(57)【要約】【課題】液体成分の発泡を防いで粘度の高い液体原料を取り扱うことができるとともに、濃縮にともなって析出された結晶を容易に且つ確実に除去することのできる、新規な結晶分離機構を具えた濃縮装置の開発を技術課題とした。【解決手段】蒸発缶２の中心付近であって、液体成分Ｌ１から結晶Ｃが分離されて形成される分離液体成分領域Ｅには、戻り管路５における取込口５０を位置させたことを特徴として成り、液体成分Ｌ１の旋回流の遠心効果によって発泡を効果的に抑えることができるとともに、液体成分Ｌ１からの結晶Ｃの分離を容易に且つ確実に行うことができる。また蒸発缶２の内壁付近に移動させられた結晶Ｃから最も離れた個所で液体成分Ｌ１を取り込むため、結晶Ｃが戻り管路５内に入り込んでしまうのを効果的に回避することができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱缶と蒸発缶との間を吹込管路及び戻り管路によって接続することにより循環経路を形成するとともに、前記加熱缶内に配した長管内に流入した液体原料を、この長管の外側に供給した加熱媒体からの伝導熱によって沸騰させることにより溶媒成分を蒸発させ、濃度の高まった液体成分と蒸気成分とを前記蒸発缶内に吹き込み、この蒸発缶内においてこれら液体成分と蒸気成分とを分離して高濃度の液体成分を得る蒸発装置において、前記蒸発缶は平面視で円形の横断面を有するものであり、この蒸発缶に対して前記吹込管路を接続するにあたっては、円形横断面の接線方向に流路を形成するように接続することにより、蒸発缶内において液体成分の旋回流を生じさせるものであり、且つ前記蒸発缶の中心付近であって、液体成分から結晶が分離されて形成される分離液体成分領域には、前記戻り管路における取込口を位置させたことを特徴とする結晶分離機構を具えた濃縮装置。
【請求項２】
前記蒸発缶下部を先細り形状としたことを特徴とする請求項１記載の結晶分離機構を具えた濃縮装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種調味料、各種エキス等の液体原料を濃縮するために用いられる蒸発装置に関するものであって、特に発泡しやすい液体原料や、粘度の高い液体原料や各種廃液を取り扱うことができるとともに、濃縮にともなって析出された結晶を容易に且つ確実に除去することのできる結晶分離機構を具えた濃縮装置に係るものである。
【０００２】
【発明の背景】
従来より、漢方薬生薬エキス、各種調味料、動物エキス、魚介エキス、植物エキス、醗酵液等の各種液体物質や、アミノ酸、酵母、蛋白質等の水溶液あるいは各種廃液等を液体原料とし、この液体原料の濃縮を行う場合には、種々の蒸発装置が用いられている。
これら蒸発装置の多くは、ほぼ密閉された経路内で原料液を循環させながら水分（溶媒）を蒸発させるものであるため、濃度の上昇にともなって溶質が結晶として析出されることとなる。このような結晶は、放っておくと循環経路の目詰まりを引き起こしてしまうため、種々の手段により結晶の除去が行われている。
しかしながら既存の結晶除去手段は、抜き出しポンプ等の動力源を必要とするためコスト上昇を招いてしまったり、結晶の除去効率が低い等の問題があった。
【０００３】
ところで本出願人は、機械的な可動部分が無い簡単な構造であるためイニシャルコストが低く済み、またほとんど故障しないため保守費用を含めたランニングコストが低く済み、更には設置面積が少なく済むといったメリットがある液膜上昇式の蒸発装置について更なる改良を加え、特願２００２−１３５０５５「高速旋回式蒸発装置」として特許出願に及んでいる。
この発明は、蒸発缶内において生じる液体成分の旋回流を、流速の早いものとすることができ、その遠心効果によって液体成分の発泡を効果的に防ぎ、更に濃縮された状態の液体成分と、新たに投入された液体原料との混合不足による焦げ付き等を防ぎ、発泡しやすい液体原料や、粘度の高い液体原料を取り扱うことができるというものである。
その後本出願人は、前記液膜上昇式の蒸発装置において、コスト上昇を招いてしまうことがなく結晶の除去を効果的に行うことができる機構の開発に取り組んだ。
【０００４】
【解決を試みた技術課題】
本発明はこのような背景からなされたものであって、液体成分の発泡を防ぎ、更に濃縮された状態の液体成分と、新たに投入された液体原料との混合不足による焦げ付き等を防ぎ、発泡しやすい液体原料や、粘度の高い液体原料を取り扱うことができるとともに、濃縮にともなって析出された結晶を容易に且つ確実に除去することのできる、新規な結晶分離機構を具えた濃縮装置の開発を技術課題としたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち請求項１記載の結晶分離機構を具えた濃縮装置は、加熱缶と蒸発缶との間を吹込管路及び戻り管路によって接続することにより循環経路を形成するとともに、前記加熱缶内に配した長管内に流入した液体原料を、この長管の外側に供給した加熱媒体からの伝導熱によって沸騰させることにより溶媒成分を蒸発させ、濃度の高まった液体成分と蒸気成分とを前記蒸発缶内に吹き込み、この蒸発缶内においてこれら液体成分と蒸気成分とを分離して高濃度の液体成分を得る蒸発装置において、前記蒸発缶は平面視で円形の横断面を有するものであり、この蒸発缶に対して前記吹込管路を接続するにあたっては、円形横断面の接線方向に流路を形成するように接続することにより、蒸発缶内において液体成分の旋回流を生じさせるものであり、且つ前記蒸発缶の中心付近であって、液体成分から結晶が分離されて形成される分離液体成分領域には、前記戻り管路における取込口を位置させたことを特徴とする結晶分離機構を具えた濃縮装置。
この発明によれば、蒸発缶内において生じる液体成分の旋回流を、流速の早いものとすることができ、その遠心効果によって発泡を効果的に抑えることができるとともに、液体成分の上層部において結晶を蒸発缶の内壁付近に移動させるため、液体成分からの結晶の分離を容易に且つ確実に行うことができる。
また蒸発缶の内壁付近に移動させられた結晶から最も離れた個所で液体成分を取り込むため、結晶が戻り管路内に入り込んでしまうのを効果的に回避することができる。
【０００６】
更にまた請求項２記載の結晶分離機構を具えた濃縮装置は、前記要件に加え、前記蒸発缶下部を先細り形状としたことを特徴として成るものである。
この発明によれば、結晶を蒸発缶の内壁に沿って下降させるとともに、その中心付近に集中させることができる。
そしてこれら各請求項記載の発明の構成を手段として前記課題の解決が図られる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下本発明について図示の実施の形態に基づいて説明する。図１中符号Ｄで示すものが本発明の濃縮装置であり、このものは加熱缶１と蒸発缶２との間を吹込管路３によって接続して成るものである。そして前記加熱缶１内に配した長管１１内に流入させた液体原料Ｌを、この長管１１の外側に供給した加熱媒体からの伝導熱によって沸騰させることにより溶媒成分を蒸発させ、濃度の高まった状態の液体成分Ｌ１と蒸気成分Ｓとを前記蒸発缶２内に吹き込み、この蒸発缶２内においてこれら液体成分Ｌ１と蒸気成分Ｓとの分離を行う装置である。
【０００８】
以下濃縮装置Ｄを構成する諸部材について詳しく説明する。
まず前記加熱缶１について説明すると、このものは密閉性が確保された筐体１０内に、金属等の耐熱素材から成る管路である長管１１を複数本具えるものであり、この長管１１の下端部を筐体１０下部に形成した給液口１２と連通状態とし、一方、長管１１の上端部を筐体１０上部に形成した排出口１３に臨ませて成るものである。なお排出口１３に対しては後述するように先細り形状のダクト３１が接続される。また前記筐体１０の側周部分には蒸気口１４及びドレン口１５が形成される。
【０００９】
次に前記蒸発缶２について説明すると、このものは図２、３に示すように一例として円筒部２０Ａ下部に逆円錐部２０Ｂを接続した形状の中空部材である筐体２０の上部に排気口２１を形成し、下部に結晶排出口２２を形成し、更に側周部に流入口２３を形成して成るものである。なお筐体２０の形態としては、図４に示すように円筒部２０Ａ下部に逆円錐部２０Ｂを接続し、更にこの逆円錐部の下部に小径の円筒部２０ａ及び逆円錐部２０ｂを接続するようにしてもよい。
そして前記結晶排出口２２には結晶排出管２５が接続され、この結晶排出管２５の下部にはバルブ２６を介在させて回収容器２７を具えるものであり、バルブ２６を開放することにより、液体原料Ｌ中に析出されて結晶排出管２５内に蓄積された結晶Ｃを外部に排出できるように構成する。
【００１０】
そして前記加熱缶１における排出口１３と、蒸発缶２における流入口２３との間を吹込管路３によって連通状態に接続し、また前記加熱缶１における給液口１２と、蒸発缶２内部との間を戻り管路５によって連通状態に接続する。この結果、蒸発缶２、戻り管路５、加熱缶１及び吹込管路３を要素とした循環経路が形成されるものである。
ここで前記戻り管路５について説明すると、このものは図２に示すように前記結晶排出管２５の側周部分を貫通して結晶排出管２５の内部に至り、その後屈曲して上昇し、筐体２０内部にまで至るようにして配置されるものである。そして戻り管路５の上端部である取込口５０を、一例として筐体２０の下部を構成する逆円錐部２０Ｂ内に位置させるものであり、液体成分Ｌ１から結晶Ｃが分離された分離済液体成分領域Ｅに位置させる。
また前記取込口５０に対して適宜金網等によって構成されたフィルタを取り付けることにより、戻り管路５への結晶Ｃの流入を積極的に防ぐようにしてもよい。
なお前記戻り管路５には濃縮液排出口５１を形成するものであり、バルブ５２を開放することにより、濃縮された状態の液体成分Ｌ１を外部に排出できるように構成する。
【００１１】
ここで前記吹込管路３及び流入口２３の形態について更に詳しく説明するものであり、これらの構成については、一例として本出願人による特許出願である特願２００２−１３５０５５「高速旋回式蒸発装置」に開示されたものを採用するものである。
まず前記吹込管路３は図３に示すように、蒸発缶２に対して円形横断面の接線方向に流路を形成するように接続することにより、蒸発缶２内において液体成分Ｌ１及び蒸気成分Ｓの旋回流を生じさせるように構成される。そして吹込管路３における加熱缶１との接続部位を、先細り状のダクト３１によって構成し、更に吹込管路３における蒸発缶２との接続部位近傍の開口断面積Ｓ３が、前記複数本の長管１１の開口断面積Ｓ１１の総和よりも小さくなるように設定した。
また前記流入口２３は図３（ｃ）に示すように、垂直辺が水平辺よりも長い長方形状のスリットとするものであり、吹込管路３における蒸発缶２との接続部位の開口断面の形状も、垂直辺が水平辺よりも長い長方形状とし、蒸発缶２内に吹き込む液体成分Ｌ１と蒸気成分Ｓとが薄層状態に成るように構成した。
【００１２】
また前記蒸発缶２における排気口２１の後段部分にはコンデンサ７を接続し、更にその後段に真空ポンプＰを接続する。
更にまたこの実施の形態においては、前記蒸発缶２における筐体２０内に液体原料Ｌを供給するものであり、給液タンク８に貯留された液体原料Ｌを、バルブ８１の開度を調整することにより、筐体２０内に配したノズル８２から噴出するものである。
【００１３】
更にまた前記加熱缶１に形成した蒸気口１４には蒸気供給装置９を接続するものであり、ここから筐体１０内に供給された蒸気が、長管１１内に位置する液体原料Ｌ（濃縮後の液体成分Ｌ１も含む）に対して熱を伝導し、その結果蒸気は凝集してドレン口１５から外部に排出される。
【００１４】
本発明の濃縮装置Ｄは、一例として上述したように構成されるものであり、以下この装置の作動態様について説明する。
まず真空ポンプＰを起動して液体原料Ｌ及び液体成分Ｌ１が循環する経路内の減圧を図り、この状態でバルブ８１の開度を調節して、漢方薬生薬エキス、各種調味料、動物エキス、魚介エキス、植物エキス、醗酵液等の各種液体物質や、アミノ酸、酵母、蛋白質等の水溶液あるいは各種廃液等を液体原料Ｌとしてノズル８２から蒸発缶２内に供給する。次いで蒸気供給装置９から加熱缶１内に蒸気を供給するものであり、長管１１を加熱した蒸気は凝集し、ドレン口１５から外部に排出される。なおこの実施の形態では、真空ポンプＰを用いて循環経路内の減圧を行い、液体原料Ｌの沸点低下を図っているが、液体原料Ｌの種類等によっては減圧を要さない場合もある。
【００１５】
このような状況の下、液体原料Ｌは、戻り管路５を経由して加熱缶１に至って長管１１内に供給され、蒸気から伝導される熱によって長管１１内部で沸騰し、発生した蒸気成分Ｓが長管１１内を上昇する際に液体成分Ｌ１を引き上げることとなる。
そしてこれら蒸気成分Ｓと液体成分Ｌ１とは長管１１内を上昇して排出口１３に至りここから吹込管路３内に入り込むものであり、このとき先細り状のダクト３１を通過するとともに、蒸発缶２との接続部位近傍の開口断面積Ｓ３を複数本の長管１１の開口断面積Ｓ１１の総和よりも小さく設定した吹込管路３を通過するため流速が増すものである。なおこの実施の形態では、吹込管路３内における蒸気成分Ｓと液体成分Ｌ１との流速が、１００〜２５０ｍ／ｓとなるようにした。
【００１６】
次いで蒸気成分Ｓと液体成分Ｌ１とは、蒸発缶２における流入口２３から筐体２０内に流入する。このとき図３に示すように、蒸発缶２は平面視で円形の横断面を有するものであり、この蒸発缶２に対して吹込管路３が円形横断面の接線方向に流路を形成するように接続されているため、蒸発缶２内において液体成分Ｌ１の旋回流を生じさせることができる。
特にこの実施の形態では、前記旋回流の回転数は、小型の装置で２００００ｒｐｍ程度、大型の装置で１０００ｒｐｍ程度と、既存の装置と比べて高い値とすることができるため、遠心効果により液体成分Ｌ１の発泡を効果的に抑えることができるものである。またこの実施の形態では、前記吹込管路３における蒸発缶２との接続部位の開口断面を、垂直辺が水平辺よりも長い長方形形状としたため、蒸発缶２内に吹き込む液体成分Ｌ１と蒸気成分Ｓとが薄層状態となり、流入口２３から排気口２１に向けて移動する蒸気成分Ｓの流れが、流入口２３から排出口２２に向けて移動する液体成分Ｌ１の流れに干渉してしまうことがない。
そして蒸気成分Ｓは排気口２１からコンデンサ７に至り、凝集液となって外部に排出される。
【００１７】
一方、液体成分Ｌ１は、旋回流のほぼ中心に位置する取込口５０に流入して戻り管路５内に取り込まれることとなる。
このとき、液体原料Ｌが濃縮されるに伴って析出された結晶Ｃは前記旋回流の回転によって筐体２０の内壁部付近に集中することとなり、図２に示すように筐体２０の中心部分には、液体成分Ｌ１から結晶Ｃが分離された分離済液体成分領域Ｅが形成される。その後結晶Ｃは、水流とともに徐々に下降してやがて結晶排出管２５内に堆積してゆく。このため結晶Ｃは戻り管路５内に流入してしまうことがない。
このような運転を継続することにより、濃縮された状態の液体成分Ｌ１は、前記ノズル８２から供給された新たな液体原料Ｌを伴って再び加熱缶１における長管１１内に位置することとなる。なおこの際、濃縮された状態の液体成分Ｌ１は、新たに供給された液体原料Ｌと混ざり合うため、濃度が均一となった状態で加熱缶１に供給されることとなり、複数の長管１１での流量が不均一になることが無く、液切れによる過熱や焦げ付きが生じない。また長管１１内に結晶Ｃが入り込まないため、このものを閉塞してしまうことがなく、更に熱伝導を阻害してしまうことがない。
【００１８】
そして以上のような操作を継続し、液体成分Ｌ１が所望の濃度となった時点でバルブ５２を開放し、濃縮された状態の液体成分Ｌ１を外部に排出するものである。また結晶排出管２５内にある程度の量の結晶Ｃが溜まった時点でバルブ２６を開放し、このものを外部に排出するようにする。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、液体原料Ｌを濃縮した液体成分の発泡を防ぎ、更に濃縮された状態の液体成分と、新たに投入された液体原料Ｌとの混合不足による焦げ付き等を防ぎ、発泡しやすい液体原料Ｌや、粘度の高い液体原料Ｌを効率的に濃縮することができるとともに、濃縮にともなって析出された結晶Ｃを容易に且つ確実に除去することができる。特に蒸発缶２内に位置する全ての液体成分Ｌ１から結晶Ｃの分離を行うため、この分離を極めて高効率で行うことができる。更に結晶Ｃを除去するために格別動力を必要としないため、装置のコスト上昇を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の濃縮装置を骨格的に示す側面図である。
【図２】蒸発缶内部の様子を示す縦断側面図である。
【図３】蒸気缶に対する戻り管路の接続の様子を示す斜視図、平面図及び側面図である。
【図４】形態を異ならせた蒸発缶を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
Ｄ      濃縮装置
１      加熱缶
１０    筐体
１１    長管
１２    給液口
１３    排出口
１４    蒸気口
１５    ドレン口
２      蒸発缶
２０    筐体
２０Ａ  円筒部
２０ａ  円筒部
２０Ｂ  逆円錐部
２０ｂ  逆円錐部
２１    排気口
２２    結晶排出口
２３    流入口
２５    結晶排出管
２６    バルブ
２７    回収容器
３      吹込管路
３１    ダクト
５      戻り管路
５０    取込口
５１    濃縮液排出口
５２    バルブ
７      コンデンサ
８      給液タンク
８１    バルブ
８２    ノズル
９      蒸気供給装置
Ｃ      結晶
Ｅ      分離済液体成分領域
Ｌ      液体原料
Ｌ１    液体成分
Ｐ      真空ポンプ
Ｓ      蒸気成分
Ｓ３    開口断面積
Ｓ１１  開口断面積
【図１】
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【図２】
2004237233.tif 000004
【図３】
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【図４】
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