JPH0677642B2 - 粘性液体を霧化しスプレイ乾燥する装置および方法 - Google Patents

粘性液体を霧化しスプレイ乾燥する装置および方法

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JPH0677642B2
JPH0677642B2 JP60186524A JP18652485A JPH0677642B2 JP H0677642 B2 JPH0677642 B2 JP H0677642B2 JP 60186524 A JP60186524 A JP 60186524A JP 18652485 A JP18652485 A JP 18652485A JP H0677642 B2 JPH0677642 B2 JP H0677642B2
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は液体を霧化する流体ノズルに係り、更に詳細に
いえば、粘度が高い液体と球状化しにくい液体とをスプ
レイ乾燥すべく霧化するため独特な方法を行う３流体ノ
ズルに係るものである。更にまた、本発明は粘度が高い
液体と球状化しにくい液体とを本発明の３流体ノズルを
利用して本質的に２段階霧化手順で霧化する新規な方法
に係るものである。
従来の技術 たとえば、ゼラチン、コーヒーエキス、レモンジユース
等の如き溶液または懸濁液に分散した固体を含んでいる
物質をスプレイ乾燥する従来の方法は一般にスプレイ乾
燥される溶液または懸濁液をノズルから乾燥塔の如き加
熱された環境に下方に噴入する段階を含む。従つて、溶
液または懸濁液をノズルからスプレイまたは噴射すると
小滴または分離した液体粒子を生じ、この小滴は次いで
乾燥塔を落下しその結果水またはその他の溶媒がスプレ
イ乾燥される物質から敏速に分離してほぼ乾燥した粒状
の自由に流れる物質を形成する。この目的のため、後記
には液体と呼称する種々の粘度の溶液または懸濁液をス
プレイ乾燥することに関する。技術において種々の型式
の霧化ノズルとスプレイ乾燥方法とが開発された。しか
しながら、霧化ノズルから排出される液体から小滴すな
わち小球を形成するのに可成りの困難に直面した。きわ
めて頻繁にスプレイ乾燥塔の加熱された雰囲気で小滴す
なわち小球を形成する代りに、しばしば好ましくないフ
イラメントおよびその他不規則な形状の乾燥製品を形成
することになり、これらフイラメントと乾燥製品とは固
体を高濃度で含む液体またはスラリー用の現在のスプレ
イ乾燥方法を不経才にしまた条件如何により不能にさえ
する。特に、今論じている型式の従来技術の液体スプレ
イ乾燥方法に伴う欠点は２流体ノズル、すなわち、スプ
レイ乾燥される液体と、たとえば、蒸気または空気の如
き霧化流体とを噴射するノズルを使用することに関係
し、このノズルではこれら流体をノズル内で霧化しこれ
ら流体をノズルを機能させるため比較的に低い濃度で固
体が分散されるよう制限する。
発明が解決しようとする問題点 従つて、前記技術において一般に使用されている多くの
２流体霧化ノズルでは、特に、高粘度スプレイ乾燥ノズ
ルでは、加圧空気または蒸気の如き霧化流体を一般にノ
ズル内で液体製品と混合して液体を霧化し、このように
すると典型的には粘度の低い製品となりスプレイ乾燥製
品の製造の経才性に不満足となる。
特に、当業界で今日使用している霧化ノズルと方法とを
利用してゼラチンをスプレイ乾燥する際に非常な困難に
直面する。ゼラチンを乾燥スプレイする際の困難はしば
しばゼラチン液を完全に霧化する以前にその表面が敏速
に乾燥することに基因する。たとえば、米国特許第2,82
4,807号には霧化ノズルのまわりに冷たい空気を吹き付
けまたは循環させそれにより塔効果を減少することによ
りゼラチンの表面の乾燥速度を可成り遅らせることがで
きると記載されている。従つて、事実最高200ブルーム
（Bloom）までの高ブルームゼラチン、すなわち、ゼラ
チンの１単位重量当り高いゲル化能力を有するゼラチン
に対しこの技術を利用すると、最高12重量％の固体濃度
でスプレイ乾燥できる。ゼラチン中の固体濃度はいづれ
にしても比較的に低いが詳細に後記する本発明の３流体
霧化ノズルと方法とを利用することによりいちじるしく
増大できる。
いくつかの型式の霧化ノズルが立案されそのうちの多く
がゼラチン、コーヒーエキス、レモンジユース等の如き
種々の乾燥される流体、スラリーまたは液体の霧化に現
在広く使用され、他方その他のものは燃焼用の液体燃料
を霧化するために使用されているが、これら従来技術の
ノズルは基本的には比較的に低い濃度一般に10ないし12
重量％の濃度で固体が分散されている流体または液体を
スプレイ乾燥するために使用される。高濃度の固体を含
んでいる液体をスプレイ乾燥することが望ましい場合に
は、適当に使用するにはしばしば70.31kg/cm2（1000psi
g）以上の送給圧力で霧化ノズルを使用する必要があ
る。従つて、そのような霧化ノズルの構造は高圧のため
非常に複雑になりまたノズルに流体を供給するには経才
的見地からは使用および運用が容易でない高圧の供給系
統を使用する必要がある。
米国特許第1,926,651号には直立のフード内に入れられ
たノズル構造体が記載され、このノズルはフード内に水
のジエツトを軸線方向に排出しそれをフードの上方に横
方向に延びるよう配置された邪魔板に衝突させ野菜、花
および作品等をスプレイまたは噴霧するためほぼ半径方
向に外方に突出した水の霧化したスプレイを形成させ残
りの余分の水をフード内にしたたり落ち戻らせるように
する。この型式のスプレイノズルと邪魔板との配置は溶
液中に高い濃度で固体が分散されているゼラチンまたは
コーヒーエキスの如き高粘度の液を霧化するようにはし
てない。
米国特許第3,157,359号には霧化流体と霧化される液体
とを噴出中ノズルのオリフイスの汚染またはふさがりを
防止する音波または音響発生器が組み込んであるノズル
を含む噴霧構造体が記載されている。この構造体では、
霧化流体と液体とをノズル内で混合し音響発生器を使用
するとノズル内で固体が詰まるのを防止または少なくと
も攻めるが、ノズルの構造と機能とは高い濃度で固体が
分散されている液体の如き高粘度の液体を霧化するよう
にしてある。
米国特許第4,137,719号には液体と気体状との燃料用の
多炎燃料バーナーノズル構造体が記載され、このノズル
では燃料をノズルオリフイスから加圧下で射出し排出以
前に燃焼空気の如き霧化流体と混合し、次に点火しデイ
フレクタすなわち邪魔板に衝突させこのデイフレクタは
炎を半径方向外方に偏向させる。この型式の２流体霧化
ノズル構造体は高粘度流体または液体に使用してこれら
流体および液体を霧化ノズルの外部から制御された条件
下で霧化してその後本発明によるようにスプレイ乾燥す
るようにしてない。
米国特許第4,284,242号には炭鉱くずの如き濃化したス
ラリーを環状オリフイスからスプレイするスプレイヘツ
ドすなわち霧化ノズル装置が示してあり、この装置は流
体または気体排出開口を含みスラリーに流体または気体
を混合して霧化したスラリーを半径方向上方に向け指向
しノズルオリフイスの外部に位置決めした邪魔板に衝突
させる。流体または気体の外部の環状カーテンがスプレ
イを包囲しノズルを冷却してスプレイされた物質が集塊
になるのを防止する。
同様に、他の刊行物中、関連のある種々の霧化ノズルが
米国特許第2,044,296号、第3,923,248号、第3,064,619
号、第696,057号および第3,667,679号に記載されてい
る。
これら刊行物に記載したものも他の現在知られていて霧
化された流体または液体をスプレイ乾燥する技術に使用
できる霧化ノズルは非常に濃度の高い固体を含んでいる
液体または流体をスプレイ乾燥するようにしてあり霧化
は比較的に低い送給圧力（しばしば7.031kg/cm2（100ps
ig）の霧化圧力）でノズルにより行う。
問題を解決するための手段 従来技術の霧化ノズルと方法、特に、球状化しにくい高
粘度の液体または流体を霧化してスプレイ乾燥に使用で
きるようにするノズルと方法とに見られる制限と欠点と
をなくすため、本発明では霧化される高粘度の送給物質
すなわち液体のほかに２つの個別の霧化流体を排出する
新規な３流体ノズルを提供することを意図している。３
流体ノズルはノズルの構造の外部での霧化に影響を及ぼ
すが、その独特の構造により高粘度の液体の霧化は霧化
した液体粒子を乾燥するドライヤの周囲条件により行わ
ない。
要するに、ノズルの外部で液体を霧化する本発明の３流
体ノズルを使用すると中心オリフイスから排出された第
１の加圧された霧化流体と、第１の霧化流体と混合する
際に霧化される製品物質すなわち液体を分与する環状の
排出オリフイスと第２の加圧した霧化流体とを使用しそ
れにより断定でき制御可能な条件の下で実質的に２段階
霧化順序で行う。
基本的に、スプレイ乾燥される粘性液体製品が３流体ノ
ズルから出る際に霧化される液体製品の種類如何により
加圧された蒸気か圧縮空気から成り排出され下方に流れ
る液体により形成された内側の流れ環またはコナス（co
nus）内に噴入される第１の霧化流体は膨張して流体の
流れに衝突しそれにより液体の第１の霧化を行う。液体
の第１の霧化により適当に満足にスプレイ乾燥するには
粗大すぎる粒子を形成することになる。衝撃板すなわち
デイフレクタ板がノズルの下手側に位置決めされ第１の
霧化流体と液体とから成る粗大に霧化された混合物の流
路を横切り延びこの混合物により衝撃を与えられ流れ方
向を垂直に下方からほぼ横方向の配向に、実質的に霧化
した混合物を半径方向外方に推進させる方向に変える。
第１の霧化流体と霧化される液体との混合物から成る粗
大に霧化した粒子の流れがデイフレクタ板の円周縁から
半径方向外方に偏向される時デイフレクタ板のまわりに
環状の流体カーテンを形成し圧縮空気か蒸気で構成され
ている第２の霧化流体が混合物に衝突して混合物の流路
を下方に偏向させそれにより製品液体の粒子に第２の微
細な霧化を行う。この外部の霧化流体はまた更に液体の
霧化を禁止するか悪影響を与えるノズルの霧化帯域内で
液体をドライヤ環境による乾燥の如き有害な影響から絶
縁する。
従つて、本発明の１つの主要な目的は、粘度が高く球状
化がむづかしいスプレイ乾燥される液体またはスラリー
を霧化させる新規な霧化ノズルを提供することである。
本発明の他の１つの目的は２段階で霧化を行いそれによ
り霧化される液体の特性を高度に制御する前期型式の３
流体霧化ノズルを提供することである。
本発明の他の１つの目的はゼラチン、コーヒーエキス等
の如き高濃度で固体が分散されている高粘度の液体を制
御して霧化する前記型式の３流体霧化ノズルを提供する
ことである。
本発明の更に他の１つの目的は本発明の３流体霧化ノズ
ルを使用し液体を比較的に低い送給圧力で霧化する高粘
度の液体を霧化する新規な方法を提供することである。
実施例 以下に添付図面を参照して高濃度が球状化しにくいかそ
の両方でスプレイ乾燥される液体を霧化するようにした
３流体霧化ノズルの例示的具体例を詳細に説明すること
により本発明は明白になることと思う。
添付図面の第１図と第２図とを詳細に参照すると、食品
加工業の衛生規則に従うようステンレス鋼等で作れる３
流体霧化ノズル10は一般にねじ山付きで垂直に延びてい
る中心孔14を有するノズル本体12を含んでいる。ねじ孔
14にねじ係合する補完する形状のねじ山18を有する垂直
に懸垂したブツシング16を支え面を形成するその肩部20
がノズル本体12の上面に着座するまでノズル本体12にね
じ込む。
下方のブツシング部材22がノズル本体12の下面24に接触
して保持され、下方のブツシング部材とノズル本体との
間には適当な密封ガスケツト26が介在されブツシング22
の外面ねじ山28を本体のねじ孔14にねじ係合させブツシ
ング部材22のねじ山32にナツト30をねじばめすることに
よりブツシング部材22を固定して錠止めする。ナツト30
はまたブツシング部材22の下部とナツト30の半径方向内
方に突出している環状唇状部38との間に形成された凹所
に突出している環状フランジすなわち肩部36を締め付け
係合させることによりノズルオリフイス板34を固着す
る。
長さ方向の貫通孔42を有する中心の管状部材40がブツシ
ング部材22に形成した垂直の中心通路44を貫通して下方
に延びブツシング部材22との間に環状ギヤツプすなわち
スペース46を形成するような寸法にしてある。管状部材
40はその長さに沿い外面ねじ山48を設けて示してあり、
このねじ山48の一部分はブツシング16に形成した補完す
る内面ねじ山に係合している。ブツシング16の上面に接
触し管状部材40の外面ねじ山48にねじばめした適当なね
じ山付き錠止めナツト50が管状部材40を３流体霧化ノズ
ル10のノズル本体12内の他の構造体に相対的に管状部材
40を適当に垂直に調節錠止めする。あるいはまた環状部
材40は錠止めナツト50に係合する短かいねじ山付き部分
と、ブツシング16内にきつくはまり固着する滑かでテー
パ付きの部分と滑かで真直な貫通々路44とを有すること
もできる。
ノズル本体12に形成した第１の孔52には内面ねじ山部分
54が設けてあり、この部分は供給導管56と蒸気または圧
縮空気の如き霧化流体用の供給源（図示せず）とに接続
するようにしてある。孔52はノズルオリフイス板34内の
内部環状スペース58と流路60,62を介して連通し、これ
ら流路は密封ガスケツト26に形成した１つまたはそれ以
上の数の孔64に連通している。ブツシング22の下部の円
周外壁とノズルオリフイス板34の半径方向内方の唇状部
との間のスペースにより形成した環状に延びるギヤツプ
すなわちスロツト66が供給管路56を通し孔52内に導入し
た霧化流体用の排出オリフイスを形成している。
ノズル本体12に孔52とは正反対に設けることができるが
それに対し閉じられている第２の孔70は内部のねじ山付
き接続部分72を含み、この接続部分は供給源（図示せ
ず）にまで延びる適当な供給導管74の接続部を形成し本
発明の３流体霧化ノズル10の作用により霧化される液体
製品を導入する。孔70は管状部材40のまわりの環状スペ
ース46と連通し、この管状部材40は下端部で環状のノズ
ルオリフイス76を形成しこのオリフイスは管状部材40の
外周壁とブツシング22の近接した内周壁との間に延び液
体が環状のノズルオリフイス76を通し液体製品を下方に
排出する。
霧化される液体製品の如何により蒸気か圧縮空気で良い
別の霧化流体を適当な供給源（図示せず）から貫通孔42
の上端に接続されている供給導管80を通し導入し、この
供給導管80は第２の霧化流体の流れを孔42の下端の円形
開口すなわちノズルオリフイス82を通し下方に搬送する
ようにしてある。
霧化ノズル10の下端の下手側にはそれから間隔をあけて
その横方向に延びてデイフレクタすなわち衝撃板84が位
置決めされ、このデイフレクタはこの具体例では複数の
円周方向に間隔をあけた薄い接続桿86の間を通り管状部
材40の下端から懸垂されていて、これら接続桿はこの例
では４本の桿として示してあるが他の適当な数の桿を使
用することもできる。この具体例のノズルでは、デイフ
レクタすなわち衝撃板84はほぼ平たい円形の板で作つて
あるが第３図と第５図とに示し後記する具体例における
ように他の形状のものも使用できる。
第３図ないし第５図に示した具体例のノズルを参照する
と、これら具体例において第１図と第２図とに示した具
体例の部品と同じ部品には同じ符号が付してある。第３
図に示した霧化ノズル90は排出オリフイスの下手側に配
置した円形の衝撃すなわちデイフレクタ板92を有してい
て、この板92は第１図と第２図とのデイフレクタ板の平
たい表面とは異なりほぼ凹状すなわち皿状を有してい
る。
同様に、第４図に示した３流体霧化ノズル100はほぼ円
錐形のデイフレクタ板102を使用し、この板102の中心の
頂点104は排出オリフイス82に向け延びているが、もし
所望ならば、円錐形の板はまたノズルから遠ざかる反対
方向に向いて配置することもできる。
第５図の具体例では、３流体霧化ノズル110は頂点面が
流体排出オリフイス82に向くよう凸状すなわち逆さ皿状
にしたデイフレクタ板112を組み込んであり、種々の具
体例のデイフレクタ板84,92,102,111はそれぞれの外径
すなわち横方向寸法はほぼ同じである。ノズルの種々の
寸法は、もちろん、ノズルを設計した最終の使用要件の
如何により変る。しかしながら以下に示すノズル寸法の
相対的寸法は例示的でまた第１表と第２表とに示した試
験データを得るため使用したノズル寸法を表わす。
本発明の実施に有用と判つた３流体ノズルの種種の排出
オリフイス用寸法は約6.35cm（1/4インチ）の内側霧化
流体にはオリフイス82用のオリフイス直径を含んでい
る。この霧化流体オリフイス82は液体製品の第１の粗霧
化に必要な霧化流体の量を１つの方法で行えるようにす
る。種々の寸法の霧化流体オリフイスを使用できるが、
流体の量の制約は内側霧化流体を過多にか過少にか供給
する点である。
管状部材40の外径は約7.02cm（9/16インチ）でブツシン
グ22の内径は約7.75cm（5/8インチ）で、従つて、環状
の液体流ギヤツプ46またはオリフイスの幅76は約0.38cm
（1/32インチ）である。この環状流ギヤツプ46はオリフ
イス76を通り下方に排出された液体中の固体用の環状癖
を形成して液体の分布を制御する。このギヤツプをもつ
と狭くすると、このノズルの液体送給圧力をもつと高く
する必要がある。
相対的寸法とノズル流体オリフイス42の下手側における
間隔とが重要である各具体例の衝撃すなわちデイフレク
タ板84,92,102または112は典型的には（5/8インチ）の
直径を有しノズルオリフイス42から約12.6cm（1/2イン
チ）の距離間隔をあけてある。デイフレクタ板の間隔は
一般に（1/4ないし5/8インチ）で、1/4インチ以下の距
離ではノズルがふさがりまた（5/8インチ）以上ではス
ロツト66を通り多量の霧化流体が流れる必要がある。
デイフレクタ板は少くとも環状液体オリフイス76の直径
と等しいかそれより大でなければならないので、外側流
体オリフイス66の直径より小さい。外側の環状オリフイ
ス66から排出された霧化流体はデイフレクタ板に衝突せ
ずにこの板の外周縁近くを越えて通過する必要がありそ
の理由は外側の霧化流体がデイフレクタ板に衝突すると
液体を不十分に霧化することになり液体製品をデイフレ
クタ板に集積させ、他方外側の霧化流体がデイフレクタ
板の縁部からあまり遠く離れて通過すると、一次的に霧
化した液体製品に対する二次的霧化を不十分にする。
ノズルオリフイス板の下手側のデイフレクタ板の距離の
重要性は、もしノズルに接近しすぎて位置決めするとノ
ズルに霧化した液体がはね返り究極にはノズルを汚すこ
とになり、反対にもしデイフレクタ板をノズルオリフイ
スからあまり遠くに位置決めすると、混合物の速度が減
じ尚早に乾燥するので周囲のドライヤ環境により十分に
保護されないので霧化が不十分となる。
作 用 本発明の３流体霧化ノズルでは、両方の霧化流体のいづ
れか一方でも欠けると使用する送給速度が低いので液体
製品の霧化が不十分でノズルが汚れることになるという
点にある。更にまた、ノズルを満足に作用させるには内
側の霧化流体の送給圧力を外側の霧化流体の送給圧力よ
り大とする必要があり第１および第２の霧化流体用に実
際に使用する送給圧力はそれぞれノズルにより霧化され
る液体製品の種類に左右される。
ノズルの作用中、２つの霧化流体のいづれかの状態を調
節すると液体の霧化程度とスプレイ角度とに影響を与え
る。たとえば、ある液体製品、たとえば、コーヒーエキ
スに対するある１組の作用パラメータの下では垂直と霧
化程度とに対してＸ度のあるスプレイ角度を生じる。外
側の霧化流体またはその流量のみを増大すると、スプレ
イ角度はＸ度より小さくなり液体を微細に霧化する。他
方、もし外側霧化流体の圧力を減少すると、Ｘ度より大
きいスプレイ角度が生じ粗大霧化となる。
本発明の３流体霧化ノズルは従来の高圧−２流体霧化ノ
ズルと比較して、特に、たとえば、スプレイ乾燥塔でス
プレイ乾燥される高粘度の液体と固体濃度の高い溶液と
の霧化について重要な利点を生じる。
従つて、固体濃度が55重量％のコーヒーエキスでは、通
常適当に霧化するには少くとも70.31kg/cm2（1000psi
g）の送給圧力を有する高圧霧化ノズルが必要である。
それとは対照的に、本発明の３流体ノズルを使用する
と、必要な送給圧力は7.031kg/cm2（100psi）以下であ
る。
更にまた、本発明の霧化ノズルにより生じる２段階外部
霧化では、高濃度の溶液またはスラリーを容易に霧化で
きる。従来技術の２流体ノズル、特に高粘度液体スプレ
イ乾燥用のノズルでは空気は一般にノズルの内部で液体
製品と混合してそれを霧化する。
本発明の３流体霧化ノズルはまた非常に粘性のまたは霧
化しにくい溶液を分散し、たとえば、240ブルームゼラ
チンの如き40重量％固体濃度のゼラチンを３流体霧化ノ
ズルで容易にスプレイ乾燥でき、他方、高圧ノズルか２
流体ノズルを使用すると12重量％以上の固体を含むゼラ
チン溶液は霧化が困難か不可能である。
約45ないし75重量％の可溶性固体を含む濃縮コーヒーエ
キスの如き液体溶液における固体濃度が高いと、本発明
の低圧霧化後はほとんど固体の不規則形状の粒子を得
る。濃度が高い芳香食品エキスをスプレイ乾燥する能力
は乾燥粉末に保持される芳香の量がスプレイ乾燥される
エキスの濃度の直接関数であることが知られているので
望ましい。
本発明の３流体霧化ノズルはまた送給圧力を高くして濃
度の高い溶液を霧化できその結果スプレイ乾燥する必要
のある水の量を減少するので乾燥費を節減することにな
る。更にまた、本発明の３流体霧化ノズルはまた、たと
えば、つぶしたポテトの如き非可溶懸濁液のスプレイ乾
燥にも使用できる。
本発明の３流体霧化ノズルは非常に粘性か固体濃度の高
い液体を球状化しにくいかその両方の液体を２段階で経
験的に使用して成功した。従つて、前にも述べたよう
に、当業界には霧化の完了以前に液体の表面を敏速に乾
燥する傾向があるのでゼラチンをスプレイ乾燥すること
は非常に困難である。米国特許第2,824,807号に記載し
てあるように、この表面乾燥速度は塔効果を減少するよ
うノズルのまわりに冷たい空気を吹き付けることにより
減少できる。しかしながら、この従来技術を使用して
も、200ブルームまでのゼラチンは約12重量％の固体濃
度のものしかスプレイ乾燥できない。
発明の効果 これとは対照的に本発明の３流体霧化ノズルとその２段
階霧化を使用することにより、ゼラチン（200ないし240
ブルーム）は40重量％濃度までがスプレイ乾燥された。
３流体霧化ノズルを内側霧化流体として6.33ないし10.5
4kg/cm2（90ないし150psig）の圧力の蒸気を外側霧化流
体として4.93ないし8.44kg/cm2（70ないし120psig）の
圧力の蒸気を使用して作用させた。この応用で蒸気は霧
化が終了するまでゼラチンの表面乾燥を防止する湿度の
高い帯域を形成する。ゼラチン用内側の霧化流体として
蒸気の代りに空気を使用すると、表面乾燥効果により不
十分な霧化となる。
本発明の３流体ノズルを装備したNo.17アンヒドロ・ス
プレイ・ドライヤでスプレイ乾燥したゼラチンを使用し
て試験を行つた。30％固体濃度までのＡタイプ（240ブ
ルーム）およびＢタイプ（200ブルーム）ゼラチン溶液
を乾燥した。得た製品は粒状で自由に流れ湿度は５％以
下密度は0.1602ないし21.63g/cm3（10ないし13.5ポンド
／立方フート）であつた。試験結果をDSC（差動走査熱
量計）を使用して評価し乾燥したゼラチンは完全に無定
形であると判つた。そのような実験の結果が以下の第１
表に示してある。
また可溶性コーヒーを生産するため70重量％もの高い固
体濃度を有するコーヒーエキスを使用してスプレイ乾燥
試験を行つた。コーヒーエキスのスプレイ乾燥に関心を
寄せる理由は送給した液体製品における固体の濃度が高
ければ高い程、それだけコーヒー内の揮発分の保持量が
高いと判つたことにある。固体濃度の高いエキスは現在
ではもつぱら高圧ノズルと高温エキス送給速度を使用し
てスプレイ乾燥する。
これとは対照的に、本発明の３流体霧化ノズルは流体送
給速度を非常に低くして非常に粘性のコーヒーエキスを
スプレイ乾燥できるようにする。試験中、後記の第２表
に示した如く70重量％もの高い固体濃度のコーヒーエキ
スを7.03kg/cm2（100psig）以下の液体ノズル圧力を使
用してスプレイ乾燥した。1.41ないし6.33kg/cm2（20−
90psig）の蒸気か2.10ないし3.52kg/cm2（30−50psig）
の空気の内側霧化流体と0.35ないし3.52kg/cm2（５−50
psig）の外側流体とを使用して３流体霧化ノズルを作用
させた。すべての試験に対してすぐれた霧化および乾燥
結果を得た。
第２表に示した結果は最高70重量％までの固体濃度のエ
キスをスプレイ乾燥した時すぐれていた。得られた霧化
製品は平均110ミクロンの粒子寸法と１cm3当り0.427gの
かさ密度を有して、このかさ密度は従来技術の高圧ノズ
ルで予想したものより低かつた。SEM（走査電子顕微
鏡）を使用して検査してコーヒーエキスがほとんど固体
で形状が非常に不規則であると判つたが、典型的なスプ
レイ乾燥された粉末は中空の球状である。
以上、本発明の好ましい具体例を示して説明したが、も
ちろん、型式および細部の点に種々変更および変形を加
えることは本発明の原理を逸脱することなく行えること
は理解できよう。従つて、本発明は図示し説明した具体
例の型式と細部とにのみ厳密に限定されるものでなく前
記特許請求の範囲はそのように変更および変形したもの
も包含するものである。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係る高粘度液体を霧化する３流体霧化
ノズルの第１の具体例の縦断面図、第２図は第１図の２
−２線に沿い切断して示した横断面図、第３図は３流体
霧化ノズルの第２の具体例の流体分与部分の縦断部分
図、第４図は３流体霧化ノズル第３の具体例を示す第３
図に似た図、第５図は３流体霧化ノズルの第４の具体例
を示す第３図に似た図である。 10……ノズル、34……内側オリフイス、76……中間オリ
フイス、82……外側オリフイス、84,92,102,112……コ
ネクタ手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダグラス・マーチン・レーマン アメリカ合衆国ニユージヤージー州07731, ハウエル，オールド・ブリツジ・ドライブ 85 (72)発明者 ジヨセフ・レオ・ヘガドーン アメリカ合衆国ニユージヤージー州07450, リツジウツド，ウエスト・リツジウツド・ アベニユー 253

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】流体を下向きに排出する個別の分与オリフ
    イスを有する３流体霧化ノズルを含む、粘性液体を霧化
    しスプレイ乾燥するための装置であり、 (a)ノズルから加圧をした蒸気の流れを下向きに排出す
    る内側の円形のオリフイス、この内側のオリフイスを同
    心的に包囲しノズルから粘性流体の流れを下向きに排出
    する中間の環状分与オリフイス、および中間の環状分与
    オリフイスを同心的に包囲し加圧された空気の流れを下
    向きに排出する外側の環状分与オリフイスを含み、これ
    ら３つのオリフイスが上記内側の蒸気または外側の空気
    の流れと粘性液体とがノズル内で混合するのを防止し粘
    性液体をノズルの外部で上記蒸気の流れにより粘性液体
    を最初に霧化するための３流体霧化ノズル、 (b)分与オリフイスの下手側でノズルから懸垂した円形
    のデイフレクタ板であって、上記蒸気と最初霧化された
    粘性液体との流路を横切って延び中間の環状分与オリフ
    イスの外径と少なくとも同じ直径を有していて上記蒸気
    と最初霧化された粘性液体とを衝突させほぼ半径方向外
    向きに偏向させ、上記外側の環状分与オリフイスからの
    加圧された空気の下向きの流れがデイフレクタ板の外周
    をバイパスし上記蒸気と最初霧化された液体との半径方
    向外向きの流れに衝突しそれによりこの流れをほぼ下向
    きの流路に偏向させ液体の流れを更に霧化する上記デイ
    フレクタ板、 (c)加熱された空気の流れを供給して上記更に霧化され
    た液体の粒子に接触させて乾燥させるためのスプレイ乾
    燥塔、 によって構成されたことを特徴をする粘性液体を霧化し
    スプレイ乾燥する装置。
  2. 【請求項２】デイフレクタ板が外側の環状分与オリフイ
    スの内径より小さい直径を有している特許請求の範囲第
    １項に記載の装置。
  3. 【請求項３】円形のデイフレクタ板がノズルオリフイス
    に向いているほぼ平たい表面を有している特許請求の範
    囲第２項に記載の装置。
  4. 【請求項４】円形のデイフレクタ板がノズルオリフイス
    に向いてほぼ凹んだ皿状表面を有している特許請求の範
    囲第２項に記載の装置。
  5. 【請求項５】円形のデイフレクタ板がノズルオリフイス
    に向いたほぼ凸状した皿状表面を有している特許請求の
    範囲第２項に記載の装置。
  6. 【請求項６】円形のデイフレクタ板がノズルオリフイス
    に向け中心頂点が延びているほぼ円錐形の表面を有して
    いる特許請求の範囲第２項に記載の装置。
  7. 【請求項７】デイフレクタ板の外周縁とノズルとの間に
    延びデイフレクタ板をノズルから懸垂する円周方向に間
    隔をあけた複数のコネクタ手段を備えている特許請求の
    範囲第２項に記載の装置。
  8. 【請求項８】各コネクタ手段が薄い金属製桿部材から成
    る特許請求の範囲第７項に記載の装置。
  9. 【請求項９】円形のデイフレクタ板が約8.55cm（5/8イ
    ンチ）の直径と内側の分与オリフイスの下方約12.4cm
    （1/2インチ）の距離間隔をあけた周縁平面とを有して
    いる特許請求の範囲第１項に記載の装置。
  10. 【請求項１０】内側の円形分与オリフイスが約3.1cm（1
    /4インチ）の直径を有し、中間の環状分与オリフイスが
    約0.77cm（9/16インチ）の内径を有し、外側の環状分与
    オリフイスが約7.75cm（5/8インチ）の外径を有し、外
    側の環状分与オリフイスが約25.4cm（１インチ）の内径
    と約13.95cm（1 1/8インチ）の外径とを有している特許
    請求の範囲第９項に記載の装置。
  11. 【請求項１１】ノズルが必須的にステンレス鋼で作られ
    ている特許請求の範囲第１項に記載の装置。
  12. 【請求項１２】流体の下向きに排出するため個別の分与
    オリフイスを有している３流体霧化ノズルの中間を通り
    粘性液体を霧化しスプレイ乾燥するための方法であり、 (a)ノズルの内側のオリフイスから加圧した蒸気の流れ
    を排出し、上記内側のオリフイスを同心的に包囲してい
    る中間の環状オリフイスから粘性液体の流れを排出し、
    上記中間の環状オリフイスを同心的に包囲している外側
    の環状オリフイスから加圧した空気の流れを排出し、上
    記３つのオリフイスがノズル内で上記蒸気または空気の
    流れと粘性液体とが混合するのを防止してノズルの外部
    で粘性液体を蒸気の流れにより最初に霧化せしめる段
    階、 (b)上記蒸気の流れと最初霧化された粘性液体とを分与
    オリフイスの下手側でノズルから支持された円形のデイ
    フレクタ板に衝突させ、デイフレクタ板が上記蒸気と最
    初霧化された粘性液体との流路を横切って延び上記中間
    の分与オリフイスの外径と少なくとも同じ大きさの直径
    を有していて上記蒸気の流れをほぼ半径方向外向きに偏
    向させ、上記加圧した空気の下向きの流れがデイフレク
    タ板の外周をバイパスして上記蒸気と霧化された液体と
    の半径方向外向きの流れに衝突させそれにより上記流れ
    をほぼ下向きの流路にそらせて上記最初に霧化された粘
    性液体を更に霧化段階、 (c)上記更に霧化された液体を加熱された空気の流れと
    接触させて、霧化した液体粒子を乾燥させる段階、 によって構成されたことを特徴とする粘性液体を霧化し
    スプレイ乾燥する方法。
  13. 【請求項１３】上記蒸気を内側の円形オリフイスから排
    出するとき外側の分与オリフイスから排出されている空
    気より高い圧力で排出することを含む特許請求の範囲第
    12項に記載の方法。
  14. 【請求項１４】粘性の液体がおよそ25乃至40重量％の固
    体濃度を有するゼラチン分散液または溶液から成り、上
    記蒸気が約6.33乃至10.54kg/cm2（90乃至150Psig）の圧
    力で排出され、上記空気が約4.92乃至8.44kg/cm2（70乃
    至120psig）の圧力で排出される特許請求の範囲第12項
    に記載の方法。
  15. 【請求項１５】粘性液体が最高約75重量％の固体濃度を
    有する水溶コーヒーエキスであり、上記蒸気が約0.352
    乃至3.52kg/cm2（５乃至50psig）の圧力で排出される特
    許請求の範囲第12項に記載の方法。
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