣的攪拌器，并對其實驗結(jié)果進行總結(jié)性地整理的研究例。
就轉(zhuǎn)子.定子類型的攪拌器的性能評價方法、尺度上推方法而言，在以往技術(shù)中，基本是(I)對每個個別的攪拌器，(2)使用小規(guī)模的裝置，(3)評價長時間運轉(zhuǎn)得到的最終的液滴徑(最大穩(wěn)定的液滴徑)的情況。也就是說，在以往技術(shù)中，沒有(A)對各種各樣的攪拌器，(B)應(yīng)用大規(guī)模(實際制造規(guī)模)的裝置，(C)對規(guī)定的時間運轉(zhuǎn)而得到的液滴徑、到得到規(guī)定的液滴徑為止的處理(攪拌)時間進行評價、推定。
例如，雖然存在僅能夠應(yīng)用于轉(zhuǎn)子和定子的間隙(縫隙)的尺寸對微粒化效果、乳化效果影響大的攪拌器的指標、僅能夠應(yīng)用于定子的開口部(洞)的尺寸、形狀對微?；Ч?、乳化效果影響大的攪拌器的指標等，但沒有對能夠應(yīng)用于所有形狀的攪拌器的總結(jié)性的指標(能夠?qū)⒏鞣N各樣的攪拌器統(tǒng)一地比較、評價的理論)進行討論，不存在考慮了這些的指標。
因此，現(xiàn)實是一面使用實際的處理液，進行不斷摸索，一面對攪拌器進行性能評價，進行尺度上推。
因此，在本發(fā)明中，以確立能夠應(yīng)用于各種各樣的形狀、循環(huán)方式的攪拌器的總結(jié)性的性能評價方法、確立考慮了該攪拌器的運轉(zhuǎn)條件(處理時間)的尺度上推方法、還有確立利用了這些性能評價方法、尺度上推方法的食品、醫(yī)藥品、化學(xué)品等的制造方法(微?；椒?為課題。發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)方案I記載的發(fā)明
是評價轉(zhuǎn)子.定子類型的攪拌器的性能的方法，
是根據(jù)下述式I求出總體能量耗散率:ε a，通過對該式I中所含的通過測定轉(zhuǎn)子 定子的尺寸和運轉(zhuǎn)時的動力.流量而得到的各攪拌器中作為固有的數(shù)值的攪拌器整體的形狀依賴項的值的多寡進行評價，來評價攪拌器的性能的方法。
[數(shù)1]
權(quán)利要求
1.一種評價轉(zhuǎn)子.定子類型的攪拌器的性能的方法， 其特征在于， 根據(jù)下述式I求出總體能量耗散率:ε a，通過對該式I中所含的通過測定轉(zhuǎn)子.定子的尺寸和運轉(zhuǎn)時的動力 流量而得到的各攪拌器中作為固有的數(shù)值的攪拌器整體的形狀依賴項的值的多寡進行評價，來評價攪拌器的性能， [數(shù)I]
2.一種轉(zhuǎn)子.定子類型的攪拌器的尺度上推或者尺度下推方法， 其特征在于， 通過使由下述的式I求出的實驗機規(guī)模以及/或試驗設(shè)備規(guī)模中的總體能量耗散率:ε a的值和尺度上推或者尺度下推的實際制造機中的總體能量耗散率:ε a的計算值一致，來進行尺度上推或者尺度下推，[數(shù)2]
3.—種制造食品、醫(yī)藥品或者化學(xué)品的方法，是利用轉(zhuǎn)子.定子類型的攪拌器，通過相對于被處理流體實施乳化、分散、微?；蛘呋旌系奶幚恚瑏碇圃焓称?、醫(yī)藥品或者化學(xué)品的方法，其特征在于，通過使用式I進行計算，推定該攪拌器的運轉(zhuǎn)時間和據(jù)此得到的被處理流體的液滴徑，制造食品、醫(yī)藥品或者化學(xué)品， [數(shù)3]
4.一種食品、醫(yī)藥品或者化學(xué)品，是利用轉(zhuǎn)子.定子類型的攪拌器，通過相對于被處理流體實施乳化、分散、微?；蛘呋旌系奶幚矶圃斓氖称贰⑨t(yī)藥品或者化學(xué)品，其特征在于，通過使用式I進行計算，推定該攪拌器的運轉(zhuǎn)時間和據(jù)此得到的被處理流體的液滴徑，由前述攪拌器相對于被處理流體，實施乳化、分散、微?；蛘呋旌系奶幚矶圃?， [數(shù)4]
全文摘要
本發(fā)明公開了一種能夠應(yīng)用于各種各樣的形狀、循環(huán)方式的轉(zhuǎn)子·定子類型的攪拌器的總結(jié)性的性能評價方法。本發(fā)明是一種求出轉(zhuǎn)子·定子類型的攪拌器中的總體能量耗散率(εa)，通過對其中所含的通過測定轉(zhuǎn)子·定子的尺寸和運轉(zhuǎn)時的動力·流量而得到的各攪拌器中作為固有的數(shù)值的攪拌器整體的形狀依賴項的值的多寡進行評價，來評價攪拌器的性能的方法。
文檔編號B01F7/16GK103180036SQ20118004989
公開日2013年6月26日 申請日期2011年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月19日
發(fā)明者神谷哲 申請人:株式會社明治