JPS6222990A - 流下膜式蒸発器の伝熱プレ−ト - 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】 −のＩＸ 本発明は流下膜式蒸発器の伝熱プレートに関するもので
あり、更に詳しくは、被濃縮液の上昇予熱流路の両側に
該上昇予熱流路よりも広い伝熱面積を持った被濃縮液の
下降加熱流路を配設してなる流下膜式蒸発器の伝熱プレ
ートに関するものである。

従来皇肢査 果汁や生乳等の濃縮装置として、第２図に見られるよう
な伝熱面上に分散層を設けた伝熱プレートや、第３図に
見られるような伝熱面上にオリフィス機構を設けた伝熱
プレートを組込んだプレート式蒸発器が使用されている
。第２図Ａに例示する伝熱プレート（１）に於いては、
供給口（２）から伝熱面上に送り出された被濃縮液、例
えばミカンの原液は、伝熱プレート（１）の左半分に形
成されている分散層（３）を通って上昇予熱流路（５）
に流入し、該上昇予熱流路内でｉ膜状に分散した状態で
伝熱プレー）　（１）の上方に設けられた逆Ｕ字状の流
下液分散堰（６）に到達する。プレート式蒸発器は、常
法に従って被濃縮液の流路を有する前記第１の伝熱プレ
ート（１）と、被濃縮液の加熱媒体の流路を有する第２
の伝熱プレート（図示省略）とを交互に積層することに
よって形成されているから、前記上昇予熱流路（５）を
予熱下に流れ被濃縮液の分散場（６）に押し上げられた
ミカンの原液は、前記分散場（６）を通過する際に真空
フラッシュにより瞬間的に流速を増大させる。この結果
、原液中の水分の蒸発速度は急激に上昇し１１３ＪＢＩ
Ａ状の分散が更に促進される。この状態で前記伝熱プレ
ート（１）の右半分に形成されている被濃縮液の下降加
熱流路（７）内に流入した被濃縮液は、薄膜状の分散状
態を維持したまま前記第２の伝熱プレートから伝達すれ
る熱によって加熱され、濃縮度を流下方向に沿って増大
させながら前記供給口（２）の下方に設けられた排出口
（８）内に流下する。排出口（８）内に導入された被濃
縮液は、比重の差により水分の蒸気と濃縮液成分とに気
液分離されているから、該排出口（８）に接続されてい
る公知のセパレータ（図示省略）によって蒸気成分と濃
縮液成分とに分離することによって所定の濃縮度を有す
る濃縮ミカン液に生成することができる。第２図Ｂに例
示するプレート式蒸発器は、下方に被濃縮液の供給口（
１２）を形成し、該供給口の上方に図示しない分散場を
介して伝熱プレートの全幅に亘って被濃縮液の上昇予熱
流路（１５）を形成し、更に該上昇予熱流路（１５）の
上方に前記伝熱プレー）　（ＩＩＡ）の全幅に亘って開
口する流下液分散堰（１６Ａ）を設けた第１の伝熱プレ
ート（１１Ａ）と、前記流下液分散堰（１６Ａ）と連通
ずる第２の流下液分散堰（１６Ｂ）を上縁の略全幅に亘
って形成すると共に、その下方に被濃縮液の下降加熱流
路（１７）ならびに排出口（１８）を上方から下方に向
って順次配設してなる第２の伝熱プレート（ＩＩＢ’）
と、上記第１の伝熱プレート（ＩＩＡ）と第２の伝熱プ
レー）　（ＩＩＢ）に間挿配置された加熱媒体の流路を
有する第３の伝熱プレート（図示省略）との積層体とし
て構成されている。この第２図Ｂに示すプレート式蒸発
器は、前記第１の伝熱プレート（ＩＩＡ）と第２の伝熱
プレー）　（ＩＩＢ）を、前記第３の伝熱プレートを間
挿した状態でサンドウィンチ状に積み重ねることによっ
て伝熱プレートの上部で流下液分散！ｌ　（１６Ａ）と
（１６Ｂ）を連通させることによって、被濃縮液の流動
方向を上昇流から下降流に変換している。このプレート
式蒸発器も、前記第２図Ａに例示するプレート式蒸発器
と同様に、上昇予熱流路（１５）を通って流下液分散堰
（１６Ａ）に押し上げられた被濃縮液が流下液分散堰（
１６Ｂ）内に流入するようにオーバーフローする際に、
その堰止め機能を利用して被濃縮液の薄膜状分散を促進
し、真空フラッシュによる瞬間的な流速の増大を利用し
て被濃縮液中の水分の蒸発速度を増大させるものであり
、生乳やミカン、リンゴ等の果汁類の濃縮装置としてそ
の有用性が評価されている。

第３図は、被濃縮液を伝熱プレートの表面に膜状に分散
させるために使用されているオリフィス機構（２０）を
例示する伝熱プレート（１）または（１１）の部分拡大
図であって、被濃縮液の流路断面積をオリフィス孔（２
１）によって絞ることによって該オリフィス機構（２０
）を通過する被濃縮液の流速を増大させ、高温に加熱さ
れた被濃縮液を流速増大させながら真空中に放出するこ
とによって、前記同様の水分蒸発速度の増大を取得して
いる。

Ｂ　（、°しよ゛と　る。　占 上記の流下液分散堰（６）、　　（１６）もしくはオリ
フィス機構（２０）を備えた伝熱プレート（１）もしく
は（１１）は、その全体構造が比較的簡易であるから、
コンデンスミルクや濃縮果汁の製造装置として使用した
場合、比較的故障　　　　′が少く、また定期保全作業
も容易に実施することができる。しかしながら、流下液
の分散場（６）、　　（１６）やオリフィス機構（２０
）による被濃縮液の薄膜状分散を伝熱プレート（１）も
しくは（１１）の全幅に亘って均一化することは実際問
題として容易でなく、殊に被濃縮液の流量が少ない場合
には、伝熱プレート（１）もしくは（１１）の幅方向に
沿う薄膜の厚みに不同が生じ、前記伝熱プレートの伝熱
効率が低下すると共に被濃縮液に不均一流下に起因する
濃縮速度の低下を発生せしめる。在来の流下模式蒸発器
は、上記の如き障害の解消手段として、該蒸発器の被濃
縮液の排出口に気液分離用のセパレータを接続し、被濃
縮液を流下膜式蒸発器とセパレータの間に循環させるこ
とによって濃縮動作を繰返す循環加熱方式を採用してい
る。

被濃縮液の種類によっても事情は若干異なるが、一般に
被濃縮液はその濃縮過程に於いて流下模式蒸発器の通過
回数を制限されている場合が多い。例えば生乳の濃縮工
程に於いては生乳中の蛋白質の破壊を防止するため高温
瞬間殺菌で代表される１２０°Ｃ乃至１３５℃２秒間な
る加熱条件が採用されており、またミカン原液の濃縮工
程に於いても原液中に含まれているビタミン類の破壊を
防止するため苛酷な加熱条件の通用をでき得る限り回避
している。従って、上記の如き循環加熱方式の蒸発器を
用いた濃縮工程によって商品化が可能な原料液の種類に
は可成りの制約が認められている。更に在来の流下膜式
蒸発器を比較的流量の少ない条件下で使用した場合、被
濃縮液の不均一流下乃至は不均一オーバーフローに起因
する薄膜厚みの減少乃至は変動によって伝熱面上に於け
る被濃縮液の流れが不安定になり、前記オリフィス孔（
２１）などに焼付きが発生することがあり、この修復作
業を実施するため蒸発器のみならず濃縮工程全体を長時
間停止させねばならないという問題点も指摘されている
。

本発明の主要な目的は、在来の流下膜式蒸発器に認めら
れている上記の如き問題を解消し得る流下膜式蒸発器、
特にプレート式蒸発器の伝熱プレートを提供することに
ある。

エ　　　　“　るための 斯かる目的に鑑みて本発明は、被濃縮液の供給口（３１
）と排出口（３２）を形成してなる第１の伝熱プレート
（３０）と、加熱媒体の供給口（４１）と排出口（４２
）を形成してなる第２の伝熱プレート（４０）とを、交
互に積層してなるプレート式蒸発器に於いて、前記第１
の伝熱プレー　ト（３０）の伝熱面（３３）の略中央部
に、被濃縮液の供給口（３１）から上方に向って延びる
被濃縮液の上昇予熱流路（３４）を形成すると共に、該
上昇予熱流路（３４）の両側に、予熱された被濃縮液を
薄膜状に分散した下降流として流下させるための前記上
昇予熱流路（３４）よりも広い伝熱面積を有する被濃縮
液の下降加熱流路（３５）を配設した、流下膜式蒸発器
の伝熱プレート（３０）を要旨とするものである。

作朋 上昇予熱流路（３４）内を上昇しながら第１の伝熱プレ
ート（３０）と第２の伝熱プレー）　（４０）との間を
流れる加熱媒体によって予熱された被濃縮液は、上昇予
熱流路（３４）の上端から吐出される際に、真空フラッ
シュに起因する瞬間的な流速の増大によって薄膜状に分
散され、これに伴なう水分蒸発速度の増大によって非循
環状態下に濃縮される。

実務口 第１図Ａは本発明に係る流下膜式蒸発器の第１の伝熱プ
レートを例示する平面図であり、第１図Ｂは加熱媒体の
流路を備えた第２の伝熱プレートを例示する平面図であ
る。

第１図に見られるように流下膜式蒸発器は、被濃縮液、
例えば約１１パーセントの固形分を含有する生乳の供給
口（３１）と濃縮乳の排出口（３２）を形成してなる第
１の伝熱プレー）　（３０）と、加熱媒体、例えば加熱
革気の供給口（４１）と排出口（４２）を形成してなる
第２の伝熱プレート（４０）とを交互にｇｉ層するごと
によって形成されている。第１の伝熱プレー）　（３０
）の伝熱面（３３）の略中央部には、前記生乳の供給口
（３１）から上方に同って延びる生乳の上昇予熱流路（
３４）が形成されており、また該上昇予熱流路（３４）
の左右両側には、上昇予熱流路（３４）内で約７０℃に
予熱された前記生乳を真空フラッシュにより薄膜状に分
散された下降流として流下させ、水分の蒸発により４５
パーセント乃至５０パーセントの固形分を有する濃縮乳
として排出口（３２）に送り出す下降加熱流路（３５）
が形成されている。第１の伝熱プレート（３０）と第２
の伝熱プレー）　（４０）との交互積層によって形成さ
れる流下膜式蒸発器の内部は、ガスケット（５０）およ
び（５１）によって被濃縮液と加熱媒体とが混ざり合う
ことがないようにそれぞれの流路がシールされ、且つ、
前記真空フラッシュに必要な真空度、例えば６０℃の温
度に対応する１４９．４ｗＨｇの真空度に維持されてい
る。また生乳に対する真空フラッシュ機能ならびに水分
蒸発機能を向上せしめるため、下降加熱流路（３５）は
上昇予熱流路（３４）よりも広い伝熱面積を持っている
ことが必要である。この実施例に於いては上昇予熱流路
（３４）の幅寸法４０乃至５０＋ｎに対して下降加熱流
路（３５）の幅寸法を上昇予熱流路（３４）の両側でそ
れぞれ約２００ｍに設定することによって、下降加熱流
路（３５）の伝熱面積を上昇予熱流路（３４）の伝熱面
積の８倍乃至１０倍程度に調整している。尚、本発明に
於いては、非循環方式の濃縮機構を形成するため、被濃
縮液の流量が少ない場合にも下降加熱流路（３５）に送
り出された被濃縮液に均一なＮＭＱ状の流下が所定時間
持続するように、下降加熱流路（３５）の長さを約３９
０Ｏｎに設定し、縦長な伝熱面を形成している。また本
発明の実施に際し、上昇予熱流路（３４）の上方開口部
の近傍に、被濃縮液の分散性を向上させるため、必要に
応じて凸状畝や堰等の図示しないガイド部材を配設する
こともできる。

本発明装置は上記の如く構成されているから、供給口（
３１）から上昇予熱流路（３４）に送り出された生乳は
、該上昇予熱流路（３４）の上方開口部から下降加熱流
路（３５）内に流入する際に、真空フラッシュに起因す
る瞬間的な流速の増大によって薄膜状に分散され、これ
に伴なう水分蒸発速度の増大によって非循環状態下に濃
縮され、排出口（３２）から系外に排出される。

主所Ω班果 以上の説明から理解されるように、本発明装置は伝熱プ
レート上に上昇予熱流路を形成しているから、在来の流
下膜式蒸発器のように別体構造の予熱器を接続する必要
がない。また、被！１縮液は、上昇予熱流路および下降
加熱流路を一回通過するだけで所定の濃度に濃縮される
から、在来装面に認められた循環加熱による成分の変質
やビタミン類の破壊等の障害を完全に防止することがで
きる。更に本発明装置はその全体構造が極めて簡易であ
るから、設備投資の節減に於いても在来の流下膜式蒸発
器を大幅に上湯る効果を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａは本発明に係る流下膜式蒸発器の第１の伝熱プ
レートを例示する平面図であり、第１図Ｂは加熱媒体の
流路を備えた第２の伝熱プレートを例示する平面図であ
る。また第２図および第３図は、在来のプレート式蒸発
器の伝熱プレートを例示する平面図である。 （３０）　−第１の伝熱プレート、（３１）・−被濃縮
液の供給口、（３２）　−被濃縮液の排出口、（３３）
　−伝熱面、（３４）　−上昇予熱流路、（３５）・−
・下降加熱流路、（４０）　−第２の伝熱プレート、（
４１）−・加熱媒体の供給口、（４２）−・・−加熱媒
体の排出口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被濃縮液の供給口と排出口を形成してなる第１の
   伝熱プレートと、加熱媒体の供給口と排出口を形成して
   なる第２の伝熱プレートとを、交互に積層してなるプレ
   ート式蒸発器に於いて、前記第１の伝熱プレートの伝熱
   面の略中央部に、被濃縮液の供給口から上方に向って延
   びる被濃縮液の上昇予熱流路を形成すると共に、該上昇
   予熱流路の両側に、予熱された被濃縮液を薄膜状に分散
   した下降流として流下させるための前記上昇予熱流路よ
   りも広い伝熱面積を有する被濃縮液の下降加熱流路を配
   設したことを特徴とする流下膜式蒸発器の伝熱プレート
   。