JPS6357097B2 - - Google Patents
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- JPS6357097B2 JPS6357097B2 JP54081262A JP8126279A JPS6357097B2 JP S6357097 B2 JPS6357097 B2 JP S6357097B2 JP 54081262 A JP54081262 A JP 54081262A JP 8126279 A JP8126279 A JP 8126279A JP S6357097 B2 JPS6357097 B2 JP S6357097B2
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Description
技術分野
本発明は噴霧乾燥顆粒化生成物の製造方法に関
する。本発明方法により製造できる生成物のタイ
プは可溶性コーヒー乾燥顆粒である。 背景技術 噴霧乾燥および顆粒化は食品加工産業でしばら
くの間使用された周知のユニツト方法である。し
かし、一般に噴霧乾燥および顆粒化はコーヒー抽
出物、液体乳に対し段階的に行なう個別方法であ
る。このような個別の段階的処理は熱に敏感な食
品のフレーバ品質に有害効果を有し、プラントの
経済性、装置の利用性および処理時間の点で多く
の望むべき点のあることは明らかである。従つ
て、食品加工プラントの生産能力を増大し、同時
に別の意味では必要である装置の量および処理時
間を減少するように噴霧乾燥および顆粒化方法の
組み合せを設計できるとすれば望ましい。 従来、噴霧乾燥／顆粒化方法の組み合せの概念
はいくつかの米国特許、すなわち米国特許第
3514300号（ミスキンら）および米国特許第
3151984号（ピーブルら）明細書に記載されてい
る。ミスキンらの方法では再循環微細物が顆粒化
可溶性コーヒー粉末の製造に使用される。ピーブ
ルらの記載方法では、乳糖結晶を添加した濃縮乳
を噴霧乾燥機に導入し、乾燥條件を適当に調整し
て10〜20％の水分含量を有する顆粒化物質として
取り出す。次にピーブルらの方法で第２の乾燥操
作を使用してさらに水分含量を減少させる。しか
し、ミスキンらおよびピーブルらの双方の方法共
に、乾燥固体、すなわち再循環コーヒー微細物お
よび乳糖結晶を導入することは所望最終生成物の
製造に必須であることが明らかである。 最終生成物の色、密度および粒度を調整するた
めにコーヒー抽出物および食品の他の抽出物およ
びサスペンジヨンを泡立てる概念もこれまでに記
載されている。米国特許第2788276号（ライヒら）
明細書はコーヒーのような泡立てた物質の噴霧乾
燥方法を教示する。しかし明細書に記載の目的は
非塊状、非凝集又は非集合性の分離球状構造を有
する生成物を製造することである。 特別の噴霧ノズルに対し、ノズルから出る液体
の流速が広い面積にわたつて小滴（微細噴霧）形
の噴霧を形成する十分な大きさのものである場
合、最適噴霧が行なわれることは噴霧乾燥技術で
周知である。通例、高圧容量形ポンプを使用して
所望の、実質的均一流速で液体を噴霧ノズルに送
り、乾燥塔の構造的大きさに適合し、かつ塔の乾
燥能力に適合する均一な小滴の大きさを有する噴
霧パターンを形成させる。 周知のように往復容量形ポンプは波動圧および
排出液の波動流速を現わす。噴霧ノズルを通る液
体の波動流速は非均一性噴霧パターン（排出液の
円錐角）および噴霧の小滴の大きさを創造する。 通例の噴霧乾燥の実際では、多くはこれらの波
動の大きさは最小で、約３〜4゜の円錐形噴霧角の
変動を創造する。通例、実質的に均一の流速を現
すシステムにより操作する。多くの場合、ギアー
タイプの容量形ポンプ又は複数ピストンポンプを
使用して高圧で所望の流速均一性を確保する。
又、多くの場合、ドームタイプのアキユムレータ
を排出ポンプおよび噴霧ノズル間に置きノズルへ
の流速を平等化している。 ある液体、すなわちコツテージチーズホエイで
は、高圧往復ポンプを使用する場合、噴霧ノズル
（通常「スラツギング」と呼ぶ）を通る流速の波
動はポンプと噴霧ノズル間のシステムでホエイに
ガスを注入することにより最少化している〔米国
特許第3222193号明細書（ハンラーハン）参照〕。 特別の噴霧乾燥システムでは、噴霧ノズルを通
る流速は、広すぎる噴霧角を創造するが、そのた
めに乾燥塔の側壁を濡らすことにより操作を危険
にさらすことなく所望の噴霧液をノズルに送付す
ることに価値がある。低すぎる流速は液体を破壊
してほとんど又は全く小滴に創造することなく、
又は塔で乾燥が不完全となる大きさの大きい液滴
を形成する。 発明の要約 先行技術の手法および効果と対照的に、本発明
の噴霧乾燥方法は噴霧塔噴霧ノズルを通るコーヒ
ー抽出液のかなりの大きさの波動を利用して物理
的に独特の可溶性コーヒー顆粒生成物の製造に成
功する。噴霧ノズルを通るコーヒー抽出液の流速
波動は指定の最高および最少流速値間の均一サイ
クル（正弦波）に調整する。 同時に、噴霧ノズルを通るN2のような不活性
ガスの流速は指定の最高および最少値の均一（正
弦波）サイクルに調整する。液体コーヒー抽出物
およびガス流速サイクルは調整され、相から直接
出る（相の外で180゜正弦波カーブ）。 噴霧ノズルを通る液体コーヒー抽出物最高流速
は、乾燥塔の側壁を濡らすことを除いて最高被覆
面積、すなわち微細滴を有する噴霧の最高円錐角
の噴霧パターンをノズルに形成させる。 液体コーヒー抽出物の最少流速は有意に小さい
円錐形噴霧角を有する噴霧および最高流速で発現
するものよりはるかに大きい大きさの液滴を噴霧
ノズルに形成させる。大きな液滴は広い噴霧角か
らの小滴より乾燥が遅い。 同時に循環する不活性ガス流（各噴霧ノズルを
通る液体流速と共に直接相から）は最大コーヒー
抽出液滴を形成する場合最高流速にあり、乱流を
形成し（塔の乾燥空気と共に）、この乱流は噴霧
角（噴霧パターン）の縮小および拡大に伴なつて
循環し、急速乾燥小滴からの比較的多数の微細粒
子を、乾燥の遅い大液滴から生成した少数の、大
きい、部分乾燥粒子に衝突させてコーヒー粒子の
顆粒を形成させる。この顆粒はこれらが一部埋没
し、又は大粒子又は部分乾燥した可溶性コーヒー
の粒子に粘着した、乾燥可溶性コーヒーのそれぞ
れが比較的大きい、実質的に球状の粒子から本質
的に成ることで独特である。これらの顆粒は均一
の大きさの、湿つた小粒子から（通例）形成され
る通列の可溶性コーヒー顆粒とは外観が異なる。 本発明および所望の独特の顆粒の形成に導く臨
界的面は、調整した最高および最少流速による液
体コーヒー抽出物および不活性ガス流（相対立す
る流れ）の波動流を急速に送り出すシステムの能
力である。２−流体ベンチユリ流調整器（フロー
レータ）は本発明方法のこの臨界的面に対し好結
果で使用される。 この概念は究極的成功を得るには一層小さい乾
燥又は部分乾燥粒子と衝突させるために存在する
乾燥の遅い液体の大液滴を有することによるの
で、通例の後乾燥機を、所望する均一乾燥度まで
顆粒を仕上げ乾燥するために使用できる。 この方法は可溶性コーヒー製造ユニツトに顆粒
化塔のような標準顆粒化装置を加える必要性を排
除する利点を有する。さらにこの方法は噴霧乾燥
に次いで顆粒化を行なう段階的方法と比較して可
溶性コーヒーのフレーバ品質に及ぼす有害加熱効
果を減少し、存在する顆粒化塔を噴霧顆粒化塔に
転換することにより可溶性コーヒー製造ユニツト
の能力を増加できる。 図面の簡単な記載 本発明方法の一層完全な理解は以下の記載およ
び特許請求の範囲、同時に次の図面を引用するこ
とにより得ることができる。 第１図はコーヒー抽出物高圧往復ポンプ、不活
性ガス供給機、２−流体ノズルおよび乾燥塔噴霧
ノズルを含む主要使用装置の概略図、２流体それ
ぞれの流路を例示する。 第６図は２−流体ノズルの断面図である。 第７図は噴霧ノズルの断面図および最高流速で
ノズルを出るコーヒー抽出液の現わす噴霧角およ
びパターンを示す。 第８図は第７図に示すものと同じ噴霧ノズルの
部分断面図および最低流速でノズルを出るコーヒ
ー抽出液の現わす噴霧角およびパターンを示す。 第２図は相互に粘着する場合、顆粒を形成する
本発明方法により製造した代表的可溶性コーヒー
噴霧乾燥粒子の顕微鏡写真（倍率61倍）である。 第３図は本発明方法により製造した可溶性コー
ヒー噴霧顆粒の顕微鏡写真（倍率61倍）である。 第４図は通例の商業的方法により製造した噴霧
乾燥可溶性コーヒー粉末の顕微鏡写真（倍率61
倍）である。 第５図は第４図に示す噴霧乾燥可溶性コーヒー
粉末を使用して通例の商業的装置により製造した
顆粒化可溶性コーヒー生成物の顕微鏡写真（倍率
61倍）である。 発明の詳細な記載 第１図を引用すると、液体コーヒー抽出物は高
圧の、単一円筒形空気駆動ピストンポンプ１によ
り２流体混合ノズル２の液体取入口１２に供給す
る。高圧下に不活性ガス供給機３はガスを２流体
ノズル２のガス取入口１４に供給する。ガス圧は
バルブ４を調整して圧力ゲージ５の指示圧に実質
的に一定に保持するように調整する。コーヒー抽
出液の流速は空気駆動ポンプの空気圧６、任意に
はコーヒー抽出液流速調整バルブ７を調整して一
部調整する。流速の変化は２−流体ノズルへの導
管の圧力ケージ８の圧の変化により示す。空気ピ
ストンポンプからの動力および不活性ガス供給機
圧は乾燥塔１０の通例の高圧コアータイプ噴霧ノ
ズル９に抽出液および不活性ガスの混合物を送る
ために使用する。噴霧ノズルの入口における併せ
たコーヒー抽出液およびガス圧は圧力ゲージ１１
により測定する。ゲージ８および１１における圧
力の読みの差は２流体ノズル２を横切る液体コー
ヒー抽出物の差圧（ΔPL）であり、そして２流体
ノズルを横切る不活性ガスの差圧（αPG）はゲー
ジ１１および５における圧力読みの差から計算す
る。 ２流体ノズル（第６図）はベンチユリタイプの
もので、スプレーイング、システムズ会社、ホイ
ートン、イリノアが製造した、工業カタログ２７
（1978）の47頁以下に記載して示した集成ユニツ
トである（又はに等しい）。第６図に示すように
コーヒー抽出液は入口１２から入り、「抽出液ノ
ズル」１３の収縮通路を通る。不活性ガス（N2）
は入口１４から入り、収縮通路「不活性ガスノズ
ル」１５を通る。両通路共、両流体の速度（一定
圧の）が出口１６の地点（開口部）で増加し、そ
れぞれのベンチユリ効果が相互の流速に影響する
ように流れを収縮するタイプのものである。 ２流体ノズルは両流体（コーヒー抽出液および
不活性ガス）の流速を調整するのみでなく、又、
一方の流速が他の流体の流速に影響する。たとえ
２流体ノズル入口への不活性ガスの圧力５が一定
に維持されるとしても、２流体ノズル入口におけ
るコーヒー抽出液流体圧８の変化（増加）は抽出
液流の調整増加を生ずるのみでなく、部分補正す
るベンチユリ効果により予期された不活性ガス流
の減少（２流体ノズルを欠く場合）より小さい減
少を供する。同様に２流体ノズルを通る抽出液流
速の減少は、たとえ上流のガス圧が実質的に一定
に維持され、抽出液より低い入口圧であつたとし
ても、不活性ガス流は僅かに増大する。 流体流の技術における知識から理解されるよう
に、ゲージの読み８−１１により測定した２流体
ノズルを横切る通過コーヒー抽出液の差圧
（ΔPL）はコーヒー抽出液流速に影響し、同様に、
ゲージの読み５−１１により測定した２流体ノズ
ルを横切る通過不活性ガスの差圧（ΔPG）は不活
性ガス流速に影響する。さらに、各流体により現
わされた２流体ノズルのベンチユリ効果はさらに
他流体の流速に影響する（ΔPが減少する場合、
流速の減少を一部補正する）。２流体ノズルは、
ガス流ベンチユリ効果が抽出液流速に対し有する
より大きい程度にコーヒー抽出液流のベンチユリ
効果が、不活性ガス流に影響するように設計され
る。 上記のように、噴霧ノズルへの入口１１におけ
る併せたコーヒー抽出液および不活性ガスの圧力
は混合物をノズルを通過させ、塔内に噴霧する。
不活性ガス圧を５で一定（実質的に）に保持する
ことにより、単一円筒形ポンプ６の８における波
動圧は、たとえコーヒー抽出液の流速が波動した
としても１１においては２流体ノズルの限定口に
より実質的に一定圧に変えられる。 要約すれば、噴霧ノズル流速の要件は乾燥塔の
構造的大きさおよび乾燥能力に従がう。２流体ノ
ズルは所望する最高および最小のコーヒー抽出液
および不活性ガス流速を供する大きさであり、噴
霧ノズルの噴霧要件（円錐形噴霧角および液滴の
大きさ）と一致する大きさである。コーヒー抽出
液のポンプは特大で、２流体ノズルがシステムに
ない場合には大量の抽出液を噴霧ノズルに送付す
る。２流体ノズルはコーヒー抽出液および不活性
ガスの双方の全体的流速を減少する。しかし、２
流体ノズルは噴霧ノズルへの入口および出口を横
切る抽出液差圧が僅かに変化する場合、コーヒー
抽出液の全体的減少した流速に広い波動を起こ
す。２流体ノズルのベンチユリ効果は不活性ガス
流の波動の大きさを少なくする（抽出液が最高流
である場合、噴霧ノズルへの入口における全体的
圧の僅かの増加に対しベンチユリ効果は一部補正
する）。不活性ガスの最少流（逆の場合も）を伴
なう抽出液の最高流は噴霧ノズルへの入口に実質
的に一定圧を維持する−これは噴霧角および液滴
の大きさに及ぼす最大効果を有するコーヒー抽出
液の流速の変化である。 上記タイプの２流体ノズルに対し、乾燥塔の噴
霧ノズルへのコーヒー抽出液および不活性ガス
（N2）流速の次の変化（波動）を得ることができ
る。
する。本発明方法により製造できる生成物のタイ
プは可溶性コーヒー乾燥顆粒である。 背景技術 噴霧乾燥および顆粒化は食品加工産業でしばら
くの間使用された周知のユニツト方法である。し
かし、一般に噴霧乾燥および顆粒化はコーヒー抽
出物、液体乳に対し段階的に行なう個別方法であ
る。このような個別の段階的処理は熱に敏感な食
品のフレーバ品質に有害効果を有し、プラントの
経済性、装置の利用性および処理時間の点で多く
の望むべき点のあることは明らかである。従つ
て、食品加工プラントの生産能力を増大し、同時
に別の意味では必要である装置の量および処理時
間を減少するように噴霧乾燥および顆粒化方法の
組み合せを設計できるとすれば望ましい。 従来、噴霧乾燥／顆粒化方法の組み合せの概念
はいくつかの米国特許、すなわち米国特許第
3514300号（ミスキンら）および米国特許第
3151984号（ピーブルら）明細書に記載されてい
る。ミスキンらの方法では再循環微細物が顆粒化
可溶性コーヒー粉末の製造に使用される。ピーブ
ルらの記載方法では、乳糖結晶を添加した濃縮乳
を噴霧乾燥機に導入し、乾燥條件を適当に調整し
て10〜20％の水分含量を有する顆粒化物質として
取り出す。次にピーブルらの方法で第２の乾燥操
作を使用してさらに水分含量を減少させる。しか
し、ミスキンらおよびピーブルらの双方の方法共
に、乾燥固体、すなわち再循環コーヒー微細物お
よび乳糖結晶を導入することは所望最終生成物の
製造に必須であることが明らかである。 最終生成物の色、密度および粒度を調整するた
めにコーヒー抽出物および食品の他の抽出物およ
びサスペンジヨンを泡立てる概念もこれまでに記
載されている。米国特許第2788276号（ライヒら）
明細書はコーヒーのような泡立てた物質の噴霧乾
燥方法を教示する。しかし明細書に記載の目的は
非塊状、非凝集又は非集合性の分離球状構造を有
する生成物を製造することである。 特別の噴霧ノズルに対し、ノズルから出る液体
の流速が広い面積にわたつて小滴（微細噴霧）形
の噴霧を形成する十分な大きさのものである場
合、最適噴霧が行なわれることは噴霧乾燥技術で
周知である。通例、高圧容量形ポンプを使用して
所望の、実質的均一流速で液体を噴霧ノズルに送
り、乾燥塔の構造的大きさに適合し、かつ塔の乾
燥能力に適合する均一な小滴の大きさを有する噴
霧パターンを形成させる。 周知のように往復容量形ポンプは波動圧および
排出液の波動流速を現わす。噴霧ノズルを通る液
体の波動流速は非均一性噴霧パターン（排出液の
円錐角）および噴霧の小滴の大きさを創造する。 通例の噴霧乾燥の実際では、多くはこれらの波
動の大きさは最小で、約３〜4゜の円錐形噴霧角の
変動を創造する。通例、実質的に均一の流速を現
すシステムにより操作する。多くの場合、ギアー
タイプの容量形ポンプ又は複数ピストンポンプを
使用して高圧で所望の流速均一性を確保する。
又、多くの場合、ドームタイプのアキユムレータ
を排出ポンプおよび噴霧ノズル間に置きノズルへ
の流速を平等化している。 ある液体、すなわちコツテージチーズホエイで
は、高圧往復ポンプを使用する場合、噴霧ノズル
（通常「スラツギング」と呼ぶ）を通る流速の波
動はポンプと噴霧ノズル間のシステムでホエイに
ガスを注入することにより最少化している〔米国
特許第3222193号明細書（ハンラーハン）参照〕。 特別の噴霧乾燥システムでは、噴霧ノズルを通
る流速は、広すぎる噴霧角を創造するが、そのた
めに乾燥塔の側壁を濡らすことにより操作を危険
にさらすことなく所望の噴霧液をノズルに送付す
ることに価値がある。低すぎる流速は液体を破壊
してほとんど又は全く小滴に創造することなく、
又は塔で乾燥が不完全となる大きさの大きい液滴
を形成する。 発明の要約 先行技術の手法および効果と対照的に、本発明
の噴霧乾燥方法は噴霧塔噴霧ノズルを通るコーヒ
ー抽出液のかなりの大きさの波動を利用して物理
的に独特の可溶性コーヒー顆粒生成物の製造に成
功する。噴霧ノズルを通るコーヒー抽出液の流速
波動は指定の最高および最少流速値間の均一サイ
クル（正弦波）に調整する。 同時に、噴霧ノズルを通るN2のような不活性
ガスの流速は指定の最高および最少値の均一（正
弦波）サイクルに調整する。液体コーヒー抽出物
およびガス流速サイクルは調整され、相から直接
出る（相の外で180゜正弦波カーブ）。 噴霧ノズルを通る液体コーヒー抽出物最高流速
は、乾燥塔の側壁を濡らすことを除いて最高被覆
面積、すなわち微細滴を有する噴霧の最高円錐角
の噴霧パターンをノズルに形成させる。 液体コーヒー抽出物の最少流速は有意に小さい
円錐形噴霧角を有する噴霧および最高流速で発現
するものよりはるかに大きい大きさの液滴を噴霧
ノズルに形成させる。大きな液滴は広い噴霧角か
らの小滴より乾燥が遅い。 同時に循環する不活性ガス流（各噴霧ノズルを
通る液体流速と共に直接相から）は最大コーヒー
抽出液滴を形成する場合最高流速にあり、乱流を
形成し（塔の乾燥空気と共に）、この乱流は噴霧
角（噴霧パターン）の縮小および拡大に伴なつて
循環し、急速乾燥小滴からの比較的多数の微細粒
子を、乾燥の遅い大液滴から生成した少数の、大
きい、部分乾燥粒子に衝突させてコーヒー粒子の
顆粒を形成させる。この顆粒はこれらが一部埋没
し、又は大粒子又は部分乾燥した可溶性コーヒー
の粒子に粘着した、乾燥可溶性コーヒーのそれぞ
れが比較的大きい、実質的に球状の粒子から本質
的に成ることで独特である。これらの顆粒は均一
の大きさの、湿つた小粒子から（通例）形成され
る通列の可溶性コーヒー顆粒とは外観が異なる。 本発明および所望の独特の顆粒の形成に導く臨
界的面は、調整した最高および最少流速による液
体コーヒー抽出物および不活性ガス流（相対立す
る流れ）の波動流を急速に送り出すシステムの能
力である。２−流体ベンチユリ流調整器（フロー
レータ）は本発明方法のこの臨界的面に対し好結
果で使用される。 この概念は究極的成功を得るには一層小さい乾
燥又は部分乾燥粒子と衝突させるために存在する
乾燥の遅い液体の大液滴を有することによるの
で、通例の後乾燥機を、所望する均一乾燥度まで
顆粒を仕上げ乾燥するために使用できる。 この方法は可溶性コーヒー製造ユニツトに顆粒
化塔のような標準顆粒化装置を加える必要性を排
除する利点を有する。さらにこの方法は噴霧乾燥
に次いで顆粒化を行なう段階的方法と比較して可
溶性コーヒーのフレーバ品質に及ぼす有害加熱効
果を減少し、存在する顆粒化塔を噴霧顆粒化塔に
転換することにより可溶性コーヒー製造ユニツト
の能力を増加できる。 図面の簡単な記載 本発明方法の一層完全な理解は以下の記載およ
び特許請求の範囲、同時に次の図面を引用するこ
とにより得ることができる。 第１図はコーヒー抽出物高圧往復ポンプ、不活
性ガス供給機、２−流体ノズルおよび乾燥塔噴霧
ノズルを含む主要使用装置の概略図、２流体それ
ぞれの流路を例示する。 第６図は２−流体ノズルの断面図である。 第７図は噴霧ノズルの断面図および最高流速で
ノズルを出るコーヒー抽出液の現わす噴霧角およ
びパターンを示す。 第８図は第７図に示すものと同じ噴霧ノズルの
部分断面図および最低流速でノズルを出るコーヒ
ー抽出液の現わす噴霧角およびパターンを示す。 第２図は相互に粘着する場合、顆粒を形成する
本発明方法により製造した代表的可溶性コーヒー
噴霧乾燥粒子の顕微鏡写真（倍率61倍）である。 第３図は本発明方法により製造した可溶性コー
ヒー噴霧顆粒の顕微鏡写真（倍率61倍）である。 第４図は通例の商業的方法により製造した噴霧
乾燥可溶性コーヒー粉末の顕微鏡写真（倍率61
倍）である。 第５図は第４図に示す噴霧乾燥可溶性コーヒー
粉末を使用して通例の商業的装置により製造した
顆粒化可溶性コーヒー生成物の顕微鏡写真（倍率
61倍）である。 発明の詳細な記載 第１図を引用すると、液体コーヒー抽出物は高
圧の、単一円筒形空気駆動ピストンポンプ１によ
り２流体混合ノズル２の液体取入口１２に供給す
る。高圧下に不活性ガス供給機３はガスを２流体
ノズル２のガス取入口１４に供給する。ガス圧は
バルブ４を調整して圧力ゲージ５の指示圧に実質
的に一定に保持するように調整する。コーヒー抽
出液の流速は空気駆動ポンプの空気圧６、任意に
はコーヒー抽出液流速調整バルブ７を調整して一
部調整する。流速の変化は２−流体ノズルへの導
管の圧力ケージ８の圧の変化により示す。空気ピ
ストンポンプからの動力および不活性ガス供給機
圧は乾燥塔１０の通例の高圧コアータイプ噴霧ノ
ズル９に抽出液および不活性ガスの混合物を送る
ために使用する。噴霧ノズルの入口における併せ
たコーヒー抽出液およびガス圧は圧力ゲージ１１
により測定する。ゲージ８および１１における圧
力の読みの差は２流体ノズル２を横切る液体コー
ヒー抽出物の差圧（ΔPL）であり、そして２流体
ノズルを横切る不活性ガスの差圧（αPG）はゲー
ジ１１および５における圧力読みの差から計算す
る。 ２流体ノズル（第６図）はベンチユリタイプの
もので、スプレーイング、システムズ会社、ホイ
ートン、イリノアが製造した、工業カタログ２７
（1978）の47頁以下に記載して示した集成ユニツ
トである（又はに等しい）。第６図に示すように
コーヒー抽出液は入口１２から入り、「抽出液ノ
ズル」１３の収縮通路を通る。不活性ガス（N2）
は入口１４から入り、収縮通路「不活性ガスノズ
ル」１５を通る。両通路共、両流体の速度（一定
圧の）が出口１６の地点（開口部）で増加し、そ
れぞれのベンチユリ効果が相互の流速に影響する
ように流れを収縮するタイプのものである。 ２流体ノズルは両流体（コーヒー抽出液および
不活性ガス）の流速を調整するのみでなく、又、
一方の流速が他の流体の流速に影響する。たとえ
２流体ノズル入口への不活性ガスの圧力５が一定
に維持されるとしても、２流体ノズル入口におけ
るコーヒー抽出液流体圧８の変化（増加）は抽出
液流の調整増加を生ずるのみでなく、部分補正す
るベンチユリ効果により予期された不活性ガス流
の減少（２流体ノズルを欠く場合）より小さい減
少を供する。同様に２流体ノズルを通る抽出液流
速の減少は、たとえ上流のガス圧が実質的に一定
に維持され、抽出液より低い入口圧であつたとし
ても、不活性ガス流は僅かに増大する。 流体流の技術における知識から理解されるよう
に、ゲージの読み８−１１により測定した２流体
ノズルを横切る通過コーヒー抽出液の差圧
（ΔPL）はコーヒー抽出液流速に影響し、同様に、
ゲージの読み５−１１により測定した２流体ノズ
ルを横切る通過不活性ガスの差圧（ΔPG）は不活
性ガス流速に影響する。さらに、各流体により現
わされた２流体ノズルのベンチユリ効果はさらに
他流体の流速に影響する（ΔPが減少する場合、
流速の減少を一部補正する）。２流体ノズルは、
ガス流ベンチユリ効果が抽出液流速に対し有する
より大きい程度にコーヒー抽出液流のベンチユリ
効果が、不活性ガス流に影響するように設計され
る。 上記のように、噴霧ノズルへの入口１１におけ
る併せたコーヒー抽出液および不活性ガスの圧力
は混合物をノズルを通過させ、塔内に噴霧する。
不活性ガス圧を５で一定（実質的に）に保持する
ことにより、単一円筒形ポンプ６の８における波
動圧は、たとえコーヒー抽出液の流速が波動した
としても１１においては２流体ノズルの限定口に
より実質的に一定圧に変えられる。 要約すれば、噴霧ノズル流速の要件は乾燥塔の
構造的大きさおよび乾燥能力に従がう。２流体ノ
ズルは所望する最高および最小のコーヒー抽出液
および不活性ガス流速を供する大きさであり、噴
霧ノズルの噴霧要件（円錐形噴霧角および液滴の
大きさ）と一致する大きさである。コーヒー抽出
液のポンプは特大で、２流体ノズルがシステムに
ない場合には大量の抽出液を噴霧ノズルに送付す
る。２流体ノズルはコーヒー抽出液および不活性
ガスの双方の全体的流速を減少する。しかし、２
流体ノズルは噴霧ノズルへの入口および出口を横
切る抽出液差圧が僅かに変化する場合、コーヒー
抽出液の全体的減少した流速に広い波動を起こ
す。２流体ノズルのベンチユリ効果は不活性ガス
流の波動の大きさを少なくする（抽出液が最高流
である場合、噴霧ノズルへの入口における全体的
圧の僅かの増加に対しベンチユリ効果は一部補正
する）。不活性ガスの最少流（逆の場合も）を伴
なう抽出液の最高流は噴霧ノズルへの入口に実質
的に一定圧を維持する−これは噴霧角および液滴
の大きさに及ぼす最大効果を有するコーヒー抽出
液の流速の変化である。 上記タイプの２流体ノズルに対し、乾燥塔の噴
霧ノズルへのコーヒー抽出液および不活性ガス
（N2）流速の次の変化（波動）を得ることができ
る。
【表】
第表から、31lb／in2の一定不活性ガス差圧
（ΔPG）で２流体ノズルからのコーヒー抽出液流
速の著しい増加（150％）は、加圧ストロークに
よる単一ピストンポンプが２流体ノズルへの液体
取入口の圧を増加して２流体ノズルを横切るコー
ヒー抽出液の差圧（ΔPL）を40lb／in2から60lb／
in2に増加させ、一方同時に不活性ガス流は２流
体ノズルのベンチユリ効果により９％の減少に限
定される場合、得られることを認めることができ
る。 システムにベンチユリータイプの２流体ノズル
を設置しない場合、同じ不活性ガス差圧およびコ
ーヒー抽出液差圧の変化に対し、コーヒー抽出液
の流速は約20％増加するに過ぎず、不活性ガス流
（31lb／in2で）は零に減少する。 従つて、ベンチユリータイプの２流体ノズル
は、たとえ２流体ノズル入口へのコーヒー抽出液
圧が不活性ガス圧より大きくても、噴霧ノズルへ
のコーヒー抽出液流の大きな変化に対し、不活性
ガス流の小変化を付随して供する。 同じ２流体ノズルで、大きさの異るものを使用
する場合、勿論２流体に対しより大きい（又はよ
り小さい）流れ値を得ることができるが、流速波
動に対しては同じ効果を有する。 コーヒー抽出液流は広範囲にわたつて波動し、
噴霧ノズルに最高から最少の噴霧角の噴霧パター
ンに変化させるが、不活性ガス流は常に噴霧パタ
ーン内で所望の乱流を創造できる。 噴霧ノズルを通るコーヒー抽出液の最高流速で
液滴の噴霧角は最大（第７図）で、液滴の大きさ
は最少である。反対に、噴霧ノズルを通る抽出液
の最少流は最大の大きさの液滴および最少の噴霧
角パターン（第８図）を生ずる。又、不活性ガス
流速は液滴の大きさが最大の場合、そのピークに
あり（最高度の乱流を所望する場合）、より軽い、
より小さい液滴が噴霧される場合最低流速にあ
る。 乾燥塔の寸法および噴霧必要エネルギーにより
指示された必要限度内で、調整した交互の噴霧パ
ターンの拡大および縮小、プラス常に存在するが
変化する不活性ガス流速は顆粒化コーヒー生成物
の製造に対し乱流条件を創造する。一層急速に乾
燥するより小さいコーヒー粒子は一層乾燥の遅い
濡れたより大きい粒子に衝突して一部乾燥した可
溶性コーヒーの大粒子に固着した球状小粒子から
成る顆粒を形成する。次に顆粒は所望の乾燥度に
乾燥され、塔の基部に落下する。 第２図および第３図は本発明方法により製造し
た噴霧顆粒を示す。第４図は通例の商業的方法に
より製造した噴霧乾燥可溶性コーヒー粉末を示
す。第５図は第４図に示す噴霧乾燥可溶性コーヒ
ー粉末を使用して通例の商業的装置で製造した顆
粒化可溶性コーヒー生成物を示す。 第２図から第５図に示す顕微鏡写真では倍率は
61倍である。第２図に示す相対的粒子の大きさお
よび粒子の形は第４図に示すものと対比でき、第
３図に示す相対的粒子の大きさおよび形状は第５
図に示すものと対比できる。さらに、本発明方法
により得ることができる粒子および顆粒の独特の
物理的形状は第２図および第３図から注目でき
る。 例 １ 34％濃度および37℃（98〓）のコーヒー抽出液
をSpraying Systems社の２流体ベンチユリタイ
プ ノズル装置（工業カタログNo.27、1978、50頁
参照）にGray社、ミネアポリス、MNが製造し
た空気ピストンポンプ（グラコモデルNo.206842）
により通した。２流体ノズルのバルブは全開に調
整した。窒素は同時に２流体ノズルを通した。 ２流体ノズル入口における抽出液および窒素ガ
ス圧はそれぞれ160〜170psigおよび120psigであ
つた。２流体ノズルからの排出液は次にノズル圧
を126psig（実質的に一定）に保持した噴霧乾燥機
の通例の噴霧ノズル（ホワール ジエツト タイ
プ１−１ スプレーイング システムズ会社、ホ
イートン、イリノア）を通した。２流体ベンチユ
リー タイプ ノズルに抽出液圧を送るために使
用したグラコ空気ピストンポンプは噴霧ノズルに
所要の液圧を供する動力として使用した。 抽出液圧の変化度合いおよび頻度は２流体ノズ
ルおよび噴霧ノズルの双方および噴霧ノズルで必
要な供給速度に対する供給ポンプの相対的大きさ
の函数であつた。142lbs／時間の抽出液の平均供
給速度による特別の本例では噴霧ノズルパターン
は10秒毎に１回波動した。ピストンストロークの
低端（吸引する場合）で抽出液圧はピストンスト
ロークの高端におけるより約10lb／in2低く、こ
の時点で液供給速度がかなり減少（30％）する。
次のデータを得た：
（ΔPG）で２流体ノズルからのコーヒー抽出液流
速の著しい増加（150％）は、加圧ストロークに
よる単一ピストンポンプが２流体ノズルへの液体
取入口の圧を増加して２流体ノズルを横切るコー
ヒー抽出液の差圧（ΔPL）を40lb／in2から60lb／
in2に増加させ、一方同時に不活性ガス流は２流
体ノズルのベンチユリ効果により９％の減少に限
定される場合、得られることを認めることができ
る。 システムにベンチユリータイプの２流体ノズル
を設置しない場合、同じ不活性ガス差圧およびコ
ーヒー抽出液差圧の変化に対し、コーヒー抽出液
の流速は約20％増加するに過ぎず、不活性ガス流
（31lb／in2で）は零に減少する。 従つて、ベンチユリータイプの２流体ノズル
は、たとえ２流体ノズル入口へのコーヒー抽出液
圧が不活性ガス圧より大きくても、噴霧ノズルへ
のコーヒー抽出液流の大きな変化に対し、不活性
ガス流の小変化を付随して供する。 同じ２流体ノズルで、大きさの異るものを使用
する場合、勿論２流体に対しより大きい（又はよ
り小さい）流れ値を得ることができるが、流速波
動に対しては同じ効果を有する。 コーヒー抽出液流は広範囲にわたつて波動し、
噴霧ノズルに最高から最少の噴霧角の噴霧パター
ンに変化させるが、不活性ガス流は常に噴霧パタ
ーン内で所望の乱流を創造できる。 噴霧ノズルを通るコーヒー抽出液の最高流速で
液滴の噴霧角は最大（第７図）で、液滴の大きさ
は最少である。反対に、噴霧ノズルを通る抽出液
の最少流は最大の大きさの液滴および最少の噴霧
角パターン（第８図）を生ずる。又、不活性ガス
流速は液滴の大きさが最大の場合、そのピークに
あり（最高度の乱流を所望する場合）、より軽い、
より小さい液滴が噴霧される場合最低流速にあ
る。 乾燥塔の寸法および噴霧必要エネルギーにより
指示された必要限度内で、調整した交互の噴霧パ
ターンの拡大および縮小、プラス常に存在するが
変化する不活性ガス流速は顆粒化コーヒー生成物
の製造に対し乱流条件を創造する。一層急速に乾
燥するより小さいコーヒー粒子は一層乾燥の遅い
濡れたより大きい粒子に衝突して一部乾燥した可
溶性コーヒーの大粒子に固着した球状小粒子から
成る顆粒を形成する。次に顆粒は所望の乾燥度に
乾燥され、塔の基部に落下する。 第２図および第３図は本発明方法により製造し
た噴霧顆粒を示す。第４図は通例の商業的方法に
より製造した噴霧乾燥可溶性コーヒー粉末を示
す。第５図は第４図に示す噴霧乾燥可溶性コーヒ
ー粉末を使用して通例の商業的装置で製造した顆
粒化可溶性コーヒー生成物を示す。 第２図から第５図に示す顕微鏡写真では倍率は
61倍である。第２図に示す相対的粒子の大きさお
よび粒子の形は第４図に示すものと対比でき、第
３図に示す相対的粒子の大きさおよび形状は第５
図に示すものと対比できる。さらに、本発明方法
により得ることができる粒子および顆粒の独特の
物理的形状は第２図および第３図から注目でき
る。 例 １ 34％濃度および37℃（98〓）のコーヒー抽出液
をSpraying Systems社の２流体ベンチユリタイ
プ ノズル装置（工業カタログNo.27、1978、50頁
参照）にGray社、ミネアポリス、MNが製造し
た空気ピストンポンプ（グラコモデルNo.206842）
により通した。２流体ノズルのバルブは全開に調
整した。窒素は同時に２流体ノズルを通した。 ２流体ノズル入口における抽出液および窒素ガ
ス圧はそれぞれ160〜170psigおよび120psigであ
つた。２流体ノズルからの排出液は次にノズル圧
を126psig（実質的に一定）に保持した噴霧乾燥機
の通例の噴霧ノズル（ホワール ジエツト タイ
プ１−１ スプレーイング システムズ会社、ホ
イートン、イリノア）を通した。２流体ベンチユ
リー タイプ ノズルに抽出液圧を送るために使
用したグラコ空気ピストンポンプは噴霧ノズルに
所要の液圧を供する動力として使用した。 抽出液圧の変化度合いおよび頻度は２流体ノズ
ルおよび噴霧ノズルの双方および噴霧ノズルで必
要な供給速度に対する供給ポンプの相対的大きさ
の函数であつた。142lbs／時間の抽出液の平均供
給速度による特別の本例では噴霧ノズルパターン
は10秒毎に１回波動した。ピストンストロークの
低端（吸引する場合）で抽出液圧はピストンスト
ロークの高端におけるより約10lb／in2低く、こ
の時点で液供給速度がかなり減少（30％）する。
次のデータを得た：
【表】
噴霧は通常考えられる最高抽出液流速から最少
抽出液流速の端までの範囲であつた。 噴霧乾燥機の入口空気温度は415〓に維持した。
顆粒化生成物は12.3ｇ／100c.c.の嵩密度を有した。
可溶性コーヒー顆粒の色調は33.0フオト ユニツ
ト（ルメトロン フオトボルトメータにより測
定）（米国特許第3821430号明細書参照）で、平均
粒度735μ、標準偏差300μであつた。この特別の
例に対し、噴霧乾燥機からの生成物の水分含量は
５〜5.5％であつた。通例の後乾燥機を使用して
任意の所望する低値に水分を減少することができ
た。この例の生成物は比較的少量（10〜25重量
％）の付随粒子（微細）を含有したが、これらの
粒子は通例の噴霧乾燥で製造した付随粒子より大
きかつた。顆粒の顕微鏡検査により１つ又はそれ
より多い大粒子に粘着した小さい中空球状粒子が
認められ、大部分の場合、中空センターを有し
た。第２図および第３図は本例の生成物の顕微鏡
写真である。可溶性コーヒーの代表的噴霧乾燥に
よるように、より高い抽出液濃度は本例に記載し
た特別のシステムにより一層濃密な粒子（および
顆粒）を製造するであろう。 例 ２ 可溶性コーヒー顆粒を例１と同様の製造条件
で、しかし異るポンプ、２流体ベンチユリータイ
プ流量調整器、噴霧ノズルおよび一層大きい噴霧
乾燥塔を使用して本発明方法により製造した。 34％濃度および37℃（97〓）のコーヒー抽出液
をGraco（商標）モデルNo.204621空気ピストンポ
ンプによりスプレーイング システムズ社の２流
体ベンチユリータイプ調整器（フローレータ）
（工業カタログNo.27、1978、48頁参照）を通して
ホワール ジエツト タイプ５−６噴霧ノズルに
送つた。窒素ガスは同時にフローレータおよび噴
霧ノズルを通した。 噴霧ノズルへの入口における圧は135lb／in2
（実質的に一定）に保持した。 この試験では、平均供給速度663lbs／時間で、
空気駆動単一円筒形ポンプは３秒毎に１回の噴霧
ノズルパターン波動を創造した。ピストンストロ
ークの低端（吸引）で抽出液圧はピストンストロ
ークの高端（トツプ）におけるより約78lbs／in2
低かつた。
抽出液流速の端までの範囲であつた。 噴霧乾燥機の入口空気温度は415〓に維持した。
顆粒化生成物は12.3ｇ／100c.c.の嵩密度を有した。
可溶性コーヒー顆粒の色調は33.0フオト ユニツ
ト（ルメトロン フオトボルトメータにより測
定）（米国特許第3821430号明細書参照）で、平均
粒度735μ、標準偏差300μであつた。この特別の
例に対し、噴霧乾燥機からの生成物の水分含量は
５〜5.5％であつた。通例の後乾燥機を使用して
任意の所望する低値に水分を減少することができ
た。この例の生成物は比較的少量（10〜25重量
％）の付随粒子（微細）を含有したが、これらの
粒子は通例の噴霧乾燥で製造した付随粒子より大
きかつた。顆粒の顕微鏡検査により１つ又はそれ
より多い大粒子に粘着した小さい中空球状粒子が
認められ、大部分の場合、中空センターを有し
た。第２図および第３図は本例の生成物の顕微鏡
写真である。可溶性コーヒーの代表的噴霧乾燥に
よるように、より高い抽出液濃度は本例に記載し
た特別のシステムにより一層濃密な粒子（および
顆粒）を製造するであろう。 例 ２ 可溶性コーヒー顆粒を例１と同様の製造条件
で、しかし異るポンプ、２流体ベンチユリータイ
プ流量調整器、噴霧ノズルおよび一層大きい噴霧
乾燥塔を使用して本発明方法により製造した。 34％濃度および37℃（97〓）のコーヒー抽出液
をGraco（商標）モデルNo.204621空気ピストンポ
ンプによりスプレーイング システムズ社の２流
体ベンチユリータイプ調整器（フローレータ）
（工業カタログNo.27、1978、48頁参照）を通して
ホワール ジエツト タイプ５−６噴霧ノズルに
送つた。窒素ガスは同時にフローレータおよび噴
霧ノズルを通した。 噴霧ノズルへの入口における圧は135lb／in2
（実質的に一定）に保持した。 この試験では、平均供給速度663lbs／時間で、
空気駆動単一円筒形ポンプは３秒毎に１回の噴霧
ノズルパターン波動を創造した。ピストンストロ
ークの低端（吸引）で抽出液圧はピストンストロ
ークの高端（トツプ）におけるより約78lbs／in2
低かつた。
【表】
再度、噴霧は通常考えられる最高流速から最少
抽出液流速の端までの範囲であつた。 一層大きい塔では約５％水分に顆粒化生成物を
乾燥する噴霧乾燥機条件に維持した。可溶性コー
ヒー顆粒化生成物の物理的性質は例１で得た生成
物のものと同じであつた。
抽出液流速の端までの範囲であつた。 一層大きい塔では約５％水分に顆粒化生成物を
乾燥する噴霧乾燥機条件に維持した。可溶性コー
ヒー顆粒化生成物の物理的性質は例１で得た生成
物のものと同じであつた。
第１図は本方法の概畧工程図である。第６図は
２流体ノズルの断面図である。第７図および第８
図は抽出液の最高流速および最少流速におけるノ
ズルからの噴霧角を示す。第２図および第３図は
本発明方法による乾燥粒子および乾燥顆粒の顕微
鏡写真である。第４図および第５図は通例の噴霧
乾燥により製造した粒子およびこれらから通例の
装置を使用して製造した顆粒の顕微鏡写真であ
る。
２流体ノズルの断面図である。第７図および第８
図は抽出液の最高流速および最少流速におけるノ
ズルからの噴霧角を示す。第２図および第３図は
本発明方法による乾燥粒子および乾燥顆粒の顕微
鏡写真である。第４図および第５図は通例の噴霧
乾燥により製造した粒子およびこれらから通例の
装置を使用して製造した顆粒の顕微鏡写真であ
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 噴霧乾燥可溶性コーヒー顆粒化生成物の製造
方法において、 (a) 指示最高および最少流速間の均一サイクルに
調整した流速波動を有する可溶性コーヒー水性
抽出液を供し、 (b) 実質的に一定圧の不活性ガスを抽出液と併
せ、不活性ガスは抽出液流速により相から直接
出る流速を有し、 (c) 乾燥塔の噴霧ノズルを通して組み合せた抽出
液および不活性ガスを供給し、それによつて抽
出液流速が最高である場合、ノズルから最少液
滴の大きさを有する抽出液の噴霧および最大被
覆面積を有する噴霧角を形成させ、および流速
が最少である場合、最大液滴の大きさを有する
抽出液の噴霧および有意に小さい円錐形噴霧角
を有する噴霧パターンをノズルから形成させ、
そして (d) 乾燥塔内で大きいコーヒー小滴に一層小さい
コーヒー小滴が衝突する時にコーヒー顆粒を形
成することを特徴とする、上記製造方法。 ２ 不活性ガスは窒素である、特許請求の範囲第
１項記載の方法。 ３ 水性抽出液は約35重量％の可溶性コーヒー固
体を含む、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４ 両流体に対する循環流速波動は実質的に均一
で、約３秒〜約10秒の範囲の周期を有する、特許
請求の範囲第１項記載の方法。 ５ 抽出液および不活性ガスの組み合せは２流体
ベンチユリノズルを使用して達成する、特許請求
の範囲第１項記載の方法。 ６ ２流体ベンチユリノズルおよび噴霧ノズルを
通る水性コーヒー抽出液の変化の大きさおよび流
速は２装置を通る不活性ガスの付随流速の変化の
大きさより大きい、特許請求の範囲第５項記載の
方法。 ７ 抽出液の最高流速は約60〜約70゜の円錐形噴
霧角を有する噴霧形で噴霧ノズルから出る流速で
ある、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ８ 抽出液の最少流速は約40〜約45゜の円錐形噴
霧角を有する噴霧形で噴霧ノズルから出る流速で
ある、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ９ 所望の均一乾燥度に後乾燥機により顆粒を仕
上げ乾燥する工程をさらに含む、特許請求の範囲
第１項記載の方法。
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