プロセス

プロセスエンジニアリングにおける造粒(アグロメレーション)

プロセスエンジニアリングにおいて、造粒(アグロメレーション)とは一般に粒子を大きくすることを指します。粒径肥大化や顆粒化とも呼ばれます。その前提となるのは、一次粒子間の多数の接触点と、そこに働く付着力です。十分に微細であれば、原則としてあらゆる固体を造粒できます。

保管が容易に大きな粒子は取り扱いやすくなります。
粉じんの低減流動性と混合性が向上します。
安定したエマルション凝集が問題になる場合は、均質化が有効です。

造粒の手法

造粒はバインダー(結合剤)の有無にかかわらず可能ですが、バインダーを用いる方法が主流です。主に次の3つの手法に分けられます:

ペレット化

例えば、プラスチック廃材からかさ密度の高い顆粒をつくります。摩擦によって、融点以下の温度で材料を可塑化します。

焼結

微粒の固体を融点以下の温度で加熱します。その際、粒子は接触点で拡散によって結合します。詳しくはこちら:焼結。

フロキュレーション(凝集)

液体中の固体粒子が集まって、より大きな粒子になります。これによりろ過が容易になります。

望ましいのか、望ましくないのか?

エマルションでは望ましくない

エマルションでは、液滴はできるだけ小さいことが求められます。液滴の凝集は、合一(コアレッセンス)と相分離の前段階です。そのため、粒子の微細化には均質化が用いられます。目指すのは安定したエマルション。

粉体やサスペンションでは望ましい

粉乳、インスタントコーヒー、ココアパウダーなど、造粒されたインスタント粉末は粉じんが少なく、すばやく溶けます。医薬品分野では、造粒によって流動性と打錠性が向上します。水処理では、意図的なフロキュレーションによって固体を分離しやすくなります。

造粒のポイント

  • 固体同士が接触し、結合できる状態であること
  • その後は、凝集体が崩れないよう、余計な力が加わらないようにすること
  • 一方、エマルションでは、適切なせん断によって液滴の凝集を防ぐこと

その他のプロセス

造粒を目的に応じて活用したい、あるいは製品での凝集を防ぎたいとお考えですか? 設計から完成したプラントまで、喜んでご相談に応じます。

造粒に関するよくあるご質問

造粒(アグロメレーション)とはどういう意味ですか?

粒子同士を集合させて大きくすることで、粒径肥大化や顆粒化とも呼ばれます。その前提となるのは、一次粒子間の多数の接触点と付着力です。

造粒にはどのような手法がありますか?

例えば、ペレット化、フロキュレーション、焼結があります。バインダーの有無にかかわらず可能ですが、バインダーを用いる方法が主流です。

造粒が望ましいのはどのような場合ですか?

例えば、流動性・保存性・混合性の向上、粉じんの低減、インスタント粉末(粉乳やココアパウダーなど)の溶解性向上、打錠用粉末の顆粒化、あるいはフロキュレーションによるサスペンションからの固体分離などが目的の場合です。

エマルションで凝集が望ましくないのはなぜですか?

凝集は相分離の前段階だからです。均質化によって粒子を微細化し、エマルションを安定させます。