音響浮揚装置を用いた懸濁液滴乾燥・凝集過程の定量計測

声悬浮装置定量测量悬浮液滴干燥和团聚过程

• 批准号: 14655070
• 负责人: 亀田 正治
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14655070/
• 关键词: 混相流; 音響; 発生装置; 界面現象; 気泡; 乾燥; 液滴; 食品科学; 物質輸送; 相互拡散

乾燥食品パウダー製造過程の物理化学モデルの構築を目指して,音響浮揚を利用した単一固液二相液滴乾燥・凝集過程実験装置の製作を行った.昨年度の研究から,実験に用いる微小液滴(直径100μm以下)発生法の確立が必要であることが分かったため,本年度は,主に,微小(流体)粒子発生装置の開発・試作を進めた.開発した発生装置は,圧電型インクジェットノズルの原理を応用したものである.圧電セラミクスを駆動して作動流体に超音波パルスを与え,微細オリフィス(開口部直径20μm-100μm)を通じて粒子を吐出・離脱させる.開発した装置は,液滴だけでなく,気泡発生装置としても利用可能である.まず,空気,シリコン油を作動流体として気泡発生装置としての特性試験を進めた.オリフィスの材質は,油との親和性に優れるステンレスとした.試験では,超高速ビデオカメラ(撮影速度125,000fps-500,000fps)を用いて,気泡発生過程をとらえた.発生気泡サイズに対する各種パラメータ(パルス波形・振幅,および,オリフィス直径)の影響を詳しく検討した.その結果,直径20μm程度のオリフィスを用いて,適切なパルス波形・振幅を与えることで,直径100μm程度の気泡を再現性良く発生できた.また,オリフィスを通じた気体の流入,流出特性が,気泡発生メカニズムのキーとなることが分かった.つぎに,さらに微小な気泡を発生させる手法を検討した.その結果,開口部の大きな(直径100μm)オリフィスを用い,微小な加減圧を与えることで,直径20mm程度の気泡を作ることが出来た.また,この発生には,気液界面の変形,特に表面波の形成が重要な役割を果たすことが分かった.

The drying process of dried food is characterized by physical and chemical properties. The sound floater uses a solid-liquid two-phase droplet drying and agglutination process device to operate the device. In the last year's study, the microdroplet (diameter less than 100 μ m) was used to make sure that the necessary liquid droplets were separated from each other. This year, the main equipment for the generation of tiny (fluid) particles is turned on and off for further development. Turn on the electrical equipment, and use the principle of electrical equipment to operate the equipment. The fluid is operated by an ultrasonic wave, and the particles are exhaled by a micrometer (20 μ m-100 μ m in diameter at the opening). Turn on the spool device, the droplet will run off, and the bubble generator will make full use of the possible temperature. Gas, air, air, I don't know what to say about the material, the oil and the sex. The ultra-high speed video camera (125000fps-500000fps) is used, and the production process is very high. In the system, all kinds of wave amplitudes (amplitude, amplitude and diameter of the wave) are measured. The results show that the diameter is 20 μ m, the diameter is 20 μ m, the amplitude of the waveform is different, the diameter is 100 μ m, and the diameter is 100 μ m. In this paper, the characteristics of the flow in and out of the body are analyzed. I don't know, I don't know. The results show that the opening has a large diameter (diameter 100 μ m), a small increase in temperature and temperature, and a bubble in the diameter of 20mm. In the shape of the liquid interface, the special "surface wave" forms an important part of the cutting process.

项目成果

Shirota, M., Imamura, T., Saito, Y., Kameda, M.: "Acoustic Force-Enhanced Production of a Sub-Millimeter Gas Bubble from an Orifice"Proceedings of the 5th International Conference on Multiphase Flow. (in press). (2004)

Shirota, M.、Imamura, T.、Saito, Y.、Kameda, M.：“声学力增强从孔口产生亚毫米气泡”第五届国际多相流会议论文集。