JPH0346757B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は流下膜式蒸発器の伝熱プレートに関す
るものであり、更に詳しくは、被濃縮液の上昇予
熱流路の両側に該上昇予熱流路よりも広い伝熱面
積を持つた被濃縮液の下降加熱流路を配設してな
る流下膜式蒸発器の伝熱プレートに関するもので
ある。

従来の技術 果汁や生乳等の濃縮装置として、第２図に見ら
れるような伝熱面上に分散堰を設けた伝熱プレー
トや、第３図に見られるような伝熱面上にオリフ
イス機構を設けた伝熱プレートを組込んだプレー
ト式蒸発器が使用されている。第２図Ａに例示す
る伝熱プレート１に於いては、供給口２から伝熱
面上に送り出された被濃縮液、例えばミカンの原
液は、伝熱プレート１の左半分に形成されている
分散堰３を通つて上昇予熱流路５に流入し、該上
昇予熱流路内に薄膜状に分散した状態で伝熱プレ
ート１の上方に設けられた逆Ｕ字状の流下液分散
堰６に到達する。プレート式蒸発器は、常法に従
つて被濃縮液の流路を有する前記第１の伝熱プレ
ート１と、被濃縮液の加熱媒体の流路を有する第
２の伝熱プレート（図示省略）とを交互に積層す
ることによつて形成されているから、前記上昇予
熱流路５を予熱下に流れ被濃縮液の分散堰６に押
し上げられたミカンの原液は、前記分散堰６を通
過する際に真空フラツシユにより瞬間的に流速を
増大させる。この結果、原液中の水分の蒸発速度
は急激に上昇し薄膜状の分散が更に促進される。
この状態で前記伝熱プレート１の右半分に形成さ
れている被濃縮液の下降加熱流路７内に流入した
被濃縮液は、薄膜状の分散状態を維持したまま前
記第２を伝熱プレートから伝達される熱によつて
加熱され、濃縮度を流下方向に沿つて増大させな
がら前記供給口２の下方に設けられた排出口８内
に流化する。排出口８内に導入された被濃縮液
は、比重の差により水分の蒸発と濃縮液成分とに
気液分離されているから、該排出口８に接続され
ている公知のセパレータ（図示省略）によつて蒸
気成分と濃縮液成分とに分離することによつて所
定の濃縮度を有する濃縮ミカン液に生成すること
ができる。第２図Ｂに例示するプレート式蒸発器
は、下方に被濃縮液の供給口１２を形成し、該供
給口の上方に図示しない分散堰を介して伝熱プレ
ートの全幅に亘つて被濃縮液の上昇予熱流路１５
を形成し、更に該上昇予熱流路１５の上方に前記
伝熱プレート１１Ａに全幅に亘つて開口する流下
液分散堰１６Ａを設けた第１の伝熱プレート１１
Ａと、前記流下分散堰１６Ａと連通する第２の流
下液分散堰１６Ｂを上縁の略全幅に亘つて形成す
ると共に、その下方に被濃縮液の下降加熱流路１
７ならびに排出口１８を上方から下方に向つて順
次配設してなる第２の伝熱プレート１１Ｂと、上
記第１の伝熱プレート１１Ａと第２の伝熱プレー
ト１１Ｂに間挿配置された加熱媒体の流路を有す
る第３の伝熱プレート（図示省略）との積層体と
して構成されている。この第２図Ｂに示すプレー
ト式蒸発器は、前記第１の伝熱プレート１１Ａと
第２の伝熱プレート１１Ｂを、前記第３の伝熱プ
レートを間挿した状態でサンドウイツチ状に積み
重ねることによつて伝熱プレートの上部で流下液
分散堰１６Ａと１６Ｂを連通させることによつ
て、被濃縮液の流動方向を上昇流から下降流に変
換している。このプレート式蒸発器も、前記第２
図Ａに例示するプレート式蒸発器と同様に、上昇
予熱流路１５を通つて流下液分散堰１６Ａに押し
上げられた被濃縮液が流下液分散堰１６Ｂ内に流
入するようにオーバーフローする際に、その堰止
め機能を利用して被濃縮液の薄膜状分散を促進
し、真空フラツシユによる瞬間的な流速の増大を
利用して被濃縮液中の水分の蒸発速度を増大させ
るものであり、生乳やミカン、リンゴ等の果汁類
の濃縮装置としてその有用性が評価されている。

第３図は、被濃縮液を伝熱プレートの表面に膜
状に分散させるために使用されているオリフイス
機構２０を例示する伝熱プレート１または１１の
部分拡大図であつて、被濃縮液の流路断面積をオ
リフイス孔２１によつて絞ることによつて該オリ
フイス機構２０を通過する被濃縮液の流速を増大
させ、高温に加熱された被濃縮液を流速増大させ
ながら真空中に放出することによつて、前記同様
の水分蒸発速度の増大を取得している。

発明が解決しようとする問題点 上記の流下分散堰６，１６もしくはオリフイス
機構２０を備えた伝熱プレート１もしくは１１
は、その全体構造が比較的簡易であるから、コン
デンスミルクや濃縮果汁の製造装置として使用し
た場合、比較的故障が少く、また定期保全作業も
容易に実施することができる。しかしながら、流
下液の分散堰６，１６やオリフイス機構２０によ
る被濃縮液の薄膜状分散を伝熱プレート１もしく
は１１の全幅に亘つて均一化することは実際問題
として容易でなく、殊に被濃縮液の流量が少ない
場合には、伝熱プレート１もしくは１１の幅方向
に沿う薄膜の厚みに不同が生じ、前記伝熱プレー
トの伝熱効率が低下すると共に被濃縮液に不均一
流下に起因する濃縮速度の低下を発生せしめる。
在来の流下膜式蒸発器は、上記の如き障害の解消
手段として、該蒸発器の被濃縮液の排出口に気液
分離用のセパレータを接続し、被濃縮液を流下膜
式蒸発器とセパレータの間に循環させることによ
つて濃縮動作を繰返す循環加熱方式を採用してい
る。

被濃縮液の種類によつても事情は若干異なる
が、一般に被濃縮液はその濃縮過程に於いて流下
膜式蒸発器の通過回数を制限されている場合が多
い。例えば生乳の濃縮工程に於いては生乳中の蛋
白質の破壊を防止するため高温瞬間殺菌で代表さ
れる120℃乃至135℃２秒間なる加熱条件が採用さ
れており、またミカン原液の濃縮工程に於いても
原液中に含まれているビタンミン類の破壊を防止
するため苛酷な加熱条件の適用をでき得る限り回
避している。従つて、上記の如き循環加熱方式の
蒸発器を用いた濃縮工程によつて商品化が可能な
原料液の種類には可成りの制約が認められてい
る。更に在来の流下膜式蒸発器を比較的流量の少
ない条件下で使用した場合、被濃縮液に不均一流
下乃至は不均一オーバーフローに起因する薄膜厚
みの減少乃至は変動によつて伝熱面上に於ける被
濃縮液の流れが不安定になり、前記オリフイス孔
２１などに焼付きが発生することがあり、この修
復作業を実施するため蒸発器のみならず濃縮工程
全体を長時間停止させねばならないという問題点
も指摘されている。

本発明の主要な目的は、在来の流下膜式蒸発器
に認められている上記の如き問題を解消し得る流
下膜式蒸発器、特にプレート式蒸発器の伝熱プレ
ートを提供することにある。

問題点を解決するための手段 上記目的を達成するため、本発明は、被濃縮液
の供給口と排出口を形成してなる第１の伝熱プレ
ートと、加熱媒体の供給口と排出口を形成してな
る第２の伝熱プレートとを交互に積層してなる流
下膜式蒸発器において、第１の伝熱プレートが、
横幅に比べて縦方向寸法が長大であり、かつ、被
濃縮液の供給口が第１の伝熱プレートの下部付近
で該プレートの幅方向の略中央に形成してあり、
また、被濃縮液の排出口が上記供給口の下部に形
成してあり、さらに、上記供給口から上記プレー
トの上部付近まで該プレートの幅方向の略中心線
上に沿つてガスケツトにより囲撓形成された被濃
縮液の上昇予熱流路を有し、しかも、上記上昇予
熱流路の両側に、該予熱流路よりも広い伝熱面積
で形成され、該予熱流路の上端から両側へ溢流分
散されて薄膜状に流下し、排出口に接続した被濃
縮液の下降加熱流路を具備していることを特徴と
するものである。

作 用 被濃縮液は、細く長い上昇予熱流路を上昇する
間に速やかに予熱され、沸騰して上昇速度を増大
し、その上端から両側の広い下降加熱流路へ急激
に噴出分散し、このとき、真空フラツシユ作用を
生じて水分蒸発速度が増大し、さらに、長い下降
加熱流路を薄膜状に均一に分散流下して十分に加
熱され、排出口から系外へ排出される。

実施例 第１図Ａは本発明に係る流下膜式蒸発器の第１
の伝熱プレートを例示する平面図であり、第１図
Ｂは加熱媒体の流路を備えた第２の伝熱プレート
を例示する平面図である。

第１図に見られるように流下膜式蒸発器は、被
濃縮液、例えば約11パーセントの固形分を含有す
る生乳の供給口３１と濃縮乳の排出口３２を形成
してなる第１の伝熱プレート３０と、加熱媒体、
例えば加熱蒸気の供給口４１と排出口４２を形成
してなる第２の伝熱プレート４０とを交互に積層
することによつて形成されている。第１の伝熱プ
レート３０の伝熱面３３の略中央部には、前記生
乳の供給口３１から上方に向つて延びる生乳の上
昇予熱流路３４が形成されており、また該上昇予
熱流路３４の左右両側には、上昇予熱流路３４内
で約70℃に予熱された前記生乳を真空フラツシユ
により薄膜状に分散された下降流として流下さ
せ、水分の蒸発により45パーセント乃至50パーセ
ントの固形分を有する濃縮乳として排出口３２に
送り出す下降加熱流路３５が形成されている。第
１の伝熱プレート３０と第２の伝熱プレート４０
との交互積層によつて形成される流下膜式蒸発器
の内部は、ガスケツト５０および５１によつて被
濃縮液と加熱媒体とが混ざり合うことがないよう
にそれぞれの流路がシールされ、且つ、前記真空
フラツシユに必要な真空度、例えば60℃の温度に
対応する149.4mmHgの真空度に維持されている。
また生乳に対する真空フラツシユ機能ならびに水
分蒸発機能を向上せしめるため、下降加熱流路３
５は上昇予熱流路３４よりも広い伝熱面積を持つ
ていることが必要である。この実施例に於いては
上昇予熱流路３４の幅寸法40乃至５０mmに対して
は下降加熱流路３５の幅寸法を上昇予熱流路３４
の両側でそれぞれ約200mmに設定することによつ
て、下降加熱流路３５の伝熱面積を上昇予熱流路
３４の伝熱面積の８倍乃至10倍程度に調整してい
る。尚、本発明に於いては、非循環方式の濃縮機
構を形成するため、被濃縮液の流量が少ない場合
にも下降加熱流路３５に送り出された被濃縮液に
均一な薄膜状の流下が所定時間持続するように、
下降加熱流路３５の長さを約3900mmに設定し、縦
長な伝熱面を形成している。また本発明の実施に
際し、上昇予熱流路３４の上方開口部の近傍に、
被濃縮液の分散性を向上させるため、必要に大じ
て凸状畝や堰等の図示しないガイド部材を配設す
ることもできる。

本発明装置は上記の如く構成されているから、
供給口３１から上昇予熱流路３４に送り出された
生乳は、該上昇予熱流路３４の上方開口部から下
降加熱流路３５内に流入する際に、真空フラツシ
ユに起因する瞬間的な流速の増大によつて薄膜状
に分散され、これに伴なう水分蒸発速度の増大に
よつて被循環状態下に濃縮され、排出口３２から
系外に排出される。

発明の効果 本発明によれば、被濃縮液は、細く長い上昇予
熱流路を上昇する間に速やかに予熱され、沸騰し
て上昇温度を増大し、その上端から両側の広い下
降加熱流路へ急激に噴出分散し、このとき、真空
フラツシユ作用を生じて水分蒸発速度が増大し、
さらに、長い下降加熱流路を薄膜じように均一に
分散流下して十分に加熱濃縮され、排出口から糸
外へ排出される。従つて、被濃縮液は、流下膜式
蒸発器を１回通過させるだけで、十分に所定の濃
度まで濃縮させることができ、従来の循環濃縮方
式における成分の変質やビタンミン類の破壊等の
弊害を完全に防止することができる。また、被濃
縮液の流量が少量であつても、下降加熱流路が第
１の伝熱プレートの幅方向の両側の略等分に分け
て形成してあるために、１つにまとめて形成した
場合よりも夫々の流路幅が狭くなり、均一分散に
有利であること、及び、幅方向の略中央の上昇予
熱流路の上端から上述した沸騰上昇による増速作
用で両側へ急激に噴出させて均一分散性を向上さ
せ得ることによつて、被濃縮液を下降加熱流路の
伝熱面全体に均一に分散させて薄膜状に流下させ
ることができ、焼付き等を防止して良好な濃縮作
用を維持させることができる。このように、本願
発明によれば、品質の良好な濃縮処理が高能率で
実施でき、しかも、伝熱性能の向上及び汚れ防止
も図れるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａは本発明に係る流下膜式蒸発器の第１
の伝熱プレートを例示する平面図であり、第１図
Ｂは加熱媒体の流路を備えた第２の伝熱プレート
を例示する平面図である。また第２図および第３
図は、在来のプレート式蒸発器の伝熱プレートを
例示する平面図である。 ３０……第１の伝熱プレート、３１……被濃縮
液の供給口、３２……被濃縮液の排出口、３３…
…伝熱面、３４……上昇予熱流路、３５……下降
加熱流路、４０……第２の伝熱プレート、４１…
…加熱媒体の供給口、４２……加熱媒体の排出
口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被濃縮液の供給口と排出口を形成してなる第
   １の伝熱プレートと、加熱媒体の供給口と排出口
   を形成してなる第２の伝熱プレートとを交互に積
   層してなる流下膜式蒸発器において、 第１の伝熱プレートが、 横幅に比べて縦方向寸法が長大であり、かつ、 被濃縮液の供給口が第１の伝熱プレートの下部
   付近で該プレートの幅方向の略中央に形成してあ
   り、また、 被濃縮液の排出口が上記供給口の下部に形成し
   てあり、さらに、 上記供給口から上記プレートの上部付近まで該
   プレートの幅方向の略中心線上に沿つてガスケツ
   トにより囲繞形成された被濃縮液の上昇予熱流路
   を有し、しかも、 上記上昇予熱流路の両側に、該予熱流路よりも
   広い伝熱面積で形成され、該予熱流路の上端から
   両側へ溢流分散されて薄膜状に流下し、排出口に
   接続した被濃縮液の下降加熱流路を具備している
   ことを特徴とする流下膜式蒸発器の伝熱プレー
   ト。