(57)【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内部空間を乾燥室とした筐体を具え、この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、前記乾燥室内に投入された被処理物を流動させながら、この被処理物の乾燥を行う装置において、前記乾燥室は加熱媒体を用いた間接加熱式のものであり、またこの乾燥室には内部を減圧するための真空ポンプを連通し、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、この凍結部の上部に液体原料を噴霧するためのノズルを具えたことを特徴とする液体原料を用いる粉粒体製造装置。
【請求項２】
前記凍結部と筐体との間をフレキシブルチューブによって連結したことを特徴とする請求項１記載の液体原料を用いる粉粒体製造装置。
【請求項３】
前記請求項１または２記載の粉粒体製造装置を用い、凍結部内及び乾燥室内を真空状態とするとともに、ノズルから凍結部内に液体原料を噴霧することにより、この凍結部内において液体原料を細粒状に自己凍結させ、その後この凍結物を乾燥室内に導いて振動を与えながら昇華乾燥することを特徴とする粉粒体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は液体原料を用いた粉粒体の製造に関するものであって、特にコンタミネーションの発生を防止するとともに品質劣化を引き起こすことがなく、更に製造効率が良好な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に係るものである。
【０００２】
【発明の背景】
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、液状原料を乾燥することにより粉粒体を得る場合には、棚式真空凍結乾燥機や、凍結室と乾燥室とを組み合わせるとともに、この乾燥室内にバイブレーションコンベヤを具えた乾燥機（例えば特公昭４２−９７１９号）等が用いられている。
しかしながらこれらタイプの乾燥機を用いて液状原料を乾燥・造粒するにあたっては、それぞれ以下に示すような問題点があった。
【０００３】
まず棚式真空凍結乾燥機の場合には、人手を使って液体原料の投入及び乾燥品の取り出しを行うため、製造コストが高くなってしまう。また液体原料の投入及び乾燥品の取り出しを行う際に乾燥室内に粉塵が混入してしまい、コンタミネーションが発生してしまう。更に装置内に加熱用の棚、冷却用の棚、熱媒体循環用の配管及びこれらを支持するための機枠等が配置されているため、サニタリー性が不充分であった。
【０００４】
また前記特公昭４２−９７１９号に開示された装置は、図５に示すように、乾燥に必要な昇華熱として乾燥室１０′内に具えたヒータの輻射熱を用いるため、ヒータを４００〜５００℃と高温に設定する必要があり、乾燥途中の粉粒体が焦げて熱劣化してしまうことがある。また液体原料Ｌ噴霧用のノズル５１′を凍結部５′下部に上向き状態で具えているため、ノズル５１′に凍結物Ｇが付着し易く、この結果噴霧される液滴の大きさが不揃いになってしまい、付着物が成長して乾燥室１０′内に落ち込んだ場合には乾燥ムラを引き起こしてしまう。更に凍結部５′を、凍結凝縮コイルを用いた強制冷却を行うものとしたため、凍結部５′室が複雑化、大型化してコスト上昇を招くとともに、設置スペースを広く取ってしまっている。更にまた被処理物を搬送するバイブレーションコンベヤの搬送部に対して、このバイブレーションコンベヤの振動に関与するリンク機構の摩擦粉やヒータでの焦げ付きが落ち込むため、コンタミネーションが発生してしまう。更にまた乾燥室１０′内にバイブレーションコンベヤが位置するためサニタリー性も不充分であり、このため異なる種類の液体原料を続けて処理するのには不向きであった。
【０００５】
【解決を試みた技術課題】
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、コンタミネーションの発生を防止するとともに熱により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の開発を技術課題としたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち請求項１記載の液体原料を用いる粉粒体製造装置は、基台上に弾性体を介在させた状態で内部空間を乾燥室とした筐体を具え、この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、前記乾燥室内に投入された被処理物を流動させながら、この被処理物の乾燥を行う装置において、前記乾燥室は加熱媒体を用いた間接加熱式のものであり、またこの乾燥室には内部を減圧するための真空ポンプを連通し、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、この凍結部の上部に液体原料を噴霧するためのノズルを具えたことを特徴として成るものである。
この発明によれば、液体原料及び凍結物に対して異物が混入しないためコンタミネーションの発生を防ぐことができる。また液体原料の投入及び乾燥品の排出に人手を要さないため、コスト上昇を招くことがない。更にまた加熱媒体を用いた間接加熱によって乾燥が行われるため、熱劣化を引き起こしてしまうことがない。更にまた乾燥室のサニタリー性が良好であるため、異なる種類の液体原料を続けて処理するような使用を実現することができる。
また、ノズルから噴霧された液体原料が自己凍結する空間が確保されるため、液体原料を粒状の凍結物として乾燥室に供給することができ、乾燥室内での被処理物の流動状態を良好なものとすることができる。
【０００７】
また請求項２記載の液体原料を用いる粉粒体製造装置は、前記要件に加え、前記凍結部と筐体との間をフレキシブルチューブによって連結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、凍結部に伝わる筐体の振動を緩和することができるため、ノズルからの液体原料の噴霧及び液体原料の自己凍結に、筐体の振動が影響を及ぼしてしまうことを回避することができる。
【０００８】
更にまた請求項３記載の粉粒体の製造方法は、前記請求項１または２記載の粉粒体製造装置を用い、凍結部内及び乾燥室内を真空状態とするとともに、ノズルから凍結部内に液体原料を噴霧することにより、この凍結部内において液体原料を細粒状に自己凍結させ、その後この凍結物を乾燥室内に導いて振動を与えながら昇華乾燥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、ノズルから噴霧された液体原料が自己凍結する空間が確保されるため、液体原料を粒状の凍結物として乾燥室に供給することができ、乾燥室内での被処理物の流動状態を良好なものとすることができる。
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。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の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について説明するものであり、粉粒体製造装置の構成について説明した後、この装置の作動態様と併せて本発明の粉粒体の製造方法について説明する。
なお粉粒体製造装置の構成については、液体原料Ｌの性状等に応じて複数の形態を採ることができるため、以下、構成を異ならせた粉粒体製造装置毎に説明を行う。
【００１０】
【実施の形態１】
図１、２中符号Ｄで示すものが本発明の粉粒体製造装置であり、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。更に粉粒体製造装置Ｄは、周辺機器として、コンデンサ、真空ポンプ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粉粒体製造装置Ｄは、凍結部５内において噴霧された液体原料Ｌ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。
【００１１】
以下粉粒体製造装置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形成された柱状部材である。
【００１２】
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部材であり、筐体１の側周に固定脚１１を四脚形成し、また円筒両開口部に側板１２を開閉自在に具える。
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を設け、更に熱媒ノズル１４を取り付けるとともに、この熱媒ノズル１４に温水等の熱媒循環器７を接続する。
【００１３】
更に前記筐体１の側周部には投入口１５を形成し、その逆側に位置する側板１２に排出口１６を形成し、更に筐体１の略中央に排気口１７を形成するとともに、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を接続する。また前記筐体１の適宜の個所に測定口１８を形成するものであり、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。
【００１４】
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。なおこの実施の形態では、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。
【００１５】
そして前記投入口１５に対して円筒状の凍結部５を具えるものであり、この凍結部５は乾燥室１０に対して連通状態とするとともに、上端を閉鎖状態とするものである。
また前記凍結部５内の上部には、一例としてスプレーノズル等を適用したノズル５１を具えるものであり、この実施の形態では前記ノズル５１を噴出口が下向きになるように設置した。なおノズル５１には管路が接続されるものであり、この管路に対して原料タンク５２、ポンプ５３及びバルブ５４を具えることにより、原料タンク５２に投入された液体原料Ｌを凍結部５内に噴霧できるように構成した。更にノズル５１の材質としてフッ素樹脂を用いた場合や、ノズル５１にフッ素樹脂をコーティングした場合には、液体原料Ｌの付着防止に効果的である。
【００１６】
また図１に示すように前記筐体１の外周下部にマウントブラケット３を固着するとともに、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を固定する。
【００１７】
本発明の粉粒体製造装置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、以下この粉粒体製造装置Ｄの作動態様と併せて本発明の粉粒体の製造方法について説明する。
（１）装置のセッティング
まず粉粒体製造装置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。この実施の形態では一例として回転数を１８００ｒｐｍとした。
更に真空発生装置６によって乾燥室１０内の圧力を設定し、熱媒循環器７によって循環する熱媒の温度及び流量を設定する。
【００１８】
（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、また熱媒循環器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から凍結部５内に噴霧するものであり、霧状となった液体原料Ｌは、凍結部５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は投入口１５を通じて乾燥室１０内に落ち込むこととなる。
なおこのとき、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、このため万が一ノズル５１に凍結物Ｇが付着した場合であっても、このものが成長する前にノズル５１から離脱するため、液体原料Ｌの噴霧状態を悪化させてしまうことを回避することができる。
【００１９】
（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。
【００２０】
（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を開放し、所望の乾燥状態となった粉粒体とした外部に排出する。
【００２１】
（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、粉粒体製造装置Ｄの洗浄が必要となるが、本発明の粉粒体製造装置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を続けて処理することが可能である。
【００２２】
上述したように本発明の粉粒体製造装置Ｄ及びこの装置を用いた粉粒体の製造方法によれば、乾燥室１０内には液体原料Ｌが細粒状に凍結した凍結物Ｇのみが供給され、埃等が混入しないため、また焦げ付き等が発生しないため、コンタミネーションが発生しない。
更に粉粒体製造装置Ｄへの液体原料Ｌの投入及び得られた粉粒体の排出を人手によらずに行うことができるため、粉粒体の製造コストを抑えることができる。
【００２３】
【実施の形態２】
続いて図３に示すような構成とした粉粒体製造装置Ｄ及びこの装置を用いた粉粒体の製造方法について説明する。
図３に示した粉粒体製造装置Ｄは、前記筐体１における投入口１５に対して凍結部を連通状態に具えるものであり、この凍結部５と筐体１との間をフレキシブルチューブ５５によって連結して構成したものである。なおその他の構成は、上記実施の形態１で示した粉粒体製造装置Ｄと共通するため説明を省略する。
またこの実施の形態で示す粉粒体製造装置Ｄは、後述するように粘性の高い液体原料Ｌを用いる場合に好適な構成となっている。
【００２４】
本発明の粉粒体製造装置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、以下この粉粒体製造装置Ｄの作動態様と併せて本発明の粉粒体の製造方法について説明する。なおこの実施の形態においても、前記基本の実施の形態１と同様に「（１）装置のセッティング」、「（２）液体原料の自己凍結」、「（３）乾燥動作」、「（４）排出動作」及び「（５）洗浄作業」の順で粉粒体の製造を行うものであり、内容が重複する部分についても念のため説明を行う。
【００２５】
（１）装置のセッティング
まず粉粒体製造装置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。この実施の形態では一例として回転数を１８００ｒｐｍとした。
更に真空発生装置６によって乾燥室１０内の圧力を設定し、熱媒循環器７によって循環する熱媒の温度及び流量を設定する。
【００２６】
（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、また熱媒循環器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から凍結部５内に噴霧するものであり、霧状となった液体原料Ｌは、凍結部５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は投入口１５を通じて乾燥室１０内に落ち込むこととなる。
なおこのとき、前記凍結部５に伝わるバイブレーションユニット４の振動が緩和されるものであり、ノズル５１からの液体原料Ｌ（特に粘性の高いもの）の噴霧及び液体原料Ｌの自己凍結に、筐体１の振動が影響を及ぼしてしまうことを回避することができる。
【００２７】
（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。
【００２８】
（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を開放し、所望の乾燥状態となった粉粒体とした外部に排出する。
【００２９】
（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、粉粒体製造装置Ｄの洗浄が必要となるが、本発明の粉粒体製造装置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を続けて処理することが可能である。
【００３０】
上述したように本発明の粉粒体製造装置Ｄ及びこの装置を用いた粉粒体の製造方法によれば、乾燥室１０内には液体原料Ｌが細粒状に凍結した凍結物Ｇのみが供給され、埃等が混入しないため、また焦げ付き等が発生しないため、コンタミネーションが発生しない。更に粉粒体製造装置Ｄへの液体原料Ｌの投入及び得られた粉粒体の排出を人手によらずに行うことができるため、粉粒体の製造コストを抑えることができる。
【００３１】
【本発明に関連した参考例】
続いて図４に示すような本発明に関連した構成とした粉粒体製造装置Ｄ及びこの装置を用いた粉粒体の製造方法について説明する。
図４に示した粉粒体製造装置Ｄは、前記円筒状の凍結部５及び投入口１５を具えることなく、ノズル５１を乾燥室１０内における排出口１６付近の上部に配するように構成したものであり、このノズル５１を、噴出口が排気口１７側に指向するように横向きになるように設置した。
なおその他の構成は、上記実施の形態１または実施の形態２で示した粉粒体製造装置Ｄと共通するため説明を省略する。
またこの参考例で示す粉粒体製造装置Ｄは、コストパフォーマンスを重視する場合に好適な構成となっている。
【００３２】
この参考例で示す粉粒体製造装置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、以下この粉粒体製造装置Ｄの作動態様と併せて粉粒体の製造方法について説明する。なおこの参考例においても、前記基本の実施の形態１、２と同様に「（１）装置のセッティング」、「（２）液体原料の自己凍結」、「（３）乾燥動作」、「（４）排出動作」及び「（５）洗浄作業」の順で粉粒体の製造を行うものであり、内容が重複する部分についても念のため説明を行う。
【００３３】
（１）装置のセッティング
まず粉粒体製造装置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。この参考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によって乾燥室１０内の圧力を設定し、熱媒循環器７によって循環する熱媒の温度及び流量を設定する。
【００３４】
（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内を真空状態とし、また熱媒循環器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から乾燥室１０内に噴霧するものであり、霧状となった液体原料Ｌは、乾燥室１０内を長手方向に進行しながら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。
なおこのとき、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、このため万が一ノズル５１に凍結物Ｇが付着した場合であっても、このものが成長する前にノズル５１から離脱するため、液体原料Ｌの噴霧状態を悪化させてしまうことを回避することができる。
【００３５】
（３）乾燥動作
次いで凍結物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。
【００３６】
（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を開放し、所望の乾燥状態となった粉粒体とした外部に排出する。
【００３７】
（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、粉粒体製造装置Ｄの洗浄が必要となるが、本発明の粉粒体製造装置Ｄは、乾燥室１０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を続けて処理することが可能である。
【００３８】
上述したように本発明に関連した構成とした粉粒体製造装置Ｄ及びこの装置を用いた粉粒体の製造方法によれば、乾燥室１０内には液体原料Ｌが細粒状に凍結した凍結物Ｇのみが供給され、埃等が混入しないため、また焦げ付き等が発生しないため、コンタミネーションが発生しない。更に粉粒体製造装置Ｄへの液体原料Ｌの投入及び得られた粉粒体の排出を人手によらずに行うことができるため、粉粒体の製造コストを抑えることができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、コンタミネーションの発生を防止するとともに熱により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ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の粉粒体製造装置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】  形態を異ならせた本発明の粉粒体製造装置を一部破断して示す側面図である。
【図４】  本発明に関連した構成の粉粒体製造装置を一部破断して示す側面図である。
【図５】  既存の粉粒体製造装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
Ｄ      粉粒体製造装置
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
５１    ノズル
５２    原料タンク
５３    ポンプ
５４    バルブ
５５    フレキシブルチューブ
６      真空発生装置
７      熱媒循環器
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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