JPS63229101A - 濃縮装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は高粘性液体の濃縮に用いられる強制循環型の濃
縮装置に関する。

（従来の技術） 液体、例えば魚肉エキス、畜肉エキス等を該液体の流路
と、該流路と画成された加熱媒体とから成る熱交換器を
用いた間接加熱手段と、減圧下漬体の水分を蒸発させる
蒸発装置との間で強制的に循環させ、該液体を濃縮する
強制循環型濃縮装置はすでに知られている。

以上の従来の濃縮装置においては、間接加熱手段の熱交
換器として、プレート式熱交換器及び多管式熱交換器等
が用いられていた。

（発明が解決しようとする問題点） 以上の従来技術で用いられるプレートヒータ式熱交換器
は、ヒートプレート間を液体が層状に流れるため、プレ
ートと接触する外層と中央部の内層との間に液体の入れ
替りがなく、特に高粘性の液体ではこの傾向が強い。こ
のため液体のプレートと接触する外層部は常に高温にさ
らされることとなり、液体の濃縮に伴いコゲ付が発生し
たり、或はコゲ付を防止するには過度の加熱を防止する
必要があり、加熱温度に限界があった。

また、多管式熱交換器においても、管内を液体が層状に
流れ、熱媒体に加熱される管と接触する外層と、中央部
の内層との間に液体の入れ替りがなく、同様の問題を有
していた。

本発明は斯かる従来技術の問題点を解決すべく成された
ものであり、加熱中に液体が層状に流れることを防止し
、液体を焦げ付かせず高粘度もしくは高濃、度まで効率
よく加熱濃縮できる濃縮装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 前記問題点を解決するための手段として、前記強制循環
型濃縮装置において、前記間接加熱手段の流路中に前記
被処理液体を攪拌する固定攪拌機構を設けた。

（作用） 上記手段によれば、間接加熱に際し、被処理液体は攪拌
され、各部均等に熱交換されて加熱され、層流とならず
均一な温度分布となる。従って外層部のコゲ付は防止さ
れ、効率の良い加熱がなされるばかりでなく、被処理液
を高粘度もしくは高濃度まで加熱濃縮できる。

（実施例） 次に本発明の第１実施例を添付図面を参照しっつ説明す
る。

第１図は本発明の第一実施例を示す模式図であり、１は
減圧下被処理液体の水分を蒸発させる蒸発缶である。該
蒸発缶１の下流には管手段３を介してモータ５ａを備え
る循環ポンプ５を設けてあり、該ポンプ５は蒸発缶１内
の被処理液体を管手段７を介して間接加熱装置９に圧送
するとともに、該間接加熱装置９より管手段１１を介し
て蒸発缶１内にもどす。尚、蒸発缶１内は、弁１ａを設
けた管手段１ｂを介して減圧装置（不図示）に接続され
ている。

斯かる構成により、蒸発缶１の投入口ＩＣより投入され
た被処理液体は、ポンプ５により管手段３．７．ｌ’ｌ
を介して蒸発缶１と間接加熱装置９との間で強制的に循
環せしめられる。従って、蒸発缶１での水分蒸発と間接
加熱装置９での加熱を繰り返さ−れる被処理液体は、徐
々に濃縮される。

以上説明した強制循環型濃縮装置において、間接加熱装
置９は、後述のユニット１３Ａ。

１３Ｂ、１３Ｃを連管１４で直列に連結して成り、該ユ
ニット１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃは第３図に示される如く
である。

ここで、第４図〜第６図を参照して、上記ユニットを説
明する。第４図は間接加熱装置９のユニットの一例を示
す図であり、ユニット１３は、液体が流通する内筒１５
とこれの外周を覆う外筒１７とからなり、内筒１５の両
端にはユニット１３相互を連通接続する連管１４・・・
への取付フランジ６０１，６０２が設けられ、外筒１７
の軸方向両端部には閉蓋７０１，７０２が内筒１５の両
端部近傍外周から半径方向外方に延びる如く形成され、
外筒１７の一端土壁には間接加熱手段人ロア０３を、又
他端下壁には同圧ロア０４が形成され、内・外筒間の空
間を媒体通路７０５とする。

内筒１５内の液体通路６０３内には固定攪拌機構１９を
設け、固定攪拌機構１９は実施例では第４図に示される
如き板状体を中、央部を中心として９０＠ひねって軸方
向に螺線状となる翼体８０１で構成し、これを軸方向に
位相を相互に９０゛ズラせて軸方向に複数個配設し、第
６図は第５図の翼体８０１を上から見た平面図で、第４
図では翼体８０１・・・を９０°位相をズラせて順次通
路６０３内に軸方向に配設したもので、実際は通路６０
３の略全長に亘り配設されている。

以上のユニット１３を複数（１３Ａ、１３Ｂ。

１３Ｃ）用意し、相互に反転して入口部７０３と手前の
出口部７０４を接続し、出口部７０４を次段のユニット
の入口部７０３に接続し、最終段のユニット１３Ｃの入
口部７０３を間接加熱媒体の供給ライン２１に接続し、
一段目のユニット１３Ａの出口部７０４を排出管手段１
９に接続する。そして個々のユニット１３Ａ、１３Ｂ。

１３Ｃの内筒１５の端部はＵ字型の連管１４に接続し、
各ユニット１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの内筒は連通接続さ
れる。

一段目のユニット１３Ａの内筒１５の下流端を既述の管
手段７に接続し、最終段のユニット１３Ｃの下流端を管
手段１１に接続する。

間接加熱装置９に用いられる間接加熱媒体は、例えば熱
水や水蒸気等を用い、供給ライン２１から最終段１３Ｃ
の外筒入口部７０３に流入させ、媒体は各ユニットの通
路７０５・・・が各出口部で接続していることから各通
路を流れ、一段目のユニット１３Ｃの出ロア０４から排
出ライン２２に排出され、これにより内筒１５内の液体
を間接加熱する。一方、ポンプ５から圧送される液体は
内筒１５・・・内の通路６０３内を上流から下流へ流れ
、通路６０３・・・内の固定翼体８０１・・・によって
液流はひねられ、且つ次段のものが位相が例えば９０’
ズしていることにより分割されてひねられ、順次これを
反復して効率的に攪拌されつつ下流に送られる。従って
液流は層流となることがなく、外層、中間層、内層夫々
が万遍なく攪拌されつつ内筒１５の内壁に接しつつ６勤
し、効率良く熱交換を行って加熱されることとなる。

以上において、攪拌機構１９を構成する翼体８０１・・
・の数等を選定することにより被処理液体の物性に応じ
て最適条件で加熱するように設定することができる。

ここで、ユニットを直列に配設した間接加熱装置の攪拌
機構変更例を該変更例を示す図である第７図を参照して
説明する。

第７図からも明らかなように、本実施例はユニット５０
の内筒６０の液体通路６３内に軸方向に離間して液体の
流れと対向する方向に端部を尖鋭とした小径の軸部８１
を設け、これの外周に放射状に翼片８２・・・を設けて
これを内筒６０の内壁に接合し、翼片８２・・・をひね
り、これにより固定攪拌機構８０を形成した。液体はか
かる機構８０で攪拌されることとなり、外筒７０と内筒
６ｏとの間の通路に加熱媒体を流通させ、液体を間接加
熱する。

次に、第２図を参照して濃縮装置の第２の実施例を説明
する。第２図は、濃縮装置の第２実施例を示す模式図で
あり、第１実施例と同一の部分には、同一の符号を付し
てその説明を省略する。

即ち、本実施例の濃縮装置１０１は、第４図〜第６図に
示されるユニット１３を複数体１３Ａ。

１３Ｂ、１３Ｃ用意し、相互に反転して入口部７０３と
手前の出口部７０３を接続するとともに、一体化された
ユニット１３Ａ、１３Ｂ。

１３Ｃの一方の端部を連結部材１２ａを介して上流側の
管手段７に、他方の端部を連結部材１２ｂを介して下流
側の管手段１１に夫々接続し以りてユニット１３Ａ、１
３Ｂ、１３Ｃを並列に配設して間接加熱装置１０９を構
成したほかは、第１実施例の濃縮装置と同様である。

以上の間接加熱装置１０９においても、ユニッ）−１３
Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの内管１５を流れる液体は、（Ｗ拌
されることとなり、また、ユニット１３Ａ、１３Ｂ、１
３Ｃを並列に配設したことにより、間接加熱装置１０９
での液体流通路の断面積を大きくすることができる。

更に、第３図を参照して濃縮装置の第３の実施例を説明
する。第３図は、多管円筒形熱交換器を用いた例を示す
模式図であり、第１実施例と同様の部分には、同一の符
号を付してその説明を省略する。

即ち、本実施例の濃縮装置は、間接加熱装置１５１とし
て両端部を閏Ｍ１５２ａ、１５２ｂにより閉塞された大
径の円筒状外管１５３に、該外管１５３をその軸と平行
に貫通する小径の被処理液流通用内管１５５を複数本所
定の間隔を設は配設して成る多管円筒形熱交換器を用い
、該内管１５５内に第２実施例と同様の固定攪拌機構１
９を設け、各々の内管１５５，１５５・・・の一方の端
部を連結部材１５７ａを介して上流側の管手段７に、他
方の端部を連結部材１５７ｂを介して下流側の管手段１
１に接続したほかは、第１実施例の濃縮装置と同様であ
る。

以上の間接加熱装置１５１において、供給ライン２１か
ら外管入口部１５９ａに流入する間接加熱媒体は、内管
１５３，１５３・・・相互の間隔を通過し、外管出口部
１６１より排出ライン２２に排出される。

斯かる間接加熱装置１５１によれば、内管１５３を並列
させ且つ多数配設できるため第２実施例における間接加
熱装置より更に大きな液体流通路面積を得ることが可能
である。

ここで、第２実施例の濃縮装置の制御例を第８図、第１
０図及び第１１図を参照して説明する。

第７図は第２図に示された第２実施例の濃縮装置の制御
例を示すブロック図であり濃縮装置の同一部分には、第
２図と同一の符号を付しである。

該濃縮装置の制御は、循環ポンプ制御系２０１、被処理
液体の圧力制御系２０３及び被処理液体の温度制御系２
０５により行なわれる。

被処理液体の温度制御系２０５は、管路１１上に設けら
れた温度センサ２０７と、該温度センサ２０７からの信
号に基づき加熱媒体の供給ライン２１上に設けられた制
御弁２０°９を例えばダイヤフラム２１１で開閉するコ
ントローラ２１２とから成る。該温度制御系２０５は被
処理液体の温度を温度センサ２０７で検出し、コントロ
ーラ２１２で設定最適温度と比較しつつ制御弁２０９を
開閉調整し、間接加熱手段１０９に流入する加熱媒体の
量を調節して加熱温度の制御を行うものである。

また、循環ポンプ制御系２０１は、管路７上に設けられ
た圧力センサ２１５と、該圧力センサ２１５から出力さ
れる電気信号に基づき循環ポンプ５のモータ５ａの回転
数を制御する回転コントローラ２１７とから成る。該循
環ポンプ制御系２０１は、圧力センサ２１５により循環
ポンプ５から吐出される液体の圧力を検出し、回転コン
トローラ２１７で設定最適吐出圧力と比較しりつモータ
５ａの回転数を制御し、以って被処理液体の吐出圧力を
最適な圧力に一定化するものである。この制御を行う場
合、被処理液体の濃度及び粘度が徐々に高くなると、循
環ポンプ５の回転数を低くする必要があり、それにとも
ない被処理液体の流量は減少する。

また、被処理液体の圧力制御系２０３は、管路１１上に
設けられた圧力センサ２２１と、加熱媒体の供給ライン
２１上に設けられた温度センサ２２５と、該温度センサ
２２５からの電気信号を受は取り、最適な被処理液体圧
力を算出するレシオ・バイアス設定器２２７と、圧力セ
ンサ２２１及びレシオ・バイアス設定器２２７からの電
気信号に基づき管路１１上に設けられる制御弁２２９を
ダイヤフラム２３１で開閉制御する圧力コントローラ２
３３とから成る。

以上の圧力制御系２０３は、被処理液体の管路内での沸
騰を防止するものであり、温度センサ２２５により被処
理液体温度として検出される加熱媒体温度に基づきレシ
オ・バイアス設定器２２７にて算出される圧力は、該液
体が沸騰しない温度である。

ここで、レシオ・バイアス設定器２２７での最適圧力の
算出は、第１０図に示されるグラフに基づき行なわれ、
検出された液体の温度（グラフ横軸）から算出される最
適圧力（グラフ縦軸）は、適宜なバイアスを含むもので
ある。

また、上述の制御において加熱媒体温度を被処理液体温
度として用いたのは、間接加熱装置１０９の要部拡大図
である第９図に示されるように、内管１５と外管１７と
の間を流れる加熱媒体Ａの温度ＴａＳ内管１５の温度７
１％内管１５内を流れる被処理液体の外層部Ｃの温度Ｔ
ｃ及び内層部りの温度Ｔ。とは、Ｔ、＞Ｔａ　＞Ｔｃ　
＞Ｔ。

の関係にあり、最も高い温度である加熱媒体Ａの温度Ｔ
、を用いて高めに算出される液体圧力に基づき被処理液
体の圧力を制御する方が安全なためである。

前記圧力コントローラ２２３は、以上説明したレシオ・
バイアス設定器２２７にて算出される最適圧力と、前記
圧力センサ２２１により検出される被処理液体圧力とを
比較して制御弁２２９を開閉制御し、被処理液体の圧力
を最適圧力としてその沸騰を防止する。

次に、第２実施例の濃度装置の別の制御例を第８図に基
づき説明する。

第８図は第２実施例の濃縮装置の別の制御例を示すブロ
ック図であり、第７図に示される制御例と同一の部分に
は同一の符号を付してその説明を省略する。

第８図からも明らかなように、本制御例における濃縮装
置の制御は、循環ポンプ制御系２０１、被処理液体の圧
力制御系３０１及び被処理液体の温度制御系２０５によ
り行なわれ、循環ポンプ制部系２０１及び温度制御系２
０５は第１の制御例と同様であり、その説明を省略する
。

被処理液体の圧力制御系３０１は、加熱媒体の供給ライ
ン２１上に設けられた温度センサ２２５と、管路１１上
に設けられた圧力センサ２２１及び濃度センサ３０３と
、温度センサ２２５、濃度センサ３０３及び圧力センサ
２２１からの電気信号に基づき管路１１上に設けられた
制御弁２２９をダイヤフラム２３１で開閉制御する圧力
コントローラ３０５とから成る。

上記コントローラ３０５は、第１の制御に加えて被処理
液体の濃度上昇にともなう該液体の沸点上昇をも考慮し
た制御を行うものであり、該コントローラ３０５には被
処理液体の濃度に応じた温度と最適圧力との関係が記憶
されている。

コントローラ３０５は温度センサ２２５により被処理液
体温度として検出される温度と、濃度センナ３０３によ
り検出される液体濃度とから上記関係に基づいて最適圧
力を算出する。

しかる後に、コントローラ３０５は、以上の如く算出さ
れた最適圧力と、圧力センサ２２１により検出される被
処理液体の圧力とを比較して制御弁２２９を開閉制御し
、該液体の圧力を最適圧力としてその沸騰を防止する。

以上の制御系３０１によれば、被処理液体の濃度変化に
ともなう沸騰圧の変化に対応することができ、より適正
な圧力制御を行うことができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、間接加熱手段に
おける被処理液体の流路中に固定攪拌機構を設けたため
、被処理液体は該流路を流通する間に攪拌されて層流と
なることはない。従って、被処理液体の濃度及び粘度が
高くなることにより流路中で層流となり、高温の外層部
でコゲ付きが発生するどうことがなく、高濃度及び高粘
度まで濃縮できる。

また、流路中の被処理液体温度が均一となるため、より
高温に加熱でき、効率よく短時間で濃縮でき、品質の劣
化を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

添付第１図は、本発明の濃縮装置の第１実施例の模式図
、第２図はその第２実施例の模式図であり、第３図はそ
の第３実施例の模式図であり、第４図は間接加熱装置の
ユニットを示す図であり、第５図はユニット内の翼体の
側面図、第６図はその平面図であり、第７図はユニット
を直列とした間接加熱装置の攪拌機構変更例を示す図で
あり、第８図は第２実施例の制御例を示すブロック図、
第９図は第２実施例の別の制御例を示すブロック図であ
り、第１０図は間接加熱装置の要部拡大図であり、第１
１図は液体の温度と最適圧力との関係を示すグラフであ
る。 尚図中、１は蒸発缶、９，１０９，１５１は間接加熱手
段、１９．８０は固定攪拌機構である。 特　許　出　願　人　　キッコーマン株式会社代理人　
　弁理士　　　下　　１）容−即問　　　　弁理士　　
　　大　　橋　　邦　　度量　　　弁理士　　　小　　
山　　　　有量　　　弁理士　　　野　　１）　　　茂
第１図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被処理液体を流通させる流路と、該流路と画成された外
   側の加熱媒体とから成る間接加熱手段と、被処理液体の
   水分を減圧下で蒸発させる蒸発装置とを備え、該間接加
   熱手段と該蒸発装置との間で被処理液体を強制的に循環
   させて濃縮する強制循環型濃縮装置において、 前記間接加熱手段の流路中に前記被処理液体を攪拌する
   固定攪拌機構を設けたことを特徴とする前記濃縮装置。