JP2004237233A - Concentrator equipped with crystal separating mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種調味料、各種エキス等の液体原料を濃縮するために用いられる蒸発装置に関するものであって、特に発泡しやすい液体原料や、粘度の高い液体原料や各種廃液を取り扱うことができるとともに、濃縮にともなって析出された結晶を容易に且つ確実に除去することのできる結晶分離機構を具えた濃縮装置に係るものである。
【0002】
【発明の背景】
従来より、漢方薬生薬エキス、各種調味料、動物エキス、魚介エキス、植物エキス、醗酵液等の各種液体物質や、アミノ酸、酵母、蛋白質等の水溶液あるいは各種廃液等を液体原料とし、この液体原料の濃縮を行う場合には、種々の蒸発装置が用いられている。
これら蒸発装置の多くは、ほぼ密閉された経路内で原料液を循環させながら水分(溶媒)を蒸発させるものであるため、濃度の上昇にともなって溶質が結晶として析出されることとなる。このような結晶は、放っておくと循環経路の目詰まりを引き起こしてしまうため、種々の手段により結晶の除去が行われている。
しかしながら既存の結晶除去手段は、抜き出しポンプ等の動力源を必要とするためコスト上昇を招いてしまったり、結晶の除去効率が低い等の問題があった。
【0003】
ところで本出願人は、機械的な可動部分が無い簡単な構造であるためイニシャルコストが低く済み、またほとんど故障しないため保守費用を含めたランニングコストが低く済み、更には設置面積が少なく済むといったメリットがある液膜上昇式の蒸発装置について更なる改良を加え、特願2002−135055「高速旋回式蒸発装置」として特許出願に及んでいる。
この発明は、蒸発缶内において生じる液体成分の旋回流を、流速の早いものとすることができ、その遠心効果によって液体成分の発泡を効果的に防ぎ、更に濃縮された状態の液体成分と、新たに投入された液体原料との混合不足による焦げ付き等を防ぎ、発泡しやすい液体原料や、粘度の高い液体原料を取り扱うことができるというものである。
その後本出願人は、前記液膜上昇式の蒸発装置において、コスト上昇を招いてしまうことがなく結晶の除去を効果的に行うことができる機構の開発に取り組んだ。
【0004】
【解決を試みた技術課題】
本発明はこのような背景からなされたものであって、液体成分の発泡を防ぎ、更に濃縮された状態の液体成分と、新たに投入された液体原料との混合不足による焦げ付き等を防ぎ、発泡しやすい液体原料や、粘度の高い液体原料を取り扱うことができるとともに、濃縮にともなって析出された結晶を容易に且つ確実に除去することのできる、新規な結晶分離機構を具えた濃縮装置の開発を技術課題としたものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
すなわち請求項1記載の結晶分離機構を具えた濃縮装置は、加熱缶と蒸発缶との間を吹込管路及び戻り管路によって接続することにより循環経路を形成するとともに、前記加熱缶内に配した長管内に流入した液体原料を、この長管の外側に供給した加熱媒体からの伝導熱によって沸騰させることにより溶媒成分を蒸発させ、濃度の高まった液体成分と蒸気成分とを前記蒸発缶内に吹き込み、この蒸発缶内においてこれら液体成分と蒸気成分とを分離して高濃度の液体成分を得る蒸発装置において、前記蒸発缶は平面視で円形の横断面を有するものであり、この蒸発缶に対して前記吹込管路を接続するにあたっては、円形横断面の接線方向に流路を形成するように接続することにより、蒸発缶内において液体成分の旋回流を生じさせるものであり、且つ前記蒸発缶の中心付近であって、液体成分から結晶が分離されて形成される分離液体成分領域には、前記戻り管路における取込口を位置させたことを特徴とする結晶分離機構を具えた濃縮装置。
この発明によれば、蒸発缶内において生じる液体成分の旋回流を、流速の早いものとすることができ、その遠心効果によって発泡を効果的に抑えることができるとともに、液体成分の上層部において結晶を蒸発缶の内壁付近に移動させるため、液体成分からの結晶の分離を容易に且つ確実に行うことができる。
また蒸発缶の内壁付近に移動させられた結晶から最も離れた個所で液体成分を取り込むため、結晶が戻り管路内に入り込んでしまうのを効果的に回避することができる。
【0006】
更にまた請求項2記載の結晶分離機構を具えた濃縮装置は、前記要件に加え、前記蒸発缶下部を先細り形状と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、結晶を蒸発缶の内壁に沿って下降させるとともに、その中心付近に集中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。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下本発明について図示の実施の形態に基づいて説明する。図1中符号Dで示すものが本発明の濃縮装置であり、このものは加熱缶1と蒸発缶2との間を吹込管路3によって接続して成るものである。そして前記加熱缶1内に配した長管11内に流入させた液体原料Lを、この長管11の外側に供給した加熱媒体からの伝導熱によって沸騰させることにより溶媒成分を蒸発させ、濃度の高まった状態の液体成分L1と蒸気成分Sとを前記蒸発缶2内に吹き込み、この蒸発缶2内においてこれら液体成分L1と蒸気成分Sとの分離を行う装置である。
【0008】
以下濃縮装置Dを構成する諸部材について詳しく説明する。
まず前記加熱缶1について説明すると、このものは密閉性が確保された筐体10内に、金属等の耐熱素材から成る管路である長管11を複数本具えるものであり、この長管11の下端部を筐体10下部に形成した給液口12と連通状態とし、一方、長管11の上端部を筐体10上部に形成した排出口13に臨ませて成るものである。なお排出口13に対しては後述するように先細り形状のダクト31が接続される。また前記筐体10の側周部分には蒸気口14及びドレン口15が形成される。
【0009】
次に前記蒸発缶2について説明すると、このものは図2、3に示すように一例として円筒部20A下部に逆円錐部20Bを接続した形状の中空部材である筐体20の上部に排気口21を形成し、下部に結晶排出口22を形成し、更に側周部に流入口23を形成して成るものである。なお筐体20の形態としては、図4に示すように円筒部20A下部に逆円錐部20Bを接続し、更にこの逆円錐部の下部に小径の円筒部20a及び逆円錐部20bを接続するようにしてもよい。
そして前記結晶排出口22には結晶排出管25が接続され、この結晶排出管25の下部にはバルブ26を介在させて回収容器27を具えるものであり、バルブ26を開放することにより、液体原料L中に析出されて結晶排出管25内に蓄積された結晶Cを外部に排出できるように構成する。
【0010】
そして前記加熱缶1における排出口13と、蒸発缶2における流入口23との間を吹込管路3によって連通状態に接続し、また前記加熱缶1における給液口12と、蒸発缶2内部との間を戻り管路5によって連通状態に接続する。この結果、蒸発缶2、戻り管路5、加熱缶1及び吹込管路3を要素とした循環経路が形成されるものである。
ここで前記戻り管路5について説明すると、このものは図2に示すように前記結晶排出管25の側周部分を貫通して結晶排出管25の内部に至り、その後屈曲して上昇し、筐体20内部にまで至るようにして配置されるものである。そして戻り管路5の上端部である取込口50を、一例として筐体20の下部を構成する逆円錐部20B内に位置させるものであり、液体成分L1から結晶Cが分離された分離済液体成分領域Eに位置させる。
また前記取込口50に対して適宜金網等によって構成されたフィルタを取り付けることにより、戻り管路5への結晶Cの流入を積極的に防ぐようにしてもよい。
なお前記戻り管路5には濃縮液排出口51を形成するものであり、バルブ52を開放することにより、濃縮された状態の液体成分L1を外部に排出できるように構成する。
【0011】
ここで前記吹込管路3及び流入口23の形態について更に詳しく説明するものであり、これらの構成については、一例として本出願人による特許出願である特願2002−135055「高速旋回式蒸発装置」に開示されたものを採用するものである。
まず前記吹込管路3は図3に示すように、蒸発缶2に対して円形横断面の接線方向に流路を形成するように接続することにより、蒸発缶2内において液体成分L1及び蒸気成分Sの旋回流を生じさせるように構成される。そして吹込管路3における加熱缶1との接続部位を、先細り状のダクト31によって構成し、更に吹込管路3における蒸発缶2との接続部位近傍の開口断面積S3が、前記複数本の長管11の開口断面積S11の総和よりも小さくなるように設定した。
また前記流入口23は図3(c)に示すように、垂直辺が水平辺よりも長い長方形状のスリットとするものであり、吹込管路3における蒸発缶2との接続部位の開口断面の形状も、垂直辺が水平辺よりも長い長方形状とし、蒸発缶2内に吹き込む液体成分L1と蒸気成分Sとが薄層状態に成るように構成した。
【0012】
また前記蒸発缶2における排気口21の後段部分にはコンデンサ7を接続し、更にその後段に真空ポンプPを接続する。
更にまたこの実施の形態においては、前記蒸発缶2における筐体20内に液体原料Lを供給するものであり、給液タンク8に貯留された液体原料Lを、バルブ81の開度を調整することにより、筐体20内に配したノズル82から噴出するものである。
【0013】
更にまた前記加熱缶1に形成した蒸気口14には蒸気供給装置9を接続するものであり、ここから筐体10内に供給された蒸気が、長管11内に位置する液体原料L(濃縮後の液体成分L1も含む)に対して熱を伝導し、その結果蒸気は凝集してドレン口15から外部に排出される。
【0014】
本発明の濃縮装置Dは、一例として上述したように構成されるものであり、以下この装置の作動態様について説明する。
まず真空ポンプPを起動して液体原料L及び液体成分L1が循環する経路内の減圧を図り、この状態でバルブ81の開度を調節して、漢方薬生薬エキス、各種調味料、動物エキス、魚介エキス、植物エキス、醗酵液等の各種液体物質や、アミノ酸、酵母、蛋白質等の水溶液あるいは各種廃液等を液体原料Lとしてノズル82から蒸発缶2内に供給する。次いで蒸気供給装置9から加熱缶1内に蒸気を供給するものであり、長管11を加熱した蒸気は凝集し、ドレン口15から外部に排出される。なおこの実施の形態では、真空ポンプPを用いて循環経路内の減圧を行い、液体原料Lの沸点低下を図っているが、液体原料Lの種類等によっては減圧を要さない場合もある。
【0015】
このような状況の下、液体原料Lは、戻り管路5を経由して加熱缶1に至って長管11内に供給され、蒸気から伝導される熱によって長管11内部で沸騰し、発生した蒸気成分Sが長管11内を上昇する際に液体成分L1を引き上げることとなる。
そしてこれら蒸気成分Sと液体成分L1とは長管11内を上昇して排出口13に至りここから吹込管路3内に入り込むものであり、このとき先細り状のダクト31を通過するとともに、蒸発缶2との接続部位近傍の開口断面積S3を複数本の長管11の開口断面積S11の総和よりも小さく設定した吹込管路3を通過するため流速が増すものである。なおこの実施の形態では、吹込管路3内における蒸気成分Sと液体成分L1との流速が、100〜250m/sとなるようにした。
【0016】
次いで蒸気成分Sと液体成分L1とは、蒸発缶2における流入口23から筐体20内に流入する。このとき図3に示すように、蒸発缶2は平面視で円形の横断面を有するものであり、この蒸発缶2に対して吹込管路3が円形横断面の接線方向に流路を形成するように接続されているため、蒸発缶2内において液体成分L1の旋回流を生じさせることができる。
特にこの実施の形態では、前記旋回流の回転数は、小型の装置で20000rpm程度、大型の装置で1000rpm程度と、既存の装置と比べて高い値とすることができるため、遠心効果により液体成分L1の発泡を効果的に抑えることができるものである。またこの実施の形態では、前記吹込管路3における蒸発缶2との接続部位の開口断面を、垂直辺が水平辺よりも長い長方形形状としたため、蒸発缶2内に吹き込む液体成分L1と蒸気成分Sとが薄層状態となり、流入口23から排気口21に向けて移動する蒸気成分Sの流れが、流入口23から排出口22に向けて移動する液体成分L1の流れに干渉してしまうことがない。
そして蒸気成分Sは排気口21からコンデンサ7に至り、凝集液となって外部に排出される。
【0017】
一方、液体成分L1は、旋回流のほぼ中心に位置する取込口50に流入して戻り管路5内に取り込まれることとなる。
このとき、液体原料Lが濃縮されるに伴って析出された結晶Cは前記旋回流の回転によって筐体20の内壁部付近に集中することとなり、図2に示すように筐体20の中心部分には、液体成分L1から結晶Cが分離された分離済液体成分領域Eが形成される。その後結晶Cは、水流とともに徐々に下降してやがて結晶排出管25内に堆積してゆく。このため結晶Cは戻り管路5内に流入してしまうことがない。
このような運転を継続することにより、濃縮された状態の液体成分L1は、前記ノズル82から供給された新たな液体原料Lを伴って再び加熱缶1における長管11内に位置することとなる。なおこの際、濃縮された状態の液体成分L1は、新たに供給された液体原料Lと混ざり合うため、濃度が均一となった状態で加熱缶1に供給されることとなり、複数の長管11での流量が不均一になることが無く、液切れによる過熱や焦げ付きが生じない。また長管11内に結晶Cが入り込まないため、このものを閉塞してしまうことがなく、更に熱伝導を阻害してしまうことがない。
【0018】
そして以上のような操作を継続し、液体成分L1が所望の濃度となった時点でバルブ52を開放し、濃縮された状態の液体成分L1を外部に排出するものである。また結晶排出管25内にある程度の量の結晶Cが溜まった時点でバルブ26を開放し、このものを外部に排出するようにする。
【0019】
【発明の効果】
本発明によれば、液体原料Lを濃縮した液体成分の発泡を防ぎ、更に濃縮された状態の液体成分と、新たに投入された液体原料Lとの混合不足による焦げ付き等を防ぎ、発泡しやすい液体原料Lや、粘度の高い液体原料Lを効率的に濃縮することができるとともに、濃縮にともなって析出された結晶Cを容易に且つ確実に除去することができる。特に蒸発缶2内に位置する全ての液体成分L1から結晶Cの分離を行うため、この分離を極めて高効率で行うことができる。更に結晶Cを除去するために格別動力を必要としないため、装置のコスト上昇を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の濃縮装置を骨格的に示す側面図である。
【図2】蒸発缶内部の様子を示す縦断側面図である。
【図3】蒸気缶に対する戻り管路の接続の様子を示す斜視図、平面図及び側面図である。
【図4】形態を異ならせた蒸発缶を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
D 濃縮装置
1 加熱缶
10 筐体
11 長管
12 給液口
13 排出口
14 蒸気口
15 ドレン口
2 蒸発缶
20 筐体
20A 円筒部
20a 円筒部
20B 逆円錐部
20b 逆円錐部
21 排気口
22 結晶排出口
23 流入口
25 結晶排出管
26 バルブ
27 回収容器
3 吹込管路
31 ダクト
5 戻り管路
50 取込口
51 濃縮液排出口
52 バルブ
7 コンデンサ
8 給液タンク
81 バルブ
82 ノズル
9 蒸気供給装置
C 結晶
E 分離済液体成分領域
L 液体原料
L1 液体成分
P 真空ポンプ
S 蒸気成分
S3 開口断面積
S11 開口断面積[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an evaporator used for concentrating liquid raw materials such as various seasonings and various extracts, and particularly capable of handling a liquid raw material which is easily foamed, a liquid raw material having a high viscosity and various waste liquids. The present invention relates to a concentrating device provided with a crystal separation mechanism capable of easily and surely removing crystals precipitated due to concentration.
[0002]
BACKGROUND OF THE INVENTION
Conventionally, various liquid substances such as herbal medicine herbal extracts, various seasonings, animal extracts, seafood extracts, plant extracts, fermentation liquids, and aqueous solutions or various waste liquids of amino acids, yeasts, proteins, and the like have been used as liquid raw materials. When performing concentration, various evaporators are used.
Many of these evaporators evaporate water (solvent) while circulating the raw material liquid in a substantially closed path, so that the solute is deposited as crystals as the concentration increases. Such crystals cause clogging of the circulation path if left unchecked. Therefore, the crystals are removed by various means.
However, the existing crystal removing means requires a power source such as a drawing pump or the like, resulting in an increase in cost and a low efficiency of removing crystals.
[0003]
By the way, the applicant has the advantage that the initial cost is low because of a simple structure having no mechanical moving parts, the running cost including the maintenance cost is low because there is almost no failure, and the installation area is further reduced. A further improvement has been made to a certain liquid film elevating type evaporator, and a patent application has been filed as Japanese Patent Application No. 2002-135055 "High-speed revolving evaporator".
According to the present invention, the swirling flow of the liquid component generated in the evaporator can be made to have a high flow velocity, the foaming of the liquid component is effectively prevented by the centrifugal effect, and the liquid component in a further concentrated state is provided. This prevents sticking or the like due to insufficient mixing with the newly introduced liquid material, and enables the liquid material which is easily foamed or the liquid material having a high viscosity to be handled.
Subsequently, the present applicant worked on the development of a mechanism capable of effectively removing crystals without increasing the cost in the liquid film rising type evaporating apparatus.
[0004]
[Technical issues to be solved]
The present invention has been made in view of such a background, and prevents foaming of a liquid component, and further prevents burning due to insufficient mixing of a liquid component in a concentrated state and a newly introduced liquid material, and foaming. Development of a concentrator equipped with a new crystal separation mechanism that can handle liquid raw materials that are easy to process and liquid raw materials with high viscosity, and that can easily and reliably remove crystals precipitated during concentration. Is a technical issue.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
That is, in the concentrating apparatus having the crystal separation mechanism according to the first aspect, a circulation path is formed by connecting the heating can and the evaporator with a blowing pipe and a return pipe, and the heating vessel and the evaporating vessel are arranged in the heating can. The liquid component that has flowed into the elongated tube is boiled by conduction heat from the heating medium supplied to the outside of the elongated tube to evaporate the solvent component, and the concentrated liquid component and the vapor component are separated into the evaporator. In the evaporator, the liquid component and the vapor component are separated in the evaporator to obtain a high-concentration liquid component. In the evaporator, the evaporator has a circular cross section in plan view. In connection with the above-mentioned blowing pipe, the connection is made so as to form a flow path in the tangential direction of the circular cross section, thereby generating a swirling flow of the liquid component in the evaporator. A crystal separation mechanism, wherein an intake in the return line is located in a separated liquid component region near the center of the evaporator where crystals are separated from the liquid component. Concentrator with a.
According to the present invention, the swirling flow of the liquid component generated in the evaporator can be made to have a high flow velocity, the foaming can be effectively suppressed by the centrifugal effect, and the crystal is formed in the upper layer of the liquid component. Is moved to the vicinity of the inner wall of the evaporator, so that crystals can be easily and reliably separated from the liquid component.
In addition, since the liquid component is taken in at a position farthest from the crystal moved near the inner wall of the evaporator, it is possible to effectively prevent the crystal from entering the return pipe.
[0006]
Furthermore, a concentrating device having a crystal separation mechanism according to
According to the present invention, the crystal can be lowered along the inner wall of the evaporator and concentrated near the center thereof.
The above object is achieved by using the configuration of the invention described in each of the claims.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on the illustrated embodiments. The reference numeral D in FIG. 1 denotes a concentrator according to the present invention, which is constituted by connecting a heating can 1 and an evaporating can 2 by a
[0008]
Hereinafter, various members constituting the concentration device D will be described in detail.
First, the heating can 1 will be described. This heating can 1 is provided with a plurality of long pipes 11 which are pipes made of a heat-resistant material such as a metal in a
[0009]
Next, the
A
[0010]
The
Here, the
By attaching a filter made of a wire mesh or the like to the
The
[0011]
Here, the configuration of the blow-in
First, as shown in FIG. 3, the
As shown in FIG. 3 (c), the
[0012]
Further, the condenser 7 is connected to a portion of the
Furthermore, in this embodiment, the liquid raw material L is supplied into the
[0013]
Furthermore, a
[0014]
The concentrating device D of the present invention is configured as described above as an example, and an operation mode of this device will be described below.
First, the vacuum pump P is started to reduce the pressure in the path in which the liquid raw material L and the liquid component L1 circulate, and in this state, the opening of the
[0015]
Under such circumstances, the liquid raw material L was supplied to the
The vapor component S and the liquid component L1 rise in the long pipe 11 to reach the
[0016]
Next, the vapor component S and the liquid component L1 flow into the
In particular, in this embodiment, the rotation speed of the swirling flow can be set to about 20,000 rpm for a small apparatus and about 1000 rpm for a large apparatus, which is higher than that of an existing apparatus. L1 foaming can be effectively suppressed. Further, in this embodiment, since the opening cross section of the connecting portion of the
Then, the vapor component S reaches the condenser 7 from the
[0017]
On the other hand, the liquid component L <b> 1 flows into the
At this time, the crystals C precipitated as the liquid raw material L is concentrated are concentrated near the inner wall of the
By continuing such an operation, the concentrated liquid component L <b> 1 is again located in the long pipe 11 of the heating can 1 with the new liquid raw material L supplied from the
[0018]
The above operation is continued, and when the liquid component L1 reaches a desired concentration, the
[0019]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, foaming of the liquid component which concentrated the liquid raw material L is prevented, and the sticking etc. by insufficient mixing of the liquid component L and the newly added liquid raw material L are prevented, and it is easy to foam. The liquid raw material L and the high-viscosity liquid raw material L can be efficiently concentrated, and the crystals C precipitated due to the concentration can be easily and reliably removed. Particularly, since the crystal C is separated from all the liquid components L1 located in the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view schematically showing a concentration device of the present invention.
FIG. 2 is a vertical sectional side view showing the inside of the evaporator.
FIG. 3 is a perspective view, a plan view, and a side view showing how a return pipe is connected to a steam can.
FIG. 4 is a longitudinal sectional side view showing an evaporator having a different form.
[Explanation of symbols]
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003030744A JP2004237233A (en) | 2003-02-07 | 2003-02-07 | Concentrator equipped with crystal separating mechanism |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
2003
- 2003-02-07 JP JP2003030744A patent/JP2004237233A/en active Pending
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