撹拌（かくはん）

2018/12/19

用語集

撹拌（かくはん）

撹拌とは？

撹拌の定義と目的

撹拌というと真っ先に「混合【mix】」を思い浮かべるかもしれませんが、広義では「かき混ぜる、かき回す」操作のことであり、必ずしも混ぜ合わせることとは限りません。

コンクリートミキサー車（アジテータートラック）を思い浮かべてみてください。
コンクリートミキサー車のドラム部分は【混合】目的ではなく、専用工場で混合された生コンクリートを工事現場に運搬する際【分離と固化を防止】するために回転させています。

コンクリートミキサー車
※【分離と固化の防止】を目的とした撹拌。ドラム内で混ぜ合せているわけではない

【混合】の他には、【均一化】（乳濁液・懸濁液・分散液を作る）、【物質移動】（反応や溶解の促進）を目的に撹拌することも多いでしょう。

日常生活の中で、料理の時にホイッパーや電動ミキサーを使い分けることがありますが、産業分野でも目的に応じて実に様々な撹拌機を選定・使い分けしています。
以下は、撹拌の目的、結果と代表的な撹拌機の例をまとめたものです。

撹拌の目的、結果と代表的な撹拌機の例

撹拌にまつわる用語説明

・撹拌 :かき混ぜること。かき回すこと。
・均質（化） :ある物質のどの部分をとってもむらがなく、性質・状態が同じであること。
・分散（系） :一つの物質が他の物質、または異なった状態にある同一物質の中に、微粒子となって散在している混合系。散在している粒子を分散質、溶質を分散媒という。懸濁液・乳濁液・コロイド溶液・真の溶液など。インキ業界では連肉【mill】とも呼ぶ。
・混合・混和 :性質の違うものがまざりあうこと。まぜあわせること。
・捏和（ねっか）・混和 :粘性の強い液体や粘土状の材料を、強いせん断力を加えて練ること。
・物質移動 :固体中あるいは流体中を物質が主として拡散の作用によって移動する現象。
・乳濁液 :固体の微粒子が液体中に分散している混合物
・スラリー :どろどろした粥状のもの。液体と固体粒子との懸濁液。
・ペースト :糊状のもの。練りもの。（粘度ならスラリー＜ペースト　業界により違うので注意）
・固形物 :固形の物体。固形のもの。⇔流動物

自転・公転ミキサーの原理と特徴

プロペラがないのにどうして撹拌できるの？

自転・公転ミキサーで撹拌を行うと、高粘度材料も短時間で均一に撹拌できると言われます。
この撹拌を実現するのに重要な3つの要素があります。
自転・公転ミキサーの装置の中で、容器が「1.公転」しています。そして公転している容器そのものが「2.自転」しています。さらに「3.容器の自転軸が45度に傾斜」しています。

1. 公転：「公転の遠心力」で材料を遠心させます。
2 .自転：「容器の自転」が材料に流れ（回転とせん断）を生じさせます。
3. 45度：「自転軸が45度傾斜」しているので、内部の材料の流れは3次元の速度場になります。

さらに液面と容器壁の間で、流速（向き）が急に変わり、複雑な流れと強いせん断が生じます。このせん断が液滴や粉粒体を細かくし、分散しやすくします。（気泡も細かく分散します。）

この結果、プロペラを使用しなくても、短時間で均一な撹拌が実現します。

自転・公転ミキサーの原理

大気圧タイプと真空タイプの違いはなに？

シンキーの自転・公転ミキサーには、大気圧タイプと真空タイプがあります。撹拌のプロセスにおいて、泡が問題となるケースも多く、目的や用途に応じた使い分けをすることができます。
大気圧タイプは、目視レベルでの気泡の除去をすることが可能です。
また、真空タイプは目に見えないミクロンサイズの気泡の除去もしたい場合に使用します。これまで撹拌はミキサーで行い、そのあとにデシケーターなどで時間をかけて脱泡していた方にとっては、噴きこぼれの心配なく撹拌しながら脱泡できるので、大幅な時間短縮が可能です。

それぞれの脱泡がどのようにして行われるのかを見てみましょう。