SVミキサーのテスト事例報告(その2)
The

Test

ReportSVtheof(No.2)

MIXER(化)技術部太幹田MikikoOhta

SVミキサーは粉体の混合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｡前報においてテスト結果の一部を紹介した｡本稿ではさらに前報とは異なる新型排出弁(メンテナンスタイプ)のテストフリー事例などを紹介する｡
Thedrying.
foodMIXER

hasbeenRecently,

theapplicationSV

fineandsuitabletoseverer

drying.

Wevarioustests

farmerreport,perform

tests
noon

thearemaintenanceSV

自isthein

ミ キ サ
M

温乾動(Goodtestresults

suchthispaper.

SVーSuchinthefieldofTherefore

itisasfor

mixlngAddingfunctionsandpharmaceutical,

tobetonecessary

Practice)

Manufacturing

desire.

thelowandresultof discharge

valveofwithMIXER

PGMP燥

Low

化

automatedtemperaturedrylng

拝による乾燥機では,撹拝による摩擦熱によって装GMP対応がより一層指向されていGMPに要求される事項としてはを生じることがある｡
SVミキサーの差別化を行う事を目的としてテストを行い,前報にてその一部を報告した｡
今回は,前報では報告できなかった項目について等があげられる｡

紹介する｡

また,医薬品や食品には熟的に不安定な物質を取り扱う場合があり,置内の粉体接触部の.温度が粉温より高くなり,変質こういった問題を解決し,(丑滅菌(参洗浄性の向上(勤自動化による品質の安定ββincrease.

asequlpment

MIXERcustomer's

近年,医薬品,医薬中間体,食品,ファインケミる｡

SVthe

ま えがき
カル分野では,onpowderof GMP

satisfyreported

G低to

theofspesification

temperature

inusedindustries

chemicalthewidelySVミキサーのような機械的撹

SVミキサー

テスト横としては,主として150Lt(svoo15VT‑2S)を使用したo概略図を第l図に

神鋼パンテツク技報

Vol.

41

No.

2(1998/3)示す｡本報では,(丑新型排出弁の開発
運転の自動化を目的とする(参自･公転軸の温度データの取得
熟に不安定な物質を取り扱う際のガイドライン(勤スクレーパの性能確認
品質の安定と洗浄性の向上④満水シールの性能確認
品質の安定と洗敵性の向上について報告する｡

1.新型排出弁の開発

孝一

SVミキサーの排出口は通常プラグバルブが適用
150 Ltされる｡しかし,内容物を排出する際にシート面に異物が噛み込むと,真空の保持が困難になり,時には粉洩れを生じるためバッチ毎にシート面の洗浄が必要である｡また構造上,口径が大きくなると加圧を保持できないという欠点がある｡
1.

1構造
Lメ̲

第2図に新型排出弁の構造を示す｡

礼/

シート面と弁体の間には隙間があり,バルブの開閉はこの状態で行う｡従って,従来のバルブとは異なり,開閉時の弁体･シート間での異物の噛み込み等による摩耗を防ぐことができる｡
バルブを閉める場合には,

第1図
Fig.

Aの部分からエアー

血SVミキサー(150Lt)概略
1

Schematic/AiiE]zSV

theofMIXER

uAiri
1Fj⊥『ー
Ll｢Inflatab/r/
Airpargeforsealcleanlng(obliqueportion)(obliqueportion)

I
第2図l

新型排出弁

Fig.

2NewmodelVol.

41

No.

2discharge(1998/3)

valve

神鋼パンテツク技報

β7第1表
Table

操作条件
150

Operation

condition/Repeat

RUN.Nomaterial

airparge

timerE

昌/45//C)

Precititatedcalcium

RUN.1

1

none

carbonate
Precititatedcalcium

RUN.2

carbonate
Heavycalcium

RUN.3

bD
O3/トq)
(可≡

1

yes/

己 40＋
ー‑‑一‑

1

none

carbonate
Heavycalcium

RUN.4

carbonate
Precititatedcalcium

RUN.5

carbonate
Heavycalcium

RUN.6

carbonate

＋

U>F8

0

2

4

yes

Precipitated

10

yes

6

8time

【br】

Leak

1

第3図
Fig.

calcium

Blank test
No air parge
Air parge
A11owable
air leakage
1012carbonate

真空リークテスト
3Vacuume

leaktest

10yes

50/を供給し,シートを膨脹させることによってシートと弁体を密着させ密閉する｡シート面は柔軟なゴム製であるため,少量の異物を噛み込んだとしても,/ゝィ

昌 45//q.)bJ)く勺l■q)>
也

槽内を密閉することができる｡

/

弓 40

長期間にわたる自動運転を可能にするため,排出

【t]

I‑◆‑>

‑‑‑+ー

時にはBよりエアーの供給を行いエアパージする
ことによってシート面を洗浄し,付着物を取り除く

uuO

246Leaktime

機構となっている(特許出願中)｡

fleavy新型排出弁の性能を確認するために,第4図(D真空l)‑クテスト

Blank test
No air parge
Air parge
Allowable
air leakage

ーUU

1012carbonate

真空リークテスト
4Fig.

calcium

8[hr]Vacuumeleaktest(多気密テストを行った｡

50

この時, Aより供給されるエア庄は,約3.Okgf/cm2G, Bより供給されるエア庄は約1.Okgf/cm2Gとした｡

トく⊃ヒ45q.)bJ)

1.2

真空リークテスト

1. 2.

1実験方法及び操作条件

【t]
L■q)

>･d

喜40ー‑‑･約30分間真空を引く｡

る｡

test

calciu皿Carbonate‑‑‑‑+トーーーPrecipitatedfleavy ca一cium carbonate
A】】olVab】eajrユeakage>o3･次に真空度を30‑40Torrに調整する｡
1時間置きに真空度を測定す･そのまま放置し,Blank＋U次の手順でテストを行った｡

))02

46
Leaktime

第5図Fig.

81012[hr]真空リークテスト
5Vaclユumeleaktest

操作条件を第1表に示す｡粉体試料としては,軽質炭酸カルシウムと重質炭酸カルシウムを使用した｡
また,ブランクテストとして,シート面を洗浄し異洗浄の有無による影響は,ほとんどなかった｡これ物を取り除いた状態で真空リークテストを行い,比は,軽質炭酸カルシウムは流動性が悪く付着性が強較対象とした｡

い粉体ではあるが,粒子が細かく柔らかい粉である
ため,付着した試料がバルブの隙間を埋めたためとl. 2. 2

実験結果及び考察

テスト結果を第3‑5図に示す｡

考えられる｡

グラフ中の破線は社内規格によるSVミキサーのい場合においても社内規格を満たしているが,写真許容空気漏洩量である｡

1に示すように,ゴムシート面への付着はエアパー第3固より,軽質炭酸カルシウムについてはエアββ

1回のテストではエアパージを行わなジを行わない場合の方が多いため,繰り返し運転を

神鋼パンテツク技報

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41

No.

2 (1998/3)

(1) air parge(2) no写真1排出後の排出口(軽質炭酸カルシウム)
Photo.
1 Dischargevalve (precipitatedcalcium(a‑1) Discharged

onetim?
(a) Preclpitated

一題pairpargecarbonate)(a‑2) Discharged
calciumtentimes

carbonate.h4eW

一転､破l事‑‑:臥‑A

L.'一ト鹿(b‑1) Dischargedtime(b) Heavy

(b‑2)

one

写真2

排出後の排出口

Photo.

2

Dischargecalcium｢jiDischarged

tentimes

carbonatevalve

行うと真空保持ができなくなると推測される｡

た結果を第5図に示す｡排出の際にはエアパージを

重質炭酸カルシウムについては,エアパージの有無の影響が表れた(第4図)｡これは重質炭酸カル行った｡
エアパージを行っているため,シート面への試料

シウムは粒子が大きく堅いため,部分的に付着するの付着状況は1回目から10回目まで,目視ではほとことでエア洩れを生じたと考えられる｡この場合もんど変化がなかった(写真2)｡また,第5固からエアパージを行うことによって,エアーの漏洩量を許容範囲内に収めることができた｡

量を許容範囲内に収めることができた｡

10回繰り返し排出を行い,真空リーク量を確認し
Vol.

41

No.

2(1998/3)

わかるように,いずれの試料に置いても空気の漏洩
前述の結果より,本テストで使用した試料に於い

神鋼パンテツク技報

69

第2表
Table

操作条件
20peration

condition
Working

Temparatllre

RUN.NoContents♯

RUN.1

200kg

20Torr

nO

10℃

RUN.2

200kg

ATM

yes♯*

18℃

RUN.3

200kg

20Torr

nO

25℃

RUN.4

200kg

20Torryes**

25℃*fleavy
calcium*JIくT temperature

carbonate: 50 ℃

*JET

press
④@㌣⑥@

轟①(診B‑BView

1B⑦⑧て,新型排出弁による自動化運転が可能であるといえる｡今後,物性の異なる試料,バルブ材質の検討等を行い,自動化運転に対応したいと考えている｡
1.3

気密テスト

1. 3.

1実験方法及び操作条件
1.0,･槽内の圧力を一定に保った状態(0.5,1.9 kgf/cm2 G)で約20分間放置する｡･バルブ周辺からエア洩れが生じていないかどうかの確認を行う｡
1. 3. 2

第6図
Fig.

温度測定位置6

measurmentposition

実験結果及び考察

テストの結果,いずれの圧力に於いても排出弁か

2.

1実験方法及び操作条件
測定は接触温度計を用い,らのエア洩れは生じなかった｡構造上,シート面に直接圧力がかかる事はなく,またゴムシート自体が3kgf/cm2Gの圧力で膨脹しているため,また,操作条件を第2表に示す｡

1.9kgf/cm2Gの圧力を内側から受けても気密性を保つことができる｡
SVミキサーの駆動部はシール部をドライシール1時間毎に行った｡測定部位を第6図に示す｡
2. 2

実験結果及び考察

第7図に,槽内の圧力による駆動部の温度変化の違いを示す｡大気圧下に比べ,減圧下(約20Torr)にすることで1.9kgf/cm2の圧力に対応することがの方が高温になる｡テストを行った時期が違うためできる｡

外気温に差が生じているが24時間運転を行った時点

缶内滅菌を行う場合など,缶内に圧力がかかる場

で,大気圧では約35℃,減圧下では約40℃の温度上昇が確認された｡

合でも十分に対応できることが証明された｡

駆動部から放熱を行う際,真空下の場合は熱伝導

2.自･公転軸の温度データの取得
許容温度の低い物質(低融点物質,温度により変度が悪化するため駆動部ヘの蓄熱量が大きくなった質を伴う物質)を取り扱う場合,駆動部及びスクリューと考えられる｡従って本テスト機においては,大気翼の局部的な温度上昇により製品の劣化を伴うこと

圧下と減圧下では5がある｡
前報に於いて,‑10℃程度の温度差が生じることが明らかになった｡
前報において,駆動部の温度推測式として,次に1500LtのSVミキサーを使周し,9時間連続運転を行った場合の駆動部の昇温データ示すモデル式を作った｡

について報告した｡その結果,モータ負荷が高いほ(T‑to))＋C

ど,駆動部の発熱量は大きくなることが確認された｡

oニー芸1n(Q‑UA

今回は150 Lt SVミキサーを用いて駆動部の昇温デー
夕を測定し,槽内の圧力及び外套の有無が及ぼす影響について検討を行った｡
70

β[br]

‥時間

神鋼パンテツク技報

Vol･

41No.

2(I998/3)

70

70

60

6050

Ua A

巳5040Q)
LJ

コ

B

ロゴ
a90 gear
730i
90 gear
730i

‑ー‑

【Run.
＋!Run.
＋Run,
Rum.
‑一心‑‑

≡V

20

ト105

第7図7Fig.

LRun.

‑‑◇1‑IRun.

10&①②③am

岳 30卜arm

20

25'ノ/ /a′//̀

20 Torr//

30:

imagirlatiorl

15Time

駆動部温度曲線

第9図

ThermoFig.

20[hr]

温度曲線(1500Lt仮想曲線)
96()

Curve

data

measurment

10[hr]

curve:‑‑‑‑ ATM‑‑‑〆20

誓eeaa,r品④餌15Timebox/‑一‑一一一‑‑//d.)!eeaalr施④馳
box &①②(卦‑llT‑20TorT
A:TM:
･.

Run.1
Rna.2//

40⊂qゝ一30〜..JC).←/￣/Q)ゝ→

Thermo(1 500Ltimagination

curvecurve)

70･‑ll‑‑‑￣ー‑‑‑‑‑‑I‑O/

5060

三 40

ど̲/‑一一‑I′一‑′/50q.)C)hら:⊃30亡qrGLQ)

53ELa≡ 20≡C)

十40＋q)〔一＋巨一:蔓E::去巨AoTTMO]rr]‑‑‑也‑‑

30‑‑‑I‑‑‑‑‑◇‑一一1020Time

1030Fig.

Run. 3Run. 4

温度曲線(仮想曲線)
8Tbermo

curve

30

40

5060

40

[hr]

73o gear box

第8図20Rtln.3 90o gear box & arm①②③
R11Tl.3 73o gear box ④⑤⑥
Run.30il
seal ⑦⑧
Rtln. 4 goo gear box & arm①②③
Run. 4 73o gear box ④⑤⑤
Run. 4 Oili seal ⑦⑧(imagination line)

Time

NoJacket: Jacket temparature

rbr】

50℃

第10国駆動部温度曲線

Fig.10

Thermocurve[kcal/℃ ]M:熱容量[kcal/m2hr℃

U:総括伝熟係数
A:表面積]
80[m2]

Q :発生熱量[kcal/br]

T:外表面温度[℃]t｡:雰囲気温度
今回のテスト結果では,[℃]
運転開始直後は時間に対≡q)

コぐdQ)

EL

≡
くじ

E‑

して比例する形で温度が上昇した｡今回使用したテスト機は断熱しており,また駆動部の大きさに対し

山Vo

lO

運転開始約5時間以降は,前式に従って温度が上

Run.3＋

Run. 420第11図品温Fig.ll

ProductNo

JacketJacket temperature30
T血eて空間容積が小さいため駆動部からの発熱によって缶内の雰囲気温度も上昇するためと考えられる｡＋4050 oC

5060[br]t,emperature

昇しており,給括伝熟係数Uと伝熟面積Aの乗数
UAを2.Okcal/hm,熱容量M:20kcal/℃,とす起きたと推定でき,最終的には大気圧下での運転とると,大気圧下でのQ : 34.4kcal/hr,減圧下でのQ:64.9kcal/hrとなり,第8図のように表すこと15℃以上の温度差が生じたと考えられる｡

ができた｡

缶内は減圧することから,低融点物質を取り扱う場

SVミキサーがスケールアップした場合も,同様に考えると,前報で報告した1500Lt

SVミキサーを真空下で運転した場合,第9図の様な温度上昇がVol. 41

No.

2(1998/3)

SVミキサーを乾燥機として使用する場合,通常合には特に注意が必要である｡
第10図は,外套の有無による駆動部の温度変化を示す｡

神鋼パンテツク技報

71

I

1OOO

珍IAr'lA''〜

I/(/view

第12図

スクレーパ取付状態

Fig.12Fittingof the‑‑A＼‑‑甘'写真
Pboto.3scraper

運転開始直後は,外套50℃で加温した方が高い

3スクレーパ
Scraper

3.スクレーパの性能確認

温度を示す｡これは外套によって槽内の雰囲気温度

SVミキサーで乾燥を行う場合,スクリューと台が高くなり,駆動部白身の発熱に加え周囲から熟を壁のクリアランス部分がデッドゾーンとなり,内窄与えられたためと考えられる｡しかし,運転時間約物が付着することがある｡付着物を取り除かず続むj

24時間より,RUN.

最終的にはRUN.

4は温度がほぼ一定となり,3の方が高温を示した｡て乾燥を行うと,伝熟面積の減少により乾燥効率力悪化し,乾燥時間が長くなるという悪影響を及ぼす.

第11図に,この時の品温を示した｡このグラフからわかるように外套がある場合は品温が一定温度で従って多量の付着物を生じた場合,それを取り除く必要があるが,多大な労力と時間を費やすことにろコントロールされている｡

る｡

前述の結果より,外套で加熱を行う場合,品温は急激に上昇した後,一定温度を保つ｡品温が高温になると外套が冷却装置として作用し,品温は約623.

1実験方法及び操作条件
第12図及び写真3に今回実験に使用したスクレー

パの形状及び取り付け状態を示す｡℃で安定した｡駆動部の温度は缶内の雰囲気温度に試料としては有機粉体を用い,実際に乾燥を行y:左右されるため,品温が低いほど,温度の上昇を抑た後スクレーパを取り付け,付着物のかき落とし4jえることができる｡

況を確認した｡

従って,低温乾燥品の場合は,品温をコントロールすることで,駆動部の温度上昇を抑えることがで

3. 2

実験結果及び考察

写真4にスクレーパ運転前と運転後の缶内の様弓きる｡しかし,長期運転を行う場合,完全に発熱をを示す｡ワイパー部分は支持版によって壁面に強く抑えることは困難である｡

押しつけられる構造になっている｡

72

神鋼パンテツク技報

Vol.

41

No.

2(1998/3a((a) beforel＼＼I,〆'hll＼View

A''･頂≒駄A･;?
三ゝ＼l､＼･1.

(b) orbit

壕p二鷲伸ノ汽
2armrounds

第13図
Fig･13

写真4､‑/浄t
ま,独(c) orbit

恵

1 roundarm

スクレーパ取付状態(5000Lt
SVミキサー)(5000LtSV MIXER)
of the scraper

Fitting

スクレーパ性能テスト

Photo･4

Performance

testof theScraper

テストの結果,スクレーパを1回転させただけで付着物のほとんどをかきおとすことができることが確認された｡
試料が融著している場合は,かきとりは困難であると考えられるが,通常の付着であればこのスクレーパで十分対応できると考える｡
第13図は,

5000LtSVミキサー用のスクレーパの形状,また写真5は実際に取り付けた状態である｡
このスクレーパは鏡のマンホール部分から取付,敬り外しができるようになっている｡
5000LtのSVミキサーにおいても,約3回公転を行うことで付着物は取り除かれると考えている｡

4.満水シール
洗浄の労力を軽減するために,槽内に水を張って洗浄を行う場合がある｡しかし,ドライブ内へ洗浄
写真

5

スクレーパ取付状態

Photo.

5Fitting

Vol.

41

No.

2of the Scraper(1998/3)

液が侵入する恐れがあるため,通常は自転軸シール部より低い位置で水張りを行う｡
神鋼パンテツク技報73

(‑･Air inぺ空ヱ､

÷や≒≠/

＼Cap

(oblique portion)
Airout＼a｡(oblique portion)
Orbit

第14園

満水シール
Air seal (coped withFig.14

Screwarm

fullwater)

1構造

4.

は完全に乾いた状態で,シール部分にまで水が侵入

満水シールの構造図を第14図に示す｡

していないことが確認できた｡

駆動部内にエアーを涜して水の逆流を防ぎ,また

4. 3

満水撹拝洗浄の確認

エアーの出口部分にかさを取り付けることでエア溜

4. 3.

1実験方法及び操作条件

手順としては,まりを作り水の侵入を防ぐ構造になっている｡
実験では(D駆動部内に水の侵入が無いかどうか(参満水で撹拝を行うことによって洗浄が可能かを確認した｡
4. 2

駆動部内への水の侵入の確認

4. 2.

1実験方法及び操作条件･湿分約15%に調整した軽質炭酸カルシウムを10分間混合する｡･外套温度130 ℃で真空乾燥を行う｡
その後,スクリューと壁面のクリアランス部分に付着した内容物を,(丑マンホール部から水洗いを行う(水張りは行わない)｡

手J慣としては,(Dシール部分に乾粉を吹き付け(第14図斜線部),(参缶内に満水を張り約60分運転(自/公転:そのままの状態で缶内に満水を張る｡

1.6RPM)する(勤水を張った状態で自公転を運転し,エアーが流の二通りについて比較した｡
実験結果及び考察

4. 3. 2れているかどうかを確認する｡(診約30分運転後缶内から水を抜き,シール部分が滞れていないかどうかを目視にて確認した｡
4. 2. 2

実験結果及び考察

テスト開始前の缶内及び試料を付着させた状態の缶内を写真6に示す｡
スクリューと缶壁のクリアランス部分に,約10満水での運転状況を観察したところ,リップシールがよく効いているため,エアーが連続的に漁れてmmの厚みで付着が生じている｡
写真6‑bの状態でマンホールから水をかけて,くるということはなく,間欠的に空気の泡が生じて付着物を取り除いた｡スクリューの上部及び壁面のいた｡

付着は,水を含み湿り気を帯びると付着力が弱まり,水を抜いた直後に缶内に入り,シール部分に吹き洗い落とすことができる｡しかし,スクリューの裏付けた粉の状況を確認した｡かさに隠れた部分の粉側など,直接水に当たらない部分は付着物は乾燥し

74

63/

神鋼パンテツク技報

Volt

41 No.

2(1998/3)

&■モ√hQL{/(a) before(b) conditiontest

写真

6洗浄テスト(缶内状態)

Photo.

6

Cleaning

testofadhesion(inside tunk)

ニー■て革薮

(a) inside(b) orbidtunlく

写真

7

洗浄テスト

Photo.

7

Cleanlng(c) backarmof

thescrew

test

た状態で残り,取り除くことはできなかった｡

む

写真7に,満水まで水を張り,約1時間運転した

すび

SVミキサーのテスト事例報告を,2回に渡って後の槽内の様子を示す｡缶壁,スクリューの裏側,紹介した｡今後も医薬品･食品分野での需要が見込

公転軸部,いずれも付着物は落剥していた｡

まれる中で当社はGMP対応技術のより一層の向上

適用できる試料は,水に対して可溶性もしくは剥を目指しており,各種の社内テストを行いデータを離しやすくなる物に限られる｡また,気相部への付集積するなど,エンジニアリングサービスを充実さ

着がほとんど無い試料に関しては,スクリュー部ませ,ユーザ各位のご要望に応えていきたい｡

で水を張ることで対応できるが,乾燥後本体鏡の部[参考文献]

分や公転軸部等気相部への付着を伴う試料に満水シー

1)神鋼パンテツク技報

Vol.36,No.1(1992), P.24

2)神鋼パンテツク技報
3)神鋼パンテツク技報

Vol.38,No.1(1994), P.15
(1996), P.57

ルを適用することで,洗浄に要する労力を軽減することができると考える｡

Vol.40,No.2

連絡先
太田

幹

子

化工機事業部
技術部

E‑mail

Vol.

41

No.

TEL

0794‑36‑2517

FAX

0794‑36‑2542

m.ota@

2(1998/3)

pantec.

co.jp

神鋼パンテツク技報75