JP3893560B2 - 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
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Description
【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４２−９７１９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１０′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５１′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、噴霧された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し、この塊状凍結物を、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、流動させながら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、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。
【０００７】
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。
【０００８】
また請求項３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半凍結状態で付着させ、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、細粒状凍結物を前記乾燥室に投入して昇華乾燥するように構成され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。
【０００９】
【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１０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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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５０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。
【００１５】
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５４１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５４１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。
【００１６】
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５６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。
【００１７】
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。
【００１８】
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１６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。
【００１９】
（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５０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。
【００２０】
（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１０内に落ち込むこととなる。
【００２１】
（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。
【００２２】
（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。
【００２３】
（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。
【００２４】
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。
【００２５】
【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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
（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５２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。
【００２９】
（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。
【００３０】
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５４２を具えて成るものである。
【００３１】
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。
【００３２】
（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５２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。
【００３３】
（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。
【００３４】
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。
【００３５】
【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
【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４２−９７１９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１０′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５１′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、噴霧された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し、この塊状凍結物を、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、流動させながら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、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。
【０００７】
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。
【０００８】
また請求項３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半凍結状態で付着させ、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、細粒状凍結物を前記乾燥室に投入して昇華乾燥するように構成され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。
【０００９】
【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１０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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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５０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。
【００１５】
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５４１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５４１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。
【００１６】
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５６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。
【００１７】
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。
【００１８】
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１６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。
【００１９】
（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５０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。
【００２０】
（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１０内に落ち込むこととなる。
【００２１】
（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。
【００２２】
（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。
【００２３】
（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。
【００２４】
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。
【００２５】
【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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
（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５２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。
【００２９】
（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。
【００３０】
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５４２を具えて成るものである。
【００３１】
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。
【００３２】
（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５２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。
【００３３】
（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。
【００３４】
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。
【００３５】
【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
Claims (3)
- 真空下で、噴霧された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し、この塊状凍結物を、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、流動させながら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。
- 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記載の液体原料を用いた粉粒体の製造方法。
- 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半凍結状態で付着させ、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、細粒状凍結物を前記乾燥室に投入して昇華乾燥するように構成されたことを特徴とする粉粒体製造装置。
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