JP3450405B2 - 噴霧乾燥造粒装置における造粒制御方法 - Google Patents
噴霧乾燥造粒装置における造粒制御方法Info
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Description
ける造粒制御方法に関する。更に詳しくは、造粒製品の
粒径、粒子の形状および粒径分布等を、光センサを利用
してリアルタイムに測定し、装置の運転条件を制御し
て、粒径の揃った造粒粒子を製造するための噴霧乾燥造
粒装置における造粒制御方法に関する。
品、食料品等の粉末製品等を連続的に製造する連続造粒
装置として、噴霧乾燥造粒装置が知られている。上記の
造粒装置において生成される造粒粒子の品質管理の方法
として、従来、流動造粒部に水分計を設置して流動造粒
部の水分量により装置の運転条件を制御する方法が行な
われており、また、流動造粒部から定期的にサンプリン
グを行ない、篩目の寸法によって粒子を篩い分ける篩分
法も行なわれている。また、近年、顕微鏡によって粒子
の大きさと形状を同時に観察できる顕微鏡法も行なわ
れ、更に、画像処理法も検討されている。
た従来の方法にあっては、流動造粒部に水分計を設置す
る方法では、造粒部の水分量より造粒度合を推定して、
間接的にバインダー水の噴霧量と噴霧時間を調整するも
のであり、正確さに欠けるという問題があった。また、
篩分法は、直接造粒製品粒度を測定するものであるが、
人手を介して行なうため、測定結果に基づいて装置の制
御を行なうまでに時間を要すること、誤差を生ずること
などの欠点があった。また、顕微鏡法や画像処理法で
は、複数の粒子が重なり合って粒子群をなしている造粒
物の場合には各粒子の測定が不可能であること、一度に
多量の粒子数を測定するために多大な労力と時間が必要
なこと、あるいはサンプリングによる偏りなどの問題が
あった。
について鋭意検討を行った結果、造粒製品の性状を光透
過法を利用してリアルタイムに測定し、その測定結果に
基づいて噴霧乾燥造粒装置の運転条件を制御することに
より、上記の問題を解決できることを見い出し本発明に
到達した。
槽内上部に加圧ノズル、2流体ノズル等の噴霧器より噴
霧する原液を熱風乾燥して微粉を生成する噴霧乾燥部を
設け、槽内下部には微粉を所定の粒径の顆粒に造粒する
ための流動造粒部を設けた噴霧乾燥造粒装置において、
該流動造粒部の造粒粒子の一部を試料取出口から取出し
た後、高速気流により一次粒子化させて粒子同士の重な
り合いを解消し、これを光透過方式により多方向から観
測することにより造粒粒子の立体的形態および粒径分布
を測定し、その測定結果に基いて、該噴霧乾燥造粒装置
の運転条件を変更・制御するようにしたことを特徴とす
る噴霧乾燥造粒装置における造粒制御方法が提供され
る。
を、光源とセンサを対向させてなるセンサ部を、粒子の
飛散方向に対して垂直に少なくとも2組平行に配設し、
該センサ部をリアルタイム信号処理装置と連結して行な
うことが好ましい。
出口から取出し、この造粒粒子をエジェクター手段など
を用いて高速気流によって気中分散させ一次粒子化させ
て粒子同士の重なり合いを解消する。この造粒粒子を光
透過方式、好ましくは、光源とセンサを対向させてなる
センサ部を、粒子の飛散方向に対して垂直に少なくとも
2組平行に配設し、該センサ部をリアルタイム信号処理
装置と連結して観測する。このように造粒粒子を多方向
から観測することにより、造粒粒子の立体的形態および
粒径分布を測定し、その測定結果に基いて、噴霧乾燥造
粒装置の運転条件を変更・制御することにより、所望の
形状、粒径分布などを得る。
説明するが、本発明はこれらの実施例に限られるもので
はない。図1は本発明の制御方法の一例を示す概要図で
ある。原液供給ライン4を経て、槽内上部の加圧ノズル
3から噴霧乾燥部1内に噴霧された原液は、噴霧乾燥用
熱風5によって瞬時に乾燥して槽内下部の流動造粒部2
に落下し、バインダー噴霧ノズル6から噴霧された造粒
用バインダー7及び流動造粒用ガス8によって流動造粒
される。
出し口9より、エジェクター10による高速気流、又は
ブロワー26(図4(a))による高速気流によって一
部の造粒製品を取り出し、粒子測定ゾーン11に気中分
散させて一次粒子化させ、公知の特開平5−45274
号公報記載の粒子測定方法によって造粒製品の測定を行
なう。
の粒子測定方法を説明する。即ち、この粒子測定方法の
原理は、図2に示すように、測定空間20をはさみ、光
源21とセンサ22を対向させて設置する光透過方式を
採用している。即ち、光源21からの光を集光レンズ2
3を介して測定空間20に照射させ、測定空間20に流
入した粒状製品12の投影像を受光レンズ24を介して
センサ22で捕らえるものである。
像を精度良く捉えるため、センサ部に粒子の影像を高倍
率で拡大投影し、分解能を向上させることが望ましい。
例えば、図3に示すように、フォトトランジスタアレイ
29として外径が5.7mmのものを用いて96個を直
接リニア状に並べると、547.2mmもの長さにな
る。しかしながら、この大きさに適切な投影像を得るの
に必要な高倍率の光学系の構成は極めて困難である。
mの光導体ファイバ(三菱樹脂製、エスカ)28を96
本を直列に配列し、もう一端を各々のフォトトランジス
タアレイ29へ導いた。このことにより、受光面を48
mmに縮小し、より微小な粒子を捉えることが可能とな
った。図4(a)、(b)は、この測定装置例の概略
と、測定系配置状況を示したものである。試料投入口2
5(図1では試料取出し口9)から投入させた粒子群
は、ブロア26により発生した高速気流によって一次粒
子化され、透明矩形管27内を通過する。この時、透明
矩形管27に垂直に設置したセンサA、BとC、Dによ
り粒子の影像を捉える。光学系は光透過方式とした。ま
た、粒子の影像を三次元同時に捉える為、二組の光学系
A、BとC、Dを互いに直交させて設置した。
て測定空間20において粒子に照射され、受光レンズ2
4を介してセンサA、BとC、Dとが検知する。この場
合、センサは、図3に示したように、光導体ファイバ2
8を用い、フォトトランジスタアレイ29によって検知
し、その信号を、信号処理回路30からマイクロコンピ
ュータ31へと導いて処理を行なっている。
を終った造粒製品は、エジェクター32による高速気流
によって噴霧乾燥部1に還流される。
尚、図2〜4と同一の符号は同一の構成要素を示す。粒
子影像検出部は直径0.5mmの光導体ファイバ(三菱
レイヨン製エスカ)28を76本リニア状に並べたもの
で構成されており、それを5組作成した。それらの内4
組は、図5に示すように互いに45度で隣合うように4
面に設置し、また粒子速度を検出するために4組の内1
組は影像検出部を2段に重ねたものとし計5組とした。
本測定法の分解能は光学径倍率Mとx,y 方向はファイバ
径lに、z 方向は粒子の飛散速度V 及びサンプリング間
隔Δt に依存し、それぞれ下記(1)、(2)式で表さ
れる。
におけるセンサH,H’間の距離)、粒子影像の重心の
移動経過時間t2-t1 より(3)式より求める。
%であった。光導体ファイバ28の一端は観測面を形成
しており、他端はリアルタイム画像処理システムのセン
サ部であるフォトトランジスタ(シャープ製PT501A, 以
下PTと称する)に導かれている。各々のセンサ(384
個)は常時正電圧を負荷することにより活性化されてお
り、比較回路を経て2値化された後、所定の基準信号に
よりすべてのセンサについて同時に信号処理システムに
取り込まれる。粒子影像は各々のセンサからの出力画像
を時間順に並べる事により得る事ができる。
率を10.0倍とし、測定対象粒子は噴霧乾燥造粒物
(インスタントコーヒー)とした。測定システムの基準
信号は20.6μsとした。この場合のサンプル109
個を読み込む計測時間は0.7秒弱であった。これは測
定空間に粒子が流入する速度に依存している。図6は得
られた粒子影像の一例を示す。また、図7には各出力画
像のx,y 方向を定方向としたFeret 径の平均により求め
た粒径分布と、同様にして求めた4方向の径のうちの最
短軸径および最長軸径の頻度分布を示した。図8は4方
向から得られた最長軸径と最短軸径の比の頻度分布曲線
を示す。これらは粒子群の個々の粒子について求めた形
状特性の一例である。
における造粒製品の制御方法によれば、流動造粒部にお
ける造粒製品の粒子の立体的形態、粒径および粒度分布
等を連続的に、または必要な都度、迅速に且つ正確に測
定できるので、これによって、流動造粒部におけるバイ
ンダー液の濃度、流量および噴霧時間、流動層造粒用ガ
スのガス量等を所定の条件に調節し、所望の形状、粒径
分布を有する、良質の造粒製品を効率よく製造すること
ができる。
に流動造粒部を設けた造粒装置について説明したが、本
発明の方法は、流動造粒部に攪拌装置または転動装置を
設けた複合型の造粒装置においても利用でき、この場合
には、攪拌または転動条件も制御することができる。
尚、流動造粒部2に水分計を設けることは、製造過程に
おける記録を採取するために有効であり、また、本発明
の方法による測定値をバックアップするためにも設置す
ることが好ましい。また、本発明の造粒制御方法は、造
粒の対象物によっては、例えば粉乳の乾燥、造粒の場合
には、バインダー液の噴霧を行なわずに、噴霧乾燥部の
噴霧量や、温度条件を変化させることによって、造粒状
態を制御する方法にも適用することができる。
噴霧乾燥造粒装置の流動造粒部における造粒粒子を高速
気流によって取り出し、粒子測定ゾーンに気中分散させ
て一次粒子化させたうえ、光センサを利用してリアルタ
イムに測定し、粒子の粒径、形状および粒径分布等を、
連続的に、または必要な都度、迅速にかつ正確に測定で
き、装置の運転条件を制御できるので、所望の形状、粒
径分布等を有する粒状粒子を効率よく製造することがで
きる。
方法の一例を示す概要図である。
る。
である。
図である。
成図である。
径の平均により求めた粒径分布と、同様にして求めた4
方向の径のうちの最短軸径および最長軸径の頻度分布を
示す。
の頻度分布曲線を示す。
イバ 10 エジェクター 29 フォトトラ
ンジスタアレイ 11 粒子測定ゾーン 30 信号処理回
路 12 粒状製品 31 マイクロコ
ンピュータ 32 エジェクター
Claims (2)
- 【請求項1】 槽内上部に噴霧器により噴霧する原液を
熱風乾燥して微粉を生成する噴霧乾燥部を設け、槽内下
部には微粉を所定の粒径の顆粒に造粒するための流動造
粒部を設けた噴霧乾燥造粒装置において、該流動造粒部
の造粒粒子の一部を試料取出口から取出した後、高速気
流により一次粒子化させて粒子同士の重なり合いを解消
し、これを光透過方式により多方向から観測することに
より造粒粒子の立体的形態および粒径分布を測定し、そ
の測定結果に基いて、該噴霧乾燥造粒装置の運転条件を
変更・制御するようにしたことを特徴とする噴霧乾燥造
粒装置における造粒制御方法。 - 【請求項2】 光透過方式による観測を、光源とセンサ
を対向させてなるセンサ部を、粒子の飛散方向に対して
垂直に少なくとも2組平行に配設し、該センサ部をリア
ルタイム信号処理装置と連結して行なう請求項1記載の
造粒制御方法。
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- 1994-03-09 JP JP03803794A patent/JP3450405B2/ja not_active Expired - Fee Related
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