高せん断ミキサーとは？

高せん断ミキサーは、通常は従来の方法では完全に混合されない流体、気体、および固体成分を完全に結合するように設計されたデバイスです。 これらのデバイスは、せん断ひずみとして知られる流体力学現象を利用して、混合が困難な材料を組み合わせます。 せん断ひずみは、2つの流体体が異なる速度で互いに移動し、それらの間の接触領域に沿って変形領域を作成する場合に発生します。 高せん断ミキサーは、固定ハウジング内で回転する一連の高速インペラーを使用して、異なる速度で別の一定の流れに導入された1つの成分材料を効果的に混合します。 バッチ、インライン、および超高せん断ミキサーなど、一般的に使用されるせん断ミキサーにはいくつかの種類があります。

通常の条件下では完全に混合しない材料の組み合わせは、非混和性混合物として知られています。 油と水は、このような一般的に相性の悪い要素の良い例です。 しかし、流体、固体、および気体の通常は互換性のない組み合わせを完全に組み合わせることは、多くの産業プロセスおよび化学プロセスの必要な部分です。 通常の組み合わせ方法がうまくいかない場合は、高せん断ミキサーを使用して、他の方法では混合できない成分を完全に混合します。 これらのミキサーは、異なる速度で移動する2つの物体が互いに接触する領域で発生するせん断応力として知られる流体力学メカニズムを利用します。

せん断応力により、2つの材料の流れが局所的に変形し、せん断平面に沿ってそれらを激しく結合します。 高せん断混合機では、この効果は一般に、ぴったり合った静的ハウジングまたはステーター内で回転する高速インペラーまたはローターで達成されます。 固定子によって作成されたチャンバーに導入されたコンポーネント材料は、中心部よりも外縁部の回転速度が高くなります。 この速度差により、材料を効果的に組み合わせるために必要なせん断応力が発生します。 これらの組み合わせは、異なる流体、流体と気体、または流体と固体の組み合わせで構成され、その結果として生じる混合物は、それぞれエマルジョン、リゾール、および懸濁液として知られています。

いくつかの異なるタイプの高せん断ミキサーは、食品加工、医薬品、化粧品、製紙業界で一般的に見られます。 これらには、バッチ、インライン、および超高せん断ミキサーが含まれ、それぞれに特定の操作上の利点があります。 バッチミキサーは、下部にインペラーを備えた混合タンクを備えており、上部から構成材料がタンクに装填されるため、このタイプのミキサーは大量の処理を迅速に行えます。 インラインミキサーは、流体/粉末の組み合わせの混合に特に適しており、材料を混合するだけでなく、混合物を通過させる線形供給/排出構成を備えています。 一般に、超高せん断ミキサーはシングルパス混合を可能にし、固定子に一連の穿孔があり、そこから材料が高速で押し出されます。