JPH07100020B2 - 水溶性微粒子材料を固める方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 イ．産業上の利用分野 本発明は水溶性微粒子材料を固める（すなわち、凝固せ
しめる）方法に関する。

ロ．従来の技術 可溶性又は「インスタント」コーヒーなどの微粒状の食
品物は一般に固められ粒子サイズやばら密度その他特性
を調整している。この固められる物質は通常強力な蒸気
の乱流状噴射流にさらされる。蒸気が凝縮する際、微粒
子は湿らされかつ加熱されその表面に柔かく湿性のある
物質よりなる粘着性被覆がこれをおおう。この被覆され
た微粒子が互いに接触すると互に粘着し合い相接する微
粒子上の被覆物同志が一緒になる。乾燥後この合体した
被覆物は凝固し隣合う微粒子間におけるつなぎ材を形成
する。

この様式の工程は普通滑かで丸みのあるへりとスポンジ
状の構造をもつ集塊体を作り出す。通常の場合、粒子の
表面に蒸気で完全に湿気を与え良好な固まりを得ねばな
らない。このような完全な湿気付与により製品の色彩に
独特な通常には均等な効果が得られる。コーヒーの場
合、固まりは通常均一な暗黒色を呈する。

かかる製品は炒り引きコーヒーとは違つた外観を呈す
る。炒り引きコーヒーはさまざまな色彩主として暗黒色
なるも若干の明るい点のあるとがり縁小片よりなるもの
である。顧客はこの炒り引きの外観を香り品質に結び付
けるものである。従つて、可溶性コーヒーその他の生産
物の集塊に当たり粒子の形状及び外観のコントロールを
改良する必要がある。

又、普通従来の集塊工程の場合大量の蒸気の消費を伴
い、集塊物からの移ろい易い香り成分の損失が発生す
る。従つてかかる欠点を軽減する方法及び装置が要求さ
れている。

ハ．発明の要約 本発明は、水溶性微粒子材料を固める方法であって、 （ａ） ほぼ垂直下方に向けて、限定された加湿チャン
バを通して、微粒子材料の流れを投入する段階と、 （ｂ） （ｉ）前記加湿チャンバ内の圧力より9kPa未満
だけ高い圧力で、微粒子材料の流れを囲んで垂直下方に
水性ガスを前記加湿チャンバ内に投入し、且つ（ii）前
記加湿チャンバのまわりから該加湿チャンバ内に水平方
向に水性ガスを拡散させることによって、微粒子材料を
加湿する段階であって、微粒子材料の流れの内方に且つ
この流れを囲むように流れる前記水性ガスが微粒子材料
を加湿するとともに、微粒子材料の粒子を融合させる段
階と、 （ｃ） 加湿され且つ融合された微粒子材料を乾燥させ
る段階と、 を含むことを特徴とする。

本発明の方法によれば、微粒子状物質が加湿領域に流れ
状態で発射される。この流れの外周の外部から水性ガス
を流れの中心に向けられ、流れの中心に向け内方に流れ
る水性ガスが流れを包囲する。この「水性ガス」なる用
語は本文においては蒸気及び蒸気又は他のガス中に散布
する微細水滴エーロゾル体を含むものである。水性ガス
は粒子に湿気を与え微粒子面上に液相又は準液相を形成
する。衝突したり隣合つた微粒子同志はそれぞれの液相
又は準液相の溶解により互いに結合し固まりを形成す
る。次いで、これらの固まりは乾燥され溶融相を凝固せ
しめ好適には所要サイズに破砕される。

本発明は何等作動原理により制限されるものではない
が、内方に流れる水性ガスにより微粒物の流れが比較的
小容積内におさえられそれにより単位容積当たりの微粒
子の数又は流れ内の「粒子数密度」を最大にするものと
信じられている。流れ内の比較的大きな粒子数密度によ
り加湿域における微粒子間の接触率が増加し従つて粒子
間の溶融率が増大するものと信じられている。内方に流
れる水性ガスは好適には比較的低い速度を有し目立つた
乱流を作り出さない。加湿域に見られる比較的静止的状
態の下で微粒子は低い相対速度で互いに接触し更に溶融
率を上げるものと信じられている。好適には、水性ガス
の少なくとも主要部分が、粒子通路と平行な方向の速度
成分がゼロの状態で加湿域に導入される。水性ガスは各
微粒子を通路にそい顕著には加速するものではないの
で、加湿域内の微粒子滞在時間は最大となり更に粒子の
溶融を促進せしめる。

本発明の実施例によれば、微粒子は互いに係合し加湿工
程前に圧縮などにより固まりを形成する。この固まりは
微粒子状物質の流れに投入され加湿域の水性ガスに接触
せしめられる。加湿域における比較的静止的な状態の下
で固まりは個々の粒子に完全に破砕されることはない。
むしろ、元の固まり構造の少なくとも若干がこの加湿工
程を通じてもそのまま残る。それぞれの残存する固まり
における粒子は加湿工程を通して互いに接触を維持し加
湿により効果的に溶融し固まりを形成する。

加湿工程における製法条件はそれぞれの固まりの粒子全
部を完全に加湿し均一な暗黒色効果を与えるかもしくは
固まりの外面の粒子を完全に加湿するも固まりの内部の
粒子は不完全にしか加湿しないなどいずれかに選択され
る。かかる均一加湿により暗黒色の外面と明るい内面の
固まりが得られる。次いで破砕工程により明るい内面部
分が露出され炒り引きコーヒーに似た明るい微小片を形
成する。

加湿工程中の固まり構造の保存により香り保存が促進せ
しめられる。本発明は何等作動原理により制限されるも
のではないが、それぞれの固まりの内部の粒子からの香
りの損失は包囲粒子の遮蔽効果により最小限におさえら
れる。

本発明による好適な集塊工程により、製品のきめや粒子
形状色彩及び密度を広範囲で任意所望の組合はせが得ら
れるようこれらをコントロールすることができる。この
ように可溶性コーヒーを塊化させ炒り引きコーヒー粒に
似たとがつたへりの顆粒かもしくは普通の塊状製品に似
たスポンジ状粒子のいずれかを明るい黄かつ色から黒色
よりの暗黒かつ色にわたる任意の色及び約17グラム／デ
シリットルから約30グラム／デシリットルの任意の容積
密度において得ることができる。更に、若し水性ガスに
蒸気を用いた場合、本発明による集塊工程により従来使
用の蒸気噴射工程よりも少ない蒸気使用率で原料を塊化
することができる。かかる少ない蒸気使用率により原料
からの揮発性香気及び芳香成分の損失が最小におさえら
れる。

処理材よりなる粒子サイズは達成効果に対して顕著な影
響を有している。約50ミクロン未満の粒子により加湿前
の塊片形成が容易となる。予備的な塊片形成工程の有無
に係らず本発明による小粒子の処理により先のとがつた
微粒きめの集塊製品が容易に得られる。約200ミクロン
までの大型粒子ではスポンジ状の組織が得られ易い。更
に大型の粒子の場合、集塊度は目立つて低下する、きわ
めて大型の粒子は本発明工程により顕著な集塊を伴うこ
となしに暗黒色にするよう処理しても良い。

本発明の上記及びその他の目的や特徴ならびに利点につ
いては添付図面に関連する下記の好適実施例の詳細説明
より完全に明らかにされる。

ニ．好適実施例の詳細説明 第１図に示す装置には、送りホツパー10がニユーマチツ
ク式流動化輸送装置12及び熱交換器14を介して粉砕器16
に接続されて設けられており、粉砕器16は送り装置18に
接続している。この送り装置18には、出口にオリフイス
22とらせん状錐具24が内部で回転できるように取付けら
れた円筒形ケーシング20が設けられている。らせん状錐
具24は可変速度モータ26に接続されている。

オリフイス22は、乾燥器のチヤンバ31の上部に取付けた
ノズル組立体30の送り入口ホツパー28に接続している。
第２図に示す如くノズル組立体30には円筒状送り管32が
ホツパー28の底部に接続して設けられ、送り管にはその
下端又は下流端に円形の送りオリフイス34が形成されて
いる。ホツパー28の頂部は外気に開口している。

送り管の下端を囲み送りオリフイス34から僅かに下流方
向に延びるように複数本のノズルリング36が送り管と同
心状に装着されている。最も内側のノズルリングと送り
管の壁とにより外気に開口した環状間隙38が形成され
る。ノズルリングのそれぞれにより、圧力調整バルブ44
を介して蒸気供給源42に接続する一対の環状の蒸気オリ
フイス40が形成されている。その他適宜装置（図示せ
ず）も設けられオリフイスに送られる蒸気の流量圧力及
び温度のモニター及びコントロールを行い、又蒸気から
の凝縮物の除去を行う。

拡散組立体46がノズルリング及び送り管の下方に取付け
られている。この組立体には、送り管32と同軸状に焼結
ステンレス鋼製の多孔性円筒形外殻又はカラー48が設け
られ、このカラーにより送り管下方に加湿チヤンバ50が
形成されている。

カラーにはきわめて多数の微細孔が貫通されて設けられ
ており、これらの孔はカラーの全面に均一に分布されて
いる。壁構造部52により、カラーを囲みその外面の全円
周にわたり対向する環状チヤネル54が形成されている。
この環状チヤネルは調整バルブ56を介して蒸気源42に接
続し、この環状チヤネル内の蒸気状態をコントロールし
更に蒸気から凝縮物を取外くための追加のモニター及び
コントロールの器具（図示省略）を設けることができ
る。頂部壁60により壁構造物53が最外部ノズルリング36
に接続され、加湿チヤンバ50のトツプ又は上流端が送り
管と環状間隙及び蒸気オリフイスを除き閉ざされてい
る。

壁構成部52の直ぐ下方に吸引器リング62が取付けられて
いる。この吸引リングの環状細溝孔64はカラー48の下端
又は下流端近くの幅が狭く内側下方に向いた環状の吸引
器ノズル66に接続しており、環状ノズルはカラーと同軸
状になつている。細溝孔64は調整具68を介して圧縮空気
供給源70に接続されている。

ノズル組立体30は乾燥チヤンバ31の上部に取付けられチ
ヤンバの頂壁にある開口に整列しており、ノズル組立体
の外面と開口端との間に空隙72が形成されている。乾燥
チヤンバは本分野でトツプ入口ドライヤとして知られた
普通のドライヤのチヤンバで良い。かかるドライヤには
空気を加熱し加熱空気をチヤンバを通じて流すための普
通の適宜装置（図示省略）がチヤンバに接続されて設け
られている。空気取扱い装置がチヤンバ内部を僅かに大
気圧より低い圧力に維持するよう配置されている。製品
出口（第１図）がチヤンバ底部近くに設けられている。
ダストコレクタ100が設けられ、チヤンバから出る空気
からの微粒子を捕獲しこの回収した粒子をニユーマチツ
クコンベヤ装置12に戻す。

、燥機チヤンバの製品取出口96が普通の選別装置102に
接続し、この選別装置はサイズ別に流入原料を分離する
よう構成されている。この選別装置には、オーバサイズ
粒子放出のためのオーバ粒子出口104と、アンダサイズ
粒子放出のためのアンダ粒子出口106及び所望の中間サ
イズ範囲の原料の放出のための製品出口108が設けられ
ている。流動床接触器などの装置（図示省略）が製品出
口に接続され放出製品を冷却する。アンダ粒子出口106
がコンベヤ装置12に接続している。オーバ粒子出口はエ
レベータコンベヤ110を介して破砕器112に接続し、この
破砕器は選別装置の入口に戻すように構成されている。
破砕器にはそれぞれ複数片のデイスク状の歯を取付けた
一対の対向状の平行軸が設けられ、各軸上の歯付き刃は
反対の軸の刃と刃との間に延びている。

本発明による一つの方法によれば、炒りコーヒーの水性
抽出物の噴射乾燥により形成される粒子が送りホッパ10
より熱交換器14を介して破砕器16に送られる。微少粉子
が破砕器から送り装置18に送られる。らせん形錐具24は
モータ26で回転し粒子をオリフイス22を通じ下流方面に
送り込む。

オリフイス22から下流に送られる原料は送り入口ホツパ
ー28からノズル組立体30の送り管32に流れ送りオリフイ
ス34を通り管の底部に落下する。従つて、ほぼ円形断面
をして送りオリフイス34の直径にほぼ等しい直径をもつ
粒子物の流れが送り管の延びた軸線114にそつたほぼ垂
直な通路上に送りオリフイスから下方又は下流方向に投
げ出される。蒸気源42と調整装置56により環状チヤネル
54は所定蒸気圧に保たれる。蒸気はカラー48の壁を貫通
して拡散し軸線114の方へ内方に向かつて流れ、加湿チ
ヤンバ50中に雲を形成する。粒子が流れに合うと、流れ
の一部が粒子上で凝縮する。

環状チヤネル54は流れに対しさほどの抵抗を示さず環状
チヤネルはカラーの全円周に対向しているので、カラー
の全円周にわたりほぼ均一な流れの圧力を受ける。この
カラーはほぼ均一な多孔性をもつているので蒸気はその
全円周にわたりほぼ均一な割合でカラを貫通して拡散し
軸線114に向け半径方向に均一の低速度で加湿チヤンバ5
0内に流入する。このカラを貫通する蒸気はカラ面から
その直角方向に流れるので軸線に平行な上流から下流へ
かけての方向には殆どゼロの速度である。

オリフイス40に調整装置44を介してきわめて低い圧力で
供給される蒸気はオリフイスから粒子流近くで亜音速で
下降し雲と混合し粒子加湿のための追加の水分を提供す
る。

蒸気オリフイスから出る蒸気により雲が上流方向に拡が
るのが防止され、又環状間隙38と頂部開口ホツパー28と
送り管32を通る比較的涼しい周辺空気の降下流が発生す
る。空気は送り管を冷やし水蒸気が送り管に流入するの
を阻止する。これにより、送り管内の原料が管壁に粘着
するのが阻止される。冷気が流れ落ち蒸気雲に入り込む
ので粒子上の蒸気の凝縮が促進される。

圧縮空気が吸引リングの環状細溝孔64より環状ノズル66
に流れ軸線114と平行にかなりの速度で下方又は下流方
向に流れる。この空気が軸線の回りで均一な割合で放出
される際、空気により粒子が軸線の横方向に外れるよう
な傾向はない。環状ノズルからの空気の下降流はチヤン
バ50の下流端近くの粒子及びガスを運びそれらを下流方
向乾燥チヤンバ31内に押し入れる。

粒子が降下し加湿チヤンバを通るにつれ、粒子上に凝縮
せる湿気が粒子面上の固形物と混ざりこれを溶解する。
同時に、蒸気より粒子に移された熱により原料の温度が
上がる。この両方の効果は粒子の表面上の液又は準液状
の流動可能の相の形成に役立つ。粒子同志が衝突するの
で衝突粒子の表面上の流動可能相は互いにつながりそれ
により粒子を固まりに溶着させる。

この固まりが乾燥機チヤンバ31に流入する際固まりは、
間隙72を介し乾燥チヤンバに流入する周辺空気と乾燥機
に設けた空気取扱い装置により供給される高温の乾燥空
気との混合物に出合う。固まりは水分を流動可能の相か
ら引き渡しそれぞれの固まり内の粒子が流動相からの固
形物により互いに溶着されるままにする。乾燥された固
まりが出口96（第１図参照）を通りチヤンバを出て選別
器102に送られる。オーバサイズの固まりはエレベータ1
10を介して破砕器112に送られそこで粉砕される。細粉
は再び選別器102に戻される。所望サイズの固まりと細
粉は出口108を通り装置外へ出される。アンダサイズの
固まりと細粉はコンベヤ12に戻され、そこで新しい供給
原料と一緒に工程に再導入される。乾燥機から出る空気
よりダストコレクタ100で再捕獲される微細粒はコンベ
ヤ12に再導入され工程を再循環する。

集塊工程は加湿チヤンバに原料投入する前の予備段階で
粒子の若干又は全量を互いに係合せしめ微粒子重合体を
形成することにより促進される。本文に述べる微粒子集
合体形成は通常粒子相互の溶着を伴わずその代り小粒子
が互いに接着する自然の傾向を利用するものである。こ
の傾向は粒子サイズの減少につれ増大し、約100ミクロ
ン以下の粒子好適には約50ミクロン以下のサイズの粒子
の場合もつとも良好な予備的微粒子集合体形成が得られ
る。

予備的の微粒子集合体形成は、原料を加湿チヤンバに送
る前に微粒子材を圧縮及び若しくは加湿することにより
促進できる。従つて、送り装置18（第１図）のせばめら
れたオリフイス22の直径と微粒子材の流量とは原料のオ
リフイス通過の際圧縮されるように選ばれる。

微粒子集合体形成を促進する原料の加湿は好適には液状
水分又は水性ガスに対する粒子の露出を伴わないもので
ある。約60％から80％の相対湿度における空気を微粒子
材に接触せしめその湿度を調整する。好適には、粒子は
微粒子集合体に形成された時約２％から約８％の重量当
たりの水分を有し、約3.5％から約4.5％が更に好適であ
り、約４％の水分が最好適である。微粒子集合体は、又
通常の取扱い輸送作業においては特に粒子サイズ及び水
分が微粒子集合体形成に都合良い場合圧縮なしで形成し
ても良い。

加湿工程前に形成された微粒子集合体は微粒子材の流れ
となり加湿チヤンバ内に送られチヤンバ内の流れにより
加湿される。それぞれの微粒集合体を構成する粒子は既
に互いに接触を保つている。加湿後、各微粒子集合体中
の粒子間の交差点で流動相が形成され、それにより微粒
子集合体中の粒子が固まりに溶着する。微粒子集合体は
又互いにもしくは１つ１つの粒子とそれより前に形成さ
れた固まりで融合する。

微粒子集合体の融合前に若干の摩擦が有り得る。しかし
ながら、加湿チヤンバにおける比較的静止的状態により
かかる摩擦は最小におさえられる。微粒子集合体形成に
有利なこれら諸条件、小粒子サイズ圧縮及び加湿により
摩擦に耐える強力な微粒子集合体が得られる。好適に
は、微粒子集合体構造の少なくとも若干が残り即ち微粒
子集合体内で互いに接着している粒子の少なくとも若干
が加湿工程を通じて接着状態に保たれ乾燥機チヤンバに
流入する固まり中で互いに接着しているように工程条件
が決められる。

加湿工程前に微粒子集合体が形成されるか否かに係り無
く最終製品の外観及び密度は水性ガスの雲を通過中行わ
れる加湿の度合と共に変化する。より大きい加湿の場合
には、暗黒にして僅かに濃密な製品が得られる傾向にあ
る。しかしながら、予備的微粒子集合体形成により製品
外観コントロールのための追加の機会が与えられる。比
較的高い加湿の場合、それぞれの微粒子集合体における
全粒子面は水分が加えられ従つて製品は均一に暗黒色に
なる。制限した加湿によりそれぞれの微粒子集合体中の
水気がムラになり、微粒子集合体の内部における粒子表
面の水気は少なく従つて外面より明るい色彩になる。明
るい色の内部は粉砕後露出されそれにより製品にムラの
あるはん点模様を与える。

加湿の度合いは雲に対する微粒子集合体の露出期間及び
雲の水分含有量に直接ともなつて変わる。

雲の水分含有量は直接雲に加えられる蒸気流量に依存し
主として拡散器を通ずる蒸気流量によりコントロールさ
れる。拡散器又はカラーを通ずる蒸気流量は拡散器表面
平方メートル当たり最大約毎分100kgが好ましく、拡散
器表面の平方メートル当たり毎分約5kgから50kgの間が
より望ましい。かかる単位面積当たり比較的小さい流量
で加湿チヤンバに流入する蒸気の場合ひどい乱流は発生
しない。可溶性コーヒーの場合、拡散器を通ずる全蒸気
流量は加湿チヤンバ容積リツトル当たり毎分約0.9から
約2.4kgが普通であり、処理微粒子原料kg当たり約0.25
から約0.50kgである。

露出時間は雲を通ずる粒子通路の長さ従つて通路と平行
の方向における加湿チヤンバの長さに直接ともない変動
する。長さが約2.5cmから約20cm直径が約5cmから約25cm
の加湿チヤンバが好ましい。

露出時間は加湿チヤンバ内のガスの速度の降下成分に逆
比例して変わる。速度の下流方向成分は蒸気オリフイス
と送りオリフイスを囲む環状間隙を通つて流入する蒸気
及び空気の組合わせ効果に依存する。

蒸気オリフイスを通じて送られる蒸気により微粒子集合
体は下流方向に加速せしめられ、達成加湿の度合いが低
減する。又、過剰な蒸気速度により好ましからざる乱流
と微粒子集合体の過剰な摩擦が発生することが有る。従
つて、蒸気雲が送りオリフイス内に上昇拡張するのを防
止するのに必要な最小速度で蒸気をオリフイスを通じて
供給することが望ましい。毎秒10m台の速度が用いられ
る。かかる低速の臨界値以下の蒸気流量は加湿チヤンバ
圧力より約0.09kg/cm²（9kPa）未満好適には0.04kg/cm²
（4kPa）未満高い圧力でオリフイスに蒸気を送り込むこ
とにより達成できる。普通、チヤンバ内圧力は大気圧に
近い。

送り管を通ずる加湿チヤンバ内への空気流量は送り管を
冷却乾燥状態に保つのに要する最小の量が望ましい。送
り管をめぐる環状間隙を通る毎秒約1mの空気速度が普通
良好とされる。普通の場合、送り管を通ずる空気速度は
環状間隙を通る空気速度より低い。

多孔性の拡散器又はカラーを通る蒸気は下降速度成分に
著しく影響を及ぼすことはないので、カラーを通る蒸気
流量を粒子の加湿チヤンバ内滞在時間を著しく変えるこ
となしに調整できるものである。カラーを通る蒸気流量
を変えることにより、チヤンバ内の水分水蒸気濃度又は
湿度を任意に調整し粒子に所望の水分を与えることがで
きる。拡散器を通ずる蒸気流量は作業のその他の要素を
不都合に変えることをせずに色色変えられる。このよう
に、拡散器を通して送られる蒸気により空気が運ばれ易
いことはない。拡散器を通ずる蒸気流量がいか程でも加
湿チヤンバに流する空気のみが慎重に送り管の周り及び
これを貫通して導入される。これは、過剰空気が蒸気雲
の加湿作用を妨げることが有り得るので重要な利点にあ
げられる。

拡散器を通じ加湿チヤンバに流入する水蒸気は流れ軸線
に向かい内方に向けられた速度の半径方向成分をもつて
いる。従つて、チヤンバの少なくともその外周近くに下
降流のみならず内方流が発生する。送り管から放出する
粒子の流れは外周の外部から流れの中心の方へ内方に流
れる水蒸気により囲まれる。蒸気の内方向きの流れによ
り、粒子は閉じ込められ軸線を密接にとり囲む比較的せ
まい幅の粒子流が維持される傾向になる。かかる閉じ込
めにより粒子はカラーから遠ざかつて保たれ従つてカラ
ー上における固形物の堆積が阻止される。粒子の小幅流
内への閉じ込めにより単位容量当たり比較的多数の粒子
又は流れ内の粒子数密度が維持され、それにより流れ内
における各粒子間の衝突可能性が増加し固まり形成を促
進するものと信ぜられている。若し予備段階で形成され
た微粒子集合体が流れ内に存在している場合、微粒子集
合体間の衝突の可能性及び１つ１つの粒子及び微粒子集
合体間の衝突可能性が増加し更に一段と固まり形成が促
進される。

若し炒り引きコーヒーもしくは普通の市販になる冷凍乾
燥可溶性コーヒーの組織に似た粒子組織を有する製品が
慾しい場合には、工程に使用する粒子は約40ミクロン平
均サイズ未満のものでなければならぬ。40から50ミクロ
ン範囲で顕著な変化が発生し、約50ミクロン平均サイズ
より大型の粒子の場合製品は普通の方法で固まり形成し
た原料と同じようなスポンジ状組織を示す傾向がある。
約40ミクロン平均サイズ以下の粒子だと、製品は粒子組
織を示し、加湿及び乾燥により滑かな面の固まりが形成
され粉砕中先のとがつた粒子に粉砕されるものと信じら
れている。本発明は何等特定の作動理論に制限を受ける
ものではないが、内方に向かつて流れる水性ガスが滑か
な面の固まりの形成に役立つものと信じられている。

本文に述べる粒子サイズは、ゼネラル信号会社（Genera
l Signal Corporation）のリード ノースロツプ計測
器部門（Leeds＆Northrup Instruments unit）で販売さ
れる「マイクロトラツク（MICROTRAC）」粒子サイズ分
析器もしくは同様の計測器を用いた光散乱技術により決
められる原料粒子の平均サイズのことを云う。普通、所
望サイズの粒子は大型粒子の粉砕により得られる。

上述の工程条件は色々調整して様々な異なれる組合わせ
になる製品特性を得ることができる。従つて、圧縮を少
なくもしくは全然なくした比較的大型の粒子及び比較的
高い加湿度を用いて低密度の暗黒色の製品が得られる。
小型粒子サイズと高圧縮及び低加湿による微粒子集合体
形成の組合わせにより比較的明るい色の高密度製品が得
られ、他方同じ粒子サイズ圧縮なるも加湿を高めて暗黒
色の高密度製品が得られる。本発明を可溶性コーヒーに
用いた場合、市販の冷凍乾燥粒子又は炒り引きコーヒー
粒子又は普通の方法で固まり形成したコーヒーに似た製
品が約17gm/dlと約30gm/dlの間の任意の容量濃度で製作
できる。通常の場合、かかるさまざまな製品は装置をな
んら変更することなしに生産できるものである。

本発明の他の実施例による装置が第３図に部分的に示さ
れており、粉砕器16′により多孔性床122をもつ樋120に
原料が送られる。空気取扱い装置124により床下方のチ
ヤンバ126に送られる加圧給湿空気が多孔性床を通り上
方に吹き流される。粉砕器から樋に入れられる原料が多
孔性床をそつて移動できるよう樋が振動発生機で静かに
振動させられる。移動中の粒子は加湿された空気に出合
い互いに係合し合い微粒子集合体を形成し微粒子集合体
は送りホツパー28′に入り込みノズル組立体30′と乾燥
機31′を通り既述の如き処理を受ける。従つて、コンベ
ヤ・加湿装置により圧縮をせずに微粒子集合体が形成さ
れる。若し工程に送り込められる送り原料が適当な水分
を有している場合、加湿設備なしの普通のコンベヤ装置
で適当な係合が得られる。微粒子集合体形成に上述の如
く振動が利用できるが、極端に烈しい振動は反対の効果
を示し微粒子集合体が粉砕されることが有り得る点注記
さるべきである。更に別の変更例として、加湿・コンベ
ヤ装置を圧縮装置に組合わせても良い。このように、第
３図に示す加湿振動コンベヤを粉砕機16と第１図装置の
らせん形錐具18への入口との間に介置しても良い。

上記の装置及び方法は本発明を離脱することなしにさま
ざまな様態に変更修正を加えることができる。一例をあ
げると、選別及び破砕工程を省略しても良く製品を直接
乾燥機の出口から直接とり取しても良い。選別工程から
の微細粒子は上述の如く再循環に回す必要はなくその代
り他の面に利用しても良い。

更に別の変更例の場合、同じ乾燥機を利用して上述の固
まり形成工程と液状原料の乾燥の両方を同時に行つても
良い。固まり形成すべき原料がノズル組立体30（第１図
参照）より送られている間、液状原料の微細小滴が普通
の噴射乾燥ノズル130を介して乾燥機の内部に投入され
る。普通の場合、かかる液から形成した噴射乾燥粒子は
固まりよりかなり小さい。噴射乾燥粒子のかなりの部分
が乾燥機内の移動中の空気に運ばれダストコレクタ100
により捕えられコンベヤ装置12へ送られる。他の噴射乾
燥粒子は選別器102内で乾燥微粒子集合体から引き離さ
れ、アンダサイズ出口106を通りコンベヤ装置に戻され
る。従つて、噴射乾燥粒子は粉砕器16を介し固まり形成
工程に送られる。更に他の変更例の場合、選別器を、出
口108を介して出る最終製品中に乾燥した微粒子集合体
を有する若干の噴射乾燥粒子を保持しそれにより異なつ
た粒子サイズ及び組織の混合を含む製品を得るように構
成配置することができる。

上述の装置には、円形断面の粒子流を得るための円形の
送りオリフイスと、送りオリフイスに整列した軸線の周
りの回転面の形態をして流れの軸線に向かう水性ガスの
半径方向の流れを提供する拡散器が含まれる。円形の粒
子流と半径方向ガス流との組合わせにより内方に流れる
蒸気で微粒子流の最適な閉じ込めが得られるものと信ぜ
られている。しかしながら、その他の形状も使用しても
良い。第４図に示すノズル組立体は、細長い細溝孔状の
送りオリフイス233を形成する矩形断面の送り管232が設
けられている。カーテン状の微粒子状物質の流れが平面
234の通路にそい下方に放出される。それぞれ細長く孔
溝形の流れノズル又はオリフイス252を有する一対の細
長い流れマニホールド242が送りオリフイスの両側にそ
の長軸線と平行に延びている。これらオリフイスを通じ
て放出される蒸気は降下しノズルと送り管との間の一対
の細長い間隙258を通じ冷却空気を吸引する。

拡散器には、平面234の両側に置かれた一対の長く平坦
な多孔性プレート274と、長いプレートの両端間に延び
その１つのみが図示された一対の短い多孔性プレート27
5が設けられている。これらの多孔性プレートは協同的
に粒子通路の全側面を包囲する矩形状管を形成してい
る。長いプレートを通じ放出される蒸気は粒子流の広幅
の面に向かつて内方に流れ、それに反して短いプレート
を通じて放出する蒸気は流れのへりに向かつて内方に流
れる。

拡散器には既述の如き微小孔を設ける必要はない。良好
なるも余り好ましくない拡散器には個別の目に見える孔
が設けられる。本文に用いるように「拡散器」なる用語
は、孔のある多孔性の表面を有する本体で孔を貫通して
出る蒸気が本体の表面近くで合体し面と直角の方向に動
くほぼ連続状の束になるように孔が密接しておかれるよ
うな本体を意味する。良好な拡散器は細かい織りワイヤ
メツシユから作られる。

好適には、加湿チヤンバに送られる蒸気は飽和蒸気であ
る。過飽和蒸気は普通加湿効果が少ないので余り好まし
いものではない。飽和蒸気中の微小水滴を霧化した湿性
蒸気を使用できる。蒸気以外のガス中に分散する微小水
滴の霧を含むその他水性ガスも使用できる。霧を適宜導
管を介し加湿チヤンバ内に向けることにより所望の流動
パターンで加湿チヤンバ内に送り込むことができる。例
えば、第５図に示す装置には軸線302を有する環状外殻3
00と複数片の放射状のベーン304が含まれている。微粒
子状原料の流れが軸線302にそつて加湿チヤンバ内に送
られる。入口306を介して外殻の外周近くに導入される
霧はベーンの間を半径方向内方に送られ軸線304の方へ
流れる。従つて、微粒子材の流れはこの軸線に向かつて
内方に流れる霧又は水性ガスにより包囲される。

本発明によりコーヒー以外の可溶性微粒子状原料も固ま
り形成を実施することができる。本文に用いるように、
「可溶性の微粒子状の原料」なる用語は加湿後流動相が
形成されるような微粒子状物質を意味しており、かかる
流動相は真の溶液であるか否かには係り無く、又流動相
には原料のすべての成分が含まれるか否かにも係りない
ものである。固まり形成のできる物質には可溶性茶や可
溶性きくぢしや粉末、可溶性大麦粉、脂肪乳粉及びココ
アベースの混合飲料物があげられる。かかる物質の組合
わせも又固まり形成を行うことができる。

上述の如き装置は又上記原料物質及び他のしめり易い粉
末物質を目立つて固まり形成を行うことなく暗黒色にす
るのに用いられる。固型の単一の粉末原料がノズル組立
体の送り管に向けられ蒸気の雲にさらされそれにより各
粉末の外面を加湿暗黒色化せしめる。次に加湿された粉
末は乾燥される。このように処理された顆粒は普通の場
合上述の固まり形成の方法で溶着される小粒子より遥か
に大型である。事実、顆粒は固まり形成工程より得られ
る固まり体である。

本発明のこの特徴による暗黒色化技術においては、所望
の暗黒色化効果を有効に達成するのに蒸気又はその他水
性ガスが使用される。粒子通路で静的雲を形成する水性
ガスは雲を通じて投下される顆粒に目立つた速度を付与
することはない。従つて、水性ガスの供給即ち雲の水分
含有量は雲中における顆粒の滞在時間に悪影響を及ぼす
ことなしに所望の暗黒色化度合いを達成するのに要する
程度に増加される。対照的に、ノズルからの流れ噴射利
用のみの技術では僅かに限られた暗黒色効果しか達成さ
れない。かかる噴射における蒸気流の増加により暗黒色
化効果を上げる試みは自己敗北に終り、流れの流量増加
により顆粒を高速度に追いやり、流れ中の顆粒の滞在時
間を減らす。

本発明の一実施例において、上述の如き固まり形成の工
程は、融合するも比較的明るい色の固まりを製作するよ
う調整される。次に、これら固まりの若干が既述の暗黒
色化工程に送られ、次いで明るい色の固まりと混ぜ合わ
され、さまざまな外観をした製品を得る。固まり形成及
び暗黒色化工程に用いられるノズル組立体により同じ乾
燥チヤンバに原料が送られる。従つて、乾燥チヤンバか
ら送り出される原料は暗黒色化と未暗黒色化の固まり混
合物である。粉砕器の出口は、オーバサイズの固まりの
粉砕により得られる粒だけが暗黒色化工程に戻らされる
ように暗黒色化ノズル組立体に接続される。オーバサイ
ズの固まりはただ固まり形成中だけに作り出され暗黒色
化工程では作り出されず、暗黒色化工程に戻された原料
には既に暗黒色化された原料が含まれない。

本発明の特徴については下記諸例により示される。

例 １ 噴射乾燥によるコーヒー抽出粉末が24ミクロンの平均粒
子サイズに粉砕され、サイクロンコレクターに空気輸送
されたサイクロンコレクターよりらせん形錐具送り装置
に移送される。この錐具により粉末はオリフイス断面積
cm²当たり毎分約0.35kgの割合でオリフイスに押し通
す。粉末は固型流の形態でオリフイスを出て固まり形成
ノズル組立体の送り管に落ち込む際微粒子集合体に分裂
する。

ノズル組立体は第２図に示すものと同様なるも環状蒸気
オリフイスと送り管との間には間隙を設けず内部環状蒸
気オリフイスが直ぐ送り管を囲んでいる。又、吸引リン
グが省略されている。拡散器は１ミクロン孔をもつた多
孔性カラーである。約0.750Bar（750Pa）から1.5Bar（1
500Pa）の圧力の下の蒸気がオリフイス面積m²当たり毎
分約1.28×10³kgから2.1×10³kgの割で環状蒸気オリフ
イスに送り込められる。約0.17kg/cm²（17kPa）の圧力
の下における蒸気が多孔性カラーの外面に送られ拡散面
積m²当たり毎分約13.3kgの割合でカラーを通して拡散さ
せられる。

カラー内部の蒸気雲を通過する際微粒子集合体に固まり
に転換する。固まりは最初の乾燥チヤンバに送り込まれ
そこで温い乾燥空気に接しその表面近くで部分的に乾燥
される。固まりはこのチヤンバから流動床に送られそこ
で更に乾燥され約3.2％の最終水分になる。乾燥した固
まりは1.68mmのトツプスクリーンと595ミクロンの底部
スクリーンを設けたふるいに送られる。オーバサイズの
固まりは粉砕器に向けられ次にふるいに戻され、これに
対しアンダーサイズ粒は粉砕器に戻される。

トツプスクリーンと底部スクリーンとの間に回収される
製品は主として炒り引きコーヒーの粒に似た形状をもつ
先のとがつた小片粒よりなる。製品は外観が炒り引きコ
ーヒーに見られる明るい色のはん点に似た明るいはん点
のある感じの良い暗黒色をもつている。

例 ２ 例１の方法における多孔性カラーに使われる蒸気圧は0.
07kg/cm²（7kPa）に漸減され、多孔性カラーを通る蒸気
流量は拡散面積m²当たり毎分約6.7kgに漸減され、製品
は次第に明るくなり製品の密度は漸減し漸減する割合の
加湿結果が示される。多孔性カラーに送られた蒸気圧は
約0.21kg/cm²（21kPa）に漸減し多孔性カラーを通る蒸
気流量は拡散面積m²当たり毎分約19kgまで増加し、製品
は先のとがつた粒と次第に増える密度をもつ次第次第に
暗黒色になり、一段と加湿されたことが示される。

例 ３ 噴射乾燥した可溶性コーヒーを、粉末を約50ミクロンの
平均粒子サイズに粉砕しただけを除いてその他は例１と
同様に処理を行つた。製品はスポンジ状の均等に暗黒色
の外観を呈し、先のとがつた小片状の外観は示さない。

例 ４ きくぢしや抽出物の混合体を乾燥塔に空気と同時に約37
0℃の乾球温度で噴射して粉末形態に乾燥する。出来上
がつた粉末は捕えられ約40ミクロンの平均粒子サイズに
粉砕される。この粉砕された粉末は放出部のしぼられて
いない錐具型送り装置に送られ振動送り装置に入れられ
る。粉末は振動送り装置より第２図に示すものと同じ固
まり形成ノズルに送られ、液状抽出物の乾燥に用いた同
じ乾燥チヤンバに戻し固まりと微粒化した液状抽出物と
を同時に乾燥する。拡散器は５ミクロンの公称孔径をも
つ多孔性カラーである。蒸気が約0.03kg/cm²（3kPa）の
圧力で環状オリフィスに送られ、約0.37kg/cm²（37kP
a）の圧力で多孔性カラーに送られる。空気が多孔性カ
ラーの下流に置かれた吸引リンボを介し約0.04m³/minの
割合で送られる。

乾燥した固まりと乾燥機を出る粉末の混合物が2.38mmの
トツプスクリーンと707ミクロンの底部スクリーンを設
けたふるい装置へ送られる。ふるい装置にはオーバサイ
ズの固まりがトツプスクリーンを通過するまでこの固ま
りを粉砕するための内部切断具が設けられている。噴射
乾燥工程から出る微細片及び粉末は両方のスクリーンを
通り粉砕器に戻される。トツプと底部のスクリーンの間
に保持される製品は炒り引きコーヒーに似た先のとがつ
た小片状の外観を呈し、若干の明るい色彩部分をもつ暗
い色と25.0gm/dlの容積密度を有す。

例 ５ 約2mmサイズの単一の冷凍乾燥せる可溶性コーヒーの顆
粒を第２図に示すものと同じノズル組立体を介し乾燥チ
ヤンバに送り込み、但し吸引リングは省略してある。蒸
気は拡散面積m²当たり毎分約2.1kgの割で多孔性カラー
を通じて内方に拡散される。追加の蒸気が送り管を囲む
環状オリフイスを通じて下流に流れる。顆粒は初め明る
い黄かつ色の色をして約23.2gm/dlの容積密度をもつて
いる。ノズル組立体と乾燥機の通過後顆粒はもつとも暗
い従来の炒りコーヒー粉末と同じきわめて暗かつ色の色
彩を呈し約25.5gm/dlの容積密度を有する。暗黒色化工
程における全蒸気消費量は処理顆粒1kg当たり蒸気0.42k
gに達する。

例 ６ 噴射乾燥せるコーヒー抽出粉末が31ミクロン平均粒子サ
イズに粉砕され、しぼられていない放出部と振動送り装
置を有するねじ送り装置を介し固まり形成ノズルの送り
管に送られる。粉末は固まり形成ノズルに入る前になん
ら目立つ程度に微粒子集合体を形成することは無い。

ノズル組立体は第２図に示すものと同じであるが吸引リ
ングが省略されている。拡散器は５ミクロンの公称孔径
をもつている。約0.01kg/cm²（1kPa）の圧力を下におけ
る蒸気がオリフイス面積m²当たり毎分約2.0×10³kgの割
で送り管を囲む環状蒸気オリフイスに送られる。約0.33
kg/cm²（33kPa）の圧力の下における蒸気が拡散器の外
面に送られ拡散器面積1m²当たり毎時45kgの割合でそこ
を貫通して流れる。

拡散器内部の蒸気雲を貫通する際、粉末は固まり形成を
行う。固まりは乾燥され次いで2.38mmのトツプスクリー
ンと707ミクロンの底部スクリーンを設けたふるいに通
す。オーバサイズの固まりが砕かれふるいに戻され他方
アンダサイズの原料は粉砕器へ戻される。トツプと底部
スクリーンとの間に回収される製品は冷凍乾燥のインス
タントコーヒーに似た先のとがつた小片状の外観を呈す
る。

例 ７ （比較例） 例６の工程を同じ粉末及び同じ固まり形成ノズル使用の
下に繰返すも多孔性カラーは省略する。オリフイス面積
1m²当たり毎時2.0×10³kgの率で蒸気を環状蒸気オリフ
イスのみに送る。従つて、固まり形成工程は本発明によ
るものではない。

製品は例６に得られる先のとがつた小片状外観でなくス
ポンジ状の均等に暗黒色の外観を示す。例６に使用せる
ものと同じ粉末送り速度で製品生産量は例６の場合の僅
か半分位であり、例６より少い割合の粉末が所望サイズ
範囲で固まりに転換される。

例 ８ 噴射乾燥せる茶抽出物が約40ミクロンの平均粒子サイズ
に粉砕され、例６に用いたものと同じ設備を使用して固
まり形成を行う。固まり形成ノズルに対する粉末送り率
は例６に使用するものの約65％である。蒸気圧はオリフ
イス面積1m²当たり毎分約1.6×10³kg及び拡散面積1m²当
たり毎分約26kgの流量を得るよう調整される。その他の
点では例６の場合と同じである。製品はとがつたへりの
小片状外観を呈し21gm/dlの容積密度があつた。

例 ９ ココア粒、砂糖、レシチン及び香料の混合物を約3mm径
の孔を有する放出スクリーンを設けたハンマーミルでこ
れを粉砕する。粉砕材は広い粒子サイズ分布を示し、独
特な明るい色をもつココア微粒子と砂糖の大型粒子の両
方を含有する。この粉砕材は例６に用いた粉末送り量の
約65％で固まり形成ノズルに送られる。蒸気圧は、オリ
フイス面積1m²当たり毎分約2.9×10³kg、拡散面積1m²当
たり毎分約36kgの流量を得るよう選択される。ふるいは
1.19mmの孔をもつトツプスクリーンを有し底部スクリー
ンは無く、トツプスクリーンを通過する原料は全部製品
として装置から取出される。その他の点については、第
６例と同じ工程を用いている。製品は非常に暗い色をも
つ。明るい色の砂糖粒子はココアで被覆され、微小なコ
コア粒子が砂糖粒子と一諸に固まり形成されていること
を示している。

例10 噴射乾燥による大麦抽出粉末が約35ミクロンの平均粒子
サイズに粉砕され、たつた１つの環状蒸気オリフイスを
もつ固まり形成ノズル組立体に送られ、この組立体には
蒸気オリフイスと送りオリフイスとの間に環状間隙が無
く１ミクロンの孔の円筒形拡散器を有し吸引リングは省
略されている。加湿工程に先立つ目立つた固まり形成工
程は無い。オリフイス面積1m²当たり毎分約4.5×10³k
g、拡散面積1m²当たり毎分約15.6kgの蒸気流量が加湿工
程に用いられる。加湿工程に作り出される固まりは乾燥
され2.38mmのトツプスクリーンと707ミクロンの底部ス
クリーンを用いてふるいにかけられる。オーバサイズ片
は粉砕されずに廃棄され、アンダサイズ片も同様に棄て
られる。トツプと底部スクリーンの間に回収された製品
はへりのとがつた小片状の外観を呈す。

例11 約35ミクロンの平均粒子サイズの非脂乳粉末を第２図に
示すものと同じなるも吸引リングを省き５ミクロン孔の
拡散器をもつ固まり形成ノズル組立体へ目立つた予備的
微粒子集合体形成をともなうこと無しに送り込む。

蒸気を約0.015kg/cm²（1.5kPa）の圧力で環状オリフイ
スへ、又約0.42kg/cm²（42kPa）の圧力で多孔性カラー
へ送る。ノズル組立体内で形成される固まりを乾燥し3.
36mmのトツプスクリーンと707ミクロンの底部スクリー
ンでふるいにかける。

オーバサイズの固まりはふるいに戻され、そこで粉砕さ
れ、他方アンダーサイズ粒子は再加工のため分離する。
スクリーン間に保持される製品は不規則形状片よりなり
19gm/dlの容積密度を有し熱水中でた易く分散する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による装置の概略図、 第２図は第１図装置の断片概略横断拡大図、 第３図は本発明の第２実施例による装置の断片的概略
図、 第４図は本発明の第３実施例による装置の断片的概略斜
視図、 第５図は本発明の第５実施例による装置の断片的概略図
である。 18……送り装置、22……オリフイス、30……ノズル組立
体、28……送り入口ホツパー、31……乾燥器チヤンバ、
32……送り管、34……送りオリフイス、36……ノズルリ
ング、38……環状間隙、40……蒸気オリフイス、42……
蒸気源、44……圧力調整バルブ、46……拡散器組立体、
48……外殻又はカラー、50……加湿チヤンバ、54……環
状チヤネル、62……吸引リング、66……吸引ノズル、70
……圧縮空気源、72……空隙、96……出口、100……ダ
ストコレクター、102……選別装置、104……オーバサイ
ズ粒子出口、106……アンダサイズ粒子出口、112……粉
砕器。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水溶性微粒子材料を固める方法であって、 （ａ） ほぼ垂直下方に向けて、限定された加湿チャン
   バを通して、微粒子材料の流れを投入する段階と、 （ｂ） （ｉ）前記加湿チャンバ内の圧力より9kPa未満
   だけ高い圧力で、微粒子材料の流れを囲んで垂直下方に
   水性ガスを前記加湿チャンバ内に投入し、且つ（ii）前
   記加湿チャンバのまわりから該加湿チャンバ内に水平方
   向に水性ガスを拡散させることによって、微粒子材料を
   加湿する段階であって、微粒子材料の流れの内方に且つ
   この流れを囲むように流れる前記水性ガスが微粒子材料
   を加湿するとともに、微粒子材料の粒子を融合させる段
   階と、 （ｃ） 加湿され且つ融合された微粒子材料を乾燥させ
   る段階と、 を含む方法。
2. 【請求項２】微粒子材料の流れはほぼ円形の断面を有
   し、水性ガスは、微粒子材料の流れの周囲のまわりでほ
   ぼ一定の流速で微粒子材料の軸線に向かって拡散する、
   特許請求の範囲第１項記載の方法。
3. 【請求項３】水性ガスは蒸気である、特許請求の範囲第
   １項記載の方法。
4. 【請求項４】蒸気は、単位時間当りの微粒子材料1kgに
   対して、単位時間当り0.25kgから0.5kgまでの流量で蒸
   気を微粒子材料の流れに向かって拡散する、特許請求の
   範囲第３項記載の方法。
5. 【請求項５】蒸気は、約10m/sの速度で垂直下方に投入
   される、特許請求の範囲第４項記載の方法。