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SVミキサーのテスト事例報告(その1The

Test

ReporttheofSV/題i､L､潤ノバ//㌔(Ho.1 )MIXERぎ､{さF;:J･･!至竜㌔.‑‑㌔＼':pゝJ{(化)技術部
臼太
Mikiko幹子

Ohta中村公

Eimihiko

彦

NakamuraSVミキサーは粉体の混合機及び乾燥機として幅広い分野で使用されている｡最近では医薬品･食品･ファインケミカル分野の用途が増え,それに伴いGMP対応や低温乾燥機としての対応がユーザより望まれている｡
当社ではユーザの要望に沿って様々なテストを行っている｡本稿ではそのテスト結果の一部を紹介する｡

TheSV

drying.

MIXER

We

widelyusedin powder

the applicationor the SV
indtlStries is on the increase.

specification

perform

testedbeen

Recently,

fine chemicalseverer

hasusingSVtheSoftests

variousV

Therefore

Manufacturingsatisfy

thetocustomer'sformixng

in the field or pharmaceutical,

foodandtotheeqnipment

assuchit is necessary

betosuitable

Practice) andlowtemperaturedesire.

paper

shows

Thisanddrying.
someresultsunit.

ミG

低MIXER(GoodGMP

handling

キサM

温乾

SVーMIXER

PGMP燥

Low

temparaturedrying

ま えがき場合があり,

SVミキサーは,逆円錐形容器内に自公転するスクリューを持ち,粉粒体に三次元的な対流運動を与える構造で,そ温度が粉温より高くなり,変質を生じることがある｡

SVミキサーのような機械的撹拝による乾燥
硬では,撹拝による摩擦熱によって装置内の粉体接触部のこれらの課題を解決するための1手段として,ここに当の独自の混合機構を有効に利用した混合･乾燥機である｡
上市以来ユーザ各位に好評を得て,納入実績を着実に積み社でのテスト事例を紹介する｡

重ねてきた｡

1.

野では,GMP対応がより一層志向されている｡

洗浄後のスチーム滅菌,あるいは原料そのものを滅菌する

GMPの要求事項として① 滅菌ケースが増えている｡
菌の要望がある｡(参 乾燥効率の向上によるコンタミの低減
また,医薬品や食品には熟的に不安定な物質を取り扱う
40

No.

2(1997/3)

SVミキサーにおいても,装置内滅そこでSVミキサー内にスチームを吹き込み,槽内を均などが上げられる｡

Vol.

SVミキサー昇温テスト
食品･薬品業界等でGMP対応が急務となっている近年,近年,医薬品,医薬中間体,食品,ファインケミカル分一に昇温可能か,また昇温後温度の保持が可能かを確認した｡さらに昇温時間を推測した｡

神鋼パンテツク技報57

Thermo

Steamsensorsensors(丑‑③[60o,180D, 300o]

1000Lt@in

Oo

ThermoThermosensor1

ク二270oThermosensors

④‑⑥‑

goo

‑

[60o,180o, 300o]

180o

第1図Fig.

1)

SVミキサーの概略図及び温度測定位置(Run.
1

ThermoSchematic

sellSOrsensorsensorandthermo

sensor(Run･position1)￠@[270Q]
Thermo

MIXER

(∋

[80o]
Therrno

SV

theof

1000

Lt

Tbermosensor⑥0￠

Thermosensor④I

Thermosensor⑤

Steamin@【270o][180o】

芦1
TherlⅦO

Sensor270o⑧
Thermo

第2図
Fig.

58

SVミキサーの概略図及び温度測定位置(Run.
2

SchematicoftheSV

MIXER

andsensor/‑sensorgoo(令180o2)
thermo‑position

神鋼パンテツク技報(Run. 2)
vol.

40

No.

2 (1997/3)

140

40120120
1.5 ≡

1.5喜U＼巳100し品,5iq,)

一.+80

‑:

①1Lコh窮C)aq)

Corn

岳 60＋

[一十Bracket･‑▲‑

40￣〉0102030shell (訂‑(参EL≡Ma血ole⑦⑧

Steampressure40Timeh＼巳100､払.上くq)
一￣￣‑㍗

言 80h4)岳 60＋〔一‑‑▲‑(匂Q)

0.5

∽

I‑‑‑

40"〉050【min]

1賀ーCorna10(D‑⑧:

Seosor20shell& Reado)の①(卦(萱)⑤q)ゝ一CLScrew@@Arm④
Bottom⑧
Steam pressure
3040

Time

[min]

(Run.

2)

o.5昌
∽

50

No.

(ら‑(夢二Sensor No.

第3図

1.

第4図

温度曲線(Run.1)
3

Fig.

Thermocurve(Run.

温度曲線(Run.2)

Fig.

1)

1テスト方法第1,2図に使用した1000LtSVミキサーの概略と,4

Thermocurve

た熱量は
Qo ≒31 000 kcal/br

スチームの吹き込み口及び温度測定位置を示す｡
温度は熟電対で測定し,打点式の記録計で記録した｡
使用したスチームは元圧が1.8kgf/c述であるが,使用にSVミキサー本体の加熱に必要な熱量は当たっては変動を伴った(1.0‑1.5kgf/cnf)｡
自･公転を停止して測定を行い,装置下部にトラップをql‑

CW△tl

設けた｡
また,このときの外気温は約16℃であった｡
1.

≒9 100 kcal

2

テスト結果及び考察
測定結果を第3,4図に示す｡

cW

1)第3固より,槽壁は方位及び測定高さに関係なく一様:材料比熱(SUS304): SVミキサー加熱部重量0.12kcal/kg℃
720kg

105℃
:上昇温度
本テストで使用したSVミキサーは断熱していないたに温度が上昇する｡スチームによって槽内に循環流が生△tl

じ,雰囲気温度が均一になったためと考えられる｡
2)ブラケット部分は放熱が大きいため,他の槽壁よりも1‑2℃温度が低かったが,差は小さなものであった｡

め昇温中の放熱等の熟損失を35%と仮定すると,昇温時間β≒27minとなり,本テストにおける実測値(25‑3)マンホールは昇温開始初期は20℃近く温度が低かった｡これは測定位置が装置上鏡から突出した位置にあり,30min)ともほぼ一致するo
本体胴を断熱構造にした場合には,放熱等による熟的20分後には温度エア溜まりができやすいためであるが,差は5℃以下になり,最終的に槽壁とほぼ一致した｡

損失が10%と仮定すると,

SVミキサーは,耐熱ベアリング,ドライシールを用121℃,1.4kg/cnfgの圧力に耐える設計が4)第4固より,スクリューの温度は槽壁よりも1‑2℃高めであったが,これは今回のテストではスクリューに直接スチームが当たったためで,温度上昇は槽壁と等しβ≒19minとなる｡

いることで,可能である｡
2.

SVミキサー乾燥テスト
これまでにもSVミキサーの乾燥性能については紹介しいと言ってよい｡
5)公転軸,鏡,槽底についても温度は槽壁と一致しており, SVミキサー槽内はほぼ均一に加熱されていることてきた1)･2)が,本項では今までに紹介できなかったSVミ
キサーの乾燥性能について紹介する｡

が確認された｡

2.

6) Run.

1,

Run.

2ともに20‑30分で加熱が行われ,以Run.
降は平衡状態が続く｡
1についてはテスト時の蒸気元庄の供給不足により滅菌温度に達しなかった｡

スチーム圧力が1.4kgf/cⅡ至を越えたRun.

2の場合,1回転数の影響
SVミキサーの回転数は標準仕様では固定であり,原則として変速は行わない｡しかし,性状の異なる品種を取り扱う場合には,自･公転回転数を可変速にすることがある｡
SVミキサーは,自･公転の働きによって槽内が部分的SVミキサー槽内の温度は121℃を越えて安定しており,SIP (定置滅菌)が可能である｡に流動化し,伝熟面積が更新されることで乾燥が促進する｡
従って,自･公転の回転数が速いほど乾燥効率も向上する

7)昇温時間の推定
本テストにおけるスチームは,と考えられる｡
25Aの配管で倶給しており,供給可能なスチーム量は85kg/hr,配管等の熱量損失を30%と考えると,SVミキサー昇温に供給されVol.

40

No.

2

(1997/3)

そこで,SVミキサーの自･公転回転数が乾燥性能に与える影響を知るためにテストを行った｡また,乾燥に最適な回転数を検討した｡

神鋼パンテツク技報

59第1表操作条件

Table

1Operation

Conditions

Run,No.

12

3

4

Screw[r.p.m.]

36

72

100

144

Orbitarm[r.p.m.]

1.1

2.2

3.0

4.4

Conveyingcapacity[m3/hr]

2.1

4.2

5.8

8.4

OperatingPressure[Torr]

30

Jackettemperature[℃]

80

上里主i
1,2,3,4,5,6

Samplingtime[hr]

00
36rpm

Orbit arm

1.1rpm＋Screw

72 rpmOrbitarm

2.2 rpm‑‑‑‑▲‑

Screw

Orbit arm

3.0 rpm

‑I‑

Screw

100 rpm
144 rpm

Orbit

4.4 rpmーScrew

誉10arm.主【=q)

盲1L)q.)
L

コ.盟

第5図Fig.

5

SchematicoftheSV

OIL

zo

SVミキサー(100Lt)概略
MIXER(100Lt)
34Drying

2.

1.

1テスト方法第5国に使用した100Ltテスト機の概略を示す｡

第6図
Fig.

5time

6[hr]

乾燥曲線(1)
6Dryingtest(1)

試料として軽質炭酸カルシウム(pB‑0.56kg/cnf)
42kgに精製水4.71kgを添加し,湿分を15wtO/oに調湿したものを使用した｡

潜り込もうとする重力よりも大きくなると,スクリュー操作条件を第1表に示す｡
2.

1.

2

周辺に空隙が生じる｡

テスト結果及び考察

テスト結果を第6図に示す｡
1.1‑3.Orpmの
1)自･公転回転数がそれぞれ34‑100,範囲では回転数が速くなると乾燥時間は短く,最終含水率も低い｡

スクリュー翼周辺より与えられる遠心力によって滑り現象が生じると仮定し,遠心力を一定としてスケールアップを考えると,F‑mra'2/g｡

2)本テストにおいては自転回転数100rpm,公転回転数3.Orpm以上では最終含水率は回転数による優位さが認

m:質点の質量,められなかった｡また,乾燥時間は自転回転数100rpmg｡:重力加速度w:角速度,m及びg｡が等しいとしての方が短かった｡
目視での観察では,自･公転回転数が速くなるとスクここで,リュー翼外周に空隙が生じていた｡自転の回転数がrTESTW100rpmを越えると,スクリュー翼と周囲の粉の間に滑り現象が生じるため流動性は向上しない｡よって乾燥効

単位時間当たりの撒送量が多いほど乾燥効率がよいと2

TEST2‑rsa)

srTEST:テスト横スクリュー半径, 60mm
(100× 2 7r )/60rad
wTEST:テスト機角速度,率も向上しない｡
3)最適回転数の検討

r:スクリュー半径,rs‑実機スクリュー半径,ws‑実機角速度
第2表に計算の結果と当社の標準回転数をまとめた｡粉考えると,スクリュー翼周辺に空隙を生じず,かつ,最体の性状によって粉体庄や流動挙動は大きく変化するため,高の回転数が,もっとも乾燥に適した回転数という事に個々の粉体には固有の最適回転数が存在すると考えられるなる｡

が,当社の標準回転数は本テストの粉体系においては適正

本テストにおいて,もっとも乾燥に適した条件は自転回転数100rpm,公転回転数3.Orpmであった｡
SVミキサー内の粉体には重力による下向きの力が働いており,スクリューの回転に伴って生じる空隙に粉が流れ込む事によって連続的な粉の流動が行われる｡しかしスクリューによって与えられる遠心力が,粉が空隙にβ♂

であるといえる｡
なお,本テストにおいては自公転を変化させてテストを行ったが,実機には機種毎に適正な自公転回転数の組み合わせがあり,自転回転数の変速に伴い公転回転数も変速させる必要がある｡不適正な回転数の組み合わせは,機器の損傷をまねく恐れがあるので,注意が必要である｡

神鋼パンテツク技報

Vol. 40No.

2(1997/3)

第2表

100

計算結果(スクリュー回転数)
2Table宗≡主1

Resultsof(rotational frequency

Calculation

Screwdiameter[m]d)7̲Jコ⊂:

ーCareer＋CareerQ)⊂‥(⊃
UgasgasProductC)

yes(勺noq)
EIしE

teⅢ1peratureQ)

ofscrew)

calculation[r.p.m.]Standard(1)[r.p.m,]'Standard(2)[r.p.m.]**0.36

0.120.30

100

63

100

70

73

67

84

60

61

56

58

ト.1

a0.1

U:コ｢コく=)

･琶
=

*l】一

P<第3表
2

3Drying

第7図Fig,Drying%@@…寮‑①Ar

チ‑

View

B‑B

0peration

Conditions

12

Screw[r.p.m.]

100

Orbitarm[r.p.m.]

3.0

OperatingPressure[Torr]

25

Jackettemperature[℃]80Carriergas

yse*

Samplingtime[hr]1,2,3,4,5,L6

*N2

第4表

gas

4 NLt/minnO(0,5kg/cnfG)

操作条件

Table

40peration

Conditions

こ?BA⑥④ (G))@(②;AIA

3Run,No.

(2)

testaView: 50Hz[hr]time

乾燥曲線(2)
7: 60Hz

操作条件

Table

54

*Frequency*Frequency

Run.No.

1

Screw[r.p.m.]71

Orbitarm[r.p.m.]

1.6

OperatingPressure[kgf/cnf]

ATM
Roomtemperature

Operatingtemperature[℃](参I

Contents

Powder'Measurementtime[hr]1,2,3,4,5,6,7,8,9*Calcium*Run.1
tbermolabel only2.

2.

Carbonate

500

None[kg]1テスト方法

テスト装置として,(第5図)｡@'

2100LtのSVミキサーを用いた

また,試料として重質炭酸カルシウム(pB‑0.92kg/c誠)
第8図
Fig.

温度測定位置
8皿eaSurement

position(thermolabeland用した｡

tbermo皿eter)

contuct

60kgに精製水6.6kgを添加し,湿分を10wt%に調整したものを使用した｡また,キャリアガスとして窒素ガスを採操作条件を第3表に示す｡
なお,窒素ガスは底部より,乾燥開始直後から吹き込ん

2.

2

窒素ガス吹き込みの影響だ｡
2.

2. 2

一般に,乾燥を行う際にキャリアガスとして不活性ガスを吹き込むと,乾燥時間を短縮し最終含液率を低くするこ

テスト結果及び考察
結果を第7図に示す｡とが出来る｡これは水蒸気蒸留と同様に操作圧力の一部を

1)一般に乾燥は,恒率乾燥を経て減率乾燥を行う｡恒率
乾燥時は,与えられた熱量はすべて試料付着湿分及び缶不活性ガスに分圧として担わせ,溶媒の蒸気圧を低くすることによって,見かけの操作真空度より高真空の乾燥を行っ

内湿分の蒸発に使用されるため,製品温度は湿分の沸点ていることになるためである｡高真空での乾燥や不活性ガ温度を示す｡従って,乾燥開始後約40分の間は恒率乾燥スの供給は,乾燥率の向上に有効である｡
そこで,キャリアガス吹き込み効果を確認するテストを行った｡
Vol.

40 No.

2(I997/3)を行っていたと考えられる｡
2 (N2ガス吹き込み
2)テスト開始約1時間の間はRun.
無)の方が乾燥が速かった｡また,テスト開始2時間以

神鋼パンテツク技報61