JP2000354748A

JP2000354748A - 粉体と液体との混練り方法およびその装置

Info

Publication number: JP2000354748A
Application number: JP11168092A
Authority: JP
Inventors: Jun Fukaishi; 準深石
Original assignee: Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd; Suzuki Kogyo KK; Miyagi Prefectural Government.
Current assignee: Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd; Suzuki Kogyo KK; Miyagi Prefectural Government.
Priority date: 1999-06-15
Filing date: 1999-06-15
Publication date: 2000-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】粉体と液体との混練り方法およびその装置を
提供する。【解決手段】容器１０内の粉体と液体の混合物１１
を、容器内に設けられた攪拌機２０で攪拌・混合しつ
つ、その混合物の一部を容器下部に設けられたポンプ３
０で抜き出して、スタティックミキサー４０、循環手段
５０を介して容器１０に循環させる、粉体と液体との混
練り方法およびその装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粉体と液体との混
練り方法およびその装置に関し、特に、食品工業におけ
る粉体の混合、および古紙の再資源化の際に必要な、粉
体と液体との混練り方法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、広く使用されている発泡スチロー
ルに代表されるプラスチック系緩衝材の代わりに、古紙
の再資源化を目的として、古紙を再生した紙系の緩衝材
が注目されている。弾力性能に優れた紙系の緩衝材とし
ては、例えば、特開平１０−１５２１７３号公報に記載
されているものが挙げられる。すなわち、古紙粉体、お
よびゼラチンまたはアルギン酸を５０重量％以上含むバ
インダーとを混合した発泡成形体からなる緩衝材であ
る。上記発泡成形体は、古紙を微粉化した古紙粉体、ゼ
ラチンまたはアルギン酸を５０重量％以上含むバインダ
ー、および架橋反応促進剤と、水および柔軟化剤を含む
液体成分とを混練りし、発泡後、成形、（加熱）乾燥さ
せて得られる。この場合、上記液体成分は、乾燥を容易
にするために比較的少量であることが好ましい。

【０００３】上記発泡成形体の作成において、従来使用
されてきた混練り方法の一例を、図２を用いて説明す
る。なお、図２は、従来使用されてきた混練り装置（予
備混練り装置）を示す。あらかじめ、２〜５ｍｍ程度に
微粉化した紙粉体、ゼラチン、および架橋反応促進剤
と、水を主成分とする液体成分とを、槽内で公転可能な
高速攪拌機２０′を備えた攪拌槽１０内に投入する。ジ
ャケット（図示せず）で５０〜６０℃を保ちつつ、図２
に示すように、回転軸２１を攪拌槽１０内で公転・移動
させながら、攪拌翼２２を回転させる。このとき、ポン
プ３０は作動させない。攪拌翼２２を、始め、３０〜５
０ｒｐｍの緩速で５〜１０分間、次に１５０〜２００ｒ
ｐｍの中速で５〜１０分間、最後に３００ｒｐｍ以上の
高速度で５〜１０分間、回転させて、予備混練りする。
この時、回転軸２１の、攪拌槽内公転は、１０〜２０回
／分である。なお、公転を行わない攪拌機の場合には、
特殊な攪拌翼を使用する必要がある。予備混練りされた
混合物１１は、ポンプ３０により混練り器（図示せず）
へ送られ、混練りされる。混練りは、ジャケット付き攪
拌槽を使用して、水分約５０〜７０％の条件下で、特殊
攪拌機で１０〜３０分間行われ、その後、成形、（加
熱）乾燥され、発泡成形体が得られる。

【０００４】ところで、上記のように紙粉体を水を主成
分とする液体成分と混合する場合、紙粉体と水を主成分
とする液体とは、短時間で混練させると、紙粉体に撥水
性が生じるため（ダイラタンシー現象）、その混練りに
は非常に労力を必要とし、大がかりな混練装置が必要と
なる。通常、紙粉体と液体とを短時間で均一に混合する
ため、回転翼の高速回転により攪拌すると、液体量が少
なく高粘度の場合、混合物内部に大きな空孔が生じ、混
合物の循環が停止してしまう。また、攪拌翼による攪拌
では、高粘度の場合、混合物が粘性により回転翼に付着
して動く流動が主に生じるため、回転翼から遠い位置で
は混合物の流動は起きにくい。さらに、粉塵も立ち上が
り、作業環境が悪くなる。そのため、従来技術では、紙
粉体と液体との混合物を、最終的に高速攪拌するために
は大動力が必要であり、さらに、図２に示す攪拌翼を回
転させながら攪拌槽内を公転可能な攪拌機２０′や、反
転可能な攪拌機、特殊な形状の攪拌翼を有する攪拌機な
どを使用する必要があり、設備投資費用が嵩む。さら
に、回転数を多段階に分けて操作するなど、作業が煩雑
で、作業環境も悪く、混練り段階の自動化には、多くの
配慮が必要となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来の問題点に着目してなされたもので、大動力や特殊
な攪拌装置を必要としない、粉体と液体との混練り方法
およびその装置を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するため、粉体と液体との混練りには、容器内の粉
体と液体とを混合して粉体を湿潤させるため、攪拌機で
攪拌・混合しつつ、その混合物の一部を抜き出してスタ
ティックミキサーを介して容器に循環させる混練り方法
が好適であることを見いだし、本発明を完成した。本発
明は、容器内の粉体と液体とを攪拌機で攪拌・混合しつ
つ、その混合物の一部をポンプで抜き出してスタティッ
クミキサーを介して容器に循環させることを特徴とする
粉体と液体との混練り方法に関する。また、本発明は、
容器と、容器内に設けられた攪拌機と、容器に連結し容
器下部に設けられたポンプと、このポンプに連結したス
タティックミキサーと、このスタティックミキサーから
容器への循環手段とを設けた混練り装置に関するもので
ある。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明は、容器内の粉体と液体と
を攪拌機で攪拌・混合しつつ、その混合物の一部をポン
プで抜き出してスタティックミキサーを介して容器に循
環させることを特徴とする。上記粉体の例としては、小
麦粉、スターチ、紙粉体、中でもパルプまたは紙の粉体
あるいは解繊物からなる混合物が挙げられる。以下に、
紙粉体と水を主成分とする液体とを混練りし、発泡成形
体を得る場合の混練りについて説明する。紙粉末は、古
紙を予めターボカッターで粗砕し、連続式ホモジナイザ
ーを用いて、３，０００〜６，０００ｒｐｍの高速回転
で、１〜１５ｍｍ、より好ましくは２〜５ｍｍ程度に微
粉化したものであってもよく、微粉化せずに水と混練り
したものでもよい。

【０００８】発泡成形体の作成において、上記紙粉体に
は、バインダー、架橋反応促進剤などが含まれることが
好ましい。バインダーは、良好な発泡体を形成するため
に使用される。バインダーとしては、ゼラチン、アルギ
ン酸、卵白、デンプンなどの多糖類などが挙げられる。
これらは、１種単独で使用しても、２種以上を併用して
もよい。架橋反応促進剤は、必要に応じて、発泡した形
状を安定化させるために用いられる。架橋反応促進剤と
しては、トランスグルタミナーゼに代表される架橋促進
酵素、アルデヒド化合物であるホルマリン、アセトアル
デヒド、グルタルアルデヒド、錯イオンであるミョウバ
ン（硫酸アルミニウムカリウム）などが挙げられる。こ
れらは、１種単独で使用しても、２種以上を併用しても
よい。

【０００９】発泡成形体の作成において、本発明の液体
に含まれるものとしては、水、柔軟化剤などが挙げられ
る。水としては、工業用水、水道水、精製水などが適宜
使用できる。柔軟化剤は、成形発泡体に弾力性を与える
ために使用される。具体的には、グリセリン、エチレン
グリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリ
コール、トリエタノールアミン、ポリビニルアルコール
など、もしくはこれらのいずれかにショ糖を加えたもの
が挙げられる。これらは、１種単独で使用しても、２種
以上を併用してもよい。

【００１０】上記粉体と液体との混合方法は、予め紙粉
体全てを混合したのち、液体と混合しても、粉体の一部
を液体と混合したのち、残りの粉体を混合してもよい。
また、ゼラチンなどのバインダーは、あらかじめ粉体に
混合してもよいし、水溶液としてから混合してもよい。
ただし、バインダー、架橋反応促進剤および柔軟化剤
は、発泡成形する前に、粉体または液体と混合すること
が好ましい。混合物には、上記成分の他に、必要に応じ
て、界面活性剤、抗菌剤、防カビ剤着色剤、漂白剤、酸
化防止剤、耐候（光）剤、充填剤などの添加剤を添加し
てもよい。

【００１１】本発明に用いられる混練り装置（予備混練
り装置）の一例を、図１に示す。本発明に用いられる混
練り装置（予備混練り装置）には、容器（攪拌槽）１０
と、容器（攪拌槽）１０内に設けられた攪拌機２０と、
容器（攪拌槽）１０に連結し容器下部に設けられたポン
プ３０と、このポンプに連結したスタティックミキサー
４０と、このスタティックミキサー４０から容器（攪拌
槽）１０への循環手段５０とが設けられている。

【００１２】以下に、紙粉体と水を主成分とする液体と
を混練りして発泡成形体を得る場合に適用できる、混合
物を攪拌機で攪拌・混合しつつ、その一部をポンプで抜
き出してスタティックミキサーを介して容器に循環させ
る混練り方法の一例を、図１を用いて説明するが、本発
明は下記に限定されるものではない。上記紙粉体および
液体の混合物合計１００ｋｇ（混合物含水率；５０〜７
５重量％）１１を攪拌機２０を備えた攪拌槽１０（容量
２００リットル）内に投入し、ジャケット（図示せず）
で５０〜６０℃を保ちつつ、攪拌機２０を作動する。こ
のとき、ポンプ３０は作動させない。始め、２０〜１０
０ｒｐｍの緩速で５〜１０分間、攪拌翼２２を回転させ
る。その後、１〜３時間静置する。

【００１３】静置後、攪拌機２０の攪拌翼２２を再び、
２０〜１００ｒｐｍの速度で、５〜１０分間回転させ
る。同時に、コックＢ１を開き、攪拌槽１０下部のポン
プ３０およびスタティックミキサー４０を運転する。攪
拌槽１０の混合物１１の一部は、ポンプ３０、コックＢ
１、スタティックミキサー４０、および循環手段５０を
通り、攪拌槽１０に戻る。このとき、ポンプ３０の圧力
は、１〜５ｋｇ／ｃｍ²Ｇであり、コックＢ２は閉じら
れている。５〜１０分後、予備混練りが充分に行われた
後、コックＢ２が開かれ、混合物１１は、混練り発泡器
（図示せず）へ送られる。

【００１４】混練り発泡器（図示せず）は、連続ミキサ
ー式ホモジナイザーであり、例えば、三菱化工機株式会
社製「ホイップゼロワン」が使用できる。混練り発泡条
件は、５０〜６０℃でレギュレータの圧力〜５ｋｇ／ｃ
ｍ²Ｇ以下、回転数５００〜３，０００ｒｐｍである。
充分に混練り、発泡された混合物は、成形、乾燥させて
発泡成形体となる。成形方法は、射出成形、型枠成形な
どが挙げられる。乾燥方法は、型の中に入れて行っても
よく、加熱乾燥、凍結乾燥、マイクロ波照射または自然
乾燥などが挙げられる。加熱乾燥の場合、温度は、１０
０〜２００℃である。

【００１５】上記混練り作業の始めに緩速で攪拌後、静
置することにより、液体成分が、固体成分中に浸透し、
混練り効果が増大し、高速での攪拌が不用となる。その
ため、本発明の混練り方法においては、攪拌翼の回転数
は、最大でも３００ｒｐｍで充分である。なお、上記例
は、回分式であるが、連続的に予備混練りおよび混練り
をしてもよい。また、ミキサー形式をドラフトチューブ
形式にする、液体中に界面活性剤を添加する、などによ
り、混練り効果が大きくなる。上記予備混練り、混練
り、発泡作業は、ゼラチンなどのバインダーが固化せ
ず、劣化しない温度である、５０〜６０℃で行う必要が
ある。

【００１６】上記攪拌機２０としては、高速攪拌機、攪
拌翼を回転させながら公転可能な攪拌機、反転可能な攪
拌機、特殊な形状の攪拌翼を有する攪拌機などの特殊な
ミキサーや、大動力の攪拌機である必要はなく、低動力
で、安価な緩速攪拌機でよい。また、ポンプ３０として
は、高粘度混合物に一般的に使用される容積式ポンプが
好ましい。たとえば、兵神装備株式会社製、「モーノポ
ンプＮＬＳ３０ＲＢ」などが挙げられる。スタティック
ミキサー４０としては、一般的に用いられているスクリ
ュー型エレメントなどでよい。スタティックミキサー４
０から攪拌槽１０への循環手段５０の径は、特に限定は
ないが、攪拌槽１０の容量が５０〜２００リットルの場
合、好ましくは４〜５ｃｍである。

【００１７】上記のように、本発明においては、紙粉体
および液体の混合物を容器内で緩速攪拌、混合したの
ち、静置することにより、紙粉体が充分湿潤し、その
後、簡単なラインミキサー（スタティックミキサー）を
介する混合物の循環、および容器内の均一化攪拌のみで
混練りが可能となる。そして、上記静置時間のため、作
業時間が長くなるが、連続バッチ式で、混練り容器を２
基以上設置して交互運転する場合は、運転している混練
り容器以外の混練り容器はスタンバイさせるため、その
間に静置時間をとれば良く、作業効率は低下しない。

【００１８】

【発明の効果】本発明により、大動力や特殊な攪拌装置
を必要とせず、作業工程時間が比較的短く、効率的な、
粉体と液体との混練り方法およびその装置が提供され、
それらは、再生古紙系の発泡成形体の製造工程に好適で
ある。そして、得られる発泡成形体は、発泡スチロール
に代表されるプラスチック系緩衝材の代用品として有用
である。さらに、本発明の粉体と液体との混練り方法お
よびその装置は、上記紙粉体と液体との混練りのみなら
ず、食品工業における粉体のスラリー化などにおける混
練りにも適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の混練り装置（予備混練り装置）の概略
図である。

【図２】従来技術の混練り装置（予備混練り装置）の概
略図である。

【符号の説明】

１０容器（攪拌槽）１１混合物２０攪拌機３０ポンプ４０スタティックミキサー５０循環手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者深石準神奈川県川崎市川崎区大川町２番１号三菱化工機株式会社内Ｆターム(参考） 4G035 AA23 AB44 AB46 AC31 4G078 AB09 AB20 BA05 DA19 DB04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】容器内の粉体と液体とを攪拌機で攪拌・
混合しつつ、その混合物の一部をポンプで抜き出してス
タティックミキサーを介して容器に循環させることを特
徴とする粉体と液体との混練り方法。
【請求項２】容器と、容器内に設けられた攪拌機と、
容器に連結し容器下部に設けられたポンプと、このポン
プに連結したスタティックミキサーと、このスタティッ
クミキサーから容器への循環手段とを設けた混練り装
置。