(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波発生源を備えた乾燥装置本体と、
該乾燥装置本体の内部において水平方向の回転軸を中心に回転するように設置されたマイクロ波透過材からなる生籾収納用の回転ドラムと、
該回転ドラムの回転中に外部から回転ドラムの内部に加熱または冷却のための風を送ることができる送風装置と、
前記回転ドラム内に収納された生籾の温度および重量を検知する検知装置と、
該検知装置の検知データに基づいて前記マイクロ波発生源の出力および送風装置の出力を調整する制御装置とを備えた生籾の乾燥装置であって、
前記回転ドラムは、
マイクロ波透過材からなる生籾収納用のドラム本体と、該ドラム本体の中心部に挿通し固定した筒状の回転軸とからなり、
前記ドラム本体は前記回転軸の周りに渦巻状に構成され、
前記ドラム本体は円周方向に向かって開口する生籾の投入・排出口を有し、かつ前記投入・排出口より内側にある内壁の端部に前記回転軸に沿って延び、前記回転軸に向かってさらに曲げられた構成をとる棚部を有し、
前記回転軸はそれに固定したドラム本体の内側に位置する部分に前記回転軸を通じて送られる風を前記ドラム本体内に送り出すための送風口を有し、
前記ドラム本体の回転方向に応じて前記ドラム本体内の生籾の投入または排出が行われることを特徴とする、生籾の乾燥装置。
【請求項２】
マイクロ波透過材からなる生籾収納用のドラム本体と、該ドラム本体の中心部に挿通し固定した筒状の回転軸とからなり、
前記ドラム本体は前記回転軸の周りに渦巻状に構成され、
前記ドラム本体は円周方向に向かって開口する生籾の投入・排出口を有し、かつ前記投入・排出口より内側にある内壁の端部に前記回転軸に沿って延び、前記回転軸に向かってさらに曲げられた構成をとる棚部を有し、
前記回転軸はそれに固定したドラム本体の内側に位置する部分に前記回転軸を通じて送られる風を前記ドラム本体内に送り出すための送風口を有し、
前記ドラム本体の回転方向に応じて前記ドラム本体内の生籾の投入または排出が行われることを特徴とする、生籾の乾燥装置用回転ドラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、刈り取りされた生籾を、貯蔵に適した所定の水分値にまで乾燥するための乾燥方法および乾燥装置の改良に関するものであり、特に、生籾の品質を落とすことなく短時間で乾燥することができる乾燥方法および乾燥装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、刈り取られた生籾は、カントリーエレベータに持ち込まれて貯蔵され、ライスセンターにおいて脱穀され、玄米として出荷される。この過程において、カントリーエレベータに持ち込まれた生籾は、貯蔵に適した所定の水分値となるように乾燥しなければならない。また、各農家よりカントリエレベータに持ち込まれた生籾の品質を調べるために、生籾のサンプルを取り、乾燥させたうえ自主検定装置により精玄米率、屑米率を算出する。従来、これらの目的で生籾を乾燥する場合は、できるだけ自然乾燥に近い状態で乾燥させるために、生籾に約４５℃以下の風を当てて、生籾の水分値が約１５％以下になるまで乾燥させる方法が採られている。
【０００３】
【解決しようとする課題】
しかし、生籾に約４５℃以下の風を当てて乾燥する方法は、乾燥時間が長くなるという欠点がある。例えば、約２４％の水分を含む生籾に約４５℃の温風を当てて生籾の水分値１５％以下にまで乾燥させるのに時間当たり０.６％の乾燥で行うため、大量の生籾を処理する場合において約１５時間程度の時間が必要となり、サンプルを乾燥させる場合も同様の時間を要する。このように乾燥時間が長いと次のような問題が生じる。すなわち、カントリーエレベータに持ち込まれた生籾は２４時間以内に乾燥しなければ品質低下を招くため、多量の生籾が持ち込まれた場合には、処理容量の大きい大型装置を使用して昼夜兼行で処理作業をしなければならない。また、生籾の品質を調べる場合は、各農家から持ち込まれた多量の生籾を乾燥状態にして迅速に評価しなけばならないため、乾燥時間が長いと迅速な評価ができなくなる。
【０００４】
生籾を短時間で乾燥させる方法として、約４５℃を超える高温の風を当てる方法が考えられる。しかし、高温の風にて生籾の乾燥を行ってみたところ、籾殻内部の玄米部の表面のみが乾燥し内部は未乾燥状態となるため、玄米部に歪が生じ、その歪により「胴割れ」と呼ばれるひび割れが発生し、玄米は不良米あるいは屑米となってしまうことが判明した。そこで、玄米部を内部から加熱乾燥するために、生籾にマイクロ波を照射する方法を実施してみたところ、玄米部の内部は乾燥するが表面付近に出てきた水分は籾殻に遮られて外部に出にくいため、生籾全体の乾燥効率が悪いことが判明した。また、この方法でも玄米部の内部と表面付近の水分がアンバランスとなり、胴割れ現象が生じることが判った。そこで考えられるのは、上記二つの方法を併用することである。マイクロ波による内部加熱と温風による外部加熱を単に併用しただけの乾燥方法は、既に他の穀物の乾燥、例えばコーヒー豆の乾燥などに用いられている。しかし、その乾燥方法をそのまま生籾の乾燥に適用しても玄米の胴割れ現象が発生する場合が多く、生籾の品質を落とさずに短時間で乾燥することはできない。その理由は、生籾の乾燥においては、玄米部の内部から表面付近にわたって、水分をできるだけ平均的に除去するというデリケートな処理を要するところ、生籾の内外を異なる加熱手段で単に加熱しただけでは前記のような処理を達成できないためであると考えられる。
【０００５】
したがって、生籾の乾燥については、生籾の品質を落とすことなく短時間で所定の水分値にまで乾燥することができる乾燥方法およびその方法を実施するのに適した乾燥装置の実現が望まれていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために種々実験検討した結果、次のような手段を用いると玄米の胴割れ現象をもたらすことなく生籾を短時間で所定の水分値にまで乾燥させることができることが判明した。
【０００７】
すなわち、第一に、基本的な乾燥方法として、生籾にマイクロ波を照射しながら温風を当てる工程と、該工程の終了後に前記生籾を冷却する工程とを、生籾が所定の水分値に達するまで、各一回または繰り返して行う方法を用いる。
この方法において特に重要な点は、生籾にマイクロ波を照射しながら温風を当てる工程の後に、例えば１０℃程度の冷風により生籾を冷却する工程を実施することである。マイクロ波により生籾の内部加熱を行うと、玄米部内の水分は次第に表面付近に出てくるため、玄米部の表面付近では一層激しい自己発熱が生じ、これに外部からの熱が加わるため、前記玄米部は加熱終了の直前・直後において過剰に加熱された状態となり、これが玄米の胴割れの原因となる。加熱後における生籾の冷却は、過剰に加熱された玄米部表面の温度を下げ、必要以上の水分除去を防ぐ重要な作用をするものである。
【０００８】
第二に、前記の基本的な乾燥方法を実施するのに適した方法として、水平方向に設けられた回転軸を中心にして回転するドラムの中に生籾を収納し、ドラムを回転させながら生籾にマイクロ波を照射しつつ温風を当て、所定時間経過後に生籾を冷却して、生籾を所定の水分値にまで乾燥させる方法を用いる。
【０００９】
この方法において重要な点は、回転ドラムの中に生籾を収納し、ドラムを回転させながら生籾にマイクロ波を照射しつつ温風を当てるようにしたことである。これにより、生籾に対してマイクロ波と温風を満遍なく当てることができるため、多量の生籾に対して均質な乾燥が可能になる。
【００１０】
第三に、前記の方法を実施するのに適した装置として、マイクロ波発生源を備えた乾燥装置本体と、該乾燥装置本体の内部において水平方向の回転軸を中心に回転するように設置されたマイクロ波透過材からなる生籾収納用の回転ドラムと、該回転ドラムの回転中に外部から回転ドラムの内部に加熱または冷却のための風を送ることができる送風装置と、前記回転ドラム内に収納された生籾の温度および重量を検知する検知装置と、該検知装置の検知データあるいは予め設定したプログラムに基づいて前記マイクロ波発生源の出力および送風装置の出力を調整する制御装置とを備えた生籾の乾燥装置を用いる。
【００１１】
この装置において重要な点は、回転ドラム内に収納された生籾の温度および重量などに応じてマイクロ波発生源の出力および送風装置の出力を調整するようにしたことである。これにより乾燥しようとする生籾の水分含有量、乾燥処理量などのいかんにかかわらず、生籾を規定の水分値まで的確に乾燥することができる。
【００１２】
第四に、前記乾燥装置に適した回転ドラムとして、マイクロ波透過材からなる生籾収納用のドラム本体と、該ドラム本体の中心部に挿通し固定した中空の回転軸とからなり、前記ドラム本体はその一部に生籾の投入・排出口を有しかつ内壁の一部に前記回転軸に沿って延びる棚部を有しており、また、前記回転軸はそれに固定したドラム本体の内側に位置する部分に前記回転軸を通じて送られる風を前記ドラム本体内に送り出すための送風口を有する、生籾の乾燥装置用回転ドラムを使用する。
【００１３】
この構成において重要な点は、ドラム本体の内壁に回転軸に沿って延びる棚部を設けたことと、ドラム本体の内側に位置している回転軸の部分に該回転軸を通じて送られる風をドラム本体内に送り出すための送風口を設けたことである。この構成によって、ドラムの回転によって棚部から落下する生籾に対してマイクロ波と風を均等に当てることが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施の形態を図について詳細に説明する。図１は、本発明に係る生籾の乾燥方法を実施するための装置の主要部を概略的に描いた説明図である。同図において、１は乾燥装置本体、２は乾燥装置本体１の内部に設置されたマイクロ波発生源、３は同じく乾燥装置本体１の内部に設置された回転ドラムである。この回転ドラム３はマイクロ波透過材料からなる生籾収納用のドラム本体４と、このドラム本体４に挿通固定された中空の回転軸５とで構成されている。この回転軸５の一端は塞がれており、他端は図示していない送風装置に接続されている。また、回転軸５のうちドラム本体４の内部に位置する部分には、送風装置からの風をドラム本体４の内部に送り出すために、例えば多数の孔からなる送風口６ａ、６ｂ、…６ｎが設けてある。７はドラム本体４の内部に収納した生籾を示す。
【００１５】
かかる乾燥装置により生籾を乾燥する場合の基本的なプロセスについて説明すると次のとおりである。まず、回転ドラム３を回転させながらマイクロ波発生源２によりドラム本体４内の生籾７にマイクロ波を照射する。このマイクロ波の照射と同時に回転軸５を通してドラム本体４内に約３０〜３５℃程度の温風を送り出し生籾７に当てる工程を実施する。このようにして生籾を内外から加熱すると、玄米部の自己発熱によって内部から表面付近に出てきた水分は籾殻に当たる温風によって乾燥されるため、生籾は極めて短時間で乾燥される。このようにして生籾の水分値が低下し所定の値に達したら、マイクロ波を照射しながら温風を当てる工程を停止し、前記回転軸５を通して今度は約５〜１０℃の冷風をドラム本体４内に送り出して生籾７を冷却する工程を実施する。この生籾を冷却する工程は、先にも述べたようにマイクロ波による加熱と温風による加熱とを併用する場合には極めて重要である。すなわち、マイクロ波により生籾の内部加熱を行うと、玄米部内の水分は次第に表面付近に出てくるため、玄米部の表面付近では一層激しい自己発熱が生じ、これに温風による熱が加わると、前記玄米部は加熱終了の直前・直後において過剰に加熱された状態となり玄米の胴割れの原因となる。生籾の冷却工程は、そのような原因による胴割れを防ぐ重要な作用をするものである。なお、上記のマイクロ波を照射しながら温風を当てる工程と生籾を冷却する工程とは、生籾の初期水分値と乾燥の目標とする所定の水分値とに応じて、各一回または適数回繰り返して実施する。
【００１６】
これらの工程において、生籾の乾燥処理量や初期水分含有量の多少、乾燥処理に伴う水分含有量の変化などに拘らず画一的な条件で加熱すると、適切な乾燥処理ができなくなる恐れがある。図２は上記のような場合に対応してマイクロ波の強度や風の温度を調整できる機能を備えた乾燥装置をブロックダイヤグラムで示したものである。同図において、１は乾燥装置本体、２はマイクロ波発生源、３は生籾収納用の回転ドラムである。８は回転ドラム３の回転中に中空の回転軸５を通じてドラム本体４の内部に風を送り込む送風装置、９は回転ドラム内の生籾の温度を検知するための検知装置、１０は回転ドラム内の生籾の重量を検知するための検知装置、１１および１２は前記検知装置９，１０の検知データに基づいて、あるいは予め設定しておいたプログラムに基づいて前記マイクロ波発生源２の出力や、送風装置８の出力を調整する制御装置である。このような構成の装置によれば、生籾の乾燥処理量が少ないにも拘らず回転ドラム内の温度が高くなりすぎたような場合は、検知装置９による検知データに基づいて制御装置１１が送風温度を下げることとなる。また、生籾の乾燥処理の進行に伴って生籾中の水分が少なくなると、生籾全体の重量が軽くなるため、検知装置１０が働いて制御装置１２によりマイクロ波発生源２の出力が制限されることとなる。
【００１７】
また、かかる装置によって生籾の乾燥を行う場合に大事なことは、生籾全体にマイクロ波と風を均等に当てることである。そのために、本発明では既に述べたように回転ドラムを使用するが、この回転ドラムとして図３に示すような構造のものが適当である。同図において、３は回転ドラム、４はマイクロ波透過材からなる生籾収納用のドラム本体、５はドラム本体４に挿通し固定した中空の回転軸である。この回転軸５のうちドラム本体４の内部に位置する部分には、送風装置からの風をドラム本体４の内部に送り出すために、例えば多数の孔からなる送風口６ａ、６ｂ、…６ｎが設けてある。また、前記ドラム本体４の一部には、開閉可能な生籾の投入・排出口１３が設けてあり、さらに同ドラム本体４の内壁の一部には回転軸５に沿って延びる棚部１４が設けてある。この棚部１４は回転ドラム３を回転させたときに内部の生籾に対してマイクロ波および風を均一に当てるために重要な役割を果たすものである。図４−(ａ) 乃至 図４−(ｆ) はドラム本体４を回転させた場合の棚部１４の作用を説明するためのものであり、図４−(ａ) から図４−(ｃ) においてドラム本体４を矢符の方向に回転させると棚部１４の位置は図示のように変化し、図４−(ｄ)の位置に来ると棚部１４から生籾の一部が落下しはじめ、図４−(ｅ)の状態を経て図４−(ｆ)のように全ての生籾が落下する。これらの過程において棚部１４から生籾が落下している間に生籾にマイクロ波と風が当たるため、この構造によれば生籾にマイクロ波と風を均等に当てることが可能となる。図５は本発明の実施に適した回転ドラムの他の実施例を示すものである。同図において各構成部分を示す符号は図３に示した実施例に対応している。この実施例の特徴は、ドラム本体４を構成する円筒状部分を完全な円筒状でなく渦巻状に構成することによって、生籾の投入・排出口１３と棚部１４をドラム本体４と一体的に形成したことである。この構造においてドラム本体４に生籾を投入する場合は、ドラム本体４を図６の投入時に示す位置に固定したうえで投入し、ドラム本体４を矢符Ａの方向に回転させれば棚部１４が図３の実施例の場合と同じ作用をする。そして、生籾を排出する場合は、同図の排出時のようにドラム本体４を矢符Ｂの方向に回転させればよい。この構造によれば、図３のような開閉可能な投入・排出口を設けずに済み、棚部１４も別途取り付ける必要がないというメリットがある。
【００１８】
図７−(ａ)乃至図７−(ｄ)はドラム本体４を回転させた場合の棚部１４の作用を説明するためのものであり、ドラム本体４を矢符の方向に回転させると棚部１４の位置は図示のように変化し、図７−(ｃ)の位置に来ると棚部１４から生籾の一部が落下し始め、図７−(ｄ)の状態で全ての生籾が落下する。これらの過程において棚部１４から生籾が落下している間に生籾にマイクロ波と風が当たるため、この構造によれば生籾にマイクロ波と風を均等に当てることが可能となる。
図８は、生籾のサンプルを乾燥させる装置として、図１に示す装置の回転ドラムに図５に示す構造のものを使用して生籾１００ｇの乾燥実験をした場合における、乾燥時間と生籾の重量および含有水分値の関係を示すグラフである。
【００１９】
実験装置ならびに実験仕様は次のとおりである。
0004686066.tif 000002
【００２０】
この実験の結果、図８に示すように生籾初期水分値２１.１％を乾燥籾水分値１６.１％（玄米１５.６％）まで乾燥するのに要する時間は僅か１４分であった。しかも、玄米部分の胴割れは全く発生しなかった。
【００２１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る生籾の乾燥方法および乾燥装置によれば、刈り取りされた生籾の品質を落とすことなく極めて短時間で所定の水分値にまで乾燥させることができる。したがって、生籾の品質評価のためのサンプル乾燥や、カントリーエレベータに持ち込まれた多量の生籾の乾燥を敏速、的確に実施することができる。しかも、本発明に係る乾燥装置は比較的単純な構造であるため、試験用の小型装置から生産用の大型装置まで簡単に実施することが可能である。さらに、本発明によれば、乾燥しようとする生籾の水分含有量、乾燥処理量などのいかんにかかわらず、生籾を規定の水分値まで安定して乾燥することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る生籾の乾燥方法を実施するための装置の主要部構成を示す図である。
【図２】本発明に係る生籾乾燥装置の全体的構成を示すブロックダイヤグラムである。
【図３】本発明に係る生籾乾燥装置に使用する乾燥用回転ドラムの一実施例を示す斜視図である。
【図４】本発明に係る生籾乾燥装置における乾燥用回転ドラムの回転に伴う内部の生籾の状況を示す図である。
【図５】本発明に係る生籾乾燥装置に使用する乾燥用回転ドラムの他の実施例を示す斜視図である。
【図６】本発明に係る生籾の乾燥装置に使用する乾燥用回転ドラムにおいて生籾を投入・排出する状態を説明するための図である。
【図７】本発明に係る生籾の乾燥装置における乾燥用回転ドラムの回転に伴う内部の生籾の状況を示す図である。
【図８】本発明に係る方法及び装置を用いて生籾のサンプルを乾燥させた場合における、乾燥時間と生籾の重量および水分値の関係を示すグラフである。
【図１】
0004686066.tif 000003
【図２】
0004686066.tif 000004
【図３】
0004686066.tif 000005
【図４】
0004686066.tif 000006
【図５】
0004686066.tif 000007
【図６】
0004686066.tif 000008
【図７】
0004686066.tif 000009
【図８】
0004686066.tif 000010