JP2003207268A - 液体原料を用いた粉粒体の製造方法並びに粉粒体製造装置 - Google Patents

液体原料を用いた粉粒体の製造方法並びに粉粒体製造装置

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JP2003207268A JP2002004772A JP2002004772A JP2003207268A JP 2003207268 A JP2003207268 A JP 2003207268A JP 2002004772 A JP2002004772 A JP 2002004772A JP 2002004772 A JP2002004772 A JP 2002004772A JP 2003207268 A JP2003207268 A JP 2003207268A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置を大型化することなく、流動性の高い液
体原料から、粒径が数mmの細粒状凍結物を得ることに
より、このものを乾燥して粒径が数mmの粉粒体を得る
ことのできる、新規な液体原料を用いた粉粒体の製造方
法並びに粉粒体製造装置の開発を技術課題とした。 【解決手段】 真空下で液体原料Lを塊状に凍結させて
得た塊状凍結物Hを、解砕機54Aまたは整粒機54を
用いて均一な粒径の細粒状凍結物Pとし、その後この細
粒状凍結物Pを真空乾燥機に投入して昇華乾燥すること
を特徴として成るものであり、粒径が数mmオーダーで
あり、且つ粒径がほぼ均一の粉粒体Gを得ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は液体原料を用いた粉
粒体の製造方法及び装置に関するものであって、特に流
動性の高い液体原料から、粒径が数mmオーダーの粉粒
体を得ることのできる、液体原料を用いた粉粒体の製造
方法並びに粉粒体製造装置に係るものである。
【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、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タイプの乾燥機(例えば特公昭4
2−9719号)が用いられている。しかしながらこの
種の乾燥機を用いて液状原料を乾燥・造粒するにあたっ
ては以下に示すような問題点があった。
【0003】すなわち前記特公昭42−9719号に開
示された装置は、図5に示すように、内部を真空状態と
することのできる凍結部5′の下部に、上向き状態で具
えたノズル51′から液体原料Lを噴霧することにより
細粒状凍結物Pを生成し、その後このものを乾燥室1
0′内において昇華乾燥することにより粉粒体Gを得る
というものである。このような装置において、ノズル5
1′から噴霧された液体原料Lは、凍結部5′の内壁面
に至るまでの間に、蒸発する水分の潜熱によって自己凍
結するものであるが、コンマ数秒の間に瞬間的に凍結さ
せるためには噴霧液滴の径をミクロンオーダーにする
か、あるは濃度を薄くして凍結しやすくする必要があ
る。更に、粒径が数mm程度と比較的大きめの粉粒体G
(細粒状凍結物P)を得たい場合や、濃度が高いまま凍
結を行う必要がある場合には、自己凍結に要する時間が
数秒から数十秒となり、ノズル51′から噴霧された液
体原料Lが移動する距離を十mから数十m確保する必要
があるため凍結部5′を大型化しなければならない。し
かしながら前記凍結部5′と乾燥室10′とを組み合わ
せた装置において上述のように大型化した凍結部5′を
構成することは現実には不可能であり、これら凍結部
5′と乾燥室10′とを分離した構成を採らざるを得な
いのが実状である。
【0004】また例えば味噌等の流動性の低い含水物か
ら、粒径が数mmオーダーの粉粒体を得ることのできる
装置も各種開発されているが、それら装置は流動性の低
い含水物しか扱うことはできず、流動性の高い液体原料
を対象とした装置は未だ開発されていない。
【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、装置を大型化することな
く、流動性の高い液体原料から、粒径が数mmの細粒状
凍結物を得ることにより、このものを乾燥して粒径が数
mmの粉粒体を得ることのできる、新規な液体原料を用
いた粉粒体の製造方法並びに粉粒体製造装置の開発を技
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
液体原料を用いた粉粒体の製造方法は、真空下で液体原
料を塊状に凍結させて得た塊状凍結物を、解砕機または
整粒機を用いて均一な粒径の細粒状凍結物とし、その後
この細粒状凍結物を真空乾燥機に投入して昇華乾燥する
ことを特徴として成るものである。この発明によれば、
粒径が数mmオーダーであり、且つ粒径がほぼ均一の粉
粒体を得ることができる。
【0007】更にまた請求項2記載の液体原料を用いた
粉粒体の製造方法は、前記要件に加え、前記液体原料
を、半凍結状態で凍結面に付着させることにより、塊状
凍結物を形成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、流動性の高い液状原料から、粒径が数
mmオーダーであり、且つ粒径がほぼ均一の粉粒体を得
ることができる。
【0008】更にまた請求項3記載の液体原料を用いた
粉粒体の製造方法は、前記要件に加え、前記液体原料の
凍結は、自己凍結により行うことを特徴として成るもの
である。この発明によれば、液体原料を凍結させるため
の冷却装置を設ける必要がないため、粉粒体の製造装置
を小型なものとして構成することができる。
【0009】また請求項4記載の粉粒体製造装置は、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、更に前記筐体における投入口に
対して凍結処理装置の排出口を連通状態に具えるもので
あり、この凍結処理装置には、液体原料を噴霧するため
のノズルと、このノズルから噴霧された液体原料を塊状
に凍結させるための凍結面と、この凍結面に付着した塊
状凍結物を離脱するための手段と、この塊状凍結物を均
一な粒径の細粒状凍結物とするための解砕・整粒手段と
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、流動性の高い液状原料から、粒径が数mmオー
ダーであり、且つ粒径がほぼ均一の粉粒体を得ることが
できる。またノズルから噴霧された液状原料が移動する
距離を過剰に設ける必要がなく、装置全体を小型なもの
として構成することができる。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。
【0010】
【発明の実施の形態】以下本発明の液体原料を用いた粉
粒体の製造方法並びに粉粒体製造装置について説明する
ものであり、まず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。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。またこの実施の形態では、前記筐体1におけ
る投入口15に対して凍結処理装置5の筐体50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、前記凍結処理
装置5及び乾燥室10内を真空にするとともに乾燥室1
0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、凍結処理装置5内において
噴霧された液体原料Lを塊状に凍結させて塊状凍結物H
を得るものであり、その後、この塊状凍結物Hを解砕・
整粒して細粒状凍結物Pとし、続いてこの細粒状凍結物
P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細
粒状凍結物Pの乾燥処理を行い、粉粒体G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のほぼ中央に排気口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に対して凍結処理装
置5の筐体50を連通状態に具えるものである。この凍
結処理装置5は、一例として図3に示すように、筐体5
0内の上部に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
の噴出口が一つの垂直面に指向するように設置した。更
にこの実施の形態では、前記ノズル51の指向先に凍結
面52たる金属板を配するものであり、この凍結面52
をノッカー53のプランジャによって支持することによ
り、このものが前後方向(図3中では左右方向)に振動
するように構成した。
【0016】更に筐体50内における下部個所に整粒機
54を具えるものであり、この整粒機54はモータM5
を駆動源とするベーン540の羽根の外側にメッシュ5
41を配することにより、ベーン540によって塊状凍
結物Hを解砕するとともに、この解砕物をメッシュ54
1に押し付け、メッシュ541の号数に応じた粒径の細
粒状凍結物Pを生成するものである。
【0017】なお前記ノズル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56、ポンプ
57及びバルブ58を具えることにより、原料タンク5
6に投入された液体原料Lを凍結処理装置5内に噴霧で
きるように構成した。
【0018】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。
【0019】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1
6を蓋体16aによって閉鎖する。また乾燥室10内に
投入される細粒状凍結物P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。
【0020】(2)塊状凍結物の生成 そして前記真空発生装置6を起動して乾燥室10内及び
凍結処理装置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する。続いてポンプ57
を起動するとともに、バルブ58の開度を適宜調節し
て、液体原料Lをノズル51から凍結面52に向けて噴
霧するものであり、霧状となった液体原料Lは、筐体5
0内において瞬間的に半凍結状態となり、やがて凍結面
52に達し、この凍結面52に付着するとともに凍結し
ながら堆積してゆき塊状凍結物Hとなる。
【0021】(3)細粒状凍結物の生成 その後この塊状凍結物Hが所定の大きさになった時点で
整粒機54を起動するととも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。次いでノッカー53を
起動して塊状凍結物Hを凍結面52から離脱させるもの
であり、塊状凍結物Hは整粒機54によって直径数mm
程度のほぼ均一な粒径の細粒状凍結物Pとなる。その
後、この細粒状凍結物Pは投入口15を通じて乾燥室1
0内に落ち込むこととなる。
【0022】(4)乾燥動作 次いで乾燥室10内に至った細粒状凍結物P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。
【0023】(5)排出動作 やがて細粒状凍結物P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Gとして
外部に排出する。
【0024】(6)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及び凍結処理装置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。
【0025】上述したように本発明の液体原料を用いた
粉粒体の製造方法並びに粉粒体製造装置によれば、凍結
処理装置5において直径数mm程度のほぼ均一な粒径の
細粒状凍結物Pを生成した後、このものを乾燥室10内
において昇華乾燥するため、装置を大型化したり液体濃
度を薄くすることなく、流動性の高い液体原料Lから直
径数mm程度のほぼ均一な粒径の粉粒体Gを得ることが
できる。また乾燥室10には細粒状凍結物P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G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。
【0026】
【他の実施の形態】本発明は上述した実施の形態を基本
となる実施の形態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の形態を採ること
もできる。具体的には凍結処理装置5の形態を図4に示
すように異ならせるものであり、以下、図4(a)
(b)に示した凍結処理装置5と、それぞれの形態を採
った場合の粉粒体の製造方法について説明する。
【0027】まず図4(a)に示した凍結処理装置5に
ついて説明すると、このものは筐体50の上部に噴出口
を下向きにした状態でノズル51を具えるものであり、
このノズル51の下方に凍結面52として円筒状の回転
ドラムを具えるものである。そして前記回転ドラムの表
面に付着生成した塊状凍結物Hをスクレーパ53Aによ
って掻き落とすように構成した。また塊状凍結物Hを直
径数mm程度のほぼ均一な粒径の細粒状凍結物Pにする
ための手段としては解砕機54Aを用いるものであり、
このものはモータM5によって回転する回転羽根542
を具えて成るものである。
【0028】以下凍結処理装置5を上述したような構成
とした場合の粉粒体の製造方法について説明する。なお
この方法は、上述した基本となる実施の形態で示した方
法と同様に(1)装置のセッティング、(2)塊状凍結
物の生成、(3)細粒状凍結物の生成、(4)乾燥動
作、(5)排出動作及び(6)洗浄作業を行うものであ
るが、ここでは上述した基本となる実施の形態で示した
方法と異なる(2)塊状凍結物の生成、(3)細粒状凍
結物の生成についてのみ説明を行う。
【0029】(2)塊状凍結物の生成 基本となる実施の形態と同様な手法により装置のセッテ
ィングが完了したら、前記真空発生装置6を起動して乾
燥室10内及び凍結処理装置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する。続
いてポンプ57を起動するとともに、バルブ58の開度
を適宜調節して、液体原料Lをノズル51から凍結面5
2に向けて噴霧するものであり、このとき、凍結面52
たる回転ドラムを間欠的に回転させることにより、筐体
50内において瞬間的に半凍結状態となった液体原料L
を凍結面52に局所的に凍結しながら堆積させて塊状凍
結物Hを生成する。
【0030】(3)細粒状凍結物の生成 その後この塊状凍結物Hが所定の大きさになった時点で
解砕機54Aを起動するととも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。次いで凍結面52た
る回転ドラムを回転させると、スクレーパ53Aによっ
て塊状凍結物Hは凍結面52から離脱させられるもので
あり、次いで塊状凍結物Hは解砕機54Aによって直径
数mm程度のほぼ均一な粒径の細粒状凍結物Pとなる。
その後、この細粒状凍結物Pは投入口15を通じて乾燥
室10内に落ち込むこととなる。以降、基本となる実施
の形態と同様の手法により粉粒体Gが得られるものであ
る。
【0031】次に図4(b)に示した凍結処理装置5に
ついて説明すると、このものは円筒状の筐体50内にモ
ータM6によって回転する回転軸55を具えるものであ
り、この回転軸55に複数のノズル51を筐体50の内
壁面に指向させて具えて成る。すなわちこの実施の形態
では前記筐体50の内壁面を凍結面52とするものであ
る。そして前記回転軸55にスクレーパ53Aを具える
ことにより、筐体50の内壁表面に付着生成した塊状凍
結物Hを掻き落とすように構成した。また塊状凍結物H
を直径数mm程度のほぼ均一な粒径の細粒状凍結物Pに
するための手段としては解砕機54Aを用いるものであ
り、このものはモータM5によって回転する回転羽根5
42を具えて成るものである。
【0032】以下凍結処理装置5を上述したような構成
とした場合の粉粒体の製造方法について説明する。なお
この方法も、上述した基本となる実施の形態で示した方
法と同様に(1)装置のセッティング、(2)塊状凍結
物の生成、(3)細粒状凍結物の生成、(4)乾燥動
作、(5)排出動作及び(6)洗浄作業を行うものであ
るが、ここでは上述した基本となる実施の形態で示した
方法と異なる(2)塊状凍結物の生成、(3)細粒状凍
結物の生成についてのみ説明を行う。
【0033】(2)塊状凍結物の生成 基本となる実施の形態と同様な手法により装置のセッテ
ィングが完了したら、前記真空発生装置6を起動して乾
燥室10内及び凍結処理装置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する。続
いてポンプ57を起動するとともに、バルブ58の開度
を適宜調節して、液体原料Lをノズル51から凍結面5
2に向けて噴霧するものであり、このとき、回転軸55
を間欠的に回転させることにより、筐体50内において
瞬間的に半凍結状態となった液体原料Lを凍結面52に
局所的に凍結しながら堆積させて塊状凍結物Hを生成す
る。
【0034】(3)細粒状凍結物の生成 その後この塊状凍結物Hが所定の大きさになった時点で
解砕機54Aを起動するととも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。次いで回転軸55を
回転させると、スクレーパ53Aによって塊状凍結物H
は凍結面52から離脱させられるものであり、次いで塊
状凍結物Hは解砕機54Aによって直径数mm程度のほ
ぼ均一な粒径の細粒状凍結物Pとなる。その後、この細
粒状凍結物Pは投入口15を通じて乾燥室10内に落ち
込むこととなる。以降、基本となる実施の形態と同様な
手法により粉粒体Gが得られるものである。
【0035】また上述した基本となる実施の形態及び他
の実施の形態においては、液体原料Lの凍結を、自己凍
結により行うことを特徴とするが、適宜の冷却手段を凍
結処理装置5に具えることにより、自己凍結によって生
成した凍結物の融解を防止することが望ましい。
【0036】
【発明の効果】本発明によれば、装置を大型化すること
なく、流動性の高い液体原料Lから、粒径が数mmの細
粒状凍結物Pを得ることにより、このものを乾燥して粒
径が数mmの粉粒体Gを得ることができる。
【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】中間処理処理装置を示す側面図及び正面図であ
る。
【図4】形態を異ならせた凍結処理装置を示す正面図及
び斜視図である。
【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 凍結処理装置 50 筐体 51 ノズル 52 凍結面 53 ノッカー 53A スクレーパ 54 整粒機 54A 解砕機 M5 モータ M6 モータ 540 ベーン 541 メッシュ 542 回転羽根 55 回転軸 56 原料タンク 57 ポンプ 58 バルブ 59 フレキシブルパイプ 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 粉粒体 H 塊状凍結物 L 液体原料 P 細粒状凍結物
───────────────────────────────────────────────────── 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) B02C 19/18 B02C 19/18 A 4D067 F26B 9/08 F26B 9/08 4G004 // A23L 3/44 A23L 3/44 Fターム(参考) 3L113 AA05 AC24 AC47 AC67 BA39 CA08 CB35 DA24 4B022 LR06 4B035 LE01 LG48 LP24 LP43 LT20 4B048 PE02 PS02 PS15 PS18 4C076 AA31 GG06 4D067 CG04 DD03 DD11 GA20 GB05 4G004 AA00

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真空下で液体原料を塊状に凍結させて得
    た塊状凍結物を、解砕機または整粒機を用いて均一な粒
    径の細粒状凍結物とし、その後この細粒状凍結物を真空
    乾燥機に投入して昇華乾燥することを特徴とする液体原
    料を用いた粉粒体の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記液体原料を、半凍結状態で凍結面に
    付着させることにより、塊状凍結物を形成することを特
    徴とする請求項1記載の液体原料を用いた粉粒体の製造
    方法。
  3. 【請求項3】 前記液体原料の凍結は、自己凍結により
    行うことを特徴とする請求項1または2記載の液体原料
    を用いた粉粒体の製造方法。
  4. 【請求項4】 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、更に前記筐体
    における投入口に対して凍結処理装置の排出口を連通状
    態に具えるものであり、この凍結処理装置には、液体原
    料を噴霧するためのノズルと、このノズルから噴霧され
    た液体原料を塊状に凍結させるための凍結面と、この凍
    結面に付着した塊状凍結物を離脱するための手段と、こ
    の塊状凍結物を均一な粒径の細粒状凍結物とするための
    解砕・整粒手段とを具えたことを特徴とする粉粒体製造
    装置。
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