JP2013527773A - 卵殻膜分離プロセス - Google Patents

Abstract

卵殻膜を卵殻から分離するシステム及びプロセス。本システム及びプロセスは、ベンチュリを通る気流を利用して卵殻を粉砕することにより卵殻を膜から分離する。さらに、いくつかの実施形態では、本プロセスは、膜及び卵殻から水分を抽出することもできる。本システムはさらに、粉砕済み卵殻粒子を膜材料とは別個に回収するよう構成することができる。
【選択図】図１

Description

本開示は、包括的には卵殻膜分離のシステム、方法、技法、及びプロセスに関する。より詳細には、本開示は、ベンチュリを含み得る装置又はシステムを用いた卵殻膜分離に関する。

本明細書に開示した実施形態は、以下の説明及び添付の特許請求の範囲を添付図面とともに読めばより詳細に明らかとなるであろう。これらの図面は、図面を用いてさらに具体的且つ詳細に説明される典型的な実施形態のみを示すものである。

卵殻膜分離システムの一実施形態の側面図である。 図１の卵殻膜分離システムの上面図である。 卵殻膜分離システムの別の実施形態の断面図である。 卵殻膜分離システムのさらに別の実施形態の側面図である。 卵殻膜分離システム及び卵殻膜分離方法を概略的に表すフローチャートである。 卵殻膜分離方法を示すフローチャートである。

卵殻膜分離システムは、ベンチュリを利用して気流中に浮遊する材料を処理することができる。材料とベンチュリ内の衝撃波及び／又は圧力変化との相互作用で、材料の一部を粉砕することができる。ベンチュリを利用して未処理卵殻を粉砕するシステム又は方法は、卵殻の脆弱部を粉砕することにより、これを卵殻のより弾性の高い膜から分離するよう構成することができる。

本明細書中で概して説明及び図示されるような実施形態の構成要素は、多種多様な異なる構成で配置及び設計され得ることが容易に理解されるであろう。したがって、図示のような種々の実施形態の以下のより詳細な説明は、開示の範囲を制限する意図はなく、種々の実施形態を表すにすぎない。実施形態の種々の態様が図面に提示されているが、図面は、特に指示のない限り一定の縮尺で描かれているとは限らない。

「接続される」、「結合される」、及び「連通する」という語句は、機械的、電気的、磁気的、電磁的、流体、及び熱相互作用を含む２つ以上の実体間の任意の形態の相互作用を指す。２つの構成要素が相互に直接接触していなくても、これらを相互に結合することができる。例えば、中間構成要素を介して２つの構成要素を相互に結合することができる。

本明細書で用いる場合、「未処理卵殻」は、脆弱外側部と、卵殻の脆弱部の内面に付着又は部分的に付着した膜との両方を含む卵殻を指す。「未処理」卵殻は、殻付卵内に見られる卵黄又は卵白を必ずしも含まなくてもよい。「粉砕済み卵殻粒子」は、後述するように処理した後の未処理卵殻の脆弱外側部から主に構成される破片及び／又は粉末を指す。卵殻「膜」は、未処理卵殻の内面に見られ得る薄膜層を指す。

管又はパイプの長手方向は、管又はパイプの中心軸に沿った方向を指す。

本明細書で用いる場合、ベンチュリは、第１直径から第１直径よりも小さな第２直径へ、続いて第２直径よりも大きな第３直径へ移行する管又はパイプの長さを指す。移行は、ベンチュリの長手方向長さにわたって一様に生じ得る。さらに、ベンチュリの長手方向断面、例えば中心断面は、実質的に一定の直径を有し得る。

図１は、卵殻膜分離システムの一実施形態の側面図であり、図２は、図１の卵殻膜分離システムの上面図である。図１及び図２に示すように、卵殻膜を分離して水分を抽出するシステム１１０は、導入管１１２を含み得る。導入管１１２は、自由空間と連通する第１端１１４と、ベンチュリ１１８に結合され得る反対側の第２端１１６とを画定し得る。本明細書では管及びパイプに言及するが、かかる要素は全て、円形、矩形、六角形、及び／又は他の断面形状を有することができる。

導入管１１２は、第１端１１４と第２端１１６との間に、材料をベンチュリ１１８に入る前に加速させることができる長さを有し得る。いくつかの実施形態では、システムは、気流が導入管１１２の第１端１１４に入るよう構成され得る。いくつかの実施形態では、フィルタ（図示せず）を配置して、これが導入管１１２の第１端１１４への異物の導入を防止するようにしてもよい。図示の実施形態では導入管１１２がその長さに沿って実質的に一定の直径を有するが、これは全実施形態に該当するのではないことに留意されたい。

導入管１１２は、細長開口１２０をさらに含み得る。図示の実施形態では、細長開口１２０は、導入管１１２の上側部分に位置付けられる。細長開口１２０は、ホッパ１２２の開放下端と連通し得る。ホッパ１２２は、未処理卵殻等の材料を受け入れるよう構成した開放上端１２４も有し得る。特定の実施形態では、システム１１０はホッパ１２２を含まなくてもよい。かかる実施形態では、未処理卵殻等の材料は、当該技術分野で既知の任意の方法により細長開口１２０に単に挿入することができる。

ベンチュリ１１８は、導入管１１２に結合した漸縮部１２６を含み得る。漸縮部１２６は、直径が導入管１１２の直径から導入管１１２の直径よりも小さな直径へ漸減し得る。ベンチュリ１１８は、長さに沿って実質的に一定の直径を維持することができるスロート１２８も含み得る。スロート１２８の直径は、導入管１１２の直径よりも小さくすることができる。さらに、ベンチュリ１１８は、気流の方向にベンチュリの長さに沿って直径が漸増し得る漸拡部１３０も含み得る。漸拡部１３０は、鋳込み、ねじ、又は他の既知の方法によりスロート１２８に結合することができる。図示のように、漸縮部１２６は、漸拡部１３０よりも長手方向に長くすることができる。

ベンチュリ１１８は、気流発生器１３２と連通させることができ、気流発生器１３２は、第１端１１４から導入管１１２及びベンチュリ１１８を経て気流発生器１３２までの経路に沿って気流を生み出す。発生した気流の速度は、約１００ｍｐｈから超音速の範囲であり得る。システムの幾何学的形状により、気流速度は、導入管１１２内よりもベンチュリ１１８内の方で大きくすることができる。気流発生器１３２は、ファン、インペラ、タービン、タービン及びファンのハイブリッド、空気吸引システム、又は気流を発生させるのに適した別の装置、例えば高速気流を発生させるよう構成した装置として具現することができる。

気流発生器１３２は、図１及び図２に全体的に示す駆動モータ１３４により駆動され得る。モータ設計又は構成をいくつ用いることも本開示の範囲内にある。駆動モータ１３４は、任意の既知の方法を用いて軸１３３に結合し得る。軸１３３は、気流発生器１３２にも係合して回転を駆動することができる。いくつかの実施形態では、軸１３３は、歯車を含む伝動システムを備え得る。適当な駆動モータ１３４の馬力は、１５ｈｐ〜１０００ｈｐ等で大きく変化し得ると共に、処理対象材料の性質、所望の材料流速、システムの寸法、及び気流発生器１３２のサイズに応じて変わり得る。上記で開示した範囲及び本明細書の他の箇所で開示されている他の変数に関する範囲は、例示を目的としたものであり、システムを変更すること、例えばシステム１１０を拡大又は縮小することは、本開示の範囲内にある。

気流発生器１３２は、高速気流を発生させるよう回転する複数の半径方向に延びるブレードを含み得る。さらに、気流発生器１３２は、ハウジング１３５内に配置することができ、ハウジング１３５は、システム１１０内を流れる空気の出口を提供するハウジング出口１３６を含み得る。ハウジング１３５は、ベンチュリ１１８と結合し得ると共に、ベンチュリ１１８とハウジング１３５の内部とを連通させるハウジング入力口（図示せず）を有し得る。ブレードは、空気をハウジング出口１３６へ通すことができる半径方向に延びる流路を画定し得る。いくつかの実施形態では、処理済み材料は、ハウジング１３５から出る気流と共にハウジング１３５を出る。

図３は、卵殻膜分離システム３１０の別の実施形態の断面図であり、卵殻膜分離システム３１０は、特定の態様が図１及び図２に関して上述した卵殻膜分離システム１１０の構成要素と類似し得る。本開示の利益を得た当業者には、図示の実施形態の全てが類似の特徴を有することが理解されるであろう。したがって、同様の特徴は、先頭桁を「３」に増やした同様の参照符号で示す。（例えば、図１及び図２においてベンチュリを「１２８」とし、図３において類似のベンチュリを「３２８」とする。）したがって、同一視される特徴に関して上述した関連の開示は、以下で繰り返さない場合がある。さらに、卵殻膜分離システム及び卵殻膜分離方法の具体的な特徴、並びに図１及び図２に示す関連の構成要素及び／又はステップは、図面中で参照符号により図示又は特定しない場合があり、明細書中以下で具体的に述べない場合もある。しかしながら、かかる特徴は、他の実施形態で示した特徴及び／又はかかる実施形態に関して説明した特徴と明らかに同一又は実質的に同一であり得る。したがって、かかる特徴の関連の説明は、図３の卵殻膜分離システム３１０の特徴にも当てはまる。図１及び図２に示す卵殻膜分離システム及び構成要素に関して説明した特徴の任意の適当な組み合わせ及びその変形は、図３の卵殻膜分離システム及び構成要素で用いることができ、またその逆でもある。この開示パターンは、後続の図に示し本明細書中で後述するさらに他の実施形態にも当てはまる。

図３は、未処理卵殻３３８等の材料の処理中の、ベンチュリ３１８の動作の一実施形態を示す。図示の実施形態では、未処理卵殻３３８は、ホッパ３２２の上端３２４及び細長開口３２０を通して導入管３１２に導入される。未処理卵殻３３８の導入前に、気流発生器（図示せず）を利用して、システム３１０内で導入管３１２の第１端３１４からベンチュリ３１８を通って進む気流を生み出すことができる。（気流は、図３に矢印で示す方向であり得る。）気流速度は、ベンチュリ３１８内で実質的に加速し得る。未処理卵殻３３８は、気流により導入管３１２からベンチュリ３１８内へ推進させることができる。システムは、未処理卵殻３３８の直径が導入管３１２の内径よりも小さいように設計され得る。したがって、未処理卵殻３３８が導入管３１２内に入れられた場合、導入管３１２の内径と未処理卵殻３３８との間に隙間があり得る。

未処理卵殻３３８が漸縮部３２６に入ると、隙間が狭くなることで、卵殻３３８が最終的に、空気を流すことができる漸縮部３２６の断面積の実質的減少を引き起こすようになり得る。再圧縮衝撃波３４０が卵殻３３８の後方に続き得ると共に、弓状衝撃波３４２が卵殻３３８の前方に生じ得る。漸縮部３２６がスロート３２８と合体する場所に、定在衝撃波３４４もあり得る。これらの衝撃波３４０、３４２、及び３４４の作用は、未処理卵殻３３８の脆弱外側部を粉砕する。粉砕済み卵殻３４５及び膜３４６は、ベンチュリ３１８を通して気流発生器（図示せず）へ進み続けることができる。

いくつかの実施形態では、未処理卵殻３３８の粉砕は、ベンチュリ３１８を通る気流の速度又は体積による影響を受け得る。したがって、場合によっては、導入管３１２の直径、スロート３２８の直径、気流速度、及び同様のパラメータ等のパラメータを、未処理卵殻３３８を所望通りに粉砕するか又は粉砕済み卵殻３４５及び処理済み膜３４６の特性（粒径及び／又は水分含有量等）を制御するよう構成することができる。

いくつかの実施形態では、システム３１０は、未処理卵殻３３８を付着膜から膜を破壊することなく分離するよう構成することができる。例示的な一実施形態では、未処理卵殻３３８は、ホッパ３２２を通して気流に導入され得る。（未処理卵殻３３８は、未処理卵殻３３８を廃棄物とみなす他の用途、例えば製パン用の割卵作業等から得ることができる。）例示的な実施形態では、未処理卵殻３３８は、導入管３１２内を気流と共に流れることができる。気流の速度は、導入管３１２内で亜音速であり得る。一実施形態では、導入管３１２内（点Ａ及びその付近）の気流は、約１００ｍｐｈであり得る。他の実施形態では、速度はそれよりも高くても低くてもよく、例えば約１００ｍｐｈ〜約３５０ｍｐｈ、又は約７５ｍｐｈ〜１５０ｍｐｈであり得る。

例示的な実施形態では、未処理卵殻３３８は、続いて気流と共にベンチュリ３１８の漸縮部３２６へ進み、スロート３２８を通り、続いて漸拡部３３０へ進み得る。未処理卵殻３３８は、スロート３２８に達すると、超音速（マッハ１以上）の気流速度を受け得る。いくつかの実施形態では、点Ｂ及びその付近の気流は約マッハ１とすることができ、他の実施形態では、これよりも高くても低くてもよく、例えば約マッハ０．７５〜約マッハ１．５であり得る。例示的な実施形態では、未処理卵殻３３８は、ベンチュリ３１８内をこうして進むにつれて圧力上昇により圧縮され得る。

例示的な実施形態では、未処理卵殻３３８は、ベンチュリ３１８の漸拡部３３０における定在衝撃波３４４に達し得る。（いくつかの実施形態では、未処理卵殻は、定在衝撃波３４４に達する前に割れ始めることができる。）未処理卵殻３３８又は未処理卵殻の一部と定在衝撃波３４４との相互作用は、気流中に浮遊する未処理卵殻３３８を崩壊し、粉砕し、且つ未処理卵殻３３８から水分を抽出することができる。未処理卵殻の外側部分は、未処理卵殻３３８の膜部分よりも硬く且つ／又は脆弱であり得るので、外側脆弱部が定在衝撃波３４４を通過する際に崩壊し得る一方で、より柔軟で弾性のあり得る膜は、定在衝撃波３４４を無傷又は実質的に無傷で通過し得る。したがって、ベンチュリ３１８の通過後に、未処理卵殻の脆弱部が気流中に浮遊する粒子又は粉末３４５に変わり得る一方で、同じく気流中に浮遊する膜３４６は基本的に無傷であり得る。粉砕済み卵殻３４５及び膜３４６は、続いてさらなる処理のために気流に沿って進むことができる。

図４は、卵殻膜分離システム４１０のさらに別の実施形態の側面図である。図４のシステム４１０は、図１及び図２と類似した装置を含む。システム４１０は、粉砕済み卵殻及び膜をさらに処理するための後処理装置４７０をさらに含む。後処理装置４７０は、排出管４６０によりハウジング４３２の出口（図示せず）に結合され得る。

いくつかの実施形態では、後処理装置４７０は、気流中に浮遊する膜から粉砕済み卵殻を分離するよう構成することができる。これらの成分を分離するのに利用することができる装置は多数ある。例えば、後処理装置４７０は、サイクロン分離器を含み得る。かかる実施形態では、サイクロン分離器は、出口４７２等のサイクロン分離器の上部の出口を通して気流を排出することができる。これらの実施形態では、サイクロン分離器は、粉砕済み卵殻４４５及び膜４４６（空気よりも高密度であるか又は重い場合がある）をサイクロン分離器の底部に落とすことができる一方で、気流は装置の上部から排出される。サイクロン分離器は、装置の底部にエアロックを含む出口、例えば図４の出口４７４を有し得る。粉砕済み卵殻４４５及び膜４４６はいずれも、この底部出口４７４を通してサイクロン分離器から出ることができる。

いくつかの実施形態では、粉砕済み卵殻４４５及び膜４４６は、続いて、膜４４６を保持しつつ粉砕済み卵殻粒子４４５を通過させるよう構成したメッシュサイズを有する振動スクリーン（図示せず）の上を進むことができる。膜４４６は、続いて粉砕済み卵殻４４５とは別個に回収され得る。いくつかの実施形態では、かかるシステムは、システムに最初に導入された膜材料の８０％〜８５％の回収を可能にし得る。さらに、いくつかの実施形態では、このプロセスは、プロセスにおいて回収した膜を滅菌又は部分的に滅菌することもできる。

図５は、卵殻膜分離システム及び卵殻膜分離方法５１０を概略的に表すフローチャートである。図５に示すように、また他の図に関連して述べた開示と同様に、未処理卵殻を最初にホッパ５２２へ充填することができ、ホッパ５２２は未処理卵殻を導入管５１２へ供給する。導入管は、ベンチュリ５１８に結合することができ、ベンチュリ５１８を卵殻が通過して粉砕され、膜が卵殻の脆弱部から分離される。粉砕済み卵殻及び膜は、続いて装置５７０において処理することができ、装置５７０は、気流中に浮遊する粉砕済み卵殻を同じく気流中に浮遊する膜から分離すると共に膜を粉砕済み卵殻とは別個に回収するよう構成される。

図５又は他の図のいずれかに関連して説明したシステム及び／又はプロセスの任意の点にステップ及び構成要素を追加することは、本開示の範囲内にある。例えば、いくつかの実施形態では、粉砕済み卵殻及び膜を回収後にさらに処理することができる。特定の実施形態では、粉砕済み卵殻及び／又は膜を、例えば材料のさらなる選別、乾燥、及び／又は粉砕のために、図５のシステムに再導入して別個に又はまとめて再処理することができる。場合によっては、プロセス中に生成された粉砕済み卵殻は、チップ又は粗粉末の形態であってもよく、特定の実施形態では、これらのチップを再処理してより細かい粉末を得ることができる。

図６は、卵殻分離方法６１０を示すフローチャートである。この場合も、他の図に関連して同様に説明したように、未処理卵殻を最初にシステムに入れ（６２２）、その後粉砕する（６１８）ことができる。膜は、続いて粉砕済み卵殻粒子から分離されて別個に回収され得る（６７０）。この場合も、前処理、後処理、及び／又は方法中に実施される他のステップ等のステップを、方法６１０に追加することができる。

さらに詳述しなくとも、当業者が上記説明を用いて本開示を最大限に利用できると考えられる。本明細書に開示した例及び実施形態は、単なる説明及び例示と解釈すべきであり、本開示の範囲の限定とは決して解釈すべきでない。本明細書中の開示の基本原理から逸脱することなく、上記実施形態の細部に変更を加えることができることが、当業者には明らかとなろう。本発明の範囲は、本明細書に添付の特許請求の範囲及びその等価物により定義されることが意図される。

Claims (13)

1. 卵殻と付着膜を分離する方法であって、
   卵殻及び付着膜を含む未処理卵殻を気流に導入するステップを含み、
   前記気流を、ベンチュリと連通する気流発生器により発生させ、
   前記気流は、前記未処理卵殻に１つ又は複数の衝撃波を当てることにより前記卵殻を粉砕する方法。
2. 請求項１に記載の方法において、導入管を前記ベンチュリと流体連通させる方法。
3. 請求項２に記載の方法において、導入装置を、該導入装置の長手方向軸が前記導入管の長手方向軸に対して実質的に垂直になるよう該導入管に結合し、前記未処理卵殻を前記導入装置に導入する方法。
4. 請求項１に記載の方法において、前記気流発生器を前記ベンチュリの漸拡部に結合する方法。
5. 請求項１に記載の方法において、粉砕済みの前記卵殻を、該卵殻とは別個に前記膜を回収するよう構成した分離装置に導入するステップをさらに含む方法。
6. 請求項５に記載の方法において、前記気流に最初に導入された前記膜の約８０％を前記分離装置により回収する方法。
7. 請求項５に記載の方法において、前記粉砕済み卵殻を前記気流に再導入するステップをさらに含む方法。
8. 請求項１に記載の方法において、前記気流は、約１００ｍｐｈの第１速度及び約マッハ１の第２速度を有する方法。
9. 請求項１に記載の方法において、少なくとも１つの衝撃波が定在衝撃波である方法。
10. 卵殻及び付着膜を処理する方法であって、
    卵殻及び付着膜を含む未処理卵殻を気流に導入するステップを含み、
    前記気流は、約１００ｍｐｈの第１速度及び約マッハ１の第２速度を有する方法。
11. 請求項１０に記載の方法において、前記気流は、ベンチュリ内を進行する際に前記第２速度に達する方法。
12. 卵殻及び付着膜を処理する方法であって、
    卵殻及び付着膜を含む未処理卵殻を気流に導入するステップを含み、
    前記気流は、定在衝撃波を通して前記未処理卵殻を運ぶ方法。
13. 請求項１２に記載の方法において、前記定在衝撃波はベンチュリ内に位置する方法。

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