JP2000237635A - 加熱機構を備えた固液分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 果汁等の液状物を凍結した凍結物から高い濃
縮効率を維持しつつ氷結部分に付着した濃縮部分を速や
かに回収し得る手段を提供すること。 【解決手段】 上記課題を解決する本発明の固液分離装
置１０は、遠心分離によって凍結物から液体を分離し得
る固液分離装置であって、液体が通過可能な外壁面を有
する回転容器１５を備えた遠心分離部１２と、ヒーター
部１８とを備えており、ここで該回転容器１５が回転す
る際に該回転容器１５に収容された被処理体Ｓにおける
回転中心軸寄りの部分が該ヒーター部１８によって加熱
されるように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は塩水、果汁、コーヒ
ー抽出液、酵素抽出液等の液状物の凍結濃縮技術に関す
る。詳しくは、このような液状物の凍結物から含有成分
が濃縮された濃縮物を分離・回収する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】海水や果汁、コーヒー抽出液、酵素抽出
液等の液状物から目的とする含有成分を濃縮させる手段
として、いわゆる凍結濃縮方法が利用されている。凍結
濃縮方法では、先ず原料である液状物を低温条件下で氷
結させ、次いで生成した氷と目的とする成分が濃縮した
部分（濃縮物）を分離する。この方法によると、蒸発法
に比べて濃縮に要するエネルギーを約１／７と大幅に低
減することができる。さらに、低温で一連の操作を行う
結果、濃縮物の加熱変性や芳香成分の放散をある程度抑
えることができる。従って、凍結濃縮方法によれば、例
えば果汁やコーヒー抽出液等の液状食品から省エネルギ
ーで高品質の濃縮物（濃縮果汁等）を得ることができ
る。

【０００３】凍結濃縮方法によって果汁等を凍結濃縮す
る典型的な手順の概要を図５を参照しつつ以下に説明す
る。先ず、果汁等の原料液状物１を氷点下以下の低温域
に曝して凍結させる。このことによって、原料液状物１
中ではほぼ均質に含まれていた成分を氷結部分から分画
し、結果的に濃縮することができる。すなわち、原料液
状物１を凍結することによって、当該液状物１中の水分
が氷結した固質部分（以下「氷部分」という。）とそれ
以外の含有成分が濃縮された濃縮部分（氷結温度域では
典型的には液体状態）とに分画される。次いで、上記濃
縮部分と氷部分を含む凍結物２を遠心分離機３に移して
遠心分離（脱水）する。このことによって、当該凍結物
２を氷部分と液状濃縮物４に分離し、当該濃縮物４を回
収することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、果汁等の液
状物の凍結物から濃縮部分を分離する場合、含有成分の
損失を低く抑えることが経済性の観点から重要である。
例えば、果汁等の液状物を凍結した際、氷部分に濃縮部
分が付着したりあるいは氷の内部に濃縮部分が取り込ま
れる場合が多い。故に、含有成分の損失をできるだけ低
く抑えるためには、そのような氷部分に付着若しくは取
り込まれた濃縮部分を効率的に回収することが必要であ
る。従来、かかる濃縮部分を回収する方法として、例え
ば、遠心脱水後の氷部分を一旦回収して解凍し、再度凍
結工程および遠心脱水工程（即ち凍結濃縮プロセス）を
繰り返す方法、あるいは、氷部分の表面を原料液状物や
水で洗滌し、その洗滌液に濃縮物を含ませて回収する方
法が用いられていた。

【０００５】しかしながら、凍結−遠心脱水処理を繰り
返して行うことは、凍結濃縮プロセス全体の煩雑化・長
期化を招き、経済的に不利である。他方、凍結物におけ
る氷部分の表面を原料液状物若しくは水によって洗滌す
ること及び当該洗滌液を回収することは、氷部分に付着
した濃縮部分の一部を回収し得る反面、当該洗滌液の添
加によって回収した濃縮物の容量増や濃縮率の低下をき
たしてしまうという欠点があった。このため、高い濃縮
率を維持しつつ、濃縮物の損失の低減（即ち回収率の向
上）を実現し得る新たな手段が要望されていた。

【０００６】本発明は、かかる濃縮物の回収に関する従
来の問題点を解決するべく創出されたものであり、その
目的は、高い濃縮効率を維持しつつ氷部分に付着若しく
は取り込まれた濃縮物を速やかに回収し得る手段を提供
することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記濃縮物の分離・回収
に関する従来の問題点を解決するために、本発明におい
ては、請求項１に記載のとおりの遠心分離によって凍結
物（スラリー状態のものを含む。以下同じ。）から液体
を分離し得る固液分離装置を提供する。すなわち、本発
明の固液分離装置は、遠心分離によって凍結物から液体
を分離するため、液体が通過可能な外壁面（回転中に遠
心方向に位置する壁面をいう。以下同じ。）を有する回
転容器を備えた遠心分離部を備え、さらにヒーター部を
備えている。而して、本発明の固液分離装置は、上記回
転容器が回転する際に当該回転容器に収容された被処理
体における上記回転中心軸寄りの部分（回転状態の回転
容器によって空間に描かれる回転体（像）の中心軸に近
位の部分をいう。以下同じ。）が上記ヒーター部によっ
て加熱されるように構成されている。

【０００８】かかる加熱機構を備えた構成により、本発
明の固液分離装置では、被処理体として凍結物を回転容
器に収容して回転容器を回転させた場合（即ち遠心分離
操作を行う場合）、当該凍結物の回転中心軸寄りの部分
をヒーター部からの熱供給によって部分的に溶融するこ
とができる。このため、本発明の固液分離装置によれ
ば、回転容器に果汁等の液状物の凍結物を収容して遠心
分離処理（遠心脱水処理）を行った場合、当該凍結物の
氷部分の一部（回転中心軸寄りの部分）が融けて生じた
溶融液により、遠心分離中の凍結物（氷部分）の表面を
遠心方向に向かって洗滌することができる。これによ
り、本発明の固液分離装置によれば、凍結物の氷部分に
付着した濃縮物の分離・回収を効率的に行うことができ
る。また、本発明の固液分離装置を使用すれば、上記従
来の凍結物の氷部分の表面洗滌操作におけるような洗滌
用液（水或いは果汁等の原料液状物）の補給を行う必要
がない。このため、遠心分離によって凍結物から分離し
た濃縮物が当該洗滌水の補給によって過度に希釈される
（濃縮率が低下する）という不都合を未然に防止するこ
とができる。

【０００９】また、本発明の固液分離装置として好まし
いものは、上記遠心分離部には、上記回転容器の外壁面
から放出された液体を回収して貯留する貯留部と、当該
貯留部に蓄えられた液体を外部に送出する送液管とが更
に備えられている固液分離装置である。かかる構成の本
発明の固液分離装置では、上記遠心分離によって回転容
器の外壁面から放出された液体をそのまま遠心分離部の
外部に送出することなく一旦貯留部に蓄えおくことがで
きる。このことによって、当該回収液体（例えば濃縮果
汁）から揮発性成分が大気に放散して失われるのを低減
することができる。

【００１０】また、本発明の固液分離装置として好まし
い他のものは、上記回転容器に被処理体を供給する供給
管と当該回転容器から被処理体（典型的には遠心分離後
の固体形状物）を排出する排出管とが相互に独立して備
えられている固液分離装置である。かかる構成の本発明
の固液分離装置では、回転容器への被処理体の供給と回
収とをスムーズに行うことができる。このことによっ
て、固液分離作業効率の一層の向上を実現することがで
きる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の固液分離装置の好
適な実施形態を図面を参照しつつ説明する。

【００１２】本発明の固液分離装置として好ましい第一
の実施形態を図１および図２を参照しつつ説明する。図
１に模式的に示すように、本実施形態に係る固液分離装
置１０は、大まかにいって、遠心分離部１２と、ヒータ
ー部１８と、電源部６と、回転駆動部７とから構成され
ている。電源部６は、ヒーター部１８および回転駆動部
（モーター部）７に電力を供給する。この電源部６に
は、典型的には使用者が電圧レベルを随意に調整し得る
制御部が併設されており、ヒーター部１８および回転駆
動部７への供給電力が適宜調整され得る。回転駆動部７
は後述する遠心分離部１２におけるローター部分（後述
する回転容器１５等の回転する部分）と接続されてい
る。

【００１３】次に、本実施形態に係る固液分離装置１０
を特徴付ける要部であるヒータ部１８および遠心分離部
１２の構成を図２を参照しつつ説明する。本実施形態に
係る固液分離装置１０は、一般的な遠心脱水機と同様、
密閉可能なケース１３の中に、一般的にはバスケットと
呼ばれる円筒形状の回転容器１５が回転可能に装備され
ている。而して、図２に示すように、本実施形態に係る
回転容器１５は、上方からドーナツ形状にみえるような
中央部にホール１７が存在する中空円筒形状に形成され
ている。この中央ホール１７の縁部に相当する回転容器
１５の内壁部１５ｄは、好ましくはステンレス等からな
る金網（メッシュ板）によって形成されている。他方、
図２に示すように、この中空円筒状回転容器１５の外壁
面は、液体が通過可能な孔１５ｂを有する多孔性外壁板
１５ａ（典型的にはステンレス鋼板等の金属板製）によ
って構成されている。これにより、遠心分離（脱水）操
作時において、回転容器１５内に存在する液体を外壁板
１５ａの孔１５ｂを介して回転容器１５の外に放出する
ことができる。そして、ケース１３の底部には送液口１
３ａが形成されており、回転容器１５から遠心分離操作
によって放出された液体は、かかる送液口１３ａを介し
て本固液分離装置１０外に送出される。一方、この回転
容器１５の底板部１５ｃは円形プレート状に形成されて
おり、その中心部分には上記回転駆動部７に連なる回転
駆動軸１１が結合している。これにより、回転駆動部７
の駆動に応じて中空円筒状回転容器１５を所望する回転
速度で回転運動させることができる。

【００１４】次に、本実施形態に係るヒーター部１８を
説明する。図２に示すように、本実施形態に係るヒータ
ー部１８は、上記電源部６と電気的に接続する支持軸１
９の先端に設けられている。本実施形態に係るヒーター
部１８は電熱線コイルおよび放熱金属板等から構成され
る一般的なものであるが、ヒーター部自体の構成は本発
明を限定するものではなく従来から知られている種々の
機構・様式のものが使用され得る。ところで、本発明の
固液分離装置では、回転容器が回転する際に回転容器に
収容された被処理体における回転中心軸寄りの部分がヒ
ーター部によって加熱されるように、当該ヒーター部を
配置する必要がある。このことを実現させるため、好ま
しくは、ヒーター部は、回転容器が回転する際の回転中
心軸に相当する位置（回転状態の回転容器によって空間
に描かれる回転体（像）の中心軸方向に沿う位置をい
う。以下同じ。）または当該中心軸に近傍する位置に配
置される。而して、本実施形態においては図２に示すよ
うに、支持軸１９は上記回転駆動軸１１と同一線上とな
るように回転容器１５の中央上方に吊り下げた状態で設
置されており、結果、ヒーター部１８は中央ホール１７
の中心部に配置されている。このことによって、本実施
形態に係る固液分離装置１０では、回転容器１５が回転
する際に当該回転容器１５に収容された被処理体（凍結
物）の当該回転中心軸寄り部分（内壁１５ｄに近接する
部分）を加熱することができる。

【００１５】次に、本実施形態に係る固液分離装置１０
を使用して凍結物（ここでは被処理体として果汁の凍結
物について説明する。）から氷部分と有効成分濃縮部分
即ち濃縮液を分離する場合の典型的な一態様を説明す
る。先ず、果汁を凍結温度より若干低い温度まで過冷却
等することによって得た液状濃縮物を含む凍結物（以下
「氷結物Ｓ」という）を図示しない供給口からケース１
３内の中空円筒状回転容器１５に収容（充填）する。こ
のとき回転容器１５に上蓋１５ｅを被せることが氷結物
の溢れ出し防止および高密充填の観点から好ましい。次
いで、本固液分離装置１０におけるローター部に相当す
る回転容器１５を回転させ、好ましくは遠心効果Ｚが４
００またはそれ以上で遠心分離（脱水）処理を施す。こ
れにより、氷結物Ｓの表面に遊離状態で存在する果汁成
分の液状濃縮物を多孔外壁板１５ａの孔１５ｂを介して
容器１５の外に放出することができる。さらに、このと
き、ヒーター部１８を発熱させて回転中の回転容器１５
内の金網状内壁１５ｄ近接部分を加熱する。すると、当
該部分に近接する氷結物Ｓの氷部分の一部が融けて水が
生じる。而して、当該溶融水によって、回転容器１５内
の氷結物Ｓを洗滌することができる。すなわち、回転容
器１５の回転中心軸寄りの部分である金網状内壁１５ｄ
近接部分において生じた溶融水は、遠心力によって氷結
物Ｓの氷部分の間隙を伝わって外壁面側へ移動すること
となる。この移動の過程がすなわち氷結物Ｓの洗滌プロ
セスに相当する。従って、本実施形態に係る固液分離装
置１０によれば、ヒーター部１８からの加熱によって、
氷結物Ｓの氷部分の一部を融かし、その溶融水によって
氷結物Ｓ氷部分の表面を洗滌することができる。この洗
滌効果によって、氷結物Ｓ氷部分の表面に付着している
単なる遠心操作では遊離し得ない濃縮物を溶出させるこ
とができる。而して、この溶出した濃縮液は、溶融水と
共に多孔外壁板１５ａの孔１５ｂを介して容器１５の外
に放出される。放出された濃縮液は送液口１３ａを介し
て外部に送られる。なお、加熱・洗滌処理を含む遠心分
離操作が終了した際には、回転容器１５内に残った氷結
物Ｓは、種々の掻き取り器によって或いは水を注入して
希薄なスラリー状態として排出することができる。

【００１６】以上のように、本実施形態に係る固液分離
装置１０によれば、氷結物Ｓに付着した濃縮物の分離・
回収を効率的に行うことができるとともに、当該氷結物
Ｓの一部を用いて効果的に遠心方向に氷部分を洗滌する
ことができる。このため、氷結物Ｓから分離した濃縮物
が過度に希釈されることがない。従って、本発明の本実
施形態に係る固液分離装置１０を使用することによっ
て、原料となる果汁等の液状物から効率よく凍結濃縮物
を得ることができる。

【００１７】次に、第二の実施形態として上述の貯留部
と送液管とが備えられていることを特徴とする本発明の
固液分離装置の好適な一具体例を説明する。なお、本実
施形態に係る固液分離装置２０についてもその大まかな
全体構成は図１に示すとおりである。以下、その特徴的
な要部である遠心分離部２２について図３を参照しつつ
詳述する。

【００１８】図３に示すように、本実施形態に係る固液
分離装置２０における遠心分離部２２では、円筒状のケ
ース２３の中に中空円筒状のローター２４が配置されて
いる。而して、当該ローター２４には、中央ホール部分
２７を包囲するようにしてその周縁部分に本実施形態に
係る中空円筒状の回転容器２５が一体に形成されてい
る。すなわち、図３に示すように、この回転容器２５
は、上記第一の実施形態と同様、液体が通過可能な孔２
５ｂを有する多孔性外壁板２５ａによってその外壁面が
構成されている。この外壁板２５ａの下端部には、上記
中央ホールに対応する中央開口部を有するドーナツ盤状
の円形プレートからなる底板部２５ｃが形成されてい
る。一方、多孔性外壁板２５ａの上端部はローター２４
の上面部２４ａに固着している。このように、本実施形
態に係る回転容器２５は、ローター２４上面部２４ａと
多孔性外壁板２５ａと円形プレート状底板部２５ｃとか
ら構成されている。なお、本回転容器２５においては、
上記内壁１５ｄに相当するものはなく、ローター２４上
面部２４ａの内縁部から底板部２５ｃの内縁部に至る部
分２５ｄは開放されている。従って、中央ホール２７お
よびこの開放部分２５ｄを介して回転容器２５内に氷結
物Ｓを収容・充填することができる。

【００１９】一方、ローター２４の底面部２４ｃには、
ほぼ中央ホール２７に対応する中心部分において凹部が
形成されている。この凹部が後述するように本実施形態
に係る貯留部２４ｄに相当する。また、この貯留部２４
ｄ周囲の底面部２４ｃは擂り鉢状に緩い傾斜が形成され
ており、底面部２４ｃに存在する液体はこの傾斜に沿っ
て貯留部２４ｄに流入する。なお、本実施形態に係るロ
ーター２４の底面部２４ｃには上記送液口１３ａのよう
な内部に貯留する液体を外部に送出する開口部は設けら
れていない。このため、貯留部２４ｄの密閉性は高く保
持されている。而して、底面部２４ｃの中央下面側（即
ち貯留部２４ｄの中央下面側）には、上記回転駆動部７
に連なる回転駆動軸２１が連結している。これにより、
回転駆動部７の駆動に応じてローター２４を回転容器２
５ごと所望する回転速度で回転させることができる。

【００２０】また、図３に示すように、本実施形態に係
るヒーター部２８は上記ヒーター部１８と同様、回転駆
動軸２１と同一線上となるように装備された支持軸２９
の先端に設けられており、回転容器２５が回転する際の
回転中心軸に相当する位置、即ち中央ホール２７の中心
部に配置されている。このことによって、本実施形態に
係る固液分離装置２０でも、回転容器２５が回転する際
には当該回転容器２５に収容された被処理体（凍結物）
の当該回転中心軸寄り部分（中央ホール２７に近位の部
分）を加熱することができる。

【００２１】さらに、本実施形態に係る固液分離装置２
０には供給管２６と送液管３０とが備えられており、こ
れらの先端部は外部から中央ホール２７に挿入・配置さ
れている。本実施形態において、この供給管２６は回転
容器２５内に氷結物Ｓを供給するためのものであり、図
３に示すようにその開放先端部は回転容器２５の上記開
放部分２５ｄに向けられている。このことによって、外
部から回転中の回転容器２５内に氷結物Ｓを充填するこ
とができる。すなわち、供給管２６先端開口部から氷結
物Ｓを放出（噴出）し、ローター２４と一体に回転して
いる回転容器２５の上記開放部分２５ｄに当該氷結物Ｓ
を供給する。すると、回転容器２５に生じている遠心力
によって、当該供給された氷結物Ｓは外壁板２５ａに移
動する。従って、この作業をある程度継続して行うこと
によって、回転容器２５内に氷結物Ｓを充填することが
できる。氷結物自体のサイズや性状に影響を受けるもの
の、かかる方法によれば、回転容器２５内に均質に氷結
物Ｓを充填することができ、後述する洗滌の効率を高め
ることができる。

【００２２】他方、本実施形態に係る固液分離装置２０
に備えられた送液管３０は、貯留部２４ｄに蓄えられた
液体を外部に送出するための管であり、図示しない吸引
ポンプに接続されている。而して、送液管３０の開口先
端部は貯留部２４ｄの底近くに配置されている。これに
より、貯留部２４ｄに貯まった液体を効率よく吸い上
げ、外部に送出することができる。

【００２３】次に、本実施形態に係る固液分離装置２０
を使用して凍結物（ここでは被処理体として果汁の比較
的濃厚なスラリー状の凍結物について説明する。）から
氷部分と有効成分濃縮部分即ち濃縮液を分離する場合の
典型的な一態様を説明する。上記第一の実施形態と同
様、果汁を凍結温度より若干低い温度まで過冷却して氷
晶を成長させること等によって得た濃厚なスラリー状の
氷結物Ｓを上述のとおりに供給管２６から回転中の回転
容器２５に供給し、回転容器２５内に均質に充填する。
次いで、上記第一の実施形態と同様、本固液分離装置２
０におけるローター２４を回転させて好ましくは遠心効
果Ｚが４００またはそれ以上で遠心分離（脱水）処理を
施しつつ、ヒーター部２８を発熱させて回転中の回転容
器２５内の氷結物Ｓの近隣部分を加熱する。これによ
り、上記実施形態と同様、回転容器２５内の氷結物Ｓが
洗滌され、当該氷結物Ｓの氷部分に付着した濃縮物を溶
出することができる。而して、本実施形態においては、
この溶出した濃縮液は、溶融水と共に多孔外壁板２５ａ
の孔２５ｂを介して容器２５の外に放出される。そし
て、加熱・洗滌処理を含む遠心分離操作を終了させてロ
ーター２４の回転を止めた場合には、当該濃縮液はロー
ター２４の外壁近くから貯留部２４ｄに流入しそこで一
旦蓄えられる。その後、上記吸引ポンプを作動させて、
当該貯留部２４ｄに貯留している濃縮液を送液管３０を
介して外部に送出することができる。なお、回転容器２
５内に残った氷結物Ｓ（氷部分が主である）は、種々の
掻き取り器によって排出可能である。あるいは上記供給
管２６から水を注入して希薄なスラリー状態として貯留
部２４ｄに流出させ、上記送液管３０から外部に排出し
てもよい。この場合、濃縮液と混合しないように回収時
期を異ならせることは当然である。

【００２４】このように、本実施形態に係る固液分離装
置２０によれば、上記第一の実施形態に係る固液分離装
置１０と同様に氷結物Ｓに付着した濃縮物の分離・回収
を効率的に行うことができるとともに、回転容器２５の
外壁面から放出された濃縮液をそのまま装置外部に送出
することなく一旦貯留部２５ｄに貯留し、密閉性に優れ
るローター２４内に蓄えておくことができる。このた
め、濃縮液が外気に接触する機会・割合を減少させるこ
とができる。このことによって、当該回収した濃縮液
（ここでは濃縮果汁）からの揮発性成分の損失を低減す
ることができる。このため、本実施形態に係る固液分離
装置２０を果汁等の凍結濃縮に適用することによって、
高品質の濃縮液を得ることができる。

【００２５】次に、第三の実施形態として回転容器に被
処理体を供給する供給管と、回転容器から被処理体を排
出する排出管とが相互に独立して設けられていることを
特徴とする本発明の固液分離装置の好適な一具体例を説
明する。なお、本実施形態に係る固液分離装置４０につ
いてもその大まかな全体構成は図１に示すとおりであ
る。以下、その特徴的な要部である遠心分離部４２につ
いて図４を参照しつつ詳述する。

【００２６】図４に示すように、本実施形態に係る固液
分離装置４０における遠心分離部４２では、円筒状のケ
ース４３の中に中空円筒状のローター４４が形成されて
いる。而して、当該ローター４４には、中央ホール部分
４７を包囲するようにしてその周縁部分に本実施形態に
係る中空円筒状の回転容器４５が一体に形成されてい
る。すなわち、図４に示すように、この回転容器４５
は、上記第一の実施形態と同様、液体が通過可能な孔４
５ｂを有する多孔性外壁板４５ａによってその外壁面が
構成されている。この外壁板４５ａの上端部はローター
４４の上面部４４ａに固着する一方、その下端部はロー
ター４４の底面部４４ｃに固着している。このように、
本実施形態に係る回転容器４５は、ローター４４上面部
４４ａと多孔性外壁板４５ａとローター４４底面部４４
ｃとから構成されている。なお、本回転容器４５におい
ても、上記第二の実施形態と同様、中央ホール４７に面
するローター４４上面部４４ａ内縁から底面部４４ｃ内
縁に至る部分４５ｄは開放されている。従って、中央ホ
ール４７およびこの開放部分４５ｄを介して回転容器４
５内に氷結物Ｓを収容・充填することができる。なお、
図４に示すように、上記第二の実施形態におけるのと同
機能・同形状の供給管４６が中央ホール４７に備えられ
ている。これにより、回転中の回転容器４５内に供給管
４６から氷結物Ｓを供給することができる。

【００２７】このローター４４の底面部４４ｃには、ほ
ぼ中央ホール４７の外縁部に沿う位置において間断的に
排出口４４ｄが形成されており、その下方には当該排出
口４４ｄから排出された被処理体（ここでは後述するよ
うにスラリー状氷結物Ｓ）を外部に排出するための排出
管５１が備えられている。一方、ローター４４の外壁部
の下端部にはスリット状に送液口４４ｂが形成されてお
り、その外方には当該送液口４４ｂから噴出する液体
（ここでは氷結物Ｓから遠心分離された濃縮物）を外部
に送出するための送液管５０が備えられている。而し
て、これら排出管５１および送液管５０は、図示しない
吸引ポンプに接続されている。これにより、これら排出
管５１および送液管５０を介して被処理体及び遠心分離
した液体をそれぞれ効率よく吸い上げ、外部に送ること
ができる。

【００２８】また、ローター４４の底面部４４ｃの中央
下面側には、上記各実施形態と同様、回転駆動部７に連
なる回転駆動軸４１が結合している。これにより、回転
駆動部７の駆動に応じてローター４４を回転容器４５ご
と所望する回転速度で回転運動させることができる。

【００２９】一方、図４に示すように、本実施形態に係
るヒーター部４８は上記ヒーター部１８，２８と同様、
回転駆動軸４１と同一線上となるように装備された支持
軸４９の先端に設けられており、回転容器４５が回転す
る際の回転中心軸に相当する位置、即ち中央ホール４７
の中心部に配置されている。このことによって、本実施
形態に係る固液分離装置４０でも、回転容器４５が回転
する際には当該回転容器４５に収容された被処理体（凍
結物）の当該回転中心軸寄り部分（中央ホール４７に近
位の部分）を加熱することができる。

【００３０】次に、本実施形態に係る固液分離装置４０
を使用して凍結物（ここでは被処理体として果汁の比較
的濃厚なスラリー状の凍結物について説明する。）から
氷部分と有効成分濃縮部分即ち濃縮液を分離する場合の
典型的な一態様を説明する。上記第一、第二の実施形態
と同様、果汁を凍結温度より若干低い温度まで過冷却し
て氷晶を成長させること等によって得た濃厚なスラリー
状の氷結物Ｓを上述のとおりに供給管４６から回転中の
回転容器４５に供給し、回転容器４５内に均質に充填す
る。次いで、上記第一の実施形態と同様、本固液分離装
置４０におけるローター４４を回転させて好ましくは遠
心効果Ｚが４００またはそれ以上で遠心分離（脱水）処
理を施す。同時に、ヒーター部４８を発熱させて回転中
の回転容器４５内の氷結物Ｓの近接部分を加熱する。こ
れにより、上記実施形態と同様、回転容器４５内の氷結
物Ｓが洗滌され、当該氷結物Ｓの氷部分に付着した濃縮
物を溶出することができる。而して、本実施形態におい
ては、この溶出した濃縮液は、溶融水と共に多孔外壁板
４５ａの孔４５ｂを介して容器４５の外に放出される。
続いて、当該遠心力によってローター４４の排出口４４
ｄから放出される。而して、放出された濃縮液は送液管
５０を介して外部に送られる。

【００３１】他方、回転容器４５内に残った氷結物Ｓ
（氷部分が主である）は、遠心分離（脱水）操作後、種
々の掻き取り器によって排出可能である。あるいは上記
供給管４６から水を注入して希薄なスラリー状態として
流出させ、上記排出口４４ｄおよび排出管５１を介して
外部に速やかに排出することができる。このように、本
実施形態に係る固液分離装置４０によれば、上記第一の
実施形態に係る固液分離装置１０と同様に氷結物Ｓに付
着した濃縮物の分離・回収を効率的に行うことができる
とともに、供給管４６と排出管５１とを相互に独立して
設けた結果、氷結物Ｓの交換作業を迅速に行うことがで
き、凍結濃縮プロセス全体の処理時間を短くすることに
寄与し得る。また、濃縮液を送液する送液管５０と氷結
物Ｓ残渣を排出する排出管５１とを別個に設けたので、
濃縮液と氷結物Ｓ残渣の回収を容易に行うことができ
る。

【００３２】以上、本発明の固液分離装置として好適な
第一、第二および第三の実施形態を説明したが、本発明
は上記形態に限定されるものではなく、種々の形態をと
り得る。例えば、上記第一の実施形態に係る固液分離装
置１０において、回転容器１５は金網状の内壁１５ｄを
有する中空円筒状に形成されているが、回転容器が回転
する際に当該回転容器に収容された被処理体における当
該回転中心軸寄りの部分がヒーター部によって加熱され
るように構成されておればよく、かかる形状に限定され
ない。例えば、単なる円筒バスケット状の回転容器でも
よい。かかる形状の回転容器を備えた場合でも、その回
転中心軸付近にヒーター部を配置するとともに、その周
囲に当該ヒーター部を包囲するようにして中空円筒状に
氷結物を収容・堆積させること（即ち第二、第三の実施
形態と同様にする。）によって、上記第一の実施形態に
係る固液分離装置１０と同様の効果を奏することができ
る。あるいは、上記各実施形態の遠心分離部１２，２
２，４２においては、回転駆動軸１１，２１，４１に対
して直立型に回転容器１５，２５，４５を支持している
が、この形状に限定されず、いわゆる懸垂型に支持され
たものでもよい。さらには、スイングローター式の回転
容器を複数備えたものであってもよい。また、遠心分離
部の回転部分（上記回転容器やローター）は回転駆動軸
に直接連結される場合の他、例えばベルトを介して脱着
可能に装備されるものでもよい。

【００３３】あるいは、上記第二の実施形態のような貯
留部を有するものとしては、上述の貯留部と送液管とが
備えられておればよく、上記形態のものに限定されな
い。例えば、第二の実施形態では、貯留部２４ｄがロー
ター２４底面部２４ｃの中心部分に形成されていたが、
これに限らずローター２４底面部２４ｃの外縁部に設け
た溝状のものであってもよい。また、上記各実施形態で
はいずれもヒーター部は、回転容器が回転する際の回転
中心軸に相当する位置または当該中心軸に近傍する位置
に配置されているが、回転容器が回転する際に回転容器
に収容された被処理体における回転中心軸寄りの部分を
当該ヒーター部で加熱し得る限り、この配置位置に限定
されない。例えば円筒状回転容器の上方や下方にヒータ
ー部を設けてもよい。この場合、回転容器の中心部位
（回転中心軸に相当する位置）に熱反射板を設けてお
き、当該ヒーター部から放射された熱を当該熱反射板に
よって反射しつつ被処理体における回転中心軸寄りの部
分に照射し得る構造であってもよい。また、本発明の目
的を達成し得る限りにおいて、本発明の固液分離装置に
は各請求項に記載の発明特定事項以外の要素を付加する
ことができる。例えば、一般的な研究試験用の低温遠心
分離機と同様に、ローター内部を冷却し得る冷却機構を
別途設けてもよい。このことによって、上記貯留部２４
ｄに貯留される濃縮液を冷却することができ、揮発性成
分の放散をさらに抑止することができる。

【００３４】

【実施例】以下、上記第二の実施形態に係る固液分離装
置２０を使用して水飴水溶液から水飴成分濃縮液を回収
した例を説明する。

【００３５】＜実施例１＞４２．０％（糖濃度）の水飴
水溶液と平均直径０．３ｍｍの氷晶とからなるスラリー
状氷結物を原材料として使用した。ここでは当該水飴水
溶液と氷晶との重量比を概ね７：３とした。尚、かかる
平均直径の氷晶は従来方法（例えば特公平６−２８５６
０号公報に詳しい）によって得ることができる。この氷
結物を図３に示す遠心分離部２２の回転容器２５内に収
容・充填した。而して、ヒーター部２８で加熱しつつ、
遠心効果Ｚが約４００で遠心分離（脱水）処理を行っ
た。また、比較例１として、４１．７％（糖濃度）の水
飴水溶液と平均直径０．３ｍｍの氷晶とからなるスラリ
ー状氷結物（重量比は実施例１と同じ）をヒーター部２
８による加熱処理を行わずに同条件で遠心分離処理を行
った。このときの(a).氷晶溶融率：回転容器に充填した
スラリー状氷結物の氷部分全体（ｇ）に対する加熱・遠
心分離（脱水）処理によって消失（溶融）した氷部分
（ｇ）の割合（ｗｔ％）、(b).濃縮液付着率：回転容器
に収容したスラリー状氷結物の遠心分離処理後における
氷部分全体（ｇ）に対する当該氷部分に付着している水
飴濃縮液（ｇ）の割合（ｗｔ％）、および、(c).付着液
回収率：回転容器に収容したスラリー状氷結物の加熱し
ない場合での遠心分離（脱水）処理後に氷部分に付着し
ている水飴濃縮液全体（ｇ）に対する加熱した場合の遠
心分離（脱水）処理によって分離・回収された水飴濃縮
液（ｇ）の割合（ｗｔ％）を調べた。これらの結果を表
１に示した。

【００３６】

【表１】

【００３７】表１から明らかなように、本発明の固液分
離装置２０（図３）を使用して加熱処理と遠心分離（脱
水）処理を施すことによって、スラリー状氷結物の氷部
分を４４．６％溶融させるとともに当該氷部分に付着し
ている全水飴濃縮液のうちの実に９８．４％を回収する
ことができる。一方、比較例１から明らかなように、加
熱処理を施さないものでは、かかる氷部分に付着してい
る水飴濃縮液を回収することはできない。このように、
本発明の固液分離装置を使用することによって、水飴の
濃縮と当該濃縮物を無駄なく回収すること（回収率の向
上）とを両立させることができる。

【００３８】＜実施例２＞５７．５％（糖濃度）の水飴
水溶液と平均直径０．３ｍｍの氷晶とからなるスラリー
状氷結物を原材料として使用した。当該水飴水溶液と氷
晶との重量比は実施例１と同様である。この氷結物を図
３に示す遠心分離部２２の回転容器２５内に収容・充填
した。而して、ヒーター部２８で加熱しつつ、遠心効果
Ｚが約４００で遠心分離（脱水）処理を行った。また、
比較例２として、５８．９％（糖濃度）の水飴水溶液と
平均直径０．３ｍｍ氷晶とからなるスラリー状氷結物
（重量比は上記実施例や比較例と同じ）をヒーター部２
８による加熱処理を行わずに同条件で遠心分離（脱水）
処理を行った。かかる実施例２および比較例２における
(a).氷晶溶融率（ｗｔ％）、(b).濃縮液付着率（ｗｔ
％）、および、(c).付着液回収率（ｗｔ％）を調べ、結
果を上記表１に示した。

【００３９】表１から明らかなように、かかる高濃度の
スラリー氷結物についても上記実施例１と同様に水飴濃
縮液のさらなる濃縮および回収率の向上を両立し得た。
すなわち、本発明の固液分離装置２０（図３）を使用し
て加熱処理と遠心分離（脱水）処理を施すことによっ
て、スラリー状氷結物の氷部分を４０．６％溶融させる
とともに当該氷部分に付着している全水飴濃縮液のうち
の実に９６．９％を回収することができた。比較例２に
おける(b).濃縮液付着率（２１．４％）から明らかなよ
うに、かかる高濃度の水飴水溶液では粘性が高く、氷部
分に付着する濃縮液画分の割合も多くなる。このため、
従来の単なる遠心脱水によっては当該濃縮液画分を高率
に回収することは困難であった。しかるに本発明の固液
分離装置を使用すれば、このような高濃度の水飴水溶液
であっても効果的に凍結濃縮し得るとともに当該濃縮物
を高率に回収することができる。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、凍結濃縮プロセスにお
いて高い濃縮率と濃縮物の損失の低減（即ち回収率の向
上）とを共に実現し得る、果汁、海水、コーヒー抽出
液、酵素処理液等の凍結物から濃縮部分と氷部分とを分
離し得る固液分離装置が提供される。

【００４１】すなわち、加熱機構を備えた本発明の固液
分離装置によれば、被処理体として回転容器に収容した
果汁等の凍結物を遠心分離処理する際、当該凍結物の回
転中心軸寄りの部分をヒーター部からの熱供給によって
部分的に溶融することができる。而して、当該生じた溶
融液によって、遠心分離中の凍結物（氷部分）の表面を
遠心方向に向かって洗滌することができる。これによ
り、凍結物の氷部分に付着した濃縮物を高率に回収しつ
つ、当該濃縮物を氷部分から分離することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態に係る本発明の固液分離装置の全体
構成を模式的に示すブロック図である。

【図２】一実施形態に係る本発明の固液分離装置の要部
を模式的に示す断面図である。

【図３】一実施形態に係る本発明の固液分離装置の要部
を模式的に示す断面図である。

【図４】一実施形態に係る本発明の固液分離装置の要部
を模式的に示す断面図である。

【図５】従来の凍結濃縮プロセスを模式的に示すフロー
図である。

【符号の説明】

１０，２０，４０ 固液分離装置 １２，２２，４２ 遠心分離部 １５，２５，４５ 回転容器 １５ａ，２５ａ，４５ａ 外壁板 １５ｂ，２５ｂ，４５ｂ 孔 １８，２８，４８ ヒーター部 ２４，４４ ローター ２４ｄ 貯留部 ２６，４６ 供給管 ３０，５０ 送液管 ５１ 排出管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ａ２３Ｌ 2/08 Ａ２３Ｌ 2/00 Ｚ (72)発明者 河村 和彦 愛知県名古屋市緑区大高町字関山20番地の １ 中部電力株式会社技術開発本部電気利 用技術研究所内 (72)発明者 久田 茂貴 愛知県碧南市港南町２丁目８番２ 中部電 力株式会社碧南火力建設事務所内 (72)発明者 柴田 正人 愛知県西春日井郡西枇杷島町南二ツ杁２番 地 (72)発明者 杉村 康浩 静岡県清水市七ツ新屋１丁目７−６ Ｆターム(参考） 4B017 LG01 LG14 LK11 LK23 LT05 4B027 FB24 FE06 FQ11 4D057 AA01 AA03 AB01 AC02 AC05 AD01 AE02 AF01 BA33 BA36 BC11

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 遠心分離によって凍結物から液体を分離
   し得る固液分離装置であって、 液体が通過可能な外壁面を有する回転容器を備えた遠心
   分離部と、ヒーター部とを備えており、 ここで該回転容器が回転する際に該回転容器に収容され
   た被処理体における回転中心軸寄りの部分が該ヒーター
   部によって加熱されるように構成されている、固液分離
   装置。
2. 【請求項２】 前記遠心分離部には、前記回転容器の外
   壁面から放出された液体を回収して貯留する貯留部と、
   該貯留部に蓄えられた液体を外部に送出する送液管とが
   備えられている、請求項１に記載の固液分離装置。
3. 【請求項３】 前記回転容器に被処理体を供給する供給
   管と、前記回転容器から被処理体を排出する排出管とが
   相互に独立して備えられている、請求項１または請求項
   ２に記載の固液分離装置。