WO2017022816A1 - 微粒化装置及び、この装置を用いた流動性を有する製品の製造方法 - Google Patents

Abstract

ローター・ステータータイプのミキサーを備えている微粒化装置を用いて処理槽の内部を加圧、大気圧又は真空の状態に保ちながら、ローターの中心側（内径側）において、負圧の状態が生じることを積極的に抑制又は防止しつつ、流動性を有する被処理物に対し、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理をより効果的に行える機構を開発する。　ローター・ステータータイプのミキサーを処理槽の内部に配置し、前記処理槽の内部を加圧、大気圧又は真空の状態に保ちながら、前記ローター・ステータータイプのミキサーにより、流動性を有する被処理物に対し、乳化、分散、微粒化、混合、撹拌などの処理を行う微粒化装置であって、回転している前記ローターにおいて所定圧力以上で、前記被処理物を流動させる機構を有する、微粒化装置である。

Description

微粒化装置及び、この装置を用いた流動性を有する製品の製造方法

　本発明は、微粒化装置及び、当該装置を用いた流動性を有する製品の製造方法に関する。具体的には、ローター・ステータータイプのミキサーを処理槽の内部に配置し、前記処理槽の内部を加圧、大気圧又は真空の状態に保ちながら、流動性を有する被処理物に対し、前記ローター・ステータータイプのミキサーにより、乳化処理、分散処理、溶解処理、微粒化処理、混合処理、撹拌処理のうち、いずれか一種又は二種以上の処理を行う、微粒化装置に関する。また、前記微粒化装置を用いて、流動性を有する被処理物に対し、乳化処理、分散処理、溶解処理、微粒化処理、混合処理、撹拌処理のうち、いずれか一種又は二種以上の処理を行う、流動性を有する製品の製造方法に関する。

　処理槽（例えば、タンク、ミキシングユニットなど）の内部が、外部の圧力よりも減圧されている条件下、すなわち、真空の条件下において、流動性を有する被処理物に対し、混合、撹拌などの処理を行うことができる真空ミキサーについて、以前から様々な機構が提案されている。

　特許文献１及び特許文献２には、真空容器の底部に混練物の排出口を形成すると共に、当該混練物の排出口を開閉する底部の開閉蓋を有する真空ミキサーについて記載されている。

　特許文献３及び特許文献４には、流動性を有する被処理物に対し、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理を行うことができる微粒化装置として、いわゆる、ローター・ステータータイプのミキサーについて記載されている。

　特許文献３及び特許文献４には、具体的には、ローター・ステータータイプのミキサーとして、周壁に複数個の開口部を有するステーターと、前記ステーターの内周面との間で径方向に所定の間隔を空けた状態で、前記ステーターの内部に配置されるローターとで構成されているものが記載されている。

　ここで、ローター・ステータータイプのミキサーとは、例えば、図１に示すように、周壁に複数個の開口部１を有するステーター２と、ステーター２の内周面との間で径方向に所定の隙間δを空けて配置されるローター３とで構成される、ミキサーユニット４である。

　このようなローター・ステータータイプのミキサーでは、高速で回転するローター３と固定されているステーター２との間で径方向に形成される所定の大きさの隙間δの近傍において、高い剪断応力が発生することを利用することができ、流動性を有する被処理物に対し、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理を効果的に行うことができる。

　すなわち、このようなローター・ステータータイプのミキサーでは、例えば、飲食品、医薬品、化学品（化粧品を含む）の分野において、流動性を有する被処理物を調合、調製するなどの用途で広く応用できる。

特開平８－１４０５５８号公報 特開２００８－１１３５９７号公報 国際公開公報ＷＯ２０１２／０２３２１８ 特表２００４－５３０５５６号公報

改定六版　化学工学便覧(化学工学会編　丸善株式会社)

　特許文献３には、ローター・ステータータイプのミキサーを含む微粒化装置では、例えば、飲食品、医薬品、化学品（化粧品を含む）の分野において、流動性を有する被処理物を調合、調製するなどの用途で広く応用できることが開示されている。

　一方、ローター・ステータータイプのミキサーを備えている微粒化装置を用いて、処理槽（例えば、タンク、ミキシングユニットなど）の内部を加圧、大気圧又は真空の状態に保ちながら、流動性を有する被処理物に対し、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理を連続的に行った場合に、ローターの中心側（内径側）において、負圧の状態が生じることで、キャビテーションが発生することがあった。これに伴い、微粒化装置の動力の低下や、ステーターの折損などの問題が発生し、これらの処理を長時間で連続的に行うことが困難であった。

　従来技術では、ローター・ステータータイプのミキサー、及びホモミキサーなどの高剪断型ミキサーを用いる際に、ローターの中心側（内径側）において、負圧の状態が生じることを積極的に抑制又は防止する方法は提案されていなかった。

　むしろ、ローターの中心側（内径側）において、負圧の状態が生じることで、キャビテーションが発生し、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理を効果的に行えると言われていた。

　このような状況において、ローター・ステータータイプのミキサーを備えている微粒化装置を用いて、処理槽の内部を加圧、大気圧又は真空の状態に保ちながら、ローターの中心側（内径側）において、負圧の状態が生じることを積極的に抑制又は防止しつつ、流動性を有する被処理物に対し、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理をより効果的に行える機構（構造）を開発することが課題であった。

　本発明者らは、ローター・ステータータイプのミキサーを備えている微粒化装置を用いて、処理槽（タンク、ミキシングユニットなど）の内部を加圧、大気圧又は真空の状態に保ちながら、流動性を有する被処理物に対し、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理を長時間で連続的に行った場合であっても、ローターの中心側（内径側）において、負圧の状態が生じることを積極的に抑制又は防止しつつ、流動性を有する被処理物に対し、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理をより効果的に行える機構を開発するために、様々な検討を行った。

　そして、この検討の結果、ローター・ステータータイプのミキサーを処理槽の内部に配置し、回転しているローターにおいて所定圧力以上で、流動性を有する被処理物を流動させる機構を備えさせることで、流動性を有する被処理物に対し、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理をより効果的に行えることを見出して、本発明を完成させるに至った。

　すなわち、本発明は、
［１］周壁に複数個の開口部を有するステーターと、
　前記ステーターの内周面との間で径方向に所定の間隔をあけた状態で、前記ステーターの内側に配置されるローターとで構成される、
　ローター・ステータータイプのミキサーを処理槽の内部に配置し、
　前記処理槽の内部を加圧、大気圧（常圧）又は真空（減圧）の状態に保ちながら、前記ローター・ステータータイプのミキサーにより、流動性を有する被処理物に対し、乳化処理、分散処理、溶解処理、微粒化処理、混合処理、撹拌処理のうち、いずれか一種又は二種以上の処理を行う微粒化装置であって、
　回転している前記ローターにおいて所定圧力以上で、前記被処理物を流動させる機構を有する、
　微粒化装置、
［２］回転している前記ローターにおいて所定圧力以上で、前記被処理物を流動させる前記機構は、
　回転している前記ローターにおいて、前記ローターの径方向の内側で、前記ローターの回転方向に直交する方向から、前記被処理物を流動させる機構である、　
　前記［１］の微粒化装置、
［３］回転している前記ローターにおいて所定圧力以上で、前記被処理物を流動させる前記機構は、
　回転している前記ローターにおいて、前記ローターの径方向の内側に配置されている前記ローターを回転させる回転軸の外周近傍に、追加のローターを配置して回転させることで、回転している前記ローターにおいて所定圧力以上で、前記被処理物を流動させる機構である、
　前記［１］又は［２］の微粒化装置、
［４］回転している前記ローターにおいて所定圧力以上で、前記被処理物を流動させる前記機構は、
　回転している前記ローターにおいて、前記ローターの径方向の内側に配置されている前記ローターを回転させる回転軸の外周近傍に、ドラフトチューブを配置させることで、回転している前記ローターにおいて所定圧力以上で、前記被処理物を流動させる機構である、
　前記［１］乃至［３］のいずれかの微粒化装置、
［５］前記ローター・ステータータイプのミキサーが、
　前記ローターの径方向の外側のうち、前記被処理物と接触する部分が蓋部材で覆われているローター・ステータータイプのミキサーである、
　前記［１］乃至［４］のいずれかの微粒化装置、
［６］前記［１］乃至［５］のいずれかの微粒化装置を用いて、流動性を有する被処理物に対し、乳化処理、分散処理、溶解処理、微粒化処理、混合処理、撹拌処理のうち、いずれか一種又は二種以上の処理を行う、流動性を有する製品の製造方法、
［７］前記流動性を有する製品が飲食品、医薬品又は化学品である、前記［６］の流動性を有する製品の製造方法、
に関する。

　本発明によれば、ローター・ステータータイプのミキサーを備えている微粒化装置において、処理槽（タンク、ミキシングユニットなど）の内部を加圧、大気圧又は真空の状態に保ちながら、流動性を有する被処理物に対し、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理を長時間で（継続して）連続的に行った場合であっても、ローターの中心側（内径側）において、負圧の状態が生じることを積極的に抑制又は防止しつつ、流動性を有する被処理物に対し、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理をより効果的に行える機構を有する、新たな微粒化装置を提供することができる。

　また、このような新たな微粒化装置を用いて、流動性を有する被処理物に対し、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理を行う、流動性を有する製品（例えば、飲食品、医薬品、化学品（化粧品を含む））の製造方法を提供することができる。

ローター・ステータータイプのミキサーが備えているミキサーユニットの一般的な構成を説明する斜視図。 本発明の微粒化装置におけるローター・ステータータイプのミキサーが備えている機構を説明する概念図。 本発明の微粒化装置におけるローター・ステータータイプのミキサーが備えている機構の一実施形態を説明する概念図。 本発明の微粒化装置におけるローター・ステータータイプのミキサーが備えている機構を説明する他の概念図。 本発明の微粒化装置におけるローター・ステータータイプのミキサーが備えている機構の他の実施形態を説明する斜視図。 本発明の微粒化装置の一実施形態を説明する概念図であって、一部を省略し、一部を破切して表す斜視図。 追加のローター（第二ローター）を説明する概念図であって、（ａ）は、スクリュー型のローター、（ｂ）は、プロペラ型のローター。 実施例１の微粒化装置におけるミキサーの概略の構成を説明する分解斜視図。 実施例１の微粒化装置における真空時の動力の減少量を表すグラフ。 実施例２の微粒化装置における追加のローターを説明する概念図であって、回転軸の方向に直交する面に対して撹拌翼が３２度及び２５度で傾いているローター。 実施例２の微粒化装置における追加のローターの撹拌翼の先端速度と真空時の動力の減少量の関係を表すグラフ。 実施例３の微粒化装置における追加のローターの撹拌翼の先端速度と真空時の動力の減少量の関係を表すグラフ。 ステーターの開口率の計算を説明する参考図。

　本実施形態の微粒化装置は、ローター・ステータータイプのミキサーを処理槽（例えば、タンク、ミキシングユニットなど）の内部に配置し、前記処理槽の内部を加圧、大気圧（常圧）又は真空（減圧）の状態に保ちながら、前記ローター・ステータータイプのミキサーにより、流動性を有する被処理物に対し、乳化処理、分散処理、溶解処理、微粒化処理、混合処理、撹拌処理のうち、いずれか一種又は二種以上の処理を行うものである。

　前記ローター・ステータータイプのミキサーには、例えば、特許文献３又は特許文献４に記載されているものが挙げられる。具体的には、周壁に複数個の開口部を有するステーターと、前記ステーターの内周面との間で径方向に所定の間隔をあけた状態で、前記ステーターの内側に配置されるローターとで構成されるものが挙げられる。

　そして、本実施形態の微粒化装置は、回転している前記ローターにおいて所定圧力以上で、前記被処理物を流動させる機構を備えている。

　前記機構は、回転している前記ローターにおいて、前記ローターの径方向の内側で、前記ローターの回転方向に直交する方向（すなわち、ローターの回転軸の軸方向と平行方向）から、前記被処理物を流動させる実施形態にすることができる。これにより、前記ローターにおいて所定圧力以上で、前記被処理物を流動させる実施形態にするものである。

　例えば、図２に示すように、回転軸５を回転の中心として、矢印２０に示す方向に回転しているローター３において、矢印２１に示す方向に流動体を流動させる機構を有する実施形態である。すなわち、このような機構によって、回転軸を回転の中心として回転しているローターにおいて、回転軸の軸方向と平行方向に強制的に、被処理物を流動させることができる。

　被処理物を流動させる機構の一実施形態は、例えば、図３に示すものである。

　図３に示した実施形態では、前記機構は、回転している前記ローターにおいて、前記ローターの径方向の内側に配置されている前記ローターを回転させる回転軸５の外周近傍に、追加のローターを配置して回転させることで、回転している前記ローターにおいて所定圧力以上で、前記被処理物を流動させる実施形態である。

　例えば、図３に示すように、ローター３の上位部で回転軸５に、追加のローター（第二ローター）６ａ、６ｂ、６ｃが固定されている実施形態である。なお、以下、第二ローター６ａ、６ｂ、６ｃを総称して「第二ローター６」と表すことがある。

　すなわち、図３に示すように、回転軸５の回転によって、回転軸５に固定されているローター３が矢印２０に示す方向に回転すると同時に、第二ローター６も矢印２０に示す方向に回転し、これによって、矢印２１に示す方向に（回転軸５の軸方向と平行方向、例えば、略平行方向に）強制的に、被処理物を流動させる。こうして、矢印２０に示す方向に回転しているローター３の方向に、被処理物を送り込むことで、回転しているローター３において所定圧力以上で、被処理物を流動させる機構を有する実施形態である。

　なお、図３に示したように、追加のローター（第二ローター）は１個（１セット）であってもよいし、２個以上であってもよいが、本実施形態の微粒化装置の機構を簡略化して、微粒化装置の洗浄性などを向上する観点から、追加のローターは１個であることが好ましい。

　被処理物を流動させる機構の他の実施形態は、例えば、回転している前記ローターにおいて、前記ローターの径方向の内側に配置されている前記ローターを回転させる回転軸の外周近傍に、ドラフトチューブを配置させることで、回転している前記ローターにおいて所定圧力以上で、前記被処理物を流動させる機構である。すなわち、このような機構によっても、回転軸を回転の中心として回転しているローターにおいて、回転軸の軸方向と平行方向に、例えば、略平行方向に強制的に、被処理物を流動させることができる。

　ここでは、図示していないが、例えば、回転軸５の外周近傍に、ドラフトチューブを配置し、これによって、矢印２１に示す方向に強制的に、被処理物を流動させる。これによって、矢印２０に示す方向に回転しているローター３の方向に、被処理物を送り込むことで、回転しているローター３において所定圧力以上で、被処理物を流動させる機構を有する実施形態である。

　また、図示していないが、図３に示したように、第二ローター６を追加のローターとして配備した上で、さらに、回転軸５の外周近傍に、ドラフトチューブを配置し、これによって、矢印２１に示す方向に強制的に、被処理物を流動させる機構とすることができる。

　なお、ドラフトチューブは１個（１セット）であってもよいし、２個以上であってもよい。本実施形態の微粒化装置の機構を簡略化して、微粒化装置の洗浄性などを向上する観点から、ドラフトチューブは１個であることが好ましい。

　いずれにしても、図２及び図３において、矢印２１に示す方向に強制的に、被処理物を流動させることで、処理槽の内部を加圧、大気圧又は真空の状態に保ちながら、流動性を有する被処理物に対し、乳化、分散、微粒化、混合、撹拌などの処理を長時間で連続的に行った場合であっても、ローター３の中心側（内径側）において、負圧の状態が生じることを積極的に抑制又は防止することができる。これによって、キャビテ―ションの発生を抑制又は防止することができる。

　上記で説明した図２及び図３に例示され、また、上記で説明した機構を備えている本実施形態の微粒化装置で、回転しているローター３において所定圧力以上で、被処理物を流動させるとは、例えば、２００００Ｌ容の処理槽内で、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理を行う場合において、具体的には、絶対圧で１０１３００（常圧）Ｐａ以上の圧力又は蒸気圧以上の圧力で、被処理物を流動させることをいう。

　図３又は図５に示した実施形態において、第二ローター６を用いて、回転しているローター３において所定圧力以上で、被処理物を流動させる場合には、第二ローター６の角度、撹拌翼の形状・構造（寸法、傾き）などについて、所定圧力以上で積極的に、被処理物を流動させることができる構造を採用することが好ましい。

　ここで、第二ローター６の角度とは、撹拌翼が回転軸の方向に直交する面に対して傾いている角度のことである。例えば、図１０に示した上側の第二ローターでは、第二ローターの角度、すなわち、撹拌翼の傾きは３２度であり、図１０に示した下側の第二ローターでは、第二ローターの角度、すなわち、撹拌翼の傾きは２５度である。

　従来のローター・ステータータイプのミキサーを処理槽内に備えている従来の微粒化装置では処理槽の内部を加圧、大気圧又は真空の状態に保ちながら、流動性を有する被処理物に対し、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理を長時間で連続的に行うことで、キャビテ―ションが発生すると、動力の低下に繋がり、処理の効率が低下していた。

　一方、本実施形態のローター・ステータータイプのミキサーを備えている微粒化装置では、回転しているローターにおいて所定圧力以上で、被処理物を流動させる、図２及び図３に例示され、また、上記で説明した機構を備えている。

　このような本実施形態の微粒化装置によれば、処理槽の内部を加圧、大気圧又は真空の状態に保ちながら、流動性を有する被処理物に対し、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理を長時間で連続的に行った場合であっても、ローターの中心側（内径側）において、負圧の状態が生じることを積極的に抑制又は防止することができる。これにより、動力の低下を抑制し、流動性を有する被処理物に対し、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理をより効果的に行うことができる。

　ここでいう、真空の状態とは、大気圧の状態よりも低い気圧のことをいい、好ましくは０～－０．５ＭＰａ、より好ましくは０～－０．２ＭＰａ、さらに好ましくは０～－０．１５ＭＰａ、特に好ましくは０～－０．１ＭＰａである。

　従来のローター・ステータータイプのミキサーを含む従来の微粒化装置では、処理槽の内部を加圧、大気圧又は真空の状態に保ちながら、流動性を有する被処理物に対し、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理を長時間で連続的に行うことで、キャビテ―ションの発生が原因となるステーターの折損などの問題があった。

　一方、本実施形態のローター・ステータータイプのミキサーを備えている微粒化装置では、回転しているローターにおいて所定圧力以上で、被処理物を流動させる、図２及び図３に例示され、また、上記で説明した機構を備えている。このような本実施形態の微粒化装置によれば、処理槽の内部を加圧、大気圧又は真空の状態に保ちながら、流動性を有する被処理物に対し、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理を長時間で連続的に行った場合であっても、キャビテ―ションの発生が原因となるステーターの折損などの問題を解消することができる。

　本実施形態の微粒化装置は、前記ローターの径方向の外側のうち、前記被処理物と接触する部分が蓋部材で覆われている形態とすることもできる。

　図４及び図５に示す実施形態では、ステーター２の上部の径方向で外側から一部について、径方向で内側に開口８を有する蓋部材７が覆っている。

　すなわち、図４及び図５に示すローター・ステータータイプのミキサーでは、本来なら径方向で外側に向けて、被処理物を自由に流動させる箇所（上側の箇所）を、ドーナツ形状（二重円状）などの蓋部材７が覆って閉鎖している。

　そこで、図４及び図５に示す実施形態において、回転しているローター３において所定圧力以上で、被処理物を流動させる機構により、矢印２１に示す方向に、被処理物が流動されると、矢印２０に示す方向に回転しているローター３において、蓋部材７の内径側に形成されている開口８を介して、ローター３の方向に、被処理物が流動されることになる。これによって、ローター３の中心側（内径側）において、負圧の状態が生じることをより積極的に抑制又は防止することで、キャビテ―ションの発生をより効果的に抑制又は防止することができる。

　また、図４及び図５に示す実施形態において、回転しているローター３において所定圧力以上で、被処理物を流動させる機構により、矢印２１に示す方向からローター３の方向に、被処理物が流動されると、ステーター２の内周近傍では、本来なら径方向で外側に向けて、被処理物を自由に流動させる箇所（上側の箇所）を、蓋部材７が覆って閉鎖しているため、ステーター２を通過せずに、ローター３の近傍から外部へ漏れてしまう状態が少なくなる。これによって、ローター３の中心側（内径側）において、負圧の状態が生じることをより積極的に抑制又は防止することで、キャビテ―ションの発生をより効果的に抑制又は防止することができる。

　例えば、図４及び図５に示す実施形態を採用することで、高速で回転するローター３と固定されているステーター２との間で径方向に形成される所定の大きさの隙間δの近傍において、高い剪断応力が発生することを利用することができる。これにより、流動性を有する被処理物に対し、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理を効果的に行うことができる。

　従来技術では、ローター・ステータータイプのミキサー、及びホモミキサーなどの高剪断型ミキサーを用いる際に、ローターの中心側（内径側）において、負圧の状態が生じることを積極的に抑制又は防止する方法は提案されていなかった。むしろ、ローターの中心側（内径側）において、負圧の状態が生じることで、キャビテーションが発生し、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理を効果的に行えると言われていた。

　また、従来技術では、本実施形態の微粒化装置とは異なり、ローター３の中心側（内径側）において、負圧の状態が生じることを積極的に抑制又は防止するために、第二ローターに相当する部材を設けることについて検討されていなかった。まして、回転しているローター３において所定圧力以上で、被処理物を流動させるために、第二ローターに要請される撹拌翼の形状・構造（寸法、傾き）などについて検討されていなかった。

　ここで、本実施形態の微粒化装置では、第二ローター６の形状・構造は、ローター３やステーター２に向けて、被処理流体を押し込むように流す力を発揮できれば、特に制限されないが、被処理流体を押し込むように流す力を強く発揮できる観点から、好ましくは、スクリュー型、プロペラ型であり、より好ましくは、プロペラ型である。

　本実施形態の微粒化装置では、例えば、ローター３の回転軸５を中心とする径方向における長さ（直径）が２５０～５００ｍｍである場合、第二ローター６の撹拌翼の高さ（回転軸５の軸方向における長さ）は、好ましくは８０ｍｍ以上である。また、より好ましくは１００ｍｍ以上、さらに好ましくは１２０ｍｍ以上、さらに好ましくは１４０ｍｍ以上、さらに好ましくは１６０ｍｍ以上、さらに好ましくは１８０ｍｍ以上、さらに好ましくは２００ｍｍ以上、さらに好ましくは２２０ｍｍ以上、さらに好ましくは２４０ｍｍ以上、さらに好ましくは２６０ｍｍ以上、さらに好ましくは２８０ｍｍ以上である。

　なお、第二ローター６の撹拌翼の高さの上限は、回転軸５の軸方向における長さ以内であれば、特に制限されないが、例えば、第二ローター６の撹拌翼の高さは、好ましくは１５００ｍｍ以下である。また、より好ましくは１０００ｍｍ以下、さらに好ましくは８００ｍｍ以下、さらに好ましくは６００ｍｍ以下である。

　本実施形態の微粒化装置では、例えば、ローター３の回転軸５を中心とする径方向における長さ（直径）が２５０～５００ｍｍである場合、第二ローター６の撹拌翼の傾きは、好ましくは１０～８０°、より好ましくは１５～７０°、さらに好ましくは２０～６０°、さらに好ましくは２５～５０°、さらに好ましくは２５～４０°、さらに好ましくは３０～４０°、さらに好ましくは３０～３５°である。

　第二ローター６の撹拌翼の傾きが１０～８０°であれば、ローター３の中心側（内径側）において、負圧の状態が生じることを積極的に抑制又は防止する目的から、回転しているローター３において所定圧力以上で、被処理物を効果的に流動させることができる。

　本実施形態の微粒化装置では、従来のローター・ステータータイプのミキサーを備えている従来の微粒化装置と比較して、処理槽の内部を加圧、大気圧又は真空の状態に保ちながら、流動性を有する被処理物に対し、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理を長時間で連続的に行った場合であっても、ローター３の中心側（内径側）において、負圧の状態が生じることを積極的に抑制又は防止することができる。これにより、動力の低下を抑制し、流動性を有する被処理物に対し、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理をより効果的に行うことができる。

　また、本実施形態の微粒化装置では、従来のローター・ステータータイプのミキサーを含む従来の微粒化装置と比較して、処理槽の内部を加圧、大気圧又は真空の状態に保ちながら、流動性を有する被処理物に対し、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理を長時間で連続的に行った場合であっても、ローター３の中心側（内径側）において、負圧の状態が生じることを積極的に抑制又は防止することができる。これにより、キャビテーションの発生をより効果的に抑制又は防止し、キャビテ―ションの発生に伴うステーターの折損などの問題を解消することができる。

　本実施形態の微粒化装置では、一部を省略した分解斜視図である図６に示すように、処理槽の内部を加圧、大気圧又は真空状態に保つことがきる処理槽１１内に、図５の（符号１０）に示すように、回転しているローター３において所定圧力以上で、被処理物を流動させる機構を設けることができる。

　本実施形態の微粒化装置では、従来のローター・ステータータイプのミキサーを備えている従来の微粒化装置と比較して、処理能力の高い状態で、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理を長時間で連続的に行うことができる。

　本実施形態の微粒化装置を用いて、流動性を有する被処理物に対し、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理を行う際に、処理能力の高い状態で効率的に、固体（粉末など）と液体（水など）に対し、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理を行うことができる。

　このとき、例えば、本実施形態の微粒化装置を用いて、流動性を有する被処理物（水など）に対し、処理能力の高い状態で、所定量の固体（粉末など）を分散又は／溶解するための所要時間を従来よりも短縮させることができる。

　また、本実施形態の微粒化装置を用いて、流動性を有する被処理物（水など）に対し、処理能力の高い状態で、大容量の固体（粉末など）を分散又は／溶解するための所要時間を所定内に設定することができる。

　なお、ここでいう、固体とは、流動性を有する被処理物に対し、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などできる粉末などの固体の全部をいう。

　本実施形態の微粒化装置を用いて、流動性を有する被処理物に対し、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理を行う際に、処理能力の高い状態で効率的に、任意の水相と油相に対し、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理を行うことができる。これにより、水中油型乳化物、油中水型乳化物のうち、いずれの乳化物をも製造することができる。

　本実施形態の微粒化装置を用いて、流動性を有する被処理物に対し、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理を行う際に、特許文献３（国際公開２０１２／０２３２１８）に記載されている微粒化装置と同様の概念で、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理の条件を調整や設定することができる。

　具体的には、以下の式１による。

　ここで、前記の式１中、
　ε_t：全エネルギー消散率 [m²/s³]
　ε_l：ステーターの開口部の局所エネルギー消散率 [m²/s³]
　f_{s_h}：剪断頻度
　t_m ：混合時間 [s]
　A：ステーターの開口率 [-]
　n_r ：ローターブレードの枚数 [-]
　D ：ローターの直径 [m]
　δ ：ローターとステーターの隙間 [m]
　h ：ステーターの高さ [m]
　l ：ステーターの厚み [m]
　d ：ステーターの孔径 [m]
　N_p ：動力数 [-]
　N_qd ：流量数 [-]
　N ：回転数 [1/s]
　V ：液量 [m³]
　C_h：ステーターにおける形状依存項 [m⁵]
　である。

　前記の式１において、ステーターの開口部の局所エネルギー消散率（すなわち、ローターとステーターの隙間（ギャップ）における局所エネルギー消散率）：ε_l [m²/s³] は、「乳化強度（どのくらい強い力か）」に相当する。また、剪断頻度：F _s h は、単位時間に何回で、力を受けたかを示している。

　そこで、「乳化強度（どのくらい強い力か）」と、「剪断頻度（単位時間に力を何回受けたか）」と「混合時間：t_m [s] 」の積によって、全エネルギー消散率：ε_t を求めているものである。

・前記の式１の「ステーターの開口率：A [-]」
　図１３は、ステーターの開口率：A [-] の計算を説明する参考図である。ステーターの開口率：A [-] は、ステーター側面の面積：Ss [m²] と、全部の穴の面積：Sh [m²] の比率　Sh/Ss [-] である。

　Ss = π * ( D + 2δ ) * h 、 Sh = π / 4 * d² * n なので、 A = d² *ｎ / ( 4 * ( D + 2δ ) * h ) で計算することができる。ここで、Dは、翼径 [m] 、hは、ステーターの高さ [m] 、 dは、孔径 [m] 、nは、孔数 [-] である。

・前記の式１の「動力数：Np [-]」
　非特許文献１（改定六版　化学工学便覧(化学工学会編　丸善株式会社)」）の「７　撹拌」の頁に掲載されている「表７・１　撹拌でよく用いられる無次元数」に、動力数は、Np = P / ρ * N³ * D⁵　という計算式で求められることが記載されている。ここで、Pは、動力 [kW] 、ρは、密度 [kg/m³] 、 Nは、回転数 [s^-1] 、 Dは、翼径 [m] である（非特許文献１「化学工学便覧」の表７・１中、回転数をn（小文字）、翼径をd（小文字）で記されているが、本明細書において記号の統一のため、ここでは、回転数をN（大文字）、翼径をD（大文字）と記す。）。

　動力は、実測値として既知であり、密度、回転数、翼径は、物性値、運転条件として既知であるため、動力数：Npは、数値として計算できる。

・前記の式１の「流量数：Nqd」
　動力数：Npと同様にして、非特許文献１（改定六版　化学工学便覧(化学工学会編　丸善株式会社)」）の「７　撹拌」の頁に掲載されている「表７・１　撹拌でよく用いられる無次元数」にあるように、（吐出）流量数は、Nqd = qd / N * D³ という計算式で求められる。ここで、qdは、吐出流量 [m³/s] 、Nは、回転数 [s^-1] 、 Dは、翼径 [m] である。

　吐出流量は、実測値として既知であり、回転数、翼径は、装置条件、運転条件として既知であり、流量数：Nqd は、数値として計算できる。

・前記の式１と『液滴径』との関係
　特許文献３（国際公開ＷＯ２０１２／２３２１８）で検証されているように、ローター・ステータータイプのミキサーにおいては、前記の式１によって求められる全エネルギー消散率：ε_t により被処理流体の液滴径の変化（液滴の微粒化傾向）を一括して表現（評価）できる。

　この全エネルギー消散率：ε_t を導き出す計算式に含まれる、ローター・ステーターの寸法と運転時の動力・流量を測定することにより得られる各ミキサーに固有の数値であるステーターにおける形状依存項：C_h [-] の値の大きさを評価することにより、ミキサーの性能（被処理流体に対する、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理におけるミキサーの性能）を評価することができる。

　上述した全エネルギー消散率：ε_t を導き出す計算式に明らかなように、ステーターにおける形状依存項：C_h [-] は、ステーターの開口率：A [-] 、ローターブレードの枚数：n_r [-] 、ローターの直径：D [m] 、ローターとステーターの隙間：δ [m] 、ステーターの高さ：h [m] 、ステーターの孔径：d [m] 、ステーターの厚み：l [m] 、流量数：N_qd [-] 、動力数：N_p [-] に基づく各ミキサーに固有の数値である。

　そこで、この値の大きさを比較（評価）することで、多種多様なミキサーの性能（被処理流体に対する、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理におけるミキサーの性能）を評価できる。

　全エネルギー消散率：ε_t を導き出す前記の式１中のステーターにおける形状依存項：C_h [-] の値の大きさを比較（評価）することで、多種多様なミキサーの性能を評価できる。

　そこで、全エネルギー消散率：ε_t を導き出す前記の式１に含まれる、各ミキサーに固有の数値である、ステーターにおける形状依存項：C_h [-] の値の大きさを比較（評価）することで、多種多様なミキサーの性能を評価できると共に、高性能のミキサーを設計（開発、作製）できる。

　特許文献３（国際公開ＷＯ２０１２／２３２１８）で検証されているように、前記の式１で計算される全エネルギー消散率：ε_t は、ローター・ステータータイプのミキサーにおいて、運転条件や形状の違いを包括的に考慮して、その性能を評価できる指標である。

　ローター・ステータータイプのミキサーでは、全エネルギー消散率：ε_t の値を一致させることで、運転条件や形状の違いを包括的に考慮して、スケールアップあるいはスケールダウンすることができる。

　また、ローター・ステータータイプのミキサーの実験機規模及び／又はパイロットプラント規模における全エネルギー消散率：ε_t の値と、スケールアップあるいはスケールダウンする実製造機におけるε_tの値の計算値とを一致させることで、スケールアップあるいはスケールダウンすることができる。

　すなわち、特許文献３で検証されているように、ローター・ステータータイプのミキサーを用いて、被処理流体を処理した場合、前記の式１で求められる全エネルギー消散率：ε_t が大きいと、液滴径が小さくなる傾向になることが分かっている。そして、実際に処理された後の被処理流体の平均液滴径：d₅₀ と、前記の式１で求められる全エネルギー消散率：ε_t の間には、次の関係式が成立している。

　平均液滴径：d₅₀ = a * Ln (ε_t) + b　（R = 0.91、a = -6.2465、b = 116.42）
　ローター・ステータータイプのミキサーを用いて、被処理流体を処理するにあたり、上述した関係式から、所定の液滴径を得るために必要な前記の式１から計算される全エネルギー消散率：ε_t を得ることができる。

　次に、前記の式１の運転条件に係わる情報（N：回転数 、t_m：混合時間 、V：処理液の体積 、・・・ 、１回の製造量）を入力すると、所定の液量を、所定の時間内と、所定の回転数において、所定の液滴径を得るために必要な形状依存項：C_h の値を逆算できる。そして、最後に、所定の形状依存項：C_h の値になるようなミキサーの形状を計算する。

　このように、ミキサーの形状の情報を入力すると、形状依存項：C_h を計算できるので、結果的に、所定の液滴径を決め、所定の製造条件を入力することで、最適なミキサーの形状の情報を計算できることになり、この指針に沿って、ミキサーを設計することが可能になる。

　一方、実際に設計したミキサーの微粒化の性能を推定するためには、上述した計算手順の逆をたどる。具体的には、実際に設計したミキサーの形状の情報を入力すると、形状依存項：C_h を計算できる。

　次に、形状依存項：C_h と 所定の運転条件（N：回転数 、t_m：混合時間 、V：処理液の体積 、・・・ 、１回の製造量）を入力すると、前記の式１の値（全エネルギー消散率：ε_t）を計算できる。

　最後に、上述した平均液滴径：d₅₀ と、全エネルギー消散率：ε_t の関係式に、前記の式１から計算された値を代入することで、所定の液量で、所定の時間内に、所定の回転数において得られる液滴径を計算することができる。

　上述した平均液滴径：d₅₀ と、全エネルギー消散率：ε_t との関係式にあるように、全エネルギー消散率：ε_t とが大きいと、液滴径が小さくなる傾向になる。

　前記の式１は、形状依存項：C_h と、運転条件項（N：回転数 、t_m：混合時間 、V：処理液の体積 、・・・ 、１回の製造量）から成立している。

　通常では、運転条件項は、種々の前提のもとで決まり、簡単には変わらないと考えられ、一定値として仮定することができる。

　そこで、形状依存項が大きくなるに従って早く、液滴径は小さくなる、つまり、液滴径は形状依存項の関数であると言える。

　そこで、形状依存項の多寡を評価することで、ミキサーの性能（すなわち、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理の性能）を数値的に評価できることができる。

　そこで、前記の式１に基づいて、全エネルギー消散率：ε_t [m²/s³] を計算することで、流動性を有する被処理物に対し、乳化・分散・溶解・微粒化・混合、撹拌などの処理を行う、ローター・ステータータイプのミキサーを備えている本実施形態の微粒化装置の運転時間と、これによって得られる製品の液滴径を推定して、所望の液滴径を有する流動性を有する製品を製造することができる。

　本実施形態の微粒化装置に備えられているローター・ステータータイプのミキサーにおいても、特許文献３に記載されている微粒化装置と同様の概念で、液滴径と全エネルギー消散率：ε_t の値（大きさ）との関係式を構築し、これに基づいて、所望の液滴径に必要な全エネルギー消散率：ε_t の値を計算することができる。ここで、上述したように、液滴径は、全エネルギー消散率：ε_t の値に依存しており、液滴径が小さくなるほど、全エネルギー消散率：ε_t の値が大きくなる関係式である。

　例えば、特定の流動性を有する被処理物を対象に、ローター・ステータータイプの小型ミキサーを用いて、小規模スケール（ラボスケール、パイロットスケール）で、液滴径と全エネルギー消散率：ε_t の値の対数の関係を２点以上で計算する。その上で、これらの関係を線形最小二乗法又は非線形最少二乗法などで数式化して、目標とする液滴径に対応する全エネルギー消散率：ε_t の値を計算することができる。

　なお、全エネルギー消散率：ε_t の値を計算するにあたり、実際の処理に用いるミキサーや、実際に処理する規模などで、液滴径と全エネルギー消散率：ε_t の値の対数の関係を２点以上で計算することができる。

　本実施形態の微粒化装置に配備されているローター・ステータータイプのミキサーでは、回転しているローターにおいて所定圧力以上で、流動性を有する被処理物を流動させる機構を備えている。そこで、従来のローター・ステータータイプのミキサーを含む従来の微粒化装置と比較して、動力数：N_p [-] を高めることができると共に、ステーターにおける形状依存項の係数：C_h を高めることができる。

　なお、動力数：Np [-] は、上述したように定義され、化学工学の分野では一般的に使われる無次元数である。 つまり、動力数：Np [-] は、実験で測定した動力：P から導き出せる、無次元数である。なお、動力：P は、ローター・ステータータイプのミキサーの消費電力 [Kw] と同義である。

　従来のローター・ステータータイプのミキサーを含む従来の微粒化装置では、ステーターにおける形状依存項の係数：C_h は一定であった。そこで、仮に、液滴径を小さくするためには、全エネルギー消散率：ε_tの値を大きくする必要があり、このためには、混合時間：t_m [s] と回転数：N [s^-1] を増やし、液量：V [m³] を減らす必要があった。

　一方、本実施形態の微粒化装置では、ローター・ステータータイプのミキサーを含む微粒化装置であっても、ステーターにおける形状依存項の係数：C_h 自体を高くすることができる。そこで、従来と同様の混合時間：t_m [s] と回転数：N [s^-1] と液量：V [m³] であれば、より液滴径を小さくすることができる。

　また、本実施形態の微粒化装置では、ローター・ステータータイプのミキサーを含む微粒化装置であっても、ステーターにおける形状依存項の係数：C_h 自体を高くすることができる。そこで、従来と同様の回転数：N [s^-1] と液量：V [m³] であれば、必要とする混合時間：t_m を短縮させることができる。

　これらは、本実施形態の微粒化装置に配備されているローター・ステータータイプのミキサーが、回転しているローターにおいて所定圧力以上で、被処理物を流動させる機構を備えていることから実現されるものである。

　一般的に、従来のローター・ステータータイプのミキサーを含む微粒化装置では、処理能力を向上させた場合、装置自体の劣化に伴う装置の部品の損傷が早く、装置の部品の修復や交換などを高頻度で行う必要があり、本実施形態の微粒化装置を用いても、従来と同様の装置の部品の修復や交換などが必要であると予想された。

　しかし、このような予想に反して、本実施形態の微粒化装置では、特に処理槽の内部を真空の状態に保ちながら、長時間で連続的に処理能力を向上させた場合においても、キャビテーションの発生に伴うステーターの折損という問題が解消され、装置の部品の修復や交換などを高頻度で行う必要がなくなった。

　特に、従来のローター・ステータータイプのミキサーを含む従来の微粒化装置を用いて、処理槽の内部を真空の状態に保ちながら、流動性を有する被処理物に対し、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理を長時間で連続的に行った場合に、ローターの中心側（内径側）において、負圧の状態が生じることで、キャビテーションが発生し、これに伴う微粒化装置の動力の低下が見られた。そこで、本実施形態の微粒化装置を用いても、従来と同様の動力の低下が見られると予想された。

　しかし、このような予想に反して、本実施形態の微粒化装置を用いて、処理槽の内部を真空の状態に保ちながら、流動性を有する被処理物に対し、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理を長時間で連続的に行った場合においても、キャビテーションの発生に伴う動力の低下は見られなかった。

　このように、本実施形態の微粒化装置では、従来のローター・ステータータイプのミキサーを含む従来の微粒化装置と比較して、液滴径を小さくする処理能力、すなわち、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理能力を効果的に向上させることができる。また、処理槽の内部を真空の状態に保ちながら、流動性を有する被処理物に対し、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理を長時間で連続的に行った場合においても、キャビテーションの発生に伴う動力の低下の問題や、ステーターの折損などの問題も解消することができた。

　本実施形態の微粒化装置では、回転しているローターにおいて所定圧力以上で、被処理物を流動させる特有の機構を備えている。このとき、本実施形態の微粒化装置では、回転しているローターにおいて所定圧力以上で、被処理物を流動させる機構を備えていない従来のローター・ステータータイプのミキサーを含む従来の微粒化装置と比較して、前記の式１の動力数：Np [-] は、好ましくは１．２～２倍、より好ましくは１．２～１．９倍、さらに好ましくは１．２～１．８倍、さらに好ましくは１．２～１．７倍、さらに好ましくは１．２～１．６倍、さらに好ましくは１．２～１．５倍、さらに好ましくは１．３～１．５倍である。

　本実施形態の微粒化装置では、従来の微粒化装置と比較して、動力数：Np [-] が１．２倍以上であれば、液滴径を小さくする処理能力、すなわち、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理能力を効果的に向上させることができるために好ましい。また、本実施形態の微粒化装置では、従来の微粒化装置と比較して、動力数：Np [-] が２倍以下であれば、液滴径を小さくする処理能力、すなわち、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理能力を効果的に向上させることができると共に、処理槽の内部を加圧、大気圧又は真空の状態に保ちながら、流動性を有する被処理物に対し、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理を長時間で連続的に行った場合においても、キャビテーションの発生に伴う動力の低下が見られないために好ましい。

　本実施形態の微粒化装置では、流動性を有する被処理物に対し、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理を行う前と当該処理を行った後に、水中油型乳化物（乳飲料、流動食、経腸栄養剤など）の液滴径を比較すると、当該処理を行う前の脂肪の液滴径（平均脂肪球径）が例えば５～１００μｍである場合に、当該処理を行った後の平均脂肪球径は、好ましくは０．１～３μｍ、より好ましくは０．１～２μｍ、さらに好ましくは０．２～１μｍ、さらに好ましくは０．２～０．９μｍ、さらに好ましくは０．３～０．８μｍ、さらに好ましくは０．３～０．７μｍである。

　このとき、当該処理を行う前の平均脂肪球径は、好ましくは５～１００μｍ、より好ましくは５～５０μｍ、さらに好ましくは５～２５μｍ、さらに好ましくは１０～２０μｍである。

　このとき、本実施形態の微粒化装置では、当該処理を行う前の平均脂肪球径が５μｍ以上であれば、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理の実質的な効果が得られる（発揮される）ために好ましい。また、本実施形態の微粒化装置では、当該処理を行う前の平均脂肪球径が１００μｍ以下であれば、当該処理の十分な効果が得られるために好ましい。

　本実施形態の微粒化装置では、被処理物の処理時間は、特に制限されず、長時間でもよいし、短時間でもよい。

　例えば、脂質の液体原料（クリーム、コンパウンドクリーム、食用油脂など）及び／又はタンパク質の粉体原料（ミルクタンパク質、ホエイタンパク質、分離大豆タンパク質など）を水中に分散及び／又は溶解させる場合に、被処理物の処理時間は、好ましくは１０～１８０分間、より好ましくは１０～１２０分間、さらに好ましくは１０～８０分間、さらに好ましくは１０～６０分間、さらに好ましくは１０～４０分間、さらに好ましくは１０～２０分間である。

　このとき、脂質の液体原料及び／又はタンパク質の粉体原料を水中に分散及び／又は溶解させる場合に、被処理物の処理時間が同じであれば、本実施形態の微粒化装置では、従来のローター・ステータータイプのミキサーを含む従来の微粒化装置と比較して、被処理物の処理量（処理能力）が２倍となる。

　すなわち、脂質の液体原料及び／又はタンパク質の粉体原料を水中に分散及び／又は溶解させる場合に、被処理物の処理量が同じであれば、本実施形態の微粒化装置では、従来のローター・ステータータイプのミキサーを含む従来の微粒化装置と比較して、被処理物の処理時間が半分（２分の１）になる。

　本実施形態の微粒化装置では、被処理物の処理温度は、特に制限されず、被処理物が流動性を有すればよく、被処理物が凝固点以上の温度であればよい。

　例えば、被処理物の主要な成分が水である場合に、水の凝固点が０℃であるため、被処理物の処理温度は、好ましくは０～１５０℃、より好ましくは３～１４０℃、さらに好ましくは５～１３０℃、さらに好ましくは５～１２０℃、さらに好ましくは５～１１０℃、さらに好ましくは５～１００℃、さらに好ましくは５～８０℃、さらに好ましくは５～６０℃である。

　このとき、本実施形態の微粒化装置では、処理槽の内部を加圧の状態に保てば、被処理物の処理温度を１００℃以上に設定して運転（操作）することができる。

　また、本実施形態の微粒化装置では、処理槽の内部を大気圧又は真空の状態に保てば、被処理物の処理温度を１００℃未満に設定して運転することができる。

　なお、本実施形態の微粒化装置では、被処理物の主要な成分が水以外（油脂、有機溶媒など）である場合にも、被処理物の主要な成分が水である場合と同様な概念で、被処理物の処理温度を設定して運転することができる。

　本実施形態の微粒化装置では、被処理物の粘度は、特に制限されず、被処理物が流動性を有すればよいが、好ましくは０．１～５００００ｍＰａ・ｓ、より好ましくは０．２～２５０００ｍＰａ・ｓ、さらに好ましくは０．３～１００００ｍＰａ・ｓ、さらに好ましくは０．５～５０００ｍＰａ・ｓ、さらに好ましくは１～５０００ｍＰａ・ｓである。

　このとき、本実施形態の微粒化装置では、被処理物の粘度が０．１ｍＰａ・ｓ以上であれば、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理の実質的な効果が得られるために好ましい。また、本実施形態の微粒化装置では、被処理物の粘度が５００００ｍＰａ・ｓ以下であれば、当該処理の十分な効果が得られるために好ましい。

　本実施形態の微粒化装置では、被処理物の固形分濃度は、特に制限されず、被処理物が流動性を有すればよく、例えば、被処理物が飽和濃度以下の濃度であればよいが、好ましくは０．１～９０重量％、より好ましくは０．５～８０重量％、さらに好ましくは１～７０重量％、さらに好ましくは５～６５重量％、さらに好ましくは７～６０重量％、さらに好ましくは１０～５５重量％、さらに好ましくは１２～５０重量％、さらに好ましくは１５～４５重量％である。

　このとき、本実施形態の微粒化装置では、被処理物の固形分濃度が０．１重量％以上であれば、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理の実質的な効果が得られるために好ましい。また、本実施形態の微粒化装置では、被処理物の固形分濃度が９０重量％以下であれば、当該処理の十分な効果が得られるために好ましい。

　本実施形態の微粒化装置では、撹拌翼の先端速度は、前記の式１の剪断頻度：f_{s_h} の影響因子であり、特に制限されず、処理槽の内部を加圧、大気圧又は真空の状態に保ちながら、流動性を有する被処理物に対し、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理を長時間で連続的に行った場合においても、キャビテーションの発生に伴う動力の低下が見られなければよい。

　なお、撹拌翼の先端速度：U [m/s] は、以下のように定義される
　U = π * N * D （π：円周率、N：回転数、D：ミキサーの直径）

　一般的に、従来のローター・ステータータイプのミキサーを含む従来の微粒化装置では、処理槽の内部を真空の状態に保ちながら、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理能力を向上させるために、撹拌翼の先端速度を２０ｍ／ｓ以上に設定すると、キャビテーションに伴う動力の低下が見られた。

　しかし、これに対して、本実施形態の微粒化装置では、処理槽の内部を真空の状態に保ちながら、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理能力を向上させるために、撹拌翼の先端速度を２０ｍ／ｓ以上に設定しても、キャビテーションの発生を抑制又は防止しており、動力の低下が見られなかった。

　本実施形態の微粒化装置では、撹拌翼の先端速度は、好ましくは１～１００ｍ／ｓ、より好ましくは２～８０ｍ／ｓ、さらに好ましくは５～７０ｍ／ｓ、さらに好ましくは７～６０ｍ／ｓ、さらに好ましくは１０～５０ｍ／ｓである。

　本発明の別の実施形態は、本実施形態の微粒化装置を用いて、流動性を有する被処理物を、乳化処理、分散処理、溶解処理、微粒化処理、混合処理、撹拌処理のうち、いずれか一種又は二種以上の処理を行う、流動性を有する製品の製造方法である。

　本実施形態では、流動性を有する製品とは、固体状ではない液状やゲル状などの全部の流体の製品をいう。そして、この製品とは、流動性を有する被処理物（原材料など）を商業的に（工業的に）加工して得られた全部の製造物が該当する。具体的には、この製品とは、流動性を有する飲食品、流動性を有する医薬品、流動性を有する化学品（化粧品を含む）などが該当する。

　本実施形態の流動性を有する飲食品とは、医薬品として認可されたもの以外であって、経口摂取（投与）や経管摂取（投与）（経鼻摂取、胃ろう）できるものを含めて、流動性を有する全部の飲食品をいう。

　本実施形態の流動性を有する飲食品とは、清涼飲料（茶系飲料、コーヒー飲料、ココア飲料など）、乳飲料、乳酸菌飲料、発酵乳、練乳、クリーム、コンパウンドクリーム、食用油脂（植物油脂、調製油脂など）、エキス、出汁、調味料（醤油、たれ、つゆ、マヨネーズ、ケチャップ、ドレッシング、味噌など）、カレーやシチューなどのルウ、インスタント食品向けのスープ、栄養食品（流動食、介護食（トロミ食など）、調製粉乳、ドリンク剤など）、バター、マーガリン、スプレッド、油性菓子（チョコレートなど）などである。なお、本実施形態の流動性を有する飲食品には、これらの中間製品、半製品、最終製品も含まれる。

　ここで、中間製品、半製品とは、その後に加工などを必要とする製品であり、乾燥処理による粉末化、保形剤などの添加による固形化、増粘剤やゲル化剤などの添加による粘性の付与、他成分との混合による性状の変更などに供する製品などを含むものである。

　なお、本実施形態では、流動性を有する飲食品のうち、その特性上から、その配合成分（栄養成分）を高濃度で含む必要がある飲食品において、その調合時間の短縮などに有効である。

　すなわち、本実施形態では、練乳、栄養食品の流動食、介護食、調製粉乳、調味料のドレッシング、味噌、カレーやシチューなどのルウ、インスタント食品向けのスープに適用することが好ましい。

　また、本実施形態の流動性を有する飲食品には、例えば、固体原料を微粒化（粉砕など）してから、本実施形態の微粒化装置に固体原料を投入し、流動性を有する液体原料に分散・混合させながら所定の温度で管理や制御（保持など）して抽出するものが含まれる。また、本実施形態の微粒化装置に固体原料を投入してから、当該固体原料を微粒化すると共に、流動性を有する液体原料に分散・混合させながら所定の温度で管理や制御して抽出することで、エキス、出汁などが得られるものも含まれる。

　ここで、固体原料とは、具体的には、茶葉（緑茶、烏龍茶、紅茶など）、抹茶、コーヒー、カカオ、ハーブ、トリュフ、シイタケ、マツタケ、肉類（豚、牛、鳥など）、魚貝類、海草類、果物、野菜などである。

　また、液体原料とは、具体的には、水（冷水、温水、熱水などを含む）、牛乳（生乳を含む）、乳飲料（乳成分を含む流体）、脱脂乳、還元脱脂乳、豆乳、果汁、野菜汁などである。

　本実施形態では、例えば、茶葉、抹茶、コーヒーのうち、一種の単独又は二種以上の組合せを微粒化してから、本実施形態の微粒化装置に、茶葉、抹茶、コーヒーのうち、一種の単独又は二種以上の組合せを投入し、水、牛乳、乳飲料のうち、一種の単独又は２種以上の組合せに分散・混合させながら、所定の温度で保持して抽出することで、茶エキス、抹茶エキス、コーヒーエキスが効率的に得られることが好ましい。また、本実施形態の微粒化装置に、茶葉、抹茶、コーヒーのうち、一種の単独又は二種以上の組合せを投入してから、茶葉、抹茶、コーヒーのうち、一種の単独又は二種以上の組合せを微粒化すると共に、水、牛乳、乳飲料のうち、一種の単独又は二種以上の組合せに分散・混合させながら、所定の温度で保持して抽出することで、茶エキス、抹茶エキス、コーヒーエキスが効率的に得られることが好ましい。

　さらに、本実施形態の流動性を有する飲食品には、例えば、本実施形態の微粒化装置に、油相（油脂原料）を投入し、流動性を有する水相（水、粉体原料や風味成分や香料を含む水、液体原料など）に分散・混合させながら、所定の温度で管理や制御（保持など）して、（微粒化・）乳化させるか、若しくは、本実施形態の微粒化装置に、水相を投入し、流動性を有する油相に分散・混合させながら、所定の温度で管理や制御（保持など）して、（微粒化・）乳化させることで、水中油型乳化物、若しくは、油中水型乳化物などが得られるものも含まれる。

　ここで、水中油型乳化物とは、具体的には、乳飲料、練乳、クリーム、コンパウンドクリーム、マヨネーズ、ドレッシング、流動食、調製粉乳などである。

　また、油中水型乳化物とは、バター、マーガリン、スプレッド、油性菓子（チョコレート）などである。

　本実施形態では、本実施形態の微粒化装置に、植物油脂、調製油脂、クリーム、バターのうち、一種の単独又は二種以上の組合せを投入し、水、粉体原料や風味成分や香料を含む水、液体原料のうち、一種の単独又は二種以上の組合せに分散・混合させながら、所定の温度で管理や制御（保持など）して、（微粒化・）乳化させるか、若しくは、本実施形態の微粒化装置に、水、粉体原料や風味成分や香料を含む水、液体原料のうち、一種の単独又は二種以上の組合せを投入し、植物油脂、調製油脂、クリーム、バターのうち、一種の単独又は二種以上の組合せに分散・混合させながら、所定の温度で管理や制御して、（微粒化・）乳化させることで、乳飲料、マヨネーズ、ドレッシング、流動食、調製粉乳、スプレッド、油性菓子が効率的に得られることが好ましい。

　本実施形態の流動性を有する飲食品では、栄養成分の含量（濃度）（脂質の含量、タンパク質の含量、糖質（炭水化物など）の含量、ミネラルの含量、ビタミンの含量）は、特に制限されず、被処理物が流動性を有すればよく、流動性を有する製品の設計に応じて、本実施形態の微粒化装置を用いて、乳化、分散、溶解、微粒化、混合、撹拌などの処理を行うことができる範囲において、栄養成分の含量を決めることができる。

　本実施形態の流動性を有する飲食品では、例えば、水中油型乳化物の栄養食品（流動食）の場合、脂質の含量は、好ましくは０～５０重量％、より好ましくは０～４０重量％、さらに好ましくは０～３０重量％、さらに好ましくは０～２０重量％であり、タンパク質の含量は、好ましくは０～５０重量％、より好ましくは０～４０重量％、さらに好ましくは０～３０重量％、さらに好ましくは０～２０重量％である。糖質の含量は、好ましくは０～５０重量％、より好ましくは０～４０重量％、さらに好ましくは０～３０重量％、さらに好ましくは０～２０重量％である。脂質の含量、タンパク質の含量、糖質の含量、ミネラルの含量、ビタミンの含量を合計して１００重量％となるように、栄養成分の含量を決めることができる。

　本実施形態の流動性を有する医薬品とは、医薬品として認可されたものであって、経口摂取（投与）や経管摂取（投与）（経鼻摂取、胃ろう）できるものを含めて、流動性を有する全部の医薬品をいう。

　本実施形態の流動性を有する医薬品とは、具体的には、経口摂取や経管摂取できるもの（経腸栄養剤など）、皮膚、爪、毛髪などに塗布や噴霧できるもの、点眼薬（目薬など）のようなもの、点滴薬（輸液など）のようなものなどである。なお、本実施形態の流動性を有する医薬品には、これらの中間製品、半製品、最終製品も含まれる。

　ここで、中間製品、半製品とは、その後に加工などを必要とする製品であり、乾燥処理による粉末化、保形剤などの添加による固形化、増粘剤やゲル化剤などの添加による粘性の付与、他成分との混合による性状の変更などに供する製品などを含むものである。

　本実施形態の流動性を有する化学品とは、前記の飲食品、医薬品に該当しないものであり、化粧品、化学工業品などをいう。

　本実施形態の流動性を有する化学品とは、具体的には、化粧品、工業薬品、化学肥料、紙、パルプ、ゴム、合成繊維、合成樹脂、染料、洗剤、接着剤、漆喰、ワックスなどである。なお、本実施形態の流動性を有する化学品には、これらの中間製品、半製品、最終製品も含まれる。

　ここで、中間製品、半製品とは、その後に加工などを必要とする製品であり、乾燥処理による粉末化、保形剤などの添加による固形化、増粘剤やゲル化剤などの添加による粘性の付与、他成分との混合による性状の変更などに供する製品などを含むものである。

　本実施形態の流動性を有する化粧品とは、身体を清潔にする目的や外観（見た目）を美しくする目的などから、皮膚、爪、毛髪などに塗布や噴霧するものであり、緩和な作用であるものをいう。

　本実施形態の流動性を有する化粧品とは、具体的には、基礎化粧品、メーキャップ化粧品、香水、日焼け止めクリーム、シャンプー、リンス、コンディショナーなどである。また、本実施形態の流動性を有する化粧品とは、一般的な化粧品だけでなく、日本で認可された薬効成分を含む薬用化粧品でもある。なお、本実施形態の流動性を有する化粧品には、これらの中間製品、半製品、最終製品も含まれる。

　本実施形態の流動性を有する化粧品とは、具体的には、肌荒れやニキビなどを予防や治療する薬効成分を含む化粧品、体臭や口臭などを予防や治療する薬効成分を含む化粧品（デオドラント製剤、オーラルケア製剤など）などである。なお、本実施形態の流動性を有する化粧品には、これらの中間製品、半製品、最終製品も含まれる。

　ここで、中間製品、半製品とは、その後に加工などを必要とする製品であり、乾燥処理による粉末化、保形剤などの添加による固形化、増粘剤やゲル化剤などの添加による粘性の付与、他成分との混合による性状の変更などに供する製品などを含むものである。

　本実施形態の流動性を有する製品の製造方法によれば、従来のローター・ステータータイプのミキサーを備えている従来の微粒化装置を用いて、流動性を有する被処理物に対し、乳化処理、分散処理、溶解処理、微粒化処理、混合処理、撹拌処理のうち、いずれか一種又は二種以上の処理を行う場合に比較して、乳化処理時間、分散処理時間、溶解処理時間、微粒化処理時間、混合処理時間、撹拌処理時間を短縮することができるし、乳化処理量、分散処理量、溶解処理量、微粒化処理量、混合処理量、撹拌処理量を増加させることができるし、乳化性、分散性、溶解性、微粒化性、混合性、撹拌性を向上することができる。

　本発明の別の実施形態は、本実施形態の微粒化装置を用いて、流動性を有する被処理物に対し、乳化処理、分散処理、溶解処理、微粒化処理、混合処理、撹拌処理のうち、いずれか一種又は二種以上の処理を行う、乳化処理時間、分散処理時間、溶解処理時間、微粒化処理時間、混合処理時間、撹拌処理時間のうち、いずれか一種又は二種以上の短縮方法である。

　本発明の別の実施形態は、本実施形態の微粒化装置を用いて、流動性を有する被処理物を、乳化処理、分散処理、溶解処理、微粒化処理、混合処理、撹拌処理のうち、いずれか一種又は二種以上の処理を行う、乳化処理量、分散処理量、溶解処理量、微粒化処理量、混合処理量、撹拌処理量のうち、いずれか一種又は二種以上の増加方法である。

　本発明の別の実施形態は、本実施形態の微粒化装置を用いて、流動性を有する被処理物を、乳化処理、分散処理、溶解処理、微粒化処理、混合処理、撹拌処理のうち、いずれか一種又は二種以上の処理を行う際に、乳化性、分散性、溶解性、微粒化性、混合性、撹拌性のうち、いずれか一種又は二種以上の向上方法である。

　本発明の別の実施形態は、本実施形態の微粒化装置を用いて、流動性を有する被処理物を、乳化処理、分散処理、溶解処理、微粒化処理、混合処理、撹拌処理のうち、いずれか一種又は二種以上の処理を行う、流動性を有する製品の製造における、乳化処理時間、分散処理時間、溶解処理時間、微粒化処理時間、混合処理時間、撹拌処理時間のうち、いずれか一種又は二種以上を短縮するための微粒化装置の使用である。

　本発明の別の実施形態は、本実施形態の微粒化装置を用いて、流動性を有する被処理物を、乳化処理、分散処理、溶解処理、微粒化処理、混合処理、撹拌処理のうち、いずれか一種又は二種以上の処理を行う、流動性を有する製品の製造における、乳化処理量、分散処理量、溶解処理量、微粒化処理量、混合処理量、撹拌処理量のうち、いずれか一種又は二種以上を増加させるための微粒化装置の使用である。

　本発明の別の実施形態は、本実施形態の微粒化装置を用いて、流動性を有する被処理物を、乳化処理、分散処理、溶解処理、微粒化処理、混合処理、撹拌処理のうち、いずれか一種又は二種以上の処理を行う、流動性を有する製品の製造における、乳化性、分散性、溶解性、微粒化性、混合性、撹拌性のうち、いずれか一種又は二種以上を向上するための微粒化装置の使用である。

　本発明の別の実施形態は、本実施形態の微粒化装置を設計する方法であって、前記微粒化装置に配備されているローター・ステータータイプのミキサーの構造を、前記の式１を用いて計算して、前記ミキサーの運転時間と、これによって得られる被処理物の液滴径を計算することにより、前記ミキサーにより前記被処理物に対し、乳化処理、分散処理、溶解処理、微粒化処理、混合処理、撹拌処理のうち、いずれか一種又は二種以上の処理を行うときに、所定の運転時間で、前記被処理物の所定の液滴径を得ることができるように、ミキサーを設計する、微粒化装置の設計方法である。

　本発明の別の実施形態は、本実施形態の微粒化装置の性能を評価する方法であって、前記の式１により全エネルギー消散率：ε_t を求め、前記の式１に含まれる、ローター・ステーターの寸法と運転時の動力・流量を測定することにより得られる各ミキサーに固有の数値であるステーターにおける形状依存項の値の多寡を評価することにより、前記被処理物に対する、乳化処理、分散処理、溶解処理、微粒化処理、混合処理、撹拌処理のうち、いずれか一種又は二種以上の処理における前記微粒化装置の性能を評価する、微粒化装置の性能の評価方法である。

　本発明の別の実施形態は、本実施形態の微粒化装置に配備されているローター・ステータータイプのミキサーをスケールアップ、あるいはスケールダウンすることにより、これに対応させて前記微粒化装置をスケールアップ、あるいはスケールダウンする方法であって、前記の式１で求められる当該ミキサーの実験機規模及び／又はパイロットプラント規模における全エネルギー消散率：ε_t の値と、スケールアップあるいはスケールダウンする当該ミキサーの実製造機における全エネルギー消散率：ε_t の計算値とを一致させることにより、スケールアップ、あるいはスケールダウンする、スケールアップ方法、あるいはスケールダウン方法である。

　以上に説明した、いずれの実施形態においても、各実施形態の微粒化装置が備えている、回転しているローターにおいて所定圧力以上で、被処理物を流動させる機構として、回転しているローターにおいてローターの径方向の内側でローターの回転方向に直交する方向から被処理物を流動させる機構を採用することができる。

　そして、このような機構として、回転しているローターにおいてローターの径方向の内側に配置されているローターを回転させる回転軸の外周近傍に追加のローターを配置して回転させることで、回転しているローターにおいて所定圧力以上で、被処理物を流動させる機構を採用することができる。

　また、このような機構として、回転しているローターにおいてローターの径方向の内側に配置されているローターを回転させる回転軸の外周近傍にドラフトチューブを配置させることで、回転しているローターにおいて所定圧力以上で、被処理物を流動させる機構を採用することができる。

　さらに、このような機構として、上述した追加のローター（第二ローター）と共に、ドラフトチューブを併用するものを採用することができる。

　以下、実施例により、本発明を詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
　処理槽内（容量：１００Ｌ）に、回転しているローターにおいて所定圧力以上で、被処理物を流動させる機構を有するローター・ステータータイプのミキサーが配置されている図６に示した構造の微粒化装置を準備した。この微粒化装置を用いて、真空時における動力の低下の抑制効果を検証した。

　なお、回転しているローターにおいて所定圧力以上で、被処理物を流動させる機構として、図３に示した追加のローター（第二ローター）を用いて、図７（ａ）に示したスクリュー型の形状・構造の第二ローターを用いた。

　ステーターとして、図８の１２ａ、１２ｂに示した、パンチングメタル状の孔：Φ３ｍｍを開けた形状・構造を用いて、図８の１３ａ、１３ｂに示した２段を用いた。

　ローターとして、図８の１４に示した８枚の撹拌翼（撹拌翼の長さ（直径）：２００ｍｍ、撹拌翼の高さ：３０ｍｍ）の形状・構造を用いた。ここで、各撹拌翼は溝部１５を備えており、溝部１５に、小径のステーター１３ａが収容され、溝部１５の径方向の外側に向かう周面１５ａがステーター１３ａの内周面１６ａに対向し、溝部１５の径方向の内側に向かう周面１５ｂがステーター１３ａの外周面１６ｂに対向する。また、ローター１４の各撹拌翼の外周面１８ａが大径のステーター１３ｂの内周面１７ａに対向する。

　ローター１４の撹拌翼の回転数を増加させながら、動力の変化を測定した。具体的には、真空圧を－０．０５ＭＰａに設定した時における動力の減少量を測定すると共に、元の動力を基準にした動力の減少割合を計算した。

　一方、比較対照のため、第二ローターを備えていない以外は、同一の構造のローター・ステータータイプのミキサーを備えている微粒化装置について、同一条件で、同様に検討した。

　ミキサーの撹拌翼の先端速度と真空時における動力の減少量の関係を図９に示した。

　同図のとおり、第二ローターの使用によって、真空時における動力の低下を抑制できることを確認した。これについて、撹拌翼の先端速度が２０ｍ／ｓを超えた範囲で、特に顕著な動力の低下の抑制効果が示された。

　図７（ａ）に示したスクリュー型の形状・構造の第二ローターから、図７（ｂ）に示したプロペラ型の形状・構造に替えて、真空時における動力の低下の抑制効果を検証した。図７（ｂ）の左側は、プロペラ型の第二ローターの下側から見た図、図７（ｂ）右側は、プロペラ型の第二ローターの斜め上側から見た図である。ローターの回転中心となる回転軸の外周に、円周方向に１２０°に相当する間隔を空けて、３枚の撹拌翼が取り付けられているものである。

　図７（ｂ）に示したプロペラ型の形状・構造の第二ローターを用いた場合でも、前記と同様にして、真空時における動力の低下を抑制できることを確認できた。また、撹拌翼の先端速度が２０ｍ／ｓを超えた範囲で、特に顕著な動力の低下の抑制効果が示された。

　なお、図７（ａ）、（ｂ）のうち、いずれの形状・構造の第二ローターを用いた場合でも、動力数：N_p [-] は、１．５２であり、第二ローターを配置しない微粒化装置では、動力数：N_p [-] は、１．１６であった。

　すなわち、図７（ａ）、（ｂ）に示した第二ローターを配置した微粒化装置では、図７（ａ）、（ｂ）に示した第二ローターを配置しない微粒化装置に比較して、動力数：N_p [-] は、１．３倍であった。

　なお、図７（ａ）、（ｂ）にそれぞれ図示した形状・構造の第二ローターについて、それぞれを用いた場合で検討したところ、図７（ｂ）に示したプロペラ型の形状・構造の第二ローターでは、図７（ａ）に示したスクリュー型の形状・構造の第二ローターに比較して、より圧力の低下（負圧）を抑制できる形状・構造であることを確認できた。

　本発明の実施形態に係る微粒化装置では、第二ローターの形状・構造は、ローター３やステーター２に向けて、被処理流体を押し込むように流す力を発揮できれば、特に制限されないが、被処理流体を押し込むように流す力を強く発揮できる観点から、好ましくは、スクリュー型、プロペラ型である。そして、両者を比較したところによれば、より好ましくは、プロペラ型である。

［実施例２］
　処理槽内（容量：７０００Ｌ）に、回転しているローターにおいて所定圧力以上で、被処理物を流動させる機構を有するローター・ステータータイプのミキサーが配置されている図６に示した構造の微粒化装置を準備した。この微粒化装置を用いて、真空時における動力の低下の抑制効果を検証した。

　なお、回転しているローターにおいて所定圧力以上で、被処理物を流動させる機構として、図３に示した追加のローター（第二ローター）を用いた。第二ローターとして、図１０に示した上方向に凸状の湾曲した撹拌翼を傾斜させた形状・構造のものを用いた。ローターの回転中心となる回転軸の外周に、円周方向に１２０°に相当する間隔を空けて、３枚の撹拌翼が取り付けられているものである。

　なお、具体的には、第二ローターとして、図１０に示した撹拌翼の傾きが３２°と２５°の二種類の異なる形状・構造を用いた。

　ステーターとして、図８の１２ａ、１２ｂに示した、パンチングメタル状の孔：Φ３ｍｍを開けた形状・構造を用いて、図８の１３ａ、１３ｂに示した２段を用いた。

　ローターとして、図８の１４に示した８枚の撹拌翼（撹拌翼の長さ(直径)：４００ｍｍ、撹拌翼の高さ：６０ｍｍ）の形状・構造を用いた。ここで、各撹拌翼は溝部１５を備えており、溝部１５に、小径のステーター１３ａが収容され、溝部１５の径方向の外側に向かう周面１５ａがステーター１３ａの内周面１６ａに対向し、溝部１５の径方向の内側に向かう周面１５ｂがステーター１３ａの外周面１６ｂに対向する。また、ローター１４の各撹拌翼の外周面１８ａが大径のステーター１３ｂの内周面１７ａに対向する。

　ローター１４の撹拌翼の回転数を増加させながら、動力の変化を測定した。具体的には、真空圧を－０．０７ＭＰａに設定した時における動力の減少量を測定した。

　一方、比較対照のため、第二ローターを備えていない以外は、同一の構造のローター・ステータータイプのミキサーを備えている微粒化装置について、同一条件で、同様に検討した。

　ミキサーの撹拌翼の先端速度と真空時における動力の減少量の関係を図１１に示した。

　同図のとおり、第二ローターの使用によって、真空時における動力の低下を抑制できることを確認した。これについて、実施例１と同様にして、撹拌翼の先端速度が２０ｍ／ｓを超えた範囲で、特に顕著な動力の低下の抑制効果が示された。

　図１０に示した撹拌翼の傾きが３２°の第二ローターでは、図１０に示した撹拌翼の傾きが２５°の第二ローターに比較して、より顕著な動力の低下の抑制効果が示された。

　なお、図１０に示した拌翼の傾きが３２°の第二ローターを配置した微粒化装置では、動力数：N_p [-] は、１．６７であり、図１０に示した撹拌翼の傾きが２５°の第二ローターを配置した微粒化装置では、動力数：N_p [-] は、１．５２であった。

　図１０に示した第二ローターを配置しない微粒化装置では、動力数：N_p [-] は、１．１６であった。

　すなわち、図１０に示した拌翼の傾きが３２°の第二ローターを配置した微粒化装置では、図１０に示した第二ローターを配置しない微粒化装置に比較して、動力数：N_p [-] は、１．４倍であった。また、図１０に示した拌翼の傾きが２５°の第二ローターを配置した微粒化装置では、図１０に示した第二ローターを配置しない微粒化装置に比較して、動力数：N_p [-] は１．３倍であった。

［実施例３］
　処理槽内（容量：１００００Ｌ）に、回転しているローターにおいて所定圧力以上で、被処理物を流動させる機構を有するローター・ステータータイプのミキサーが配置されている、図６に示した構造の微粒化装置を準備した。この微粒化装置を用いて、真空時における動力の低下の抑制効果を検証した。

　なお、回転しているローターにおいて所定圧力以上で、被処理物を流動させる機構として、図３に示した追加のローター（第二ローター）と、ドラフトチューブを用いた。第二ローターとして、図１０に示した上方向に凸状の湾曲した撹拌翼を傾斜させた形状・構造であって、図１０に示した撹拌翼の傾きが３２°と２５°の二種類の異なる形状・構造のものを用いた。

　ローターを回転させる回転軸の外周近傍に配置されて、回転軸を回転中心として回転しているローターにおいて回転軸の軸方向と略平行方向に強制的に、被処理物を流動させるドラフトチューブは、回転軸に第二ローターが配備されている位置よりも回転軸の上側（ローター１４から離れている側）に配備した。

　ステーターとして、図８の１２ａ、１２ｂに示した、パンチングメタル状の孔：Φ３ｍｍを開けた形状・構造を用いて、図８の１３ａ、１３ｂに示した２段を用いた。

　ローターとして、図８の１４に示した８枚の撹拌翼（撹拌翼の長さ(直径)：４００ｍｍ、撹拌翼の高さ：６０ｍｍ）の形状・構造を用いた。ここで、各撹拌翼は溝部１５を備えており、溝部１５に、小径のステーター１３ａが収容され、溝部１５の径方向の外側に向かう周面１５ａがステーター１３ａの内周面１６ａに対向し、溝部１５の径方向の内側に向かう周面１５ｂがステーター１３ａの外周面１６ｂに対向する。また、ローター１４の各撹拌翼の外周面１８ａが大径のステーター１３ｂの内周面１７ａに対向する。

　ローター１４の撹拌翼の回転数を増加させながら、動力の変化を測定した。具体的には、真空圧を－０．０７５ＭＰａに設定した時における動力の減少量を測定した。

　一方、比較対照のため、第二ローター及びドラフトチューブの双方を備えていない、あるいは、第二ローターを備えているがドラフトチューブを備えていない以外は、同一の構造のローター・ステータータイプのミキサーを備えている微粒化装置について、同一条件で、同様に検討した。

　ミキサーの撹拌翼の先端速度と真空時における動力の減少量の関係を図１２に示した。

　同図のとおり、第二ローターとドラフトチューブとを使用することによって、真空時における動力の低下を抑制できることを確認した。そして、第二ローターとドラフトチューブとの使用（併用）によって、真空時における動力の低下をより抑制できることを確認できた。これについて、実施例１や実施例２と同様にして、撹拌翼の先端速度が２０ｍ／ｓを超えた範囲で、特に顕著な動力の低下の抑制効果が示された。

［実施例４］
　処理槽内（容量：２００００Ｌ）に、回転しているローターにおいて所定圧力以上で、被処理物を流動させる機構を有するローター・ステータータイプのミキサーが配置されている、図６に示した構造の微粒化装置を準備した。この微粒化装置を用いて、粉体原料の分離大豆タンパク質の溶解性を検証した。

　回転しているローターにおいて所定圧力以上で、被処理物を流動させる機構として、図３に示した追加のローター（第二ローター）を用いた。第二ローターとして、図１０に示した上方向に凸状の湾曲した撹拌翼を傾斜させた形状・構造で、図１０に示した撹拌翼の傾きが３２°の形状・構造のものを用いた。

　ステーターとして、図８の１２ａ、１２ｂに示した、パンチングメタル状の孔：Φ３ｍｍを開けた形状・構造を用いて、図８の１３ａ、１３ｂに示した２段を用いた。

　ローターとして、図８の１４に示した８枚の撹拌翼（撹拌翼の長さ(直径)：４００ｍｍ、撹拌翼の高さ：６０ｍｍ）の形状・構造を用いた。ここで、各撹拌翼は溝部１５を備えており、溝部１５に、小径のステーター１３ａが収容され、溝部１５の径方向の外側に向かう周面１５ａがステーター１３ａの内周面１６ａに対向し、溝部１５の径方向の内側に向かう周面１５ｂがステーター１３ａの外周面１６ｂに対向する。また、ローター１４の各撹拌翼の外周面１８ａが大径のステーター１３ｂの内周面１７ａに対向する。

　なお、図１０に示した拌翼の傾きが３２°の第二ローターを配置した微粒化装置では、動力数：N_p [-] は、１．５２であった。

　この処理槽内に、原料水を１６０００Ｌで投入し、原料水の温度を５５℃に調整し、ローターの回転数を１１００ｒｐｍに設定して撹拌させたところに、粉体原料の分離大豆タンパク質（ＳＵＰＲＯ　１６１０　ｉｓｏｌａｔｅｄ　ｓｏｙ　ｐｒｏｔｅｉｎ）を１００ｋｇで投入した。このとき、この処理槽内の真空圧は－０．０８ＭＰａであった。粉体原料の分離大豆タンパク質を投入してから１５分間が経過した時点で、被処理流体（水溶液）の５００ｇを採取し、フィルター（６０メッシュ）を通過させてから、残渣の重量を測定したところ、この残渣の重量は１０ｍｇ以下であり、わずか１５分間で、粉体原料の分離大豆タンパク質の溶解が完全に終了したことを確認した。

［比較例１］
　処理槽内（容量：１００００Ｌ）に、回転しているローターにおいて所定圧力以上で、被処理物を流動させる機構を有さない従来の微粒化装置を用いて、粉体原料の分離大豆タンパク質の溶解性を検証した。

　従来のローター・ステータータイプのミキサーとして、ターボミキサー（Ｓｃａｎｉｍａ社：Ｔｕｒｂｏ Ｍｉｘｅｒ、撹拌翼の長さ（直径）が４００ｍｍのローターと、スリット幅が４ｍｍのステーターを備えている。）を用いた。

　なお、従来の微粒化装置のターボミキサーでは、動力数：N_p [-] は、１．１６であった。

　この処理槽内に、原料水を８０００Ｌで投入し、原料水の温度を５５℃に調整し、ローターの回転数を１２６０ｒｐｍに設定して撹拌させたところに、粉体原料の分離大豆タンパク質（ＳＵＰＲＯ　１６１０　ｉｓｏｌａｔｅｄ　ｓｏｙ　ｐｒｏｔｅｉｎ）を５０ｋｇで投入した。このとき、この処理槽内の真空圧は－０．０８ＭＰａであった。粉体原料の分離大豆タンパク質を投入してから１５分間が経過した時点で、被処理流体（水溶液）の５００ｇを採取し、フィルター（６０メッシュ）を通過させてから、残渣の重量を測定したところ、この残渣の重量は１０ｍｇ以上であり、わずか１５分間で、粉体原料の分離大豆タンパク質の溶解が殆ど終了したことを確認した。

　ここで、実施例４（本発明のローター・ステータータイプのミキサーを処理槽の内部に配置した微粒化装置）では、所定時間（１５分間）で溶解できる粉体原料の重量が１００ｋｇであったのに対して、比較例１（従来のローター・ステータータイプのミキサー）では、所定時間（１５分間）で溶解できる粉体原料の重量が５０ｋｇであった。

　すなわち、実施例４（本発明のローター・ステータータイプのミキサーを処理槽の内部に配置した微粒化装置）では、比較例１（従来のローター・ステータータイプのミキサー）に比較して、粉体原料の溶解効果が優れていることが示された。

　これにより、ローター・ステータータイプのミキサーを処理槽の内部に配置し、前記処理槽の内部を加圧、大気圧又は真空の状態に保ちながら、前記ローター・ステータータイプのミキサーにより、流動性を有する被処理物に対し、乳化、分散、微粒化、混合、撹拌のうち、いずれか一種又は二種以上の処理を行う微粒化装置であって、回転している前記ローターにおいて所定圧力以上で、前記被処理物を流動させる機構を有する微粒化装置を用いることで、これらの処理を効率的に行えることが分かった。

１　　複数個の開口部
２　　ステーター
３　　ローター
４　　ミキサーユニット
５　　回転軸
６　　第二ローター
６ａ、６ｂ、６ｃ　追加のローター（第二ローター）
８　　開口
７　　蓋部材
１１　処理槽

Claims (7)

1. 　周壁に複数個の開口部を有するステーターと、
   　前記ステーターの内周面との間で径方向に所定の間隔をあけた状態で前記ステーターの内側に配置されるローターとで構成される、
   　ローター・ステータータイプのミキサーを処理槽の内部に配置し、
   　前記処理槽の内部を加圧、大気圧又は真空の状態に保ちながら、前記ローター・ステータータイプのミキサーにより、流動性を有する被処理物に対し、乳化処理、分散処理、溶解処理、微粒化処理、混合処理、撹拌処理のうち、いずれか一種又は二種以上の処理を行う微粒化装置であって、
   　回転している前記ローターにおいて所定圧力以上で、前記被処理物を流動させる機構を有する、
   　微粒化装置。
2. 　回転している前記ローターにおいて所定圧力以上で、前記被処理物を流動させる前記機構は、
   　回転している前記ローターにおいて、前記ローターの径方向の内側で、前記ローターの回転方向に直交する方向から、前記被処理物を流動させる機構である、　
   　請求項１記載の微粒化装置。
3. 　回転している前記ローターにおいて所定圧力以上で、前記被処理物を流動させる前記機構は、
   　回転している前記ローターにおいて、前記ローターの径方向の内側に配置されている前記ローターを回転させる回転軸の外周近傍に、追加のローターを配置して回転させることで、回転している前記ローターにおいて所定圧力以上で、前記被処理物を流動させる機構である、
   　請求項１又は２記載の微粒化装置。
4. 　回転している前記ローターにおいて所定圧力以上で、前記被処理物を流動させる前記機構は、
   　回転している前記ローターにおいて、前記ローターの径方向の内側に配置されている前記ローターを回転させる回転軸の外周近傍に、ドラフトチューブを配置させることで、回転している前記ローターにおいて所定圧力以上で、前記被処理物を流動させる機構である、
   　請求項１又は２記載の微粒化装置。
5. 　前記ローター・ステータータイプのミキサーが、
   　前記ローターの径方向の外側のうち、前記被処理物と接触する部分が蓋部材で覆われているローター・ステータータイプのミキサーである、
   　請求項１又は２記載の微粒化装置。
6. 　請求項１又は２記載の微粒化装置を用いて、流動性を有する被処理物に対し、乳化処理、分散処理、溶解処理、微粒化処理、混合処理、撹拌処理のうち、いずれか一種又は二種以上の処理を行う、流動性を有する製品の製造方法。
7. 　前記流動性を有する製品が飲食品、医薬品又は化学品である、請求項６記載の流動性を有する製品の製造方法。

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