JPH10160338A - 氷結乾燥装置、氷結乾燥法、及び氷結乾燥物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】被乾燥物を、熱変性を引き起こさないで乾燥
し、短時間で大量に乾燥処理をすることができる。 【解決手段】被乾燥物を氷結固形化し小粒状にした小粒
状氷結固形化物２を、不活性ガス、乾燥空気又はそれら
の熱風等の気流Ａ中に流し、当該小粒状氷結固形化物２
中の水分をとばして乾燥するパイプ１を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、食品や医薬品、化
学薬品、肥料等を氷結乾燥させる氷結乾燥装置、氷結乾
燥法及びそれによる氷結乾燥物に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来においては、粉体等の乾燥物を得る
方法として、タンク内に気流を起こす方向に熱風を送り
込み、ノズルアトマイザもしくはロータリーアトマイザ
等といった噴霧装置によって上からエキス混入水溶液を
噴霧して、噴霧された当該水溶液が下に降りてくるまで
に乾燥された乾燥物を下から回収するといったスプレー
ドライ法や、他にもエキス混入水溶液を−２０℃〜−６
０℃に凍結固定化した非粒子状の固体を真空状態にした
装置内で、場合によっては下からヒーターで徐々に加熱
しながら、水分等を直接昇華させる形で除去して乾燥物
となったものを回収するフリーズドライ法等の、液体や
非粒子状の固体から粉体等の乾燥物を得る方法が採ら
れ、これらの方法により乾燥物が得られ、且つこれらの
方法を用いた装置が各種開発されてきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
タンク内の上からエキス混入水溶液を次々噴霧していく
スプレードライ法だと、大量に処理できるため生産性は
高いが、熱風を送り込むこの方法では熱変性を受けやす
く、且つタンクの高さによって当該水溶液の落下時間が
限られる。このため当該水溶液が完全に乾燥する大きさ
のタンクが必要となってくる。また、タンク内の壁面に
当該水溶液が付着して乾燥すると垢になりやすく、且つ
タンク内は清掃がしにくいため不衛生になりがちであ
る。また、乾燥する対象は噴霧される必要があるため、
粘性の低い、希釈された水溶液状でなければスムーズに
噴霧が行われない。

【０００４】一方、凍結固定化した非粒子状の固体を真
空状態にした装置内で水分等を直接昇華させる形で除去
して乾燥物となったものを回収するフリーズドライ法だ
と、熱に対して不安定で水溶液として放置しておくと不
活性化しやすい物質や常法では泡立ちなどのため減圧濃
縮でき難い物質、あるいはスラリー状の原料や粘性の高
い水溶液の乾燥に有効で、特に加工食品等に使用する場
合に味覚や香りが損なわれにくく、また熱変性を回避で
きるため好適に用いられる。しかし、乾燥にかかる時間
が２４時間〜７２時間とかなりの時間を必要とする点が
難点である。この時間を早めるため、場合によっては下
からヒーターで徐々に加熱することもあるが、ヒーター
の熱による焦げつき等の変性が起こることがある。ま
た、この方法は上記のスプレードライ法のような流れ作
業ではないために、大量に処理することは困難であり生
産性が低くコスト面においても高くつく。

【０００５】また、これらの液体や非粒子状の固体から
乾燥物を得る方法では水分等を除去する際に臭気が発生
していたため、周囲の環境が害される等の不都合が生じ
ることがあった。これを取り除くには専用の装置が必要
となるので設備費の増加につながり好ましくない。

【０００６】そこで本発明の課題は、被乾燥物の粘性の
有無や程度に関係なく好適に乾燥がおこなわれ、短時間
で大量に乾燥物が得られ、当該乾燥物が熱変性を回避さ
れたものであり、乾燥工程において装置内の壁面に汚れ
がつきにくく、生産面やコスト面においても良好で、臭
気が発生しにくい氷結乾燥法と、当該乾燥法を用いた氷
結乾燥装置、及びそれによって生産された氷結乾燥物を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明者は鋭意検討した結果、請求項１記載の発明は、
気流を流し、氷結固定化物を当該気流中で乾燥する流通
路を備えた氷結乾燥装置である。

【０００８】また、請求項２記載の発明は、気流が、不
活性ガス、乾燥空気又はそれらの熱風の少なくとも一で
ある請求項１記載の氷結乾燥装置である。

【０００９】また、請求項３記載の発明は、真空にした
空間を有し、氷結固定化物を当該空間内に噴霧する手段
を備えた氷結乾燥装置である。

【００１０】また、請求項４記載の発明は、氷結固形化
物が小粒状である請求項１、２又は３記載の氷結乾燥装
置である。

【００１１】また、請求項５記載の発明は、氷結固形化
物を気流に流すことによって、当該気流中で乾燥させる
氷結乾燥法である。

【００１２】また、請求項６記載の発明は、気流が、不
活性ガス、乾燥空気又はそれらの熱風の少なくとも一で
ある請求項５記載の氷結乾燥法である。

【００１３】また、請求項７記載の発明は、氷結固形化
物を真空にした空間中に噴霧することによって、乾燥さ
せる氷結乾燥法である。

【００１４】また、請求項８記載の発明は、氷結固形化
物が小粒状である請求項５、６又は７記載の氷結乾燥法
である。

【００１５】また、請求項９記載の発明は、請求項５乃
至８のいずれか一に記載の氷結乾燥法によって得られる
氷結乾燥物である。

【００１６】従って、請求項１記載の発明によって、気
流中を流れる間に氷結固形化物中の水分等をとばして乾
燥させることが可能となる装置が提供される。この装置
の流通路がパイプの場合、タンクのように場所を取るこ
ともなく、パイプを形成するパーツを分離すると洗浄も
しやすいため、格段に衛生的といえる。乾燥する流通路
の長さは氷結固形化物が完全に乾燥しおわるだけの長さ
があれば充分に足る。本発明の装置は、密閉構造に設計
でき、また熱風を用いるのが必須条件ではないため、従
来の装置にくらべ臭気も出にくいので、脱臭設備が不要
となり、環境を害することがない。また、本発明の装置
は被乾燥物をいったん氷結固形化してから乾燥するた
め、被乾燥物の粘性の有無や程度に関係なく同一工程で
好適に乾燥することができる。つまり、スプレードライ
法のごとく被乾燥物を低粘度の液状にするための調整工
程も不要である。また、乾燥作業は流れ作業であるた
め、短時間で大量に乾燥物が得られ、当該乾燥物は熱変
性を回避されたものであり、乾燥物における生産面やコ
スト面においても良好な成果が得られる。

【００１７】また、請求項２記載の発明によって、気流
が不活性ガス、乾燥空気又はそれらの熱風の少なくとも
一の気流を用いて乾燥させる氷結乾燥装置が提供され
る。ゆえに、例えば不活性ガスと乾燥空気の混合気体で
あってもよい。また、被乾燥物の素材によって気流を変
える必要がある場合には、適宜変更がきく。

【００１８】また、請求項３記載の発明によって、従来
のタンク内におけるスプレードライ法に見られた、水溶
液を噴霧したときに起こり得た壁面への付着による壁面
の汚れにくらべ、本発明では壁面の汚れが軽減され、生
産性の高い製造装置となり得る。なお、本発明の真空に
した空間の高さは被乾燥物が乾燥し終わる高さであれば
良い。

【００１９】また、請求項４記載の発明には乾燥促進を
図るために氷結固形化物の大きさを小粒状にしたものを
供給する装置を提供している。ここで「小粒状」とは、
乾燥工程にはいる時点での氷結固定化物の大きさが、当
該工程終了後に乾燥物として得られる程度であるならば
特に限定はされない。それゆえに、気流の流通路の長さ
や、真空にした空間の高さによって「小粒状」の範囲が
左右される。

【００２０】また、請求項５乃至８記載の発明によっ
て、請求項１乃至４記載の発明である氷結乾燥装置に採
用されている方法を提供する。請求項９記載の発明によ
って、請求項５乃至８記載の発明である氷結乾燥法によ
って生産される氷結乾燥物を提供する。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照し、好まし
い実施形態を例を挙げて本発明を詳細に説明する。な
お、本発明は本実施形態に限定されるものではない。

【００２２】図１は、本発明に係る氷結乾燥装置の断面
概略図を示す。図において、１はパイプ、２は被乾燥物
の氷結固形化物を小粒状にした小粒状氷結固形化物、３
はサイクロン、６は噴霧口、７は捕集口である。パイプ
１には噴霧口６が接続され、気流を起こす方向に対して
風下の方向のパイプ１の先端にはサイクロン３に接続さ
れており、サイクロン３の下方には捕集口７が接続され
ている。

【００２３】パイプ１中に通気させている気流Ａに、被
乾燥物の氷結固形化物を小粒状にした小粒状氷結固形化
物２を噴霧口６から噴霧し、当該固形化物２の水分等が
気化されて乾燥したところで、得られた乾燥物４と排気
ガス５の混合気流はサイクロン３に集められ、そこで分
離されることにより捕集口７より乾燥物４を得ることと
なり、排気ガス５は排出される。気流Ａは格段限定され
るものではない、ゆえに通常の空気でもよいのである
が、乾燥空気であると好ましく、また窒素ガスや炭酸ガ
ス、アルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気中で乾燥をお
こなうと、乾燥中の酸化を嫌う素材において酸素を含有
する空気よりも好ましく用いられ、爆発する危険性もな
い。またこれらの混合気流でも差し支えない。それ以外
にも、熱による変性に対して特に留意する必要がない被
乾燥物においては熱風による乾燥としても良い。このよ
うに気流Ａは乾燥化する素材によって変えていく必要が
ある。

【００２４】気流Ａを流すパイプ１は直線状でも曲線状
でも本発明を格段限定するものではない。またパイプ１
の径や長さも格段限定されるものではなく、その時々に
応じて、次々とパイプ１を継ぎ足し、長さを変えるとい
った設計変更も可能である。しかし、パイプ１が長けれ
ば小粒状氷結固形化物２の大きさは多少大きくても構わ
ないが、パイプ１が短ければ小粒状氷結固形化物２は小
さくないと完全に乾燥するのは困難である。このことを
考慮しつつ、パイプ１を通過するあいだに小粒状氷結固
形化物２が乾燥終了とする必要がある。つまりこれを満
たすため、パイプ１の長さと小粒状氷結固形化物２の大
きさとの関係において、本発明ではこの条件を克服する
流通路の長さと氷結固形化物の大きさの関係が成り立つ
よう設計される必要性がある。この条件を克服するので
あるならば小粒状氷結固形化物２の大きさは格段限定さ
れない。

【００２５】氷結固形化物を小粒状にする装置は格段限
定されるものではないが、例えばミル等の粉砕機等で粉
砕したり、また各種成型機によって造粒された素材を氷
結固定して氷結固形化物を得る方法等が挙げられる。こ
れらの方法の選択には素材の粘性の有無等や、液体・固
体等の形態によってそれぞれ適切な方法を用いる必要が
ある。また、素材を氷結固定する方法も本発明では格段
限定はされず、通常の冷凍機等が挙げられるが植物細胞
等の細胞まで凍らすと不都合な場合などの条件がある場
合は専用の冷凍機等が必要である。

【００２６】図２は、本発明に係る氷結乾燥装置の他実
施例の断面概略図を示す。図において、８はタンクであ
り、９は噴霧口、１０は氷結固形化物を小粒状にした小
粒状氷結固形化物、１１は吸気管、１２は捕集口であ
る。タンク８は機密性が高く、天井部には噴霧口９が接
続されている。また、タンク８には吸気管１１が、そし
てタンク８の下方には捕集口１２がそれぞれ接続されて
いる。

【００２７】タンク８の天井部に設置された噴霧口９か
ら氷結固形化物を小粒状にした小粒状氷結固形化物１０
を、吸気管１１から空気を抜いて真空状態にしたタンク
８中に噴霧し、当該固形化物１０が当該タンク中を落下
する過程で乾燥されることによって得られる乾燥物１３
を捕集口１２から回収する。

【００２８】この装置では、噴霧口９からタンク下部の
捕集口１２で乾燥物１３を回収するまでに乾燥を終了し
ていないといけない。ゆえに、この条件を克服するタン
ク８の高さと小粒状氷結固形化物１０の大きさの関係が
成り立つよう設計する必要がある。つまり、タンク８が
高ければ落下時間が長いので小粒状氷結固形化物２の大
きさは多少大きくても構わないが、タンク８が低ければ
落下時間が少なく、完全に乾燥するのは困難であるため
小粒状氷結固形化物２は小さくなければならない。この
条件を克服するのであればタンク８の高さと小粒状氷結
固形化物２の大きさとの両パラメーターは格段限定され
ない。

【００２９】図３は従来にみられる、スプレードライヤ
ーの一例の断面概略図を示す。この装置は、タンク１４
の天井部に設置されたノズルアトマイザーやロータリー
アトマイザー等のアトマイザー１５から噴霧されたエキ
ス混入水溶液１６を、下からのブロワー１７から噴出さ
れる熱風Ｂによって乾燥することによってつくられた乾
燥物１８を捕集口１９にて回収し、排気ガス２０を上方
に排出する。図３に示される従来の装置では、大量に処
理できるため生産性は高いが、熱風によって処理しなけ
ればならないので熱変性を起こしやすい素材には不向き
であり、また排気ガス２０による臭気の大量発生に対応
するため排気ガス処理装置を設ける必要性もあり、設備
費の増加につながり好ましくない。そしてまた、当該水
溶液を噴霧する際、氷結固形化物を噴霧するのに比べ、
タンク内の壁面に付着しやすいので乾燥すると垢になり
やすく、且つタンク内は清掃がしにくいため不衛生にな
りがちである。また、タンクの高さによって当該水溶液
の落下時間が限られるため、当該水溶液が落下しおわる
までに当該水溶液が乾燥物１８として得られるような大
きさのタンクが必要となってくる。また、乾燥する対象
は噴霧される必要があるため、粘性の低い、希釈された
水溶液状でなければスムーズに噴霧が行われないといっ
た不都合がある。

【００３０】しかし、図２に示される本発明に係る氷結
乾燥装置だと、素材の熱変性も起こりにくく、また臭気
も拡散しにくいので、環境を害することもない。そして
本発明に係る氷結乾燥装置だと、氷結固定化物の大きさ
をタンクの高さに対応させればよいのでタンクの高さを
低く設計できる。また、乾燥する対象は氷結させればさ
まざまな素材に適用できるので、低粘性の水溶液状にし
にくい素材等、用途において汎用性が高いなどの利点が
ある。

【００３１】図４は従来のフリーズドライ法に用いられ
る乾燥装置の一例の断面概略図を示す。この装置は、エ
キス混入水溶液を氷結固定化した非粒子状の氷結固定化
物２１を、吸気口２４から空気を抜き取り真空状態にし
た装置２２内において、下からヒーター２３で徐々に加
熱しながら水分等を昇華させるような形で除去して乾燥
し乾燥物となったものを回収する方法である。この方法
だと、得られた乾燥物は熱変性を回避でき、加工食品等
に使用する場合に味覚の変質を受けにくく好適に用いら
れる。しかし、乾燥にかかる時間が２４時間〜７２時間
とかなりの時間を必要とする点が難点である。だが、こ
の時間を早めようとヒーター２３の加熱温度を上げてし
まうと焦げつき等の変性が起こりやすい。また、この方
法は上記で示されたような、タンク内の上からエキス混
入水溶液を次々噴霧していく方法のごとく流れ作業では
ないために、大量に処理することは困難であり生産性が
低くコスト面においても高くつく。図１や図２で示す本
発明では、氷結固形化物が小粒状なので、乾燥にかかる
時間も図４で示す従来の装置で非粒子状の氷結固定化物
を乾燥する方法に比べて格段に速くなり、コスト面にお
いても安価でできるようになる。

【００３２】すなわち、上記の図１や図２で例示される
本発明の装置、及び当該装置に採用された方法によっ
て、得られた乾燥物は製造工程において熱変性がおこら
なく、保存性が大きいものとなり、粉ミルク、粉末コー
ヒー、茶、インスタント食品用粉末醤油等の粉末食品
や、化粧品、医薬品、肥料等が好適に乾燥物となる。

【００３３】

【発明の効果】本発明は、被乾燥物を氷結固形化状態に
凍らせたうえで粉砕等により小粒状に粒子化したものを
気流中や真空中に噴霧することによって乾燥の早期化を
図ることができる。また、流れ作業的に乾燥していくた
め、大量に乾燥物が得られる。そのうえ被乾燥物を低粘
度の液状にするための調整工程も不要である。そして水
溶液状で噴霧するのに比べ装置内の汚れ方も低い。また
特に、本発明に使用される装置がパイプ中にて乾燥がお
こなわれる装置の場合、タンクのように場所を取ること
もなく、パイプを形成するパーツを分離すると洗浄もし
やすいため、格段に衛生的といえる。そしてまた、本発
明における乾燥方法は素材が熱変性を受けやすいものに
対して好適に用いられ、且つ従来の方法よりも臭気は出
にくいので、環境を害することはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る氷結乾燥装置の一実施例を示す断
面概略図である。

【図２】本発明に係る氷結乾燥装置の他の一実施例を示
す断面概略図である。

【図３】従来のスプレードライヤーの一例を示す断面概
略図である。

【図４】従来のフリーズドライ法に用いられる乾燥装置
の一例を示す断面概略図である。

【符号の説明】

１ パイプ ２、１０ 小粒状氷結固形化物 ４、１３ 乾燥物 ８ タンク Ａ 気流

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】気流を流し、氷結固定化物を当該気流中で
   乾燥する流通路を備えた氷結乾燥装置。
2. 【請求項２】気流が、不活性ガス、乾燥空気又はそれら
   の熱風の少なくとも一である請求項１記載の氷結乾燥装
   置。
3. 【請求項３】真空にした空間を有し、氷結固定化物を当
   該空間内に噴霧する手段を備えた氷結乾燥装置。
4. 【請求項４】氷結固形化物が小粒状である請求項１、２
   又は３記載の氷結乾燥装置。
5. 【請求項５】氷結固形化物を気流に流すことによって、
   当該気流中で乾燥させる氷結乾燥法。
6. 【請求項６】気流が、不活性ガス、乾燥空気又はそれら
   の熱風の少なくとも一である請求項５記載の氷結乾燥
   法。
7. 【請求項７】氷結固形化物を真空にした空間中に噴霧す
   ることによって、乾燥させる氷結乾燥法。
8. 【請求項８】氷結固形化物が小粒状である請求項５、６
   又は７記載の氷結乾燥法。
9. 【請求項９】請求項５乃至８記載のいずれか一に記載の
   氷結乾燥法によって得られる氷結乾燥物。