JP2007511728A - 液体の冷却 - Google Patents

Abstract

例えば、溶融油脂のような供給液体は、少なくとも１つの流れる粒子のシートとなるように形成され、また、冷凍剤を該シートの両側部から粒子に向けることにより冷却される。この手段により、油脂のような溶融液体を吹き付け晶出することが可能である。

Description

本発明は、液体を冷却する方法及び装置に関する。
工業分野にて液体を急速に冷却することが望まれることが多い。かかる必要性の一例は、液体を固体粒子に変換すべきとき、また、急速な冷却が有益な微細構造物を促進すること又は形成される凝固した粒子中に望ましくない微細構造物が存在しないことである。

供給液体を噴霧し且つ形成される噴霧した供給液体を液体窒素のような冷凍剤と接触させることにより急速冷却を実行することは既に知られている。供給液体の分離されていない部分を冷却するときに必要とされるであろう時間のほんの何分の一で必要な熱を噴霧した粒子から吸収することができる。更に、供給液体が大気温度以上にて供給されるならば、噴霧した粒子と供給液体との間の大きい温度差は、急速冷却を促進することになる。冷凍剤が液化気体であるならば、その蒸発エンタルピーもまた冷却に寄与することができる。

欧州特許第０ ３９３ ９６３号は、溶融油脂の極低温結晶化技術に関する。溶融油脂は、垂直方向下向きの噴霧ノズルから吹き付けされる。垂直円錐体の形状をした噴霧粒子の拡がる流れが形成される。この円錐体は、液体窒素の吹き付けに対し同軸状に配置され、この液体窒素の吹き付けは、液体窒素の液滴のジェットを溶融油脂の円錐形をした噴霧粒子の流れの半径方向内方に向ける。ジェットは、液体窒素が噴霧ノズル自体に衝突するのを防止し得るよう４５°の角度にて下方に向けられる。溶融油脂の噴霧粒子と液体窒素の液滴とが接触する結果、油脂は、ほぼ瞬間的に有益な微結晶構造を有する固体粒子に変換される。

商業的な実施において、欧州特許第０ ３９３ ９６３号明細書に従った装置は、円筒状チャンバの頂部に配置される。油脂の固体粒子は、該チャンバの底部にて回収される。
欧州特許第０ ３９３ ９６３号明細書

装置がその最大の理論能力にて有効に作動するのを妨げる再循環パターンがチャンバ内に形成されることが判明した。従って、脂肪結晶化の大きい要求に適合するためには、幾つかのかかるチャンバが必要とされよう。

上述した問題点は、脂肪及び油の冷凍剤吹き付け結晶化にのみ限定されるものではない。この問題点は、任意の液体の極低温冷却にも当てはまる。
本発明に従い、供給液体の流れる粒子の少なくとも１つのシートを形成するステップと、冷凍剤をシートの両側部から粒子に向けるステップとを備える、供給液体を冷却する方法が提供される。

本発明はまた、供給液体の流動する粒子の少なくとも１つのシートを形成する少なくとも１つのノズルと、冷凍剤をシートの一側部に向けるよう配置された複数の冷凍剤排出オリフィスを有する少なくとも１つの第一の冷凍剤排出部材と、冷凍剤をシートの反対側部に向け得るように配置された複数の冷凍剤排出オリフィスを有する少なくとも１つの第二の冷凍剤排出部材とを備える、供給液体を冷却する装置も提供するものである。

欧州特許第０ ３９３ ９６３号明細書におけるように、液体の粒子の流れを相対的に平坦な空間内にて、すなわち円錐体ではなくシートにて配置することにより、供給液体の粒子の再循環を制限することが可能となる。その結果、上述した先行技術の配置におけるよりも、最大の理論的流量値に近い流量で噴霧ノズルを作動させることが可能となる。更に、本発明に従った方法及び装置により、冷凍剤をより効率的に利用することが可能となる。本発明に従った方法及び装置の別の有利な効果は、ノズルを直線状に配置することにより、単一のノズルが使用される場合に必要とされる寸法と同様の寸法をした単一のチャンバ内にて液体の比較的大きい処理能力を実現することができる点である。更に、より大きい供給液体の処理能力の場合でさえ、本発明に従った装置が占める空間を著しく追加することなく、複数の隣接する立方体状又は箱形のチャンバを採用することができる。

供給液体の流れる粒子のシートは、典型的に供給液体を噴霧することにより形成される。供給液体は、圧縮気体によって噴霧されることが好ましく、また、このため、ノズルは、噴霧気体の入口を有することができる。これと代替的に、機械的噴霧法を採用してもよい。

該噴霧ノズルは又は噴霧ノズルの各々は、垂直平面内にて液体の粒子の流れを提供し得るよう典型的に垂直下方を向いていることが好ましい。
液体粒子の粒子のシートの各々は、実質的に平面状とすることができる。かかるシートは、直線状の細長い出口を有するノズルによって形成することができる。これと代替的に、ノズルは、互いに協働してシートの形態をした液体の粒子の流れを提供する列状の別個の出口を有するようにしてもよい。複数のノズルが採用されるならば、これらのノズルは、１つ又はより多くの直線状に配置することができる。好ましくは、直線の幾つか又は全ては互いに対し平行であるようにする。このため、１つ又はより多くの平行なノズル列を提供することができる。隣接するノズルにより形成されたシートは互いに隣接するようにし、一方が他方に合体するか又は隔てて配置されるようにすることができる。代替的な配置において、ノズルは、例えば、三角形、四角形又は多角形のような幾何学的形状を画成する直線状に配置することができる。ノズルを平行な列状に又は幾何学的形態の側部に沿って提供することの１つの有利な効果は、幾つかのノズルを単一のチャンバ内に容易に受容することが可能な点である。

代替的な幾何学的配置において、供給液体の粒子の湾曲したシートが形成される。湾曲し又は円弧状の細長い出口を有するノズルを採用してかかる湾曲した粒子のシートを形成することができる。所望であるならば、かかるノズルを複数周方向に配置することができ、その結果、シートが互いに全体として中空の円筒状の形状を画成するようにすることができる。かかる配置は、幾つかのノズルを単一のチャンバ内に容易に受容することを可能にする有利な効果を提供する、もう１つの形態である。

第一及び第二の冷凍剤排出部材のオリフィスは、ノズルの形態に対し相補的な幾何学的形態にて配備されることが好ましい。例えば、単一の直線状に並んだ複数のノズルが存在するならば、そのノズルの直線の一側部には、第一の冷凍剤排出部材の相補的な直線状に並んだ冷凍剤排出オリフィスが位置し、また、その反対側部にて第二の冷凍剤排出部材の相補的な直線状に並んだ冷凍剤オリフィスが位置する。これと代替的に、ノズルが周縁方向に配置されるならば、冷凍剤排出オリフィスの相補的な内側リング及び相補的な外側リングが存在することになる。

第一及び第二の排出部材のオリフィスは、使用時、これらオリフィスが、オリフィスが向けられる粒子のシートから等距離となるように配備されることが好ましい。これらのオリフィスは、冷凍剤を全てその供給源近くにて粒子のシートに向け得るような向きとされることも好ましい。

本発明に従った装置の１つの好ましい配置において、ノズルは、全体として立方体状である単一のチャンバの上方領域内に配備される。別の配置において、ノズルは、全体として立方体状である複数の隣接するチャンバの上方領域内に配備される。かかる配置の結果、本発明に従った装置のモジュール式構造となる。例えば、特定数の噴霧ノズルを有する所定寸法の単一のチャンバを備える装置が特定の供給液体の流量にて特定の供給液体を冷却することができると判断され、その場合に、例えば、液体の流量の４倍の流量の同一の液体を冷却することが望まれるならば、４つの同一のチャンバが必要とされよう。好ましくは、チャンバを隣接して配置することが要求されるならば、チャンバは、それらの共通の側部を通じて互いに開放しているものとする。

典型的に、第一及び第二の冷凍剤排出部材は共に吹き付けヘッダである。
本発明に従った方法は、多数の異なる供給液体を冷却するために使用することができる。供給液体は、１５℃にて固体であり、また、液体に変換するため１５℃以上まで加熱する必要がある溶融物質とすることができる。これと代替的に、供給液体は、１５℃の液体にて自然に生ずるものでもよい。例えば、供給液体は水系液体とすることができる。本発明に従った方法は、液体を凝固させるのに特に適している。このように、凝固可能な液体の色々な例は、溶融脂肪又は油脂、油及び水系溶液、エマルジョン及び分散剤を含む。形成される固体粒子は、食料品又は医薬品として使用し又はその他の製品を製造するときに使用することができる。これと代替的に、凝固すべき（粉体の形態に）供給液体は、溶融金属又は合金としてもよい。

本発明に従った方法は、（食用）溶融油脂、油及びその他の食用物質の凝固及び結晶化に特に適している。迅速な冷却は、典型的に、望ましく且つ安定的な微細結晶状構造を脂肪又は油脂の粒子にて得ることを可能にする。平均寸法が５０μｍ以下、より好ましくは、１０μｍ以下、最も好ましくは、５μｍ以下の噴霧した粒子を形成することにより、例えば、少なくとも１０００Ｋ／秒の速度のような極めて迅速な冷却速度が実現されるようにする。従って、液体を、チャンバの出口にてほぼ完全に凝固させることができる。

冷凍剤は、−１００℃以下の沸点を有することが好ましい液化気体であることが好ましいが、それに代えて−７８℃の三重点を有する液化二酸化炭素を使用することができ、この液化二酸化炭素は、冷凍剤排出オリフィスを通過するとき、気体と固体粒子との混合体に変換される。好ましい液化気体は、液体窒素であるが、これと代替的に、液体アルゴン又は液体空気を使用してもよい。

ノズル及び冷凍剤排出部材は、典型的に、冷却した粒子の出口と、使用済み冷凍剤の同一又は異なる出口とを有するチャンバ内に収容されている。本発明に従った装置は、使用済み冷凍剤の温度を感知するセンサを有することが望ましく、該センサは、冷凍剤排出部材に対する冷凍剤の流れを制御する少なくとも１つの流れ制御弁と関連して作動する。かかる配置は、例えば、粒子を十分に冷却し、粒子の内部及び外部を凝固することを保証し、使用済み冷凍剤がチャンバからの不必要に低い出口温度を有するようにすることなく、供給液体の流れの変化と調和して冷凍剤の流れを自動的に調節することを可能にする。これと代替的に、冷凍剤の流量は、異なる供給液体の流量に対し冷凍剤の最適な流量を決定する事前の実験に基づいて手操作にて調節してもよい。

液体が凝固するとき、一部の微細な固体粒子は使用済み冷凍剤内に取り込まれてチャンバから運び出される傾向がある。このため、本発明に従った装置は、チャンバからの気体の出口と連通し、微細な粒子を使用済み冷凍剤から分離させるサイクロンを有することが好ましい。所望であれば、微細な粒子が分離されたならば、使用済み冷凍剤をコンブレッサ内にて圧縮し且つ、供給液体を噴霧するように使用することができる。これと代替的に、空気のような別個の圧縮気体を使用して供給液体を噴霧してもよい。使用済み冷凍剤を使用する場合、例えば、空気が供給液体に対し酸化のような悪影響を与えるとき、冷凍剤は、例えば、窒素であることが望ましい。かかる使用済み冷凍剤のリサイクルが行われるならば、チャンバは、使用済み冷凍剤の別の出口を有することができる。第三の出口は、微細な粒子を使用済み冷凍剤から分離させるため、バッグハウスと連通することができる。

本発明に従った方法及び装置について、添付図面を参照して単に一例として以下に説明する。
図面は正確な縮尺通りではない。図２ないし図７において、図面は晶出装置のチャンバの頂部が省略され、溶融油脂供給管及び液体窒素供給管に噴霧ノズル及び吹き付けヘッダを連結した状態を図示しない図である。

図１及び図２を参照すると、全体として箱形の形状（立方形）チャンバ１０２は、溶融液体油脂を噴霧する単一のノズル１０４と、列状の冷凍剤排出オリフィス１０８が形成された第一の吹き付けヘッダ又は管１０６の形態をした第一の冷凍剤排出装置と、列状の冷凍剤排出オリフィス１１２が形成された第二の吹き付けヘッダ又は管１１０の形態をした第二の冷凍剤排出装置（図１に図示せず）とを収容している。

噴霧ノズル１０４は、チャンバ１０２の頂部に取り付けられ、また、チャンバ１０２内に垂直方向下方を向く細長い直線状出口１１４を有している。ノズル１０４は、溶融脂肪又は油脂の供給源（図示せず）と連通する溶融油脂の第一の入口１１６と、噴霧気体の供給源（図示せず）と連通する、気体を噴霧する第二の入口１１８とを有している。溶融油脂は、例えば、０．２ＭＰａ（２バール）ないし１ＭＰａ（１０バール）の範囲のような高圧にて典型的にノズルに圧送されるが、所望であれば、例えば、３ＭＰａ（３０バール）のようなより高い圧力を使用してもよい。この目的のため、蠕動ポンプを使用することができる。噴霧気体は、典型的に、０．２ＭＰａ（２バール）ないし１ＭＰａ（１０バール）の範囲の圧力にて提供され、噴霧ノズルに供給される溶融油脂の流れが、極微細な液滴の形態にて粒子として放出されるような噴霧ノズル１０４の内部形態とされている。かかる噴霧ノズルは、既知であり且つ商業的に入手可能である。溶融油脂（又は噴霧すべきその他の液体）が噴霧気体よりも高い圧力にて供給されることが全体として望ましい。

出口１１４の形状に鑑みて、ノズル１０４から放出する液体の平坦な粒子の下方を向いた吹き付け分の外側輪郭外形は、ノズル１０４の軸線の回りにて完全に対称である円錐体の形状ではなく、薄い平面状シート１２０の形状をしている。典型的に、特に、ノズル１０４がその最大処理能力付近にて作動されるとき、シート１２０は、特に垂直方向に拡がるが、水平方向断面にて常に大きいアスペクト比を有する。第一の吹き付けヘッダ１０６は、そのオリフィス１０８がシート１２０の方を向いた状態にてシート１２０の一側部に配置される。吹き付けヘッダ１０６のオリフィス１０８は、典型的に円形の形状をし且つ小径である。オリフィス１０８の数及び寸法は、噴霧ノズル１０４から出る溶融油脂の流量に従って選ぶことができる。オリフィス１０８は均一な間隔とされている。吹き付けヘッダ１０６は、ノズル１０４の頂部に相対的に近いが、ノズル１０４自体にて溶融油脂が凝固するほど近くはない箇所にて冷凍剤が溶融油脂の粒子に衝撃を加えるよう配置されている。この理由のため、オリフィス１０８は、運動量の１つの成分が上向きの状態にて冷凍剤の一部が放出する傾向があるので、シート１２０にて水平方向を向かずに、４５°以内の角度にて水平線に対し下方を向いている。列状オリフィス１０８の幅は十分に広く、粒子は、冷凍剤と溶融油脂の粒子との間の接触領域内でシートの全幅を亙って冷凍剤と遭遇する。

冷凍剤は液体窒素であることが好ましいが、例えば、それに代えて液体アルゴン又は液体空気を使用してもよい。これらの冷凍剤の全ては−１００℃以下の温度にて液体状態にある。従って、これらの冷凍剤は、典型的に、＋５０℃の温度にて提供される溶融油脂よりも相当に低い温度である。従って、これらの冷凍剤は、効果的な冷却剤である。これらの冷凍剤は、噴霧油脂の粒子から顕熱を吸収することにより冷却するのみならず、液化気体の蒸発に必要な熱を吸収することによっても冷却効果を発揮する。このため、実際上、特に溶融油脂の寸法が１０ミクロン以下に保たれる場合、これら冷凍剤は、溶融油脂の粒子をほぼ瞬間的に凝固させることができる。液化気体の一部は、吹き付けヘッダ１０６からシート１２０の輪郭外形内を流動する粒子と接触するとき、蒸発する傾向があるため、この移動距離を最小限に保つことが望ましい。従って、液化気体が溶融油脂の粒子と遭遇する前に移動しなければならない経路長さは、５０ｍｍ以下であることが好ましい。また、液体窒素又はその他の液化気体が高速度にて液滴の形態にてオリフィス１０８から排出されるようにすることも望ましい。この結果は、液化気体を高圧力、典型的に０．２ＭＰａ（２バール）ないし０．６ＭＰａ（６バール）の範囲の圧力にて吹き付けヘッダ１０６に供給することにより実現することができる。液化気体は、適宜に高い圧力にて貯蔵することができ、また、加圧した液化気体の流れを生じさせるため、機械的ポンプを使用する必要は一般に無い。液化気体は、熱絶縁した配管（図示せず）を通じて吹き付けヘッダ１０６に伝達されることが好ましい。液化気体の貯蔵容器（図示せず）が吹き付け晶出装置から遠方にあるならば、吹き付け晶出装置に近い位置にて蒸発した気体を液体から分離させることが望ましい。かかる分離を実行する装置は、当該技術にて周知である。

第二の吹き付けヘッダ１１０は、第一の吹き付けヘッダ１０６の実質的に鏡像であり、このため、吹き付けヘッダ１０６のものに等しい寸法、数及び間隔の冷凍剤排出オリフィス１１２を有する。第二の吹き付けヘッダ１１０（図２に図示）は、粒子のシート１２０の、第一の吹き付けヘッダ１０６とは反対側に配置されている。列状のオリフィス１１２とシート１２０との間の距離は、列状のオリフィス１０８とシート１２０との間の距離に等しい。従って、溶融油脂の粒子に冷凍剤が衝撃したとき、該粒子が正味横方向に変位することはない。更に、粒子が相対的に薄いシート１２０内で流れるよう制約することは、これらの粒子が冷凍剤と急速に接触するのを促進し、従って、それらの迅速でほぼ瞬間的な凝固を促進する。

図１及び図２に図示されていないが、チャンバ１０２は、その底部にて実質的に開放しており、形成される凝固した油脂の粒子は、静止型又は動く収集装置内に自由に流動する粉体として収集することができる。収集装置は、例えば、オーガーとすることができる。本明細書の冒頭の文節にて記載した既知の吹き付け晶出装置は同様に底部にて開放しているにも拘らず、凝固した油脂の粒子のかなりの量の再循環を生じる傾向となることが分かった。本発明に従った同等の吹き付け晶出装置において、再循環は著しく減少する。

本発明に従った方法及び装置により、色々な食用油脂及び油脂を含む組成物を凝固させ有益な効果を得ることができる。例えば、このようにして結晶化された水素添加油脂は、従来の表面かき取り式熱交換器の技術によって結晶化されたものに比して優れた流動学的特性を有することが分かった。その原因は、凝固した粒子の各々の本体内にて液体油相の多数の微細結晶を有する微粒子製品が形成されるためである。製品中に固体油脂の単位質量当たり最大数の結晶がほぼ瞬間的に実現されることは、テクスチャ、味わい及び全体的な官能刺激特性のような質的な特性を失うこと無く、特定の食品組成物における水素添加油脂の比率を減少させることができるという結果をもたらす。冠状血管の疾患及びその他の疾患に対する現在の研究の結果、かかる組成物又はその組成物から作られた食料品を消費する人類にとって、かかる減少は有意義であることが示唆される。本発明に従った方法及び装置により凝固し且つ結晶化することのできる水素添加油脂の例は、水素添加菜種種油、水素添加大豆油、水素添加パーム油及び水素添加ひまわり油を含む。

形成される固体粒子を再溶融するとき、エマルジョンを実質的に不安定にすること無く、本発明に従った方法及び装置により乳製品又は植物油脂の食用可能な水中油エマルジョンを凝固させることも可能である。この要領にて効果的に凝固し又は凍結させることのできる、かかるエマルジョンの例は、ホイッピングクリームである。

図面の図１を再度参照すると、ノズル１０４は、貫通して流れる溶融油脂が凝固するのを防止するよう作用可能である加熱要素１３０により選択的に取り囲まれている。加熱要素１３０は、断続的に又は連続的に作動させるか又は始動時にのみ又は図１に示した装置を洗浄するときにのみ作動させることができる。更なる電気的加熱要素（図示せず）を使用して、工程の終了時にチャンバ１２０の壁を加熱し、作動中にその内面に蓄積した全ての凝固油脂を溶融させることができる。

図１及び図２に示した装置の全ての部品は、食品業界にて使用が許容される、例えば、ステンレス鋼のような材料にて出来たものとすることができる。
次に、図３を参照すると、液体油脂を噴霧すると共に、噴霧した油脂の粒子の１つ又は複数のシート２２０を作成する列状のノズル２０４を収容する全体として箱形のチャンバ２０２と、列状の冷凍剤排出オリフィス２０８が形成された第一の吹き付けヘッダ又は管２０６の形態をした第一の冷凍剤排出装置と、列状の冷凍剤排出オリフィス２１２が形成された第二の吹き付けヘッダ又は管２１０の形態をした第二の冷凍剤排出装置又は部材とを備える装置が示されている。図３に示した装置は、図１及び図２に示したものと同様の形態及び作用を有するが、単一の噴霧ノズル１０４に代えて、少なくとも２つ、典型的に３つ以上の噴霧ノズル２０４が直線列状に配置される点が異なる。これらのノズル２０４は、工程中に形成された粒子のシート又はカーテンを図１及び図２に示したものに比して細長くし得るよう隔てられている。各々のノズルにより形成された各々の「シート」２２０は、隣接していることが好ましいが、隔ててもよく又は次善の策であるが、冷凍剤が衝突する領域の上方又はその下方の位置にて互いに合体するようにしてもよい。その結果、吹き付けヘッダ２０６、２１０及び列状オリフィス２０８、２１２は、図１及び図２に示した装置にてそれらの対応するものよりも長くする必要がある。例えば、図３に示した装置が列状の３つのノズル２０４を有するならば、そのノズルは、チャンバの容積を何ら比較可能な程度、増大させずに、また、円錐形の粒子の分配状態を形成する既知の吹き付け晶出装置の作動と関係した再循環の問題を生ずること無く、図１及び図２に示した装置の速度の３倍の速度にて吹き付け晶出した油脂の粒子を形成することができる。

図３に図示しないが、３つのノズルには、チャンバ２０２の外部に配置されたヘッダから加圧した溶融油脂を供給することができる。
次に、図面の図４を参照すると、図示した装置は、２列のノズル及び吹き付けヘッダを収容する全体として箱形のチャンバを備えており、これらノズルの双方は、図３に関して上述した単一の配置の場合と形態及び作用の点にて完全に類似している。第一の配置は、液体又は溶融油脂を噴霧し且つ、下降する粒子のシート３２０（ａ）を形成する列状のノズル３０４（ａ）と、列状の冷凍剤排出オリフィス３０８（ａ）が形成された第一の吹き付けヘッダ又は管３０６（ａ）の形態をした第一の冷凍剤排出部材と、列状の冷凍剤排出オリフィス３１２（ａ）が形成された第二の吹き付けヘッダ又は管３１０（ａ）の形態をした第二の冷凍剤排出装置又は部材とを備えている。第二の列は類似しており、そのノズル３０４、吹き付けヘッダ３０６、３１０、オリフィス３０８、３１２は、全て図４にて接尾辞（ｂ）を付して示されている。２列にて合計６つのノズル３０４があるならば、この場合、装置は、上述したものの製造速度の６倍にて作動可能であり、再循環の問題は生じないが、より大きいチャンバとするコストは掛かる。実際上、所望であれば、各列の長さは、更なる噴霧ノズルを受容し得るよう延長することができる。また、第三の列の噴霧ノズル３０４をその他の２つの列間に配置し、また、吹き付けヘッダ３１０（ａ）、３１０（ｂ）を各々、第二の組のオリフィスが設けられるよう配置し、これらのヘッダが第三の列の噴霧ノズルから放出する液体に対し冷凍剤を向け且つ、その吹き付け晶出を実行することができるようにすることも可能である。所望であるならば、更なる列の噴霧ノズル及び必須の更なる冷凍剤吹き付けヘッダを受容することができる。

図面の図５に示した装置は、図１及び図２に関して上述した装置にて実現可能な最大値を上廻る何倍もの製造速度にて作動可能な吹き付け晶出装置の設計に対する異なる方策を具体化するものである。この場合、２つの同一の隣接するチャンバ４０２（ａ）、４０２（ｂ）があり、一列のノズル４０４（ａ）、それぞれの列のオリフィス４０８（ａ）、４１２（ａ）を有する吹き付けヘッダ４０６（ａ）、４１０（ａ）がチャンバ４０２（ａ）内に収容され且つ、粒子のシート４２０（ａ）を形成し、また、接尾辞（ｂ）を付して識別した相応する部品がチャンバ４０２（ｂ）内に収容されている。２つのチャンバ４０２（ａ）、４０２（ｂ）は、図４に関して上述した相応する装置の単一のチャンバ３０２よりも大きい容積を占めることができるが、これらは、同一の形態であるため、吹き付け晶出装置の設計及び構造に対しモジュール式の方策を実現することが可能である。このため、かかるモジュール式ユニットの列を備える吹き付け晶出装置を製造し且つ作動させることが可能である。更に、各チャンバ内での粒子のシート又は隣接するシートのアスペクト比が大きいことに鑑みて、チャンバのアスペクト比も同様に大きい。このため、１つのモジュールが取り付けられる毎にアスペクト比を減少させることができ、装置の寸法の増大は１次元においてのみ生じる。

次に、図６を参照すると、別の異なる設計上の方策を具体化する更なる装置が示されている。箱形チャンバ５０２の上方領域に四角形の側部に配置された４列の噴霧ノズル５０４（ａ）、５０４（ｂ）、５０４（ｃ）、５０４（ｄ）がある。各列の噴霧ノズル５０４は、該噴霧ノズルと関係した２つの吹き付けヘッダ４０６、５１０を有しており、その１つは噴霧した溶融油脂の粒子の「シート」５２０により画成された４辺形状の一側部に配置され、他のものは他の側部に配置されている。吹き付けヘッダ５０６、５１０は無端であり且つ、四角形の形態をしており、冷凍剤排出オリフィスの列５０８、５１２がそれぞれ形成されている。列の各々に３つのノズル５０４があるならば、図６に示した装置は、図１、図２に示し且つ図１、図２に関して説明した装置よりも１２倍速い製造速度にて作動可能である。しかし、図６に示した装置の不利益な点は、チャンバ５０２を不必要に大きくせずには、関係した全ての配管を受容することが困難な狭小な空間内に多数の吹き付けヘッダ及びノズルが存在することである。（全体として、チャンバの断面積を最小にし、例えば、吹き付けヘッダが必要とするよりも遥かに大きくないが、液体窒素のような蒸発する冷凍剤により生じた、大きい容積の増大に対応するのに十分であり、これに伴って圧力を雰囲気圧力よりも遥かに高く上昇させることがないようにすることが好ましい）。図６に示した吹き付け晶出装置は、所望であれば、２つの異なる方法の１つにて規模を拡大することができる。第一に、噴霧ノズルが配備される側部に沿って四角形の形状の寸法を増大させ、これにより、より多くのノズルを受容することが可能であるようにすることができる。第二に、更なる同心状で且つ交番的な列状の噴霧ノズル及び冷凍剤吹き付けオリフィスを追加することができる。

吹き付け晶出装置の更に別の実施の形態が図７に示されている。この実施の形態は、ハウジング６０２が円筒状の形状である点にて図１ないし図６に示したものと相違する一方、その他の全ての実施の形態において、ハウジングは、箱形又は立方体状である。更に、噴霧ノズル６０４は、全て周縁方向に配備され且つ、周縁方向に等しく隔てられている。更に、その他の図示した実施の形態におけるように、直線状の出口開口を有さずに、ノズル６０４は、細長い円弧状の出口開口を有する。その結果、噴霧された粒子はノズル５０４の各々から円弧状のシートとして噴射される。ノズル５０４の間隔は、典型的に、シートが隣接し又は互いに合体して円筒状面６２０の面積の殆ど又は全てを占めるようなものである。更なる結果は、吹き付けヘッダ６０６、６１０は、直線状の管ではなくて、欧州特許明細書３９３ ９６３号の図２に示したものと同様のリングの形態をしている。勿論、１つの吹き付けリング６０６は、円筒状「シート」６２０内に配置され、他方の吹き付けリング６１０はシート６２０の外部に配置される。内側吹き付けリング６０６を使用するとき、冷凍剤は、オリフィス６０８のリングから全体として半径方向外方に噴射され、また、外側吹き付けリング６１０を使用するとき、冷凍剤は、オリフィス６１２のリングから全体として半径方向内方に噴射される。しかし、その他の点にて、図７に示した吹き付け晶出装置の作用は、図１、図２及び図３ないし図６に関して説明したものの作用と類似している。

図７に示した吹き付け晶出装置は、所望であれば、２つの異なる方法の１つにて規模を拡大することができる。第一に、噴霧ノズルの周縁の円の寸法を増大させ、これにより、より多くのノズルを受容することを可能にすることができる。第二に、更なる同心状の噴霧ノズルのリング及び冷凍剤吹き付けオリフィスを追加することができる。

所望であるならば、図１ないし図７に示した吹き付け晶出装置の任意のものにおいて、冷凍剤吹き付けヘッダの位置及び（又は）向き及び噴霧ノズルに対するそれらオリフィスの位置及び（又は）向きが調節可能であるようにし、また、吹き付け晶出すべき特定の製品に対し最適化することができる。複数の噴霧ノズルが使用される殆どの場合、好ましい配置は、別個の噴霧ノズルからの油の吹き付け分が合体する箇所の上流（又はその上方）にて、冷凍剤と油（又は吹き付け晶出すべきその他の液体）とが交差するように配置することである。

次に、図８を参照すると、チャンバ７０２には、図１、図２に関して説明し且つ図１、図２に示したものと同等の部品と類似した噴霧ノズル７０４、液体窒素吹き付けヘッダ７０６、７１０が設けられている。噴霧装置７０４には、高温の溶融油脂が供給される。溶融油脂の正確な温度を慎重に制御し、相変化（凝固）の結果として、噴霧装置のものを含む吐出ダクト及びノズルが詰まる危険が無いようにする。溶融油脂を噴霧装置７０４に吐出するためポンプ７５０が採用される。該ポンプ７５０は、噴霧に必要な圧力にて及び選び且つ正確に制御された体積流量にて溶融油脂を吐出することができる。該ポンプ７５０は、例えば、蠕動型のものとすることができる。吹き付けヘッダ７０６、７１０には、配管７５５を介して加圧した液体窒素の供給源７５４と連通する共通の主管７５２を介して液体窒素が供給される（該供給源７５４は、従来の貯蔵タンクの形態とすることができる）。

チャンバ７０２は、シュート７５６内にて終わるその底部にて開放して、該シュートは、結晶状油脂の凝固した自由流動する粒子をオーガー７５８の入口内に案内することができ、また、使用済みの蒸発した液体窒素及び噴霧気体を含む気体が該ダクトを通ってオーガー７５８の入口まで流れる。オーガー７５８の作動により、粒子は、収集ステーション７６０に押し込まれ、この収集ステーションにて、粒子を、例えば、ドラム又は袋のような適宜な貯蔵容器（図示せず）内に供給することができる。このとき、凝固した油脂の粒子を殆ど取り込んではいないが、かかる粒子が皆無ではない気体は、導管７６２に沿ってサイクロン７６４内に流れ、該サイクロン７６４内にて取り込まれた固体油脂の残留する微細な粒子が最終的に気体から分離される。粒子は、所望であれば、回転弁７６６を通じてサイクロン７６４の底部から排出し且つ、適宜な貯蔵容器内に収集することができる。気体は、サイクロン７６４の頂部から雰囲気中に排気するか又は所望であれば、図８に示すように、リサイクルコンプレッサ７６８内にて噴霧圧力まで圧縮し且つ、導管７７０を介して噴霧気体としてノズル７０４に流すことができる。

かかるリサイクルが行われるならば、気体を図８に示した装置から排気するため別の手段が提供される。例えば、チャンバには、その頂部に気体の出口７７２を設けることができる。該出口７７２は、従来の要領にて作用して微粒子材料を気体から除去するバッグハウス７７６と配管７７４を介して連通する。気体は、出口管７７８を介して雰囲気に排気することができる。所望であれば、バッグハウス７７６を通る流れを助けるため、送風機７８０を設けることができる。所望であれば、流れ制御弁７８２を配管７７４内に配備し且つ、従来型式のプログラマブル弁コントローラ７８４を介してチャンバ７０２内に配置された圧力センサ７８６と関係付けることができ、この配置は、弁７８２の位置を自動的に調節することにより、典型的に０．１ＭＰａ（１バール）ないし０．１５ＭＰａ（１．５バール）の範囲の選んだ圧力を保つことができるようなものとする。

所望であれば、主管７５２内への液体窒素（又はその他の液体冷凍剤）の流れは、配管７５５内の流れ制御弁７９０により制御することができる。弁７９０は、使用済み気体の温度を感知することのできる温度センサ７９２（このセンサは、熱電対の形態をとることができる）と作用可能に関係付けられる。温度センサ７９２は、シュート７５６内に配置し且つ、温度信号を発生させることができ、この温度信号は、従来型式のプログラマブル弁コントローラ７９４に伝送される。１つの配置において、流れ制御弁は、使用済みの気体の感知された温度を選んだ値（例えば、−１０℃）又は選んだ範囲内に維持し得るよう作動可能である。選んだ値又は範囲は、液体窒素の消費量が最小限又は最小限に近い状態にて油脂が十分に凝固するような値となるよう経験的に決定することができる。該方法及び装置の有利な効果の１つは、チャンバ内でのこれら油脂の凝固した粒子の再循環を阻止することを可能にする点である。このため、製品の所望の特徴であること及び（又は）処理した油脂の単位生産量当たりの冷凍剤の消費量が最小であることを含む、所定の判断基準を実現し得るよう選んだ温度及び窒素の流量を最適化することができる。

単一の供給ノズルを有する冷凍剤吹き付け晶出装置の概略図的な断面側面図である。 図１に示した晶出装置の概略図的な平面図である。 単一直線状の供給ノズルを採用する１つの代替的な晶出装置の概略図的な平面図である。 ２つの平行な直線状の供給ノズルを採用する更なる代替的な晶出装置の概略図的な平面図である。 ２つの平行な直線状の供給ノズルを採用し、１つが第一のチャンバ内にて採用され、他方が第二のチャンバ内にて採用される、別の代替的な晶出装置の概略図的な平面図である。 四角形の側部の回りに供給ノズルを配置する形態を採用する更に別の代替的な晶出装置の概略図的な平面図である。 供給ノズルを周縁に配置する形態を採用する最終的な代替的な晶出装置の概略図的な平面図である。 図１ないし図７に示した任意の形態の晶出装置を組み込むことのできる装置の全体的な概略図である。

Claims (34)

1. 供給液体の流動する粒子の少なくとも１つのシートを形成するステップと、冷凍剤をシートの両側部から粒子に向けるステップとを備える、供給液体を冷却する方法。
2. 請求項１に記載の方法において、流動する粒子のシートは、供給液体を噴霧することにより形成される、方法。
3. 請求項２に記載の方法において、供給液体は、圧縮した気体により噴霧される、方法。
4. 請求項１ないし３の何れか１つの項に記載の方法において、前記シートは実質的に平面状である、方法。
5. 請求項１ないし４の何れか１つの項に記載の方法において、前記シートは湾曲している、方法。
6. 請求項１ないし５の何れか１つの項に記載の方法において、冷凍剤は液化気体である、方法。
7. 請求項６に記載の方法において、液化気体は液体窒素である、方法。
8. 請求項１ないし７の何れか１つの項に記載の方法において、供給液体は、粒子を冷却するときに液化気体によって発生された蒸気にて形成される圧縮した気体にて噴霧される、方法。
9. 請求項１ないし８の何れか１つの項に記載の方法において、粒子は、冷凍剤と接触することにより凝固される、方法。
10. 請求項１ないし９の何れか１つの項に記載の方法において、供給液体の粒子は、５０μｍ以下の平均寸法を有する、方法。
11. 請求項１０に記載の方法において、粒子は、冷凍材剤により少なくとも１０００Ｋ／秒の速度にて冷却される、方法。
12. 請求項１ないし１１の何れか１つの項に記載の方法において、供給液体は食用物質である、方法。
13. 請求項１２に記載の方法において、供給液体は溶融油脂又は油である、方法。
14. 供給液体を冷却する装置において、供給液体の流動する粒子の少なくとも１つのシートを形成する少なくとも１つのノズルと、冷凍剤をシートの一側部に向け得るよう配置された複数の冷凍剤排出オリフィスを有する少なくとも１つの第一の冷凍剤排出部材と、冷凍剤をシートの反対側部に向け得るよう配置された複数の冷凍剤排出オリフィスを有する少なくとも１つの第二の冷凍剤排出部材とを備える、供給液体を冷却する装置。
15. 請求項１４に記載の装置において、ノズルは垂直方向下方を向く、装置。
16. 請求項１５に記載の装置において、ノズルは、噴霧気体の入口を有する、装置。
17. 請求項１４ないし１６の何れか１つの項に記載の装置において、ノズルは直線状の細長い出口を有する、装置。
18. 請求項１４ないし１７の何れか１つの項に記載の装置において、１つ又はより多数の直線状に配置された複数のノズルが存在する、装置。
19. 請求項１８に記載の装置において、直線の少なくとも幾つかは互いに平行である、装置。
20. 請求項１８又は１９に記載の装置において、直線の少なくとも幾つかは、三角形、四角形、矩形及び多角形から選ばれた幾何学的形態を実質的に画成する、装置。
21. 請求項１４ないし１６の何れか１つの項に記載の装置において、前記ノズルは湾曲した細長い出口を有する、装置。
22. 請求項１５、１６及び２１の何れか１つの項に記載の装置において、周縁方向に配置された複数のノズルが存在する、装置。
23. 請求項１８ないし２０及び２２の何れか１つの項に記載の装置において、第一及び第二の冷凍剤排出部材のオリフィスは、ノズルの形態に対して相補的な幾何学的形態にて配備される、装置。
24. 請求項１４ないし２３の何れか１つの項に記載の装置において、第一及び第二の排出部材のオリフィスは、使用時、粒子の前記シートから全て等距離となるように配備される、装置。
25. 請求項１８に記載の装置において、ノズルは、全体として立方体状である単一のチャンバの上方領域内に配備される、装置。
26. 請求項１８に記載の装置において、ノズルは、全体として立方体状である複数の隣接するチャンバの上方領域内に配備される、装置。
27. 請求項２６に記載の装置において、チャンバは、それらの共通の側部を通じて互いに開放する、装置。
28. 請求項１４ないし２７の何れか１つの項に記載の装置において、第一及び第二の冷凍剤排出部材の双方が吹き付けヘッダである、装置。
29. 請求項１４ないし２８の何れか１つの項に記載の装置において、前記オリフィスは、使用時、冷凍剤をその供給源付近の前記シートに向け得るような向きとされる、装置。
30. 請求項１４ないし２９の何れか１つの項に記載の装置において、前記ノズル又は前記ノズルの各々及び冷凍剤排出部材は、冷却した粒子に対する同一又は異なる出口を有するチャンバ内に収容される、装置。
31. 請求項３０に記載の装置において、使用済み冷凍剤の温度を感知するセンサを更に備え、該センサは、冷凍剤排出部材に対する冷凍剤の流れを制御する少なくとも１つの流れ制御弁と制御可能に関係する、装置。
32. 請求項３０又は３１の項に記載の装置において、微細な粒子を使用済み冷凍剤から分離するサイクロンを更に備える、装置。
33. 請求項３２に記載の装置において、サイクロンと連通する入口と、噴霧気体を噴霧ノズルに供給し得るよう配管と連通する出口とを有するコンプレッサを更に備える、装置。
34. 請求項３３に記載の装置において、チャンバは、使用済み冷凍剤の更なる出口を有し、該更なる出口は、微細な粒子を使用済み冷凍剤から分離し得るようバッグハウスと連通する、装置。
    

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