スケールアップ 書籍
 
No.1685
濾過スケールアップの正しい進め方と成功事例集
 

◎ データ解析、モデル構築、プロセス設計からコストダウン、省エネ化、不具合対策まで
   教科書には書いていない現場で役立つ『コツ』『ポイント』を余すところなく掲載!
《化学、電気、電子、医薬、化粧品分野における》
製造プロセスのスケールアップ
正しい進め方とトラブル対策 事例集
発 刊 2012年 9月28日  体 裁 A4判 898頁  定 価 95,000(税抜)
※書籍絶版、オンデマンド版 76,000円(税抜)  (上製本ではありません)

■ 本書のポイント 
100名超の専門家達が培ってきた「ノウハウ」、「経験則」、「テクニック」の数々を濃縮

▽▽▽

・実験室スケールで取得すべきデータとは?

・合成ルート検討、原材料選定のポイント

・反応、単位操作の
 スケールアップファクターと製造条件の決め方

・工程の評価項目、許容範囲の設定

▽▽▽

・原料、溶媒、試薬の危険性と
 代替材料の検討、安全な使い方

・省略工程はどうやって決めるか

・排水、排ガス、においの処理法

・クリーンルーム、プロセス全体の省エネ化技術

・Excelやシミュレーションを利用した
  プロセス設計、動力・電力の効率化

▽▽▽

・設備、配管の設計、レイアウトとGMP対応の要点

・微振動、騒音の発生箇所と対策

・不具合や不純物が発生しやすい、
 危険性が伴うプロセスのスケールアップ

・コンタミ、汚染、腐食トラブルの原因と対策

・消費エネルギー、コスト、処理時間の低減技術

・伝熱トラブルの発生要因と温度管理ノウハウ
■ 執筆者(敬称略)
みづほ工業(株) 木和行 (株)日立プラントテクノロジー 小西俊一
NPO−QAセンター 木肇 大川原化工機(株) 小金井稔元
日本ワコン(株) 和田洋六 東洋バルヴ(株) 小岩井隆
(株)テクノ菱和 鈴木政典 五和工業(株) 小笠原稔
日本カーリット(株) 鈴木康弘 静岡大学 酒井忠基
住友化学(株) 矢野昌也 (株)伏見製薬所 山本洋平
矢野技術士事務所 矢野宰平 千代田テクノエース(株) 山本知之
木村技研 木村次雄 化学原料コストダウン研究所 山本恒雄
富山県薬事研究所 明長良 三井化学(株) 山田明
(株)大気社 本岡義啓 (株)EME 山村勝
大原薬品工業(株) 堀徳之 (独)労働安全衛生総合研究所 山隈瑞樹
ダイキン工業(株) 平山隆一 (株)ケイ・オール 山下俊一
野村マイクロ・サイエンス(株) 風間奏一 (株)KRI 阪井敦
(株)日立製作所 富樫盛典 医薬研究開発コンサルテイング 橋本光紀
ブリヂストンケ−ビージー(株) 飯田一嘉 共和真空技術(株) 細見博
(有)アイタック 板倉啓祐 高砂香料工業(株) 佐用昇
(株)ベストマテリア 梅村文夫 (株)テクノ菱和 佐藤朋且
名古屋大学 入谷英司 旭化成(株) 佐藤信義
東京大学 徳村雅弘 防虫コンサルタント 今野禎彦
(株)神鋼環境ソリューション 徳岡洋由 (株)EME 今城康隆
千代田化工建設(株) 藤森幹夫 ダイダン(株) 高比良満
(独)労働安全衛生総合研究所 島田行恭 住友化学(株) 高橋邦壽
東京大学 土橋律 ホソカワミクロン(株) 荒川隆
(株)間組 田中靖彦 ダイダン(株) 荒井豊
(株)西部技研 田栗栄司 化学・環境技術コンサルティング 古尾谷逸生
日本ポール(株) 塚崎和生 総務省 消防庁 古積博
アンシス・ジャパン(株) 中嶋進 エコラボ(株) 宮澤史彦
木村化工機(株) 中西俊成 武州製薬(株) 宮嶋勝春
(株)EME 中山幸弘 東京工業大学 久保内昌敏
旭化成ケミカルズ(株) 中原正大 (株)KTC 久藤樹
シミック(株) 竹林給 山口大学 喜多英敏
(株)エプシロン 丹羽忠夫 元 日本たばこ産業(株) 岩田裕光
東京農工大学 滝山博志 パナソニック環境エンジニアリング(株) 芥川宏
東京理科大学 大江修造 東北大学 加納純也
日本フローダ(株) 大久保義典 (株)エーピーアイ・コーポレーション 加藤木守
京都大学 前一廣 名古屋工業大学 加藤禎人
東洋大学 川瀬義矩 (株)フーズデザイン 加藤光夫
川口技術士事務所 川口洋一 協和ステンレス(株) 永井清
日本薬科大学 川久保弘 寿工業(株) 院去貢
日本コークス工業(株) 石川修 高砂熱学工業(株) 稲葉仁
トリプルエーマシン(株) 石戸克典 オルガノ(株) 伊藤美和
住友ケミカルエンジニアリング(株) 石丸裕 (独)労働安全衛生総合研究所 安藤隆之
協和発酵キリン(株) 西村晃一郎 ホソカワミクロン(株) 吉川雅浩
住友化学(株) 清水豊満 野村マイクロサイエンス(株) 布目温
(株)大林組 諏訪好英 APIプロセスコンサルティング 田中守
メルク(株) 神山哲 (株)アールフロー 竹田宏
(独)産業技術総合研究所 松倉邦夫 三井化学(株) 高垣仁
(株)EME 松山浩 東洋エンジニアリング(株) 島一己
吉田機械興業(株) 小林芳則 三井化学(株) 幸松敏
(合)低炭素ライフサービス 小林一三 中外炉工業(株) 近藤尚城
フルード工業(株) 小波盛佳 サン・技術事務所 大関謙一
■ 目  次
  第1章 実験のスピードアップとスケールアップに向けたデータの取り方

  第2章 ラボで検討すべき項目とスケールアップ手順

  第3章 パイロットでのスケールアップ検討

  第4章 分離操作設備のスケールアップファクターとその活用ノウハウ

  第5章 混合、反応設備のスケールアップファクターとその活用ノウハウ

  第6章 乾燥設備のスケールアップファクターとその活用ノウハウ

  第7章 シミュレーションによるスケールアップの効率化

  第8章 プラントの立ち上げ・設計の留意点

  第9章 危険性を伴うスケールアップの事故事例・対策と工程評価

  第10章 不具合や不純物が発生しやすいプロセスのスケールアップ

  第11章 コンタミ、汚染、腐食トラブルの発生要因とその対策

  第12章 工業化、実生産に伴う処理時間、消費エネルギー、コスト増の対策

  第13章 スケールアップにおける技術移転と規制対応

◇ 第1章 実験のスピードアップとスケールアップに向けたデータの取り方 ◇

1節 実験室スケール・パイロット設備で取得すべきデータ

1. 実験室スケールで取得すべきデータ
 1.1 反応液の密度
 1.2 粉体の嵩密度と安息角
 1.3 反応液の粘度
 1.4 反応時の撹拌動力
 1.5 発熱速度
 1.6 揮発成分の蒸発速度
 1.7 反応液の熱容量
 1.8 製品の濾過速度
2. パイロット設備で取得すべきデータ
 2.1 物質収支データ
 2.2 ユーティリティ消費量データ
 2.3 撹拌動力データ
 2.4 総括伝熱係数の推算


2節 現場設備の現象を考えたラボによるスケールアップ実験

1. 工場生産で発生するトラブル
2. スケールアップと化学工学の関わり
 2.1 安定した品質の製品を製造
 2.2 スケールアップ予測計算
3. 撹拌槽のスケールアップ
 3.1 体積変化と面積長さの関係 
  -ラボ実験で注意すべき点
 3.2 撹拌のスケールアップ因子
  -動力数Np
  -吐出流量qd、循環回数(Pass)
  -その他撹拌槽における情報
4. そのほかの単位操作のスケールアップポイント
 4.1 濾過操作
 4.2 乾燥操作


3節 実機を想定したスケールダウン実験の進め方

1. スケールアップの難しさ
 1.1 相似形スケールアップ
 1.2 スケールアップのパラメータ
2. スケールダウン実験
 2.1 仕込み精度と原料純度
 2.2 伝熱速度
 2.3 反応液の撹拌
 2.4 製品濾過


◇ 第2章 ラボで検討すべき項目とスケールアップ手順 ◇

1節 合成ルートの選定

1. 最短合成ルートの検討
 1.1 保護基の必要性
 1.2 酵素反応の利用
2. 特殊反応の回避の検討

2節 中間体の設定

3節 使用原料、試薬、溶媒の選定

4節 製造条件最適化の進め方

1. 反応条件の最適化
 1.1 反応機構(メカニズム)の解明
 1.2 反応速度論的及び熱力学的研究
 1.3 反応活性中間体・目的生成物の反応中での安定性と滴下順序・温度コントロール
 1.4 目的生成物の酸,アルカリ(塩基)に対する安定性データとクエンチ方法
 1.5 反応の安全性の確認
2. 抽出条件の最適化検討
 2.1 目的生成物の抽出率と不純物の除去率の最大化
 2.2 抽出の効率化
 2.3 抽出液の工程内管理基準
3. 濃縮条件の最適化の検討
 3.1 不要溶媒の溜去
 3.2 濃縮液の工程内管理基準 
4. 晶析条件の最適化
 4.1 溶解度の測定
 4.2 中和晶析・等電点晶析
 4.3 結晶品質に影響を及ぼす変動因子
 4.4 晶析スラリーの安定性と濾過性 
 4.5 結晶の品質評価
5. 分離・乾燥・粉砕条件の最適化
 5.1 分離条件の最適化
 5.2 乾燥条件の最適化
 5.3 粉砕条件の最適化

5節 変動要因の特定と許容範囲設定

1. プロセスパラメータと重要パラメータの特定
2. 許容値幅の設定
3. 工程の評価項目と適否判定基準

6節 ラボ〜パイロットスケールにおける封じ込め

7節 化学物質の各種危険性評価・試験法

1. 物理化学的危険性の法的規制
 1.1 国内における法規制
 1.2 海外における法規制
 1.3 その他の法規制
2. 物理化学的危険性の評価及び試験方法
 2.1 文献調査
 2.2 スクリーニング試験
  -熱分析試験
  -感度試験
 2.3 標準的な試験
  -爆発性の評価
  -燃焼性の評価
  -安定性、分解性の評価
3. 物質危険性とプロセス危険性
4. 危険性評価と安全性評価

8節 新製品開発を成功に導くための原材料購買・調達の考え方と具体化

1. 研究段階からの巣立ち
 1.1 成功のイメージ
 1.2 技術と経済が融合する開始点
 1.3 実現性を追及
 1.4 何故、原材料そのものの検討が必要なのか?
2. 協働の体制が急務
  -購買・調達との協働開始
3. 開発購買の開始
 3.1 実はこの段階でコストは殆ど決まる
 3.2 反応経路設計と原材料事情
 3.3 どこまで内製化するか?
 3.4 試薬から工業品への転換
 3.5 初めから適正価格を狙う
  -適当にどこかからの見積でよいのか?
  -商社・代理店は必要なのか?
  -品質神話を乗り越える原材料スペック
  -許可・承認制と原材料の変更管理規制
  -世界中からベストなメーカーを探す
4. 原材料とプラント設計思想
 4.1 原材料とプラントの相互作用
 4.2 どちらを優先すべきなのか?
 4.3 海外調達の想定
 4.4 荷姿や性状
5. 複数購買への備え
 5.1 万一への備え
  -実は国内調達にはリスクがある
 5.2 競合環境の作り込み
6. 事例
 6.1 課題と目的
 6.2 適正価格の調査
  -輸入価格の解析
  -推定販売価格
  -世界中のメーカーの調査
  -価格の交渉とその結果
  -更なる価格追求の可能性


◇ 第3章 パイロットでのスケールアップ検討 ◇

1節 省略操作の検討

1. カラムクロマトの省略
2. 抽出操作の省略
3. 分離操作の省略
4. 乾燥操作の省略
5. 低温晶析操作の回避

2節 反応作業の効率化

1. プロセスパラメータの許容値幅の緩和
2. 反応温度の緩和
3. 反応時間の短縮
4. 反応濃度増大(スループット増大)
5. 全般的項目

3節 原料,試薬の危険性と安全な使い方

4節 溶媒の危険性と代替溶媒の検討

1. 爆発性,引火性の溶媒
2. 環境に有害な影響を及ぼす溶媒
 2.1 水質汚濁溶媒
 2.2 大気汚染溶媒
3. 医薬品の残留溶媒

5節 大気汚染防止の要点と有害ガスの浄化技術、悪臭の脱臭技術

1. 大気汚染、悪臭防止の要点
 1.1 原因物質と発生源
 1.2 法規制と対策の目的
2. 防止技術、浄化技術の概要
 2.1 全体計画と防止方法の決定
  -設計条件の検討
  -浄化、濃度低減方法の検討
 2.2 浄化技術
  -吸着法
  -湿式洗浄法
  -燃焼法
  -冷却凝縮法
  -生物分解法
  -組合せ技術
 2.3 排気系統の検討、最適化
  -発生源、局所排気フード
  -ダクト
  -送風機
  -排気口
3. スケールアップ
 3.1 パイロットからのスケールアップ
 3.2 個別処理と合流処理

6節 環境対策としての排ガス処理技術プロセス事例

1. 窒素酸化物(NOx)無害化プロセス
 1.1 日本発の世界に誇る触媒プロセスの技術開発とスケールアップ事例
  -高活性新規触媒の開発とスケールアップ
  -ハニカム構造成形技術
 1.2 現在稼働中の乾式選択接触還元法(SCR)概要
  -アンモニア選択接触還元法(NH3-SCR)
2. 環境基準に沿ったジクロロメタンガスのon-site無害化処理技術のスケールアップ事例
 2.1 ジクロロメタン(塩化メチレン)の環境基準
 2.2 想定されるon-siteでの無害化処理法
 2.3 接触分解法で、ジクロロメタン含有空気処理プロセスのスケールアップ
  -触媒探索における基本的考え方とスケールアップ方針
  -触媒担体の設計とスケールアップ
  -パイロットプラント検討と実プラント設計
3. アンモニア含有排ガス、およびシアン化水素ガス含有排ガス無害化プロセスのスケールアップ
 3.1 アンモニア含有排ガス無害化プロセスのスケールアップ
  -高活性・長寿命触媒の開発
  -実排ガス side stream を用いたパイロットプラントにおけるスケールアップ検討
 3.2 シアン化水素ガス含有排ガス無害化プロセスのスケールアップ
  -高活性・長寿命触媒の開発
  -実排ガスside stream を用いたパイロットのスケールアップ検討

7節 イオン交換樹脂法による排水のリサイクル

1. イオン交換樹脂の種類
2. イオン交換樹脂による脱塩
3. 脱塩装置
 3.1 2塔式イオン交換装置
 3.2 混床式イオン交換装置
4. イオン交換樹脂の再生
5. 陰イオン交換樹脂の分解
6. イオン交換樹脂法による重金属含有排水のリサイクル
 6.1 6価クロム含有排水の処理
 6.2 重金属含有排水のリサイクル

8節 カラムの使用回数設定とスケールアップ

1. カラム精製工程
2. カラムのスケールアップ
3. カラムの使用回数の設定

9節 原料保管庫、超低湿度製造ラインに使われる除湿機の特徴と選定方法

1. 湿度の表現方法
2. 除湿方式の比較
 2.1 冷却式
 2.2 吸着式
3. デシカント除湿機の原理
 3.1 シリカゲルの吸着・脱着原理
 3.2 除湿ロータの構造
 3.3 デシカント除湿機の構成
4. 低湿原料保管庫のデシカント除湿機選定例
 4.1 除湿機給気風量の算出
 4.2 陽圧排気風量と還気風量の算出
 4.3 熱負荷の処理
 4.4 低湿原料保管庫の湿度管理
5. 超低湿度製造ラインのデシカント除湿機選定例
 5.1 超低湿度室の構成
 5.2 除湿機給気風量の算出
 5.3 排気風量と還気風量の算出
 5.4 熱負荷の処理
 5.5 製造ライン室の湿度管理

10節 ドライルームの省エネルギー対策と設計手法

1. ドライルーム設計
 1.1 ドライルームの基本構想
 1.2 露点 
 1.3 風量
 1.4 水分負荷
2. ドライルームの省エネルギー対策
 2.1 設備設計
 2.2 運転パターン設計
 2.3 水分負荷低減対策
 2.4 ドライルームからの排気量の低減化
3. ドライルームにおける露点管理

11節 クリーンルームの省エネルギー化

1. クリ−ンルームの省エネルギー施策項目

12節 クリーンルームの省エネルギー化における留意点

1. 熱源システム
 1.1 フリークーリングシステム
 1.2 冷却水温度の低温度運転による冷凍機の高効率運転
 1.3 大温度差送水による搬送動力の低減
 1.4 各種冷却水排熱回収システム
 1.5 空調用白煙防止冷却塔
 1.6 ヒートポンプによる熱源システム
2. クリーンルームシステム
 2.1 クリーンルームの局所化
 2.2 外調空気を再熱せずに送風し、再熱負荷の低減と室内負荷処理

13節 化学プラントの省エネルギー化

1. 化学プラントを取り巻く環境
 1.1 素材産業の海外移転と対応
 1.2 環境保全の強化のための省エネルギー技術
2. 化学プラントのエネルギー消費構造
 2.1 加熱・冷却操作
 2.2 濃縮操作
 2.3 移送操作
 2.4 加圧・減圧操作
3. 最近の省エネルギー技術
 3.1 エジェクターを用いた廃熱からの熱回収
 3.2 濃縮工程の省エネルギー
 3.3 膜ろ過を用いた分離、濃縮
 3.4 余剰スチームを用いた冷凍機
4. 省エネルギー技術の問題点


◇ 第4章 分離操作設備のスケールアップファクターとその活用ノウハウ ◇

1節 晶析

1. 晶析装置内の結晶化現象
2. 晶析スケールアップに潜在する事項
3. 結晶品質の作り込み
 3.1 結晶純度
 3.2 結晶形態
 3.3 結晶多形
4. スケールアップに有効なセンシング技術

2節 蒸留

1. 実験室段階での検討事項
 1.1 物性情報
 1.2 相対揮発度の測定
 1.3 蒸留の簡易段数計算
 1.4 蒸留塔の選択
2. パイロット段階での検討事項
 2.1 全体計画作成
 2.2 蒸留塔の選定
 2.3 蒸留塔の段数、及び操作条件の精密計算
 2.4 パイロット装置の運転
3. 製造装置設計段階での検討事項
 3.1 蒸留塔
 3.2 コンデンサー周辺機器
 3.3 リボイラー周辺機器
 3.4 真空ポンプ、送液ポンプ
 3.5 制御方式の選定
 3.6 安全対策
 3.7 詳細設計

3節 抽出1. 実験室データの採取

 1.1 抽剤の選択 
 1.2 三成分平衡曲線(三角座標図)の作成
2. 理論段数の計算と確認
3. 抽出装置の選択
 3.1 実験室規模
3.2 パイロットから生産規模
4. 抽出装置のスケールアップ特性
 4.1 負荷流量
4.2 HETS
 4.3 段効率の推定
4.4 攪拌速度
 4.5 液滴径と界面積
5.向流多段抽出装置
 5.1 攪拌槽型
 5.2 微分型
 5.3 回転接触型抽出塔
 5.4 脈動型抽出塔
 5.5 トレイ型抽出塔
6. 運転操作における諸問題
 6.1 乳化と相転移
6.2 固形物の堆積
6.3 過酸化物、分解性物質の生成

4節 フィルター濾過

1. 精密ろ過装置
 1.1 ろ過装置の基本構成
 1.2 ろ材の種類
 1.3 ろ過操作の種類
  -デッドエンドろ過とクロスフローろ過
  -シングルパスろ過と循環ろ過
  -連続ろ過とバッチろ過
2. 装置設計における検討事項
 2.1 ろ過の目的
  -清澄ろ過と分級ろ過
 2.2 流体の性状およびろ過プロセスの条件
  -流体の性状
  -プロセスの条件
3. スケールアップのためのろ過実験
 3.1 スケールアップにおける注意事項
 3.2 定圧ろ過試験
 3.3 定速ろ過試験
 3.4 クロスフローろ過
4. 閉塞ろ過理論にもとづくろ過ライフの考察
 4.1 完全閉塞モデルの場合
 4.2 標準閉塞モデルの場合
 4.3 中間閉塞モデルの場合
 4.4 ケーキろ過モデルの場合

5節 濾過・圧搾

1. 濾過
 1.1 濾過モデルとスケールアップ
 1.2 濾過装置
2. 圧搾
 2.1 圧搾モデルとスケールアップ
 2.2 圧搾装置

6節 遠心・沈降分離

1. 遠心・沈降分離
 1.1 重力沈降
2. 遠心力
3. 遠心沈降
 3.1 バスケット型,円筒型,デカンタ型のΣ値
 3.2 分離板型と沈澱管型のΣ値
4. 遠心力場への加速と減速
 4.1 濃度の測定
 4.2 遠心沈降試験

7節 分級

1. 分級についての概論
 1.1 各種の分級機の種類と選定
  -篩
  -重力分級
  -慣性分級
  -遠心分級
 1.2 分級機を選定するにあたり考慮すべき事柄
 1.3 サブミクロン分級のスケールアップ上の問題点
  -微粉領域での分散
  -コンタミネーション
2. 分級機のスケールアップ
 2.1 強制渦型遠心分級機の場合
  -混合比の差
  -粒子の分散および空気の整流の差
 2.2 自由渦型遠心分級機の場合
 2.3 慣性分級機の場合
  -分級原理
  -構造および分級フロー
3. ハイブリッド化についての考察
 3.1 ハイブリッドシステムの機種と選定
 3.2 IDS分級粉砕機の構造とスケールアップ
 3.3 スーパーハイブリッドミルの技術のコンセプト
  -スーパーハイブリッドミルの構造とスケールアップ


◇ 第5章 混合、反応設備のスケールアップファクターとその活用ノウハウ ◇

1節 攪拌

1. 乳化プロセスのスケールアップ
 1.1 評価項目と目標値の決定
 1.2 乳化粒子の安定性と粒子径と粒度分布 
 1.3 粘度と粒度分布の関係
 1.4 色と粒子径の関係
 1.5 添加剤および主剤の分散性と粒子径
 1.6 粒子径・粒度分布の妥当性
2. 乳化粒子径と粒度分布の制御
 2.1 微粒子化
  -高速高せん断ミキサーの攪拌スピードによる乳化粒子径の違い
  -機械力による乳化粒子径の変化と必要とする乳化剤量
  -乳化剤の働きと機械力
 2.2 高速高せん断ミキサーの使用時間と粒度分布の変化
 2.3 パス回数と粒子径の変化
 2.4 せん断力と粒子径のコントロール
 2.5 粒度分布のコントロール
3. 分散
  -ディスパーミキサーを使用するプロセスでの注意点
4. 溶解
5. 低粘度攪拌と高粘度攪拌の違い
6. 研究室での注意点
7. ホモミキサーを使用する場合の粒子径および粒度分布制御の計算式
  -スケールアップをうまく行うポイント
8. 強力なせん断力が品質を悪くする例

2節 混練

1. 混練装置の種類
 1.1 バッチ式混練装置
 1.2 連続式混練装置
  -単軸スクリュ押出機
  -二軸スクリュ押出機および多軸スクリュ押出機
2. 押出機における混練作用とスケールアップとの関連
  -せん断応力と分散混合
3. 押出機におけるポリマーの流動挙動とスケールアップとの関連
 3.1 単軸スクリュ押出機
 3.2 二軸スクリュ押出機
4. 固体輸送挙動とスケールアップとの関連
5. 混練機に対するスケールアップ係数
 5.1 バッチ式混練機
 5.2 単軸スクリュ押出機
 5.3 二軸スクリュ押出機

3節 造粒

1. 含量均一性とスケールアップ
 1.1 撹拌造粒と転動造粒のスケールアップ法
 1.2 撹拌造粒機と転動造粒機のスケールアップ法
  -遠心力:向心力,求心力
  -遠心効果
  -転動造粒機回転円板のスケールアップ法
  -遠心力比によるスケールアップ結果
  -仕込み量のスケールアップ
2. 流動層造粒機のスケールアップ法
 2.1 風量のスケールアップ
 2.2 スプレー速度のスケールアップ
 2.3 液滴径のスケールアップ (スプレー空気量とスプレー速度)
 2.4 液滴径とスケールアップ
 2.5 その他のスケールアップ要因

4節 ビーズミル

1. ビーズミル
 1.1 ビーズミルとメディア径
 1.2 粉砕・分散に影響を及ぼす諸因子
  -メディア
  -メディアの充填率
  -回転速度
  -固形分濃度と粘度
2. スケールアップの基本的な考え方
3. スケールアップ事例

5節 溶液重合

1. ラジカル重合反応のシミュレーション
 1.1 ラジカル重合のメカニズムと反応速度
 1.2 重合シミュレーション
  -シミュレーション上の諸問題
  -シミュレーションにより得られる情報
2. スケールアップ時のトラブル発生と防止策
 2.1 成功への罠
 2.2 重合プロセス概要
 2.3 スケールアップとトラブル防止
 2.4 熱除去と混合の問題
  -攪拌伝熱(熱除去)
 2.5 共重合組成分布に関わるトラブル
 2.6 品質工学の考え適応

6節 乳化重合

1. 乳化重合の特徴と特性制御
  -乳化重合のメカニズムと反応速度及びその特徴
2. 乳化重合製品開発上の諸問題
 2.1 乳化重合理論を実際の系に適用する上での諸問題
  -親水性モノマー
  -水溶性モノマー
 2.2 コア/シェル粒子や複合エマルジョンの構造制御上の問題
  -コア/シェル化の例
  -コア/シェル粒子のモルフォロジー制御要因
 2.3 実プロセスへの理論の適用と反応挙動
3. 乳化重合におけるスケールアップ
 3.1 トラブル回避と解決のための心得
 3.2 品質確保のポイント
 3.3 見落としがちな注意点と観察ポイント
 3.4 乳化重合に対する攪拌・伝熱

7節 懸濁重合

1. 懸濁重合撹拌槽の一般的な操作方法
2. 懸濁重合撹拌槽においてポリマー粒径分布が出現する理由
3. 懸濁重合撹拌槽で一般的に用いられているスケールアップ手法
 3.1 重合槽のスケールアップ手法
 3.2 操作因子のスケールアップ手法
 3.3 平均粒子径に関する単位容積当りの撹拌動力とWeber数との関係
 3.4 スケールアップにおける重合槽の昇温、重合熱除去、冷却時の留意事項
4. 懸濁重合撹拌槽のスケールアップにおけるポリマー粒径制御の失敗例
 4.1 重合処方と重合系の特徴
 4.2 各重合槽の容量と幾何学的寸法
 4.3 各重合槽における実測データ
 4.4 商業用重合槽での試作結果
 4.5 トラブルシューティング
 4.6 大型撹拌翼の適用可能性
5. 懸濁重合におけるポリマー粒径制御方法の成功例
 5.1 製造方法
 5.2 分散剤の選定
 5.3 分散方式の選定
 5.4 分散剤添加量とモノマー液滴安定性との関係
 5.5 分散剤添加量とポリマー粒形状との関係
 5.6 分散方式の決定、モノマー液滴径とポリマー粒径の関係 
 5.7 スケールアップデータの採取
  -モノマー液滴径の制御
  -液滴径の定常分散到達時間
 5.8 商業プラントの実績
6. 懸濁重合プロセス開発における検討項目チェックリスト
 6.1 仕込み工程
 6.2 昇温工程
 6.3 重合工程
 6.4 追い込み重合工程
 6.5 残留モノマーストリッピング工程
 6.6 固液分離洗浄工程
 6.7 ポリマー乾燥工程
 6.8 操作ミスなどによる異常重合防止対策


◇ 第6章 乾燥設備のスケールアップファクターとその活用ノウハウ ◇

1節 凍結乾燥

1. 凍結乾燥工程の設定
 1.1 予備凍結
 1.2 凍結乾燥
 1.3 乾燥終点確認
2. スケールアップの問題点
 2.1 装置基本性能の差異
 2.2 庫内対流の影響
 2.3 試験機と生産機の伝熱の差異
 2.4 圧力、温度のキャリブレーションと温度センサーの測定箇所
  -熱媒温度制御系
  -品温測定
  -真空度測定
 2.5 サンプリングの実施
3. 被乾燥物への入熱と昇華速度に関する解析
 3.1 被乾燥物への入熱量
 3.2 端部バイアルへの入熱量の差
4. 試験機の凍結乾燥から生産機へのスケールアップ
 4.1 スケールアップ時の諸影響要素
 4.2 入熱量と諸要素との関係
 4.3 スケールアップの実験例
  -薬液の凍結乾燥実験
  -スケールアップ実験
 4.4 生産機へのスケールアップ方法
 4.5 生産機へのスケールアップ条件の検討
  -生産機の棚温プログラム設定
  -乾燥庫真空度の設定
  -機械室の室温の影響

2節 噴霧乾燥

1. スプレードライヤの構造 
 1.1 スプレードライヤのフロー
 1.2 微粒化装置(アトマイザ)
 1.3 熱風の導入と乾燥塔
 1.4 粒子特性によるスケールアップの制約
2. 食品、調味料の乾燥
3 セラミック、電子部品の乾燥
4. 冷却造粒装置(スプレークーラー)
5. 排ガス冷却・廃液処理
6. ラボ・パイロット機の活用と試験設備の活用


◇ 第7章 シミュレーションによるスケールアップの効率化 ◇

1節 実験計画法を利用した製造プロセスのスケールアップ検討

1. 従来の最適化手法の問題点
2. Response Surface Design
3. Factorial Design
4. Fractional Factorial Design
5. 実験計画法の実践

2節 CFDを活用した化学プロセスのスケールアップ

1. CFDとは
 1.1 形状作成
 1.2 メッシュ生成
 1.3 解析モデルの選択と設定
 1.4 計算の実施
 1.5 可視化
2. 撹拌槽のスケールアップ検討への適用事例
 2.1 解析条件
 2.2 解析結果
 2.3 解析結果の考察
3. マイクロ波加熱反応装置のスケールアップ検討への適用事例
 3.1 解析概要
 3.2 解析結果および考察

3節 スクリュー押出機設計における流動解析の活用

1. 流動解析によるスクリュー押出機内流動状態の評価
2. 1軸スクリュー押出機内流動状態に対する近似理論計算
3. 粒子解析を利用したスクリュー特性評価

4節 Excelを使った乾燥プロセス設計とスケールアップへの活用

1. 乾燥計算の基礎
 1.1 平板の乾燥
 1.2 円柱の乾燥
 1.3 熱量計算
2. スケールアップ計算の基礎
 2.1 伝熱面積基準のスケールアップ
 2.2 伝熱容積基準のスケールアップ
3. Excelを用いた乾燥プロセス設計とスケールアップの活用例
 3.1 乾燥装置のスケールアップ事例
 3.2 連続操作熱風ドライヤーの熱収支
 3.3 混合溶剤を使用した塗膜の乾燥
  -境膜伝熱係数の推算、シミュレーションモデルの予測精度

5節 Excelを使った蒸留塔の設計とそのスケールアップ

1. 気液平衡
 1.1 理想溶液
 1.2 非理想溶液
2. 多成分系の蒸留
 2.1 多成分系の最小理論段数:フェンスケ式
 2.2 多成分系の最小還流比:アンダーウッドの方法
 2.3 多成分系の理論段数:ギリランドの相関
3. 回分単蒸留
4. 蒸留塔の塔径
 4.1 棚段塔
 4.2 充填塔
5. 塔効率
 5.1 棚段塔
 5.2 充填塔の高さ

6節 攪拌操作のスケールアップに向けた所要動力、撹拌特性の計算

1. 撹拌の目的
2. なぜ撹拌所要動力が重要なのか
3. 撹拌翼を使用しない撹拌方式もふくめた撹拌性能の評価方法
4. 動力数の計算方法
 4.1 完全邪魔板条件
 4.2 邪魔板無し撹拌槽の2枚羽根パドルに関する撹拌所要動力の推算式
 4.3 永田の式が使えない場合の撹拌所要動力の推算式
 4.4 完全邪魔板条件における動力相関式
 4.5 任意の邪魔板条件における動力相関式
 4.6 動力相関式の計算例
 4.7 低粘度用撹拌翼の動力相関
 4.8 高粘度用撹拌翼の動力相関
 4.9 非ニュートン流体の動力相関

7節 シミュレーションによる粉砕プロセスの最適化と消費電力の予測

1. DEMシミュレーション
 1.1 ビーズ運動のシミュレーション
 1.2 スラリーのモデル化
2. DEMシミュレーションとモデルの妥当性
3. ピン本数がビーズ運動におよぼす影響
4. ビーズ充填率とロータ回転数の影響
5. 消費電力

8節 ミラープラントを活用したプラント運転最適化への適用と
           プロセス設計、スケールアップへの展開

1. ミラープラントの基本機能
2. ミラープラント開発の背景・経緯 −プラント運転最適化への適用に向けて
3. モデル精度向上への課題と取り組み事例
4. プラント運転最適化への適用状況と今後の課題
5. スケールアップへの適用とプラントライフサイクル各段階への展開
 -プロセス開発、設計におけるスケールアップへの適用
 -プロセス設計からプラント運転支援へ
 -高度制御への応用
 -プロセス技術とプラント運転技術の伝承への応用


◇ 第8章 プラントの立ち上げ・設計の留意点 ◇

1節 GMPの理念とバリデーション対応

1. 医薬品工場構築の基本コンセプト
2. GMP対応設備設計上の重要事項
 2.1 設計コンセプト
 2.2 レイアウト作成の要点の考え方
3. GMPハード対応設備の留意点
 3.1 製造環境
4. バリデーション
 4.1 バリデーションの定義
 4.2 バリデーションの検証ステップ
 4.3 検証ステップ実施の留意点
  -IQ, OQ, PQ

2節 製薬用水における貯槽と配管の計画と留意点

1. 製薬用水と貯槽
2. 製薬用水における不純物
3. 製薬用水の原水
4. 注射用水と無菌
5. 貯槽設置の目的
6. 貯槽容量の決定
7. 貯槽の汚染要因
8. 貯槽の材質
9. 貯槽の構造・条件
10. 無菌維持管理
11. 貯槽の失敗例
 -容量、材質、付属品
12. 配管と素材
 -一般ステンレス管、サニタリー管、
  電解研磨管、プラスチック配管
13. 製水の配管
14. 注射用水の配管
15. 滅菌用蒸気配管
16. 配管の条件
17. デッドレグ
18. 6dルール
19. 6dから1.5dへ
20. デッドレグ基準の起点
21. 起点の違いと提案
22. なぜ液溜まり部を避けねばならないのか?
23. 配管勾配
24. 配管サイズ・流速
25. 配管副ループ・管網
26. 配管内センサー・サンプリングコック
27. 弁類

3節 洗浄しやすい設備・配管の設計

1. 洗浄しやすい機器
 1.1 反応釜上部
 1.2 反応釜内部
 1.3 反応釜底部
2. 洗浄しやすい配管系
 2.1 配管分岐部
 2.2 配管のレイアウト
 2.3 配管の勾配
 2.4 滅菌ラインにおけるコールドスポットの削減
 2.5 継ぎ手部における溜まり
 2.6 ライニング配管における溜まり
 2.7 配管部品の選定
 2.8 バルブの選定
 2.9 ホースの選定
 2.10 設置環境
3. 切替え設備の洗浄
4. 洗浄方法  CIP・WIP
 4.1 液体を扱う場合でのCIP,COP
 4.2 薬理活性の高い粉体を扱う場面でのWIP
 4.3 洗浄の流速
5. ピグの利用による製品回収と配管洗浄
6. 洗浄バリデーションの負荷を軽減する方式
7. 洗浄評価
 7.1 洗浄評価基準について
 7.2 従来法の持つ不備
 7.3 評価基準を巡る最近の動向から
 7.4 今後の評価基準

4節 工場設計における微振動対策

1. 微振動を考慮した工場建設の流れ
 1.1 振動の予測方法
 1.2 振動源と加振力
 1.3 振動許容値
 1.4 対策方法

5節 プラントのリスク評価と維持管理

1. リスクに関する一般的な知識
2. 化学製造プロセス開発の過程と安全性の確認
3. 化学プラントにおける重大事故の経験と規制(欧米の例について)
4. 化学プラント新設時におけるSafety Review(安全審査)
5. 影響の緩和装置と方法
6. リスク基準のメンテナンス
7. その他の化学設備におけるリスク評価基準
8. リスクの評価基準


◇ 第9章 危険性を伴うスケールアップの事故事例・対策と工程評価 ◇

1節 化学物質・化学反応の熱危険性評価

1.危険性評価装置の分類
 1.1 熱分析
 1.2 断熱測定
 1.3 反応熱量測定
2.危険性評価装置の例
 2.1 熱分析装置
 2.2 断熱測定装置
 2.3 反応熱量測定装置
3.危険性評価の例
 3.1 合成香料の生成反応
 3.2 o-ニトロフェニルヒドラジンの生成と分解

2節 静電気の発生要因・発生箇所と対策法

1.静電気発生メカニズム
 1.1 静電気の発生と帯電
  -電荷分離
  -電荷緩和(電荷漏洩)
  -電荷蓄積
  -電荷分離による帯電
 1.2 静電誘導
 1.3 静電気放電と着火
  -静電気放電
  -静電気電撃と安全管理
2.静電気安全対策
 2.1 安全対策のポイント
 2.2 静電気安全対策の3要素
 2.3“導体”の静電気安全対策
  -接地(アース)、ボンディング(相互接続)について
  -作業者(人体)の接地について
 2.4“不導体”の静電気安全対策
  -不導体の静電気危険性
  -不導体の静電気安全対策
  -液体(導電性の低い)の静電気対策
 2.5 静電気簡易測定法と注意点
 2.6 静電気災害事例とその安全対策

3節 爆発性を伴う反応(スケールアップ)における安全性評価の手法及び対策

1. 化学プロセス安全性評価の基本的考え方
2. 危険性評価の標準ステップと評価手段
 2.1 CHETAH計算 
 2.2 DSC測定
 2.3 DTA 及び TG測定 
 2.4 落槌感度試験
 2.5 摩擦感度試験  
 2.6 圧力容器試験
 2.7 鋼管試験
3. ニトロ酢酸エチルエステル安全性評価
 3.1 ニトロ酢酸エチルエステルの各種安全性評価
4. ニトロベンゼン誘導体の効率的な合成方法確立
5. 静電気対策

4節 可燃性気体、液体および粉じんの危険性評価と火災・爆発災害防止対策

1. 火災・爆発災害と燃焼現象
 1.1 燃焼の形態と火災・爆発災害
 1.2 火災、爆発災害における燃焼現象
2. 火災・爆発の危険性と防止・抑制対策
 2.1 火災・爆発災害の現象と危険性評価
 2.2 危険性評価と特性値
  -爆発災害に関する特性値(可燃性気体、粉じん)
  -火災に関する特性値(可燃性液体)
  -危険性評価の特性値の例
3. 火災・爆発災害の防止・抑制対策
 3.1 火災の防止・抑制対策
   -被害抑制対策の例
 3.2 爆発災害の防止・抑制対策
   -発生防止対策の例
   -被害抑制対策の例

5節 可燃性液体の混合危険とその対策

1. 法令上の問題
2. 様々な混合危険
 2.1 酸化性物質(酸化剤)との混合危険
 2.2 水との混合危険(禁水性)
 2.3 その他の化学反応
3. 事前評価
 3.1 計算によって求める方法
 3.2 高感度熱量計による方法
  -C80高感度熱量計
  -スーパーCRC
  -RC-1
4. 事故事例と対策
 地震時の混合発火、インド・ボパールのMIC漏洩事故
 メタノール蒸留中の事故、アクリル樹脂製造中の事故

6節 漏洩ガス、揮発性物質の取扱いと事故対策

1. 漏洩ガス、揮発性物質による事故
 漏洩ガスによる事故
 揮発性物質による事故
2. 爆発・火災事故の実態および対策の考え方
3. 事故に対する予防対策
 3.1 漏洩、発生対策
  -漏洩事故の発生原因
  -ガスの揮発速度と換気の重要性
 3.2 ガスの検知
  -漏洩ガスの流路制御計画
  -漏洩検知用配管
  -換気・排気制御
  -吹出し口、吸込み口の配置
4. 着火防止対策
5. 被害削減のための対策
 5.1 離隔距離と障壁
 5.2 爆発放散口

7節 スケールアップにおける昇圧トラブルとその改善策

1. 昇圧トラブルの原因
2. トラブル対策
3. 事故例

8節 被害を局限化するための防災設備及びレイアウト設計と緊急時対応計画

1. 被害を局限化するための防災設備
 1.1 防液堤・防油堤,及び流出油等防止堤
 1.2 散水設備
 1.3 スチームカーテン・ウォーターカーテン
 1.4 防火壁
 1.5 防爆壁
 1.6 毒性ガスの除害設備
2. プラントレイアウトの検討
3. 計器室の設計
4. 緊急時対応計画


◇ 第10章 不具合や不純物が発生しやすいプロセスのスケールアップ ◇

1節 不均一系の攪拌操作におけるトラブル事例と対策

1. 固液撹拌トラブル
2. 液液撹拌トラブル
3. 気液撹拌トラブル
4. 粘度が変化する系のトラブル
5. 高粘度撹拌のトラブル

2節 反応機の伝熱上でのトラブル事例と対策

1. 伝熱上のトラブル
2. 伝熱性能の向上
3. 高粘度液の伝熱

3節 不斉合成技術のスケールアップ

1. 高活性触媒の開発
 1.1 不斉配位子SEGPHOS(R)の開発
 1.2 高活性触媒の開発
2. 還元的不斉アミノ化反応によるβ-アミノ酸類の合成法の開発
3. エステル類の効率的水素還元法の開発

4節 スケールアップにおける不純物・結晶形の制御

1. 合成方法の検討
 1.1 危険な試薬の使用回避
 1.2 反応の安定化
 1.3 特別な設備を必要としない合成方法および不純物除去の検討
2. スケールアップにおいて発生した問題
 2.1 結晶形の問題
 2.2 仕込み順が原因による不純物増加の問題
 2.3 湿度が影響した不純物増加の問題

5節 粉砕・分散装置の発熱トラブル対策

1. 粉砕、分散装置の違い
2. 発熱トラブル対策
 2.1 粉砕装置
 2.2 分散装置
3. 粉砕装置・分散装置におけるヒートバランス
4. 実際の運転性能
 4.1 粉砕例

6節 イオン交換樹脂を用いた不純物除去

1. イオン交換樹脂とは
2. イオン交換樹脂の性質
 2.1 イオン交換樹脂の選択性
 2.2 イオン交換反応
 2.3 イオン交換樹脂の再生
3. 適用範囲と適用例
 3.1 適用範囲
 3.2 適用例
4. イオン交換樹脂の導入検討の実際
 4.1 イオン交換樹脂の選定
 4.2 実験カラムによる実験と解析
 4.3 再生試験
 4.4 長期安定性の確認
5. イオン交換樹脂の劣化と保守管理

7節 製造プロセスへの導入に向けた金属イオン除去フィルタの薬液精製

1. 金属イオン除去フィルタとは
 1.1 イオン交換膜とイオン交換樹脂
 1.2 除粒子メンブランの役割
 1.3 金属イオン除去フィルタの特性
2. 製造プロセスへの適合性
 2.1 予備試験の項目
  -金属除去性能
  -フィルタの清浄性
 2.2 有機溶媒での注意事項
 2.3 適合性の判定
3. 製造プロセスへの導入事例

8節 濾過残渣の発熱トラブル対策

1. 背景
2. 濾過残物の熱分析検討
3. 濾過残物の発熱要因解析
4. 推定発熱機構
5. プロセス上の安全対策

9節 粉体の固結とトラブル防止対策

1. 粉粒体の固結とは
2. 固結の発生機構
3. 固結に関与する因子
 3.1 固体粒子の水分と吸湿性
 3.2 空隙と粒子の接触状態
 3.3 平衡含水率と潮解
 3.4 粒子の溶解性
 3.5 析出粒子の固結性
 3.6 固結力の類推
4. 固結の汎用的な対策
 4.1 粒子物性の変更による吸湿防止
 4.2 外的操作による防止
5. 固結防止剤の例
6. 食塩にみられる固結対策
 6.1 食塩の物性の変化と添加物
 6.2 食塩サイロの考え方
 6.3 粉体の高濃度輸送における固結対策
7. 固結のトラブルアンケート結果より
8. 半導体分野での水垢防止対策

10節 粉体貯槽の閉塞、付着防止トラブル対策

1. 粉体に特有の力
 1.1 粉体と粒体の境界
 1.2 その他の力
2. 閉塞のトラブル
3. 実際のトラブル例
 3.1 アンケート結果から
 3.2 特殊カオリンの貯槽での閉塞とシュートへの付着例
4. 粉体プラントにおけるスケールアップとトラブル
 4.1 粉体プラントのスケールアップ倍数
 4.2 貯槽の強度
 4.3 オリフィスの供給能力
 4.4 フラッシング

11節 単位操作機器の設計・スケールアップにおける温度制御の留意点

1. 温度制御の考え方
2. 温度制御の方法
3. 冷却・加熱性能
4. 冷熱媒選択

12節 調節弁・自動弁で発生するトラブルと防止策

1. バルブの種類と大まかな原理
2. バルブ自動制御の形式
3. 自動バルブの概要
4. 制御の形態
 4.1 二位置制御と連続制御
 4.2 比例制御の入力信号
 4.3 操作源について
 4.4 自動弁付属機器について
5. 自動制御バルブの実際
6. トラブルと対策
7. 保守・保全

13節 騒音・振動低減技術・材料とその適用

1. 空気伝搬音の低減
 1.1 遮音
 1.2 吸音
2. 固体伝搬音の低減
 2.1 振動絶縁
 2.2 制振

14節 機械・設備の潤滑の潤滑不良トラブル事例と潤滑管理法

1. 潤滑の3要素
2. 潤滑トラブルの事例
 2.1 軸受潤滑のトラブル事例
  -粘度選定誤り
  -油種選定誤り
 2.2 油圧装置のトラブル事例
  -添加剤の劣化によるトラブル
 2.3 グリ−ス潤滑のトラブル事例
  -異種グリースの給脂によるトラブル
  -排グリ−スによるトラブル
3. 設備管理と潤滑管理

15節 ヒューマンエラーによる製造現場のトラブル事例とその対策

1. ヒューマンエラーとは何か
2. ヒューマンエラーを理解するために
3. GMPとヒューマンエラー
4. ヒューマンエラーの具体的な事例
5. ヒューマンエラーをどう防ぐか
6. ヒューマンエラーに対する当社の取り組み


◇ 第11章 コンタミ、汚染、腐食トラブルの発生要因とその対策 ◇

1節 装置材料の損傷・劣化の予測とその抑制

1. 装置に生ずる寿命現象
2. 寿命現象を推定するために必要な情報、知識
3. 装置材料の損傷・劣化現象
4. 寿命予測
5. 寿命現象の抑制策
 5.1 材料選定
 5.2 環境制御
 5.3 構造設計

2節 配管・タンクの腐食要因とその対策

1. 注意すれば防げるルージュ
 -溶接時の炭酸ガス使用によるルージュの発生
 -もらい錆によるルージュの発生
 -インペラーの回転速度が早いために起きるキャビテーションおよび腐食
 -高温蒸気によるルージュ発生
ルージュの発生し易い表面処理
2. 何故ステンレスは錆びにくいか。
3. 不動態化とは何か。
4. 各種不動態化方法とその優劣
 4.1 自然酸化による不動態皮膜。
 4.2 硝酸などの薬液による不動態皮膜
 4.3 電解研磨による不動態皮膜
5. パイプの電解研磨技術と不動態化技術
 5.1 半導体工場用パイプ
 5.2 サニタリ管
6. タンクの電解研磨技術と不動態化技術
7. ポンプの材質選定と電解研磨技術、不動態化技術
8. バフ研磨は電解研磨や不動態化処理の下地処理に適さない
9. 電解研磨や不動態化処理に適した下地処理技術

3節 酸・アルカリ性薬液による装置、配管の損傷と対策

1. 酸性薬液による腐食挙動の特徴
 1.1 硫酸の腐食性
 1.2 硝酸の腐食性
 1.3 塩酸の腐食性
 1.4 有機酸による腐食
2. アルカリ環境での腐食作用
3. 対策としての各種金属材料の選定の目安
4. 実際の設備で生じた損傷事例と対策
 4.1 硫酸による損傷事例
 4.2 塩酸による損傷事例
 4.3 有機酸酸による事例
 4.4 アルカリによる事例

4節 フッ酸環境下での装置,配管の腐食現象とその対策

1. 腐食現象の概要
2. 金属材料の腐食現象とその対策
 2.1 炭素鋼及び低合金鋼
  -全面腐食、水素脆化割れ、エロージョン・コロージョン
 2.2 ステンレス鋼
  -オーステナイト系以外のステンレス鋼
   オーステナイト系ステンレス鋼、局部腐食
 2.3 ニッケル及びニッケル合金
 2.4 その他の金属材料
3. 非金属材料の腐食現象とその対策
 3.1 熱可塑性樹脂
 3.2 熱硬化性樹脂
 3.3 エラストマー
 3.4 無機材料

5節 ルージュ発生を防ぐ配管設計と選定

1. ルージュの主な発生原因
 1.1 外部からの鉄分の付着(もらい錆)
 1.2 製造上の原因
 1.3 ステンレス鋼の表面処理での原因
 1.4 設備内の配管や部品に起因する原因
 1.5 設備の運用による経年劣化
2. 配管設計(主にユース供給配管)
 2.1 配管のGMP準拠項目
  -デッドレグ、流速、勾配、表面処理
 2.2 配管設計と注意点
  -貯水槽、サニタリーへルール
   サニタリーポンプ、溶接配管
   オリフィス、ダイヤフラムバルブ
   面積式流量計、リリーフバルブ、曲がり配管
 2.3 ルージュの除去

6節 グラスライニング反応容器の静電破壊と対策

1. グラスライニング反応容器の静電破壊とそのメカニズム
 1.1 静電破壊の形態
 1.2 静電破壊を生じる放電の形態
 1.3 沿面放電による静電破壊の理論的考察
2. 対策
 2.1 一般的な手法
 2.2 帯電防止GL材料の採用による静電破壊の軽減
 2.3 卓上型試験装置によるスクリーニング

7節 硝酸、硫酸環境による各種金属材料の腐食現象とその対策

1. 硝酸
 1.1 硝酸環境の特徴
 1.2 硝酸環境中での各材料の腐食性
 1.3 硝酸環境における腐食損傷事例
  -SUS304L製ベント管と直管との溶接部HAZの粒界腐食
  -鋳造欠陥部からの貫孔漏洩
  -鍛造製温度計保護管先端部の加工フロー腐食
  -NO2によるチタンの応力腐食割れ
2. 硫酸
 2.1 硫酸環境の特徴
 2.2 硫酸環境中での各材料の腐食性
 2.3 硫酸環境における腐食性検討事例および損傷事例
  -pH1硫酸中におけるSUS304系材料の腐食におよぼす含有Mo量の影響
  -硫酸中での金属材料の腐食におよぼす硝酸添加の影響
  -希硫酸環境における活性炭の付着したAlloy B-2製Uボルトの全面腐食

8節 化学装置用耐食有機材料の劣化機構と保守管理

1. 有機材料の劣化メカニズム
 1.1 耐食樹脂
 1.2 有機材料の耐水性と物理的劣化
 1.3 有機材料の腐食劣化形態に基づく化学劣化とそのメカニズム
 1.4 複合材料の劣化メカニズム
3. 有機材料の劣化形態
 3.1 ふくれ(Blister)
 3.2 剥離(Delamination)・浮き(Lifting)
 3.3 膨潤(Swelling)・軟化(Softening)
 3.4 変色
 3.5 白化とチョーキング(Chalking)
 3.6 割れ(Cracking)
 3.7 摩耗
4. 有機材料の劣化評価法
 4.1 環境液の浸入評価
 4.2 高分子材料の化学変化測定
 4.3 複合材料構造物の劣化評価

9節 高経年設備の管理と保全技術

1. わが国の高経年設備の現状と課題
2. 高経年設備の劣化の特徴
3. 高経年設備劣化の確認方法
4. 「計画保全の重要性」
 4.1 事故からのはじまり
 4.2 計画保全システム構築の時代
 4.3 新たな課題の発生
 4.4 計画保全の再構築と回復
5. プラント・設備保全のしくみ「計画保全」
 5.1 計画保全の基本フロー
 5.2 機器別管理基準
 5.3 保全の現状評価方式
 5.4 保全費の分類方式
6. 網羅的劣化管理
 6.1 網羅的劣化管理法
 6.2 長期未検査設備への対応
7. 高経年化設備への対応
 7.1 回転機器への高経年化対応
 7.2 静止機器、配管への高経年化対応
 7.3 各種の劣化パターン
 7.4 劣化の延命対策
8. 配管事故事例(事例4つ)
9. 配管事例のまとめと高経年化への考え方
10. 槽類の事例
 10.1 屋外貯蔵タンクの事例
 10.2 圧力容器の事例1
 10.3 圧力容器の事例2
11. 回転機器の事例
12. 今後の展開

10節 スラリーの分散コントロールとクロスコンタミネーション対策

1. ナノヴェイタTMによるスラリー分散コントロール
 1.1 スラリー分散コントロールの概念
  -分散コントロールとは
  -装置によるエネルギーの違い
 1.2 ダメージコントロール
  -ダメージレス分散の考え方
  -装置の種類
  -均一エネルギーとは
 1.3 ナノヴェイタTMの原理と構造
  -ナノヴェイタTMの構造と処理フロー
  -ナノヴェイタTMの原理
2. ナノヴェイタTMによるクロスコンタミネーション対策
 2.1 ナノヴェイタTMのコンタミ対策
  -コンタミ発生箇所
 2.2 ナノヴェイタTMのコンタミ量
  -コンタミ量の指標
 2.3 クロスコンタミ対策
3. ナノヴェイタTMのスケールアップ
 3.1 スケールアップの難しさ
  -ナノヴェイタTMのスケールアップ

11節 真空攪拌脱泡ミキサーの原理と応用

1. 真空攪拌・脱泡ミキサーについて
 1.1 材料の攪拌・脱泡の原理
 1.2 EME真空攪拌・脱泡ミキサーの特殊機能
 1.3 真空攪拌・脱泡の必要性
 1.4 真空攪拌・脱泡が材料に及ぼす影響
2. 真空攪拌・脱泡ミキサーを使用した事例
 2.1 接着剤(LCDパネル製造の場合)
 2.2 銀ペースト
 2.3 LED
 2.4 リチウムイオン電池
 2.5 有機EL
3. エレクトロニクス分野に不可欠な真空攪拌・脱泡ミキサーに要求される条件

12節 スケールアップ時の泡発生原因と対策

1. 泡トラブルの発生
 1.1 背景
 1.2 反応例
 1.3 トラブルの原因
2. 原因の追究
 2.1 簡単なモデル実験
  -実験装置の概要
  -モデル流体の泡立ち高さの推定
 2.2 縮重合場における泡沫層の実験
 2.3 起泡トラブル発生時の状況の推測

13節 リチウムイオン二次電池製造工程における溶剤回収とVOC処理対策

1. リチウムイオン二次電池の製造に関わる設備関連技術
2. 電極工程の乾燥炉から排出されるNMPの回収
 2.1 NMPの特徴
 2.2 NMP回収方法
  -湿式方式、乾式方式、NMP回収装置
   NMP回収装置の比較、活性炭カセット式吸着濃縮装置
3. 注液〜封止及びガス抜き工程から排出される電解液排気の処理

14節 微生物汚染の発生箇所と対策法

1. 菌の検出形態
2. 栄養源の拾い出し
3. ヒトの対策
 3.1 服装具と更衣
 3.2 手指の洗浄と消毒
4. 建屋由来の微生物汚染
 4.1 内装
 4.2 防虫対策
5. 支援システムの微生物対策
 5.1 製造用水
  用水配管の留意点、貯水タンクの留意点
  製造用水設備の殺菌・消毒
 5.2 空調

15節 工場・クリーンルームにおける害虫トラブルの発生要因と対策

1. 虫体異物混入事故原因となる昆虫類及び虫類
 1.1 微小な種
 1.2 特異的な生態を持つ種
 1.3 周辺環境下に多産する種
 1.4 施設の環境に適応する種
2. 防虫設備への過信
 2.1 エアーシャワー室・エアーカーテンなどの設備
 2.2 室内の陽圧化
 2.3 灯火管理による誤認
3. 防除対策
 3.1 防虫モニタリング
 3.2 化学的防除
 3.3 周辺環境モニタリング及び整備
 3.4 予察

16節 加工機由来の異物混入要因とその対策

1. 製造工程で混入する異物
 1.1 流動層造粒機
 1.2 撹拌造粒機
 1.3 練合機・押出し造粒機
 1.4 粉砕機
 1.5 ふるい
 1.6 打錠工程
2. 昆虫管理
 2.1 昆虫の防除方法
 2.2 昆虫の検出

17節 イオナイザを用いた静電気対策

1. イオナイザの除電原理
2. イオナイザの種類と特徴
3. イオナイザの選定方法及び使用上の注意点
 3.1 イオナイザの選定方法
 3.2 イオナイザの使用上の注意点
4. イオナイザの除電性能の評価方法
 4.1 有効除電電流による性能評価
 4.2 帯電プレートモニタによる性能評価
5. クリーンルーム用イオナイザ
 5.1 クリーンルームにおけるイオナイザの問題点
 5.2 シースエア式低発塵イオナイザ(コロナ放電式)
 5.3 イオン化気流放出型イオナイザ(軟X線照射式)
  -液晶カセット用イオン化気流放出型イオナイザ
  -チャンバー型無発塵イオナイザ
  -静電気対策用層流吹出口
  -防爆型無発塵イオナイザ

18節 コータにおけるコンタミ対策

1. 装置の特長、仕様
2. 装置の基本構成
3. コータにおけるコンタミ対策
 3.1 塗布液中に存在しているもの
 3.2 プロセスにおいて新たに発生するもの


◇ 第12章 工業化、実生産に伴う処理時間、消費エネルギー、コスト増の対策 ◇

1節 洗浄工程のスケールアップ検討および効率化

1. 5 x 4ファクター
 1.1 洗浄前に確認すべき5つのファクター
  -汚れの組成
  -使用水の性状
  -被洗浄面の材質、仕上げ、構造
  -洗浄方法
  -環境への対応
 1.2 洗浄実施時の4つのファクター
  -洗浄温度
  -洗浄時間
  -機械(物理)力
  -化学(洗浄剤)力
 1.3 実験による洗浄ファクターの検証の一例
2. スケールアップ検討
 2.1 ラボ試験
  -試験片の作成
  -洗浄試験
 2.2 実機での検証
  -洗浄パラメーターの記録
  -洗浄結果の検証
  -文書化・教育
3. 洗浄工程の見直し、効率化の検討事項
 3.1 オーバーライド洗浄
 3.2 UHTの温度で中間洗浄
 3.3 低温洗浄
 3.4 除臭洗浄
 3.5 微酸性すすぎ
 3.6 間欠すすぎ
 3.7 CIP洗浄工程のすすぎ時間の検証

2節 化学/医薬品工場の特性を考慮した省エネルギー設備の特徴と採用のポイント

1. 化学/医薬品工場の空調設備計画上考慮すべきポイント
 1.1 GMP基準の適用
 1.2 運転時間
 1.3 全排気空調システムと循環空調システム
 1.4 有機溶媒の使用工程への対応
 1.5 薬塵発生および飛散への対応
 1.6 高薬理活性薬の対応
 1.7 温湿度条件
 1.8 送風量・換気回数
 1.9 防虫・防鼠の考慮
2. 化学/医薬品工場への空調の省エネルギーの手法と検討ポイント
 2.1 熱源の選択による省エネルギー
 2.2 熱源システムによる省エネルギー
 2.3 熱源水の水量低減による搬送動力の省エネルギー
 2.4 総合効率システム(コージェネレーション)の検討
 2.5 熱回収の検討
 2.6 氷蓄熱の検討
 2.7 排気再利用の検討
 2.8 ダクト系の圧損低減
 2.9 送風量の低減(VAV)
 2.10 ダクトリーク量の低減
3. 電気設備に関する省エネルギー
 3.1 照度の設定
 3.2 照明制御
4. ユーティリティ設備の省エネルギー
 4.1 給排水衛生設備における省エネルギー
 4.2 圧縮空気設備における省エネルギー
 4.3 精製水製造時に発生する排水の利用
5. 複数の省エネメニューの採用による効果について
6. 運転管理の最適化
7. 創エネ/蓄エネ

3節 合成プロセスの改良事例:汎用性試薬への変更によるコスト削減

1. プロセス開発における代表的な検討項目と期待される効果
2. 事例対象:ペネム系抗菌剤ファロムの全合成
3. 事例1:脱シリル化工程
4. 事例2:脱アリル化工程
5. その他の主要な検討の概要
 5.1 特殊な反応,条件の回避,及び危険な反応,操作の回避
 5.2 反応条件の検討:転化率100%を目指した条件検討
 5.3 単位操作の改善と歩留まりの向上
 5.4 理想的なプロセス

4節 空調システムの省エネ化

1.省エネルギー対策事例
 1.1 熱源変流量システム
 1.2 冷却水の廃熱利用
 1.3 導入外気量の削減
 1.4 室内余剰排気の熱回収
 1.5 低圧損型HEPAフィルタの採用
 1.6 局所排気システムの系統見直し

5節 マイクロリアクタのスケールアップ

1. マイクロリアクタの特徴
2. 「ナンバリングアップ」による「スケールアップ」
3. 外部ナンバリングアップの事例
4. 内部ナンバリングアップの事例

6節 マイクロミキサーの設計、操作とスケールアップの効率化

1. マイクロ混合操作(均相系)
 1.1 均相系の混合過程とは
 1.2 マイクロ混合操作
 1.3 均相系マイクロ混合操作の応用事例
  -ナノ粒子の粒径制御
  -有機合成反応の活性種レベルでの制御
2. マイクロ混合操作(乳化エマルション系)
3. マイクロミキサーの設計とスケールアップ戦略
 3.1 マイクロ流体セグメント
 3.2 拡散混合型マイクロミキサーの設計
 3.3 対流混合型マイクロ機能流路の設計
 3.4 大量生産プロセスへの開発戦略

7節 粉砕プロセスの省エネルギー化

1. 粉砕機の種類と粒子径
 1.1 粗粉砕、中粉砕領域の粉砕
 1.2 微粉砕領域の粉砕
 1.3 超微粉領域の粉砕
2. 乾式超微粉砕媒体攪拌ミル
 2.1 概要
 2.2 構造
 2.3 特長
  -驚異の省エネルギー
  -サブミクロン粒子まで微粉化可能
  -万全の摩耗対策
  -容易な粒度コントロール
  -実機レベルの試験運転が可能
 2.4 システムフロー
 2.5 用途
 2.6 標準仕様
3. 高冷却型機械式微粉砕機
 3.1 概要
 3.2 構造
 3.3 特長
  -大きな省エネ効果を発揮
  -優れた冷却性能
  -システムがコンパクト
  -実機レベルの試験設備
 3.4 システムフロー
 3.5 用途
 3.6 標準仕様

8節 化学プラントにおけるヒートポンプを利用した省エネ効果

1. 蒸発濃縮装置の省エネ化
 1.1 多重効用型蒸発濃縮装置
 1.2 MVR型蒸発濃縮装置
 1.3 ヒートポンプを組込んだ蒸発濃縮装置
2. 蒸留塔の省エネ化
 2.1 蒸留塔にMVRを組込んだ省エネルギー型蒸留システム
 2.2 HIDiC(内部熱交換型蒸留塔)

9節 エアワッシャを活用した省エネルギー

1. 省エネルギーの原理
2. 従来方式と循環系加湿方式の比較
3. エアワッシャによる循環系加湿システムの特徴/長所と欠点
4. 循環空調系へのエアワッシャ導入事例
5. 外気処理系でのエアワッシャ利用による省エネルギー対策事例
6. 省エネルギーとガス状汚染物質削減を最大限に達成する対策事例

10節 異物混入対策の低コスト化

・修理時の立ち合い検査
・冷凍庫内に割れやすいものを入れない
・機械内部のカビ掃除
・洗浄機からの異物混入
・透明ビニールは使わない
・ネジの落下を防ぐ
・LED照明にする
・泡洗浄
・虫を侵入させない
・ゾーニング
・目視発見の効果を高める
・毛髪混入防止の統合対応
・更衣室内での交差防止
・作業衣の洗濯
・集中したパトロール

11節 省エネルギー・環境調和型の膜分離プロセスの開発と応用

1. 浸透気化および蒸気透過分離の応用
2. ゼオライト膜
3. 反応分離


◇ 第13章 スケールアップにおける技術移転と規制対応 ◇

1節 ラボスケールから生産スケールにおける技術移転で注意すべき点

1. プロセス化学研究の役割と問題点
2. 研究部門から生産部門への移管と問題点
3. 研究部門と生産部門の視点と役割の違い
 3.1 研究部門と生産部門の視点の違い
  -研究部門の視点と役割
  -生産部門の視点と役割
 3.2 研究部門と生産部門の役割の違い
  -治験用原薬製造時
  -生産移管後
4. 技術移転時の留意事項
 4.1 研究部門から生産部門へ伝える情報
  -操作範囲・管理範囲とPARバリデーションデータの取得
  -操作範囲と管理範囲
  -挙証許容範囲
  -生産部門での堅牢性ある製法確立と操作範囲
  -工程管理試験と参考試験
 4.2 技術移転の取組み
  -技術移転時の教育
  -技術移転の実施方法

2節 RoHS対応製品に対する管理取組み

1. RoHS対応製品における現状
2. RoHS対応製品における管理項目
3. 検討項目の概要
 3.1 環境管理規程(有害物質管理規程 等)
 3.2 設計業務におけるRoHS対応
 3.3 購買業務におけるRoHS対応
 3.4 資材業務におけるRoHS対応
 3.5 製造部門におけるRoHS対応
   -装置管理、工具管理、副資材管理、作業環境管理
 3.6 出荷・検査工程のRoHS管理
 3.7 梱包工程のRoHS管理

 

スケールアップ プロセス トラブル