JPH01159003A - ベルト式連続真空乾燥装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、一般に食品、薬品、工業材料等の加工技術分
野において液状の被乾燥物質（原料）から粉末状の乾燥
品を得るのに広く利用されるところのベルト式連続真空
乾燥装置に関する。

［従来の技術］ この種の従来のベルト式連続真空乾燥装置は、通常第２
図に示すように構成されており、一般に内圧を１〜２０
　ｔｏｒｒの真空度に保たれた真空槽１内で複数段のベ
ルト２が駆動ローラ３および従動ローラ４間に巻き掛け
られて同速度で回動するように設置され、このベルト２
の始端側において液状の原料をポンプ（図示せず）によ
りヘッダー型または首振り式のノズル５に供給してベル
ト２上面に均一に塗布し、この塗布された液状の原料を
ベルト２の下方および進行方向に配設された複数の加熱
板６により加熱して乾燥させ、その乾燥固化されたケー
キをベルト２の終端側においてスクレーバ７によりベル
ト２から剥離し、さらに下部に設けられた２つの排出装
置８により粗砕、解砕して交互に大気側へ排出し粉末状
の乾燥製品を得るものである。

このような液状の原料の真空乾燥は、第３図に示すよう
に、■沸騰蒸発期間、■多孔質マット形成期間、■仕上
乾燥期間の３つの期間を経て行われているものと考えら
れる。第３図は加糖濃縮全脂乳と純粋な濃縮オレンジジ
ュースの場合についてベルト式連続真空乾燥装置での乾
燥過程を模式的に示したものである。そして、従来の真
空乾燥技術として次の３つの方式がある。

Ａ、伝導伝熱方式 これは最も実用例の多いものであり、ベルト上の原料を
ベルトの進行に伴い、ベルト下に設置した加熱板からベ
ルト、次いで原料へと伝導伝熱により加熱する方式であ
る。上述した第２図に示したものがこれに該当する。

この方式の場合、沸騰蒸発期間では原料中の液体の沸騰
によって発生する気泡の生成、膨脹を繰り返す。したが
って、この期間では乾燥率が太き（、原料の温度は比較
的低温に保たれる。続いて、原料の水分の減少により液
体の粘度が高まり、気泡の膨脹中に気泡膜が乾燥固化す
るようになり、次第に原料の層高が厚くなる。そして徐
々に気泡は拡大し難くなり、小さな気泡が多数生成する
。

最終的にスポンジ状の骨格構造を持つ気泡膜集合体（多
孔質マット）が形成される（多孔質マット形成期間）。

このとき体積は数十倍に膨脹している。そして、残存水
分が拡散蒸発する仕上乾燥期間が続く。

上記の沸騰蒸発期間では数止の薄い液状であり、液体の
上面からの受熱がなく、下方の加熱板からの伝導伝熱の
みでも乾燥ムラは生じ難い。また、乾燥率が大きいため
、加熱板の温度を許容品温以上に上げても品温が上がる
おそれはない。

加熱板とベルトの間は、加熱板表面の仕上精度、ベルト
の歪などにより３　ｍｍ程度の隙間がある。したがって
、この隙間では、ガスによる対流伝熱と輻射伝熱によっ
て伝熱されることになる。通常は加熱板温度は最高１５
０℃程度で所要の伝熱量を得ることができる。

多孔質マット形成期間および仕上乾燥期間では、乾燥率
が減少するために、品温が上昇し易くなる。

したがって、加熱板温度を下げて品温の上昇を防ぐ必要
がある。第２図に示したものでは、加熱板６と下の段の
ベルト２上の原料との間に戻りベルト２ａが介在してい
るため、輻射伝熱を遮る形となっている。このため、加
熱板の温度を下げると（通常４０〜８０℃）、原料の上
部への輻射伝熱量は大巾に減少する。これに加えて、原
料が丁度断熱材のような形態で厚くなっているため熱抵
抗が大きく、ベルト面から原料層を通しての伝熱量もや
はり減少する。このため、原料上層部の乾燥が遅くなり
、乾燥ムラが生じる。この乾燥ムラにより、過乾燥のも
のができる、または未乾燥のものができるといった問題
がある。また、処理量も原料上層部の乾燥が律速になっ
て減少する。

Ｂ、ベルトの戻り側を集約した方式 この方式は、例えば特開昭５４−１２９５５８号公報に
記載されたようなものであり、第４図に示しである。図
中、第２図と同一の符号は同一または相当部分を示し、
９は駆動ローラ３に対応する押えローラ、１０．１１は
多段のベルト２の戻り側２ａを真空槽１の下部で集約す
るための送りローラである。１２は熱反射板、１３はス
クレーバ７の前方に設けられた粉砕ローラ、１４は支持
台、１５は蛇行防止装置、１６は布製クリーナ、１７は
製品排出口である。

第４図の装置は、多段のベルト２の戻り側２ａを真空槽
１の下部で集約することによって加熱板６からの輻射を
ベルト２の戻り側２ａで遮らないようにしたものである
。したがって、この方式では、第２図のものに比べて輻
射熱を有効に利用できる。しかし、伝熱量は上からの輻
射伝熱よりも下からの伝導伝熱の方が大きく支配的であ
る。このため、原料の下層部と上層部ではやはり伝熱量
がアンバランスとなり、加熱温度を下げて品温を上げな
いようにする必要があることは上記Ａの方式と変りはな
い。

また、この方式では、ベルトより剥離した乾燥品をベル
トの側方へ抜き出すためスクリューコンベヤのような搬
送機を最上段以外のベルト各段に設ける必要がある。そ
のうえに、高価なベルトを長い距離にわたって使用する
ため上記Ａの方式に比べて装置の製作コストが高くなる
。

Ｃ８輻射加熱方式 この方式は、第５図に示すように、ベルト２の上、下面
を輻射伝熱により加熱する方式である。

このため、加熱板６がベルト２の上方および下方に配設
されており、ベルト２は加熱ドラム１８と冷却ドラム１
９の間に巻き掛けられて真空槽１内を回動する。図中、
２０はスクリューコンベヤである。

この方式では、乾燥初期の乾燥率の大きい期間（沸騰蒸
発期間）では所定の伝熱量を得るために加熱板６の温度
を４００〜６００℃といった高温にする必要がある。し
かし、真空中でこのような高温にするには諸々の問題が
ある。すなわち、ベルト２は通常、乾燥品の剥離性が良
く、サニタリー性、柔軟性に富んだテフロンコーティン
グガラスクロス製のものや樹脂製のものが多く使用され
ている。したがって、これらのベルト材料は耐熱温度が
１２０〜２６０℃程度であるため使用することができな
い。また、加熱源として熱媒等の使用も難しい。電気ヒ
ーターは使用可能であるが、電気ヒーターを真空中で使
用する場合はリード線、接続部などの耐熱性、洗浄性な
どが問題で使用し難い。

［発明が解決しようとする問題点１ 以上のように従来のベルト式連続真空乾燥装置では、ベ
ルト上に塗布された原料に対し上からの伝熱量が少ない
ため処理量が増加しない。また、ベルトから原料への伝
導伝熱に比べて、原料の上からの輻射伝熱が少なく、乾
燥ムラが生じる。このため、原料の上層部が未乾燥にな
ったり、あるいは下層部が過乾燥になったりするなどの
問題があった。

そこで本発明は、前記３つの加熱方式の中でもベルト式
連続真空乾燥装置の加熱方式としては、前記Ａの伝導伝
熱方式（第２図の方式）が有利であることから、これを
改良するとともに、原料の真空乾燥過程の沸騰蒸発期間
、多孔質マット形成期間および仕上乾燥期間の各々に適
した加熱方式を採用することとして、原料の上、下から
の伝熱量のアンバラスを防ぐようにしたもので、効率的
に原料を加熱乾燥させるようにしたベルト式連続真空乾
燥装置を得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明に係るベルト式連続真空乾燥装置は、加熱板を最
上段のベルトの上方に配設するとともに、原料の真空乾
燥過程の沸騰蒸発期間では加熱板をベルトの下面に接触
するように配設し、多孔質マット形成期間および仕上乾
燥期間では加熱板をベルトの下面より少し離して配設し
たものである。

［作　用］ 本発明によるベルト式連続真空乾燥装置では、原料の真
空乾燥過程の沸騰蒸発期間において加熱板をベルトの下
面に接触するように配設することにより、主として伝導
伝熱によりベルト上の原料を加熱する。この期間では原
料は薄膜状で含水率が高く品温は上り難いので、伝導伝
熱による加熱方式で加熱することにより最高１５０℃程
度以下で所定の伝熱量を得ることができる。

次に、多孔質マット形成期間および仕上乾燥期間では加
熱板をベルトの下面より少し離して配設することにより
、対流伝熱および輻射伝熱により原料の上、下よりバラ
ンス良く加熱することができ原料の上、下層部の乾燥ム
ラを減少させることができる。これらの期間では概ね原
料の含水率が減少して品温が上り易くなるため、また層
高が高くなり多孔質となるため、加熱板をベルト下面よ
り下げることによって伝熱抵抗（対流伝熱）を増加させ
るとともに、上からの輻射伝熱を増加させ乾燥ムラを防
止する。この場合、上からの輻射伝熱は戻り側のベルト
によって遮られた形となっているが、加熱板をベルトか
ら離すことにより加熱板温度を高くすることができるの
で上からの輻射伝熱も実質的に高めることができる。

また、最上段のベルト上の原料に対してはその上方に設
けられた加熱板が上記と同様の作用を果す。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図により説明する。

第１図は本発明の実施例によるベルト式連続真空乾燥装
置の構成図である。この実施例における各構成要素は第
２図に示したものと同一であるので同一符号を付して説
明は省略する。ただ、この実施例においては、最上段の
ベルト２の上方に加熱板６ａが配設されており、また、
各段のベルト２の下方に設けられる加熱板のうち上記沸
騰蒸発期間に対する加熱板６ｂはベルト２の下面に接触
するように配設されている。さらに、上記多孔質マット
形成期間および仕上乾燥期間に対する加熱板６ｃはベル
ト２の下面より少し離して配設されている。この間隔ｇ
は原料の種類により容易に変更可能に構成することが適
当であり、スチームのような一般的な熱媒体を使用して
最高１５０〜１６０℃程度の温度で使用するような調味
料、練乳、医薬品等の場合は、この間隔は３〜３０龍程
度が適している。また、熱媒体に熱媒油を利用できる原
料の場合は、この間隔はもっと広くとる。

このように構成することにより、沸騰蒸発期間では前述
のごとく原料が薄膜状となっており含水率が高いため、
乾燥率が大きく品温が上がりにくいのであるが、ベルト
２の下面に接するように設けられた加熱板６ｂからの伝
導伝熱によりベルト２上の原料を加熱する。この伝導伝
熱による加熱方式により最高１５０℃程度以下で所定の
伝熱量を得ることができる。

次に、多孔質マット形成期間および仕上乾燥期間では概
ね原料の含水率が減少して品温か上り易くなり、また層
高が高くなり、多孔質になる。そこで、加熱板６Ｃをベ
ルト２の下面より少し離して設けることにより、伝熱抵
抗（対流伝熱）が増加する。このため、加熱板６Ｃの温
度を高くすることができるので原料の上からの輻射伝熱
をベルト２の戻り側に遮られても増加することができ、
このような対流伝熱と輻射伝熱の作用下で原料の上、下
からバランス良く加熱し、原料の上層部および下層部の
乾燥ムラを減少させる。また、これにより乾燥時間も短
縮される。

実験によると、沸騰蒸発期間の加熱を１５０℃。

多孔質マット形成期間および仕上乾燥期間の加熱を１２
０℃として運転した結果、戻り側ベルトの温度は約１０
０℃であった。従来の第２図、第３図に示した伝導伝熱
方式では許容品温以下にするために加熱板温度を４０〜
８０℃まで下げているが、この実施例では中間にベルト
２ａが介在していても上からの輻射伝熱は約２５〜１０
０％もアップすることができる。

加熱板６Ｃとベルト２の間の伝熱は、上記のように水蒸
気、空気などのガスによる対流伝熱と輻射伝熱によって
行われる。通常、熱感受性物質の真空乾燥で使われる圧
力（１〜１０　Ｔｏｒｒ）ではガスの熱伝導度は大気圧
下の場合とほとんど変わらない（ｋ−０，０２〜０．　
０２５ｋｃａｌ／ｌｌ１ｈｒ　’Ｃ。

空気）。したがって、ベルト２と加熱板６ｃの間隔ｇを
変えることにより、許容品温を保ちながら加熱温度を高
く設定することも可能である。この間隔ｇは前述したよ
うに原料の種類によって変更する。

最上段のベルト２上の原料に対しては、その上方に設け
られた加熱板６ａによる輻射伝熱とそのベルト２下方に
設けられた加熱板６Ｃによる対流伝熱によって加熱する
。

［発明の効果コ 以上説明したように、この発明によれば、次のような効
果が得られる。

（１）加熱板温度を許容品温よりも高く設定することが
できるので、戻り側ベルトが介在していても原料の上か
らの輻射伝熱量を増加することができる。このため、原
料の上層部と下層部の乾燥ムラを減少させることができ
、乾燥時間も短縮できる。

さらに、乾燥品の品質向上、処理能力の向上を計ること
ができる。

（２）加熱温度を１００℃以上にすることができるため
、温水循環装置、熱交換器が不要になり、熱源にスチー
ムを使用して装置を簡略化することができコストの低減
を図り得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるベルト式連続真空乾燥
装置の構成図、第２図は従来の伝導伝熱方式によるベル
ト式連続真空乾燥装置の構成図、第３図はベルト式連続
真空乾燥装置での乾燥過程を示す模式図、第４図および
第５図は従来の他の方式のベルト式連続真空乾燥装置の
構成図である。 １・・・真空槽 ２・・・ベルト ３・・・駆動ローラ ４・・・従動ローラ ５・・・ノズル ６・・・加熱板 ６ａ、６ｂ、６ｃｍ・・加熱板 ７・・・スクレーバ 代理人　弁理士　　佐々木　宗　治 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 真空槽内で回動する１段もしくは複数段のベルト上に液
   状の被乾燥物質を塗布し、前記ベルトの下方および進行
   方向に配設された複数の加熱板により前記被乾燥物質を
   加熱し乾燥させるベルト式連続真空乾燥装置において、 最上段のベルトの上方に複数の加熱板をベルト進行方向
   に配設するとともに、被乾燥物質の真空乾燥過程の沸騰
   蒸発期間では前記ベルトの下方および進行方向に配設さ
   れた複数の加熱板のうち一部の加熱板を前記ベルトの下
   面に接触するように配設し、多孔質マット形成期間およ
   び仕上乾燥期間ではその他の加熱板を前記ベルトの下面
   より少し離して配設したことを特徴とするベルト式連続
   真空乾燥装置。