JP4850289B2

JP4850289B2 - 重力式接離動機構付フリーズドライ装置およびこれを用いるフリーズドライ方法

Info

Publication number: JP4850289B2
Application number: JP2009540039A
Authority: JP
Inventors: 孝夫百瀬; 文男山内; 小六熊倉
Original assignee: 孝夫百瀬
Priority date: 2007-11-05
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2028-10-31
Also published as: JPWO2009060805A1; WO2009060805A1

Description

本発明は、重力式接離動機構付フリーズドライ装置およびこれを用いるフリーズドライ方法に関する。

フリーズドライ（ＦＤ）は、凍結した被乾燥物を高真空下で昇華脱水する加工法であって、成分・色・風味・形の変化が少なく、氷結晶が昇華した跡が微細な空洞を形成して乾燥物が海綿状となって、加水復元性が良好であることから、医薬および即席食品の製造に広く応用されている。
ＦＤの原理は、２００年前にLeslie（英1811年）により発見された。また、1951〜61年に英国政府研究所で行われた研究成果はＦＤ技術の進歩に大きく貢献し、1955年にチエーンベルト社（米）がステンレスベルト式果汁乾燥装置を、1962年にライボルト社（独）がキャリッジ移動式連続ＦＤ装置を、またアトラス社（デンマーク）がトレイ移動式のコーヒー連続乾燥装置を開発した。
しかしながら、日本的な多種類少量生産に適する「多段加熱盤式ＦＤ装置」については、欧米の装置メーカーは、英国政府が実験に用いたＡＦＤ（加速乾燥）方式、すなわち、加熱盤と食肉の間に金属バネを挟んで熱伝導を良好にする方式にこだわったため実用化が進まなかった。1958年に抗生物質研究所から食品会社に転じた百瀬（本発明者）は、1961年に奥行きの深い円筒型乾燥缶に「多段式電熱盤台車」を出入り可能に配設した廉価な「大容量ＦＤ装置」を製作して国産初のＦＤ応用食品「具入り即席味噌汁」を生産した。
ところが多段電熱盤の温度制御が困難で過乾品（コゲ）が多発したことから、乾燥ムラを無くすために、1967年に「電熱式トレイキャリッジＦＤ装置」に改良した。この「電熱式トレイキャリッジＦＤ装置」は、直径２．３ｍ、奥行き９.５ｍの円筒型乾燥缶の中央部に４５ｃｍ幅の作業通路を設け、その両側にトレイ幅と等しい約６０ｃｍの電熱盤１６段を片持ちで固定し、外部から１６段のトレイ懸下腕を備えたキャリッジをモノレールで移動する構造で、トレイが電熱盤に接触せずに、上下加熱盤の中間に浮いた状態で輻射加熱されることによって、乾燥ムラの少ない乾燥品製造が可能となった。
また、トレイキャリッジを「調理室→冷凍庫→ＦＤ機→乾燥品収納室」の工程に従ってモノレールで移動するシステムの開発により、(1)乾燥缶へのトレイ搬出入が短時間で可能となって、凍結原料の解凍による品質劣化が防止され、また(2)乾燥終了トレイが短時間で乾燥品収納室に移動可能となって、吸湿による品質劣化が防止されるなどの利点が認められて、大手企業にも採用されるようになり、永谷園の即席味噌汁「あさげ」（1967年）、日清食品の「貝入りスナック麺」（1971年）ほか多くの新食品誕生に役立った。
1974年には、「電熱式トレイキャリッジＦＤ装置」を、熱媒循環路内蔵の長尺アルミニウム押出し型材による「熱媒循環式加熱盤」に改良して温度制御の精度を高め、また故障の少ない真空システムの開発などによって、最先端ＦＤ装置として諸外国にも輸出されるようになった。2006年の日本凍結乾燥食品工業会の調査（日本食糧新聞社）によると、脱水量１．２トン／日（３２０トレイ収納）の規模換算で、国内に１６０基余り、国外に４２０基余り、加熱盤面積合計で約７０，０００ｍ^２が稼動している。
また1975年にアトラス社（オランダ）の技術者が本装置を視察して以降、「熱媒循環路内蔵アルミ型材」は同社の連続式ＦＤ装置ほかにも採用されるようになった。
特開平７−２９４１１８号公報

国内外に普及している「熱媒加熱式トレイキャリッジＦＤ装置」は、地球環境問題がさほど重視されていなかった３０余年前に、「省力化」に重点をおいて開発した装置であって、改めて「省エネ・省資源」の観点から見直すと多くの課題がある。また、スプレードライほかの乾燥法が、化石燃料を熱源としているのに対して、ＦＤは「電力」のみで脱水が可能であることから、地球温暖化防止という意味で、装置改良によるコストダウンによるＦＤ応用分野の拡大は重要な意味がある。
すなわち、現在普及している脱水１．２トン／日のＦＤ装置は、１）乾燥缶直径２．３ｍ、缶長９．５ｍ、容積４０ｍ^３と長大であって、２）乾燥缶内の中央部に略４５ｃｍ幅の作業通路が設けられて加熱盤面積が削減され、３）乾燥缶内に固定した加熱盤とトレイキャリッジとの衝突を避けるため、加熱盤相互の間隔が８ｃｍ離間していることなどから、乾燥缶へのトレイ収容数が３２０トレイに留まり、４）脱水量に比して真空ポンプ動力が大きく、５）装置費が１．２億円と高額、６）トレイキャリッジが、調理室、冷凍庫、ＦＤ装置、乾燥品収納室の全工程を、建物に取り付けたモノレールで移動するため、設置スペースが大きく、従って工場建設費も高額であるという課題がある。
そこで、本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、脱水能力増強に有効なトレイ収容数を多くでき、作業性もよく、且つ廉価な重力式接離動機構付フリーズドライ装置およびこれを用いるフリーズドライ方法を提供するにある。
本発明に係る重力式接離動機構付フリーズドライ装置は、入口部を可動蓋部により開閉可能な乾燥缶内に、複数のトレイを積載可能な加熱盤が多段に配設され、乾燥缶が、コールドトラップ、冷凍機、真空ポンプおよび加温装置に接続されて成り、コールドトラップが冷凍機により所定温度に冷却され、乾燥缶およびコールドトラップが真空ポンプにより所定真空度まで減圧され、加熱盤によりトレイが加熱され、トレイに充填された被乾燥物の水分が昇華して、水蒸気がコールドトラップに氷結除去されるフリーズドライ装置において、前記多段の加熱盤は、上段の加熱盤が下段の加熱盤に対して、相対的に所要距離接離動可能に設けられた多段加熱盤体に形成され、該多段加熱盤体の１乃至複数基が、前記入口部を通じて乾燥缶の内外に亙って移動可能に配置され、前記乾燥缶外に引き出された前記多段加熱盤体における上段の加熱盤を下段の加熱盤に対して相対的に接離させる接離動機構が設けられて成り、前記多段加熱盤体の加熱盤上にトレイを搬出入させる際には、前記乾燥缶内から多段加熱盤体を乾燥缶外に引き出し、前記接離動機構によって上段の加熱盤を下段の加熱盤に対して相対的に接離させ、上下加熱盤間に所要の作業空間を形成してトレイを搬出入し、フリーズドライを行う際には、前記接離動機構によって、上段の加熱盤を下段の加熱盤に対して相対的に接近させて後、前記乾燥缶内に移動してフリーズドライを行うことを特徴とする。
また、前記多段加熱盤体に、上下の加熱盤間が所定距離離間した位置で上下の加熱盤の離間距離を規制する規制部材が設けられ、前記入口部から乾燥缶の外部に移動した多段加熱盤体を吊り下げ可能な吊持機構が設けられ、前記入口部から乾燥缶の外部に移動した多段加熱盤体を下方から支持する支持台が設けられ、該支持台を前記入口部と同一高さ位置と、該入口部よりも低い位置との間に亙って昇降させる昇降機が配設され、前記支持台および前記昇降機により前記接離動機構が構成され、前記多段加熱盤体が前記吊持機構により吊持されるとともに前記支持台により支持された状態で、前記支持台が前記昇降機により下降される際は、最上部の吊持部を起点として、上段の加熱盤と下段の加熱盤との間が前記規制部材により規制される距離だけ加熱盤の自重により離間して、上下加熱盤間に所要の作業空間が形成され、また前記支持台が上昇する際は、前記吊持部を起点として、上下の加熱盤間が所要距離まで接近することを特徴とする。
また、前記乾燥缶内の上部に缶内ガイドレールが、下部に内レールが配設され、前記多段加熱盤体の上部に前記缶内ガイドレールに沿って転動可能な上部車輪が、下部に下部車輪が配設され、前記乾燥缶の入口部の上部前方に、前記缶内ガイドレールに接続する缶外ガイドレールが配設され、前記支持台上に、前記内レール上から前記多段加熱盤体が移動可能な支持台レールが配設され、前記支持台を、前記内レールと同一高さ位置と、該内レールよりも低い位置との間に亙って昇降させる前記昇降機が配設され、該低い位置に下降した支持台上から、多段加熱盤体が前記支持台の前方に移動可能に設けられ、前記上部車輪および前記缶外ガイドレールにより前記吊持機構が構成され、前記多段加熱盤体が、前記上部車輪および前記缶外ガイドレールにより吊持された状態で前記支持台が前記昇降機により下降されることにより、上段の加熱盤と下段の加熱盤との間が離間して、上下加熱盤間に所要の作業空間が形成されることを特徴とする。
また本発明に係るフリーズドライ方法は、上記重力式接離動機構付フリーズドライ装置を用いるフリーズドライ方法において、フリーズドライ終了後、可動蓋部を開けて、乾燥缶外に多段加熱盤体を順次引き出す工程と、乾燥缶外に引き出された多段加熱盤体を接離動機構により、上段の加熱盤を下段の加熱盤に対して相対的に離間させ、上下の加熱盤間から乾燥が終了したトレイを搬出する工程と、前記トレイが搬出された上下の加熱盤間に新たに被乾燥物が充填されたトレイを搬入する工程と、該トレイが搬入された多段加熱盤体を接離動機構により、上段の加熱盤を下段の加熱盤に対して相対的に接近させる工程と、上下加熱盤間が接近した多段加熱盤体を乾燥缶内に移動し、可動蓋部により乾燥缶を閉鎖し、フリーズドライ処理を行う工程とを含むことを特徴とする。

本発明によれば、トレイの搬出入時には、上下段の加熱盤間を、トレイの高さよりも十分大きな間隔に広げて行うようにしているから、トレイの搬出入を容易に行うことができる。また、多段加熱盤体が乾燥缶外に露出されるので、加熱盤の洗浄も容易かつ確実に行うことができる。
一方、多段の加熱盤体は、乾燥缶内に収容されるときには、上段の加熱盤が下段の加熱盤に対して相対的に接近され、ほとんどトレイの高さに等しい隙間のない状態となるから、大きさ（直径）の同じ乾燥缶において、より多段に形成でき、より多数のトレイを収容でき、また、上下の加熱盤がトレイに極めて接近した状態となるので、効率よくフリーズドライが行える。

フリーズドライ装置１０の乾燥缶およびコールドトラップ等の配置を示す説明図である。乾燥缶の断面説明図である。乾燥缶および支持台等の説明図である。乾燥缶から支持台上に多段加熱盤体１基を引き出した状態を示す説明図である。乾燥缶から多段加熱盤体を２基引き出した状態を示す説明図である。橋渡しガイドレールの説明平面図である。上下の加熱盤がハンガーボルトの間隔だけ離間した状態を示す説明図である。上下の加熱盤が第一の間隔保持部材で規制される間隔に接近した状態を示す説明図である。加熱盤の一部切欠き平面図である。加熱盤の正面図である。多段加熱盤体の上下動を保護するガイド棒・ガイド管の説明図である。

以下本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づき詳細に説明する。
図１はフリーズドライ装置１０の乾燥缶およびコールドトラップ等の配置を示す説明図である。
１２は乾燥缶であり、入口部１３を可動蓋部１４により開閉可能に設けられている。
乾燥缶１２内には、後記するように加熱盤４０が多段に設けられ、上段の加熱盤が下段の加熱盤に対して、相対的に所要距離接離動可能に設けられた多段加熱盤体１５が、１乃至複数基（図３の例では４基）配置されている。乾燥缶１２は、コールドトラップ１６、冷凍機１７、真空ポンプ１８に接続され、また加熱盤体１５の加熱盤４０が加温装置１９に接続されている。
フリーズドライ方法そのものは公知のものと同じである。
すなわち、コールドトラップ１６が冷凍機１７により所定温度に冷却され、乾燥缶１２およびコールドトラップ１６が真空ポンプ１８により所定真空度まで減圧された後に、加温装置１９から多段の加熱盤に熱媒液が循環されて、トレイに充填された冷凍被乾燥物の水分が昇華して、水蒸気がコールドトラップに氷結除去されるのである。
続いて、図２〜図６により本実施の形態のフリーズドライ装置１０の全体的な概要を説明する。
乾燥缶１２内の上部に缶内ガイドレール２０が、下部の両側に内レール２３が、入口部１３と奥方向とに亙って配設されている。
多段加熱盤体１５の天井板２４の上面に、缶内ガイドレール２０に沿って転動可能な上部車輪２５が、取付板２６に支持されて設けられ、また多段加熱盤体１５の台座板２７の下面に、内レール２３に沿って転動可能な下部車輪２８が配設されている。これにより多段加熱盤体１５は乾燥缶１２内を自在に移動可能となっている。
図３〜図６に示されるように、乾燥缶１２の入口部１３の上部前方（乾燥缶１２外となる位置）に、橋渡しガイドレール３０を介して缶内ガイドレール２０に接続する缶外ガイドレール３２が配設されている。
橋渡しガイドレール３０は、図６に示されるように、缶外ガイドレール３２の一端側に水平面内で回動自在に設けられ、可動蓋部１４が乾燥缶１２の入口部１３を閉じているときは側方に回動していて、可動蓋部１４が入口部１３を開放している際に、図示しない駆動部により入口部１３方向に回動されて缶内ガイドレール２０に接続できるようになっている。
本実施の形態において、橋渡しガイドレール３０は缶外ガイドレール３２に含まれるものとする。なお、橋渡しガイドレール３０、缶外ガイドレール３２の双方とも、多段加熱盤体１５の上部車輪２５が転動可能になっている。これにより、多段加熱盤体１５は、乾燥缶１２内外に亙って移動可能となっている。
上部車輪２５と缶外ガイドレール３２によって多段加熱盤体１５の吊持機構を構成する。
なお、多段加熱盤体１５の移動は、下部車輪２８あるいは上部車輪２５を駆動部（図示せず）により駆動する自走式にして行うことができる。あるいは、多段加熱盤体１５の乾燥缶１２内での移動は、正逆回転可能に設けたチエーン（図示せず）に、各多段加熱盤体１５に掛止可能な掛止板（図示せず）を設けて、チエーン駆動により各掛止板によって多段加熱盤体１５を押圧して乾燥缶１２内で移動するように設けてもよい。あるいは場合によって、人手により押圧あるいは牽引して移動するようにすることもできる。
乾燥缶１２の入口部１３の下部前方（乾燥缶１２外となる位置）に、乾燥缶１２内の内レール２３上から多段加熱盤体１５が移動可能な支持台レール３４を有する昇降機能付支持台３５が配設されている。
支持台３５上には基本的には１基の多段加熱盤体１５を支持可能となっているが、場合によっては２以上の複数基の多段加熱盤体１５を支持可能としてもよい。あるいは乾燥缶１２の前方に各１基ずつの多段加熱盤体１５を支持可能な複数台の支持台を連接するようにしてもよい（図示せず）。
支持台３５には、油圧装置等の昇降機３６が連結されている。
昇降機３６は、支持台３５を、内レール２３と同一高さ位置と、該内レール２３よりも低い位置（例えば床面）との間に亙って昇降させるようになっている。
該低い位置（床面）に下降した支持台３５上の支持台レール３４と同一高さ位置の床面上に多段加熱盤体１５が移載可能な外レール３８が支持台３５の前方に配設されている。
なお、下部車輪２８を平型車輪に形成し、内レール２３、支持台レール３４、外レール３８を、平型の下部車輪２８が案内される溝状のレールに形成してもよい。あるいはこの場合、内レール２３、支持台レール３４、外レール３８を設けず、平型の下部車輪２８が、乾燥缶１２の床面上、支持台３５の台面上、外レールの無い床面上を単に転動するものであってもよい。障害物となるレールはできる限り設けないほうが付帯作業をしやすい。
次に、図７〜図１１により多段加熱盤体１５について説明する。
多段加熱盤体１５は熱媒液が循環流通される加熱盤４０が多段に配設されて成る。多段加熱盤体１５は、加熱盤４０が、例えば２５段程度の多段に配設されて構成されるが、図７、図８は、その内の、５段のみ図示している。
上下の加熱盤４０間は、加熱盤４０の周縁部に設けた透孔に、上下端に頭部が形成された規制部材たるハンガーボルト４１が挿通されることによって、所定距離相対的に接離動可能なように構成されている。
図７は、上下の加熱盤４０がハンガーボルト４１の上下の頭部間の間隔だけ離間した状態を示す。図８は、上下の加熱盤４０が接近した状態を示す。
加熱盤４０の構造は次のようである。すなわち、図９、図１０に示すように、アルミニウム押し出し型材製の単位加熱盤６６が複数枚隣接して配置され、各単位加熱盤６６にはその長手方向に熱媒液流路６５が穿孔され、隣接する単位加熱盤６６間の熱媒液流路６５をＵ型ベンド（連結管）６８で接続することによって、熱媒液の蛇行流路を形成した後、両端縁側のＵ型ベンド６８を覆うようにして単位加熱盤６６を補強カバー６７で挟持固定して加熱盤４０に形成されている。蛇行流路は、全ての加熱盤を連結して１本の長い蛇行流路としてもよいが、複数の加熱盤ごとに区画した、複数本の蛇行流炉路としてもよい。
図示の加熱盤４０の例では、隣接する単位加熱盤６６間に若干の間隔を空けて、補強カバー６７で挟持固定して連結して、すのこ状の加熱盤４０に形成している。このように加熱盤４０をすのこ状とすることによって、加熱盤４０の軽量化と同時に、洗浄する際の廃水の排出が容易に行える。
あるいは図示しないが、単位加熱盤６６の一方の側壁部に、あり溝状の凹溝を形成し、他方の側壁部に、あり溝に嵌合する断面逆台形状の凸条を形成した単位加熱盤６６を用い、この単位加熱盤６６を、隣接するもの同士、凹溝と凸条とを凹凸嵌合させて強固に連結した構造のものとすることもできる。
あるいは単位加熱盤６６に、熱媒液の流路を複数本平行に設け（図示せず）、１つの流路が故障した場合に、他の予備の流路をＵ型ベンドで接続して用いることもできる。このようにすることで、流路が故障した単位加熱盤６６を交換することなく用いることができ、製作コストの低減が図れる。
また、銅等の金属製の流路管を曲折して蛇行した熱媒液の流路を形成し（図示せず）、この蛇行した流路管の一面側、あるいは両面側を金属板に接触した状態で固定して加熱盤４０に構成してもよい。
あるいは、加熱盤４０は、電熱線が絶縁材を介して配置された、電熱式の加熱盤であってもよい。この場合は、熱媒液の循環方式の加温装置１９は不要で、電気加熱設備が必要となる。
あるいは熱媒液流路を断面円形でなく、偏平状とすることによって、より薄層の加熱盤を形成する（図示せず）ことが可能となる。この場合、Ｕ型ベンド接続部分のみを管状とすればよい。
図示しないが、加熱盤４０または単位加熱盤６６を、凹型の蛇行流路をプレスしたアルミ板、銅板、ＳＵＳ板等の金属板を２枚合わせにして、熱媒液流路を内包した加熱盤を形成することによって、より薄層・軽量の加熱盤が得られる。なお金属板２枚の一方のみに凹型の蛇行流路をプレスし、片面は流路を設けない平滑面でもよい。また、凹型の蛇行流路をアルミニウムダイキャストによって製作してもよい。
補強カバー６７はアルミニウム製押し出し型材またはＳＵＳ製折り曲げ材からなり、その下面側に、上下の加熱盤４０の接近距離を規制する規制部材たる第一の間隔保持部材４４が立設されている（図７、図８、図１０参照）。上下の加熱盤４０が接近すると、第一の間隔保持部材４４が加熱盤４０の表面に当接し、上下の加熱盤４０の接近を規制する。
なお、第一の間隔保持部材４４は、補強カバー６７の上面側に立設してもよい。
また、図１０に示すように、加熱盤４０の下面側に断面Ｕ字状またはＬ型等のセンターサポート６９を固定して設けるとよい。
センターサポート６９も第一の間隔保持部材４４と同じ高さに設けられ、上下の加熱盤４０の接近距離を規制する。
トレイ４２は、上下の加熱盤４０が離間した状態のときに、上下の加熱盤の第一の間隔保持部材４４とセンターサポート６９との間隙に挿入、あるいは該間隙から容易に取り出される。
また、図示しないが、上下の加熱盤４０間が最大に離間した際、上下の加熱盤４０間に進入してその間隔を保持する第二の間隔保持部材を設けると好適である。
第二の間隔保持部材を上下の加熱盤４０間から進退動させるには、可動棒に第二の間隔保持部材を固定しておき、この可動棒を回転させるなどして行なうとよい。
第二の間隔保持部材により、例えば２５段の多段加熱盤体１５の上下の加熱盤４０が離間した際、上下加熱盤４０間の間隔が一定に保持されるので、トレイ４２の搬出入、加熱盤４０の洗浄などの付帯作業を迅速かつ安全に行なうことができる。また、後記するように、多段加熱盤体１５が外レール３８上あるいは工場床面等に降下した際、上部車輪２５を缶外ガイドレール３２から浮き上がった状態とすることができ、すなわち吊持状態を解除でき、缶外ガイドレール３２への荷重を軽減できる。なお、第二の間隔保持部材は必ずしも設けるを要しない。
ハンガーボルト４１は、各補強カバー６７を貫通して２本以上取り付け、トレイ４２は加熱盤４０の上面に接触して挿入される。
各部材の寸法は、例えば次のようである。
１．補強カバー６７の上面側の肉厚：３ｍｍ
２．上部加熱盤４０の厚さ：２０ｍｍ
３．トレイ４２の高さ：４０ｍｍ
４．下部加熱盤４０の厚さ：２０ｍｍ
５．補強カバー６７の下面側の肉厚：３ｍｍ
６．上下加熱盤の離間時のトレイ上面と上部加熱盤底面との間隙：２０ｍｍ
（１）多段加熱盤体１５が乾燥缶１２外に引き出されて、上下加熱盤４０が離間した状態では、ハンガーボルト４１の上下の頭部間の間隔は、１〜６の合計の寸法となる。すなわち、３ｍｍ＋２０ｍｍ＋４０ｍｍ＋２０ｍｍ＋３ｍｍ＋２０ｍｍ＝１０６ｍｍ。
（２）また、多段加熱盤体１５が乾燥缶１５内に移動してＦＤ処理される際の、上下の加熱盤４０が近接した状態では、１〜５の合計寸法は８６ｍｍで、ハンガーボルト４１上端の頭部が、上段の加熱盤４０の補強カバー面から懸下されて下端の頭部の荷重は解除される。
各多段加熱盤体１５は、例えば２５段ほどの加熱盤４０が多段に積層されて形成される。各加熱盤４０が、４枚のトレイ４２が載置可能な広さに形成された場合は、２５段の各多段加熱盤体１５には１００枚ずつのトレイが載置可能となる。
従来の、脱水能力１．２トン／日のトレイキャリッジ方式では、１６段×４トレイ＝６４トレイを積載するキャリッジ５台で乾燥缶内に合計３２０トレイの収容が可能であったが、本実施の形態では、同容積の乾燥缶内に、多段加熱盤体１５が７基配設可能であるので、収容トレイ数が合計７００枚となり、さらに上下加熱盤の近接による輻射熱増強効果によって、従前の約２．５倍の３トン／日の脱水が可能となる。また、乾燥缶外では、加熱盤４０の下面とトレイ４２の上面との間隙が２０ｍｍ離間するので、２５段の多段加熱盤体１５は、離間時には高さが合計５０ｃｍ伸長することになる。
各多段加熱盤体１５は、乾燥缶１２の内外に亙って移動可能となっている。各加熱盤４０の熱媒液流路６５の入口６５ａと、出口６５ｂ（図９）とは、フレキシブルパイプ（図示せず）によって、熱媒液の循環用ヘッダー２２（図１、図３）に接続されて熱媒液が各加熱盤に循環されるようになっている。循環用ヘッダー２２は、台座板２７上に立設され、または天井板２４から懸下されている。
また、図１に示すように、乾燥缶１２内には、加温装置１９から熱媒液が循環される循環パイプ７０ａ（行き）、７０ｂ（帰り）が多段加熱盤体１５の停止位置まで配設され、この循環パイプ７０と各多段加熱盤体１５の天井板２４または台座板２７に取り付けた熱媒ヘッダー２２との間は、カップリングを介してフレキシブルパイプ７３によって接続されている。これにより、各多段加熱盤体１５内に熱媒液が循環されてトレイが加温され、乾燥が行われる。
次に、図１１に示すように、多段加熱盤体１５の各加熱盤４０の４隅に設けられた貫通孔を挿通して、下端が台座板２７に固定されたパイプ状のガイド棒６２が設けられている。また、このガイド棒６２に下端側が挿入され、上端が天井板２４に固定されたガイド棒６３が設けられている。
この両ガイド棒６２、６３により伸縮ガイドが構成され、多段加熱盤体１５の加熱盤４０の上下動がガイドされると共に、加熱盤４０の横方向へのズレが防止される。
なお、ガイド棒６３をパイプ状のものにして、ガイド棒６２をガイド管６３に挿入するようにしてもよい。
本実施の形態におけるフリーズドライ装置１０は、上記のように構成されている。
続いて動作（フリーズドライ方法）について説明する。
フリーズドライ終了後、可動蓋部１４を移動して入口部１３を開放し、乾燥缶１２内の多段加熱盤体１５を、乾燥缶前方の昇降機能付支持台３５上に移動して、昇降機３６を降下させる。その際、多段加熱盤体１５の上部車輪２５は缶外ガイドレール３２に懸下されているので、多段加熱盤体１５は最上部で吊持され、下部側が加熱盤４０の自重すなわち重力によって下降し、上段と下段側の加熱盤４０が離間する。
したがって、昇降機３６を油圧または空気圧装置によって構成するときは、下降の際に、油圧または空気圧を開放すればよいから、動力を要せず、省エネが図れる。
昇降機によって多段加熱盤体１５が下降する際、前記最上部の吊持機構を起点として、上部の加熱盤４０から順にその下方の加熱盤４０との間隔が開いていく。上下の加熱盤４０の最大離間距離はハンガーボルト４１によって規制される。
降下した昇降機３６の停止位置を、工場床の外レール３８より数ｃｍ下がった位置に変更することにより、多段加熱盤体１５が床面を転動する際の、缶外ガイドレール３８に掛かる荷重を軽減して、安全性を高めることが可能となる。
すなわち、加熱盤４０は、前記ハンガーボルト４１の上下の頭部が加熱盤４０に当接した位置（最大降下位置）で下降は停止されるが、昇降機３６をさらに床面より数ｃｍ低い位置まで下降し、そこで、図示しない駆動部または手動により第二の間隔保持部材を上下に離間した加熱盤４０間に進入させた後に、昇降機３６を数ｃｍ上昇させて、多段加熱盤体１５を工場床面の位置まで戻す操作を行なう。
これにより、上下の加熱盤４０間に第二の間隔保持部材が挟み込まれた状態のままで上昇するので、上部車輪２５が缶外ガイドレール３２から数ｃｍ浮き上がった状態となって、缶外ガイドレール３２に掛かる荷重が軽減され、また加熱盤４０相互の間隔が離間状態で堅固に保持されることになる。
上記の操作により、多段加熱盤体１５は、上下の加熱盤４０が離間し、第二の間隔保持部材を挿入した状態で、支持台３５から、床面または床面の外レール３８上に移動された後、上下の加熱盤４０の間からフリーズドライの終了したトレイ４２が取り出される。
このようにして、順次乾燥缶１２内から全ての多段加熱盤体１５を、支持台３５を経由して床面に移行して、フリーズドライの終了した乾燥トレイ４２を取出し、次いでこれを低湿度の処理室に移動し、またコールドトラップ１６に付着した氷結を散水等で解凍することによって、一連のフリーズドライ工程は完了する。
フリーズドライを開始する場合には、前記と逆の作業手順で行なう。
まず多段加熱盤体１５ほかの洗浄を行なって後、新たな冷凍食品を充填したトレイ４２を、上下加熱盤４０の隙間に挿入することによって開始される。
従来のトレイキャリッジ方式では、加熱盤４０が乾燥缶１２内に固定されたまま、その中央部の狭い通路に作業者が入って洗浄を行うので、作業が困難で長時間を要したが、本実施の形態では、多段加熱盤体１５が外部に露出されて、上下の加熱盤が離間するので、容易に短時間に衛生化が達成される。
次に、予め調理室でトレイ４２に食品を充填し、これをトレイカートに積載して、冷凍庫（図示せず）で予備凍結を行った後、トレイカートを乾燥室に移動して、衛生化が終了した多段加熱盤体１５の加熱盤４０上にトレイ４２を挿入する。
トレイカートは、離間状態の多段加熱盤体１５の棚間隔と等しいトレイ支持腕を具備し、工場床に引き出されて洗浄された多段加熱盤体１５に、複数のトレイ４２を一括挿入した後、加熱盤４０上にトレイ４２を残置して、トレイカートのみが後退することで短時間内に作業を完了する。多段加熱盤体１５の両面から同時にトレイ４２の挿入が可能である。
トレイ４２を積載した多段加熱盤体１５を、トレイに充填した冷凍食品が解凍しないように、直ちに昇降機能付支持台３５上に移動し、まず昇降機３６を床面より数ｃｍ降下させて加熱盤４０の間隔を広げる操作によって、第二の間隔保持部材を解除して、缶外ガイドレール３２から数ｃｍ浮き上がっている上部車輪２５を正常に戻す。
次いで多段加熱盤体１５を乾燥缶１２の内レール２３位置まで上昇させて乾燥缶１２内の定位置に収納し、乾燥缶外の加温装置１９からの配管７０と、多段加熱盤体１５の各加熱盤に熱媒液を分配する熱媒液ヘッダー２２とを接続する。この間の所要時間は、多段加熱盤体１５の台数に昇降機３６の往復時間（数分間）を乗じた時間で決まり、また、乾燥缶１２の可動蓋部１４を閉じて真空操作を開始して、冷凍食品の解凍劣化が生じない真空度に到達させるまでの時間は、乾燥缶１２の容積と真空装置の排気能力で決まるが、できるだけ短時間が望ましい。
昇降機３６の上昇に伴って、缶外ガイドレール３２に懸下している多段加熱盤体１５の上部車輪２５の位置を上限として、最下段の加熱盤４０から順に、その上段の加熱盤４０の第一の間隔保持部材４４が、下段の加熱盤４０の表面に当接するまで上昇し、全ての第一の間隔保持部材４４が、下段側の加熱盤４０の表面に当接し、かつ支持台３５の高さが内レール２３の高さに一致した位置で昇降機３６による上昇が停止される。
次に、支持台３５のレール３４上から乾燥缶１２の内レール２３上に多段加熱盤体１５が移動される。
このようにして、順次多段加熱盤体１５が乾燥缶１２内に移動され、乾燥缶１２外の加温装置１９からの熱媒液配管７０と、多段加熱盤体１５の熱媒液供給ヘッダー２２とが接続された後に、乾燥缶１２の可動蓋部１４によって入口部１３を閉じることによってフリーズドライ工程を行なうことができる。
上記のように、フリーズドライを行なう際には、上下の加熱盤４０を接近させることができるようになっているので、多段加熱盤体１５を従来のトレイキャリッジ方式のＦＤ装置より多段に形成でき、従来と同容積の乾燥缶１２に、より多数のトレイ４２の収容が可能となり、また加熱盤とトレイの接近効果によってフリーズドライの脱水能力を高めることができる。
即ち従来は、乾燥缶内壁に固定した加熱盤と、外部から移動するトレイキャリッジとの衝突を避けるための隙間が必要であったため、加熱盤を１６段程度しか収容できなかったが、多段加熱盤体１５による本方式によれば、同じ容積の乾燥缶１２に、前記のように２５段もの加熱盤４０が収納可能となり、従って被乾燥物を充填したトレイ４２の数量すなわち脱水量が、数倍に増加できる。
このようにして、多段加熱盤体１５の形成により加熱盤数（トレイ数）が２倍以上に増加することと、従来８ｃｍ以上必要であった上下加熱盤４０の間隔が、乾燥缶内では、トレイ４２の高さの４ｃｍまで接近可能となり、トレイ数の増加と輻射加熱効率が高まることにより、前記脱水能力１．２トン／日のＦＤ装置と同容積の乾燥缶では、約３トン／日のフリーズドライが実現できる。
また、上記実施の形態では、吊持機構（上部車輪２５、缶外ガイドレール３２等）により上部を吊持した状態で、昇降機３６により多段加熱盤体１５を下降あるいは上昇させるようにしたが、多段加熱盤体１５を乾燥缶１２の外部に引き出して後、クレーン装置等によって加熱盤４０を順次上方に吊り上げるようにして、上下の加熱盤４０間を離間させ、次いで下降させて、上下の加熱盤４０の間を接近させるようにしてもよい。

Claims

入口部を可動蓋部により開閉可能な乾燥缶内に、複数のトレイを積載可能な加熱盤が多段に配設され、乾燥缶が、コールドトラップ、冷凍機、真空ポンプおよび加温装置に接続されて成り、コールドトラップが冷凍機により所定温度に冷却され、乾燥缶およびコールドトラップが真空ポンプにより所定真空度まで減圧され、加熱盤によりトレイが加熱され、トレイに充填された被乾燥物の水分が昇華して、水蒸気がコールドトラップに氷結除去されるフリーズドライ装置において、
前記多段の加熱盤は、上段の加熱盤が下段の加熱盤に対して、相対的に所要距離接離動可能に設けられた多段加熱盤体に形成され、該多段加熱盤体の１乃至複数基が、前記入口部を通じて乾燥缶の内外に亙って移動可能に配置され、
前記乾燥缶外に引き出された前記多段加熱盤体における上段の加熱盤を下段の加熱盤に対して相対的に接離させる接離動機構が設けられて成り、
前記多段加熱盤体の加熱盤上にトレイを搬出入させる際には、前記乾燥缶内から多段加熱盤体を乾燥缶外に引き出し、前記接離動機構によって上段の加熱盤を下段の加熱盤に対して相対的に接離させ、上下加熱盤間に所要の作業空間を形成してトレイを搬出入し、
フリーズドライを行う際には、前記接離動機構によって、上段の加熱盤を下段の加熱盤に対して相対的に接近させて後、前記乾燥缶内に移動してフリーズドライを行うことを特徴とする重力式接離動機構付フリーズドライ装置。
前記多段加熱盤体に、上下の加熱盤間が所定距離離間した位置で上下の加熱盤の離間距離を規制する規制部材が設けられ、
前記入口部から乾燥缶の外部に移動した多段加熱盤体を吊り下げ可能な吊持機構が設けられ、
前記入口部から乾燥缶の外部に移動した多段加熱盤体を下方から支持する支持台が設けられ、
該支持台を前記入口部と同一高さ位置と、該入口部よりも低い位置との間に亙って昇降させる昇降機が配設され、
前記支持台および前記昇降機により前記接離動機構が構成され、
前記多段加熱盤体が前記吊持機構により吊持されるとともに前記支持台により支持された状態で、前記支持台が前記昇降機により下降される際は、上段の加熱盤と下段の加熱盤との間が前記規制部材により規制される距離だけ加熱盤の自重により離間して、上下加熱盤間に所要の作業空間が形成され、また前記支持台が上昇する際は、上下の加熱盤間が所要距離まで接近することを特徴とする請求項１記載の重力式接離動機構付フリーズドライ装置。
前記乾燥缶内の上部に缶内ガイドレールが配設され、
前記多段加熱盤体の上部に前記缶内ガイドレールに沿って転動可能な上部車輪が、下部に下部車輪が配設され、
前記乾燥缶の入口部の上部前方に、前記缶内ガイドレールに接続する缶外ガイドレールが配設され、
前記支持台を、前記乾燥缶の内底面と同一高さ位置と、該内底面よりも低い位置との間に亙って昇降させる前記昇降機が配設され、
該低い位置に下降した支持台上から、多段加熱盤体が前記支持台の前方に移動可能に設けられ、
前記上部車輪および前記缶外ガイドレールにより前記吊持機構が構成され、
前記多段加熱盤体が、前記上部車輪および前記缶外ガイドレールにより吊持された状態で前記支持台が前記昇降機により下降されることにより、上段の加熱盤と下段の加熱盤との間が離間して、上下加熱盤間に所要の作業空間が形成されることを特徴とする請求項２記載の重力式接離動機構付フリーズドライ装置。
前記乾燥缶内下部に内レールが配設され、
前記支持台上に、前記内レール上から前記多段加熱盤体が移動可能な支持台レールが配設され、
前記昇降機が、前記支持台を、前記内レールと同一高さ位置と、該内レールよりも低い位置との間に亙って昇降させることを特徴とする請求項３記載の重力式接離動機構付フリーズドライ装置。
前記昇降機能付の前記支持台が前記乾燥缶の前方に複数機連接されていることを特徴とする請求項３記載の重力式接離動機構付フリーズドライ装置。
前記規制部材は、上下端に頭部が形成されたハンガーボルトによって構成されていることを特徴とする請求項２〜５いずれか1項記載の重力式接離動機構付フリーズドライ装置。
前記接離動機構により上下の加熱盤が接近された際、上下の加熱盤間を所要間隔に保持する第一の間隔保持部材が前記下段もしくは上段の加熱盤に設けられていることを特徴とする請求項１〜６いずれか１項記載の重力式接離動機構付フリーズドライ装置。
前記多段加熱盤体の各加熱盤に設けられた貫通孔に挿通され、下端が多段加熱盤体の台座板に固定されたガイド棒と、前記各加熱盤に設けられた貫通孔に挿通され上端が多段加熱盤体の天井板に固定されたガイド棒とを有し、両ガイド棒の少なくとも一方がパイプ状に形成され、他方のガイド棒がパイプ状のガイド棒に挿通されていることを特徴とする請求項１〜７いずれか1項記載の重力式接離動機構付フリーズドライ装置。
前記加温装置と前記多段加熱盤体間とが、熱媒液を循環させる循環パイプおよびフレキシブルパイプで接続されていることを特徴とする請求項１〜８いずれか1項記載の重力式接離動機構付フリーズドライ装置。
前記多段加熱盤体の各加熱盤が、熱媒液の流路が開口されたアルミニウム製の押出材からなる単位加熱盤が複数枚、両端側が補強カバーで挟持されることにより接合され、隣接する前記単位加熱盤の流路間が連結管により接続されて、加熱盤が一本または複数本の流路に形成されていることを特徴とする請求項９記載の重力式接離動機構付フリーズドライ装置。
前記第一の間隔保持部材が前記補強カバー部に設けられていることを特徴とする請求項１０記載の重力式接離動機構付フリーズドライ装置。
前記単位加熱盤が、隣接するもの同士、側壁に設けた凹溝と凸条とが凹凸嵌合していることを特徴とする請求項１０または１１記載の重力式接離動機構付フリーズドライ装置。
前記加熱盤が、金属製の流路管が曲折して配置された熱媒液の流路を有することを特徴とする請求項１〜１２いずれか１項記載の重力式接離動機構付フリーズドライ装置。
前記加熱盤が、電熱線または面状発熱体が配置された加熱盤であることを特徴とする請求項１〜８いずれか１項記載の重力式接離動機構付フリーズドライ装置。
前記加熱盤に、間隔を空けて断面円形の熱媒液流路を１本または複数本設けるのでなく、断面が偏平の流路を蛇行させることとして、加熱盤表面温度を均一化し、且つ加熱盤厚をより薄層とすることを特徴とする請求項１〜１２いずれか1項記載の重力式接離動機構付フリーズドライ装置。
前記加熱盤または単位加熱盤を、凹型の蛇行流路をプレスしたステンレス、銅、アルミニウム等の金属板または蛇行流路を設けたアルミダイキャスト盤を２枚合わせにし、または２枚の内の片面は平板として熱媒液流路を内包した加熱盤を形成することを特徴とする請求項１〜１２いずれか1項記載の重力式接離動機構付フリーズドライ装置。
前記上下の加熱盤の間が最大に離間した際、該上下の加熱盤間に進入してその間隔を保持する第二の間隔保持部材を有することを特徴とする請求項１〜１６いずれか１項記載の重力式接離動機構付フリーズドライ装置。
入口部を可動蓋部により開閉可能な乾燥缶内に、複数のトレイを積載可能な加熱盤が多段に配設され、乾燥缶が、コールドトラップ、冷凍機、真空ポンプおよび加温装置に接続されて成り、コールドトラップが冷凍機により所定温度に冷却され、乾燥缶およびコールドトラップが真空ポンプにより所定真空度まで減圧され、加熱盤によりトレイが加熱され、トレイに充填された被乾燥物の水分が昇華して、水蒸気がコールドトラップに氷結除去されるフリーズドライ装置であって、
前記多段の加熱盤は、上段の加熱盤が下段の加熱盤に対して、相対的に所要距離接離動可能に設けられた多段加熱盤体に形成され、該多段加熱盤体の１乃至複数基が、前記入口部を通じて乾燥缶の内外に亙って移動可能に配置され、
前記乾燥缶外に引き出された前記多段加熱盤体における上段の加熱盤を下段の加熱盤に対して相対的に接離させる接離動機構が設けられたフリーズドライ装置を用い、
前記多段加熱盤体の加熱盤上にトレイを搬出入させる際には、前記乾燥缶内から多段加熱盤体を乾燥缶外に引き出し、前記接離動機構によって上段の加熱盤を下段の加熱盤に対して相対的に接離させ、上下加熱盤間に所要の作業空間を形成してトレイを搬出入し、
フリーズドライを行う際には、前記接離動機構によって、上段の加熱盤を下段の加熱盤に対して相対的に接近させて後、前記乾燥缶内に移動してフリーズドライを行うことを特徴とするフリーズドライ方法。
フリーズドライ終了後、可動蓋部を開けて、乾燥缶外に１乃至複数基の多段加熱盤体を順次引き出す工程と、
乾燥缶外に引き出された多段加熱盤体を接離動機構により、上段の加熱盤を下段の加熱盤に対して相対的に離間させ、上下の加熱盤間からトレイを搬出する工程と、
前記トレイが搬出された上下の加熱盤間に、新たに被乾燥物が収容されたトレイを搬入する工程と、
該トレイが搬入された多段加熱盤体を接離動機構により、上段の加熱盤を下段の加熱盤に対して相対的に接近させる工程と、
上下の加熱盤間が接近した多段加熱盤体を乾燥缶内に移動し、可動蓋部により乾燥缶を閉鎖し、所要のフリーズドライを行う工程とを含むことを特徴とする請求項１８記載のフリーズドライ方法。
前記多段加熱盤体に、上下の加熱盤間が所定距離離間した位置で上下の加熱盤の離間距離を規制する規制部材が設けられ、
前記入口部から乾燥缶の外部に移動した多段加熱盤体を吊り下げ可能な吊持機構が設けられ、
前記入口部から乾燥缶の外部に移動した多段加熱盤体を下方から支持する支持台が設けられ、
該支持台を前記入口部と同一高さ位置と、該入口部よりも低い位置との間に亙って昇降させる昇降機が配設され、
前記支持台および前記昇降機により前記接離動機構が構成され、
前記多段加熱盤体が前記吊持機構により吊持されるとともに前記支持台により支持された状態で、前記支持台が前記昇降機により下降される際は、上段の加熱盤と下段の加熱盤との間が前記規制部材により規制される距離だけ加熱盤の自重により離間して、上下加熱盤間に所要の作業空間が形成され、また前記支持台が上昇する際は、上下の加熱盤間が所要距離まで接近することを特徴とする請求項１８または１９記載のフリーズドライ方法。