2025/12/16 ホモジナイザーについて

高圧ホモジナイザー導入で生産効率はここまで変わる｜歩留まり向上と工程短縮の技術的アプローチ

食品、医薬品、化粧品、そして化学工業製品。あらゆる製造現場において、「均一化」「微細化」「乳化・分散」の工程は、最終製品の品質を決定づける心臓部です。

この工程において、多くの生産技術担当者様が直面しているのが、「品質と効率の両立」という課題ではないでしょうか。
「今の撹拌機では処理に時間がかかりすぎる」
「ロットごとのバラつきが多く、廃棄ロス（歩留まり低下）がなくならない」
「新製品の開発において、より微細で安定した品質が求められている」

こうした課題を一挙に解決する鍵となるのが、「高圧ホモジナイザー」の導入、あるいは既存機からの更新です。しかし、単に導入すれば良いというものではありません。対象物に合わせた適切な圧力設定、バルブ選定、そして前後の工程設計が噛み合って初めて、劇的な生産効率の向上が実現します。

この記事では、創業以来、高圧ホモジナイザーのパイオニアとして数多くの現場課題に向き合ってきた「三丸機械工業」の視点から、生産効率を最大化するための技術的ポイントと、導入効果を確実にするための選定・運用のノウハウを徹底解説します。

生産効率を阻害する「分散・乳化工程」のボトルネック
なぜ高圧ホモジナイザーが「時間短縮」と「品質安定」を実現するのか
導入前に検証すべき技術的要件（粘度・圧力・バルブ）
生産性を高めるための運用とメンテナンスの勘所
業界別導入事例：改善のビフォーアフター
三丸機械工業が選ばれる理由：オーダーメイドによる最適化
まとめ

この記事は次のような方におすすめです

乳化・分散工程の「時間短縮」と「コスト削減」を目指す生産技術者の方
現在のホモジナイザーや撹拌機ではスペック不足を感じている方
自社製品に最適な機種選定や、テスト機での検証を行いたい開発担当者の方

1．生産効率を阻害する「分散・乳化工程」のボトルネック

製造ライン全体の生産効率を見直す際、最もボトルネックになりやすいのが「混合・均質化」のプロセスです。多くの現場で、以下のような非効率が発生しています。

長時間撹拌によるタイムロス

一般的なプロペラ撹拌機や回転式ホモジナイザー（ディスパーなど）は、剪断（せんだん）力が比較的弱いため、目標の粒子径まで細かくするのに長時間の運転が必要です。処理時間が長引けば、それだけ電気代がかさみ、次の工程への供給も遅れます。

品質のバラつきによる再処理・廃棄ロス

「今日はうまくいったが、昨日は分離してしまった」という再現性の低さは、生産効率の最大の敵です。品質チェックで規格外となれば、再処理（リワーク）の手間がかかるか、最悪の場合は全量廃棄となります。これは原材料費と時間をドブに捨てるのと同じです。

保存安定性の欠如によるクレーム対応

製造直後は均一に見えても、出荷後、店頭に並んでいる間に分離・沈降してしまうケースです。これは微細化が不十分なことが原因であり、回収やクレーム対応という、生産活動以外の多大なロスを生みます。

2．なぜ高圧ホモジナイザーが「時間短縮」と「品質安定」を実現するのか

高圧ホモジナイザーは、これらの課題を物理的な力で強制的に解決します。そのメカニズムと、生産効率に直結する理由を解説します。

3つの作用による「瞬間的な」均質化

高圧ホモジナイザーは、流体に超高圧（数MPa〜数百MPa）をかけ、狭い隙間（ホモジナイジングバルブ）を一気に通過させます。この時、以下の3つの作用が同時に発生します。

剪断（Shear）： 高速流による引きちぎる力
キャビテーション（Cavitation）： 圧力差による気泡の発生と崩壊の衝撃
衝突（Impact）： インパクトリングへの高速衝突

これらの強力なエネルギーにより、粒子は瞬時に微細化されます。何時間も撹拌していた工程が、高圧ホモジナイザーを通す「一瞬（ワンパス）」で完了することも珍しくありません。これが圧倒的な時間短縮につながります。

均一な粒子径分布による「歩留まり向上」

回転式の撹拌機では、羽根の近くは細かくなりますが、槽の隅は混ざりにくいというムラが生じがちです。
一方、高圧ホモジナイザーは、ポンプで送液された全量が必ず高圧バルブを通過します。つまり、「処理されていない粒子」が存在し得ないのです。これにより、非常にシャープで均一な粒子径分布が得られ、ロットごとのバラつきが激減します。

少量の乳化剤で安定化（コストダウン）

物理的な力で強力に微細化・分散させるため、界面活性剤（乳化剤）の添加量を減らしても安定した乳化状態を保てるケースが多くあります。これは原材料コストの削減に直結するだけでなく、製品の「低刺激化」「味の向上」といった付加価値にもつながります。

3．導入前に検証すべき技術的要件（粘度・圧力・バルブ）

「高圧ホモジナイザーを入れれば全て解決する」わけではありません。生産効率を最大化するためには、処理液の特性に合わせた詳細なスペック選定が不可欠です。ここを誤ると、「詰まる」「圧力が上がらない」「摩耗が早い」といった新たな非効率を生んでしまいます。

① 処理対象の粘度と前処理

高圧ホモジナイザーは、基本的に「液体」を扱いますが、粘度が高すぎるとプランジャーポンプへの吸入効率が落ち、流量が安定しません。
高粘度製品の場合、原料タンクを加圧したり、供給ポンプ（フィードポンプ）を設置したりする等の対策が必要です。また、予備混合（プレミックス）の段階で、ある程度まで粒子をほぐしておくことで、ホモジナイザーへの負荷を減らし、パス回数を減らす（＝効率化）ことができます。

② 「必要十分」な圧力設定

「圧力は高ければ高いほど良い」というのは誤解です。確かに圧力が高ければ微細化は進みますが、必要以上の高圧はエネルギーの無駄遣いであり、部品の摩耗を早めてメンテナンスコストを増大させます。
「目標とする品質（粒度・乳化安定性）をクリアできる最低限の圧力」を見極めることが、ランニングコストを抑え、生産効率を高めるポイントです。

③ バルブ形状と材質の選定

処理液の特性によって、最適なホモジナイジングバルブの形状は異なります。

標準タイプ： 一般的な乳化・分散用。
超硬・セラミック製： スラリー（固形分を含む液）や摩耗性の高い液用。

例えば、硬い粒子を含む電池材料などを処理する場合、標準的なステンレス製バルブではすぐに摩耗し、圧力が安定しなくなります。初期費用がかかっても、耐摩耗性の高い材質（セラミックやダイヤモンドなど）を選定することで、部品交換頻度を下げ、トータルの稼働率（生産効率）を向上させることができます。

4．生産性を高めるための運用とメンテナンスの勘所

高圧ホモジナイザーは精密機械です。導入後の運用方法やメンテナンス体制も、生産効率に大きく影響します。

CIP（定置洗浄）とSIP（定置滅菌）への対応

食品や医薬品の現場では、洗浄時間が生産効率を左右します。分解洗浄が必要な旧型機から、CIP/SIP対応のサニタリー仕様機へ更新することで、洗浄時間を大幅に短縮できます。
三丸機械工業のサニタリー型ホモジナイザーは、接液部に液溜まりのない構造を採用しており、洗浄性と無菌性を担保しつつ、段取り替え時間の短縮に貢献します。

パッキン・バルブの定期管理

「圧力がふらつく」「流量が落ちた」というトラブルの多くは、消耗品（パッキンやバルブシート）の劣化が原因です。トラブルが起きてから部品を発注し、ラインを止めるのは最も生産効率を下げます。
稼働時間に応じた定期的な部品交換計画を立てること、そして交換作業が容易な構造の装置を選ぶことが重要です。弊社の装置は、メンテナンス性を考慮した設計となっており、専用工具なしで分解・組立が可能なモデルも多数ご用意しています。

5．業界別導入事例：改善のビフォーアフター

実際に弊社（三丸機械工業）の高圧ホモジナイザーを導入いただき、生産効率を改善された事例の一部をご紹介します。

【食品・飲料】乳飲料のロングライフ化と乳化剤削減

課題： 従来のホモジナイザーでは脂肪球の微細化が不十分で、保存中にクリーム層（オイルリング）が浮いてしまうため、賞味期限を短く設定せざるを得なかった。
導入効果： 均質化圧力を最適化した最新機種へ更新。脂肪球が均一に微細化され、乳化安定剤を減らしても長期保存が可能になった。廃棄ロスが減り、物流効率も向上した。

【化学・電池】カーボンナノチューブ（CNT）の分散

課題： ビーズミルを使用していたが、ビーズの摩耗粉（コンタミ）の混入や、過分散による構造破壊が問題となり、品質が安定しなかった。
導入効果： 高圧ホモジナイザーによる「メディアレス分散」に切り替え。コンタミのリスクがなくなり、適度な解砕力でCNTの導電ネットワークを維持したまま分散することに成功。フィルターの目詰まりも解消し、連続生産が可能になった。

【化粧品】高級クリームのテクスチャー向上

課題： ロットによって粘度や肌触りにバラつきがあり、検査工程での不合格品が多かった。
導入効果： 高圧処理により、エマルション粒子をナノレベルまで微細化・均一化。吸い込まれるような浸透感と光沢のある外観を実現。品質が安定し、再製造のコストがゼロになった。

6．三丸機械工業が選ばれる理由：オーダーメイドによる最適化

高圧ホモジナイザーは、カタログスペックだけで選べる汎用品ではありません。お客様の扱う「液」の数だけ、正解があります。
三丸機械工業が創業以来、多くの製造現場で選ばれ続けている理由は、単に装置を売るのではなく、「お客様の生産プロセスそのものを最適化する」という姿勢にあります。

① 1台ごとの「オーダーメイド設計」

私たちは、決まった型番を押し付けることはしません。お客様の処理量、圧力、液質（粘度・温度・腐食性・摩耗性）、設置スペースに合わせて、ポンプのストローク数やバルブ材質、パッキン仕様などを細かくカスタマイズします。
「既製品では合わない」「特殊な液を処理したい」というご要望こそ、私たちの腕の見せ所です。

② 充実した「テスト機」による事前検証

導入後のミスマッチを防ぐため、豊富なラインナップのテスト機（実験機）をご用意しています。弊社の実験室でのテストはもちろん、お客様の工場へテスト機を貸し出し、実際のラインで評価いただくことも可能です。
「本当に効率が上がるのか？」を数字と品質で確認してから導入できるため、投資リスクを最小限に抑えられます。