JPS5870827A - 離散状材料を団塊形成するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、離散状態の物質の団塊を形成する方法および
＠胃に関するもので、この団塊形成方法は団塊形成液体
の作用下で形成された粒子によって生じる。

長期にわたって、粉末状の離散物質を例えば輸送もしく
は更に処理を施すために取扱いを更に容易にする形態に
する処理技術において多くの試みがなされてきた。更に
、最初意図的にその効力を改善するため非常に微細な一
次粒度に破砕された固形物質を、更に処理するため団塊
形成を行なうことがしばしば必要となる。かかる団塊構
造の固体性は、後続の処理において何等かの変更がなさ
れる中間的な条件に関する場合にはそれ程重要な役割を
担うものではない。典型例としては、製薬産業において
錠剤にするために更に処理を行なうための団塊の形成が
ある。

基本的には進歩した食品技術の分野において、高度の溶
解または分散率を確保しかつ再加湿工程において製品の
椀体の形成を避けるために粉末状の製品を適当な団塊に
変換する目的のため、「瞬間」製法と呼ばれる方法が開
発されてきた。かかる製品を更に工業的に処理すべき場
合には、中間的な工程がしばしば用いられている。しか
し、多くの場合には、この製法は例えば「インスタント
」紅茶または「インスタント」コーヒーとも関連する。

このような場合には、消費者は特に取扱いが簡単かつ便
和な製品を提供されなければならない。

従って、かかる団塊の固形性は、必要とされる貯蔵およ
び輸送の安定性の故に重要な役割を演するものである。

粉末製品の団塊形成のための最も重要な方法は、団塊の
転勤形成、混合形成および流動床による形成、ならびに
加圧団塊形成の諸法である。これらの方法については、
例えば、ＨｏＳｃｈｕｂｅｒｔ　Ｉ（７）ｒＣｈｅｍ、
−１ｎｏ、　Ｔｅｃｈｎ、　ｊ　５１　（１９７９）第
４号の２６６乃至２７７頁において記載されている。ｒ
１３回団塊構造国際シンポジウム、リプリント第２号」
においては、Ｇ　、　Ｎ　ｏｅｌｔｈｎｅｒが粉末状製
品の団塊形成のための技術的装置の論評を行なっている
。

粉末状の製品を使用する結果として、また団塊形成液体
を添加することにより、固体および（または）液体の架
橋構造を有する団塊がその内部に形成される。実質的な
架橋を持たない結合構造は、その団塊＃Ｉ造における粒
度が小さなためこの場合には関係がない。

興なる個々の作用力は各々の場合における最も弱い結合
部を破壊することになるため、団塊形成法は団塊の固形
性に対して共同決定要因である。

団塊形成装置における異なる応力のため、このように異
なる団塊の固形性が同じ粉末状の製品において達成可能
となるのである。

１、　　　　　に　　　　　　−１ン 転勤による団塊形成はほとんどの場合回転する皿即ちド
ラムにおいて生じる。−次粒子の比較的高密度の団塊か
ら球状の団塊への形成は、連続的な回転運動によって約
１乃至数１の粒度における団塊範囲により行なわれる。

２、辞動　による・　形成法 この方法においては、粒子は流動床において団塊を形成
する。この方法の特徴は、不定形の正確には定義されな
い幾何学的な外形を有する非常に離散的な多孔質の団塊
構造である。この団塊もまた実質的に廖埃を含まず、粒
度において数百μｍから数１１１１１の範囲にある。

３・」釦１１孔１を 団塊を混合するためにはどんな固体混合装置を用いても
よい。団塊形成用液体を添加することにより、団塊形成
操作は混合工程と重ねられる。この混合作用の強さは、
団塊構造の固形性に関する共同決定要因である。前述の
２つの方法と比較して、混合装ぼの形式によって、固形
性は低いが広い粒度範囲を有する団塊が形成されるが、
あるいはまた比較的狭い粒度分布を有する比較的中実な
団塊構造しか得られないという短所が存在する。

４、　　　　　に　　　　　　　　ノ 加圧による団塊形成法（液体を用いない乾式団塊形成法
）においては、−次粒子の接触面はがなり大きな圧縮作
用力により非弾性的な変形を生じる。その結果、固形性
の高い緻密な団塊構造が生じる。

転勤による団塊形成法および加圧による団塊形成法によ
り生成される団塊構造は、流動床および混合団塊形成法
により得られる多孔質の団塊形成よりも更に有効に高い
貯蔵および輸送時の安定性の要件を満たすものであるこ
とは明らかである。

一方、離散状の多孔質の団塊構造は、転勤および加圧に
よる団塊形成によって生成された団塊構造の場合には得
られない非常に良好な可溶性即ち分散性状をもたらす結
果となる。

良好な可溶性即ち分散性状は、液体が開口した多孔質の
団塊内に比較的中実な球状の団塊構造内に対するよりも
遥かに速く浸透することができるという事実に基づいて
いる。従来技術によれば、高い貯蔵および輸送時の安定
性に対する要件が、良好な可溶性即ち分散性状とは両立
し得ないのである。従って、最終製品においてどの要件
が必要とされるかに基づいて、どれか１つの方法を選択
しなければならない。団塊構造の中間的な状態は生じ得
ない。特に、団塊構造が依然として必要な機械的な安定
性を有するも既にあまりにも緩い状態で形成されて充分
に大きな溶解即ち分散速度が得られる場合には、技術的
な観点から関心のある妥協は行ない得ない。

本発明が適用可能となるのは実にこの点においてである
。本発明の目的は、最終製品の需要形態に応じて、更に
安定な団塊構造を生成することができるか、あるいは更
に容易に分散し得る団塊構造を生成することができる団
塊形成装置の提供にある。他の団塊性状への切換えは、
高価でありかつ時間のかかる構成の再変更とは関連する
ものではない。その代り、１つの同じ装置において単に
操作上のパラメータを変更することにより団塊構造を変
化させることを試みるものである。

この目的は、離散状の材料を穿孔された内表面を有する
回転ドラム内で回転させ、パーフォレーションを介して
吹込まれるガスにより同時に緩められ、いずれの場合も
離散状の材料で覆われたドラムの内表面の一部しかガス
流が与えられないという構成の本発明によって達成され
る。空気または窒素を前記のガスとして使用することが
望ましい。前記ドラムは、その半径ｒよりも薄く、望ま
しくはｒ７／４乃至ｒ／２より薄い製品の層をその内表
面上に形成する程度の小さな割合で離散状材料で充填さ
れるに過ぎない。本発明の基本的な概念は、流動床（流
動法）における渦運動がドラムにおける粒子の転勤運動
と合成されることにある。

両方の種類の運動の強さは、ドラムの速度またはガス流
の強さく処′理能力）により連続的に調整することがで
きる。もしガスの流れが完全に停止される場合には、限
られた場合として純粋に転勤運動による団塊形成が生じ
るが、その反対に回転運動が停止される時には、純粋の
流動床による団塊形成が生じる結果となる。このように
、ガス流の速度および強さを調整することにより、固形
性は高いが可溶性は低い性状の団塊と、可溶性は非常に
高いが顕著な可溶性状を呈する団塊との全ての中間的な
状態が初めて生成することができるのである。団塊構造
における堅固な架橋状態を固定するため、また団塊構造
の操作を容易にするために、加熱されたガス流を用いて
団塊形成ドラム内で製品が乾燥される。この乾燥の程度
は、ガス流の温度および強さにより、またドラム内の製
品の滞留時間によって影響を及ぼすことができる。

本発明による他の改良点および実施態様については、頭
書の特許請求の範囲において記載されている。

新しい団塊形成法を実施するための装置は、本発明によ
る下記の構成要素を特徴とするものである。即ち、 （ａ）内側が穿孔された二重ケーシングを有し、かつ長
手方向および周囲の方向に延在する仕切により複数の室
に再分割された回転可能なドラムと、（ｂ）周囲の方向
において角度が調整可能であり、かついずれの場合にお
いても離散状の材料により習われた許りの前記室のみに
対して連続的にガスを供給するガス供給装置と、 （Ｃ）１１１１散状の材料を団塊形成溶液を用いて処理
するためドラムの内部で同心状に配置された長手方向お
よび角度が調整可能な噴霧装置と、（ｄ）ドラムの一端
部で開口する製品入口部と、ドラムの他端部における製
品出口開口部とガス出口開口部とを有する溢流堰部とか
らなるものである。

別の展開によれば、二重ケーシングにおける各室が調整
可能な弁を介してガス供給装置と接続される構成を提供
する。ドラムは、その内部における製品のＳ留時間に影
響を及ぼすことができるようにその傾斜に対して水平方
向に向けて調整可能であるように取付けられることが望
ましい。

ガス供給ｓｉｔは、カスがドラムの中空軸を経由して供
給されるように構成されることが望ましい。

本発明による装置は、その構成において実質的に新しい
方向を用いる必要がないという長所を有する。本装置の
個々の構成要素は処理技術においては公知である。装置
の経費は妥当な範囲内に維持されている。

次に、本発明の一実施態様について図面に関し以下に更
に詳細に説明することにする。

団塊形成装置の基本的部分は、回転自在に（ベアリング
２により）取付けられた円筒形の実質的に水平なドラム
１からなる。このドラム１は、同心状の環状空間を密閉
する外側ケーシング３と内側ケーシング４からなる二重
ケーシングを有する。

この内側ケーシング４はパーフォレーション５が設けら
れている。二重ケーシングにおける環状空間は、ドラム
の単線に沿って延在し、且つ前記ケーシング表面に対し
て直角に配置されている仕切６により各区間に分割され
ており、他承前記区間は周囲方向に延在する垂直方向の
仕切７によって各室８に再分割されている。このように
、環状空間における各室は、２つの長手方向の仕切６お
よび２つの赤道方向の仕切７によって画成されている。

前記各室８は、調整自在な弁９と、ケーシング表面の外
側に沿って伸びそして前記ドラムの前面において９０°
偏向し、星形に収束する（第２図参照）パイプ１０とを
経由して、ガス供給装置１１に接続されている。このガ
ス供給装置１１は、ドラムの中空軸１２内に挿入され、
そして星形に配置されたガス供給パイプ１０の頂部で回
転軸に対して直角をなす１つ又はそれ以上の内孔を有す
る、角度が調整可能なパイプからなっている。ガス供給
源、例えばコンプレッサが中空軸１２に接続されている
。

ガスは中空軸１２において固定されたパイプを経て、そ
こから前記内孔を通過して供給パイプ１０内に流入し、
ここから弁９を介して室８内に、そしてパーフォレーシ
ョン５を経て、最後にドラム１の内側室に到達する。空
気は、１本乃至４本の供給パイプ１０のみから空気が充
填されるように、ガス供給装置１１により分配される。

もし中空軸内のパイプが、例えば、出口開口部が下方に
向けられるように調整されるならば、二重ケーシング内
の貴下に配置される長手方向区間のみがガス供給源と接
続される。このように、開口端部を有する供給パイプ１
０は固定されたガス供給装置Ｆ１１を連続的に通過する
。このガス供給層［１１の角度をこれに対応するように
調整することにより、即ち中空軸内にあるガス供給パイ
プを回転させることによって、流動相はドラム・セクタ
ーの角度位置に関して規定することができる。このよう
に、１層の製品で覆われた許りのドラム内の室のみがガ
スで充填される。この形式のガス供給装置は、その構成
において、ドラム・フィルタ内の液体の吸引作用による
排除において公知の制御ヘッドと類似しており、このた
め本文においては詳細に説明する必要はない。個々の室
８内に流入するガスの強さは、弁９によって１１１１す
ることができる。

このため、長手方向でドラム内の各室間のガスの流出速
度を個々に調整することが可能である。

個々の構成要素として、あるいは異なる構成要素の混合
物として存在し得る団塊形成すべき材料は、外部の計量
装置を経て、ドラム１の前面上のパイプ１３を介して供
給される。このドラムは反対側の影響において開口して
いる。漏斗２０（ハウジング１９のンの自由粒子の出口
部は、特定の製品に対して必要な充填量が一定の状態を
維持するように溢流堰部１５の高さによって調整される
。

溢流堰部１５は邪魔板（図示せず）により置換すること
ができる。この邪魔板の直径は内側ドラム４の直径より
も小さく、このためドラムと邪魔板間に空隙が存在する
。必要な充填量はこの空隙の巾により調整する′ことが
できる。

製品の出口側におけるドラムのベアリング２もまた中空
軸１６として構成されている。ノズル１８を有する液体
パイプ１７は、この中空軸を介してドラム内部に挿入す
ることができる。このパイプは角度および長手方向の両
方に調整することができ、また団塊形成作用液体を用い
て製品を加湿するために使用される。

ドラム１全体は閉鎖されたハウジング１９内に収容され
る。粒子出口部２０はその下端部に配置されている。団
塊形成される材料を供給するための供給パイプ１３およ
びガス接続接手２１は頂部に配置されている。粉末状の
製品は、ガス流と共にこの接続接手２１を経由して取出
すことができ、またガス流を分離した後、固体量は本装
置の入口側に戻され、従ってプロセスに戻すことができ
る。

本装置全体は、支持部２２と角度調整装置１２３によっ
て水平方向に対して２０’まで（上昇または下降方向に
）傾斜させることができるのである。

〈操作法） この新しい団塊形成装置は、不連続的および連続的の両
操作に適するものである。不連続操作においては、ドラ
ムはその長さ対直径の比率が０．５乃至５、望ましくは
０．５乃至１となるような寸法となっている。連続操作
の場合は、長さ対直径の比率は１乃至２０．望ましくは
２乃至１０となる。直径りのドラムの速度は、所要の団
塊性状に従って、零乃至４３．＃Ｄｌ／分く最低、但し
Ｄはメートル〉の範囲で選択することができる。

供給パイプ１３を介する離散状の材料の供給層は、ドラ
ムの半ｉ１ｒより薄く、望ましくはｒ／２乃至ｒ／４な
る厚さの製品層が−４ドラム内部に形成するように計算
されなければならない。

空気その他の不活性気体、例えば窒素をガスとして使用
することが望ましい。このガス流を加熱する結果、団塊
の堅固な架橋がドラム内部に固定することができ、ある
いは製品の充分な滞留時間で容易に乾燥することができ
る。ガスの濃度は２０乃至２００℃、望ましくは４０乃
至８０℃の範囲に設定することができる。

ドラム１における下層をなす製品層はノズル１８による
団塊形成溶液を噴霧される。水、溶剤または固形物質の
架橋形成剤の溶液が、団塊形成溶液として公知の方法で
使用される。空気の流れの強さは、ドラムが静止状態に
ある時に下部にある流れが衝突する室８上に流動床が、
生成されるように調整される。これは、純粋な流動床の
場合に相当する。もしドラム１がこの時回転されるなら
ば、材料は渦運動に加えて転勤運動を受ける。ドラムの
速度およびガスの処理能力を調整することにより、転動
する団塊と流動床の団塊の２つの極限的な場合の間の全
ての条件を形成することができる。

どの条件が調整されるかは、より安定状態であるが僅か
に可溶性が小さな団塊が必要とされるか、実際に不安定
であるがより大きな溶解性即ち分散性を有する団塊であ
るかに依存する。長子方向における二重のケーシングの
再分割の°ため、及び調整可能な弁９によって、ガスの
流出速度をドラムにおける軸心方向の製品の流動挙動に
適合させることが可能である。

新たな団塊形成ｉ！１は広範囲の用途を提供するもので
ある。前述の如く、本装置は一方では比較的硬質の球状
の粒状の材料の形成に適するが、他方では適当な方法に
より所謂インスタント食品の生産のため使用することも
できる。出発物質（１１１敗状の材料）は５００μ輪以
下の粒度範囲内にあるものでよい。しかし、１５０μｍ
の限度は越えないことが望ましい。

【図面の簡単な説明】

第１図は団塊形成装置を示す正面図、および第２図は第
１図における断面Ａ−Ａに関する図（側面図）である。 １・・・ドラム、２・・・ベアリング、３・・・外側ケ
ーシング、４・・・内側ケーシング、５・・・パーフォ
レーション、６・・・仕切、７・・・仕切、８・・・室
、９・・・弁、１０・・・パイプ、１１・・・ガス供給
装置、１２・・・中空軸、１３・・・供給バイア、１５
−＝・溢流堰部、１６・・・中空軸、１８・・・ノズル
、１９・・・ハウジング、２０・・・漏斗、２１・・・
接続接手、２２・・・支持部、２３・・・角度調整装置
。 特許出願人　　バイエル・アクチェン ゲゼルシャフト　　　　− ′ｊ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、団塊形成溶液の作用下における集積粒状形成により
   離散竹材料を団塊形成する方法において、離散状材料は
   多孔を形成した内表面を有する回転ドラム内で回転させ
   られ−ること、および如何なる場合も離散状材料で覆わ
   れるドラムの内表面の部分がパーフォレーションを介す
   るガス流によりチャージされて、その結果離散状材料が
   転勤運動および渦運動を同時に受けることを特徴とする
   方法。 ２、前記ドラムが、ドラムの内表面上に、前記ドラムの
   半径ｒよりも薄く、好ましくはｒ７／４乃至ｒ７／２よ
   り薄い暦が形成される如き僅かな程度に、前記離散状材
   料で充填されることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の方法。 ふ、長手方向から見た前記ドラムの内表面が、各区間に
   おいて、製品の流動挙動に対応する、変化する強さのガ
   ス流でチャージされることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項乃至第２項のいずれかに記載の方法。 ４、ガスの濃度を制御することにより、前記ドラムにお
   いて予備処理される製品が更に加熱または冷却されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項のいず
   れかに記載の方法。 ５、離散状材料が前記ドラムの一端部において連続的に
   計量され、団塊形成された製品が前記ドラムの他端部に
   おいて連続的に取出されることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項乃至第４項のいずれかに記載の方法。 ６、（ａ）内側にバーフォーレーション５が形成され、
   そして長手方向ならびに周方向に延在する仕切６．７に
   より複数の室８に再分割された７纜ケーシング３．４を
   有する回転自在なドラム１と、（ｂ）周方向に角度が調
   整可能であり、どの場合でも離散状の材料により覆われ
   た詐りの室８のみに対してガスを連゛続的に供給するガ
   ス供給装置１１と、 （Ｃ）離散状の材料を噴霧するためのドラム１内に同心
   状に配置された長手方向および角度において調整可能な
   ノズル１８と、 （ｄ）前記ドラムの一端部に設けられた製品入口開口１
   ３と、ドラムの他端部に設けられた製品出口開口１４を
   有する溢流堰部１５または邪魔板の各要素からなること
   を特徴とする特許請求の範囲１４１項乃至第５項のいず
   れかに記載の方法を実施するための装置。 ７、前記二重ケーシング３．４内部の室８が調整自在な
   弁９を介してカス供給装置１１に対して接続されること
   を特徴とする特許請求の範囲第６項記載の装置。 ８、前記ドラム１が、ドラム内部の製品の滞留時間を調
   整するために、水平方向に向けて傾斜することができる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第６項または第７項の
   記載の装置。 ９、前記ガスが中空軸１２を介してドラム１に対して供
   給されることを特徴とする特許請求の範囲第６項乃至第
   ８項のいずれかに記載の装置。