JPS6257601A - 液原料の乾燥方法 - 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】 イ、腫築上のオリ用分野 本発明は乾燥方法及びその装置に係る。

一般に倣粒子伺は１寅糧乾燥で形成される。孜ｔ−噴霧
化せしめ小滴を形成し、こｎら小？゛闇梓金高諷免気な
どの乾燥ガスにさらす。小＃Ｊ粒の欣成分が蒸発し、乾
燥した原料の粒子が残る。食品飲料品を業に１・いては
、この工程を用いて可溶性コーヒ粉末や乾燥ミルクなら
びに乾燥ミルク代用品などの生産品を製作する。

典型的には１Ｊ１ｉｔ冨乾燥は、大型の垂直に長いチャ
ンバ又は「塔」内部で噴霧化した欣を高温空気に接触せ
しめることにより実施される。産業プロセスのための十
分な熊力金もつ塔型式の乾燥機は高さが２０ｍで直径が
６７７！のものである。かかる大型装置は製作上高価に
つく。

噴霧乾燥における原料の加熱により　＊　１ｔＪ１乾慄
ｌ■品の品買が傾なわれる。乾燥機内にひける空気の再
循環なるものにより乾燥慎内に乾燥粒子が長時間留置さ
れる事態が生じ、加熱にもとつく損害が激化することか
有り得る。これらの困雌性は、賞品及び飲料？／Ｊ産東
の場合多くの食品には加熱にまり減矢や劣化＊＊Ｖやす
い香料成分が人っているので特にＮ要なものとなる。

米国！唾許第５．ＩＪ　５８．５５５号には、比較的尚
速度でノズルを通し高温の精精化空気又は「第一の」空
気紫放出する精精乾燥プロセスの実施例がａピ載されて
いる。乾燥されるべき液がノズル通過の際第−の空気に
より微小γ向粒にＵＸ精工程で形成される。倣小滴粒は
第一の空気の噴射流の下流を通過しノズルから出て急速
に乾燥する。

第一の空気の噴射流によりその近傍に一部真空の頭載が
発生し易く、従って周囲の空気の再循環が形成されがち
である。かかるｐ＋佑壇を避ける之め、上記％軒では噴
射流を筒状チャンバのＩＩＩＩＩ線にそった方向に向け
、史にこの噴射流と同じ方向にｖＩじれる追加の空気入
は「第二の」空気を室内に吹き送入、噴射流全第二空気
流で囲むようにする工程が提案されている。

この特許に開示された噴射＃Ｌ噴精精乾燥技術より従来
の噴霧乾燥における若干の困難性は解決されたように思
われる。而しながら、かかるジェット精精乾燥技術には
固有の欠点がともなっている。

乾燥された原料は筒状峯の壁に蓄積し易い。その上、扁
浦縮の飲料品エキスなどの原料の処理にはジェット噴射
流乾燥技術に鳩していない。従って、精精乾燥方法及び
装置の改良に対する顕著な必要性が認められている。

ハ０発明の要約 本発明により、かかる改良が提供される。本発明による
乾燥方法においては、乾燥すべき液体原料が噴霧化され
、噴襄材の流れを下流方向に投入射出する。噴霧化され
た原料の流れに向けその両側から下流方向を横切る乱流
状態で乾燥ガスを内方に向け投入射出する。９を霧状の
原料が下流に移動するにつれ向かい合つ℃内方に流れる
乾燥ガスの流れの曲を通過するよう内方ＫＲ，れる乾燥
ガスが噴霧状の流れの全長又は上流より下流にわたる範
囲にそって分布する。従って、噴霧化された原料とガス
とは原料が下流全通過する際連続的にかつ強烈に攪拌さ
れ、それにより急速乾燥が促される。

ノズルから推進ガスをジェット流として放出させ原料を
このジェット流に混入させるよ５に推進ガスをノズルよ
り送り込むことにより）ｊＡ科を投入できる。原料はこ
のノズルの上流の推進ガス中に混合させられ、ガス及び
液がノズルを通過する際推進ガスにより微小滴粒にｌ！
Ｊｊ精化する。

推進ガスのジェット流を使用する場合、ジェットの全長
の少なくとも上流部分にわたり内方に向け流れる乾燥ガ
スですつかり包囲されるよう乾燥ガスを投入射出するこ
とが好ましい。従って、ジェットによるガスの混入によ
りジェット近傍ＫＭｉ所的な真空の領域が発生すること
は不可能である。

従って、かかる）ｆｉ５所的真空域に関連するガス及び
乾燥原料の再循環は実買上無くなる。その上、内方に向
け流れる乾燥ガスによりジェット流が拡散気味となｐ、
更に再循環の形成を抑制する。

このように乾燥ガスは撹流を酵発すると８循壌を仰ｆｆ
ｆｌＪするものである。撹流は再循環とは異なる。

本文において、「８循墳」なる用語は安建にしてかなり
の時間にわたりほぼ一定位置にとどまるようなうず巻き
の作用を指している。又、「造波」なる用語は大型の包
囲ガス流内に囲まれその大型流れと共に移動するような
うす巻きの作用を、ｔｆｆｌしている。肉眼に見える限
ｖにおいて撹流はガス中に混入される原料の動きＫは影
響を及ｌｆさす乾燥機を通ずる原料の反復通過を促進す
るものではない。

本発明の他の％徴によれば、流れの全長即ち上流より下
流にいたる距離にそったそれぞれの地点における乾燥域
の温度が随意にコントロールすることができる。乾燥ガ
スが流れの全長にわ７？：９分布され流れを横切る方向
に向けられるので、流れの全長にそうそれぞれの地点に
おいて噴霧状の原料はその地点に向けられる乾燥ガスの
温度と共に変わる温度においてガスにさらされる。流れ
のさまざまな領域に対しさまざまな温度で乾燥ガスを送
ることにより原料が下流にＦ降すゐにつれその噴霧流は
所定の順序でさまざまな温度にさらされル、例えば、比
較的筒編の乾燥ガスを上流域に又比較的低温の乾燥ガス
を下流域へ送ることにより、下流域の温度を制限し乾燥
機出口における製品温度をコントロールすることができ
同時に上流域できわめて高い温度を維持し急速乾燥を促
進する。

乾燥は又液の微細噴霧化により促進される。而しながら
、本発明による方法の場会、先行技術によるジェット噴
射流乾燥法に一般に用いられるものより大きな小滴で効
果的かつ急速な乾燥が得られる。従って、粘性のあるも
しくはきわめて微細な噴霧化に抵抗性を示すような原料
を効果的に乾燥できる。本発明の好適実施例で達成され
る改良された混合及び所望ガス温度はこの有利な結果に
寄与している。

又、本発明により改良された乾燥装置が得られる。装置
には乾燥すべき原料金貫梯化し噴霧状材の流れを下流方
向に投下射出するための装置が含まれる。又、本装置に
は、原料の流れの両づＷから下流方向を横切って撹流状
態で乾燥ガス全投入射出し内方に流れる乾燥ガスが原料
の流れの全長にわた９分布させるための装置も含まれる
。好適には、乾燥ガス役人射出装置はｔＩＩｃれの全長
にそって異なれる温度で乾燥ガスを提供するよう構成さ
れている。１１投入装置はノズルと、ノズルに推進ガス
を送り込むための装置と、乾燥すべき原料をノズルの絞
０都の上流で推進ガス中に乗せるための装置とを包含す
る。

本発明による装置は一定の乾燥能力に対しきわめ−〔コ
ンパクトに構成できる。好適実施例において、木製＃は
同じ能力の標準型噴射乾燥機の容積の僅か１”／１ｏｏ
倍の容積をもつ。

本発明のその他諸目的や％徴及び利点については添付図
面参照の下における下記実施例の詳＃ｌ説明より明かに
される。

二、実施例の詳細な説明 本発明の一実施例による装置には、細長く延びた筒状外
殻１２の形態をした多孔性拡散器の上流端に取付けたノ
ズル組立体１０が含まれる。このノズル組立体は下流端
に円錐形のｉＩ４渡部１６（第２図参照）を有するガス
−ｆ１４（ｉ−有する。

こ■過段部の下流端にノズル１８が鷹付けられているＯ
ノズルの内面は中心軸ｆＩＭを中心にした回転面でノズ
ルの最下流端で絞り又は最小幅部分２４にせばめられて
いる。

ガス管内にハウジング２６が中心決めネジ２）により支
持され、このハウジングにノズルの上流で切れている。

送り管２８がハウジングに取付けられ、送り管の下流端
はノズル内に延びノズルの絞！７２４の僅か上流で延び
終わっている。熱絶縁材カハウジング内で送り看を包囲
している。心決めネジ２７によりハウシング従って送０
′＃の下流端がノズルと同軸状に維持される。

ノズル組立体は、ノズル１Ｂが外殻１２と同軸状におか
れノズルの最下流端が外殻１２の上流端に整列するよう
に装着されている。端！２９はノズルと外殻の壁との間
に姑び端壁にはノズルの最下流端と同じ面を形成する平
面状下流面３０が形成されている。

外殻１２の壁はノズルに近接して設けられた切頭円錐形
上流カラー３）と、この上流カラーと同軸状の円筒形下
流カラー３２（第１図参照）ｔ−形成している。各力２
一部材は多孔性焼結金鵡より作られその表面全体に微小
孔が均等に分布形成されている。上流カラ一部材３）は
第１ハウジング３４内におかれカラーをめぐりかつその
外面に対向する環状チャネル又はスペ一ス３６を＊成し
ている。下流カラ一部材３２は同様なハウジング内にお
かれ、更に別の環状チャネル４０を画成し、これらチャ
ネル３６．４０はｉ！＆４１で互いに分離している。カ
ラー３８の下流端は出口管４２を介して普通のサイクロ
ン型セパレータ４４に接続スる。

ノズル組立体の送り管２８は乾燥さるべき液を送９込む
ための供給源４６に接続しており、この供給源は普通の
貯蔵タンク、ポンプ及び計量装置を含む。ガス管１４は
、所定圧力の下でコントロールできる温度でガスを供給
するための供給源４８に接続し、チャネル３Ｇと４０は
それぞれ同じ様に別々にコントロールのできるガス供給
源５０と５２に接続されている。このガス供給源は普通
のコンプレッサーやレイュレータ、熱交換器及び゛流量
測定器を有している。

本発明による一つの方法において、供給源４８より管１
４を介して送り込められる推進ガスは高速でノズル１８
を通る。乾燥さるべき液が供給源４６により送り管２８
を介して押し出される。この液が送り管の下流端から出
る際、ノズル１８を通過する推進ガスに乗せられガスが
ノズルの絞り２４を通過する際噴霧化されその精來小滴
流が推進ガスと共にノズルから投げ出される。この小滴
と混入した推進ガスは、ノズル軸線２２と合致し従って
拡散器又は外殻１２の縦軸に合致する上流から下流へか
けての軸線を有するほぼ円錐形のジェット噴流５４とし
てノズルから下方に流れる。

供給源５０により乾燥ガスの第１の部分が環状チャネル
３６に送られる。チャネル３６は流れ抵抗が殆どないの
でチャネル内の圧力はほぼ均等である。カラー３）の外
面はその全面にわたりほぼ均一なガス圧力を受ける。カ
ラー３）の壁の全面にはほぼ均一な小孔が形成され、乾
燥ガスがカラーの全円周面で単位壁囲槓当たり均一な比
率でカラー壁を通過する。カラー壁の孔１”を微細で互
いに晶接して形成され、隣接すイ）孔から出るガス流は
、この乾燥ガスがジェット噴流にぶつかる前にカラーの
内面から微小距離の肋で互いに一緒になる。

従って、ジェット流の上流域は、第６図に矢印で示す如
くジェット流の外からジェットの１１１に向かって半径
方＋＝Ｊ内方に流れる乾燥ガスの連続流に囲まれる。乾
燥ガスは又動線と平行の下θｉｃ方向への低速度をもっ
ている。

供給源５２より送られる第２の乾燥ガスの部分はチャネ
ル４０と下流カラー３２の壁を通り、ジェット流の下流
域は同様な乾燥ガスの連続流に囲まれる。２個のカラ一
部材の接続部近くの境界壁４１では上記流れは両方のカ
ラーに送られる乾燥ガスが含有される。

乾燥ガスは推進ガスと小滴と共に下流に送られる。小滴
が下θＩＩｌ、へ送られる際小筒内の湿気が蒸発しそ扛
により小ｔ＃群は出口・ｕ４２に到着する前に乾燥粒子
に変換する。これらの粒子及びガスは出１」・ｇを辿り
セパレータ４４に送られここで粒子はガスから分離され
装置より取９出される。

外敢壁ｆｃ貝通して込ら扛る乾燥ガスはジェット流中に
入り込みジェット流中の推進ガスと混合する。更に、ジ
ェット１％流の軸線へ向かう乾燥ガスの流れによりジェ
ット中に乱流が促進され、軸線近くのジェット流の中心
即ち核部分と１１４Ｊ１線より遠い外周域との間におけ
るガスの交換が活発になる。

かかる乾燥ガスの徹底的混廿及び連続添加により、乾燥
中の原料からガスに連続的に水分が移るのにも拘らずジ
ェット噴流の全領域においてガスが所望の低水分に維持
される。

乾燥ガスのそれぞれの部分の温度と推進ガスの温度とは
別々にこれをコントロールすることができる。上流カラ
ー３）に送られる乾燥ガスの第１部分はノズル近傍で推
進ガス及び上流域で乾燥中の原料と混合し、他方下流カ
ラー３２に送られる乾燥ガスの第２部分は下流頭載に２
けるその他ガス及び原料と混ざり合５゜このように乾燥
機の各頭載に対する熱入力従って原料が下流に送られる
際さらされるガス温度のパターンを随意にコントロール
することができる。

多くの場合、原料を上流域では比較曲部いガス視度に下
流域では比較的低いガス温度にさらすことが望ましい。

上流域ではＪＪＡ＃＋は比較曲部い水分含有量を有し水
分を蒸気に転換するのく大量の熱が費やされる。下流域
では、原料は比較的乾燥してお９、そのため蒸発に要す
る水分が少ない。その結果、下流域では蒸発に要する熱
は少なくて済む。推進ガス及び乾燥ガス全上流域に比較
的尚謳で送り込み下流域に乾燥ガスを比較的低温で送り
込むことにより乾燥機の各領域において熱入力が熱要求
量に正確にマツチする。従って、ガス中に送られる熱は
浪費されるのではなく所望の蒸発達成のため有効に使用
される。

その上、乾燥ガスをジェット噴流の全長にわた０、Ｄな
れる温度で送り込むことにより乾燥中の原料の滉度企好
ｉ４限度を超えて上昇せしめることなしに効果的な乾燥
を達成することができる。原料がかなりの水分含有ｍを
有しかつ蒸発にかなりの感賞が費やされる上ａ＠におい
て、小滴の温度は周囲ガスの温度よりかなｒ）ｔい。従
って、上流域におけるガスは比較的高温度に維持され乾
燥中の原料の碗度を不当処上昇せしめることなく蒸発を
促進する。ｉｐ）が下流に送られ次第に乾燥してくると
、蒸発率が増加する。ガスから乾燥中の原料へ引続き熱
が移るので原料の温度は周囲ガスの温度に近づく。下流
域におけるガスの温度は原料の過熱のないように制限さ
れるべきである。原料の流れの全長にそい異なれる温度
でガスを供給することにより高いガス温度を上流域に維
持し他方下流域に低いガス温度を維持する。

若し下流域に送られる乾燥ガスの温度が十分低いと、下
流域における混合ガスの温度が乾燥中の原料の温度より
低いことが有り得る。この場合、熱は乾燥中の原料から
ガスに移る。従って乾燥された原料は回収される前に流
れ内で冷却される。

原料の流れの方向を横切って乾燥ガスを射出することに
より達成される原料のガスに対する完全な露出により効
果的にしてかつ迅速な冷却が得られる。「乾燥ガス」な
る川崎は便宜上原料の流れを横切る方向に射出するガス
を示すよ５用いられているが、原料の冷却に用いる乾燥
ガスの一部又は全部は原料が既に乾燥し終った佼にも原
料と僧触する点理解せねばならぬ。冷却に用いる乾燥ガ
スの一部もしくは全部は原料がその最終の水分含有量に
達する流れの全長にそった地点の下流に射出することが
できる。

原料が回収前に流れ内で冷却すると、乾燥に要する時間
だけ高温にさらされる。対照的に普通のＩ！ｊｔ精乾燥
プロセスの場合乾燥した原料を回収前に冷却することは
通常実施不司能である。在来のプロセスの場合、乾燥原
料は普通高温で回収され従って回収後熱による劣化を酸
９易い。

上述Ｑ如き実施例において、乾燥ガスの２つの部分が２
つの異なった温度で使用されている。流れの全長にそう
異なれる領域に異なれる温度で乾燥ガスを送り込むこと
により達成するｆ９ｒ望の効果は、乾燥ガス′ｆ、２つ
以上の部分にして２つ以上の饋城に送り込むことによＶ
増大でさる。例えば、乾燥ガスの３つの部分を１％編中
間温度及び低温で送り込んでも艮い。

その他のガス１度のパターンも使用できる。従って、若
し推進ガスが流れの上流域に向け射出される乾燥ガスよ
り低い温度で送り込められる場合、混合ガスの温度はノ
ズルのすぐ傍では低く上流域内で下流方向に漸次増加す
る。従って、噴霧化さｎた原料の温度は乾燥プロセスの
ｋｔ？）Ｊの部分中きわめて低い。この効果は乾燥ガス
を最上流域に低温度で送り込み次の領域には高温度で送
り込むことＫより増加する。最初の乾燥相の間における
低温は、水分がある時には熱に対し特に敏感なるも乾燥
するに従って敏感性が劣るような原料忙は役立つ。例え
ば、コーヒ及び茶のエキスは乾燥するに従い加熱時揮発
性香りの煩失を受けづらくなるものと１にしられている
。

上述の構成の場合、乾燥ガスの流れはジェット噴流の１
１１１線を中心にして対称形である。拡散器又は外殻壁
のそ扛それの部分からの乾燥ガスの内方への流れは壁の
１ｊｆｅ４方向反対の個がｆから反対方向に進む同球な
内向きの流れによりつり合いがとれる。このＩＩｉ燥ガ
スの対向流は１ｔｌｌ巌から噴精状原料を片寄らせはし
ない。面しながら、第３図で最も明かに判るように乾燥
ガスｒＣより噴き状原料は殻体壁から啼れて保たれる傾
向をもつ。外殻壁の方に外方に動く小滴や粒子はすべて
内向きに流れるガスに出会い軸線の方に戻る。

ガスのジェット流に周囲ガスは乗り易く従ってジェン）
ｌ！ｊｔ流の上流端近くに局所的真空の形成が行われ易
い。この局所的真空により周囲ガスがジェット噴流の外
側で上流に流れる。内向に流れる乾燥ガスによっかかる
再循環が閉止される。

ジェット噴流は、その軸線近くの中心域では高速で１１
４１１綴から遠く離れた外周域では低速のａ特のガス速
度の輪郭をその特徴としている。このジェット流に関連
する独特の速度輪部が拡散するにつれ、周囲からのガス
に乗る要求又は傾向従って再循環を引き起こす傾向も又
消失する。乾燥ガスにより騎起される倣妊的な混合によ
りジェット流の中心域とその外周との間におけるモーメ
ントタムの移送が促進される。このよ５に乾燥ガスにょ
クジエツト流の速度プロフィルの消滅が促され従ってそ
の飛沫同伴要求が秋少する。

その上、外殻壁を頁いて送り込められる内向きに流れる
乾燥ガスはジェット噴流の残りの飛沫同伴要求を満たす
。外殻の上流端近くの単位相方向長さ当たりの外殻壁を
買〈乾燥ガスの＃ｉｔは単位長さ幽たりのジェット流の
飛沫同伴要求率を超過するのが好ましい。従って、ジェ
ット流の外側では若干の乾燥ガスの下降流がある。着し
外殻壁の下流域を通する軸方向単位長さ当たりの乾燥ガ
スの流量がジェット噴流の飛沫同伴要求率より少ない場
合には下＃、に流れる余分の乾燥ガスがこの不足を補う
ことができる。上流域に乾燥ガスが不足し下流域で過剰
になる逆のｔｉｌｔ’勢は好ましくはない。

ジェット流の外にガスの土昇υ１ｔ、が発生し再循Ｍを
引き起こす。換言すれば、ジェット流の全長に七５任意
の地点より上流のジェット流の部分に向け射出される乾
燥ガスの全量従ってその任意地点の上流の外殼４Ｍを貢
く全乾燥ガス流量がジェット流のその部分に対する全飛
沫同伴要求度に等しいかもしくはこれを超えるのが好ま
しい。

内向きに射出された乾燥ガスの影ｑＩＩを受は哀えつつ
あるジェットの実際の飛沫同伴要求度なるものは間単に
は＃算できるものではない。而しながら、一定のノズル
を介し一定の推進ガスの流量により発生するジェット噴
流に対し、実際の飛沫同伴要求率は対応するフリージェ
ットｕｕち同流量で同じノズルから内向き射出の乾燥ガ
スなしに無限の空間中に射出される推進ガスのジェット
噴流の飛沫同伴要求度より小さい。かかるフリージェッ
ト流の単位長さＥ当たつの飛沫同伴要求度は次の式で近
似的に与えられるＯ ここで、”Ｏはノズルを通る推進ガスの総流量、ＤＦｉ
ノズル絞りの１１径を表わす。

本文に用いる「埋崗上の飛沫同伴要求度」は上記式によ
り計算される対応フリージェット流に対する飛沫同伴要
求度のことである。若し内向きの乾燥ガス流がジェット
の理嗣上の飛沫同伴要求度に等しいかもしくはこれを超
えるような場合には乾燥ガス流はジェットの実際の飛沫
同伴要求度を超える。

好ましい関係に次式で表わせる。

ｘ”’ｑ　　　　　　　　　　　ｘ＝’ｑＲｄｘ　　　
　　　　　　　　Ｅｄｘ Ｘ＝ａ　　　　　　　　　　Ｘ＝口 ここに、Ｒは外殻壁の軸方向単位長さ当たりの乾燥ガス
の貫通流量、Ｘはノズルの絞りからの下流側の距離、ｑ
ｆ′ｉ任意の数値を示す。

上述の飛沫同伴要求度と乾燥ガス流量との間の関係は、
ノズルのすぐそばの領域でノズル径の１０倍かそれ以上
の軸方向距離即ちゼロとＩＯＤとの間のｑＯＩＩＭＥ対
し維持されるのが好ましい。

その領域でジェット噴流が目に見えて衰えるのでそれ以
上下流側で上記関係を維持するのはさして重要ではない
。面しながら、ノズル径の１０倍通常約６０倍〜６０倍
より大さい距離に対する上記関係の維持により８循環問
題に対する一段と大きな保証が得られる。

本発明の好２ＩｉｉｌＩ実施例による乾燥工程において
、若干の要因の連動作用によつ乾燥中の原料の乾燥座壁
に対する付着が抑制されるものと１とじられている。粘
着は普通湿性原料のチャンバ壁に対する衝突に帰因し、
乾い友原料は通常壁に粘着することはない。本発明によ
り達成される改善された混合ならびに所望のガス温度分
布により急速冷却が促進され従って原料が壁に衝突する
前に冷却されるのが促進さ扛る。再循環により、乾燥中
の原料は外方にチャンバ壁に向かって運ばれ易くそのた
め衝突及び粘着が促進される。従って、乾燥ガスによる
再循環の抑制により粘着が抑制される。又、内向きに流
れる乾燥ガスにより乾燥中の原料がチャンバ壁から遠ざ
かるよ５に内方に吹き飛ばされ、更に原料の壁に対する
粘７ｋを抑制する。

外餞壁への湿性原料の衝突を最小におさえるため、±ｔ
ＪＩｔ域の外衣壁をジェット流の外側境界面より外部に
配置するのが好ましい。ジェット流は一般にはつきりし
た具体的な境界をもたす、ジェットの＠Ｂ核から次第に
遠ざかるにつれ下流方向のガスの速度は試少し、ジェッ
トとその周りとの間における不連続性が猷つきりしなく
なる。内向きに流れるガスによる妨けのないフリージェ
ットの外側境界は、普通ノズルの絞り部から外方に拡が
り約２６．５°の夾角を有する理論的切頭円錐形として
衣わされるものである。実際のジェットは乾燥ガスの働
きによりその拡が９角度は小さくなるけれど、本発明に
よる乾燥装置の設ＮｆＫはフリージェットによる概算が
用いられる。従って、外殻壁の上流域が上述の切頭円錐
体の外側に横たわるよう外殻壁が構成される。噴楊化さ
れた原料がほぼ乾燥しておｒＪかつ外殻壁間対する原料
の衝突が重要ではないような下ηｆ、　ｈＡにおいては
、外殻壁に理論的切頭円錐形に配置しても良い。

外殻壁は外衣の縦軸線と平行かもしくは約３）４０又は
未満の角度で動線から外れて拡がるようにイ・４成する
のが好ましい。従って、切頭円錐形外殻壁は約７°未満
の夾角をもつのが好ましい。若し外殻壁が切頭円錐形で
はなくその他の回転ｒ川の形、轢をもつ場合にはかかる
表面の母線はＭ＠勝より約６１／２°より大きい角度に
外れてはならぬ。

乾燥ガスと小滴との間における最良の相互作用を得、装
置容＆を最小に抑えるため、外殻壁又は拡散器壁は上述
の諸点を考慮の上出来るだけ縦軸線に近接して配置せね
ばならａＱ。本発明はいかなる作動埋崩によっても’＋
［ｆＩＪ限されるものではないが、乾燥ガスが拡散器壁
の孔を貫通する際乱流渦巻きが発生し、これらの渦巻き
が乾燥ガスと小滴との間の相互作用に役立つものと信じ
られている。更に、これらのめ巻きは乾燥ガスと一緒に
内方に移動するにつれ衰えるものと信じられている。拡
散壁とＩＩＡ霧状）ＪＡ料の流れとの近接装置により原
料の狗巻きに対するより良き両川が得られるものと（Ｓ
じられている。好適には、拡散壁の少なくとも一部が凭
れの中心から約２５０の範囲内に配置され流れの中心へ
の渦巻きの幼未的伝にか得られる。

これら′＃６＠きと分散ｍ科との１ｉＪＪにおけるもつ
とも効果的な相互作用は外衣又は拡散器の壁近くに行わ
れるものとイｇじらｔている。従って、壁に近づく小部
群がもつとも迅速に乾燥され、従ってそｎ以上の精精状
涼料の壁−＼の粘漕が抑購される。

又、孔のサイズも重要であると１ごしられている。

乾燥ガスが孔から出る除発生する狗巻きのサイズは孔の
サイズに直接関連する））のである。渦巻きと噴猜状の
原料との間におけるＭ通の相互作用は渦巻きのサイズが
小滴のサイズにほぼ等しくなった時発生する。この関係
の達成には、個々の孔のサイズは主として噴霧段階で発
生する小滴の平均径の約０．１倍から約１０恰好通には
約１．０倍ないし約５．０倍であらねばならぬ。ここに
、孔の１サイズ」とは孔全貫通する最大の剛性の球状粒
子のＩＵ径を意味している。

第４図に示す本発明のほかの実施例によれば、装置には
、細長い矩形状の開口を有するノズル６０とノズル内に
配置せる矩形状の出口を有する送り管６２が用いられて
いる。ノズルはほぼ矩形断面の筒状多孔性外殻６４内に
向けらね、外殻の壁は外殻の下流端の方に外方に張り出
している。

ノズル６０に送り込められる推進ガスに送り管６２に送
り込められる液が乗せられｇＪｔＳ化される。

ガスはノズルよりはｔヂ矩形断面のジェット噴流として
流出し、それと−緒に小滴の流れを運ぶ。外殻６４０幅
の大きい側及び小さい側の両方を貫いて乾燥がスが供給
される。第１図から第６図ＶＣついて説明せる上記実施
例の場合における如く、ジェン）Ｉ’Ｊｔ流は多孔性外
殻から中心に向かって射出された乾燥がスにすりがり包
囲され、ｒ＊霧状原料は乾燥がスの対向する内向きの流
れの開音通過する。

ジェット流の飛沫同伴要求度と外衣を貫通する乾燥がス
流量との間における上述の関係は非円形断面のノズルを
用いた第４図の如き構成にも適用される。矩形状ノズル
の場合、ノズルの幅の小さい寸法はノズルの直径と見做
されねばならぬ。矩形状のノズルから流出するジェット
噴流は円形ノズルより流出するジェットと殆ど同じよう
に外方に拡がる。中心に向かって流れるガスの影響を受
けない矩形状ノズルから流出するフリージェットの理論
上の側部境界はノズルのヘリから延びる側面を有し、対
向側面は約２５．５°の夾角を形成するようなオペリス
ク型の形状をしている。この場合も、ジェット流は乾燥
がスにより若干せはめられるが、理論上のフリージェッ
トの境界を外殻の最初の設計に用いても良い。

第５図に示す装置には複数個の切頭円錐形の多孔性外殻
６６と関連ガス送り管６８が設けられている。それぞれ
のがス送り管はノズルを介し関連する外殻内に推進ガス
を放出するよう構成され、乾燥すべき液原料は各がス管
内の送り管（図示省略）を通じて送り込められる。外殻
体をかこむチャンバ（図示省略）を介して供給される乾
燥がスは外殻を通じて射出される。従って、谷外殻は第
１図から第３図について述べた乾燥室の上流部分と同じ
装幀で作動し、各ノズルから流出するジェット噴流はそ
の全長の上流部分にわたり中心に向け射出される乾燥が
スによりすっかり囲まれている。外殻の下流端は一対の
対向する多孔性のプレート７０の間におかれ、追加の乾
燥ガスが室７０より多孔性プレートを介しＣ送り込めら
れる。

外殻より流出するがス及びｌ！Ｊｅ化された原料が第５
図の矢印で示したように多孔性プレートから射出する対
向する乾燥がスの内向きの流れの間を通る。プレートか
ら出る乾燥がスは、噴霧状原料と乱流状態で混合し外殻
から流出するガスと混ざり合う。外殻から流出するがス
及び噴霧化された原料の流れはプレートの間を通る際完
全には内向きに射出された乾燥がスにより囲まれること
はない。隣接光間の領域における栴循環の可能性を最小
限に抑えるため、それぞれのノズルから出るジェットが
関連外殻内でほぼ消滅するように外殻６６の形状ならび
に乾燥がス流を構成する。従って、それぞれの外殻は関
連ノズルからノズル径の少なくとも１０倍の距離にわた
り下流に向かって延び、乾燥がスはそれぞれの外殻を介
してジェットの理論上の飛沫同伴要求度に少なくとも等
しい割合で送り込められるのが好ましい。

上述の実施例において、原料は推進がスのジェット内に
投入される。而しながら、原料は推進がスを使用せずに
噴霧化し射出しても良い。第６図に示す装置には、上流
端及び側部全閉じた乾燥室７４が含まれる。乾燥室の２
つの対向する１１４１Ｉｓは多孔性拡散プレート７６に
より形成されている。

それぞれの多孔性プレートはがス供給源に接続するチャ
ンバ１８と連通している。噴霧化ノズル８０が室の上流
壁に取付けられている。それぞれの噴霧化ノズルには室
内に対して開口する複数個の微小オリフィスが設けられ
ている。噴霧化ノズルは高圧ポンプ８２に接続されてい
る。

乾燥さるべき液原料はポンプ８２でノズル８０を介して
送られ各ノズルから微細小滴流が下流に流ねる。室Ｔ８
を介して送り込まれる乾燥ガスは多孔性プレート１６を
通じ小滴流に向け射出される。流れはその全長にわたり
分布する対向状の乾燥ガスの内向きの流れの間を通り分
散された液は乱流状態の下で乾燥がスに効果的にさらさ
れる。

好適には多孔性プレー）７６従って対向状に内向きに流
れる乾燥ガスは原料かはぼ乾燥している地点を超えて更
に下流に延びる。

チャンバの上流端は閉じているので、チャンバに連続的
に流入する乾燥ガスの流れにより内部の乾燥がスは下流
に押しやられる。乾燥されたＪｌｆｉ、料はチャンバの
下流端に接続するセパレータ（図示省略）内で回収され
る。

推進ガスのジェット流がないのでかかるジェットで誘動
される再循環を防ぐよう乾燥がス流を構成する必要が全
くない。従って、小滴の流れは内向きに射出される乾燥
がスで完全に囲まれることは無い。父、乾燥に要する熱
は完全に乾燥がスＶこより供給される。Ｂ「望の噴ｍ度
を提供できる准噴霧ノズルはどんなものでも使用しても
良い。その他の点においては、乾燥作業に既述の場合と
同じである。

噴霧方法には係り無く必要乾燥時間は小滴の直径につれ
著しく変動し、大粒の小滴は乾燥に時間がかかる。従っ
て、約７０ミクロン又はそれ未満の平均小滴サイズに９
を霧化するのが好ましい。比較的ゆっくり乾燥する大粒
の小滴が乾燥機の壁に衝突し同時に依然水分を含み従っ
て壁に粘着することがある。普通、きわめて大型の小滴
の割合は小＃Ｉ直径分布におけるバラツキ度合いに直接
伴って変動し又平均の小滴径にも直接伴って変動する。

従って、小滴サイズ分布が均一になればなる程大きな平
均小滴径のものが粘着を伴うことなしに得られる。約６
６ミクロンの平均小滴径、２）２ミクロン以上の径の小
滴が６％で１２．２％が１５０ミクロンから２）２ミク
ロンの範囲に噴霧化するのが良好な結果をあげる。乾燥
プロセスに関する限り、小滴径には下限値はない。本文
にあげる小滴径なるものは乾燥された粒子の径が噴霧段
階で生産される小滴の径に等しいものとして乾燥ずみ粒
子の直径を測定することにより決められる。

約４０チ固形含有率又はそれ以上の水性食品原料などの
粘性のあるもしくはその他噴霧化困難なる液状原料の場
合、液を推進がスに乗せ推進がスを第１図から第５図に
ついて述べた如くオリフィスを貫通せしめることにより
最も良好に噴霧化することができる。普通、推進がスが
ノズル絞り部で音速近く又は音速に達した時もつとも効
果的な噴霧化工程が達成される。

推進ガス及び乾燥がスは通常空気なるもその他のがスも
使用できる。乾燥プロセスには普通水分の蒸発を伴うも
のであるが水以外の液体を含有する原料も同様に乾燥で
きる。砂糖の水浴液、蜂蜜ならびに糖みつなどの砂糖を
ベースにした原料は乾燥により粘性にして非結晶状態に
なり乾燥完了後相当な時間にわたりその状態に保たれる
。かかる原料の処理工程における粘着問題を避けるため
、その他の原料を砂糖ベースの原料と混合し核形成位置
を提供し結晶化を促進せしめる。

本発明は、ミルクやコーヒ、きくしじや、茶の水性エキ
ス、かかるエキスの混合物ならびに砂糖、糖みつ又は蜂
みつの入ったエキスを含む組成物などの食料液の乾燥に
特に適している。本発明による迅速乾燥、乾燥機内の再
循環の無発生及び調節可能の製品温度により製品の香り
が保たれるものとイｇじられている。

水性の食品液の乾燥のための本発明の典型的実施例の場
合、ノズル上流における推進がス温度は約５００°Ｃ又
は未満であり、乾燥がスは約１２０００から約２）０’
Ｃの温度で上流域に送り込められ下流域には約８０℃未
満の温度で送り込められる。

乾燥ガスの全ｔＮ、＊は推進ガスの全流址の約１０倍〜
２０倍が普通である。この状態の下では、乾燥機内の原
料の薄布時間を約５０ミリ秒又はそれ以下に抑えた状態
で普通の食品液を産業規模の菫で効果的に乾燥させるこ
とができる。かかるプロセスのための外殻又は乾燥室は
長さが１ｍ〜２ｍで直径が１ｍ以下のものである。

次の例には本発明の特徴が示されている。この例に述べ
られた固形物含有蓋及び水分含有量の優は亜叛当りの俤
である。

〔例１〕 第１図から第６図に示したのと同じ装置が用いられてい
る。ノズルにＩＥ３ｎ径の絞り部が形成されている。外
殻は長さ約１ｍ、上流端における内径約７ｃｒＩＬ１下
流端における内径的３３ｃＩｒＬの切頭円錐形をしてい
る。外殻の平均孔サイズは約６０ミクロンである、約４
５チの固形分を含む水性コーヒエキスが約７０　ｋｇ／
ｈｒの割合で送り管を通じて注入される。２６７　ｋｇ
／　ｈｒの推進ガスが約４１０°Ｃでノズルに供給され
、このがスがノズルを通る際膨張により約３）０℃に冷
却される。１６６２）ＫｆＩ／ｈｒの乾＆Ｌ空気が約１
６０°Ｃで外殻の上流部半分に送り込められ、１９４８
　ｋ＆／ｈｒの乾燥空気が約４２℃で外殻の下流半分を
通して送り込められる。空気及び乾燥原料は外殻の下流
端より約８０００で流出する。コーヒのエキスは約２０
〜６０ミクロン、約５％水分の粒子に乾燥される。

外殻壁土には検出できるような原料の堆積が発生しない
。乾燥製品より得られる飲料品は、目かくしテストにお
いて同一のエキスに対する普通の塔噴霧乾燥により得ら
れる粒末まり製造した飲料品より味覚鑑定者により優ね
たものとして好筐れたＯ 〔例２〜６〕 使用された装置は例１と同じものだが、ただ上流端で約
２２ｃ！ｒＬの内径、下流端で約３２ｃｒＩＬの内径の
断面をもつ切頭円錐形の上流部分と、内径的６２０の円
筒形下流部分よりなる外殻のものである。両方の部分に
は約６０ミクロンの平均サイズの孔が形成されている。

空気の流量は室温大気圧の下で空気が装置に入る際加熱
及び圧縮前に測定される。推進ガスの圧力及び温度はノ
ズルのすぐ上流の個所で測定される。出口温度は、外殻
の下流端から約１ｍの所で測定した出口管内のがス及び
乾燥製品の混合物の温度である。いずれの場合において
も、約２８，３００　Ｊの乾燥がスが毎分外殻の各部分
を通過する。各個におけるその他パラメータは次の表に
あげられている。

〔例７〕 ４４％の固形物を含有する茶エキスを例２〜乙における
のと同じ装置を用い１１５ｋｇ／ｈｒの液送り量で乾燥
し、推進がス及び乾燥がスとして空気を用いた。推進空
気流量は３）７　ｋｇ／ｈｒで、全乾燥がス流盪は２８
６０　ｋｌ？／ｂｒで多孔性外殻の上流及び下流の両部
会に均等に振り分けた。ノズルのすぐ上流域において推
進がスは９６°Ｃで、ノズル全通過すると約２８°Ｃに
冷却された。乾燥空気が外殻の上流部分に２４６℃で送
り込められ、下流部分には９６°Ｃで送り込められた。

従って、噴霧状エキスは混合ガスに対し低温高温中間温
度の順でさらされる。出口偏度は約８５℃である。製品
は約６．５％の水分含有率である。

〔例８〕 約４８チの固形成分にあらかじめ濃縮したミルクを例７
と同じ方法及び装置を用いて乾燥した。

但し故送り菫は１７０ゆ／ｈｒで、推進空気流量は４７
６　Ｘ／／ｈｒであった。出口偏度は約６５℃で製品の
水分含有率は約５％である。

【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一部所面の
図、 第２図は第１図の装置の一部分を示す断片的概略断面拡
大図、 第６図は第１図の１ｗ３−３による概略断面図、第４図
は本発明の他の実施例による装置の一部分を示す概略断
面図、 第５図及び第６図は本発明の史に他の実施例による装置
を示す断片的概略斜視図である。 １０・・・ノズル、１２・・・外殻、１４・・・送り管
、１８・・・ノズル、２４・・・絞り部、２６・・・ハ
ウシング、２８・・・送り管、３）・・・上流カラー、
３２・・・下流カラー、３４．３８・・・ハウシング、
３６．４０・・・環状チャネル、４２・・・出口管、４
４・・・セパレータ、５０．５２・・・乾燥ガス供給源
、４６・・・准原料供給源、５４・・・ジェット噴流。

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. （１）液原料を乾燥する方法にして、 イ、原料を噴霧化し噴霧状原料の流れを下流方向に射出
   し、 ロ、前記下流方向を横切る方向に前記噴霧状原料の流れ
   の両側から該流れに向け乱流状態の乾燥ガスを射出する
   ことにより噴霧状原料を乾燥ガスに接触せしめる段階を
   有し、乾燥ガスは、噴霧状原料が対向する乾燥ガスの内
   方への流れの間を通過するように前記噴霧状原料の流れ
   の全長にそい配分され、それにより乾燥ガスが噴霧状原
   料と混合し該噴霧状原料は下流に動く際乾燥する液原料
   の乾燥方法。
2. （２）原料は下流に射出され、推進ガスをノズルに通し
   原料をノズルの絞り部の上流で推進ガス中に同伴せしめ
   ることにより噴霧化せしめ、原料がノズル貫通の際推進
   ガスにより噴霧化され、推進ガスはノズルから下流にジ
   ェット流で流れ該ジェット流に噴霧化された原料が同伴
   せしめられる特許請求の範囲第１項による方法。
3. （３）前記乾燥ガスは、ノズル近くの上流域においてジ
   ェット流が内方に流れる乾燥ガスにより完全に囲まれる
   ように射出される特許請求の範囲第２項による方法。
4. （４）乾燥ガスは、ノズルとノズル径の１０倍だけ下流
   との間における任意の地点に対しノズルと前記任意の地
   点との間におけるジェット流の部分に向け射出される乾
   燥ガスの全量はノズルと前記任意の地点との間における
   ジェット流の部分の全理論的飛沫同伴要求度に等しいか
   もしくはこれを超えるように射出される特許請求の範囲
   第６項による方法。
5. （５）推進ガスはノズルの絞り部で音速に達する特許請
   求の範囲第２項から第４項のいずれか一つの項による方
   法。
6. （６）異なれる温度で乾燥ガスが原料の流れの全長にそ
   う異なれる領域に向け射出される特許請求の範囲第１項
   から第５項のいずれか一つの項による方法。
7. （７）上流域に向け射出される乾燥ガスは下流域に向け
   射出される乾燥ガスより高温度である特許請求の範囲第
   ６項による方法。
8. （８）乾燥原料は前記下流域に向け射出される乾燥ガス
   により冷却される特許請求の範囲第７項による方法。
9. （９）原料は約７０ミクロン未満の平均径の小滴に噴霧
   化される特許請求の範囲第１項から第８項のいずれか一
   つの項による方法。
10. （１０）乾燥ガスの少なくとも若干は原料の流れ近くに
    配された多孔性拡散具を通じて送り込められ、該拡散具
    の孔は前記噴霧化段階で形成される小滴の平均直径の約
    ０．１倍から約１０倍のサイズである特許請求の範囲第
    １項から第９項のいずれか一つの項による方法。
11. （１１）液原料は、ミルク、コーヒエキス、チュリエキ
    ス、茶エキス及びこれらの混合物もしくは砂糖、糖みつ
    又ははちみつを含むこれら単体又は混合物の群より選ば
    れる水性食品である特許請求の範囲の範囲第１項から第
    １０項のいずれか一つの項による方法。
12. （１２）液原料は重量当り少くとも約４０％の固形分を
    含有する特許請求の範囲第１１項による方法。
13. （１３）液原料を乾燥するための装置にして、イ、原料
    を噴霧化し噴霧化された原料の流れを下流方向に射出す
    るための装置と、 ロ、前記下流方向を横切り前記原料の流れの両側から該
    流れに向け乾燥ガスを、該ガスが前記原料の流れの全長
    にそい配分され乾燥ガスが噴霧化された原料と混合する
    ように乱流状態で射出するための装置を有する液原料の
    乾燥装置。
14. （１４）前記乾燥ガス射出装置は前記下流方向に延びる
    対向する多孔性表面をもつ拡散具と乾燥ガスを前記対向
    面に貫通せしめるための装置を有し、前記噴霧化及び射
    出装置は前記対向面の間に噴霧原料の流れを射出するよ
    う作動する特許請求の範囲第１３項による装置。
15. （１５）前記拡散具に多孔性の細長い筒状外殻を有し、
    乾燥ガスを対向面に貫通せしめるための前記装置は外殻
    の外面に乾燥ガスを圧力の下で吹きつけるための装置を
    有し、前記噴霧及び射出装置は外殻内の長手方向に噴霧
    原料の流れを射出するよう作動する特許請求の範囲第１
    ４項による装置。
16. （１６）前記噴霧・射出装置は、前記外殻と整列せるノ
    ズルと、推進ガスが前記外殻内の下流方向に向けられた
    ジェット流としてノズルから出るように推進ガスを圧力
    の下でノズルに送り込むための装置と、ノズルの絞り部
    の上流で推進ガス中に液原料を同伴せしめるための装置
    を包含する特許請求の範囲第１５項による装置。
17. （１７）前記ノズルと前記外殻の内面は回転面であり互
    いに同軸状である特許請求の範囲第１６項による装置。
18. （１８）前記乾燥ガス射出装置は、前記対向面の上流か
    ら下流の範囲にそう異なれる部分を通じ乾燥ガスを異な
    れる温度で射出するための装置を有する特許請求の範囲
    第１４項から第１７項のいずれか一つの項による装置。