(57)【要約】【課題】従来よりも低い圧力で高い均質効果を発揮できる均質バルブを提供する。【解決手段】内部に孔１３が形成されたバルブシート１１と、前記バルブシート１１の孔１３の中心軸線１３ａ上に配置されたバルブ本体１２とを備え、これらバルブシート１１及びバルブ本体１２のうちいずれか一方には流路１４の流れ方向を横切る方向に延在する刃１７が形成され、バルブシート１１及びバルブ本体１２のうち前記一方とは異なる他方には刃１７と対向する位置に溝１８が形成され、刃１７の先端１７ａは溝１８内に挿入されており、刃１７及び溝１８の延在方向に垂直な断面において、刃１７の側面１７ｂがなす角度をθ１、溝１８の側面１８ｂがなす角度をθ２とするとき、θ２＞θ１であることを特徴とする均質バルブ１０を用いる。【選択図】図１
2008036600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に孔が形成されたバルブシートと、前記バルブシートの孔の中心軸線上に配置されたバルブ本体とを備え、これらバルブシート及びバルブ本体のうちいずれか一方には流路の流れ方向を横切る方向に延在する刃が形成され、バルブシート及びバルブ本体のうち前記一方とは異なる他方には前記刃と対向する位置に溝が形成され、前記刃の先端は前記溝内に挿入されており、前記刃及び溝の延在方向に垂直な断面において、前記刃の側面がなす角度をθ１、前記溝の側面がなす角度をθ２とするとき、θ２＞θ１であることを特徴とする均質バルブ。
【請求項２】
（θ２−θ１）／２が１０°以上７０°以下であることを特徴とする請求項１に記載の均質バルブ。
【請求項３】
内部に孔が形成されたバルブシートと、前記バルブシートの孔の中心軸線上に配置されたバルブ本体とを備え、これらバルブシート及びバルブ本体は流路に臨んで相対向する平行面を有し、前記平行面のいずれか一方の面には、前記流路の流れ方向を横切る方向に延在しかつ前記平行面のうち前記一方の面と対向する他方の面に対して突出する刃が形成されていることを特徴とする均質バルブ。
【請求項４】
前記刃の延在方向に垂直な断面において、前記刃の側面がなす角度をθ１とするとき、θ１が４０°以上１６０°以下であることを特徴とする請求項３に記載の均質バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エマルジョン中の不連続相の粒子を効率的に微粒化して均質化する均質バルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エマルジョンを均質化するため、狭空間にエマルジョンを高圧で通過させてエマルジョン中の不連続相の粒子を微粒化する均質バルブが用いられている。例えば、特許文献１には、相対向して接触する一対のディスク面の片側をフラットな面とし、他の片側のディスク面には複数本の溝を同心円状に設け、液体を高圧で圧入することにより、ディスク面の間隙がミクロン単位に押し開いて液が遠心方向に流れるようになり、さらに粒子が溝壁に衝突して細かくなるという均質バルブが記載されている。また、特許文献２には、バルブ及びバルブシートの相対面する両端面に、同心円状に交互に連続した山部と谷部を形成し、該両端面の山部と谷部を互いに噛み合わせて弁部を形成した均質装置が記載されている。従来、均質バルブでエマルジョンが均質される原理は、液をポンプで高圧にして圧送することにより、液がバルブとシートの間隙をこじ開けて通過したとき、キャビテーション等の現象を生じるためと言われている（例えば非特許文献１、２参照）。
【特許文献１】実開昭６２−９８０３号公報
【特許文献２】実開昭６３−８２４２９号公報
【非特許文献１】「食品工学基礎講座」第９巻、株式会社光琳、昭和６３年１１月３０日発行、ｐ１８４−１８５
【非特許文献２】「乳化・分散技術応用ハンドブック」、株式会社サイエンスフォーラム、昭和６２年２月２５日発行、ｐ４８５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の均質バルブは、エマルジョンをポンプによって高圧で流すことが必要であり、高い均質効果を得るためには、圧力を上昇させる以外に良い方法はなかった。しかし、装置の耐久性や安全性のためには高圧専用機としての設計が必要であり、エネルギーコストが上昇する上、低圧処理には向かない等のデメリットもあった。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、従来よりも低圧で高い均質効果を発揮できる均質バルブを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するため、本発明は、内部に孔が形成されたバルブシートと、前記バルブシートの孔の中心軸線上に配置されたバルブ本体とを備え、これらバルブシート及びバルブ本体のうちいずれか一方には流路の流れ方向を横切る方向に延在する刃が形成され、バルブシート及びバルブ本体のうち前記一方とは異なる他方には前記刃と対向する位置に溝が形成され、前記刃の先端は前記溝内に挿入されており、前記刃及び溝の延在方向に垂直な断面において、前記刃の側面がなす角度をθ１、前記溝の側面がなす角度をθ２とするとき、θ２＞θ１であることを特徴とする均質バルブを提供する。
この均質バルブは、（θ２−θ１）／２が１０°以上７０°以下であることが好ましい。
【０００６】
また、本発明は、内部に孔が形成されたバルブシートと、前記バルブシートの孔の中心軸線上に配置されたバルブ本体とを備え、これらバルブシート及びバルブ本体は流路に臨んで相対向する平行面を有し、前記平行面のいずれか一方の面には、前記流路の流れ方向を横切る方向に延在しかつ前記平行面のうち前記一方の面と対向する他方の面に対して突出する刃が形成されていることを特徴とする均質バルブを提供する。
この均質バルブは、前記刃の延在方向に垂直な断面において、前記刃の側面がなす角度をθ１とするとき、θ１が４０°以上１６０°以下であることを特徴とする請求項３に記載の均質バルブ。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の均質バルブによれば、互いに対向する刃の側面と溝の側面、もしくは刃の側面とそれに対向する面との間に、刃の先端に近づくにつれて流路の断面積が小さくなるような角度勾配を有する構造（すなわち流路の断面積が縮小し、次いで拡大する構造）が形成される。このため、流れが刃の先端を通過するときに、流体の圧力を集中させるとともに、刃の先端を通過した後に流体のエネルギーを急激に放散させることができる。これにより、非常に高い剪断速度が生じ、高い剪断応力を発生させる結果、流体を従来より低い圧力で均質バルブに導入したときでも、高い均質効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、最良の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。図１に、本発明の均質バルブの一形態例を示す。この均質バルブ１０は、バルブシート１１と、バルブ本体１２とを有して構成されている。バルブシート１１の内部には、原料流体が通過する両端が開口した孔１３が形成されており、この孔１３の上流側の一端側から原料流体が導入されるようになっている。バルブ本体１２は、バルブシート１１の孔１３の中心軸線１３ａ上に配置されており、バルブシート１１とバルブ本体１２との間には流路１４が設けられている。これにより、孔１３を通じて導入された流体はバルブ本体１２に衝突して流れの向きを変え、孔１３の出口から放射状に広がってバルブシート１１とバルブ本体１２との間の流路１４を通るようになっている。
本発明の均質バルブは、粒子径が不均一な不連続相を含む原料流体（エマルジョン）を通すことにより、不連続相の粒子を微粒化して均質することができる。原料流体は、例えば牛乳やクリーム等のように、脂肪分を不連続相とする水中油滴型のエマルジョンが挙げられる。
【０００９】
また、バルブシート１１及びバルブ本体１２は、前記流路１４に臨んで相対向する面１５、１６を有する、本形態例の均質バルブ１０の場合、これら相対向する面１５、１６が互いに平行となるようにバルブシート１１とバルブ本体１２との位置関係が規定されている。バルブシート１１側の対向面１５には、バルブシート１１とバルブ本体１２との間の流路１４の流れ方向を横切る方向に延在する刃１７が形成されており、バルブ本体１２側の対向面１６には、前記刃１７と対向する位置に溝１８が形成されている。刃１７は、その刃１７と対向する意味に形成された溝１８に向けて突出しており、刃１７の先端１７ａは溝１８内に挿入されている。ここで、刃１７の先端１７ａが溝１８内に挿入されているとは、刃１７の先端１７ａが溝１８の両側縁を結ぶ線１８ａより内側に位置していることを意味し、この形態例では、刃１７の先端１７ａがバルブ本体１２側の対向面１６よりも溝１８の内部に進入していることとなる。
【００１０】
刃１７と溝１８とは密着しておらず、刃１７と溝１８との間には間隙が形成されている。この間隙は、対向面１５、１６間の流路１４を通る流体が、刃１７の側面１７ｂに沿って迂回して流れる、折れ曲がった狭い空間の流路となっている。刃１７と溝１８との間隙の大きさは、バルブシート１１とバルブ本体１２とを互いに押圧する圧力と、間隙を流れる液の圧力とのバランスによって決定されるが、前者の押圧力を増減させたり、バルブシート１１及びバルブ本体１２の一方又は両方を動かすことにより調節可能である。例えばバルブシート１１が固定されている場合は、バルブ本体１２を不図示の油圧式シリンダー等で駆動することにより、間隔を調節することができる。
【００１１】
本形態例においては、刃１７及び溝１８の延在方向に垂直な断面（この形態例では図１に示す、孔１３の中心軸線１３ａを含む平面に沿った断面）において、刃１７の２つの側面１７ｂがなす角度をθ１、溝１８の２つの側面１８ｂがなす角度をθ２とするとき、θ２＞θ１とされている。この場合、図１（ｂ）に示すように、刃１７の先端１７ａと溝１８の底部１８ｃとの距離ｄは、対向面１５、１６間の間隔Ｄよりも小さくなるように構成することが好ましく、刃１７の側面１７ｂと溝１８の側面１８ｂとの間に、刃１７の先端１７ａに近づくにつれて流路の断面積が小さくなるような角度勾配を有する構造（すなわち流路の断面積が縮小し、次いで拡大する構造）が形成される。このため、流体が刃１７と溝１８との間を通過するときに、一旦、流体の圧力を集中させるとともに、通過の後には流体のエネルギーを急激に放散させることができる。これにより、非常に高い剪断速度が生じ、高い剪断応力を発生させる結果、高い均質効果を得ることができる。
【００１２】
刃１７及び溝１８の同じ側の側面１７ｂと１８ｂのなす角度θは、θ２とθ１の差の半分、すなわちθ＝（θ２−θ１）／２で表される。本形態例の均質バルブ１０において、（θ２−θ１）／２は、１０°以上７０°以下であることが好ましい。例えば図１０に流速Ｖ＝５ｍ／ｓとしたときの、ｄ（刃１７の先端１７ａと溝１８の底部１８ｃとの距離［ｍｍ］）に対する圧力損失ΔＰ［ＭＰａ］をＳＣＲＹＵ（株式会社ソフトウエアクレイドル製の解析プログラム）で計算した結果を示す。図１０に示すように、同じ圧力損失でもθが大きいほどｄが小さくなる。例えばΔＰ＝１０ＭＰａのとき、θ＝１０°の場合はｄ＝０．０８５ｍｍであり、θ＝３０°の場合はｄ＝０．０５７５ｍｍである。従ってθが１０°以上７０°以下であれば、導入路圧力損失を効果的に低減させることができる。
【００１３】
このように、本形態例の均質バルブ１０では、流体にバルブシート１１とバルブ本体１２との間を通過させるとき、刃１７と溝１８とにより構成される特徴的な構造によって流体に高い剪断力を与えることができるので、高い均質効果を得ることができる。バルブシート１１とバルブ本体１２との間隙をこじ開けるための高い圧力を与える必要がないため、流体を均質バルブ１０に導入するときのポンプ圧は、従来より低い圧力で済む。刃１７と溝１８との間を通過して均質された流体は、均質バルブ１０の外へ排出される。
【００１４】
図１に示す均質バルブ１０の場合、面１５、１６上において刃１７及び溝１８は、バルブシート１１の孔１３と同心の円環状であり、孔１３の出口から刃１７及び溝１８に到達するまでの行程が方向によらず等距離となっている。これにより、流路１４を通過する流体の流れが乱れにくくなり、流体が刃１７に衝突するときの流速や圧力のばらつきを抑制できる。しかし本発明は、刃１７及び溝１８が円環状である場合に限らず、孔１３の出口を囲むように閉じた形状に延在するものであれば、流体が刃１７に衝突して、さらに刃１７と溝１８との間の狭空間を通過するときに、粒子にせん断力を与えて微粒化することができる。
【００１５】
刃１７及び溝１８が円環状であるときの直径Ｒ（リング径）は、特に図１に示す例に限られるものではない。例えば、図２に示す均質バルブ１０Ａのように、刃１７の内側の側面が吐出孔１３の出口に接する程度に刃１７及び溝１８のリング径Ｒを小さくしても良い。また、図３に示す均質バルブ１０Ｂのように、刃１７及び溝１８のリング径Ｒが対向面１５，１６の直径の０．８倍程度の大きさであっても良い。
【００１６】
また、刃１７及び溝１８を複数組設けて、流体が刃１７と溝１８との間を２回以上通過するように構成することもできる。例えば、図４に示す均質バルブ１０Ｃのように、刃１７及び溝１８を同心円状に２組設けたり、図５に示す均質バルブ１０Ｄのように、刃１７及び溝１８を同心円状に３組設けたりしても良い。
【００１７】
さらに本発明の技術的思想に基づき、さらなる改変が可能である。例えば、溝を省略して刃が平面に対向する構造とすることもできる。この構造の例として図６に示す均質バルブ１０Ｅは、内部に吐出孔１３が形成されたバルブシート１１と、バルブシート１１の吐出孔１３の中心軸線１３ａ上に配置されたバルブ本体１２とを備え、これらバルブシート１１及びバルブ本体１２は両者の間に形成される流路１４に臨んで相対向する平行な面１５，１６を有する点では、図１に示す均質バルブ１０と共通する。しかし、バルブシート１１側の対向面１５に、流路１４の流れ方向を横切る方向に延在する刃１７を設ける一方、バルブ本体１２側の対向面１６には溝を省略し、刃１７と対向する部分を含めて全面を平面としている。刃１７とこれに対向する平面１６とは密着しておらず、刃１７と平面１６との間には間隙が形成されている。この例の均質バルブ１０Ｅの場合、刃１７と平面１６との間隙は、対向面１５、１６間の流路１４を通る流体が、刃１７の側面１７ｂに沿って迂回して流れる、折れ曲がった狭い空間の流路となっている。刃１７と対向面１６との間隙の大きさは、バルブシート１１及びバルブ本体１２の一方又は両方を動かすことにより調節可能である。例えばバルブシート１１が固定されている場合は、バルブ本体１２を不図示の油圧式シリンダー等で駆動することにより、間隔を調節することができる。
【００１８】
図６に示す均質バルブ１０Ｅのように、刃と対向する溝を省略した場合であっても、刃１７の側面１７ｂとそれに対向する面１６との間に、刃１７の先端１７ａに近づくにつれて流路の断面積が小さくなるような角度勾配を有する構造（すなわち流路の断面積が縮小し、次いで拡大する構造）が形成される。図６（ｂ）に示すように、刃１７の高さをＡ、対向面１５，１６の間隔をＤとおくとき、刃１７の先端１７ａとそれに対向する面１６との距離ｄは、Ｄ−Ａとなる。すなわち、本形態例の均質バルブ１０Ｅでは、対向面の間隔Ｄに比べて極端に狭い、幅ｄの流路が断続的に存在したものとなる。したがって、液が断続的に存在するｄ幅の狭い流路を通過する際に、集中的にエネルギー損失が発生し、エネルギーを集中的に損失していくために、液に発生する最大剪断速度は大きく、また、そのために、液に発生する最大剪断応力も大きい。この結果、本形態例の均質バルブでは高い均質効果を得ることができるのである。エネルギー損失の集中度合いを高めるため、平面に対向する刃を複数設ける場合には、それぞれの組の間に十分な距離を設けることが好ましい。
【００１９】
刃１７の側面１７ｂと平面１６のなす角度θは、刃１７の延在方向に垂直な断面において刃１７の側面１７ｂがなす角度をθ１とするとき、θ＝９０°−（θ１／２）で表される。すなわち刃１７が平面１６に対向して設けられた本形態例の均質バルブ１０Ｅとは、刃１７と溝１８とが対向する形態において溝１８の側面のなす角度θ２が１８０°である場合と考えることができる。刃１７と溝１８とが対向する形態においてθ＝（θ２−θ１）／２が１０°以上７０°以下であることが好ましいのと同様に、刃１７が平面１６に対向して設けられた本形態例の均質バルブ１０Ｅにおいても、θ＝９０°−（θ１／２）は１０°以上７０°以下であることが好ましい。すなわち、θ１が４０°以上１６０°以下であることが好ましい。
【００２０】
このように、本形態例の均質バルブ１０Ｅでは、流体にバルブシート１１とバルブ本体１２との間を通過させるとき、平面１６に向けて刃１７を突出させた特徴的な構造によって流体に高い剪断力を与えることができるので、高い均質効果を得ることができる。バルブシート１１とバルブ本体１２との間隙をこじ開けるための高い圧力を与える必要がないため、流体を均質バルブ１０Ｅに導入するときのポンプ圧は、従来より低い圧力で済む。刃１７と平面１６との間を通過して均質された流体は、均質バルブ１０Ｅの外へ排出される。
【００２１】
また別の改変例として、バルブ本体がバルブシートの孔の中に挿入され、刃及び溝が、バルブ本体の側面及びバルブシートの孔の内面に設けられることもできる。この構造の例として図７に示す均質バルブ２０は、内部に孔２３が形成されたバルブシート２１と、バルブシート２１の孔２３の中心軸線２３ａ上に配置されたバルブ本体２２とを備え、バルブシート２１の孔２３の内面２５とバルブ本体２２の側面２６との間に流路２４が形成されている。この構成によれば、孔２３の入口から導入された流体はバルブ本体２２に衝突して流れの向きを変え、孔２３の内面２５とバルブ本体２２の側面２６との間の流路２４を通過したのち、孔２３の出口から吐出される。
【００２２】
刃２７と溝２８とは密着しておらず、刃２７と溝２８との間には間隙が形成されている。この間隙は、流路２４を通る流体が、刃２７の側面２７ｂに沿って迂回して流れる、折れ曲がった狭い空間の流路となっている。本形態例においては、刃２７及び溝２８の延在方向に垂直な断面（この形態例では図７に示す、孔２３の中心軸線２３ａを含む平面に沿った断面）において、刃２７の２つの側面２７ｂがなす角度をθ１、溝２８の２つの側面２８ｂがなす角度をθ２とするとき、θ２＞θ１とされている。これにより、刃２７の側面２７ｂと溝２８の側面２８ｂとの間に、刃２７の先端２７ａに近づくにつれて流路の断面積が小さくなるような角度勾配を有する構造（すなわち流路の断面積が縮小し、次いで拡大する構造）が形成される。このため、流体が刃２７と溝２８との間を通過するときに、一旦、流体の圧力を集中させるとともに、通過の後には流体のエネルギーを急激に放散させることができる。これにより、非常に高い剪断速度が生じ、高い剪断応力を発生させる結果、高い均質効果を得ることができる。
本形態例の均質バルブ２０において、（θ２−θ１）／２は、１０°以上７０°以下であることが好ましい。これにより、導入路圧力損失を減少させることができる。
【００２３】
このように、本形態例の均質バルブ２０では、流体にバルブシート２１とバルブ本体２２との間を通過させるとき、刃２７と溝２８とにより構成される特徴的な構造によって流体に高い剪断力を与えることができるので、高い均質効果を得ることができる。バルブシート２１とバルブ本体２２との間隙をこじ開けるための高い圧力を与える必要がないため、流体を均質バルブ２０に導入するときのポンプ圧は、従来より低い圧力で済む。刃２７と溝２８との間を通過して均質された流体は、孔２３の出口から均質バルブ２０の外へ排出される。
【００２４】
図７に示す均質バルブ２０の場合、バルブシート２１の孔２３の内面２５及びバルブ本体２２の側面２６は略円錐面であり、刃２７及び溝２８は円錐面の周に沿って円環状に形成されている。
バルブシート２１の孔２３に対してバルブ本体２２を挿入したり抜き出したりするため、図８に示す均質バルブ２０Ａのように、溝２８を有するバルブシート２１の孔２３の内面２５の内径を、孔２３の入口側（図８の左側）から出口側（図８の右側）に向けて単調に増加するものとすることが好ましい。また、図９に示す均質バルブ２０Ｂのように、刃２７をバルブシート２１の孔２３の内面２５に、溝２８をバルブ本体２２の側面２６に設ける場合は、溝２８を有するバルブ本体２２の側面２６の外径を、孔２３の入口側（図９の左側）から出口側（図９の右側）に向けて単調に増加するものとすることが好ましい。図８及び図９に示す均質バルブ２０Ａ，２０Ｂによれば、刃２７と溝２８とが干渉することなく、バルブシート２１の孔２３に対してバルブ本体２２を挿入したり抜き出したりすることができる。
【実施例】
【００２５】
以下、実施例をもって本発明を具体的に説明する。
【００２６】
１）実験方法
原乳（牛乳）および、試験用に配合したクリーム（以下、「合成クリーム」という。）を表１に示す各実施例及び比較例の均質バルブにより均質処理を１回ずつ行った。
【００２７】
実施例１（図５を参照。）で使用した均質バルブ１０Ｄは、３枚の刃１７及びそれに対向して設けられた溝１８の直径がＲ１＝４ｍｍ、Ｒ２＝９ｍｍ、Ｒ３＝１４ｍｍ、刃１７の高さが１ｍｍ、溝１８の深さが０．３５ｍｍ、刃１７の側面のなす角度θ１が４０°、溝１８の側面のなす角度θ２が６０°、よってθ＝１０°である。
実施例２（図４を参照。）で使用した均質バルブ１０Ｃは、２枚の刃１７及びそれに対向して設けられた溝１８の直径がＲ１＝４ｍｍ、Ｒ２＝９ｍｍ、刃１７の高さが１ｍｍ、溝１８の深さが０．３５ｍｍ、刃１７の側面のなす角度θ１が４０°、溝１８の側面のなす角度θ２が６０°、よってθ＝１０°である。
実施例３（図２を参照。）で使用した均質バルブ１０Ａは、刃１７及びそれに対向して設けられた溝１８の直径Ｒが４ｍｍ、刃１７の高さが１ｍｍ、溝１８の深さが０．３５ｍｍ、刃１７の側面のなす角度θ１が４０°、溝１８の側面のなす角度θ２が６０°、よってθ＝１０°である。
実施例４（図１を参照。）で使用した均質バルブ１０は、刃１７及びそれに対向して設けられた溝１８の直径Ｒが９ｍｍ、刃１７の高さが１ｍｍ、溝１８の深さが０．３５ｍｍ、刃１７の側面のなす角度θ１が４０°、溝１８の側面のなす角度θ２が６０°、よってθ＝１０°である。
実施例５（図３を参照。）で使用した均質バルブ１０Ｂは、刃１７及びそれに対向して設けられた溝１８の直径Ｒが１４ｍｍ、刃１７の高さが１ｍｍ、溝１８の深さが０．３５ｍｍ、刃１７の側面のなす角度θ１が４０°、溝１８の側面のなす角度θ２が６０°、よってθ＝１０°である。
【００２８】
比較例で使用した従来型の均質バルブは、図１１に示すように、バルブシート３１とバルブ本体３２とを有して構成され、これらバルブシート３１及びバルブ本体３２は、バルブシート３１の吐出孔３３の出口３４と、バルブ本体３２の液導入壁３５とが互いに対向する面間に間隙３６が形成されるように配置され、かつバルブシート３１及びバルブ本体３２の互いに対向する面に凹凸３７，３８が形成されている均質バルブ３０であり、このように間隙３６に凹凸３７，３８が形成されることにより、間隙３６に形成される狭い流路をエマルジョンが流れることによって発生する剪断力で均質すると考えられているものである。均質バルブ３０のバルブシート３１とバルブ本体３２とは、バルブシート３１側の凹凸３７とバルブ本体３２側の凹凸３８とが互いに噛み合わさるように配置され、凹凸３７，３８の角度は互いに同一であり、かつ凹凸３７，３８の高さは互いに同一である。この比較例で用いた均質バルブ３０の場合、凹凸３７，３８の角度は６０°、凹凸３７，３８の高さは３ｍｍとした。
【００２９】
なお、図１に示した均質バルブ１０に特有の形状及び作用と、図１１に示した均質バルブ３０に特有の形状及び作用とについて、各々比較する。
図１１に示した従来の均質ポンプ３０では、バルブシート３１及びバルブ本体３２の相対面する両端面に、同心円状に交互に連続した山部と谷部が形成され、該両端面の山部と谷部とが互いに噛み合わされて流路が形成されている。このため、山部と谷部による凹凸３７，３８の角度は互いに同一であり、かつ凹凸３７，３８の高さは互いに同一であり、山部と谷部の間に形成される流路は、一定の幅で連続的なものとなっている。また、山部の先端や谷部の底部には、凹凸のすり合わせのため、丸み（Ｒ形状）が大きく設けられている。
このため、図１１に示した従来の均質ポンプ３０は、液の圧力エネルギー損失が分散的に発生し、圧力エネルギーが徐々に損失していくために、液に発生する最大剪断速度が小さくなり、また、そのために、液に発生する最大剪断応力も小さい、という特有の作用を有する。
【００３０】
これに対して図１に示した均質バルブ１０は、バルブシート１１及びバルブ本体１２の対向面にそれぞれ設けられた刃１７と溝１８によって流路が形成されており、この刃と溝の角度が互いに異なる（θ２＞θ１）、という本発明の形状を有している。
そして、均質バルブ１０に特有の形状として、刃１７の先端が尖って略Ｖ字型の断面になっており、また、溝１８の底部も略Ｖ字型の断面となっている。さらに、刃１７の高さＡと溝１８の深さＢについてもＡ＞Ｂとなっている。このため、対向面の間隔Ｄに比べて極端に狭い、幅ｄの流路が断続的に存在したものとなる。
したがって、図１に示した均質ポンプ１０は、液が断続的に存在するｄ幅の狭い流路を通過する際に、集中的に圧力エネルギー損失が発生し、圧力エネルギーが集中的に損失していくために、液に発生する最大剪断速度は大きく、また、そのために、液に発生する最大剪断応力も大きくなる、という特有の作用を有している。この結果、図１に示した均質バルブ１０では高い均質効果を得ることができるのである。
なお、圧力エネルギー損失の集中度合いを高めるため、刃と溝の組み合わせを複数組設ける場合には（図４、図５参照。）、それぞれの組の間に十分な距離を設けることが好ましい。
【００３１】
均質処理に際して、あらかじめ原乳はプレート式熱交換器で約８０℃に加温した。また、合成クリームは約７０℃で予備乳化を行った。
均質処理された原乳および合成クリームを均質機出口でサンプリングし、サンプリング後は速やかに氷水により冷却した後、脂肪球のメジアン径を測定した。なお、均質処理前の原乳では、脂肪球のメジアン径は約３．９４μｍであり、均質処理前の合成クリームでは、脂肪球のメジアン径は約３．９５μｍであった。
【００３２】
【表１】
2008036600.tif 000003
【００３３】
２）テスト条件
均質前の原乳の温度            ８０［℃］
均質前の合成クリームの温度    ７０［℃］
均質圧                        ５，７，９，１１，１３，１５［ＭＰａ］
流量                          １００［ｌ／ｈｒ］
使用機器                      三丸機械工業株式会社製均質機（ＨＣ３−１）
【００３４】
合成クリームの配合は以下のとおりである。
クリーム配合比率（重量％）
パーム油              ３５％
脱脂粉乳                ５．５％
カゼインナトリウム      ０．５％
分散剤                  ０．２％
メタリン酸ナトリウム    ０．１％
レシチン                ０．２％
水                    ５８．５％
【００３５】
３）測定
脂肪球のメジアン径の測定には、株式会社堀場製作所（ＨＯＲＩＢＡ）製のレーザ回折／散乱式粒度分布測定装置（ＬＡ−９１０）を使用した。
【００３６】
４）結果
原乳を均質処理したときのテスト結果を図１２のグラフに示す。各実施例に係る均質バルブで処理した原乳の脂肪球のメジアン径（体積基準）は、どの組合わせにおいても、比較例に係る従来型均質バルブで処理した原乳の脂肪球のメジアン径より小さくなっており、高い均質効果が得られた。
また、合成クリームを均質処理したときのテスト結果を図１３のグラフに示す。各実施例に係る均質バルブで処理した合成クリームの脂肪球のメジアン径（体積基準）は、どの組合わせにおいても、比較例に係る従来型均質バルブで処理した合成クリームの脂肪球のメジアン径より小さくなっており、高い均質効果が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の均質バルブは、エマルジョンの均質処理に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の均質バルブの一形態例を示す図面であり、（ａ）は均質バルブの断面図、（ｂ）は刃及び溝の部分拡大断面図である。
【図２】本発明の均質バルブの一形態例であって、刃及び溝のリング径が図１の均質バルブより小さい場合を示す断面図である。
【図３】本発明の均質バルブの一形態例であって、刃及び溝のリング径が図１の均質バルブより大きい場合を示す断面図である。
【図４】本発明の均質バルブの一形態例であって、刃及び溝が２組設けられた例を示す断面図である。
【図５】本発明の均質バルブの一形態例であって、刃及び溝が３組設けられた例を示す断面図である。
【図６】本発明の均質バルブの一形態例であって、刃が平面に対向して設けられた例を示す断面図であり、（ａ）は均質バルブの断面図、（ｂ）は刃と平面が対向した箇所の部分拡大断面図である。
【図７】本発明の均質バルブの一形態例であって、バルブ本体がバルブシートの孔の中に設けられた例を示す断面図である。
【図８】本発明の均質バルブの一形態例であって、刃がバルブ本体の側面に設けられ、溝がバルブシートの孔の内面に設けられた例を示す断面図である。
【図９】本発明の均質バルブの一形態例であって、刃がバルブシートの孔の内面に設けられ、溝がバルブ本体の側面に設けられた例を示す断面図である。
【図１０】刃と溝の側面のなす角度θに対する圧力損失の計算結果を示すグラフである。
【図１１】比較例で使用した従来型の均質バルブを示す断面図である。
【図１２】実施例及び比較例の均質バルブを用いて均質処理した原乳の脂肪球のメジアン径の測定結果を示すグラフである。
【図１３】実施例及び比較例の均質バルブを用いて均質した合成クリームの脂肪球のメジアン径の測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３９】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ…均質バルブ、１１…バルブシート、１２…バルブ本体、１３…吐出孔、１４…流路、１５…バルブシート側の対向面、１６…バルブ本体側の対向面、１７…刃、１８…溝、２０，２０Ａ，２０Ｂ…均質バルブ、２１…バルブシート、２２…バルブ本体、２３…孔、２４…流路、２５…バルブシートの内面、２６…バルブ本体の側面、２７…刃、２８…溝。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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