液体組成物の製造方法及び装置

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【発明の名称】	液体組成物の製造方法及び装置
【発明者】	【氏名】前田宗宏【氏名】中井崇雄
【要約】	【課題】多量の液体組成物（例えば、洗口液）を小さいスペースで効率よく且つ安定的に製造することができ、製造する液体組成物の特性や種類の変更を行なう場合も容易に行ない得る方法及び装置を提供する。【構成】混合槽内で目的濃度より高い濃度の中間混合液を製造し、混合槽の排出路中にさらに溶媒を加えてスタティックミキサーにより混合し目的濃度の液体組成物とする液体組成物の製造方法、及び、中間混合液を製造する混合槽１０と、該混合槽の排出路２０に設けられた制御ポンプ３０と、該排出路に接続され中間混合液にさらに溶媒を加える給液部４０と、加えられた溶媒と中間混合液とを混合して目的組成物を得るスタティックミキサー６０とを備えた液体組成物の製造装置。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
目的濃度の液体組成物の製造方法であって、所定量の溶質と該溶質を目的濃度より高い濃度に溶解する量の溶媒とを混合槽内に収容して混合することにより中間混合液を製造し、該中間混合液を前記混合槽から排出路へ送液装置により定流量で排出しつつ、該排出路中の中間混合液に給液装置によりさらに溶媒を定流量で付加し、該排出路中に設けたスタティックミキサーにより混合して目的濃度にすることを特徴とする液体組成物の製造方法。
【請求項２】
前記溶媒が、水系または水アルコール系の溶媒であることを特徴とする請求項１に記載の液体組成物の製造方法。
【請求項３】
溶質と溶媒とを収容して混合し中間混合液を製造する混合槽と、
該混合槽から中間混合液を排出する排出路と、該排出路に設けられ該排出路中に定量の中間混合液を流す送液部と、
前記排出路に接続され中間混合液にさらに溶媒を定流量で加える給液部と、
前記排出路における給液部接続箇所の下流側に設けられ、前記中間混合液と溶媒とを混合して目的組成物を製造するスタティックミキサーとを備えることを特徴とする液体組成物の製造装置。
【請求項４】
前記排出路における前記スタティックミキサーの下流側に前記排出路内の目的組成物の濃度を測定し濃度信号を発する濃度測定装置が設けられ、前記給液部は、前記排出路への給液量を調整する給液制御装置を備え、該給液制御装置は前記スタティックミキサーを経た目的組成物が目的濃度となるように前記濃度信号に応じて給液量を調整することを特徴とする請求項３に記載の液体組成物の製造装置。

【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、洗口液、化粧水、ヘアウォーター、液体フローリング剤、消臭剤等のような低粘度の液体組成物を製造するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば洗口液等の液体組成物を工業的に製造するには、従来、大容量の混合槽に溶媒を満たし、甘味料、湿潤剤、界面活性剤、生理活性物質その他の成分を加えて撹拌することにより、混合槽内の液体組成物を均一化し、容器への充填工程を有する製造ラインへその液体組成物を供給するというようにして行なわれていた。このような洗口液の一般的な製造方法を記載したものとして、例えば特許文献１記載のものがある。混合槽で製造された液体組成物を充填工程の連続稼働で容器に充填するには、夜間等の充填作業の停止時間中にも混合槽で液体組成物を製造し２基以上の貯蔵タンクに一旦蓄え、充填工程への供給を常にいずれかの貯蔵タンクで行なうようにするのが一般的である。そして、大きな生産量を得るには、充填工程の能力を上げると共に、各貯蔵タンク及び混合槽の容積を大きくする必要があり、そのための大きな設置スペースが必要となる。またこれに伴って、大容積化した混合槽への原料投入に多大の時間を要するという問題があった。このような問題は、洗口液に限らず、他の液体組成物の製造においても生じ得る。
【０００３】
液体組成物を上記のようにバッチ式で撹拌して製造するのに対し、原料の混合を製造ライン途上で行なうことにより原料供給から目的組成物の完成までを連続的に行なう方法が採用されることがある（例えば、特許文献２）。連続混合方式で液体原料に対して複数種の原料を加えて混合する場合は、液体原料を製造ライン上で定量で給送しつつ、そのライン上に設けた混合装置に他の原料を定量で加えて混合し、次の混合装置でさらに他の原料を定量で混合するというように、多段階での混合を行なうのが一般的である。そして、混合装置には撹拌翼等を備えることにより積極的な送液作用を持たせて、混合の都度、液体を次の段階へ向けて定量で送るようにする。
【０００４】
このような連続工程においては、最初の液体原料、及び、後で加えられる原料をそれぞれ定量でラインに供給するために、各供給箇所に供給ポンプが必要となる。ところが、上流側のポンプの吐出圧は、下流にあるポンプの吐出側圧力にラインを通じて影響を与え、さらに、上流側の混合装置の撹拌翼等による送液圧も下流にあるポンプの吐出側圧力に影響を与える。そして、これらの影響により、下流のポンプは、その吐出量を変化させられる。したがって、製造ラインに複数の原料供給箇所を設ける場合は、各々に設けられる供給ポンプの吐出量及び混合装置の送液量を、その前後の供給ポンプ及び混合装置の能力との関係において設定しなければならない。しかも、それらの吐出量及び送液量は、電圧変動等による装置の作動変動や、周囲温度、供給ロット差等による液体の粘性変動等によって刻々変化するので、常に各装置の能力を他の装置との連関の下に制御しなければならない。その結果、制御機構が大変複雑にならざるを得ず、それでも安定した性質の液体組成物を得るのは困難である。さらに、製造する液体組成物の特性や種類の変更を行なう場合にも多大の手間を要するという問題を有している。
【特許文献１】特開平３－２１５４１１（特に、第２頁右下欄第６～１２行）
【特許文献２】特開平８－１９６８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような従来技術の問題を解決し、多量の液体組成物を小さいスペースで効率よく且つ安定的に製造することができ、製造する液体組成物の特性や種類の変更を行なう場合も容易に行ない得る方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前記目的を達成するため、目的濃度の液体組成物の製造方法であって、所定量の溶質と該溶質を目的濃度より高い濃度に溶解する量の溶媒とを混合槽内に収容して混合することにより中間混合液を製造し、該中間混合液を前記混合槽から排出路へ送液装置により定流量で排出しつつ、該排出路中の中間混合液に給液装置によりさらに溶媒を定流量で付加し、該排出路中に設けたスタティックミキサーにより混合して目的濃度にすることを特徴とする液体組成物の製造方法を提供するものである。
【０００７】
本発明はまた、前記目的を達成するため、溶質と溶媒とを収容して混合し中間混合液を製造する混合槽と、該混合槽から中間混合液を排出する排出路と、該排出路に設けられ該排出路中に定量の中間混合液を流す送液部と、前記排出路に接続され中間混合液にさらに溶媒を定流量で加える給液部と、前記排出路における給液部接続箇所の下流側に設けられ、前記中間混合液と溶媒とを混合して目的組成物を製造するスタティックミキサーとを備えることを特徴とする液体組成物の製造装置を提供するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る液体組成物の製造方法においては、目的濃度より高い濃度の中間混合液を混合槽内で製造し、これにさらに溶媒を付加して混合し目的濃度の液体組成物を製造する。したがって、目的濃度の液体組成物を混合槽で行なう場合に比し、混合槽を小容量化することができる。また、後の溶媒付加は混合槽からの排出路に対して行なうので、そのための設備スペースも少なくて済む。その結果、多量の液体組成物を小さいスペースで効率よく製造することができる。また、液体組成物の製造を、中間混合液を経て２段階で行なうので、製造する液体組成物の特性や種類を変更する際には、必要な段階の原料の交換で済み、その分、製造経路の洗浄も少なくて済む。また、両方の段階での原料交換を要する場合でも、設備のサイズが小さいので原料交換や洗浄が容易である。
【０００９】
特に、排出路中での混合をスタティックミキサー（静止型混合攪拌機）で行なうので、混合槽から排出路への排出、並びに排出路への溶媒の付加を各々定流量で行なう送液装置及び給液装置における定量性への影響を低減し、目的濃度の液体組成物を確実に得ることができる。すなわち、スタティックミキサーは内部に設けた固定エレメントを通過する際の被混合物の分割、反転、位置転換等により混合を行なうものである。したがって、撹拌翼等の積極的な駆動部分が存在せず、該駆動部分により不可避的に生じる送液作用もない。また、予め混合槽内で中間混合液を製造するので、その後に付加する溶媒は１箇所又は限られた数の箇所で行なえばよいことになる。その結果、送液装置及び給液装置の吐出側圧力への相互作用をごく僅かに抑えることができる（内部エレメントを流れる際の流動抵抗に従った圧力が生じるがこれはほぼ定常的なものである）。したがって、排出路での混合を行ないつつ送液装置及び給液装置の送液制御を簡便且つ正確に行なうことができ、目的濃度の液体組成物を安定的に得ることができる。
【００１０】
本発明に係る液体組成物の製造装置においては、中間混合液を製造する混合槽と、その中間混合液を排出路中に流す定量ポンプと、該排出路中にさらに溶媒を加える給液部と、加えられた溶媒及び中間混合液を混合するスタティックミキサーとを備えることにより、上記方法の実施を効率よく確実に行なうことができる。特に、排出路におけるスタティックミキサーの下流側に目的組成物の濃度を測定する濃度測定装置が設けられ、前記給液部が、排出路への給液量を調整する給液制御装置を備え、濃度測定装置からの濃度信号に応じて該給液制御装置が給液量を調整する構成とすることにより、目的濃度の液体組成物を、より確実に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明に係る液体組成物の製造方法を実施するための装置の一例を示している。
【００１２】
この製造装置は、洗口液（口腔内洗浄用液体組成物）を製造するためのものであり、中間混合液を製造するための混合槽１０を備えている。混合槽１０は、原料投入口１１が上壁に設けられ、内部には撹拌翼１２が装着されており、該撹拌翼を回転させるためのモータ１３が上部に設置されている。さらに、混合槽１０の上部には、溶解槽１５から延びる供給路１４及び溶媒の供給路１６が接続され、底部には内部の液を排出し貯蔵タンク８０に送るための排出路２０が接続されている。
【００１３】
排出路２０の途中には、送液部（送液装置）として、制御ポンプ３０及び流量計３１が備えられている。この制御ポンプ３０は流量計３１からの流量検出信号に基づき、排出路中に所定量の中間混合液を流すように制御される。排出路２０には、中間混合液にさらに溶媒を定流量で加える給液部４０が接続されている。排出路２０における給液部接続箇所の下流側には、中間混合液と溶媒とを混合して目的組成物を製造するスタティックミキサー６０が設けられている。さらに、排出路２０におけるスタティックミキサー６０の下流側には濃度測定装置７０が設けられ、排出路内の液体組成物の濃度が測定される。
【００１４】
給液部（給液装置）４０は、一端を溶媒の供給源（図示せず）に接続され他端を排出路２０に接続された供給管４１と、該供給管の途中に設けられた送液用の制御ポンプ４２、流量計４３及びダンプナー（クッションタンク）４４とを備えている。制御ポンプ４２は流量計４３からの流量検出信号に基づき、排出路中に所定量の溶媒を流すように制御される。給液部４０はさらに、排出路２０への給液量を調整する給液制御装置４５を備えている。濃度測定装置７０は測定濃度に応じた濃度信号を給液制御装置４５に送り、該給液制御装置は、スタティックミキサー６０を経た液体組成物が目的濃度となるように濃度信号に応じて制御ポンプ４２の送液量を調整する。
【００１５】
貯蔵タンク８０は、容器への充填工程に送る液体組成物を貯蔵するためのもので、この実施形態では２基設置されており、各々には、前述の排出路２０と、充填工程に液体組成物を送るための送液路８１とが接続されている。２基の貯蔵タンク８０への供給は、排出路２０を分岐して行なわれ、分岐箇所のすぐ上流側に設けられた切り替え弁９０により、適宜切り替えて行なわれる。貯蔵タンク８０は、充填工程への給液を途切れることなく行なえるように大容量とされており、一方、混合槽１０は、中間混合液を製造した都度、貯蔵タンク８０に給液するので比較的小容量とされている。この実施形態においては、一般的な洗口液等の製造設備と同様に、貯蔵タンク８０が数トン～数十トンの容量、混合槽１０がその３０～７０％の容量とされる。
【００１６】
制御ポンプ３０及び制御ポンプ４２には、定量性に優れたモーノポンプを使用しているが、他のポンプを使用することも可能である。ポンプ自体の定量性が高い場合には、ポンプの吐出側の流量計の測定値に基づくフィードバック制御を特に必要としない。
【００１７】
中間混合液の成分中、混合槽１０に投入するものとしては、撹拌用回転翼による十分な混合が可能な溶質と溶媒とを選択するのが望ましい。こうすることにより、給液部４０から加える溶媒は、中間混合液と混合されやすいものとすることができ、積極的な駆動部材を備えないスタティックミキサーによって十分に均一な混合が得られる。
【００１８】
図２は、混合槽１０及び貯蔵タンク８０の構造について、望ましい形態を示している。これらの混合槽１０及び貯蔵タンク８０（以下、これらを総称して槽という）の内部には、洗浄用のスプレーノズル１０１が、常設され或いは必要時に挿入され、噴射口を回転させながら洗浄液を槽の内壁に吹き付ける。槽には、原料投入用のハッチ１０２や、圧力計等の計器類設置用、原料供給用等の配管部１０３が設けられている。
【００１９】
通常、これらのハッチ及び配管部は、図３に示すように、槽の壁面に対してほぼ垂直に立ち上がるようにして槽外へ突出している。一般的にスプレーノズル１０１は、層内を均一に洗浄できるよう、槽の中央部に配置される。このような配置において、ハッチや配管部が図３のように設けられていると、その立ち上がり部（図に一点鎖線で示す）を含む周壁は、洗浄液の噴射方向を示す直線に対して接触しないデッドスペースを形成する。その結果、デッドスペースでの洗浄が適切に行なわれず、その後に製造する液体組成物の特性に影響するという問題を生じることがある。
【００２０】
これに対し、図２に示した槽では、ハッチ１０２及び配管部１０３の周壁が、洗浄液の噴射方向を示す直線に対して接触する方向に傾斜している。したがって、スプレーノズル１０１からの洗浄液噴射に対するデッドスペースが形成されることがなく、その結果、ハッチ及び配管の洗浄が確実に行なわれる。
【００２１】
この製造装置を用いて所定特性の洗口液を製造するには、以下の工程が実施される。混合槽１０には、供給路１６を経て溶媒（主として水）が供給されて満たされ、投入口１１から水溶性の配合成分（溶質）が混合槽１０内に供給される。また、溶解槽１５では、油溶性の配合成分（溶質）がアルコール類（低級アルコールや多価アルコール等）又はアルコールと水との混合液によって溶解され、供給路１４を経て混合槽１０に供給される。各々の量は、洗口液としての目的濃度より高い濃度の混合液が得られるように設定される。そして、撹拌翼１２により撹拌が行なわれ、中間混合液が製造される。
【００２２】
得られた中間混合液は、混合槽１０から排出路２０へと排出される。そして、排出路２０に接続された供給管４１から溶媒がさらに付加され、付加された溶媒はスタティックミキサー６０により均一に混合される。この実施形態では、付加する溶媒として、供給路１４から供給される水、水アルコール系の溶媒と同じ成分の溶媒が使用され、その易混合性によりスタティックミキサー６０による混合が可能となっている。
【００２３】
溶媒が付加され混合された液体組成物は、排出路２０から貯蔵タンク８０へ供給される。そして、貯蔵タンク８０が十分な量に満たされると、送液路８１から充填工程に液体組成物が送られる。２基の内、一方の貯蔵タンク８０内の液体組成物の残量が無くなるかごく少量となると送液を停止し、他方の貯蔵タンク８０から充填工程への送液が行なわれる。そして、その間に送液を停止した貯蔵タンクに排出路２０からの液体組成物供給が行なわれる。なお、送液が行なわれている貯蔵タンク８０に対し、並行して排出路２０からの液体組成物供給を行なうこともでき、この場合は１基の貯蔵タンク中に適切な液量を保持し、充填工程への連続送液を行なうこともできる。
【００２４】
［実施例］
以下に、洗口液製造の実施例について説明する。本発明の製造方法による実施例として、表１のＡ欄に示す成分の中間混合液を混合槽１０で製造し、Ｂ欄に示す溶媒を給液部４０から付加し、スタティックミキサー６０で混合して洗口液を製造した。そして、貯蔵タンクに送られる液体組成物の濃度に対して、混合槽で造られる中間混合液の濃度の高さを濃縮倍率とし、表１に示した。すなわち、濃縮倍率は、目的濃度に対する中間混合液の濃度の倍率である。
【００２５】
この方法により製造された洗口液の特性を調べるために、従来方法、すなわち、混合槽のみで目的濃度の洗口液を製造し、比較した。従来方法は、前述のとおり、大きな設置スペースが必要となる等の問題を伴うものであるが、香味については良好な特性を実際に実現してきたものである。ここでは、本発明方法によって得られる洗口液が、従来方法によるものと遜色ない特性を示すことができるか否かを試験した。
【００２６】
本発明実施例の方法により製造された洗口液と、従来方法により得られた洗口液とについて、香味試験を行なったところ、表１の下段に示す結果を得た。
【００２７】
香味試験は、官能評価で行ない、１０ミリリットルの洗口液を口に含み、口内に液を行き渡らせて濯いだ後に吐き出すというようにして通常の方法で洗口し、その直後に試験者自身で感じる香味を、以下の３段階で採点した。
Ａ：従来方法による洗口液と同等である
Ｂ：従来方法による洗口液より若干弱い
Ｃ：従来方法による洗口液より明らかに弱い
これを５人の専門パネラーで行ない、それに基づく評価をした。表中の記号は、以下の評価を示す。
◎：全員がＡと採点
○：３人以上がＡで、且つ残りの者がＢと採点
×：上記以外
その結果、表１に示すように、中間混合液の濃縮倍率を４倍以下とすることにより好ましい評価が得られ、３．３倍以下とすることによってより好ましい評価が得られた。このように所定の濃縮倍率の範囲を上回ると適切な香味が得られないのは、中間混合液中の水の含有量が少なくなったために、最終的な液体組成物における香料の溶解状態が、従来方法によるものと異なった結果であると考えられる。
【００２８】
また、混合槽で高濃度中間混合液を製造することにより得られる混合槽の小容量化を実際的なものにするためには、中間混合液の濃度を或る程度高くする必要がある。この観点から、中間混合液の濃縮倍率は２倍以上とするのが望ましい。
【００２９】
表１に示す洗口液は、通常使用される有効成分を水、水アルコール系の溶媒で希釈した一般的なものである。したがって、このような一般的な洗口液を本発明にしたがって製造する場合は、中間混合液の濃度を目的濃度の２～４倍とするのが望ましく、２～３．３倍にするのがより望ましい。
【００３０】
【表１】

【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る液体組成物の製造方法を実施するための装置の一例を概略的に示す図である。
【図２】液体組成物製造装置の槽の好ましい一例を概略的に示す縦断面図である。
【図３】液体組成物製造装置の槽の好ましくない一例の一部を概略的に示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０混合槽
２０排出路
３０制御ポンプ（送液装置・送液部）
４０供給部
４２制御ポンプ（給液装置・給液部）
４５給液制御装置
６０スタティックミキサー
７０濃度測定装置

【出願人】	【識別番号】０００１０６３２４【氏名又は名称】サンスター株式会社
【出願日】	平成１８年７月３１日（２００６．７．３１）
【代理人】	【識別番号】１０００６５２１５【弁理士】【氏名又は名称】三枝英二【識別番号】１０００７６５１０【弁理士】【氏名又は名称】掛樋悠路【識別番号】１０００９４１０１【弁理士】【氏名又は名称】舘泰光
【公開番号】	特開２００８－３１１１５（Ｐ２００８－３１１１５Ａ）
【公開日】	平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【出願番号】	特願２００６－２０７８２４（Ｐ２００６－２０７８２４）