(57)【要約】【課題】  ノズルとしてパイプ状のものを適用した場合であってもノズル先端での氷結塊の生成を防ぐとともに、付着防止体表面における氷結塊の生成を防ぐことにより、乾燥ムラや乾燥時間の増大を回避することのできる、新規な凍結塊の肥大化防止機能を具えた真空振動乾燥機の開発を技術課題とした。【解決手段】  凍結部５には、液体原料Ｌを噴霧するためのノズル５１としてパイプ状のものを具えるものであり、このノズル５１を斜め下方に指向させたことを特徴として成り、真空振動乾燥機Ｄの運転中に、筐体１の振動を受けて振動する噴出口５１ａの振動が、水平方向と垂直方向との双方の成分を持ったものとなり、ノズル先端の動きを、液体原料Ｌを振り切るような動きとすることができるため、ノズル５１先端における原料液Ｌの滞留及び氷結塊Ｉの生成を防止することができる。【選択図】図１
2005030691.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台上に弾性体を介在させた状態で設置した筐体の内部空間を乾燥室とし、この乾燥室に内部を減圧するための真空ポンプを連通し、更に前記筐体における投入口に対して凍結部を連通状態に具え、前記凍結部内に具えられたノズルから噴霧供給された液体原料を自己凍結させて細粒状の凍結物を得て、その後前記乾燥室内に投入された凍結物を、前記筐体をバイブレータユニットによって振動させることにより流動させながら乾燥処理する装置において、前記凍結部には、液体原料を噴霧するためのノズルとしてパイプ状のものを具えるものであり、このノズルを斜め下方に指向させたことを特徴とする凍結塊の肥大化防止機能を具えた真空振動乾燥機。
【請求項２】
前記凍結部内には、ノズルを囲繞した状態で付着防止体が具えられることを特徴とする請求項１記載の凍結塊の肥大化防止機能を具えた真空振動乾燥機。
【請求項３】
前記ノズルの先端には、非粘着性素材から成る薄肉のチューブを装着し、このチューブの先端を液体原料の噴出口とすることを特徴とする請求項１または２記載の凍結塊の肥大化防止機能を具えた真空振動乾燥機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体原料を凍結乾燥して粉粒体を得る装置に関するものであって、特にノズルの噴出口に生成される液体原料の凍結塊の肥大化を防止することのできる真空振動乾燥機に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、食品、医薬品、農薬、飼料、化学薬品等の粉粒体の加工において、液体原料を乾燥することにより粉粒体を得る場合には、２５〜２７Ｐａの真空中に液体原料を噴霧し、自己凍結により凍結物を得て、この凍結物を昇華乾燥する方法（例えば、特許文献１参照。）や、冷却筒に液体原料を噴霧して凍結させ、これをスクレーパで掻き落として凍結物を得て、この凍結物を昇華乾燥する方法等が採られていた。
しかしながらこれらの従来手法によって液体原料を乾燥・造粒するにあたっては、粉粒体が焦げて熱劣化してしまう、噴霧される液滴の大きさが不揃いになってしまう、乾燥ムラを引き起こしてしまう、設置スペースを広く取ってしまう、コンタミネーションが発生してしまう、サニタリー性が不充分である、等の問題があった。
【０００３】
そしてこのような不具合を回避すべく本出願人は、コンタミネーションの発生を防止するとともに熱による品質劣化を引き起こしてしまうことがなく、更に乾燥・造粒処理に要するコストを削減することのできる、新規な粉粒体製造装置及び粉粒体の製造方法を開発し、すでに特願２００１−３９９６４０「液体原料を用いる粉粒体製造装置及びこの装置を用いた粉粒体の製造方法」として特許出願に及んでいる。
この特許出願で開示した粉粒体製造装置たる真空振動乾燥機Ｄ′は図６（ａ）に示すように、乾燥室１０′を加熱媒体を用いた間接加熱式のものとし、またこの乾燥室１０′には内部を減圧するための真空発生装置６′を連通し、更にまたこの乾燥室１０′あるいは乾燥室１０′に連通状態に具えた凍結部５′内には、液体原料Ｌを噴霧するためのノズル５１′を具えたことを特徴として成るものであり、上記問題点についてはすでに改善が図られている。
【０００４】
更に本出願人は、前記真空振動乾燥機Ｄ′に更なる改良を加え、乾燥ムラや、凍結部と乾燥室との連通部の閉鎖を回避することのできる新規な粉粒体製造装置及び粉粒体の製造方法を開発し、すでに特願２００２−１１８９８２「液体原料の付着防止機能を具えた真空乾燥機」として特許出願に及んでいる。
具体的には図６（ｂ）に示すように、凍結部５′内に具えたノズル５１′を囲繞した状態で付着防止体５０′を具えることにより、凍結部５′内周面に噴霧液滴Ｍまたは凍結物Ｇが直接接触してしまうことを防ぎ、液体原料Ｌが塊状に凍結してしまうことや、このものが乾燥室１０′内に落ち込むことに起因する乾燥ムラを防止するようにしたものである。
【０００５】
そしてその後、上述した本出願人による発明を適用した真空振動乾燥機Ｄ′の実機の運用が進み、種々の液体原料Ｌを扱うにしたがって、開発段階では潜在化していた改善の余地が徐々に顕在化してきた。
まず図７（ａ）に示すように、ノズル５１′としてパイプ状のものを用い、このノズル５１′を垂直下方方向に指向するように取り付けた場合には、液体原料Ｌの性状によってはこのものがノズル５１′の先端面及び外周部に留まって凍結してしまい、成長して氷結塊Ｉとなり、やがてノズル５１′から脱落して乾燥室１０′内に至り、乾燥ムラや乾燥時間の増大を引き起こしてしまうケースが確認された。
【０００６】
また図７（ｂ）に示すように、ノズル５１′としてパイプ状のものを用い、このノズル５１′を水平方向に指向するように取り付けた場合には、液体原料Ｌの性状によってはこのものがノズル５１′の先端面及び外周部に留まって凍結してしまい、成長して氷結塊Ｉとなり、この氷結塊Ｉがノズル５１′から脱落することなくノズル固定部５ａ′まで移動し、ここに留まってしまうケースが確認された。
【０００７】
更にまた液体原料Ｌの性状によっては、付着防止体５０′の表面にノズル５１′から噴出された噴霧液滴Ｍまたは凍結物Ｇが付着して凍結してしまう場合があり、このものが付着防止体５０′の表面に拡大してゆき、やがて大きな氷結塊Ｉとなって脱落してしまうケースが確認された。
【特許文献１】特公昭４２−９７１９号公報（第１〜８頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はこのような背景を認識してなされたものであって、ノズルとしてパイプ状のものを適用した場合であってもノズル先端での氷結塊の生成を防ぐとともに、付着防止体表面における氷結塊の生成を防ぐことにより、乾燥ムラや乾燥時間の増大を回避することのできる、新規な凍結塊の肥大化防止機能を具えた真空振動乾燥機の開発を技術課題としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち請求項１記載の凍結塊の肥大化防止機能を具えた真空振動乾燥機は、基台上に弾性体を介在させた状態で設置した筐体の内部空間を乾燥室とし、この乾燥室に内部を減圧するための真空ポンプを連通し、更に前記筐体における投入口に対して凍結部を連通状態に具え、前記凍結部内に具えられたノズルから噴霧供給された液体原料を自己凍結させて細粒状の凍結物を得て、その後前記乾燥室内に投入された凍結物を、前記筐体をバイブレータユニットによって振動させることにより流動させながら乾燥処理する装置において、前記凍結部には、液体原料を噴霧するためのノズルとしてパイプ状のものを具えるものであり、このノズルを斜め下方に指向させたことを特徴として成るものである。
この発明によれば、真空振動乾燥機の運転中に、筐体の振動を受けて振動する噴出口の振動が、水平方向と垂直方向との双方の成分を持ったものとなり、ノズル先端の動きを、液体原料を振り切るような動きとすることができるため、ノズル先端における原料液の滞留及び氷結塊の生成を防止することができる。また仮にノズル先端において氷結塊が生成してしまった場合には、このものが肥大化する以前に振り落とすことができる。
【００１０】
更にまた請求項２記載の液体原料の凍結塊の肥大化防止機能を具えた真空振動乾燥機は、前記要件に加え、前記凍結部内には、ノズルを囲繞した状態で付着防止体が具えられることを特徴として成るものである。
この発明によれば、付着防止体の表面形状が乾燥室の振動を受けて定常的にあるいは断続的に変形するため、付着防止体に対して噴霧液滴または凍結物が付着した場合であっても、このものが肥大化する以前に確実に落下させることができる。
【００１１】
更にまた請求項３記載の液体原料の凍結塊の肥大化防止機能を具えた真空振動乾燥機は、前記要件に加え、前記ノズルの先端には、非粘着性素材から成る薄肉のチューブを装着し、このチューブの先端を液体原料の噴出口とすることを特徴として成るものである。
この発明によれば、噴出口における原料液の滞留を効果的に防ぐことができるとともに、噴出口において氷結塊が生成してしまった場合に、このものが肥大化する以前に、迅速に落下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。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ノズル５１における氷結塊Ｉの生成を防ぐとともに、凍結部５の内周面及び付着防止体５０への噴霧液滴Ｍまたは凍結物Ｇの接触を確実に防ぐことにより、乾燥ムラや、凍結部５と乾燥室１０との連通部の閉鎖を回避することができ、液体原料Ｌの乾燥、粉粒体の製造を効率的に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下本発明の凍結塊の肥大化防止機能を具えた真空振動乾燥機について、図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１４】
図中符号Ｄで示すものが本発明の真空振動乾燥機であり、このものは内部空間を乾燥室１０とした筐体１を弾性体２を介在させて状態で基台Ｂに載置するとともに、筐体１に取り付けたマウントブラケット３に対してバイブレータユニット４を具えて成る。また前記筐体１における投入口１５に対して凍結部５を連通状態に具える。更に真空振動乾燥機Ｄは、周辺機器として、コンデンサ、真空ポンプ等を具えて成る真空発生装置６及び熱媒循環機７を具えるものであり、前記凍結部５及び乾燥室１０内を真空にするとともに乾燥室１０内を間接加熱するように構成される。このように構成される真空振動乾燥機Ｄは、凍結部５内において噴霧された液体原料Ｌ（以下噴霧液滴Ｍと呼ぶ）を自己凍結させて細粒状の凍結物Ｇとし、続いてこの凍結物Ｇを乾燥室１０内に導き、前記バイブレータユニット４によって筐体１を加振することにより流動させながら凍結物Ｇの乾燥処理を行い、粉粒体を得るものである。
【００１５】
以下真空振動乾燥機Ｄを構成する諸部材について詳しく説明する。
まず前記基台Ｂについて説明すると、このものは一例として図１、２に示すように、鋼材を適宜組み合わせて構成したものであり、この基台Ｂに対して四本の支持柱Ｃが立設される。
また前記弾性体２は、バネ、防振ゴム等の弾性部材によって一例として柱状に形成された部材である。
【００１６】
次に前記筐体１について説明すると、このものは内部空間を乾燥室１０とした横置き円筒状の部材であり、筐体１の側周に固定脚１１が四脚形成され、また円筒両開口部に開閉自在とした側板１２が具えられる。
またこれら筐体１及び側板１２の内側にはジャケット内板１３が設けられ、更に熱媒ノズル１４が取り付けられるとともに、この熱媒ノズル１４に温水等の熱媒循環機７が接続される。
【００１７】
更に前記筐体１の側周部には投入口１５が形成され、その逆側に位置する側板１２に排出口１６が形成され、更に筐体１のほぼ中央に排気口１７が形成されるとともに、この排気口１７にフレキシブルパイプＦ等を用いて真空発生装置６が接続される。また前記筐体１の適宜の個所に測定口１８が形成されるものであり、この測定口１８には温度センサ、湿度センサ等が取り付けられ、図示しない適宜の制御盤に接続される。
【００１８】
なお前記排出口１６は蓋体１６ａによって開閉されるものであり、この蓋体１６ａはダクト１６ｂに具えたハンドル１６ｃの操作によって排出口１６に接近離反するものである。もちろん蓋体１６ａの開閉を、適宜モータを用いる等して人手を要さないように構成することもできる。
また筐体１の下部にはドレン口１９が形成される。なおこの実施例では、乾燥室１０を、排出口１６側を水平線に対して１〜２°下方に傾斜させて基台Ｂ上に設置した。
【００１９】
そして前記投入口１５に対して円筒状の凍結部５が具えられるものであり、この凍結部５は乾燥室１０に対して連通状態とされるとともに、上端は天板５ｂによって閉鎖状態とされる。
また前記天板５ｂにはノズル固定部５ａが設けられ、これに対してパイプ状のノズル５１が具えられる。そしてこのノズル５１を斜め下方に指向させるものであり、これによって前記筐体１の振動を受けて振動する噴出口５１ａの振動が、図３に示すように水平方向と垂直方向との双方の成分を持ったものとなるようにする。なおここで噴出口５１ａの振動が水平方向と垂直方向との双方の成分を持ったものとなるのは、この実施例で示した真空振動乾燥機Ｄにあっては、筐体１が上下方向に直線的に振動するあるからである。因みに筐体１が楕円軌道あるいは円軌道を描いて振動するようにした場合には、筐体１の振動を受けて振動する噴出口５１ａの振動は、水平方向と垂直方向との双方の成分を持ち、且つそれぞれの方向での振幅が随時変化するものとなる。
また前記ノズル５１を斜め下方に指向させるとは、図３に示したようにパイプ状のノズル５１全体が斜め下方に指向するとともに噴出口５１ａが斜め下方に指向するものに加え、図４（ａ）に示すようにノズル５１全体が斜め下方に指向しながらも、噴出口５１ａが水平方向に指向しているものや、図４（ｂ）に示すようにノズル５１全体が斜め下方に指向しながらも、噴出口５１ａが垂直方向に指向しているものも含めるものとする。
【００２０】
更にまたこの実施例では、前記ノズル２１の先端に、フッ素系樹脂等の非粘着性素材から成る薄肉（一例として０．２ｍｍ）のチューブ５５を装着し、このチューブ５５の先端を液体原料Ｌの噴出口５５ａとした。もちろん液体原料Ｌに性状によってはノズル５１にチューブ５５を装着しなくて済む場合もあり、また前記ノズル５１の材質としてフッ素樹脂を用いたり、ノズル５１にフッ素樹脂をコーティング等を施すようにすれば、液体原料Ｌの付着防止に効果的である。
【００２１】
そして前記ノズル５１に接続された管路に対しては、原料タンク５２、ポンプ５３及びバルブ５４が設けられるものであり、原料タンク５２に投入された液体原料Ｌを乾燥室１０内に噴霧供給できるように構成される。なおこの実施例では、前記チューブ５５における噴出口５５ａを、投入口１５よりも下方の乾燥室１０内に位置させるようにしたが、前記噴出口５５ａを凍結部５内に位置させるようにしてもよい。
【００２２】
また前記凍結部５内には、ノズル５１を囲繞した状態で付着防止体５０を具えるものであり、この付着防止体５０は、織布、不織布、プラスチック等の合成樹脂等、熱容量の小さな断熱素材から成るシートを、一例として上下部分が開口されたコーン状に形成したものであり、小径の開口部が前記ノズル固定部５ａに対して固定リング５０ａを用いて固定される。
一方、付着防止体５０における大径の開口部には、シリコンゴム等を素材として成る環状の定形状リング５０ｂを具えることにより、開口状態を維持できるようにする。このように定形状リング５０ｂなどで開口部を重くすると、付着防止体５０は筐体１と異なった振動を受けて、定常的あるいは断続的に変形することとなるため、噴霧液滴Ｍや凍結物Ｇの付着防止がより効果的に成されるものである。またこの実施例では、前記付着防止体５０における大径の開口部を乾燥室１０内に位置させたが、この大径の開口部を凍結部５内に位置させるようにしてもよい。
更にまたこの実施例では、付着防止体５０の内側面に対してフッ素処理を施すものであり、織布、不織布等の場合にはフッ素樹脂を含浸させ、一方、樹脂シート等の場合には表面をフッ素樹脂でコーティングする。
【００２３】
更にまた前記筐体１の外周下部には、マウントブラケット３が固着されるとともに、このマウントブラケット３に対して偏芯錘を具えたバイブレータユニット４が固定される。
【００２４】
本発明の真空振動乾燥機Ｄは一例として上述のようにして構成されるものであって、以下本発明の真空振動乾燥機Ｄの作動態様について説明する。
（１）装置のセッティング
まず真空振動乾燥機Ｄの運転操作に先立ち、側板１２によって筐体１の両開口部を閉鎖するとともに、排出口１６を蓋体１６ａによって閉鎖する。また乾燥室１０内に投入される凍結物Ｇの形状、粒径、重量等に応じて、バイブレータユニット４の回転数を決定し、振動周期、振幅の設定を行う。この実施例では一例として回転数を１８００ｒｐｍとした。
更に真空発生装置６によって調節される乾燥室１０内の圧力を設定し、熱媒循環機７によって循環する熱媒の温度及び流量を設定する。
【００２５】
（２）液状原料の自己凍結
そして前記真空発生装置６を起動して乾燥室１０内及び凍結部５内を真空状態とし、また熱媒循環機７を起動して熱媒の循環供給を開始し、更にバイブレータユニット４を起動して筐体１を振動させる。
続いてポンプ５３を起動するとともに、バルブ５４の開度を適宜調節して、液体原料Ｌをノズル５１から付着防止体５０内に噴霧するものであり、霧状となった噴霧液滴Ｍは、付着防止体５０内を落下する過程において自己凍結するとともに直径０．３〜１．５ｍｍ程度の細粒状の凍結物Ｇとなる。その後、この凍結物Ｇは乾燥室１０内に落ち込むこととなる。
【００２６】
このとき前記ノズル５１には、バイブレーションユニット４の振動が伝達されているものであり、ノズル５１の先端部は図３に示すように水平方向と垂直方向との双方の成分を持って振動することとなる。このようなノズル５１の振動により、噴出口５５ａの端面及び外周面に付着した液体原料Ｌは振り落とされて付着防止体５０内を落下し、この過程で自己凍結してやがて乾燥室１０内に至ることとなる。なおこの実施例ではチューブ５５を薄肉としたため、噴出口５５ａの端面の面積が微小となり、液体原料Ｌとの接触面積が微小となるものである。この結果、噴出口５５ａにおける液体原料Ｌの滞留及び氷結塊Ｉの生成を防止することができる。
また噴出口５５ａ付近において氷結塊Ｉが生成してしまった場合であっても、このものが肥大化する以前に落下させることができ、液体原料Ｌの噴霧状態を悪化させてしまったり、肥大化した氷結塊Ｉが乾燥室１０内に落ち込むことに起因する乾燥ムラを防止することができるものである。
【００２７】
このとき噴霧液滴Ｍまたは凍結物Ｇの一部は付着防止体５０に衝突するが、この付着防止体５０は、その表面形状が筐体１の振動を受けて定常的にあるいは断続的に変形するため、噴霧液滴Ｍまたは凍結物Ｇが付着防止体５０に付着してしまうことがない。また仮に付着防止体５０に対して噴霧液滴Ｍまたは凍結物Ｇが付着した場合であっても、このものが肥大化する以前に確実に落下させることができる。
【００２８】
（３）乾燥動作
次いで乾燥室１０内に至った凍結物Ｇは、バイブレーションユニット４からの振動力を受けて流動しながら乾燥室１０の長手方向広域に分布し、この状態で熱媒からの熱を間接的に受けて昇華乾燥するものである。
またこの際に生じた水蒸気は排気口１７から真空発生装置６に至り、適宜外部に放出される。
【００２９】
（４）排出動作
やがて凍結物Ｇの水分値が所望のものとなったことを、温度センサ等によって検知した時点で、あるいは予め設定しておいた処理時間が経過した時点で、排出口１６が開放され、所望の乾燥状態となった粉粒体が外部に排出される。
【００３０】
（５）洗浄作業
なお、異なる種類の液体原料Ｌを続けて処理する場合には、真空振動乾燥機Ｄの洗浄が必要となるが、この実施例で示した真空振動乾燥機Ｄは、乾燥室１０及び凍結部５の内部構造がシンプルであり、水洗洗浄を行うことが可能であるため、異なる種類の液体原料Ｌを容易に続けて処理することが可能である。
【００３１】
上述したように本発明の真空振動乾燥機Ｄによれば、ノズル５１に装着したチューブ５５における噴出口５５ａ付近において氷結塊Ｉが生成してしまうことがなく、またノズル５１から噴霧された噴霧液滴Ｍは、凍結部５内及び付着防止体５０に付着することなく、落下する過程で自己凍結し、直径０．３〜１．５ｍｍ程度の細粒状の凍結物Ｇとなる。その後、この凍結物Ｇは乾燥室１０内に落ち込むため、乾燥ムラや、凍結部５と乾燥室１０との連通部を閉鎖してしまうこと等を回避することができる。
【実施例２】
【００３２】
本発明は上述した実施例１を基本となる実施例とするものであるが、本発明の技術的思想に基づいて以下に示すような実施例を採ることもできる。すなわち、背景技術で述べたような、ノズル５１′としてパイプ状のものを用い、このノズル５１′を垂直下方方向に指向するように取り付けた真空振動乾燥機Ｄ′や、同様のノズル５１′を水平方向に指向するように取り付けた真空振動乾燥機Ｄ′に対して本発明を適用し得るものである。
具体的には図５に示すように、チューブ５５を屈曲した形状とし、このようなチューブ５５を、垂直あるいは水平に設置されたノズル５１′の噴出口５１ａ′に装着することにより、噴出口５５ａを斜め下方に指向させた状態とするものであり、筐体１の振動を受けて振動する噴出口５５ａの振動方向が、水平方向と垂直方向との双方の成分を持ったものとするものである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の真空振動乾燥機を一部破断して示す側面図である。
【図２】同上正面図及び背面図である。
【図３】凍結部付近を拡大して示す縦断側面図及びノズルを拡大して示す側面図である。
【図４】形態を異ならせたノズルを示す側面図である。
【図５】既存の真空振動乾燥機に対応したチューブを示す側面図である。
【図６】本出願人による先願に開示された真空振動乾燥機を示す側面図である。
【図７】同上装置におけるノズルに対する氷結塊の付着の様子を示す側面図である。
【符号の説明】
【００３４】
Ｄ        真空振動乾燥機
１        筐体
１０      乾燥室
１１      固定脚
１２      側板
１３      ジャケット内板
１４      熱媒ノズル
１５      投入口
１６      排出口
１６ａ    蓋体
１６ｂ    ダクト
１６ｃ    ハンドル
１７      排気口
１８      測定口
１９      ドレン口
２        弾性体
３        マウントブラケット
４        バイブレータユニット
５        凍結部
５ａ      ノズル固定部
５ｂ      天板
５０      付着防止体
５０ａ    固定リング
５０ｂ    定形状リング
５１      ノズル
５１ａ    噴出口
５２      原料タンク
５３      ポンプ
５４      バルブ
５５      チューブ
５５ａ    噴出口
６        真空発生装置
７        熱媒循環機
Ｂ        基台
Ｃ        支持柱
Ｆ        フレキシブルパイプ
Ｇ        凍結物
Ｌ        液体原料
Ｍ        噴霧液滴
Ｉ        凍結塊
【図１】
2005030691.tif 000003
【図２】
2005030691.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005030691.tif 000006
【図５】
2005030691.tif 000007
【図６】
2005030691.tif 000008
【図７】
2005030691.tif 000009