(57)【要約】  方法であって以下のステップを含む：（ａ）供給気体を用意すること（ｂ）任意的に前記供給気体を加熱すること、（ｃ）前記供給気体の温度及び水蒸気含有量を測定すること、（ｄ）前記供給気体を回転する乾燥剤の輪と接触させること、ここで該回転する乾燥剤の輪の回転速度はステップ（ｃ）において得られた前記温度及び水蒸気含有量のデータと乾燥剤の対応する吸着等温線との組み合わせによって制御される、（ｅ）ステップ（ｄ）において得られる除湿された供給気体を回収すること。さらに本発明は、前記方法によって得られうる除湿された気体、除湿システム、本発明に従って得られた除湿された気体と製品との接触を含む製品の乾燥方法、及び前記乾燥方法によって得られうる製品を含む。【選択図】図１
2010506133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製品の乾燥において使用するための供給気体の水蒸気含有量を制御する方法であって、ステップ：
（ａ）前記供給気体を用意すること、
（ｂ）任意的に前記供給気体を加熱すること、
（ｃ）前記供給気体の温度及び水蒸気含有量を測定すること、
（ｄ）前記供給気体を回転する乾燥剤の輪と接触させること、ここで該回転する乾燥剤の輪の回転速度はステップ（ｃ）において得られた前記温度及び水蒸気含有量のデータと乾燥剤の対応する吸着等温線との組み合わせによって制御される、
（ｅ）ステップ（ｄ）において得られる除湿された供給気体を回収すること、
を含む前記方法。
【請求項２】
ステップ（ｄ）において、前記供給気体は、少なくとも１つの吸着部、再生部及びフラッシュ部を備えている回転するゼオライト乾燥剤の輪を通過させられ、前記吸着部においては、前記供給気体がここを通過し、それにより湿気が前記供給気体から吸着され、前記再生部においては、過熱水蒸気が前記吸着した湿気の少なくとも一部を前記ゼオライト乾燥剤から除去するためにここを通過させられ、それにより前記吸着部の中で吸着された前記湿気の少なくとも一部分を含む水蒸気が得られ、前記フラッシュ部においては、フラッシュ気体が前記ゼオライト乾燥剤を冷却するためにここを通過させられ、かつここで前記ゼオライトの更なる再生が生じる、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記ゼオライト乾燥剤を冷却するために使用される前記フラッシュ気体は、前記過熱水蒸気が前記再生部を通過させられるよりも前に、前記乾燥剤の輪を予熱するために前記乾燥剤の輪を通過させられる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
過剰の過熱水蒸気が、前記吸着部において吸着された前記湿気の少なくとも一部分を含む水蒸気から回収され、前記過剰の過熱水蒸気はエネルギーの観点から使用され、かつ、前記過熱水蒸気の残りの少なくとも一部分は再生部を通過させられる、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記再生部又は前記フラッシュ部から前記吸着部への湿気の漏洩を防ぐ圧力バランスが維持され、それにより隣接する各部において圧力に関する以下の条件が満たされている：
（i）前記吸着部の前側での前記供給気体の圧力は、前記フラッシュ部の前側での前記フラッシュ気体の圧力よりも高い；
（ii）前記吸着部の前側での前記供給気体の圧力は、前記再生部の前側での前記過熱水蒸気の圧力よりも高い；
（iii）前記フラッシュ部の前側での前記フラッシュ気体の圧力は、前記再生部の前側での前記過熱水蒸気の圧力よりも高い；
（iv）前記吸着部の後側での前記供給気体の圧力は、前記フラッシュ部の後側での前記フラッシュ気体の圧力より高い；及び
（v）前記吸着部の後側での前記供給気体の圧力は、前記再生部の後側での前記過熱水蒸気の圧力よりも高い、
請求項２〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記供給気体はステップ（ｂ）で加熱される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記吸着部において吸着された湿気の少なくとも一部分を含む水蒸気は、その後に凝縮され、かつ前記水蒸気の凝縮中に発生した熱はステップ（ｂ）で前記供給気体を加熱するために使用される、請求項２〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
凝縮されるべき前記過熱水蒸気中に存在する前記供給気体の少なくとも一部分は、凝縮中に前記過熱水蒸気から除去される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記供給気体、前記過熱水蒸気及び前記フラッシュ気体は、ベンチレータ又はコンプレッサによって、関係するセグメントを各々通過させられる、請求項２〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記回転する乾燥剤輪内に収容された前記ゼオライトは、３Ａ、４Ａ及び／又は５Ａタイプのものである、請求項２〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記再生部は２以上のセグメントを備えている、請求項２〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記供給気体は、ステップ（ｂ）において、３０〜１００℃の温度に加熱される、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記吸着部において吸着された前記湿気の少なくとも一部分を含む水蒸気は、９０〜２５０℃の温度を有する、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
ゼオライト回転乾燥剤の輪を備えている除湿システムであって、前記乾燥剤の輪の吸着部へ供給気体を供給する第1手段と、前記乾燥剤の輪の再生部へ過熱水蒸気を供給する第２手段と、フラッシュ部へフラッシュ気体を供給する第３手段とを備えており、前記第1、第２及び第３手段の各々はベンチレータ又はコンプレッサを備えている、前記除湿システム。
【請求項１５】
前記再生部は２以上のセグメントを備えている、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
製品を請求項１〜１３のいずれか１項に記載する方法において得られる除湿された気体と接触させることを含む、製品の乾燥方法。
【請求項１７】
前記製品は食品である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
請求項１４又は１５に記載の除湿システムが使用される請求項１６又は１７に記載の方法。
【請求項１９】
乾燥されるべき製品と接触させられた前記除湿された気体は、次に、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法に付される、請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記供給気体は、窒素、二酸化炭素又は任意の他の気体である、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記フラッシュ気体は前記供給気体と同一である、請求項１９又は２０に記載の方法。
【請求項２２】
請求項１６〜２１のいずれか１項に記載の方法によって得られうる製品。
【請求項２３】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法によって得られうる除湿された気体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製品の乾燥において使用するための供給気体の水蒸気含有量を制御する方法、除湿システム、前記方法によって得られる除湿された気体、製品の乾燥方法及び前記乾燥方法によって得られる乾燥製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
乾燥は、食品及び化学品の最も一般的な貯蔵方法の一つである。広範な機械が、乾燥されるべき種々の製品に適合するように開発されてきている。大抵の場合、湿気を蒸発させるための熱は、高温の空気によって供給されるが、それは、製品がいわゆる湿球温度（これは空気温度よりもはるかに低い）まで熱せられるという利点を有している。このような仕方で、熱に敏感な製品は、質の低下なしに乾燥させられる。新鮮な高温の空気の使用は、しかし、空気の水蒸気含有量が可変であるという欠点、及び空気は酸素を含むという欠点を有している。
【０００３】
空気の可変水蒸気含有量に関しては、乾燥機の出口における空気の水蒸気含有量は、乾燥された製品の水分活性によって制限されることが観測されている。したがって、もし入口空気の水分含有量が高いと、入口空気のｋｇ当たりにして製品からほとんど水分を取ることはできない。さらに、変化する気象条件の場合には、入口空気の水分含有量の急激な変動は、プロセス設定における大きなマージンを使用することによって、予め考慮に入れられる。これらのマージンは、年間の最大水蒸気含有量に基づく。実際にはこれが、望まれているよりも低い水分活性に製品を乾燥させる結果となり、換言すると、生産量での損失、容積密度のような質的面での損失及び乾燥能力の減少をもたらす。
【０００４】
空気中の酸素含有量に関しては、酸素を製品と激しく混合すると、火事及び爆発の危険、さらに、ある場合には、酸化による製品の分解をも引き起こすことが知られている。
【０００５】
入口空気を予備乾燥ステップに付すことよって、水蒸気含有量の変動は低減できる。この目的のために、典型的には露点冷却器及びシリカゲル又はゼオライトに基づく乾燥剤乾燥器が使用される。乾燥剤乾燥器の使用に関しては、例えば米国特許出願公開第２００５／００５０９０６号明細書を参照しうる。露点冷却器は、しかし、かなりの電力量及び冷却用液体の使用を要し、さらに、熱交換器の湿った表面での微生物の繁殖の危険をも誘発する。一方、使用される乾燥剤の再生での大きなエネルギー消費は、重要な欠陥である。さらに、標準的な乾燥剤システムは、処理された空気の最終的な水蒸気含有量に関して制御されない。これに関して、乾燥剤は水蒸気含有量の変動をある程度まで抑制することが観察されているが、しかし、製品産出量及び品質に関する問題は残っている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上記問題を解決することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
驚くべきことに、上記問題は、ゼオライト乾燥剤のローターを特別な仕方で利用するとき、解決できることが今や見つかっている。
【０００８】
したがって、本発明は、製品の乾燥において使用するための供給気体の水蒸気含有量を制御する方法であって、ステップ：
（ａ）上記供給気体を用意すること、
（ｂ）任意的に上記供給気体を加熱すること、
（ｃ）上記供給気体の温度及び水蒸気含有量を測定すること、
（ｄ）上記供給気体を回転する乾燥剤の輪（a rotating desiccant wheel）と接触させること、ここで回転する乾燥剤の輪の回転速度はステップ（ｃ）において得られた温度及び水蒸気含有量のデータと乾燥剤の対応する吸着等温線との組み合わせによって制御される、
（ｅ）ステップ（ｄ）において得られる除湿された供給気体を回収すること、
を含む上記方法に関する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の好ましい実施態様においては、ステップ（ｄ）において、供給気体は、少なくとも１つの吸着部、再生部及びフラッシュ部を備えている回転ゼオライト乾燥剤の輪を通過させられ、上記吸着部においては、供給気体がここを通過し、それにより湿気が供給気体から吸着され、上記再生部においては、過熱水蒸気が吸着した湿気の少なくとも一部をゼオライト乾燥剤から除去するためにここを通過させられ、それにより上記吸着部の中で吸着された湿気の少なくとも一部分を含む水蒸気が得られ、上記フラッシュ部においては、フラッシュ気体がゼオライト乾燥剤を冷却するためにここを通過させられ、かつここでゼオライトの更なる再生が生じる。
【００１１】
本発明に係る方法においては、回転する乾燥剤の輪の回転速度は、ステップ（ｃ）において得られた温度及び水蒸気含有量のデータと乾燥剤の対応する吸着等温線との組み合わせによって制御されるのであるが、本方法は、乾燥剤によって吸着される湿気の量を最大にすることができ、これは再生ステップにおいてエネルギー的観点から著しく有利である。
【００１２】
適切には、ゼオライト乾燥剤を冷却するために使用されるフラッシュ気体は、過熱水蒸気を再生部に通すよりも前に、乾燥剤の輪を予熱するために、乾燥剤の輪を通過させられる。
【００１３】
適切には、過剰の過熱水蒸気が、吸着部において吸着された湿気の少なくとも一部分を含む水蒸気から回収され、上記過剰の過熱水蒸気はエネルギーの観点から使用され、かつ、過熱水蒸気の残りの少なくとも一部分は再生部を通過させられる。
【００１４】
適切には、再生蒸気を通過させられた残りの過熱水蒸気は、過熱水蒸気の温度を望ましいレベルに維持するために、再生部へ入れられる前に加熱器を通過する。好ましくは、過熱水蒸気の流れは、加熱器の安定した動作をさせるのに十分であるべきであろう。好ましくは、加熱器からの過熱水蒸気の少なくとも一部分は、乾燥剤の輪をバイパスし、少なくとも部分的に加熱器に再循環される。
【００１５】
本発明によれば、ゼオライトの再生にかかる高エネルギー消費は、再生媒体としてクローズド・ループの過熱水蒸気を使用することにより、低減可能である。過熱水蒸気は、ゼオライトに付着した水分を脱着し、飽和又は僅かに不飽和の水蒸気になり、それは入口乾燥空気を加熱するために利用されうる。凝縮の潜熱は捕捉され、それは全体として乾燥器のエネルギー消費の著しい低減をもたらす。吸着及び再生の各々のために、空気及び過熱水蒸気を交互に使用することは、上記部間の境界において２つの気体の混合を避けられないものにする。乾燥空気の加湿を防止するために、幾つかの用心をすべきである。乾燥剤のローターにおける特別のフラッシュ部は、再生部から吸着部へのインタフェースにおけるローター内の空間において過熱水蒸気を取り除くために導入される。このフラッシュ部においては、蒸気圧の急激な低下は、吸着水分の更なる解放と熱い乾燥剤の冷却とを引き起こす。他に取られた手段は、１つの部から隣接部への漏洩を最小化するための部間の特別な密閉と、適切な圧力バランスの導入とである。気体の流れは常に高圧から低圧へ流れるので、乾燥空気におけるいかなる湿気の漏洩をも防ぐために、又はゼオライトの再生の低下を防ぐために、圧力のバランスが設定されている。
【００１６】
したがって、本発明に係る方法において、好ましくは、再生部又はフラッシュ部から吸着部への湿気の漏洩を防ぐ圧力バランスが維持され、それにより圧力に関する以下の条件が、隣接する各部において満たされている：
（i）上記吸着部の前側での供給気体の圧力は、上記フラッシュ部の前側でのフラッシュ気体の圧力よりも高い；
（ii）上記吸着部の前側での供給気体の圧力は、上記再生部の前側での過熱水蒸気の圧力よりも高い；
（iii）上記フラッシュ部の前側でのフラッシュ気体の圧力は、上記再生部の前側での過熱水蒸気の圧力よりも高い；
（iv）上記吸着部の後側での供給気体の圧力は、上記フラッシュ部の後側でのフラッシュ気体の圧力より高い；及び
（v）上記吸着部の後側での供給気体の圧力は、上記再生部の後側での過熱水蒸気の圧力よりも高い。
【００１７】
もう一つ言及すべきシステムの様相は、空気の水蒸気含有量の実時間制御である。乾燥剤ローターに入る前の空気の温度及び水蒸気含有量の測定、及びこれとゼオライトの吸着等温線との組み合わせによって、ローターの速度は、製品乾燥器への空気中の一定の水蒸気含有量を得るために調整されうる。
【００１８】
ゼオライト乾燥剤はまた、乾燥器の出口空気の乾燥及び再生のために使うことができる。この仕方で、クローズド・ループ乾燥器は成し遂げられうる。この方法により、凝縮熱の損失を防ぐことができ、それにより大きなエネルギーの節約をもたらす。さらに、乾燥用の気体の再利用はまた、乾燥媒体として空気以外の他の気体の使用を許容する。一回通過のシステムにおいては、空気以外の他の乾燥媒体の使用は経済的に実行可能ではないが、クローズド・サイクルにおいては、現実的なオプションに成りうる。
【００１９】
本発明に係る方法においては、供給気体はステップ（ｂ）において加熱される。適切には、供給気体は、ステップ（ｂ）において、５〜６０℃の温度、好ましくは３０〜５０℃の温度に加熱される。
【００２０】
好ましくは、吸着部において吸着された湿気の少なくとも一部分を含む水蒸気は、その後凝縮され、上記水蒸気が凝縮する間に発生した熱が、ステップ（ｂ）における供給気体の加熱に使われる。
【００２１】
適切には、凝縮されるべき過熱水蒸気中に存在する供給気体の少なくとも一部は、凝縮期間中に過熱水蒸気から除去される。
【００２２】
吸着部において吸着された湿気の少なくとも一部分を含む水蒸気は、好ましくは、１１０〜２５０℃の温度を有している。
【００２３】
本発明の魅力的な実施態様においては、供給気体、過熱水蒸気及びフラッシュ気体は、ベンチレータ又はコンプレッサによって各々関係するセグメントを通過させられる。
【００２４】
好ましくは、回転する乾燥剤の輪に収容されるゼオライトは、３Ａ、４Ａ及び／又は５Ａタイプのものである。さらに好ましくは、回転する乾燥剤の輪に収容されるゼオライトは、４Ａタイプである。
【００２５】
本発明において使用されるべき再生部は、好ましくは２以上のセグメントを含んでいる。
【００２６】
さらに、本発明は、製品の乾燥において使用するための供給気体の水蒸気含有量を制御する本方法によって得ることが可能な除湿された気体に関係している。そのように除湿された気体は、調整可能にしてかつ一定の水蒸気含有量を有する点において独特である。
【００２７】
本発明はまた、ゼオライト回転乾燥剤の輪を備えている除湿システムであって、乾燥剤の輪の吸着部へ供給気体を供給する第1手段と、乾燥剤の輪の再生部へ過熱水蒸気を供給する第２手段と、フラッシュ部へフラッシュ気体を供給する第３手段とを備えており、前記第1、第２及び第３手段の各々は、ベンチレータ又はコンプレッサを備えているシステムに関する。
【００２８】
好ましくは、本発明に係る除湿システムの再生部は、２以上のセグメントを含む。
【００２９】
本発明は、さらに、本発明に従い製品の乾燥のために使用する供給気体の水蒸気含有量を制御する方法において得られる除湿された気体と、製品を接触させることを含む、製品の乾燥方法に関する。
【００３０】
好ましくは、乾燥されるべき製品は食品である。
【００３１】
好ましくは、そのような乾燥方法において、本発明に係る除湿システムが使用されることである。
【００３２】
製品（好ましくは食品）を乾燥させるための本方法において、製品の乾燥に使うべき除湿された気体は、好ましくは、クローズド・ループの実施態様において用いられる。すなわち、使用後で今やより高い湿気を含んでいる除湿された気体は、請求項１に記載した方法に付される。
【００３３】
好ましくは、本発明に従い、供給気体は、窒素又は二酸化炭素又は任意の他の気体である。
【００３４】
好ましくは、フラッシュ気体は供給気体と同じ気体である。
【００３５】
本発明はまた、本発明に係る製品の乾燥方法によって得られる製品に関係している。そのような製品は、改良されたプロセス制御（それは入口空気の水蒸気含有量のようなプロセス変数の除去及び空気以外の気体を使うオプションをもたらす）の故に品質においてユニークである。
【００３６】
本発明の様々な様相は、図１に基づいて以下で議論される。図１は、特定の実施態様に発明限定せずに、本発明を図示している。
【００３７】
図１において、供給気体（１）は、二重フィルタ部（２）を通して、ファン（３）（ファン１）によって吸引される。空気の水蒸気含有量は、相対湿度及び温度センサ（４）によってモニタされる。空気は熱交換器（５）の中で加熱される。空気温度は、温度送信器（６）によってモニタされ、かつ空気は回転するゼオライト乾燥剤の輪（７）を通過し、そこにおいて空気の湿気がゼオライトによって吸着される。圧力送信器Ｐ１（８）はファン（３）によって一定の流れを保証する。特別の送信器（９）は供給気体の水蒸気含有量を測定する。回転するゼオライト乾燥剤の輪（７）のローター速度は、供給気体の水蒸気含有量及び熱交換器（５）の前面の温度に基づいて、ゼオライトの吸着等温線と結びつけて、フィードフォワード制御ループ（１０）によって絶えず調節される。ローター速度の小さな調整は、除湿された供給気体（１２）の水蒸気含有量の測定に基づいて、帰還制御ループ（１１）を用いて行うことができる。
【００３８】
次に、ゼオライトは、向流ループに供給される過熱水蒸気（１３）によって再生される。過熱器（１４）から取り出される水蒸気の温度は、温度送信器（１５）によって制御される制御ループによって一定に保持される。熱の配給は、温度送信器（１７）によって制御される制御ループによって、乾燥剤の輪を通過するファン（１６）（ファン２）の流れを調整することによって限定される。ゼオライトから解放された湿気過剰故の水蒸気は、熱交換器（５）内で凝縮される。水蒸気中に漏洩した少量の供給気体は、ファン（１８）（ファン４）によって除去される。ストレーナ（１９）は、凝縮液と気体とを分離する。ストレーナ内の圧力は、圧力送信器（２０）によって制御される制御ループによって制御される。
【００３９】
乾燥剤の輪内の熱い再生されたゼオライトは、フラッシュ気体（２１）によって冷却される。フラッシュ気体の流れは、ファン（２２）（ファン３）によって維持される。そして、このファンは、ゼオライト乾燥剤の輪の温度送信器（２３）（Ｔ２）によって制御される。この冷却用の気体は、乾燥剤の輪を通過する前に、フィルタ（２４）によって濾過される。
【図１】
2010506133.tif 000003
【国際調査報告】
2010506133.tif 000004
2010506133.tif 000005
2010506133.tif 000006