JP6177814B2 - 有機材料のマイクロ波による真空乾燥装置及び方法 - Google Patents

有機材料のマイクロ波による真空乾燥装置及び方法 Download PDF

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Description

本発明は食品及び薬草等の有機材料のマイクロ波による真空乾燥装置に関する。
有機材料の脱水は食品加工及び薬草工業において一般的である。脱水は例えば果物及び野菜等の製品を保存するために行われ、脱水された製品は消費のために再水和される。脱水は例えば乾燥ハーブ及び様々なタイプのチップス等の脱水状態にて使用される製品を製造するためにも行われる。上記材料の公知の脱水方法は、空気乾燥及びフリーズドライ工程を含む。上記乾燥方法の両者は限界を有する。通常空気乾燥は緩慢であり、フリーズドライは高価であり、両方法は製品の外観及び質感を損なう傾向にある。
マイクロ波による真空乾燥によって食品及び植物を脱水することも公知である。特許文献における上記例は、Ｓｕｇｉｓａｗａ等による特許文献１、Ｄｕｒａｎｃｅ等による特許文献２、Ｄｕｒａｎｃｅ等による特許文献３、Ｂｉｔｔｅｒｌｙによる特許文献４、Ａｋｕｔｓｕ等による特許文献５、Ｗｅｎｎｅｒｓｔｒｕｍ等による特許文献６、及びＲａｄａｓ等による特許文献７を含む。マイクロ波による真空乾燥は空気乾燥及びフリーズドライによる製品と比較してより高品質な製品を製造する迅速な方法である。乾燥は減少した圧力下において行われるため、水の沸点及び大気の酸素含有量は低く、従って、酸化及び熱分解に対して脆弱な食品や医薬品は空気乾燥と比較してより高い温度を保持可能である。更に、乾燥工程は空気乾燥及びフリーズドライと比較してずっと迅速である。本発明はマイクロ波による真空乾燥の技術における改良に関する。
米国特許第４６６４９２４号明細書 米国特許第６１２８３２１号明細書 米国特許第６９５６８６５号明細書 米国特許第４３８９７９４号明細書 米国特許第４８０９５９６号明細書 米国特許第４８８２８５１号明細書 国際公開第０２／１０３４０７号パンフレット
本発明は食品及び薬草等のマイクロ波による真空乾燥の技術を改良した真空乾燥装置及び方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様において、有機材料を脱水する装置が提供される。真空室は脱水される材料の容器を案内するための投入端と、脱水した材料の容器を取り払うための排出端とを有する。装置はマイクロ波発振器と、マイクロ波を発振器から真空室内に照射するためのマイクロ波透過窓とを有する。装置は、真空室内の圧力を低減する手段、有機材料の容器を投入端内に積みのせる手段、容器内の有機材料を転がせるように真空室内にて容器を回動する手段、回動する容器を投入端から排出端まで移動させる手段、及び脱水した材料の容器を真空室から排出端にて取り出す手段を備える。装置は任意により脱水した有機材料を大気圧より低い圧力にて冷却する手段を含む。
本発明の別の態様において、有機材料を脱水する装置が提供される。装置は真空室、マイクロ波発振器、マイクロ波を発振器から真空室内に照射するためのマイクロ波透過窓、及び空気やその他の気体の気流を窓に隣接する真空室内に吹き込むことにより、真空室内のマイクロ波のアーク放電を低減する手段を含む。本発明のこの態様において、マイクロ波真空脱水機内にて生じるマイクロ波照射のアーク放電が低減される。上記アーク放電は真空室のマイクロ波透過窓を破壊し、脱水した製品を燃焼させ得る。本発明の出願人はマイクロ波透過窓の内部に隣接する真空室内に気体流を吹き込むことにより、マイクロ波真空装置の作動中のアーク放電が低減されることを発見した。この原因として、第１に、窓と真空室内部との気圧勾配の生成、第２に、窓の内側における水及びその他の揮発性材料の凝縮の防止が挙げられるものといえる。
本発明の別の態様において、有機材料を脱水する方法が提供される。脱水される有機材料を保持するマイクロ波透過容器が提供される。容器は大気圧より低い圧力に保持される真空室内に案内される。有機材料を脱水するためにマイクロ波を照射する間に容器は容器内の有機材料を転がせるように真空室内にて回動され、回動する容器は真空室を通過する。続いて脱水した有機材料の容器は真空室から取り払われる。方法は真空室から脱水した有機材料を取り除いた後に任意により大気圧より低い圧力にて材料を冷却する工程を含む。
本発明の更なる態様において、有機材料を脱水する方法が提供される。真空室は真空排気され、大気圧より低い圧力に保持される。マイクロ波がマイクロ波透過窓を通じて真空室内に照射される。例えば空気、窒素、或いはヘリウムの気体流が窓に隣接する真空室内に吹き込まれることにより、真空室内のマイクロ波のアーク放電が低減される。脱水される有機材料は真空室内に案内され、脱水される。脱水した材料は続いて真空室から取り払われる。
本発明による装置及び方法を使用して脱水される有機材料は果物、ベリー（例、ブルーベリー、クランベリー、ストロベリー）、野菜、チップス（例、リンゴ、ポテト、バナナ、トルティーヤ）、薬草、肉、栄養補助食品、種子、花、及び根、塊茎、茎、葉等のその他の植物材料等の食品を含む。
本発明の上記特徴、及びその他の特徴は、好適な実施例に関する記載及び図面から明らかになるであろう。
本発明の一実施例における装置を示す等角図。 反対側から見た装置を示す等角図。 一部断面を示す装置の正面図。 一部断面を示す装置の側面図。 図４の線５−５における断面図。 真空室におけるマイクロ波の窓アセンブリを示す等角図。 バスケットを含む回動可能な円筒状ケージを示す等角図。 バスケットを含む回動可能な円筒状ケージを示す等角図。 部分的に断面を示す装置の端面図。
（脱水装置）
脱水装置２０は内部において円筒状容器３８内の有機材料が脱水される真空室２２、マイクロ波発振器５６、脱水された材料を減少した圧力にて冷却するための平衡室１５０、容器を真空室内に積みのせるための積みのせモジュール３６、真空室から平衡室に容器を搬送するための搬送モジュール４２、及び取り出しモジュール１５４を有する。
積みのせモジュール３６、搬送モジュール４２、及び取り出しモジュール１５４はそれぞれ一対のエアロック１０１及び１０２、１３０及び１１１、並びに１６４及び１７０を有する。これらにより容器はそれぞれ真空室内に搭載され、真空室から平衡室へ搬送され、平衡室から取り払われるが、これら室は脱水工程に要する減少された圧力に保持される。各エアロックの構造体は同じであり、エアシリンダのピストンによってハウジング内を移動自在な自己密封型ドアを備える。ドアは上昇させることにより開かれ、容器が通過し、ドアは下降させることにより閉じられ気密なシールを形成する。
脱水装置２０はスタンド２４によって支持される真空室２２を有する。室２２は円筒状壁２６、室の入力端３０における端部カバー２８、室の排出端３４における端部カバー３２を有する。積みのせモジュール３６はスタンド３７にて支持され、脱水される有機材料４０を含む容器３８を真空室２２内に積みのせるべく入力端３０の端部カバー２８に連結される。スタンド４３に支持される搬送モジュール４２は反対側の真空室の排出端３４にて端部カバー３２に連結される。真空室２２は長手方向軸に対して略水平に配向される。スタンド３７及び４３はそれぞれレ―ル２７上に位置されたホイール２５にて支持され、これにより装置を機能させるべくモジュールは真空室及び平衡室から容易に離間することができる。
真空室２２の円筒状壁２６は室内へマイクロ波を放射すべく２つの窓アセンブリ４４及び４６を有する。特に図６に示すように、各窓アセンブリは壁２６の外側から延び、外側端部にフランジ５０を備える矩形枠４８を有する。マイクロ波透過窓５４は枠内に位置される。窓５４はスペーサ５２及びマイクロ波入力角状突起５３によって所定の位置に固定されるが、入力角状突起５３の基部におけるフランジ５５を使用して、窓枠フランジ５０に取り付けられる。入力角状突起５３は導波路（図示しない）によってマイクロ波発振器５６に操作時自在に取り付けられる。マイクロ波入力角状突起５３は上端部において矩形の断面を有し、矩形は短辺５７及び長辺５９を有する。窓アセンブリ４４及び４６のマイクロ波入力角状突起５３の長辺５９は真空室２２の長手方向軸と平行に配向される。
窓５４に隣接する、各矩形枠４８における空気吸入ポート５８は空気路６０によって圧縮空気源６２に連結される。上記吸入ポートによって、空気は窓５４を通じて真空室２２内に吸入される。これに代えて、吸入ポート５８は例えば窒素やヘリウム等の別の気体の源に連結される。
真空室内の回動可能な円筒状ケージ６４は容器３８を受承し、回動させる。円筒状ケージ６４は側面が開いている構造体である。円筒状ケージ６４は離間した長尺状部材７０の組によって連結されるリングギア６６及び６８を有する。周方向支持リング７２はリングギア６６及び６８間のおおよそ４分の１の距離及び４分の３の距離の位置にて長尺状部材７０に取り付けられる。円筒状ケージ６４は長さ部分に沿って長尺状部材７０に取り付けられる鉄骨枠ロッド７３によって、且つリングギア６６及び６８に隣接する鉄骨枠リング７４によって、円筒状ケージの長手方向における中間部にて補強される。円筒状ケージは端部から端部までに容器３８を収容する。図示の目的のために、円筒状ケージ及び真空室は４つの容器のみを保持するものとして図面に示される。円筒状ケージ及び真空室は任意の選択された数の容器を保持する寸法に形成される。
真空室の各端部における一対のギアは円筒状ケージを支持する。２つのギア７６及び７８は真空室の入力端３０における端部カバー２８に取り付けられ、リングギア６６と係合し、２つのギア（うち１つは図４に参照符号８０にて示す）は排出端３４における端部カバー３２に取り付けられ、別のリングギア６８と係合する。各組の１つのギア７６及び８０は各モータ８４及び８６によって駆動され、同期され、真空室内の長手方向の水平方向の軸を中心として円筒状ケージ６４を回動させる。
積みのせモジュール３６は円筒状ケージ６４の開いた受承端部９２に並べられる端部カバー２８を貫通する開口部９０を備えた真空室の端部カバー２８に隣接する容器投入室８８を有し、これにより、投入室８８内の容器３８は開口部９０を通じて円筒状ケージ６４内に押し入れられる。積みのせモジュール３６は容器を投入室８８内に案内するための積みのせチャネル９４を有する。積みのせチャネル９４は投入室８８及び外側端部９８に隣接する内側端部９６を有する。エアロックアセンブリ１０１が積みのせチャネル９４の外側端部９８に設けられる。これはハウジング１０５内を移動自在な自己密封型ドア１０３からなり、下降された位置に位置される場合に積みのせチャネル９４を気密シールにより閉じ、上昇された位置に位置される場合に積みのせチャネルを開く。積みのせチャネル９４はエアロックアセンブリ１０２によって投入室８８から隔離される。
このアセンブリはエアシリンダ９９内のピストンによってハウジング内を移動自在な自己密封型ドア１０４を有し、下降された位置に配置される場合に積みのせチャネル９４を気密シールにより閉じ、上昇された位置に位置される場合に積みのせチャネルを開き、容器３８を投入室８８内に入れる。投入モジュールはエアシリンダ１０９及びトレイ１１７によって駆動される容器上昇アセンブリ１０７を含む。トレイは１つ以上の容器を保持し、容器を積みのせチャネル９４の外側端部９８まで上昇させる。積みのせチャネルはエアロック１０１から投入室８８へ下方に向かって傾斜し、これにより、円筒状ケージ６４の長手方向軸に対して水平且つ平行に配向される長手方向軸を備えた積みのせチャネルに位置される容器は、重力下にて投入室８８内に転動することができる。
積みのせチャネル９４は真空システム１００に通路によって連結され、積みのせチャネルを真空排気するための真空ポート１０８を有する。投入室及び真空室を真空排気するための真空ポート１１０が投入室８８内に設けられ、通路によって真空システム１００に連結される。真空システム１００に連結される付加的な真空ポート（図示しない）が真空室２２内に設けられ、真空室２２を真空排気する。即ち、空気吸入ポート５８を通じて真空室内に流入した空気を抜き、脱水中に有機材料から気化する水分を取り除く。復水器４１が真空システム１００に設けられ、システムから水分を取り除く。
容器押圧ピストン１１４を備えたエアシリンダ１１２が投入室８８に取り付けられる。ピストン１１４は投入室８８内に延びる位置及び後退した位置の間を移動自在である。後述するように、ピストンは容器３８を投入室８８から退出させ、円筒状ケージ６４及び真空室２２を通過させる。
容器搬送モジュール４２が真空室から平衡室１５０に脱水した材料の容器を搬送するために設けられる。搬送モジュール４２は、真空室２２の端部カバー３２に取り付けられ、且つ円筒状ケージ６４の開いた排出端１２０と並べられる端部カバー３２を貫通する開口部１１８を備える容器排出室１１６を有し、これにより、円筒状ケージ中の容器３８は開口部１１８を通じて排出室１１６内に押し入れられる。搬送モジュール４２は排出室１１６から容器を取り除くための搬送チャネル１２２を有する。搬送チャネル１２２は自己密封型ドア１３２を有するエアロックアセンブリ１３０によって容器排出室１１６から隔離される。自己密封型ドア１３２は気密シールを形成して搬送チャネル１２２を閉じるため、及び上昇した状態において容器３８が排出室１１６から搬送チャネル１２２内に移動するように搬送チャネル１２２を開くためにハウジング１３４内を移動自在である。
搬送モジュール４２はエアロックアセンブリ１１１によって搬送チャネル１２２から隔離される投入室１５１を有する。このアセンブリは搬送チャネル１２２を開き、且つシールすべくハウジング１１５と共に移動自在な自己密封型ドア１１３を有する。搬送チャネルは通路によって真空システム９７に連結され、搬送チャネルを真空排気するための真空ポート１３６を有する。搬送チャネルは排出室１１６から投入室１５１へ下方に向かって傾斜し、これにより、排出室１１６内の容器は重力下にて投入室１５１内に転がり込むことができる。
投入室１５１は平衡室１５０の開いた受承端１５５と並べられる開口部１５３を有し、これにより、投入室１５１内の容器３８は開口部１５３を通じて平衡室内に押し入れられる。容器押圧ピストン１５９を備えたエアシリンダ１５７は投入室１５１に取り付けられる。ピストン１５９は投入室１５１内に延びる位置及び後退した位置の間を移動自在である。ピストンは容器３８を投入室１５１から退出させ、平衡室内に移動させる。
平衡室１５０は材料が大気圧に暴露されるに先立って脱水した材料を冷却するように機能する。これにより、製品の外観及び質感が向上する。冷却は冷却するために十分な滞留時間、例えば１５分間、平衡室の低圧力中に脱水した製品を保持することにより行われる。例えば冷却手段による補助的な冷却は平衡室内において必要ではない。平衡室は低圧冷却室である。
平衡室取り出しモジュール１５４は平衡室の排出端１５８に隣接する容器排出室１５６を有する。排出室１５６は平衡室の開いた排出端１５８に並べられる開口部１６０を有し、これにより、後述するように平衡室を通過する容器３８は開口部１６０を通じて排出室１５６内に至る。取り出しモジュール１５４は排出室１５６から容器を取り除くための取り出しチャネル１６２を有する。取り出しチャネル１６２は自己密封型ドア１６６を有するエアロックアセンブリ１６４によって排出室１５６から隔離される。自己密封型ドア１６６は気密シールを形成して開口部を閉じるため、及び上昇した状態において容器が排出室１５６から取り出しチャネル１６２内に移動するように取り出しチャネル１６２を開くためにハウジング１６８内を移動自在である。
第２のエアロックアセンブリ１７０は取り出しチャネル１６２の出口端に設けられる。上記第２のエアロックアセンブリは自己密封型ドア１７２を有し、自己密封型ドア１７２は取り出しチャネルをシールするために、及び取り出しチャネル内の容器が取り出しモジュール１５４を退出するように開くためにハウジング１７４内を移動自在である。取り出しチャネル１６２は排出室１５６から第２のエアロックアセンブリ１７０へ下方に向かって傾斜し、これにより、排出室内の容器は重力下において取り出しモジュールを通過し、退出すべく転がり込む。取り出しモジュールから退出する容器は例えば操作者によってトレイや移動ベルト等に受承される。
通路によって真空システム９７に連結される取り出しチャネル１６２内の真空ポート１７６は取り出しチャネルを真空排気する。排出室１５６は排出室及び平衡室を真空排気するための、通路によって真空システム９７に連結される真空ポート１７８を更に有する。真空システム９７に連結される付加的な真空ポート（図示しない）は有機材料から蒸発する余剰水分の排出を含め平衡室を真空排気するために平衡室に設けられる。復水器４１は真空システム９７の水分を取り除くことに設けられる。平衡室のための真空システム９７は真空室の真空システム１００から隔離され、上記２つの室は異なる圧力にて作動される。
容器３８を回動し、受承端１５５から排出端１５８に移動させる手段が平衡室内に設けられる。２つのバスケット支持ローラ１８０は、平衡室の下側に隣接する平衡室の部分に沿って延び、平衡室の長手方向軸に対して平行な軸を中心として回動する。駆動モータ（図示しない）はローラ１８０のうち１つを駆動するために位置され、平衡室の長手方向軸に対して平行な軸を中心として、ローラを、即ちローラ１８０に支持される容器を回動させる。
２つの組のローラホイール１８２は上昇可能な長尺状ブラケット１８４に載置され、平衡室の長手方向軸に対して直交する軸を中心として回動する。ブラケット１８４は平衡室の下側に隣接した平衡室の部分に沿って、支持ローラ１８０間を延びる。３つの上昇ブラケット１８６は、長尺状ブラケット１８４の下方にて、平衡室の両端近傍にそれぞれ１つずつ位置され、且つ平衡室の中央部に１つが位置され、ピストン１８８によって上下方向に移動する。ピストン１８８の駆動により上昇ブラケット１８６が上昇し、長尺状ブラケット１８４が上昇する。これにより、ローラホイール１８２は容器３８と係合し、支持ローラ１８０から容器３８を上昇させて離間させ、更に後述するように、バスケットにローラホイール１８２上の平衡室を長手方向に通過させる。
脱水装置２０はエアロック、モータ、ピストン、マイクロ波発振器、真空ポンプ、及び容器リフタの作動のためのコンピュータ処理された制御システムを含む。
容器３８は円筒状側壁１３８、閉鎖した底壁１４０、及び取り外し可能な蓋１４２を備え、高密度ポリエチレンから形成されるバスケットである。側壁、底壁、及び蓋は複数の穴１４４によって貫通され、脱水工程において有機材料からの水蒸気の抜け口となる。バスケットは複数の支持リブ１４７及び支持リング１４５を有する。長手方向に延びる仕切り壁１４６は内部空間を４つの区分に分け、バスケットが真空室内にて回動するときにバスケット内の材料の回動を促進する。
これに代えて、容器は円筒状枠を覆って適合する使い捨ての靴下状のスリーブからなってもよく、スリーブは容器の底壁及び円筒状側壁を形成し、枠に適合する取り外し可能な蓋を有する。スリーブは穴が設けられるか網により形成される。容器のこの形態は、汚染された場合に使い捨て靴下状スリーブを取り払い交換し、枠及び蓋のみを清潔にするだけでよいという効果を有する。
（脱水方法）
脱水装置２０の作動サイクルの始めにおいて、エアロック１０２、１３０、１１１、１６４、及び１７０は閉じられる。真空室２２は真空システム１００によって真空排気され、即ち、圧力は大気圧より低い圧力に真空システムにより低減される。２０乃至１００ｍｍＨｇ（約２．７ｋＰａ乃至約１３．３ｋＰａ）の範囲における真空室内の絶対圧力は殆どの有機材料を脱水するために好適である。平衡室１５０は３０ｍｍＨｇ（４ｋＰａ）、好適には約１ｍｍＨｇ（約０．１３ｋＰａ）の絶対圧力まで真空システム９７によって真空排気される。ピストン１１４はその後退した位置に位置される。モータ８４及び８６は円筒状ケージ６４を回動させるべく駆動される。エアロック１０１は開かれ、積みのせチャネル９４は大気圧に保持される。マイクロ波発振器５６が駆動され、窓５４を通じてマイクロ波エネルギーを真空室内に照射する。空気（或いは窒素やヘリウム）は窓５４を横断して空気吸入ポート５８を通じて真空室内に吸入される。
脱水される有機材料の容器３８は、上昇アセンブリ１０７に位置され、エアシリンダ１０９は駆動され、真空室の長手方向軸に対して平行な長手方向軸と並べられる容器積みのせチャネル９４の開放端まで容器を上昇させる。容器は重力下にて積みのせチャネルを下方に回動し、エアロック板１０４に支持される。エアロック１０１は閉じられ、真空ポート１０８にて真空が作用され、真空室２２と同じ圧力まで積みのせチャネルを真空排気する。
エアロック板１０４は上昇され、重力下にて容器を投入室８８内に転がり込ませる。エアシリンダ１１２は駆動され、ピストン１１４を投入室内に移動させて、容器を長尺状部材７０によって支持し、長尺状部材７０に沿って摺動させることにより、端部カバー２８の開口部９０を通じて回動する円筒状ケージ６４内に容器を押し入れる。容器３８は円筒状ケージ６４の回動によってその長手方向軸を中心として回動され、材料を脱水する間に容器内の材料を転がせる。
第２の容器を積みのせるために、エアロック板１０４は下降され、積みのせチャネル９４がシールされる。積みのせチャネル中の真空は遮断され、積みのせチャネル中の圧力は大気圧に戻る。続いてエアロック１０１が開かれる。バスケット押圧ピストン１１４は後退される。第２の容器は第１の容器と同様にして積みのせされる。第２の容器が投入室８８内に位置されると、ピストン１１４は第２の容器を円筒状ケージ６４内に押し入れる。ピストン１１４は第２の容器を第１の容器に対して押圧し、第１の容器を１つの容器の長さだけ真空室の排出端３４に向かって円筒状ケージ６４の更に下方に移動させる。上記工程は円筒状ケージが満たされ、第１の積みのせされた容器の前方端が排出室１１６に案内する端部カバー３２の開口部１１８に隣接するまで、各容器が円筒状ケージ６４内にて容器１つ分の長さだけ先に積みのせされたものを移動させることにより交換され、付加的な容器を同様にして積みのせることにより繰り返される。
更に１つ容器を積みのせることにより、先に積みのせされた容器は排出室１１６内に移動される。円筒状ケージ６４の長さは、端部から端部まで全ての容器を保持できる長さである。更に１つの容器を挿入することにより、先に積みのせされた容器を円筒状ケージ及び真空室から十分に移動させる。上述の排出された容器は重力下にて転がり、エアロックアセンブリ１３０のドア１３２に支持される。搬送チャネル１２２は真空室と同じ圧力に真空排気される。エアロックドア１３２は上昇され、排出された容器を搬送チャネル内に転がり込ませる。エアロック１３０は続いて閉じられ、搬送チャネル中の圧力は平衡室内の下の圧力と等しくなるように調整される。エアロック１１１は続いて開かれ、容器を投入室１５１内に転動させる。
平衡室が投入室１５１から容器を受承するために、ピストン１８８は上昇ブラケット１８６、ブラケット１８４、及びローラホイール１８２を上昇させるべく駆動される。エアシリンダ１５７は続いて駆動され、ピストン１５９に容器を平衡室の受承端１５５内に押し入れさせる。容器はローラホイール１８２に受承される。続いてローラホイール１８２は下降され、容器が支持ローラ１８０に支持される。上記ローラは回動し、容器を約６ｒｐｍの速度にて長手方向軸を中心として回動させる。ピストン１５９は後退され、エアロック１１１が閉じられ、搬送チャネル中の圧力は真空室内の圧力と等しくなるように調整され、エアロック１３０が閉じられる。
第２容器は続いて同様に排出室１１６から投入室１５１に搬送される。ローラホイール１８２が上昇され、容器を上昇させて支持ローラ１８０から離間させる。エアシリンダ１５７が駆動され、投入室内に位置される容器を平衡室内に押し入れる。即ち、容器は第１の容器を押圧し、１つ分の容器の長さだけ平衡室内に更に移動させる。工程は平衡室が満たされ、１０の容器を保持するまで付加的な容器により繰り返される。更に１つ容器を挿入することにより、先に積みのせされた容器は平衡室の排出端１５８から押し出され、排出室１５６内に押し入れられる。
取り出しチャネル１６２は平衡室と同じ圧力まで真空排気される。エアロック１６４は続いて開かれ、容器を取り出しチャネル１６２内に転動させ、エアロックアセンブリ１７０のドア１７２に支持させる。エアロック１６４は続いて閉じられる。取り出しチャネル１６２内の真空は遮断され、取り出しチャネルは大気圧に戻る。エアロック１７０は開かれ、冷却され脱水された有機材料の容器は装置から取り払われる。次の容器の取り出しの準備のために、エアロック１７９は続いて閉じられ、取り出しチャネル１６２は真空排気される。装置は連続した処理量ベースにて作動される。
（例）
本発明による装置は２．５メートルの長さと０．９６メートルの内径とを備える真空室を有する。回動可能な円筒状ケージの内径は０．５０メートルである。バスケットはポリエチレンから形成され、０．４４メートルの長さと０．４４メートルの外径を有する。回動可能な円筒状ケージは端部から端部まで６つのバスケットを保持する。平衡室は３．６メートルの長さと、０．６１メートルの内径を有し、端部から端部まで１０のバスケットを保持する。マイクロ波発振器は５万ワットの出力を有する。各バスケットは５キログラムの部分的に脱水されたブルーベリーを備える。
真空室は６０ｍｍＨｇ（約８．０ｋＰａ）の絶対圧力に真空排気される。平衡室は３０ｍｍＨｇ（４ｋＰａ）以下の絶対圧力まで真空排気される。圧縮された空気が１分当たり２０リットルの速度にて２つのマイクロ波透過窓のそれぞれの内部を横断して吹き込まれる。回動可能な円筒状ケージは６ｒｐｍの速度にて回動される。装置は上述した方法によって作動される。更に脱水される部分的に脱水したブルーベリーのバスケットは真空室内に連続して供給される。室内における所定のバスケットの滞留時間は平衡室内において約１０分乃至約１５分である。
装置内に供給されるブルーベリーはその他の手段によって約２５％乃至約７５％の水分含有量まで予め乾燥される。水分がいくらか新鮮なブルーベリーから最初に取り除かれなければ、ブルーベリーはあまりに柔軟過ぎて装置の回動するバスケットにおいて破砕することなくかき回すことができない。予め乾燥することにより、ブルーベリーは堅固なものとなり、破砕を回避することが補助される。本発明によるマイクロ波真空乾燥工程により水分含有量が最終的に約５％乃至１５％に低減される。乾燥したブルーベリーは膨張した外観を保持し、新鮮なベリーの容量に近似する。膨張はマイクロ波真空乾燥工程中にベリー内にて蒸発する蒸気の膨張により生じる。膨張した外観は真空が解放され、製品が装置から取り払われた後に保持される。
本発明は上記様々な実施例に開示されるが、本発明は上記実施例に限定されることを意図したものではない。本発明の範囲内の様々な変形が当業者には明らかであろう。本発明の範囲は添付の特許請求の範囲により画定される。
付記１．（ａ）有機材料の容器を真空室内に案内するための投入端、及び容器を取り払うための排出端を有する真空室と、
（ｂ）マイクロ波発振器と、
（ｃ）マイクロ波発振器から真空室内へのマイクロ波放射のためのマイクロ波透過窓と、
（ｄ）真空室内の圧力を低減する手段と、
（ｅ）容器を真空室の投入端内に積みのせる手段と、
（ｆ）容器内の有機材料を転がせるように真空室内の容器を回動する手段と、
（ｇ）回動する容器を真空室の投入端から排出端に向かって真空室内を通過するように移動させる手段と、
（ｈ）脱水した有機材料の容器を真空室からその排出端にて取り出す手段と、
（ｉ）脱水した有機材料を大気圧より低い圧力にて冷却するための手段とを備えることを特徴とする有機材料の脱水装置。
付記２．前記冷却するための手段は、
脱水した有機材料の容器を平衡室内に案内するための投入端、及び容器を取り払うための排出端を有する平衡室と、
真空室内の圧力を低減する手段とを備えることを特徴とする付記１に記載の装置。
付記３．脱水した有機材料の容器を平衡室の投入端内に積みのせる手段と、
平衡室内の脱水した有機材料の容器を回動する手段と、
脱水した有機材料の容器を平衡室の投入端から排出端に向かって平衡室内を通過するように移動させる手段と、
脱水した有機材料の容器を平衡室からその排出端にて取り出す手段とを更に含むことを特徴とする付記２に記載の装置。
付記４．前記真空室内の容器を回動する手段は水平方向の軸を中心として容器を回動させることを特徴とする付記１乃至３のいずれか一項に記載の装置。
付記５．前記平衡室内の脱水した有機材料の容器を回動させる手段は水平方向の軸を中心として容器を回動させることを特徴とする付記３に記載の装置。
付記６．前記真空室内の容器を回動する手段は、
その両端部にリングギアを有する回動可能な円筒状ケージと、
各リングギアを支持及び回動するための、真空室の投入端及び排出端における複数のギアとを含むことを特徴とする付記１乃至５のいずれか一項に記載の装置。
付記７．気体流を前記窓を横断して真空室内に吹き込む手段を更に備える付記１乃至６のいずれか一項に記載の装置。
付記８．前記容器を真空室内を通過するように移動させる手段は、容器を真空室内に押し入れるピストンと、真空室を通過する容器を摺動自在に支持するための複数のレールとを含むことを特徴とする付記１乃至７のいずれか一項に記載の装置。
付記９．前記真空室の投入端内に容器を積みのせる手段は、
真空室の投入端にて真空室に対して開いている容器投入室と、
容器を受承するための第１の端部、及び容器投入室に隣接する第２の端部を有する積みのせチャネルと、
積みのせチャネルの第１の端部における第１のエアロック、及び積みのせチャネルの第２の端部における第２のエアロックと、
容器投入室から真空室内に容器を押し入れるピストンとを含むことを特徴とする付記１乃至７のいずれか一項に記載の装置。
付記１０．前記積みのせチャネルはその第１の端部から第２の端部へ下方に向かって傾斜していることを特徴とする付記９に記載の装置。
付記１１．前記真空室からその排出端にて脱水した有機材料の容器を取り出す手段は、
真空室の排出端にて真空室に対して開いている排出室と、
排出室に隣接する第１の端部、及び第２の端部を有する取り出しチャネルと、
取り出しチャネルの第１の端部における第１のエアロック、及び取り出しチャネルの第２の端部における第２のエアロックとを含むことを特徴とする付記１に記載の装置。
付記１２．前記取り出しチャネルはその第１の端部から第２の端部へ下方に向かって傾斜していることを特徴とする付記１１に記載の装置。
付記１３．（ａ）真空室と、
（ｂ）マイクロ波発振器と、
（ｃ）マイクロ波発振器から真空室内へのマイクロ波放射のためのマイクロ波透過窓と、
（ｄ）気体流を窓を横断して真空室内に吹き込むことにより、真空室内のマイクロ波のアーク放電を低減する手段とを備えることを特徴とする有機材料の脱水装置。
付記１４．前記気体は空気、窒素、或いはヘリウムからなることを特徴とする付記１３に記載の装置。
付記１５．（ａ）脱水される有機材料を保持するマイクロ波透過容器を提供する工程と、
（ｂ）容器を大気圧より低い圧力に保持される真空室内にその投入端にて案内する工程と、
（ｃ）容器内の有機材料を転がせるように真空室内の容器を回動する工程と、
（ｄ）有機材料を脱水すべくマイクロ波を照射する間に、回動する容器を真空室内をその投入端から排出端まで通過するように移動させる工程と、
（ｅ）脱水した有機材料の容器を排出端にて真空室から取り払う工程とを含むことを特徴とする有機材料の脱水方法。
付記１６．前記工程（ｅ）の後に脱水した有機材料を大気圧より低い圧力にて冷却する工程を更に含むことを特徴とする付記１５に記載の方法。
付記１７．前記脱水した有機材料を冷却する工程は、
脱水した有機材料の容器を大気圧より低い圧力に保持される平衡室の投入端内に積みのせる工程と、
平衡室内の脱水した有機材料の容器を回動する工程と、
脱水した材料を冷却する間に、脱水した有機材料の容器を平衡室内をその投入端から排出端まで通過するように移動させる工程と、
冷却し、脱水した有機材料の容器を平衡室からその排出端にて取り出す工程とを含むことを特徴とする付記１６に記載の方法。
付記１８．前記真空室内の容器は水平方向の軸を中心として回動されることを特徴とする付記１５乃至１７のいずれか一項に記載の方法。
付記１９．前記平衡室内の有機材料の容器は水平方向の軸を中心として回動されることを特徴とする付記１７に記載の方法。
付記２０．前記平衡室内の圧力は真空室内の圧力より小さいことを特徴とする付記１７に記載の方法。
付記２１．気体流を真空室のマイクロ波透過窓に隣接する真空室内に吹き込む工程を更に含むことを特徴とする付記１５乃至２０のいずれか一項に記載の方法。
付記２２．前記気体は空気、窒素、或いはヘリウムからなることを特徴とする付記２１に記載の方法。
付記２３．（ａ）真空室を真空排気する工程と、
（ｂ）マイクロ波透過窓を通じて真空室内へマイクロ波を照射する工程と、
（ｃ）気体流を窓に隣接する真空室内に吹き込むことにより、真空室内のマイクロ波のアーク放電を低減する工程と、
（ｄ）脱水すべく有機材料を真空室内に案内し、真空室内にて材料を脱水する工程と、
（ｅ）脱水した有機材料を真空室から取り払う工程とを含むことを特徴とする有機材料の脱水方法。
付記２４．前記マイクロ波透過窓の周囲に延びる枠を更に備え、該気体流を吹き込む手段は枠の内方に気体流を吹き込むことを特徴とする付記１３に記載の装置。
２０…脱水装置、２２…真空室、２４…スタンド、２５…スタンドのホイール、２６…真空室の円筒状壁、２７…支持レール、２８…真空室の投入端における端部カバー、３０…真空室の投入端、３２…真空室の排出端における端部カバー、３４…真空室の排出端、３６…積載モジュール、３７…積載モジュールのスタンド、３８…容器、４０…有機材料、４１…復水器、４２…搬送モジュール、４３…取り出しモジュールのスタンド、４４及び４６…真空室の窓アセンブリ、４８…窓枠、５０…窓枠フランジ、５２…窓スペーサ、５３…マイクロ波入力角状突起、５４…窓、５５…入力角状突起のフランジ、５６…マイクロ波発振器、５７…入力角状突起入口の短辺、５８…空気吸入ポート、５９…入力角状突起入口の長辺、６０…空気通路、６２…圧縮空気源、６４…円筒状ケージ、６６及び６８…リングギア、７０…円筒状ケージの長尺状部材、７２…円筒状ケージ支持リング、７３…円筒状ケージの鉄骨枠ロッド、７４…円筒状ケージの鉄骨枠リング、７６及び７８…真空室の投入端におけるギア、８０…真空室の排出端におけるギア、８４及び８６…ギア駆動モータ、８８…容器投入室、９０…真空室の投入端部カバーの開口部、９２…円筒状ケージの受承端、９４…容器積載チャネル、９６…積載チャネルの内側端部、９７…平衡室のための真空システム、９８…積載チャネルの外側端部、９９…エアシリンダ、１００…真空室のための真空システム、１０１…積載チャネルの外側エアロックアセンブリ、１０２…積載チャネルの内側エアロックアセンブリ、１０３…エアロック１０１のドア、１０４…エアロック１０２のドア、１０５…エアロック１０１のハウジング、１０６…エアロック１０２のハウジング、１０７…容器上昇アセンブリ、１０８…積載チャネルの真空ポート、１０９…容器上昇アセンブリのエアシリンダ、１１０…積載チャネルの真空ポート、１１１…搬送モジュールのエアロックアセンブリ、１１２…積載チャネルのエアシリンダ、１１３…エアロックアセンブリのドア、１１４…エアシリンダ１１２のピストン、１１５…エアロック１１１のハウジング、１１６…排出室、１１８…真空室の排出端における端部カバーの開口部、１２０…円筒状ケージ６４の排出端、１２２…搬送チャネル、１３０…取り出しチャネルのエアロックアセンブリ、１３２…エアロック１３０のドア、１３４…エアロック１３０のハウジング、１３６…搬送チャネルの真空ポート、１３８…容器の側壁、１４０…容器の底壁、１４２…容器の蓋、１４４…容器の穴、１４５…容器のリブ、１４６…容器の仕切り壁、１４７…容器の支持リング、１５０…平衡室、１５１…平衡室の投入室、１５３…投入室の開口部、１５４…取り出しモジュール、１５５…平衡室の受承端、１５６…排出室、１５７…投入室のエアシリンダ、１５８…平衡室の排出端、１５９…エアシリンダ１５７のピストン、１６０…排出室の開口部、１６２…取り出しチャネル、１６４…取り出しエアロックアセンブリ、１６６…エアロック１６４のドア、１６８…エアロック１６４のハウジング、１７０…出口エアロックセンブリ、１７２…エアロック１７０のドア、１７４…エアロック１７０のハウジング、１７６…取り出しチャネルの真空ポート、１７８…平衡室の真空ポート、１８０…長手方向支持ローラ、１８２…ローラホイール、１８４…ホイール用ブラケット、１８６…上昇ブラケット、１８８…ピストン。

Claims (12)

  1. （ａ）真空室と、
    （ｂ）マイクロ波発振器と、
    （ｃ）有機材料を保持するための、前記真空室内のシールされない、回動可能な容器と、
    （ｄ）マイクロ波発振器から真空室内へのマイクロ波放射のためのマイクロ波透過窓と、
    （ｅ）気体流を窓を横断して真空室内に吹き込むことにより、真空室内のマイクロ波のアーク放電を低減する手段とを備えることを特徴とする有機材料の脱水装置。
  2. 前記気体は空気、窒素、或いはヘリウムからなることを特徴とする請求項１に記載の装置。
  3. （ａ）有機材料の容器を大気圧より低い圧力に保持される真空室内にその投入端にて案内する工程と、
    （ｂ）容器内の有機材料を転がせるように真空室内の容器を回動する工程と、
    （ｃ）有機材料を脱水すべくマイクロ波を照射する間に、回動する容器を真空室内をその投入端から排出端まで通過するように移動させる工程とを含むことを特徴とする有機材料の脱水方法。
  4. 前記工程（ｃ）の後に脱水した有機材料を大気圧より低い圧力にて冷却する工程を更に含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
  5. 前記脱水した有機材料を冷却する工程は、
    脱水した有機材料の容器を大気圧より低い圧力に保持される平衡室の投入端内に積みのせる工程と、
    平衡室内の脱水した有機材料の容器を回動する工程と、
    脱水した材料を冷却する間に、脱水した有機材料の容器を平衡室内をその投入端から排出端まで通過するように移動させる工程と、
    冷却し、脱水した有機材料の容器を平衡室からその排出端にて取り出す工程とを含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
  6. 前記真空室内の容器は水平方向の軸を中心として回動されることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記平衡室内の有機材料の容器は水平方向の軸を中心として回動されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
  8. 前記平衡室内の圧力は真空室内の圧力より小さいことを特徴とする請求項５に記載の方法。
  9. 気体流を真空室のマイクロ波透過窓に隣接する真空室内に吹き込む工程を更に含むことを特徴とする請求項３乃至８のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記気体は空気、窒素、或いはヘリウムからなることを特徴とする請求項９に記載の方法。
  11. （ａ）真空室を真空排気する工程と、
    （ｂ）マイクロ波透過窓を通じて真空室内へマイクロ波を照射する工程と、
    （ｃ）気体流を窓に隣接する真空室内に吹き込むことにより、真空室内のマイクロ波のアーク放電を低減する工程と、
    （ｄ）脱水すべく有機材料の回動する容器を真空室内に案内し、真空室内にて前記容器を回動しながら材料を脱水する工程と、
    （ｅ）脱水した有機材料を真空室から取り払う工程とを含むことを特徴とする有機材料の脱水方法。
  12. 前記マイクロ波透過窓の周囲に延びる枠を更に備え、該気体流を吹き込む手段は枠の内方に気体流を吹き込むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
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