JPS596626B2 - ガスを、液状、クリ−ム状またはペ−スト状の連続流動物質に混入する方法、および該方法を実施する設備 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は臨界圧力比でガスが膨張するノズルおよび不還
弁を通って、加圧ガス供給源から流れるガスを、導管内
の液状、クリーム状またはペースト状の連続流動物質に
混入する方法に関する。

このような方法はたとえばアイスクリームを製造する場
合に用いられ、この場合、幾分粘性がありあるいは濃い
密度の液状原材料に空気が加えられ、そののちこの空気
を含んだ製品が冷凍され、導管を通り一般に或る程度の
過圧状態でこの製品が容器に収納される充填場所に圧送
される。

アイスクリームの製造；（おいて、甘味度と称する相対
空気含有率は最終製品の品質と同様に価格に対して重要
なことである。

しばしば、法律ではこの種の製品中の空気含有量の最大
値を規定している゛から空気含有量を許容値以下に極力
近く保つということは製造者にとって関心を置くことで
ある。

空気を臨界圧力比で．ノズルを通し゛Ｃ付加することは
、所与のノズルの空気流量は単にノズルの上流側の圧力
および温度のみによるものであるから、簡単な方法でか
つ極めて正確に制御でき、なお同時に混合物の液体成分
の流量は物質の移送に容積型ポンプの使用によって容易
に制御できるという利点をもつことが知られている。

既知のように、ノズルの前、後のガスの絶対圧力間の比
がそれぞれ一定圧力および一定容積におけるガスの比搗
の値間の比Ｋに左右される値εＱｒ よりも小さいか或
いは等しいときガスはノズルを臨界圧力比で流れもこの
仮定の下で、流量はノズル前の圧力およびノズルの一定
な横断面積に比例し、なおノズル前のガス温度の平方根
に反比例する。

ガス温度の平方根は実際の場合は一定と考えられ、上述
のようにノズルの入口圧力を作用させることだけで流量
を制御することができる。

大気の臨界圧力比εｃｒ は０．５２８であり、しだが
ってノズル入口側に作用する圧力は液状の材料が流通す
る導管内の圧力の約２倍となるべきである。

混合物が冷凍機の入口側において空気に加えられる、ア
イスクリームを製造する場合、導管内の圧力はやや高く
、しばしば０．５Ｍｐａ （ ７ ０ｐｓｉ ）絶対
圧力程度であり、しだがって供給空気の圧力は少くとも
約１．０Ｍｐａ （ １ ４ ０ ｐｓｉ ）絶対圧
力であることが必要で、この圧力は集中空気圧縮設備に
おいて使用される値よりも大きい。

そのうえ、この高圧は必然的にノズル横断面積を小さく
させ、実際の場合ノズルを詰りに対して極めて敏感なら
しめる 液状材料を搬送する導管内に二基の容積型ポンプを直列
に設けることにより上述の欠点を除去する試みがなされ
だが、この場合空気ノズルは両ポンプ間に閉塞されてい
る。

流れの方向に見て最後のポンプが十分な能力をもつとき
空気を付加する場所における圧力は冷凍機の逆圧よりも
本質的に低く保つことができ、したがって供給空気の通
常以上の圧力でかつこれに伴なう一層大きいノズル面積
で作動できる。

しかしこの方法は得られた利点が疑わしいという幾つか
の重大な欠点をもつ。

液状物質を搬送するのに一基でなく二基のポンプを必要
とし、アイスクリームのような食料製品を製造するとき
は、衛生上の理由から、ポンプは高価な材料で製作され
なければならず、なおポンプは頻繁に清浄されなければ
ならない。

製造設備は通常アイスクリーム製造機の入口圧力を指示
するだめのマノメータを有し、さらに別のポンプがある
ため該マノメータはポンプの下流側で閉塞されなければ
ならずしだがって前述と同様な高価な材料の使用と清浄
問題がポンプ同様にマノメータにも生ずる。

さらに二台のポンプのうちの最初の一台はその入口圧力
が二台のポンプの間の導管内の逆圧よりも高いというよ
うな状態の下で運転しなければならない。

もしポンプが摩耗し或は不適当に調整されれば該ポンプ
の圧力は増加して冷凍機内の圧力の好捷しくない増加を
惹起する。

上述の欠点を矯正するだめに、本発明による方法はノズ
ルから流れるガス圧力はガスが流動物質内に導入される
前に増加されることを特徴とする。

ノズルから流れるガスの規定された圧力増加の結果とし
て、ガスは液状物質内の圧力よりも相対的に低い圧力で
作動し、しだがって適切なガス圧力をガス供給源に維持
しかつ適当に大きい流通横断面積をノズルに維持するこ
とは容易である。

液状物質を含む導管内では、必要なポンプは一基のみで
、該ポンプは導管の出口端における比較的に高い圧力に
対して直接に作動するからその能力は容易に制御するこ
とができる。

ガス内の圧力の増加を得るだめに用いられるポンプは液
状物質とは接触しないから該ポンプの設計および保守に
関しては何等特別の要求は存在しない。

同様なことがノズルの下流側の圧力を記録するマノメー
タまたはこれに相対する計量装置にも適用される。

本発明は、さらに上述の方法を実施する設備に関シ、該
設備は液状、クリーム状寸だはペースト状の物質が流通
する主導管、および該主導管に接続された分岐導管を含
み、前記分岐導管は加圧ガス供給源に接続されかつノズ
ルを有する。

該設備は、空気ポンプがノズルと主導管との間に挿設さ
れ、前記空気ポンプの吸引側がノズルに接続されなおそ
の圧力側が好ましくは不還弁を通って接続されることを
特徴とする。

アイスクリームの製造に用いる本発明による設備の一実
施例を図式に示す附図を参照しつつ本発明の詳細につい
て下記に述べる。

容器１は液状の原材料すなわちアイスクリーム製造用の
混合物を収容するものである。

この材料は通常、水、脂肪性物質、砂糖およびミルク質
乾燥物質の混合物である。

この材料はポンプの出口導管４，５を通って既知の設計
の連続式アイスクリーム冷凍機に材料を搬送する容積型
ポンプ２へ導管３を通って流れる。

、冷凍機の出口導管を７で示す。

材料が冷凍機６に流入する前に、二つの導管部４，５の
交点に設けた詳細は図示されていない混合装置８を通し
て或る量の空気を連続的に付加する。

この空気は複数の冷凍機および該設備内の他の考えられ
る消費設備に供給するたとえば集中空気圧縮設備のよう
な供給源９から送出される。

この空気は供給源９から減圧弁１０およびノズル１１を
通って不還弁１４を含む導管１３を通り混合装置８に圧
力側が接続された空気ポンプ１２へ流れる。

マノメータ１５はポンプ１２と不還弁１４との間の導管
１３に接続され、図ではなお破線をもって弁１０の出口
圧力を制御する制御導管１６を示す。

液体ポンブ２は液状混合物の圧力を容器１内の圧力ｐ１
から冷凍機６０入口導管４，５内の本質的に高い圧力ｐ
２に昇圧する。

この事から類推して空気ポンブ１２はノズル１１の出口
側の圧力ｐ３を冷凍機の入口圧力ｐ２ ｆで昇圧する。

減圧弁１００作用によってノズル１１の上流側に作用す
る圧力ｐ４はノズルを通る一定流量を維持するだめにｐ
４に対するｐ３の比の最大値を超えないような方法で制
御される。

不還弁１４は液状混合物が導管１３内へ、さらにポンプ
１２まだはマノメータ１５に流入できないことを保証す
る。

不還弁内の流動抵抗は無視できるから、導管１３内の圧
力は実際にはｐ２に等しく、しだがってマノメータは冷
凍機の入口の圧力値を示す。

ポンプ１２は、ポンプの設計が不要の空気の流入のおそ
れがないようなものである限り、ピストンポンプ或は回
転式圧縮機のような所与の使用目的に適った任意の設計
のものを使用できる。

食料品の製造用設備に用いる場合にはポンプと不還弁と
の間に油濾器を挿設することが一般に好ましい。

【図面の簡単な説明】

附図はアイスクリームの製造に用いる本発明による設備
の一実施例を示す系統図である。 １・・・・・・容器、２・・・・・・容積型ポンプ、３
・・・・・・導管、４・・・・・・出口導管、５・・・
・・・出口導管、６・・・・・・連続式アイスクリーム
冷凍機、７・・・・・・冷凍機出口導管、８・・・・・
・混合装置、９・・・・・・空気供給源、１０・・・・
・・減圧弁、１１・・・・・・ノズル、１２・・・・・
・空気ポンプ、１３・・・・・・導管、１４・・・・・
・不還弁、１５・・・・・・マノメータ、１６・・・・
・・制御導管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 臨界圧力比でガスが膨張するノズルを通って加圧ガ
   ス供給源から流れるガスを、導管内の液状、クリーム状
   またはペースト状の連続流動物質に混入する方法であっ
   て、ノズルから流れるガスの圧力が流動物質内’７コガ
   スが導入される前ｉＦ−増加されることを特徴とする方
   法。 ２ 液状、クリーム状またはペースト状の物質が流動す
   る主導管、および前記主導管に接続されかつ加圧ガス供
   給源と接続しなおノズルを有する分岐導管からなり；空
   気ポンプがノズルと主導管との間で分岐導管内に挿設さ
   れ、前記空気ポンプの吸引側がノズルに接続されなお該
   ポンプの圧力側が好オし〈は不還弁を通って主導管に接
   続されることを特徴とする設備。