均質化の目的は、混合物の構造をできる限り均一にすることです。互いに溶け合わない成分を均一に混ぜ合わせることを指す場合も多くあります。医薬品分野では、均質化によって、医薬品をどの量で取り出してもすべての成分が同じ割合で含まれることが保証されます。とりわけ重要なのは有効成分。
バッチ式とインライン式
バッチ式
固形分を効果的に均質化するため、通常は撹拌と混合を同時に行います。これにより可能になるのが、効率的な固液混合。
インライン式
専用の定量供給バルブが各相を所定の位置で合流させ、均質化の前にあらかじめ濡らします（予備湿潤）。
混ざり合わない液体同士は、密度の違いにより混合が困難です。そのため、均質化によって液滴のサイズを小さくする必要があります。
用途
よく知られた例が牛乳です。高圧ホモジナイザーが脂肪球を均一なサイズに微細化することで、脂肪球が均等に分散し、牛乳にクリーム層が分離しなくなります。この工程は化粧品や化学の分野でも重要で、例えば次のような用途があります：
均質化における液滴の分裂メカニズム
液滴が分裂するには、作用する応力が臨界値を超える必要があります。また、変形時間も十分に長くなければなりません。その後、乳化剤が新たにできた液滴表面を覆い、液滴同士の合一（コアレッセンス）を防ぎます。分散ゾーンにおけるエネルギー投入の方法によって、どのような力がどの程度液滴に作用するかが決まります。安定化が不十分な液滴は、例えば乳化剤が不足している場合、衝突時に再び合体してしまいます。
液滴サイズに影響する要因
- せん断エネルギー（せん断速度 dv/ds）
- 適切な乳化剤
- 歯列部での滞留時間
- 増粘剤やゲル化剤などの適切な安定剤
液滴形成を妨げる要因
- せん断領域でのキャビテーション（ローター・ステーター歯列部の状態が一定に保たれない）
- 歯列部での滞留時間が短すぎること
発明者のノウハウを活かした均質化技術
当社にとって均質化は家業です。創業者の父であるErwin Seefriedは、1978年以来、ホモジナイザーに関する特許に発明者として名を連ねています。その内容は、ローター・ステーターの歯列構造からスクレーパーシステム、ラビリンス歯列を備えた分散ローターまで多岐にわたります。この知見は、あらゆる設計とプロセス最適化に活かされています。当社の沿革について詳しく →
最適なホモジナイザーの選定
特に難しいのは、混ざり合わない液体を、場合によっては固形分とともに、ダマなく混合することです。極微細なエマルション液滴が求められる場合には、特に高いせん断エネルギーが有効です。要件に応じて、次のような装備が適しています：
- 異なる相を歯列部へ直接吸引（例：ホット・コールド法）
- 連続式でのエーテルサルフェートの希釈
- 粉体の投入・混合
- 複数の液相の同時定量供給
均質化システムの選定と仕様は、プロセスと求められる自動化レベルによって決まります。当社は、標準外のソリューションも含め、お客様に最適な仕様を設計いたします。また、次のテーマについてもご相談を承ります：中古ホモジナイザーミキサー。
液体原料の計量・定量供給では、当社の革新的な定量供給ステーションにより、作業負担を大幅に削減できます。
その他のプロセス
均質化に関するよくあるご質問
均質化の目的は何ですか？
互いに溶け合わない成分であっても、混合物にできる限り均一な構造を与えることです。医薬品分野では、医薬品のどの部分にも同じ割合の有効成分が含まれることを保証します。
液滴サイズは何によって決まりますか？
せん断エネルギー（せん断速度）、適切な乳化剤、歯列部での液滴の滞留時間、そして増粘剤やゲル化剤などの適切な安定剤によって決まります。
均一な液滴形成を妨げるものは何ですか？
主に、ローター・ステーター歯列のせん断領域で発生するキャビテーションと、歯列部での滞留時間が短すぎることです。また、安定化が不十分な液滴は合一（コアレッセンス）しやすくなります。
ホモジナイザーにはどのような特殊装備が有効ですか？
要件に応じて、例えば異なる相の歯列部への直接吸引（ホット・コールド法）、連続式でのエーテルサルフェートの希釈、粉体の投入・混合、複数の液相の同時定量供給などが挙げられます。