JPH06261681A - 造粒用シングルヘッドマルチノズルおよびこれを配置した造粒装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 均一な粒子がえられる効率的な造粒用シング
ルヘッドマルチノズルとこれを配置した造粒装置をうる
ことを目的とするものである。 【構成】 ノズルボデイー中心に液体供給源に接続する
中空孔を設け、該中空孔からノズルボデイー表面に連通
する斜めの液体噴出溝を複数個設けると共にその液体噴
出口にコア及びオリフイスを設けたマルチノズルを微粉
供給管出口に設けた造粒用シングルヘッドマルチノズル
及びこのノズルを配置した造粒装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、濃縮乳のような懸濁液
あるいはその他噴霧可能な液体を、微細で均一な液滴に
微粒化しながら異種あるいは同種の微粉末粉体と会合さ
せて造粒するための造粒用シングルヘッドマルチノズル
及びこれを配置した造粒装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】粉乳類は、乳を濃縮機で濃縮した後、乾
燥機の熱風中にノズルで濃縮乳を噴霧して乾燥し、粉末
状にするのが一般的である。このようにして製造された
粉乳類の粒子径は、種類あるいは使用するノズルによっ
て異なるが大体５０〜１５０μｍ程度であり、従来より
この粉乳類の溶解性を向上させる目的で造粒をし、個々
の粉乳粒子の表面積を大きくしたり、ポーラスにするこ
とが行われている。その方法は、例えば流動層造粒機に
粉乳を入れ、流動させながらバインダーを噴霧して粉乳
同志を会合させる方法、あるいは乾燥機内の熱風中に濃
縮乳を噴霧して乾燥させる際、濃縮乳の液滴に粉乳粒子
を吹きつけて会合させ粒子を大きくする造粒方法等が知
られている。流動層造粒機に使用されているノズルは、
バインダーの粘度が比較的低いため低圧でも霧状に噴出
させることが容易で構造も比較的簡単であり、これらの
ノズルは各種市販されている。一方濃縮乳を噴霧するノ
ズルは、濃縮乳の粘度が高いことや、乾燥機の大型化に
伴って単位時間当たりの生産量が増大してきているため
形状や構造が複雑になつており、この形状や構造につい
ていろいろ研究され、例えば特公昭５５ー５１６２９号
公報や実公昭５７ー２０２７１号公報が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記公報に記載されて
いる濃縮乳を噴霧するノズルは通常１個のボデイーに対
して１個の噴出口を有し、この噴出口にコアとオリフィ
スを設けて加圧された液状の濃縮乳を霧状に噴出するも
のである。これらのノズルを用いて濃縮乳を噴霧しなが
ら外周から微粉末の粉乳を吹き付けて造粒しようとする
と、噴霧されている濃縮乳の表面液膜に遮られて噴霧中
心部まで粉乳が到達せず、外周部のみが会合するため粒
子の大きさにムラができ、均一な粒子にならず、微粉末
の粉乳が増大するという問題がある。したがって、本発
明は均一な粒子がえられる効率的な造粒用シングルヘッ
ドマルチノズルとこのノズルを配置した造粒装置をうる
ことを目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は以上の目的を達
成するため次のような造粒用シングルヘッドマルチノズ
ルを提供するものである。ノズルボデイー中心に液体供
給源に接続する中空孔を設け、該中空孔からノズルボデ
イー表面に連通する斜めの液体噴出溝を複数個設けると
共にその液体噴出口にコア及びオリフイスを設けたマル
チノズルを微粉供給管出口に設けた造粒用シングルヘッ
ドマルチノズルであつて ノズルボデイー中心に対する
液体噴出溝の傾斜角度を３０°〜６０°としたものであ
る。又底部に流動層を内蔵した圧力噴霧乾燥塔底部に連
通する排風ダクトをサイクロンに連結し、該サイクロン
と乾燥塔頂部、外置型流動層入り口、及び外置型流動層
出口とを切替バルブを介して微粉戻しラインで連結した
ものの乾燥塔頂部の微粉戻しラインに連通する微粉供給
管出口に前記マルチノズルを配置した造粒装置としたも
のである。

【０００５】

【作用】乾燥機内部に設置され、液体供給パイプに接続
されたノズル圧力ポンプから供給された濃縮乳は、ノズ
ルボデイー中心の中心孔と斜めの複数の液体噴出溝を通
つてその液体噴出口の先端に設けられたコアで旋回流が
与えられた後、各オリフィスから霧状の液滴として噴出
される。その際、ノズル周辺部では、各オリフィスから
の濃縮乳噴霧ゾーンの間で空隙を生じる。一方流動層、
サイクロン等で分離された微粉末粉乳は、ブロアで空気
輸送され、マルチノズルが設けられた微粉供給管出口か
ら噴出し、ノズルから噴出する濃縮乳の上部から吹き付
ける微粉末粉乳は上記濃縮乳噴霧ゾーン間の空隙を通つ
て噴霧ゾーン下部に達する。この噴霧ゾーン下部の空間
は噴霧乾燥において、水分蒸発に伴う温度低下により空
気の収縮が激しく起こり、外周よりも低圧となる箇所で
ある。乾燥途上にある濃縮乳液滴のほとんどは、この収
縮に伴って中心部に集まる。その際上部から落下してき
た微粉末粉乳と会合し、造粒物を形成する。この造粒物
は更に落下し、気流中または流動層で乾燥し、造粒粉乳
となる。

【０００６】

【実施例】以下図面に示す実施例について説明する。図
７は流動層を内蔵した噴霧乾燥機の１例を示すもので１
は圧力噴霧乾燥機の乾燥塔で頂部に噴霧ノズル２があ
り、ブロア４８からヒーター４９を介して加熱された乾
燥用一次熱風と共に濃縮乳は乾燥塔内に噴霧される。乾
燥塔１の底部には二重円筒形からなる流動層３がある。
４は内蔵型流動層に連通する排風ダクトでサイクロン
５、５ａ、５ｂ、５ｃにつながつており、その排風は排
風ブロア６からパイプ７とサイクロンを通じて排風ダク
ト４につながつている。サイクロン５、５ａ、５ｂ、５
ｃで回収された微粉はブロア８、９でパイプ１０、１１
を通じて切替バルブ１２、１３に導かれ、切替バルブ１
２、１３から乾燥塔頂部に向かってパイプ１４を通じて
微粉が送られるようになつている。又切替バルブ１２、
１３からパイプ１５、１６を通じて外置流動層１７の出
口１８に導かれ、パイプ１５、１６の途中から切替バル
ブ１９、２０を介してパイプ２１、２２を通じて外置流
動層１７の入り口に導かれている。内蔵型流動層３に
は、ブロア２３からヒーター２４を介してパイプ２５で
粉体流動化用熱風が送られる。内蔵型流動層３は二重円
筒形をなしており、その内円筒が排風ダクト４につなが
つており、ブロア２３からの熱風が外円筒に導かれる。
内蔵型流動層３に溜まった粉体は溢れ出て外置流動層入
り口管から外置流動層１７に流入してブロア２６、２７
から冷却器２８、２９を通じて冷風がパイプ３０、３１
で外置流動層１７を冷却しているので粉体は冷却され
る。

【０００７】又ブロア３２からヒーター３３を介してパ
イプ３４から環体３５に温風が送られ乾燥塔１の中間部
に設けられた粉体付着防止用ノズルから温風が乾燥塔１
内に吹き出される。更に切替バルブ３９、３６からパイ
プ３７、３８を介して戻り粉体が内蔵型流動層３内に送
られるようになつている。さて、乾燥塔頂部の噴霧ノズ
ル２で噴霧された濃縮乳は、ブロア４８からヒーター４
９を介して加熱された乾燥用一次熱風と共に噴霧乾燥機
内に導入されて一次乾燥され、更に噴霧乾燥機の環体３
５から接線方向に温風が吹き込まれる。これにより噴霧
乾燥機内部に旋回流が発生し、二重円筒状の内蔵流動層
３部分に噴霧ノズル２から噴霧乾燥された粒子の大部分
が移行する。内部流動層から飛び出した微粉は排風と共
にサイクロン５、５ａ、５ｂ、５ｃで捕集され、ブロア
８、９で搬送されて所定の微粉戻し口に導かれ、高圧空
気と共に噴霧乾燥機内部に戻される。微粉戻し口は外置
流動層１７の入り口、内部流動層３、噴霧ノズル２の３
箇所である。すなわち、切替バルブ１２、１３からパイ
プ１５、１６、切替バルブ１９、２０を介してパイプ２
１、２２で外置流動層１７の入り口に導かれる。又切替
バルブ３９、３６からパイプ３７、３８を介して戻り粉
体を内蔵型流動層３内に送る。更に切替バルブ１２、１
３から乾燥塔頂部に向かってパイプ１４を通じて微粉が
送られるようになつている。以上の例は流動層を内蔵し
た圧力噴霧乾燥塔底部に連設する排風ダクトをサイクロ
ンに連結し、サイクロンと乾燥塔頂部、外置型流動層入
り口、及び外置型流動層出口とを切替バルブを介して微
粉戻しラインで連結したもので微粉戻しラインを内蔵型
流動層にも連結したものである。

【０００８】本発明は以上のような流動層を内蔵した噴
霧乾燥機における噴霧ノズルの改良に関するものであ
る。図５は通常のシングルノズル２を微粉供給管４１、
４２の出口に備えたものの例を示すもので１個の噴出口
を有し、この噴出口にコアとオリフィスを設けて加圧さ
れた液状の濃縮乳をパイプ４０を通じて噴出する。この
ノズルを用いて濃縮乳を噴霧しながら外周から微粉供給
管４１を介して微粉末の粉乳を吹き付けて造粒しようと
すると、噴霧されている濃縮乳の表面液膜に遮られて噴
霧中心まで粉乳が到達せず、外周部のみが会合するため
粒子の大きさにムラができ均一な粒子にならずリサイク
ルする微粉末の粉乳の割合が時間とともに増大するとい
う問題がある。

【０００９】そこで、本発明では、シングルノズルの代
わりにシングルヘッドマルチノズルを使用するものであ
る。図１〜図４はその具体的構造を示すもので下部の表
面が逆円錐台状または逆角錐状のノズルボデイー４３中
心に液体供給源に接続する中空孔４４を設け、該中空孔
４４から外部表面に連通する斜めの液体噴出溝４５を数
個設けると共にその液体噴出口にコア４６及びオリフィ
ス４７を設けてある。この液体噴出溝４５は中空孔４４
に対して３０°〜６０°の角度を有する。又シングルヘ
ッドマルチノズルを微粉出口管４１の出口に備えたもの
の微粉と噴霧液滴との衝突会合の概念が図６に示されて
いる。パイプ４０を通じて圧力ポンプから供給された濃
縮乳は、ノズルボデイー４３の中心の中空孔４４から傾
斜する複数の液体噴出溝４５を通って液体噴出口の先端
に設けられたコア４６で旋回流が与えられた後、各オリ
フィス４７から霧状の液滴として噴出される。その際、
ノズル管周辺部では各オリフィスからの濃縮乳噴霧ゾー
ンＳ１、Ｓ２、Ｓ３の間で空隙Ｗ１，Ｗ２を生ずる。一
方流動層、サイクロン等で分離された微粉末粉乳はブロ
ア８、９で空気輸送され、微粉供給管４１を通じてノズ
ルから噴出する濃縮乳の上部から吹き付ける。微粉末粉
乳は上記濃縮乳噴霧ゾーン間の空隙Ｗ１、Ｗ２を通って
噴霧ゾーンＳ１、Ｓ２、Ｓ３下部に達する。この噴霧ゾ
ーン下部の空間は噴霧乾燥において水分蒸発に伴う温度
低下により空気の収縮が激しく起こり、外周よりも低圧
となる箇所である。乾燥途上にある濃縮乳液滴のほとん
どは、この収縮に伴って中心部に集まる。この際、上部
から落下してきた微粉末粉乳と会合し、造粒物を形成す
る。この造粒物は更に落下し、気流中または流動層で乾
燥し、造粒粉乳となる。

【００１０】以上の如く通常のシングルノズルを使用し
た場合と、シングルヘッドマルチノズルを使用した場合
の微粉と噴霧液滴との衝突会合の概念を示す図５、図６
から解るとおり通常のノズルを使用すると速度差が大き
いため微粉は十分加湿、衝突する前にはじかれてしまう
のに対し、シングルヘッドマルチノズルは各オリフィス
の間の噴霧液滴の隙間からノズル下方の空気収縮ゾーン
（低圧ゾーン）に引き込まれ密度が濃くなるため他の粒
子（液滴）と衝突、造粒する機会が多くなる。

【００１１】図７に示す流動層を内蔵した噴霧乾燥シス
テムを使用して普通の脱脂粉乳を製造する場合は、微粉
戻し口は外部流動層入り口部分であり、この場所であれ
ば造粒効果は全くない。そこで、熱風温度１６０℃、排
風温度７３℃で通常のシングルノズルを用いて平均粒子
径８２μm の脱脂粉乳がえられた。微粉戻し口を内蔵
流動層３に変更すると平均粒子径１１０μｍ程度のセミ
造粒粉が得られる。又微粉戻し口をノズル上部にすると
平均粒子径１５０μｍになる。この程度の造粒では流動
性の改善効果はあるが、湿潤性、分散性とも満足のいく
水準に達しない。微粉戻し口を同じ状態にして本発明の
シングルヘッドマルチノズルを使用したところ噴霧圧２
００kg／cm² 、熱風温度１６０℃、排風温度７３℃で製
造を行い、平均粒子径２４０のμmの造粒粒子がえられ
た。この造粒製品は湿潤性 １０秒以下分散性９５％以
上の目標値に達しており、インスタント製品としての条
件をクリアした。通常脱脂粉乳、セミ造粒粉、シングル
ヘッドマルチノズル使用のインスタント粉乳の粒度分布
を図８に示す。

【００１２】次に図７の流動層を内蔵した噴霧乾燥シス
テムを用いて全粉乳を製造した。微粉戻し口をノズル上
部に固定し、通常のシングルノズルと本発明のシングル
ヘッドマルチノズルを使用して造粒粉を製造した。熱風
温度１５５℃、排風温度７３℃の同じ条件で比較したと
ころ、通常型では、平均粒子径１６０μｍであったのに
対し、シングルヘッドマルチノズルを使用すると平均粒
子径２５５μｍの造粒粉が得られた。これらの実施例に
より本発明のシングルヘッドマルチノズルの造粒に対す
る効果は実証された。

【００１３】

【発明の効果】本発明の造粒用シングルヘッドマルチノ
ズルと微粉リサイクルシステムの併用による効果は、従
来のノズルと微粉リサイクルシステムの併用と比較する
と造粒効果（粒子径増大効果）に優れ、さらに粒度分布
が均一になる利点がある。これは、次の理由によると考
えられる。通常のシングルノズルであれば噴霧パターン
は傘状に開き、上から見るとノズルを中心として円形に
隙間なく全面に広がる。しかし、本発明の複数オリフィ
スの場合は、上から見ると各オリフィスからオリフィス
とコアの組合わせで決定される噴霧角をもつて放射状に
広がるパターンとなり、各オリフィスからの濃縮乳噴霧
ゾーンの間で空隙を生ずる。微粉末粉乳のリサイクルを
行った時、通常のシングルオリフィスノズルを使用する
と微粉末粉乳は濃縮乳噴霧液膜と衝突する際の速度差が
大きく、また濃縮乳液滴の運動エネルギーも大きいため
微粉末粉乳と濃縮乳は会合してもはじき飛ばされ、粒子
径を増大させる効率は良くなかった。また、微粉リサイ
クル量を多くし、濃縮乳の供給量を落として粒子径を大
きくくしても粒度分布はかなり広いものとなった。これ
は乾燥途中の濃縮乳と微粉末粉乳の会合時間が短いた
め、造粒されない部分と、された部分ができたためと考
えられる。一方、本発明の場合は乾燥機のなかで、最も
空気の収縮が大きく、なおかつ、ノズルから噴出された
エネルギーが失われた乾燥途中の濃縮乳液滴が収縮に伴
って引き込まれ、密度が濃厚となったゾーンに微粉末粉
乳を送ることができるため、衝突、会合の機会は、通常
ノズルを使用する場合と比較するとはるかに高く、した
がって、造粒効率、均一性も良くなつた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明シングルヘッドマルチノズル部分の部分
切断面図である。

【図２】本発明シングルヘッドマルチノズル部分の半部
を切断して示す全体図である。

【図３】本発明シングルヘッドマルチノズルの底面図で
ある。

【図４】本発明シングルヘッドマルチノズルの平面図で
ある。

【図５】従来のシングルノズル効果概念図である。

【図６】本発明シングルヘッドマルチノズル効果概念図
である。

【図７】流動層を内蔵した噴霧乾燥機を用いて噴霧乾燥
と同時に造粒する造粒装置を示す図である。

【図８】同上のシステムを使用した時に得られた製品の
粒度分布を示す図である。

【符号の説明】

４３ ノズルボデイー ４４ 中心孔 ４５ 液体噴出溝 ４６ コア ４７ オリフィス

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズルボデイー中心に液体供給源に接続
   する中空孔を設け、該中空孔からノズルボデイー表面に
   連通する斜めの液体噴出溝を複数個設けると共にその液
   体噴出口にコア及びオリフイスを設けたマルチノズルを
   微粉供給管出口に設けた造粒用シングルヘッドマルチノ
   ズル。
2. 【請求項２】 ノズルボデイー中心に対する液体噴出溝
   の傾斜角度を３０°〜６０°とした請求項１記載の造粒
   用シングルヘッドマルチノズル。
3. 【請求項３】 底部に流動層を内蔵した圧力噴霧乾燥塔
   底部に連設する排風ダクトをサイクロンに連結し、該サ
   イクロンと乾燥塔頂部、外置型流動層入り口、及び外置
   型流動層出口とを切替バルブを介して微粉戻しラインで
   連結したものの乾燥塔頂部の微粉戻しラインに連通する
   微粉供給管出口に請求項１または請求項２記載のマルチ
   ノズルを配置した造粒装置。