ホモジナイザー

質問

大学のレポートで、工業用の連続ホモジナイザーと、研究室の単発のホモジナイザーの違い（利点と欠点）を調べてくるように言われたのですが、図書館に参考文献がありません。牛乳用のホモジナイザーは見つかったのですが、細菌破壊用のホモジナイザーとは違うようです。
すみませんが教えてください。また、参考文献もあれば教えてください。

回答No.3

bokewo · ベストアンサー

Nori-UKさんの求めている答えを回答するのは困難です。というのは実は”ホモジナイザー”の意味するものが、それを扱う人（研究者か、工場の製造担当か）やその分野（食品か、生化学か、塗料関係か）によって違うからです。研究室等で使うタイプであれば理化学機械メーカーのサイトを見ればよいと思います（ホモジナイザーで検索すれば多数あるようです）。一方工業用ですが、（どこから工業用というかは分かりませんが）これは先ほど述べた、分野によってその形状が異なると思われます。食品であれば、例えば水と油の混合でエマルジョンを作る（これを”乳化”といいます）機械であり、塗料であれば、顔料の均一化（これを”分散”といいます）を行う機械となります。また、操作条件として”連続”であるか”バッチ（回分）”であるかによっても形状が相当違います。簡単に言えば、連続であれば、ポンプのような形状で、バッチであれば家庭用のジュウーサーミキサーのお化けみたいなものです。また、一般に研究室での性能を工業的に求めるのは困難です。原理について調べるのなら、「化学工学便覧」の「かくはん」のなかの”乳化”や”分散”について調べるか、食品機械や塗料関係の文献が参考になるかもしれません。質問があれば、またメッセージ下さい。

補足

この宿題は、ホモジナイザーでイースト菌をつぶして、そのアルコールデヒドロゲナーゼの活性を調べる実験のレポートだったのですが、実験で求めた値と計算で出した値に大きなズレがある理由も調べないといけないのです。

計算値はR=Rmax(1-exp(-Q/V(1-exp-ｋ)t))なのですが、グラフにするとやはり大きな違いがあります。
Q＝フローレート　（７５．６）
V＝ホモジナイザーの容量　（３L)
t＝時間
k＝定数＝２　（実験値）

大学の図書館中探しても参考文献がないのに、提出期限が迫ってきて、大きなストレスを感じています。申し訳ありませんが、ご存知であれば教えていただけないでしょうか？

回答No.5

bokewo

すいません、Ｎｏ４でＱ／Ｖを滞留時間としてしまいましたが、連続処理における滞留時間は容量Ｖ／流量Ｑでした。また、もう少し考えてみたのですが、実験されたのは、”研究室の単発のホモジナイザー”なんですよね。だとしたら、”フローレートＱ”はホモジナイザーのポンプ作用から生じる吐出流量Ｑ〔Ｌ／ｍｉｎ〕でしょうか。であれば、Ｑ／Ｖは、単位時間当たりの液の循環回数〔１／ｍｉｎ〕となります。これと処理時間ｔ〔ｍｉｎ〕の積が液の見掛けの循環回数となります。循環回数が多ければ、当然液がホモジナイザーのカッター部をパス（通過）する回数が増え、酵素が影響を受けることになります。吐出流量は、カッター径、回転数、カッター形状による吐出流量係数等が与えられないと算出できませんので、７６．５という値は使用した機器の固有値として、予め与えられたのでしょうか？。また、活性の失活の割合を処理時間の関数で表そうとしているのであれば、一般にホモジナイザーの分散効果は、初めの短時間に集中するので、処理時間ｔの有効性を確認するべきでしょう（たぶんこの条件なら数秒で終わってしまっているかもしれません）。そして、これと”工業用の連続ホモジナイザー”の比較をするとすれば、連続はパス回数が１回なので、流量等をコントロールしてスケールアップすることになるでしょう。また、－Ｑ／Ｖ（1－ｅｘｐ－ｋ）ｔの部分ですが、（Ｑ／Ｖ）と（1－ｅｘｐ－ｋ）と（ｔ）の関係を教えて下さい（（ Ｑ／Ｖ）と（ｔ）が積の形で無いと次元解析上おかしくなります。出来れば、確認の為に具体的な計算例を示してください。ここでは時間の単位を便宜上〔ｍｉｎ〕としましたが何を使っているか確認下さい）。ホモジナイザーの回転数、カッター径等も知りたいですね。それから実験値ｋとはなんでしょうか。

回答No.4

bokewo

残念ながら、生化学は専門ではありませんのでイースト菌などの具体的事例はわかりません。Ｒ＝Ｒｍａｘ（1－ｅｘｐ（－Ｑ／Ｖ（1－ｅｘｐ－ｋ）ｔ））の式ですが、これが工業用と研究室用との違いとどう関係するのですか？。また、－Ｑ／Ｖ（1－ｅｘｐ－ｋ）ｔの部分が良く分かりません。通常、流量Ｑ／容量Ｖは液の滞留時間をあらわしますが、これと時間ｔとは違うものですか？。温度は関係しないのですか？ホモジナイザーは液の温度上昇が激しいのですが装置の冷却条件、温度管理は行いましたか？。Ｒ、Ｒｍａｘ、Ｑ、Ｖ、Ｋ、ｔそれぞれの単位を明示してください。返答いただければ私なりの考えはお答えいたしますが、お急ぎであれば、要点を整理してもう一度質問して、生化学の専門家にアドバイスを求めた方が良いと思います。

回答No.2

bokewo

”工業用の連続”と研究室の単発”とに注目すれば、その違いは”連続処理”と”バッチ処理”に還元できるのではないでしょうか。よって、利点と欠点もその違いより考察できます。また、更に”工業用”と”研究室用”に注目すれば、機械的な回転数等の製作条件から、一般的に工業用は数千回であるのに対し、研究用は数万回転のものも可能なようです。回転数により、そのホモジナイザーの能力（せん断力）特性が出ます（詳しくは、カッター径や液側の物性、装置の大きさも重要なファクターですが）。

お礼

回答どうもありがとうございました。回転数・せん断力・装置の大きさ・液体の物性などの相互関係や、ホモジナイザーの原理などが記されている参考文献を教えていただければ、うれしいのですが。ご存知でしょうか？

回答No.1

ADEMU

参考になるかどうかわかりませんが、私が使用しているホモジナイザーは２種類あります。
超音波によって細胞を破壊するものとポリトロンといって歯と歯によって切断するものです。
要はレーザーで物を破壊するのと刀で破壊するのとの違いです。

お礼

回答どうもありがとうございました。私の研究室では歯と歯によって切断するものを使用しているようです。ご存知であれば、ホモジナイザーの原理などが記されている参考文献を教えていただきたいのですが・・・。