(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
風量、風速と熱量を可変できる手段を備えた熱風発生装置と円筒状の乾燥室とを設け、該円筒状の乾燥室は上部と下部を円錐状に絞った形を複数段に連通させて形成し、熱風供給装置と乾燥室の連結を乾燥室の底に近い部分に設け、乾燥室円筒部の内壁の接線に沿って熱風が供給されるようにし、上部の円錐状に排気筒を接続し、乾燥室下部から供給する熱風と共に植物性残さを導入し、円筒状の乾燥室壁面に沿って旋回しながら上昇させ、乾燥し微粉となった植物性残さを上部排気筒からの排気と共に取り出すようにした遠心分級式植物性残さ乾燥装置。
【請求項２】
請求項１の乾燥室における円錐状に絞った部分の傾斜を円筒部に対して３０°〜６０°とした遠心分級式植物性残さ乾燥機。
【請求項３】
請求項１の乾燥室を１段〜多段連接した遠心分級式植物性残さ乾燥機。
【請求項４】
請求項１，２，３の乾燥室内に直径が１ｍｍ〜１０ｍｍの粉砕乾燥媒体ボールを配し、該粉砕乾燥媒体ボールの回転を促し乾燥室底部の被乾燥物の塊を粉砕し被乾燥物が堆積しないようにする直径が、１５ｍｍ〜２５ｍｍの粉体乾燥媒体ボールを配した遠心分級式植物性残さ乾燥装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、現在、食品工業の産業廃棄物となっている植物性残渣例えば、豆腐工場から産出されるおから、製餡工場から産出される小豆・豆類粕、清酒工場から産出される酒粕、しょうゆ工場から産出されるしょうゆ粕等を乾燥する乾燥機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記植物性残渣は、食品素材や飼料に再利用されているものは、まだ少なく、多くは廃棄されているのが実状である。この事は最近、環境悪化の一因としてクローズアップされているゴミ処理問題に関わることで、この業界でもリサイクルによりゴミの量を減らしていこうと言う動きが強まっている。このような情勢を踏まえ植物性残渣を乾燥し食品素材や飼料に再利用する従来の乾燥機をみると、高価で大型のものが多く、大量に処理する食品工場でないと採算がとれないため、中小規模の工場では処理料を支払って廃棄しているのが現状である。この高価で大型になる理由は、従来の乾燥機の乾燥方式が回転乾燥式と、慣性分級を使用した気流乾燥式である事から小型化は難しいことと、植物性残渣が酸化腐食しやすいものであるため酸素との接触時間を極力少なくする手段例えば食品工場の生産ラインの端末にある植物性残渣産出口に直結し生産ラインのスピードと同調させて処理するする装備が必要なことからその分高価なものになる。具体例として回転方式の撹拌破砕乾燥機は、円筒の乾燥室内に撹拌羽根を装備し、５００℃〜５５０℃の熱風を送って撹拌粉砕乾燥するものであるため、粉砕効率から生産ラインの処理スピードと同調させるには、撹拌部分を長くしなければならず大型で高価なものになってしまう。又高温熱風で処理するため乾燥物に焦げが出やすく、撹拌羽根で行う粉砕は、粒度にばらつきが出る等品質に問題があり用途が限定される。熱風気流乾燥方式のものは、特開平６−１０５６６３に示されているように円筒を横に寝かせた乾燥室で乾燥粉砕し、該円筒状乾燥室の真上に吹き上げる形の気流束を発生させ、該気流束により乾燥物を上昇させ、粒径が細かいもの程高く上がる事を利用して、最上部の取り出し口から食品素材に適した粒径のものだけを取り出す慣性分級方式を使用したものであるため、乾燥物として食品素材に適した粒径のものを得る場合は、被乾燥物の処理量が少ない場合でも乾燥機の高さを変えられず小型化することができない。さらに両方式の機械に共通する事で、機械が大型であるため既生産ラインの空きスペースに設置できない場合が多く別途直結するための搬送ラインを設けなければならずその分高価になる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにゴミ処理問題が大きな社会問題になりつつある現状にあって、従来の乾燥方式の乾燥機では、酸化腐敗しやすい植物性残渣を食品素材や飼料として再利用するには、高価で大型のものになってしまい、大量に植物性残渣が産出される食品工場でないと採算がとれない。このため高価で大型の乾燥機を導入できない個人経営を含む中小規模の食品工場では、産廃業者に処理を依頼しているがその処理費用も年々高くなる傾向にあるため導入しやすい低価格で小型の乾燥機が望まれている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決する手段として、従来の乾燥方式とは異なった遠心分級方式を使用した気流乾燥機としたことにより、小型化、低価格化を可能にした。本発明による乾燥機は、熱風発生装置６と乾燥室１３を熱風供給路８で乾燥室１３の円筒部内壁の接線に沿って熱風２５を供給できるよう連結し、被乾燥物受け口１０を備えた被乾燥物供給路１２を乾燥室１３の円筒部２７に連結し、乾燥室１３の上部に乾燥室１３と連通した乾燥室１４を設け、乾燥室１４の上端は排出管１７を介し乾燥物回収装置としてのサイクロン４８に連結してなるもので、該乾燥室１３、１４は円筒部と該円筒部の上部と下部を円錐状に絞った形状にし、乾燥室１３、１４内には粉砕乾燥媒体として直径が１ｍｍ〜１０ｍｍの大小の媒体ボール２２と該粉砕乾燥媒体ボールの回転を促し、乾燥室の底部に被乾燥物が堆積しないようにする直径が１５ｍｍ〜２５ｍｍの媒体ボールを配し、処理速度制御、品質維持のための温度制御が行える制御装置を備えたことを特徴とする。
【０００５】
上記構成の乾燥機において、乾燥室１３における円筒部内壁の接線に沿って熱風２５を供給し、螺旋状に上昇する気流束２３を発生させ、該気流束２３とその周辺にできる渦流２４により媒体ボール２２を乾燥室１３、１４の内壁に沿って転がり回転させながら被乾燥物供給路８から供給される被乾燥物９を粉砕する。これと並行して熱風２５からの対流伝熱及び媒体ボール２２と乾燥室１３，１４からの伝導伝熱で被乾燥物９を乾燥し、粉体状になった粒の重力と、遠心力に対する向心力と、気流束の方向及び風力のバランスにより粒径の大きな重いものは乾燥室の下方に集まり、媒体ボールによりさらに細かく粉砕され、粒径が小さくなって軽くなるに従い上昇する一連の作用（遠心分級）が行われ、必要な粒径になった乾燥物だけが乾燥室１４の上端に連結された排出管１７を経てサイクロン１８に送られサイクロンの作用により排風３２と乾燥物２０に分離される。この際に、被乾燥物９の性状に合わせ、熱風２５の風速を１０ｍ／秒〜５０ｍ／秒の適当な速度に設定し、乾燥室１４の上部に形成した円錐部３１の傾斜を３０°〜６０°の適当な角度に設定する事により処理速度と取り出す乾燥物の粒径を自在に変えることができる。さらに円錐部２８，３１の形成位置を下げ円筒部２７，３０を短くすることで、媒体ボール２２と被乾燥物９の接触を密にでき、粉砕効率が上がるため粒径が均一で良品質のものが得られると共に乾燥機を小型化でき低価格化をも実現した。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一例を図面に基づいて詳細に説明する。本実施例は豆腐製造業者から産出されたおからを乾燥する乾燥機の例を示すもので、被乾燥物となるおからの成分は、乾物重量比で蛋白質２２．７％、脂質１５．５％、繊維１７．８％、糖質４０％、灰分４％のものとし、含水率は、８５％のものとする。図１、２において、プロパンガスボンベ２とガスバーナー４をガス管３３で接続し、該ガス管の任意位置に比例弁３を設け、図示してない自動点火機構とガス漏れ対策機構とを備え、送風機５で熱風２５が送られる構成の熱風発生装置６と乾燥室１３を熱風供給路８で連結する。この乾燥室１３と熱風供給路８の連結は乾燥室円筒部内壁１５の接線に沿って熱風２５が供給されるよう連結し、該熱風供給路８には熱風温度を検知する温度センサー７を付設する。乾燥室１３と熱風供給路８とが連結する部分の上方向に被乾燥物供給口１２を連結し、該被乾燥物供給路１２の上端には被乾燥物受け口８を設け、中間部にはロータリーフィーダー１１を設ける。乾燥室１３内の熱風供給路８と被乾燥物供給路１２が連結される部分には熱風２５と被乾燥物９の供給口をガードする形で当て板３４を設け、媒体ボール２２が熱風２５と被乾燥物９の供給口に当たって風向を乱すことを防ぐ事と併せて供給された被乾燥物９が容易に熱風２５中に拡散されるのを促進する。乾燥室１３、１４は円筒部２７，３０とその上端下端を円錐状に絞った部分２６、２８、２９、３１で形成され、該円錐状に絞った部分を通過できる被乾燥物と媒体ボールの大きさを制限する。乾燥室１３の上部には乾燥室１４を連通させて形成し、乾燥室１４には温度センサー１６を付設し、乾燥室１３内には媒体ボール２２を配す。乾燥室１４の上端とサイクロン１８を排出管１７で連結し、サイクロン１８の上部には、排気管１９を設ける。
【０００７】
制御装置２１にはインバーターと温度センサーの温度制御部を備えてあって、被乾燥物の成分、含水率により、熱風温度、乾燥状態温度、風量（風速）を設定でき、食品工場の生産ラインから出てくる植物性残渣産出速度に合わせロータリーフィーダー１１の速度を設定する事ができる。これらの設定値は実験にて求めてあるもので、本実施例の場合、熱風温度を３３０℃〜３４０℃、含水率８％〜１０％の乾燥物を得る際の乾燥中の乾燥状態温度を８３℃〜８５℃、風速を２５ｍ／秒〜２７ｍ／秒にした。又中小規模の食品工場から出てくる植物性残渣産出速度は８０ｋｇ／時間〜９０ｋｇ／時間であるからそれに合わせロータリーフィーダーの速度を設定する。又制御装置２１に接続されている比例弁３、温度センサー７は、乾燥室に送られる熱風温度を外気温、始動時、過熱時の変動に関わらず上述制御装置２１で設定した温度に維持できるよう制御するためのもので、温度センサー７にて検知した熱風温度と制御装置２１で設定した温度との差により比例弁３を動作させガスバーナー４へのガス供給量を調節する方法で行う。又制御装置に接続されている温度センサー１６は乾燥状態温度を上述制御装置２１で設定した温度に維持できるよう制御するためのもので、温度センサー１６により検知した温度と制御装置で設定した温度との差により比例弁３を動作させガスバーナー４へのガス供給量を調節する方法で行う。この乾燥状態温度制御は、熱風温度制御に優先する。
【０００８】
図３〜図４にて熱風及び被乾燥物の流れと遠心分級について説明する。熱風供給路８より乾燥室１３に供給される熱風２５は、乾燥室１３の円筒部２７内壁の接線方向から供給され、気流束２３となって乾燥室１３，１４の内壁に沿って螺旋状に上昇し乾燥室１４の出口３６へ向かう。この螺旋状に上昇する気流束２３の内側には図４に示すように渦流２４が発生し渦流２４の中心部３５は圧力が低下する。この状況は熱風の導入口付近で特に顕著で出口３６付近に近づくに従い気流束２３は崩れ均等化されながら出口３６方向への層流３７となる。又該渦流２４の中心部３５の圧力が低い部分に向かって下方向への流れ３８が生じる。そこで乾燥室１３内に被乾燥物９を供給すると以下のような遠心分級が行われる。熱風供給路８の上方に設けられた被乾燥物供給路１２から乾燥室１３内に被乾燥物９を供給すると、気流束２３に捕捉され、媒体ボールと乾燥室１３、１４の内壁とにより粉砕されるが大きな重量の固まりは遠心力により乾燥室１３の内壁に押しつけられ失速し下方向へ落下するかもしくは気流束２３の薄い部分に至って中央部の下方向への流れ３８に沿って落下する。落下したものは、再び気流束２３に捕捉され、媒体ボールと乾燥室１３、１４の内壁により粉砕されるという動作が繰り返され、被乾燥物９の固まりが粉砕乾燥され粉体になり製品水準の粒径になったものだけが気流束２３により上昇し出口３８より排出される。
【０００９】
図３〜図６にて乾燥室の構成について説明する。乾燥室１３は円筒部分２７と円筒部分２７の上端と下端を円錐状に絞った部分２６、２８で形成し、該乾燥室１３の上に連通して形成される乾燥室１４は円筒部分３０と円筒部分３０の上端と下端を円錐状に絞った部分２９、３１で形成したものである。この円錐状に絞った部分２６，２７，２８，３１の形状と機能について以下に述べる。円錐状に絞った部分２６，２９は円筒部２７、３０に対する傾斜を本実施例のおからの場合４５°で形成する事により、被乾燥物が角部に堆積しないようにしたものである。円錐状に絞った部分２８は円筒部２７に対する傾斜を本実施例のおからの場合５０°で形成する事により、乾燥室１３内に配される媒体ボール２２−ａ、２２−ｂ（図７で説明するもの）及び比較的大きな固まりの被乾燥物９が円錐状に絞った部分２８より上に上昇しないようにし、該円錐状に絞った部分２８を通過する物体の大きさを制限することで媒体ボール２２と被乾燥物９との接触を密にできるから粉砕乾燥効率を上げられる。これについてさらに詳細に述べると、該媒体ボール２２−ａ、２２−ｂと被乾燥物９は螺旋状に上昇する気流束２３に捕捉され乾燥室１３内を回転上昇するため、それらには遠心力による向心力と自重による重力及び気流束２３による上昇力がはたらき、力のバランスで上昇したり下降したりするので、円錐状に絞った部分２８での力のバランスが下向きになるようにすれば、それより上には上昇しないことになる。即ち円錐状に絞った部分２８での力の向きをみると遠心力による向心力は円錐状面に対して垂直方向になり水平面に対して下方向の力となるから、自重による重力と向心力を加えた下方向の力が気流束２５による上昇力より大きくなるよう円錐状面の傾斜を適宜変えることにより円錐状に絞った部分２８より上に上昇しないようにできる。尚この円錐状に絞った部分２８で阻止しきれなかった比較的大きな固まりの被乾燥物は前記熱風と被乾燥物の流れの中で説明したように下方向への流れに沿って落下し再粉砕されるかもしくは乾燥室１４内に留まり粉砕乾燥される。
【００１０】
円錐状に絞った部分３１は円筒部３０に対する傾斜を本実施例のおからの場合５０°で形成する事により、乾燥室１４内に配される媒体ボール２２−ｃ、２２−ｄ（図７で説明するもの）と製品としての乾燥水準に達してない被乾燥物９が上記円錐状に絞った部分２８と同様の原理で円錐状に絞った部分３１より上に上昇しないようにし、該円錐状に絞った部分３１を通過する物体の大きさを制限することで媒体ボール２２−ｃ、２２−ｄと被乾燥物９との接触を密にできるから粉砕乾燥効率を上げられる。
【００１１】
頭７〜図９により媒体ボール２２について説明する。図７では媒体ボールの総称を２２とし、重量の重いものから軽いものへ順に２２−ａ、２２−ｂ、２２−ｃ、２２−ｄとして説明する。乾燥室１３，１４内に配されるセラミック等の耐摩耗性の高い材質を使用した媒体ボール２２は粉砕乾燥媒体として用いるもので、気流束２３の風力と媒体ボール２２の重量及び遠心力のバランスにより重量の重いもの２２−ａは低い位置で、軽くなるに従い２２−ｂ、２２−ｃ、２２−ｄと順に高い位置で乾燥室１３，１４内を回転させるようにし、被乾燥物９と接触させ、該媒体ボール２２が乾燥室内壁を転がることで粉砕すると同時に気流束２３の熱と媒体ボール２２の伝導伝熱で乾燥する。この媒体ボール２２の回転の軌跡は図４に於ける渦流２４の軌跡に類似し気流束２３を避けた形で図８のように回転する。又この気流束２３が螺旋状に回転していることと、種々重量の異なった媒体ボール２２が異なった高さで回転していることから真上からみると図９のように乾燥室１３，１４内を満遍なく回転するので粉砕が効率良く行われる。又媒体ボールの直径が小さくなるほど粉砕される粒径が小さくなるので、上記のような媒体ボールの動きの中に被乾燥物を供給すると乾燥室１３内に供給されたばかりの大きな固まりの被乾燥物は重量の重い大きな径の媒体ボールで比較的大きく粉砕され、徐々に軽くなって上昇するに従い重量の軽い小さな径の媒体ボールで小さく粉砕されるようになるので、粒径の小さな、ばらつきのない乾燥物を効率よく得る事ができる。本実施例の場合、直径が２５ｍｍのボールを４〜５個と直径が８ｍｍ、４ｍｍ、２ｍｍのボールをそれぞれ２００〜２５０個を乾燥室内に配した。
【００１３】
上記実施例では、プロパンガスによる熱風装置の使用例を示したがこれに限定されることはなく電気、石油等を使用する方式の熱風装置でも構わない。
【００１４】
また、上記実施例では乾燥室を２段に重ねたものとしたが被乾燥物の性状、処理量により１〜数段重ねたものとすることができる。
【００１５】
さらに、上記実施例では乾燥室１３，１４の円錐状に絞った部分２６、２９の傾斜を４５°とし、円錐状に絞った部分２８，３１の傾斜を５０°としたが、被乾燥物が変わっても植物性残渣であれば、その成分、含水率により３０°〜６０°の範囲で選択設定すれば上記実施例と同じ機能が得られる。
【００１６】
また、上記実施例では媒体ボール２２−ａの径を２５ｍｍとしたが、被乾燥物である植物性残渣の成分、含水率が変わっても１５ｍｍ〜２５ｍｍの範囲で選択設定すれば上記実施例と同じ機能が得られる。
【００１７】
上記実施例では、熱風温度を３３０℃〜３４０℃、乾燥状態温度を８３℃〜８５℃、風速を２５ｍ／秒〜２７ｍ／秒としたが被乾燥物である植物性残渣の成分、含水率が変わっても熱風温度を３００℃〜３５０℃、乾燥状態温度を８０℃〜８５℃、風速を１０ｍ／秒〜５０ｍ／秒の範囲で選択設定する事により上記実施例と同様の機能が得られる。
【００１８】
また、上記実施例では被乾燥物の搬送手段としてロータリーフィーダー１１を用いたがスクリュウ等他の搬送手段でも構わない。
【００１９】
その他、乾燥室１３，１４に掃除点検用の扉や点検用窓を設けるとか、外側を断熱材で覆う等の付帯構成は図示してないが、本発明の意図する範囲を逸脱しないように構成するものであるならば自由に設計変更できる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は植物性残渣乾燥用の遠心分級式気流乾燥機を構築し、且つ、乾燥室内に粉砕乾燥のための媒体ボールを配し、乾燥室に円錐状に絞った部分を設け、その部分を通過する被乾燥物と媒体ボールの大きさを制限できるようにしたことにより、単位体積あたりの被乾燥物と媒体ボールの接触を密にでき、粉砕乾燥効率を高める事ができるようにしたので、装置の小型化と併せて低価格化をも可能にした。
【図面の簡単な説明】
【図１】植物性残渣を乾燥処理する熱風による気流乾燥機の全体構成図
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図
【図３】乾燥室の構成と乾燥室内に於ける熱風及び被乾燥物の流れと遠心分級についての説明図
【図４】図３のＢ−Ｂ矢視図
【図５】図３のＤ部拡大図
【図６】図３のＥ部拡大図
【図７】媒体ボールの動作説明図
【図８】図７のＣ−Ｃ断面図
【図９】図８の補足説明図
【符号の説明】
１    気流乾燥機            ２０  乾燥物
２    ガスボンベ            ２１  制御装置
３    比例弁                ２２  媒体ボール
４    ガスバーナー          ２３  気流束
５    送風機                ２４  渦流
６    熱風発生装置          ２５  熱風
７    温度センサー          ２６  円錐状に絞った部分
８    熱風供給路            ２７  円筒部
９    被乾燥物              ２８  円錐状に絞った部分
１０  被乾燥物受け口        ２９  円錐状に絞った部分
１１  ロータリーフィーダー  ３０  円筒部
１２  被乾燥物供給路        ３１  円錐状に絞った部分
１３  乾燥室                ３２  排風
１４  乾燥室                ３３  ガス管
１５  円筒部内壁
１６  温度センサー          ３５  渦流の中心部
１７  排出管                ３６  出口
１８  サイクロン            ３７  層流
１９  排気管                ３８  下方向への流れ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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