ボールタービン(R)【食品の安全と品質に寄与する先進の撹拌体】

［混合・攪拌・乳化機器］ 食品の安全と品質に 寄与する先進の撹拌体 エムレボ・ジャパン株式会社　代表取締役　荻野　忠彦 ため，非常に有効な選択肢の一つとなると考え Ⓡ 1 「ボールタービン 」誕生 ている。 食品業界における 撹拌機の撹拌羽根（インペラ）の形状は，撹 2 従来の撹拌羽根の課題 拌の目的，溶液の状態，撹拌機の性能等に応じ て様々な種類が存在する。弊社は撹拌コンサル ●沈殿してしまう ティングカンパニーとして，自社製品の他，他 食品業界でよく使用されるピッチドパドル翼 社製品もお客様の相談・要望に応じて提案して やプロペラ翼などの通常の撹拌羽根は，下向き きた。 の水流が発生する方向に回転する。このため， そんな中で既存の撹拌羽根では対応が困難で 沈殿物がタンクの隅に押しやられて堆積した あるにも関わらず，改善要望が最も多かった依 り，溶け残りが発生したりするなど，分散や溶 頼が「泡立ちを抑えながら目的の撹拌を行う」 解の撹拌で問題が発生する。 である。これらの改善要望を満たすことに特化 また，撹拌羽根の回転方向を逆にすることで し，「ボールタービンⓇ」（写真 1）は開発され 撹拌羽根の真下の沈殿は解消しやすくなるが， た。特に食品業界においては，泡立ちすること タンクの隅の沈殿物はむしろ増えることが多く により消泡材を使用しなければならない等の課 て分散や溶解の問題を解決できないだけでな 題を有しており，泡立ちを抑えながら沈降物を く，撹拌羽根で発生した上向きの水流により液 巻き上げる撹拌や粘度の高い溶液の撹拌が多い 面に乱れが発生しやすくなり，溶液の飛散や気 体の混入などの別の問題が発生する。 ●泡立つ 泡立ちは，液面の波立ちや渦巻きにより溶液 に気体が混入することで発生することが多い。 この波立ちや渦巻きは，生産効率を上げるた めに撹拌羽根の回転数を上げたりサイズを大き くしたりすると発生しやすく，長時間の撹拌や 写真 1　ボールタービン ® 泡立ちやすい溶液の撹拌で問題となる。 5・2018 ―75―

なお，邪魔板を使用することで波立ちや渦巻 生し，吐き出された溶液分だけ撹拌容器の底の きを防止することが可能だが，タンクの洗浄が 溶液が吸い込まれて巻き上げ流が生成される。 煩雑になりやすい，邪魔板の下に沈降物が残り またボールタービンⓇの斜めに傾斜した溝か やすいなどの別の問題が発生する。 ら吐出される溶液は，溶液を斜め上方に吐き出 ●粘度が高くて混ざらない すと共に，吐出後に容器の壁面に衝突してさら 一般に，ディスパーサーやホモディスパーの に上下に移動するため，容器の液面近くから容 ような円板の円周にノコギリ状の歯がついた高 器底の隅まで効率よく撹拌することができる。 粘度用の撹拌羽根は，溶液をせん断することで このように，ボールタービンⓇを溶液の中で 乳化や溶解促進または溶質の塊を破砕・分散す 回転させることにより，溶液の吐出と吸入が連 るための羽根であり，効率よく全体を撹拌する 続して発生することにより撹拌が行われてい ことや沈降防止には向かない。 る。 また，パドル翼やプロペラ翼などの撹拌羽根 は，羽根の周囲しか溶液が動かず，全体を撹拌 4 特徴 できない。 Ⓡ 3 ボールタービン の構造と 4 － 1 吸い上げる ミキシング原理 斜めに大きく開いた角溝が，横方向に強力な 図 1，図 2に示すように，ボールタービンⓇ は，本体の液面の側に設けられた回転軸を接続 するボス部分と，本体の容器の底側に中心から 放射状に設けられた複数の溝と，この複数の溝 が接続しないように設けられた空間とで構成さ れている。 なお，複数の溝は，中心部から外周に向かっ て斜め上方に傾斜している。また，本体には通 常の撹拌羽根のような突起がない。 上記構造をもつボールタービンⓇの撹拌原理 を以下に説明する。 まずボールタービンⓇを撹拌容器の溶液の中 図 1　ボールタービン ® 側面図 に浸漬させるとボールタービンⓇに形成された 溝に溶液が入り込み満たされる。この状態で ボールタービンⓇを回転軸周りに回転させる と，溝の側面が溶液を押し始めて遠心力を与え るため，ボールタービンⓇは半径方向外側に向 けて溶液を吐出する。この結果，ボールタービ ンⓇの下側の中心に設けられた空間に負圧が発 図 2　ボールタービン ® 下面図 ―76― 食品機械装置

吐出流を作りだして沈降物を吸い上げる。写真 2で観察されるように，撹拌開始 10 秒後，ボー ルタービンⓇが竜巻状の吸上流を形成し，斜め 上方に吐出しているのに比べて，4枚羽根のパ ドル翼は吸上流を形成できていない。 また，写真 3で観察されるように，撹拌開始 後 20 秒でボールタービンⓇは水面近くまで撹拌 が完了しているが，4枚羽根のパドル翼はよう やく容器の下半分程度撹拌している状態であり， 写真 2　撹拌開始 10 秒後（撹拌条件　回転数 100rpm　 　　　　粘度水程度　容量 3 リットル） 撹拌効率に大きく差がでていることが分かる。 4 － 2 泡立たない ボルテックス（渦）が発生しにくい形状によ り，高速回転させても空気の巻き込みが抑制さ れる。また，傾斜した溝が泡残りを防止する。 4 － 3 高粘度対応 強力な吐出流と吸上流が，高粘度液体を隅々 まで撹拌する。 写真 3　撹拌開始 20 秒後（撹拌条件　回転数 100rpm 　　　　　粘度水程度　容量 3 リットル） 写真 4で観察されるように，撹拌開始後 15 秒でボールタービンⓇは容器底に沈んだ溶質を 勢いよく分散しているが，6枚羽根のパドル翼 は容器底に沈んだ溶質をかろうじて巻き上げて いる程度で，撹拌能力に大きく差がでているこ とが分かる。 4 － 4 洗浄カンタン シンプルな形状により，洗浄性に優れている。 写真 4　撹拌開始 15 秒後（撹拌条件　回転数 600rpm 　　　　 粘度 100mPa･s　容量 3 リットル） 表 1　ボールタービン ® と撹拌羽根（インペラ）の比較 5・2018 ―77―

表 2　具体的導入事例 以上、表１の通りである（ある特定の条件での その手段や道具や理論は何だって構わないとい 撹拌比較であり，すべての条件で性能を保証す う事実である。 るものではない）。 よって弊社はお客様に最適な撹拌の提案をす ることを大前提としているため，自社製品のみ 5 具体的導入事例 ならず，他社製品に関しても，最適だと思われ るものを積極的に提案している。各種形状の撹 食品業界を含め，他業界での具体的な導入事 拌翼（インペラ）は，永年蓄積したノウハウを 例は表 2の通りである。 基に使用され続けているものであり，用途を特 定すれば非常に有用である。そのため，ボール 6 撹拌のその先へ… タービンⓇは従来の撹拌翼（インペラ）に置き 換わる商品ではなく，今まで解決できなかった 弊社は撹拌コンサルティングカンパニーとし 課題に対して新たな付加価値を提供する商品と て，2011 年夏以降現在までに，3,000 件近い案 して考えている。 件を対応してきた。そんな中で痛切に感じるこ 「撹拌のその先へ…」が弊社の行動指針であ とは，お客様が求めていることは，「希望して り，撹拌できたという結果にコミットし，食品 いる撹拌ができた」という結果のみであって， 業界においてお役に立てれば幸甚である。 ―78― 食品機械装置