TWI528909B - Vacuum spray drying method and vacuum spray drying device - Google Patents

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TWI528909B
TWI528909B TW100127010A TW100127010A TWI528909B TW I528909 B TWI528909 B TW I528909B TW 100127010 A TW100127010 A TW 100127010A TW 100127010 A TW100127010 A TW 100127010A TW I528909 B TWI528909 B TW I528909B
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Yutaka Kitamura
Kazuhiko Yamazaki
Yoshitsugu Yamano
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Tanabe Engineering Corp
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Description

減壓噴霧乾燥方法及減壓噴霧乾燥裝置
本發明是關於將液體原料在減壓下乾燥並粉末化用的減壓噴霧乾燥方法及減壓噴霧乾燥裝置。詳細而言，雖尤其不加以限定，例如適合於使乳酸菌、維他命C、茶的香料成分、不耐熱的天然食品或其成份等的食品原料或醫藥品原料等的加熱時容易氧化、分解或劣化之熱變形容易的物質溶解或分散於水等的液體原料乾燥並粉末化的減壓噴霧乾燥方法及減壓噴霧乾燥裝置。
至今為止，使熱變形容易的物質在低溫下乾燥的方法有提出以下數種的技術。
例如，專利文獻1(日本專利特開2005-287,373號公報)中，提出在減壓下的乾燥裝置主體內導入減壓過熱蒸氣，使得靜置於乾燥裝置主體內的熱變形容易的食品等的被乾燥物在此減壓過熱蒸氣乾燥的方法。
但是，此方法中，靜置後的被乾燥物會接觸到減壓過熱蒸氣進行熱交換，因此被乾燥物為液體原料時在確保大的蒸氣傳熱面上困難，並為了確保大的蒸發傳熱面則有使得裝置大型化的問題。
另外，專利文獻2(日本專利特開2005-291,598號公報)中，提出在流動層乾燥裝置主體內裝入玻璃珠等的流動化粒子與熱變質容易的食品等被乾燥物，在減壓下將減壓過熱蒸氣導入此流動層乾燥裝置主體內，使被乾燥物與減壓過熱蒸氣以流動狀態接觸並乾燥的方法。
但是，該方法中，也有使得被乾燥物在流動層乾燥裝置主體內與流動化粒子混合形成流動狀態的必要，因此不利於作為使熱變質容易之物質的液體原料乾燥並粉末化的方法。
另外，專利文獻3(日本專利特開2006-297,243號公報)中，提出藉超音波霧化裝置使被乾燥液霧化，將生成的噴霧液滴導入真空腔室內，以安裝在此真空腔室外圍面的矽膠加熱器等的加熱手段加熱，使噴霧液滴在減壓下加熱乾燥並粉末化的真空噴霧乾燥機。
但是，該方法中，從安裝於真空腔室外圍面的加熱手段在真空下對導入此真空腔室內的噴霧液滴進行傳熱，會有傳熱效率不良的問題。
此外，專利文獻4(日本專利特開2006-333,838號公報)中，提出在減壓下的乾燥塔內利用壓縮空氣進行發酵乳的噴霧，以設置在此乾燥塔的遠紅外線加熱器加熱，使霧化的發酵乳以50℃以下的溫度在減壓下乾燥來製造發酵乳粉末的方法。
但是，該方法中，導入乾燥塔內而流動於該乾燥塔內的風量不足，使得吹去乾燥所生成的發酵粉末困難，且來自遠紅外線加熱器的輻射熱到達乾燥塔內中心部困難，以致會有適合少量生產而不利於大量生產的問題。
並且，專利文獻5(日本專利特開2009-103,398號公報)中，提出在減壓下的乾燥機主體內透過雙流體噴嘴導入藥劑等的原料液與氮氣等的噴霧用氣體使原料液在此乾燥機主體內霧化，並在該乾燥機主體內從設置在乾燥機主體外圍側的熱風導入部導入空氣或氮氣所成的加熱用氣體，藉著加熱用氣體使乾燥機主體內霧化的原料液乾燥並粉末化的方法。
但是，該方法中，由於加熱用氣體是空氣或氮氣等的非液化氣體(非凝結性)，因此除了使乾燥機主體內維持一定的真空度困難之外，熱容量較小所以在乾燥上確保所需的熱量則有增加氣體量的必要。又，加熱用氣體的熱風導入部遠離雙流體噴嘴，會有加熱用氣體的熱不能有效傳達至霧化的原料液的場合，而有裝置大型化，且短時間之粉末化困難的問題。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2005-287,373號公報
[專利文獻2]日本特開2005-291,598號公報
[專利文獻3]日本特開2006-297,243號公報
[專利文獻4]日本特開2006-333,838號公報
[專利文獻5]日本特開2009-103,398號公報
因此，本發明人係針對使得如上述食品原料或醫藥品原料等含熱變質容易物質的液體原料乾燥並粉末化的適當減壓噴霧乾燥之方法及裝置努力研發。其結果，發現使用過熱水蒸氣作為熱源，從噴霧噴嘴將此過熱水蒸氣與液體原料同時噴霧至減壓下的裝置主體內，在裝置主體內使液體原料霧化成霧化原料，並將此生成的霧化原料在減壓下與過熱水蒸氣進行熱交換，藉以使液體原料乾燥並粉末化，可以低溫且迅速地使液體原料乾燥並粉末化之外，並可減輕裝置主體內維持著預定真空度時的真空泵的負荷，以完成本發明。
因此，本發明的目的是提供可適合如食品原料或醫藥品原料等含熱變質容易物質的液體原料乾燥並粉末化的新的減壓噴霧乾燥之方法及裝置。
亦即，本發明的減壓噴霧乾燥方法，其特徵為，具備：維持在減壓下，並具有噴霧噴嘴的裝置主體；將過熱水蒸氣供應上述噴霧噴嘴的過熱水蒸氣供應手段；供應液體原料至上述噴霧噴嘴的液體原料供應手段；使上述裝置主體所排氣的過熱水蒸氣與來自液體原料的揮發蒸氣冷卻成凝結水回收的冷卻手段；透過此冷卻手段使上述裝置主體內維持在減壓下的減壓手段；及捕集上述裝置主體內生成的粉末製品的製品捕集手段，將上述過熱水蒸氣供應手段所供應的過熱水蒸氣與上述液體原料供應手段所供應的液體原料從上述噴霧噴嘴同時噴霧至裝置主體內在該裝置主體內使液體原料霧化，並將液體原料霧化生成的霧狀原料與過熱水蒸氣進行熱交換，使液體原料乾燥並粉末化。
另外，本發明的減壓噴霧乾燥裝置，其特徵為，具備：維持在減壓下，並具有噴霧噴嘴的裝置主體；將過熱水蒸氣供應上述噴霧噴嘴的過熱水蒸氣供應手段；供應液體原料至上述噴霧噴嘴的液體原料供應手段；使上述裝置主體所排氣的過熱水蒸氣與來自液體原料的揮發蒸氣冷卻成凝結水回收的冷卻手段；透過此冷卻手段使上述裝置主體內維持在減壓下的減壓手段；及捕集上述裝置主體內生成的粉末製品的製品捕集手段，上述噴霧噴嘴在其中心位置具備液體原料的噴霧口，並在該噴霧口的周邊部具備過熱水蒸氣的噴出口之構造的噴嘴，將上述過熱水蒸氣供應手段所供應的過熱水蒸氣與上述液體原料供應手段所供應的液體原料從上述噴霧噴嘴同時噴霧至裝置主體內在該裝置主體內使液體原料霧化，並將液體原料霧化生成的霧狀原料與過熱水蒸氣進行熱交換，使液體原料乾燥並粉末化。
此外，本發明的減壓噴霧乾燥裝置，其特徵為，具備：維持在減壓下，並具有噴霧噴嘴的裝置主體；將過熱水蒸氣供應上述噴霧噴嘴的過熱水蒸氣供應手段；供應液體原料至上述噴霧噴嘴的液體原料供應手段；使上述裝置主體所排氣的過熱水蒸氣與來自液體原料的揮發蒸氣冷卻成凝結水回收的冷卻手段；透過此冷卻手段使上述裝置主體內維持在減壓下的減壓手段；及捕集上述裝置主體內生成的粉末製品的製品捕集手段，上述噴霧噴嘴，係由：具備過熱水蒸氣的噴出口的第1噴霧噴嘴；具備液體原料的噴出口，並與上述第1噴霧噴嘴隔著間隔以相對的狀態配置的第2噴霧噴嘴所構成，將上述過熱水蒸氣供應手段所供應的過熱水蒸氣從上述第1噴霧噴嘴噴霧至裝置主體內，另一方面，使上述液體原料供應手段所供應的液體原料從上述第2噴霧噴嘴噴霧至裝置主體內與過熱水蒸氣衝突而在該裝置主體內使液體原料霧化，並將液體原料霧化生成的霧狀原料與過熱水蒸氣進行熱交換，使液體原料乾燥並粉末化。
本發明中，對於減壓下進行噴霧乾燥的裝置主體，只要是可在裝置主體內使液體原料霧化並使液體原料霧化所生成的霧狀原料與過熱水蒸氣進行熱交換即可，尤其不加以限制，但以一端側具備噴霧噴嘴並在另外端側具備與冷卻手段連通的排氣口的蒸發罐為佳。或在一端側具備過熱水蒸氣噴霧用的第1噴霧噴嘴，並在另外端側具備與冷卻手段連通的排氣口和以相對於第1噴霧噴嘴隔著間隔相對的狀態配置進行液體原料噴霧的第2噴霧噴嘴的蒸發罐。使用上述蒸發罐的場合，從上述噴霧噴嘴噴霧至蒸發罐內的原料液體是隨著過熱水蒸氣的流動而移動到排氣口為止的期間，霧化形成霧狀原料，並與過熱水蒸氣進行熱交換乾燥並粉末化，並且生成的粉末製品幾乎不會附著在蒸發罐的內壁而可隨著過熱水蒸氣的流動移動至排氣口側。
又，裝置主體是以上端側具備噴霧噴嘴(第1噴霧噴嘴)並在下端側具備排氣口(排氣口及第2噴霧噴嘴)，構成從上方向下方形成過熱水蒸氣流動的蒸發罐為佳。使用該蒸發罐的場合，將在其蒸發罐內乾燥粉末化所生成的粉末製品更確實地隨著過熱水蒸氣的流動而朝著位在蒸發罐下端側的排氣口側移送。並在使用上端側具備第1噴霧噴嘴，在下端側具備排氣口與第2噴霧噴嘴的蒸發罐的場合，例如作為液體原料即使運用藉其成份的性狀或濃度變更比重或黏度以致會有使噴霧狀態變動之虞的原料時，仍可使其液體原料的霧狀原料在蒸發罐內良好地乾燥並粉末化，可更為確實防止其生成的粉末製品附著在蒸發罐的內壁或其製品的熱變質。
另外，本發明中，作為捕集在裝置主體內所生成粉末製品的製品捕集手段是例如作為裝置主體使用可使上方部份的熱交換部與下方部份的製品回收部分離結合之蒸發罐的構成。此時，在其蒸發罐的熱交換部，設置：對此熱交換部內供應液體原料的噴霧噴嘴，及從該熱交換部朝著冷卻手段移送排氣氣體(主要是裝置主體內與霧狀原料熱交換後的過熱水蒸氣，及起因於液體原料的溶媒及溶質的揮發蒸氣所成的氣體)用的排氣口，在其熱交換部內將乾燥並粉末化的粉末製品回收到下方部份的製品回收部即可。
並且，製品捕集手段是以使用配置在裝置主體的排氣口與冷卻手段之間的旋風捕集器為佳。此時也可將裝置主體內乾燥並粉末化的粉末製品，從此裝置主體朝著冷卻手段移送的排氣氣體並輸送至旋風捕集器，在此旋風捕集器內分離成固體與氣體後回收。
使用旋風捕集器作為製品捕集手段的場合，也可採用以旋風捕集器回收分離後氣體的一部份並乾燥之後，導入連接裝置主體與旋風捕集器之間的配管的內部後回流的構成(乾燥維持手段)。此時，例如即使運用含吸濕性高的物質作為液體原料時，不須使其液體原料在裝置主體內乾燥並粉末化的粉末製品進行吸濕即可一邊維持著乾燥狀態以旋風捕集器進行捕集。又，使用旋風捕集器作為製品捕集手段的場合，也可採用將乾燥後的空氣或氮氣導入以回收旋風捕集器所分離的粉末製品之固體的回收部內部的構成(乾燥保持手段)。此時，不須將乾燥後的粉末製品在旋風捕集器的回收部進行吸濕即可以保持著乾燥狀態回收。
本發明中，安裝於裝置主體的噴霧噴嘴有對該裝置主體內同時進行過熱水蒸氣與液體原料的噴霧，使液體原料在裝置主體內霧化生成霧狀原料的必要。噴霧噴嘴是以在其中心位置具備液體原料的噴霧口並在該噴霧口的周邊部具備過熱水蒸氣的噴出口為佳。又，噴霧噴嘴以在其中心位置具備1個或2個以上的液體原料的噴霧口，在其周邊部具備圍繞該噴霧口的過熱水蒸氣之噴出口的環狀噴嘴為佳。此外，上述第2噴霧噴嘴至少是使用可進行液體原料噴霧的噴嘴，但也可使用液體原料外一併進行多餘水蒸氣噴霧的噴嘴。第2噴霧噴嘴也可如上述，也可運用在其中心位置具備液體原料的噴霧口並在該噴霧口的周邊部具備過熱水蒸氣的噴出口的噴嘴。
並且，對於上述液體原料的噴霧口，只要可將液體原料霧化成霧狀原料即可，例如可以液體用的吐出孔與壓縮空氣等壓縮空氣的吐出孔構成。又，上述過熱水蒸氣的噴出口也可構成在上述液體原料的噴霧口的周邊部配置呈環狀開口的吐出孔以圍繞著該噴霧口，或將具有較小直徑的多數吐出口彼此隔著預定間隔配置的構成。另外，對於上述液體原料的噴霧口與圍繞該周圍的過熱水蒸氣的噴出口，也可在設計上容許的範圍內，設置使其彼此接近，或彼此分開地設置。
上述噴霧噴嘴尤其以配設在其中心位置的液體原料的噴霧口，具備：吐出其中心部的液體原料的液體原料吐出孔；位於該液體原料吐出孔的外側將呈環狀圍繞著液體原料吐出孔的絕熱用空氣吐出的空氣吐出孔；及位於該空氣吐出孔的外側將呈環狀圍繞著空氣吐出孔的噴霧用之飽和蒸氣吐出的飽和蒸氣吐出孔，另外，具備位於如上述所構成的噴霧口的外側將其飽和蒸氣吐出孔成環狀圍繞的過熱水蒸氣的噴出口的所謂的環狀噴霧噴嘴。
根據以上的噴霧噴嘴，從噴霧噴嘴中心部的液體原料吐出孔所噴霧的液體原料不須藉空氣吐出孔所吐出的絕熱用的空氣進行加熱，而可藉飽和蒸氣吐出孔所吐出的噴霧用飽和蒸氣有效地加以霧化。又，使該液體原料霧化所生成霧狀原料可在裝置主體內有效地與圍繞著飽和蒸氣吐出孔的噴出口所噴出的過熱水蒸氣接觸進行效率良好的熱交換，在到達裝置主體的內部壁面之前可確實地乾燥粉末化。
又，本發明中，供應過熱水蒸氣至上述噴霧噴嘴的過熱水蒸氣供應手段雖不加以特別限制，但是為了以正確控制的溫度將過熱水蒸氣供應至噴霧噴嘴，以除了鍋爐之外，並在該鍋爐與噴霧噴嘴之間具備加熱器為佳。又，供應液體原料至噴霧噴嘴的液體原料供應手段也不加以特別限制，例如可舉例暫時存放液體原料的存放槽及從該存放槽將一定量的液體原料送液至噴霧噴嘴的送液泵所構成等。
此外，本發明中，使裝置主體的排出口所排出的排氣氣體冷卻，從該排氣氣體回收凝結水的冷卻手段，基本上，具備：使排氣氣體中的過熱水蒸氣及揮發蒸氣冷卻的冷凝器；使冷煤在該冷凝器的熱交換器循環的冷卻單元；及回收在上述冷凝器所生成凝結水的回收槽即可。又，透過上述冷卻手段使裝置主體內維持著減壓下的減壓手段可適當使用真空泵。具體而言，真空泵是被連接在冷卻手段的冷凝器與回收槽之間，透過冷凝器將裝置主體內維持在預定的減壓下即可。
另外，本發明中，以在裝置主體設置保溫手段為佳，使得該裝置主體的內部壁面保溫進行防露。如上述使裝置主體的內部壁面保溫進行防露，可防止因乾燥粉末化的粉末製品附著在裝置主體的內部壁面而硬化，或者吸收結露使其乾燥狀態不充分等的問題於未然。又，使用上述旋風捕集器作為製品捕集手段的場合，也可在裝置主體與旋風捕集器的雙方設置上述保溫手段，或僅設置在旋風捕集器。
本發明中，針對形成減壓噴霧乾燥處理的對象的液體原料雖不特別加以限制，但為使液體原料儘可能以微小的液滴進行噴霧，以固體成份含量為20重量%以上30重量%以下為佳，並以25重量%以上28重量%以下，殘餘部微量存在於溶媒的水與溶質中的揮發成份更佳。在此，固體成份含量低於20重量%時減壓噴霧乾燥處理的能源效率不佳，相反地，高於30重量%時會使得原料液體的黏度上升，而會產生噴霧時之細微化的困難等問題。
又，本發明中，針對減壓噴霧乾燥的操作條件，裝置主體內的真空度通常為2kPa以上20kPa以下，並以5kPa以上10kPa以下為佳，導入裝置主體內的過熱水蒸氣的蒸氣溫度通常是在120℃以上250℃以下，並以150℃以上200℃以下為佳，並且，裝置主體內的乾燥溫度通常是在15℃以上80℃以下，並以35℃以上45℃以下為佳。
上述裝置主體內的真空度低於2kPa時會產生冷凝器的水份凝結所需的低溫冷煤而有耗費成本的問題，相反地，高於20kPa時則會有飽和溫度上升使得部份容易產生熱變質的問題。又，過熱水蒸氣的蒸氣溫度低於120℃時溫度差過小而有使得所須蒸氣量過多的問題，相反地，高於250℃時則有部份產生熱變質的問題。另外，裝置主體內的乾燥溫度低於15℃時則容易結露而會產生使得已乾燥的粉末濡濕的問題，相反地，高於80℃時則會有部份容易產生熱變質的問題。
將減壓噴霧乾燥的操作條件控制在如上述的範圍內，藉此可使得例如乳酸菌、維他命C、茶的香料成份等的食品原料或醫藥品原料等含熱變質容易物質的液體原料，對物質不致造成熱變質而可效率良好地乾燥並粉末化。
在此，將裝置主體的減壓噴霧乾燥的操作條件控制在如上述的範圍內的場合，從裝置主體內的噴霧噴嘴到排氣口為止的過熱水蒸氣的流速是形成大概平均0.5~1.5m/sec程度，並從裝置主體的排氣口到旋風捕集器為止的配管內的流速是大概15~60m/sec程度，並以20~40m/sec程度為佳。該等皆為粉末的流體移送所需充分的流速，從裝置主體內的過熱水蒸氣的流動及從裝置主體的排氣口到旋風捕集器為止之配管內的排氣氣體的流動是形成將裝置主體所生成粉末製品移送至旋風捕集器為止所需且充分的移送流體。
本發明中，使噴霧至裝置主體內的噴霧原料乾燥用的熱源為過熱水蒸氣，因此設置冷卻手段使該過熱水蒸氣液化，可藉以使裝置主體內維持在一定的減壓下。並且，過熱水蒸氣有比較大的熱容量，因此可以比較少量的氣體量容易確保必要的熱量，不致造成裝置大型化，並可短時間獲得比較大量的粉末化。
又，本發明中，在維持著減壓下的裝置主體內從1個噴霧噴嘴(並行的狀態)同時進行液體原料與過熱水蒸氣的噴霧。此時，其噴霧噴嘴是使得液體原料噴霧至裝置主體內的噴霧口與將過熱水蒸氣噴霧至裝置主體內的噴出口彼此接近，容易進行噴霧至裝置主體內所生成的霧狀原料與過熱水蒸氣的熱交換，在此霧狀原料到達裝置主體的內部壁面之前儘可能地乾燥並確實地粉末化。因此，可儘可能防止噴霧至裝置主體內的霧狀原料在液滴的狀態下到達裝置主體的內部壁面，而附著在該內部壁面乾燥硬化。
又，本發明中，對維持著減壓下的裝置主體內，(以相對的狀態)同時進行從第1噴霧噴嘴的過熱水蒸氣與從第2噴霧噴嘴的液體原料的噴霧。在使用該第1噴霧噴嘴與第2噴霧噴嘴的場合，第1噴霧噴嘴與第2噴霧噴嘴是以隔著預定的間隔呈相對的狀態配置，因此可使噴霧至裝置主體內所生成的霧狀原料以在裝置主體內與過熱水蒸氣衝突的狀態接觸，可效率良好地進行其霧狀原料與過熱水蒸氣的熱交換，可較此時的霧狀原料到達裝置主體的內部壁面之前更進一步乾燥並確實地粉末化。因此，即使噴霧至裝置主體內的霧狀原料例如因比重或黏度的變動而改變噴霧狀態時，仍可更確實防止其霧狀液滴的狀態到達裝置主體的內部壁面附著在其內部壁面而硬化。
另外，本發明是採用一端側具備噴霧噴嘴並在另外端側具備與冷卻手段連通的排氣口的蒸發罐作為裝置主體，並採用配置在上述蒸發罐的排氣口與冷卻手段之間的旋風捕集器作為製品捕集手段的場合，有利於以下的點。即，可將該蒸發罐內乾燥粉末化所生成的粉末製品在此蒸發罐內隨著過熱水蒸氣的流動確實地移送到排氣口為止，並可隨著從該蒸發罐的排氣口經由旋風捕集器流到冷卻手段的排氣氣體的流動確實地移送至旋風捕集器為止。其結果，在該期間，可儘可能防止粉末製品從蒸發罐的內部壁面或蒸發罐的排氣口附著在旋風捕集器為止的配管內，並可在旋風捕集器內使固體與氣體分離有效進行回收。
根據本發明的減壓噴霧乾燥之方法及裝置，可有效使得如食品原料或醫藥品等含熱變質容易的物質的液體原料乾燥並粉末化。
以下，根據添附圖示的實施例，具體說明本發明的較佳實施形態。
[實施例1]
第1及2圖是表示本發明實施例1有關的減壓噴霧乾燥之方法及裝置。
該實施例1中，減壓噴霧乾燥裝置，係由：蒸發罐(裝置主體)1、過熱水蒸氣供應手段2、液體原料供應手段3、冷卻手段4、真空泵(減壓手段)5及旋風捕集器(製品捕集手段)6所構成。
蒸發罐1是維持在減壓下的容器，在其上端具備噴霧噴嘴7，並在其下端具備排氣口1a。過熱水蒸氣供應手段2是將過熱水蒸氣供應至噴霧噴嘴7，具備產生水蒸氣的鍋爐2a，及將鍋爐2a產生的水蒸氣加熱成過熱水蒸氣的加熱器2b。液體原料供應手段3是具備暫時存放液體原料的存放槽3a與傳送液體原料的送液泵3b，從存放槽3a將一定量的液體原料供應至噴霧噴嘴7的手段。
冷卻手段4是將蒸發罐1的排氣口1a排出之排氣氣體冷卻所生成的凝結水回收的手段。冷卻手段4，具備：使得從蒸發罐1的排氣口1a所排出的排氣氣體(主要是蒸發罐1內與霧狀原料熱交換後的過熱水蒸氣，及起因於液體原料中的溶媒及溶質的揮發蒸氣)冷卻後凝結的冷凝器4a；使冷煤循環於該冷凝器4a的冷卻單元4b；及回收上述冷凝器4a所生成凝結水的回收槽4c。真空泵5是被連接於冷卻手段4的冷凝器4a與回收槽4c之間，透過冷凝器4a將蒸發罐1的內部維持在預定的減壓下。
旋風捕集器6是配設在蒸發罐1與冷卻手段4之間，在蒸發罐1內乾燥並粉末化，捕集隨著排氣氣體的流動而移送的粉末製品。旋風捕集器6是在其捕集器主體的側部，連接著一端被連接於蒸發罐1的排出口1a的配管8a，並在其捕集器主體的上部，連接著一端被連接於冷凝器4a的配管8b。
該實施例1中，在蒸發罐1及旋風捕集器6設有保溫手段9，藉此，可防止蒸發罐1及旋風捕集器6之內部壁面的結露。保溫手段9，具備：設置在蒸發罐1及旋風捕集器6的各外壁面的保溫用的溫水循環部9a、9b；暫時存放來自鍋爐2a的溫水的溫水槽9c；及將此溫水槽9c內的溫水經由旋風捕集器6的溫水循環部9b與蒸發罐1的溫水循環部9a的順序供應後回流到溫水槽9c內而循環的溫水循環泵9d。
又，該實施例1中，噴霧噴嘴7是如第2圖表示，在其中心位置具備液體原料的噴霧口7a，並在其周邊部具備圍繞著該噴霧口7a可由過熱水蒸氣供應手段2透過管線(配管等)10供應過熱水蒸氣的噴出口7b，構成作為環狀的噴嘴。該噴霧噴嘴7的液體原料的噴霧口7a是和使得通常的液體霧化的噴嘴同樣，形成具有圖示外的液體用的吐出孔與壓縮空氣用的吐出孔之雙重構造，從液體原料供應手段3同時吐出透過管線11所供應的液體原料與透過管線12所供應的噴霧用壓縮空氣，藉以使其液體原料霧化並構成變化成霧狀原料。
另外，該實施例1是在旋風捕集器6的下端部透過切換閥6a設有製品承接器6b，並在該製品承接器6b的下端設有將粉末製品取出至外部用的開關閥6c。該旋風捕集器6藉著切換閥6a的閉合與開關閥6c的開啟，不致違反旋風捕集器6內的減壓條件，即可將製品承接器6b內所回收的粉末製品取出至外部，可藉此進行實施例1之減壓噴霧乾燥裝置的連續運轉。
以下，針對藉實施例1相關之減壓噴霧乾燥裝置的減壓噴霧乾燥的動作加以說明。
首先，使液體原料供應手段3所供應的液體原料與過熱水蒸氣供應手段2所供應的過熱水蒸氣一起進入蒸發罐1的噴霧噴嘴7內，由此噴霧噴嘴7的噴霧口7a霧化後成霧狀原料噴霧。接著，使其霧狀原料隨著從噴霧噴嘴7的噴霧口7b所噴出的過熱水蒸氣的流動，一邊與其過熱水蒸氣進行熱交換一邊在蒸發罐1內朝其排出口1a移送，並在到達排出口1a為止的期間使其乾燥並粉末化，藉此形成粉末製品。
並且，蒸發罐1內所生成的粉末製品是從蒸發罐1隨著朝旋風捕集器6所排氣的排氣氣體的流動，而從該蒸發罐1的排出口1a通過配管8a朝著旋風捕集器6移送之後，在旋風捕集器6內分離成固體與氣體，使其固體作為粉末製品通過切換閥6a回收至製品承接器6b內。
又，在旋風捕集器6內分離為固體與氣體的排氣氣體在通過配管8b移送至冷卻手段4之後，吸入其冷卻手段4的冷凝器4a內，以此冷凝器4a內的熱交換器和由冷卻單元4b循環的冷煤進行熱交換。將此時生成的凝結水儲存在回收槽4c內。
在此期間，蒸發罐1內與旋風捕集器6內，藉真空泵(減壓手段)5透過冷卻手段4的冷凝器4a維持在預定的減壓下，但是藉冷凝器4a使排氣氣體中的熱交換後的過熱水蒸氣與起因於液體原料的揮發蒸氣凝結回收到回收槽4c內。藉此，可減輕蒸發罐1內維持著預定真空度時之真空泵5的負荷。
[實施例2]
第3圖及第4圖是表示本發明實施例2有關的減壓噴霧乾燥之方法及裝置。
該實施例2中，與上述實施例1的場合不同，使用可分離地結合上方部份的熱交換器13與下方部份的製品回收部14的蒸發罐1作為裝置主體。
熱交換部13是在其上部的側壁，從熱交換部13的側方朝其內壁面的內周圍方向設置供應液體原料與過熱水蒸氣的噴霧噴嘴7，並在其上端部設置排氣氣體排氣用的排氣口1a。又，從熱交換部13的排氣口1a設有朝著冷卻手段4直接移送排氣氣體用的配管8c。另外，製品回收部14是配置在熱交換部13的下方，在其熱交換部13內進行乾燥並粉末化之粉末製品的回收。
實施例2的噴霧噴嘴7是和上述實施例1的場合相同，具備：位於其中心的液體原料的噴霧口7a，及位在圍繞著該噴霧口7a的過熱水蒸氣的噴出口7b，構成環狀的噴嘴。
並且，該噴霧噴嘴7的噴出口7b是如第4(a)~(c)圖表示，具備：兩端開口的內筒體15a；維持預定的間隙(過熱水蒸氣的噴出口7b)圍繞著該內筒體15a的外圍而配設的外筒部15b；及在該外筒部15b的上端部形成圍繞著內筒體15a的上部外側面，使外部所供應的過熱水蒸氣的壓力均一化而送入至上述間隙(過熱水蒸氣的噴出口7b)內的壓力緩衝室15c。
又，噴出口7b是將形成內筒體15a的前端部形成從外筒體15b的前端部朝著前方突出的狀態。藉此，該噴出口7b將通過上述間隙(過熱水蒸氣的噴出口7b)所噴出過熱水蒸氣的噴出方向以內筒體15a的外圍面引導，使得上述間隙形成的噴出口7b所噴出的過熱水蒸氣不致立即越過內筒體15a的前端部朝著內筒體15a的中心軸方向擴散。
實施例2有關的減壓噴霧乾燥裝置中，噴霧噴嘴7是在橫剖面為圓形所成的蒸發罐1的上部，使其噴嘴7的噴霧方向沿著蒸發罐1的內部壁面的圓周方向配置。因此，從該噴霧噴嘴7同時噴霧至蒸發罐1內的霧狀原料與過熱水蒸氣是在其噴霧的隨後即以包入霧狀原料的狀態噴出過熱水蒸氣。並且，該等過熱水蒸氣與霧狀原料在裝置主體1內擴散時，其霧狀原料在到達蒸發罐1的內部壁面之前即有效與過熱水蒸氣進行熱交換後乾燥並粉末化。
[實施例3]
第5圖及第6圖表示本發明實施例3有關的減壓噴霧乾燥之方法及裝置的一部份。
該實施例3是與上述實施例1的場合不同，採用以下的構成作為噴霧噴嘴7。
亦即，實施例3的噴霧噴嘴7使配設在其中心位置的液體原料的噴霧口7a，具備：吐出中心部的液體原料的液體原料吐出孔16；位於該液體原料吐出孔16的外側將呈環狀圍繞著液體原料吐出孔16的絕熱用空氣吐出的空氣吐出孔17；及將位於該空氣吐出孔17的外側將呈環狀圍繞著空氣吐出孔17的噴霧用之飽和蒸氣吐出的飽和蒸氣吐出孔18。另外，該噴霧噴嘴7是將位於液體原料的噴霧口7a周邊部的過熱水蒸氣的噴出口7b形成位在噴霧口7a的外側呈環狀圍繞其飽和蒸氣吐出孔18，即構成所謂環狀的噴霧噴嘴7。
再者，第5圖中，符號10是將過熱水蒸氣供應至噴霧噴嘴7的噴出口7b的管線，符號11是將液體原料供應至形成噴霧噴嘴7的噴霧口7a之液體原料吐出孔16的管線，符號12是將絕熱用的空氣供應至形成噴霧噴嘴7的噴霧口7a之空氣吐出孔17的管線，符號19是將噴霧用的飽和蒸氣供應至形成噴霧噴嘴7的噴霧口7a之飽和蒸氣吐出孔18的管線。
使用該實施例3的噴霧噴嘴7的減壓噴霧乾燥裝置是使得噴霧噴嘴7的中心部的液體原料吐出孔16所噴霧的液體原料不需藉著從空氣吐出孔17所吐出的絕熱用空氣來加熱，而是藉著從飽和蒸氣吐出孔18所吐出的噴霧用的飽和蒸氣有效使其霧化。又，使該液體原料霧化所生成的霧狀原料是和上述實施例1的場合相同，與圍繞著飽和蒸氣吐出孔18的噴出口7b所噴出的過熱水蒸氣在蒸發罐1內更有效地接觸以進行效率良好的熱交換，在到達蒸發罐1的內部壁面之前可確實地乾燥並粉末化。
[試驗例1]
首先，作為液體原料，在市售的原味優格32重量部添加蒸餾水47重量部與脫脂奶粉21重量部，使整體均一混合調製成固體成分濃度30wt%的發酵乳粉漿。
使用第1圖及第2圖表示實施例1的減壓噴霧乾燥裝置，分別設定噴霧噴嘴的發酵乳粉漿的送液量為1.2L/hr、壓縮空氣的空氣量為35NL/min、過熱水蒸氣的蒸氣量為40kg/hr，並分別設定過熱水蒸氣的蒸氣溫度為170℃、蒸發罐內的真空度為4~5kPa、蒸發罐內的乾燥溫度為65~78℃、蒸發罐及旋風捕集器的保溫溫度為40~45℃的操作條件為基礎，進行發酵乳粉漿的減壓噴霧乾燥，以回收率82.5wt%製造含水量5~6wt%的含乳酸菌奶粉。
針對如上述所製造的含乳酸菌奶粉，以混釋法的寒天平板法來調查相對於作為液體原料所調製發酵乳粉漿的粉末製品之含乳酸菌奶粉的乳酸菌數的變化。此時的結果是相對於發酵乳粉漿3.3×1011CFU/g-TS的含乳酸菌奶粉為1.6×1011CFU/g-TS，乾燥前後的乳酸菌的保持率為大約50%。
又，在含乳酸菌奶粉的製造結束之後以目視調查蒸發罐、旋風捕集器及對該等之間配管的乾燥粉末的附著狀況。其結果，僅目視出對各處之乾燥粉末的些微附著量，判明可充分地進行操作。
[實施例4]
第7圖表示本發明實施例4有關的減壓噴霧乾燥之方法及裝置的一部份。
該實施例4是與上述實施例1的場合不同，採用以下的構成作為噴霧噴嘴7。
亦即，實施例4的噴霧噴嘴7是具備配設在其中心位置的液體原料的噴霧口7a與配置在該噴霧口7a周圍的過熱水蒸氣的噴出口7b，尤其是以從液體原料的噴霧口7a分開的狀態設置過熱水蒸氣的噴出口7b。其中過熱水蒸氣的噴出口7b是以接近蒸發罐1內壁的狀態所配置的圓形頂狀的外側板材30a及在其外側板材30a的內側隔著預定間隔形成過熱水蒸氣的流路(間隙)30c而配置之大致相似形狀的內側板材30b所構成的流速調整體30中，形成以存在於其構造體下端側的外側板材30a的下端部與內側板材30b的下端部所區隔的環狀的開口部。流體調整體30的流路是以外側板材30a的內面與內側板材30b的外面所圍繞的狀態形成，並在其調整體30的上部的大致中央部與管線10的配管連接著。另一方面，液體原料的噴霧口7a是透過經由形成在流速調整體30上部的大致中央部的貫穿孔30d所配置的配管與管線11及管線12的配管連接著。噴霧口7a是形成噴射液體原料與絕熱用的空氣的雙流體噴嘴的噴出口。
使用該實施例4的噴霧噴嘴7的減壓噴霧乾燥裝置是使得從管線10所供應的過熱水蒸氣通過噴霧噴嘴7的流速調整體30的流路30c而調整成適當流速的狀態下從環狀的噴出口7b噴射。從噴霧噴嘴7的噴出口7b所噴射的過熱水蒸氣是以沿著蒸發罐1的內部內壁的狀態向下方移動。另一方面，從噴霧噴嘴7的中心部的噴霧口7a所噴射的液體原料不致為絕熱用的空氣所加熱而霧化。過熱水蒸氣的流速的調整例如可變更流速調整體30的流路30c的高度尺寸等來進行。
並且，使該液體原料霧化所生成的霧狀原料是從和液體原料的噴霧口7a分開的狀態所設置的環狀噴出口7b在蒸發罐1內與上述所噴射的過熱水蒸氣有效地接觸以進行效率良好的熱交換，在到達蒸發罐1的內部壁面之前可確實地乾燥並粉末化。又，朝向到達蒸發罐1的內部壁面方向移動之霧狀原料或粉末製品是藉著沿蒸發罐1的內部壁面向下方移動的過熱水蒸氣的流動來阻止對其內部壁面的附著。
尤其是使用該噴霧噴嘴7的減壓噴霧乾燥裝置中，例如即使液體原料為運用較水沸點低的含酒精類揮發成份的液體原料的場合，其液體原料在蒸發罐1內可藉著從噴霧噴嘴7的噴出口7b所噴射的過熱水蒸氣予以良好地乾燥。又，將其液體原料乾燥並粉末化後的粉末製品不會附著在蒸發罐1的內部壁面，且其粉末製品也不會因熱而變質。
[實施例5]
第8圖表示本發明實施例5有關的減壓噴霧乾燥之方法及裝置的一部份。
該實施例5是與上述實施例1(實施例4)的場合不同，採用以下的構成作為噴霧噴嘴7。
即，實施例5的噴霧噴嘴7，具備配設在其中心位置的液體原料的噴霧口7a及配置在該噴霧口7a周圍的過熱水蒸氣的噴出口7b，與實施例4的噴霧噴嘴7大致相同，尤其是以從液體原料的噴霧口7a分開的狀態設置過熱水蒸氣的噴出口7b。其中過熱水蒸氣的噴出口7b在以接近蒸發罐1內壁的狀態所配置的圓形頂狀的外側板材31a及位於其外側板材31a下部的圓形開口部的內側以非接觸的狀態配置形成預定間隙31c的圓形的平板31b所構成的流速調整體31中，形成存在於其調整體31下端的外側板材31a的下端部和以圓形的平板31b的外周緣部所區隔的環狀開口部。流速調整體31具備外側板材31a的內壁面與圓形的平板31b所圍繞的空間31d。又，其空間31d是在流速調整體31上部的大至中央部與管線10的配管連接。另一方面，液體原料的噴霧口7a是透過經形成在流速調整體31上部的大致中央部的貫穿孔31e所配置的配管與管線11及管線12連接。又，噴霧口7a是形成液體原料與絕熱用空氣噴射用的雙流體噴嘴的噴出口。
使用該實施例5的噴霧噴嘴7的減壓噴霧乾燥裝置中，使管線10所供應的過熱水蒸氣在噴霧噴嘴7的流速調整體31的容積大的空間31d擴散通過來調整適當的流速並使得壓力以均一化的狀態從環狀的噴出口7b噴射。從噴霧噴嘴7的噴出口7b所噴射的過熱水蒸氣是在沿著蒸發罐1的內部內壁的狀態向下方移動。另一方面，從噴霧噴嘴7中心部的噴霧口7a所噴射的液體原料不藉著絕熱用的空氣來加熱霧化。過熱水蒸氣的流速的調整是例如可變更流速調整體31的間隙31c的寬度或空間31d的容積等進行。
並且，該液體原料霧化所生成的霧狀原料是從和液體原料的噴霧口7a分開的狀態所設置的環狀的噴出口7b在蒸發罐1內有效地與上述所噴射的過熱水蒸氣接觸以進行效率良好的熱交換，在到達蒸發罐1的內部壁面之前可確實地乾燥並粉末化。又，朝向到達蒸發罐1的內部壁面方向移動之霧狀原料或粉末製品是藉著沿蒸發罐1的內部壁面向下方移動的過熱水蒸氣的流動來阻止對其內部壁面的附著。
尤其是使用該噴霧噴嘴7的減壓噴霧乾燥裝置中，例如即使液體原料為運用較水沸點低的含酒精類揮發成份的液體原料的場合，與實施例4的場合大致相同，其液體原料在蒸發罐1內可藉著從噴霧噴嘴7的噴出口7b所噴射的過熱水蒸氣予以良好地乾燥。又，將其液體原料乾燥並粉末化後的粉末製品不會附著在蒸發罐1的內部壁面，且其粉末製品也不會因熱而變質。
[實施例6]
第9圖表示本發明實施例6有關的減壓噴霧乾燥之方法及裝置的一部份。
該實施例6是與上述實施例1的場合不同，採用以下的構成作為噴霧噴嘴7。
亦即，實施例6的噴霧噴嘴7是具備配設在其中心位置的液體原料的噴霧口7a與配置在該噴霧口7a周圍的過熱水蒸氣的噴出口7b，尤其是在噴霧口7a的周圍以點在的狀態設置過熱水蒸氣的噴出口7b。其中過熱水蒸氣的噴出口7b是在以接近蒸發罐1內壁的狀態所配置的圓形頂狀的外側板材32a及堵塞位於其外側板材32a下部的圓形開口部並貫穿的複數吐出孔32c間彼此隔著預定間隔而設置之圓形的平板32b所構成的流速調整體32中，形成位於其調整體32的圓形平板32b的複數吐出孔32c呈點在的開口部。該流速調整體32也具備以外側板材32a的內壁面與圓形的平板32b圍繞的空間32d。又，其空間32d是在流速調整體32上部的大致中央部與管線10的配管連接。另一方面，液體原料的噴霧口7a是透過經由形成在流速調整體32上部的大致中央部的貫穿孔32e所配置的配管與管線11及管線12的配管連接著。又，噴霧口7a是形成噴射液體原料與絕熱用的空氣的雙流體噴嘴的噴出口。
使用該實施例6的噴霧噴嘴7的減壓噴霧乾燥裝置是使得管線10所供應的過熱水蒸氣通過噴霧噴嘴7的流速調整體32的空間32d並分配至複數吐出孔32c並通過來調整成適當的流速，並以廣為分散的狀態從噴出口7b噴射。另一方面，從噴霧噴嘴7的中心部的噴霧口7a所噴射的液體原料不藉著絕熱用的空氣來加熱霧化。過熱水蒸氣的流速的調整是例如可變更流速調整體32的吐出孔32c的開口面積或數量、空間32d的容積等進行。
並且，該液體原料霧化所生成的霧狀原料是從點在於液體原料的噴霧口7a周圍的狀態所設置的噴出口7b在如上述所噴射的過熱水蒸氣與蒸發罐1內有效地接觸以進行效率良好的熱交換，在到達蒸發罐1的內部壁面之前可確實地乾燥並粉末化。
尤其是使用該噴霧噴嘴7的減壓噴霧乾燥裝置中，例如即使液體原料為運用較水沸點低的含酒精類揮發成份的液體原料的場合，與實施例4的場合大致相同，其液體原料在蒸發罐1內可藉著從噴霧噴嘴7的噴出口7b所噴射的過熱水蒸氣予以良好地乾燥。又，將其液體原料乾燥並粉末化後的粉末製品不會附著在蒸發罐1的內部壁面，且其粉末製品也不會因熱而變質。
[實施例7]
第10圖表示本發明實施例7有關的減壓噴霧乾燥之方法及裝置。
該實施例7是與上述實施例1的場合不同，作為噴霧噴嘴是使用具備過熱水蒸氣的噴出口7b的第1噴霧噴嘴71，及具備液體原料的噴霧口7a，以和第1噴霧噴嘴71隔著間隔相對的狀態配置之第2噴霧噴嘴72所構成。
第1噴霧噴嘴71是配置在蒸發罐1的上端側，過熱水蒸氣的噴出口7b則是以朝著蒸發罐1的下端側的狀態安裝。噴出口7b可採用與第2圖、第4圖、第7~9圖分別表示的各噴嘴7的其中之一噴出口7b相同的構成，形成以使用筒狀的構造體或板狀的構造體等形成的間隙所構成的構造。並且，第1噴霧噴嘴71是與供應過熱水蒸氣的管線10連接，構成使過熱水蒸氣從噴出口7b朝著蒸發罐1的下端側噴霧。順帶一提，第1噴霧噴嘴71是除了構成可以第2圖、第4圖、第7~9圖分別表示的各噴嘴7作為去除其液體原料的噴霧口7a的構造之外，也可構成不去除液體原料的噴霧口7a而殘留其噴嘴7的構造(不使用其噴霧口7a)。該點對於後述的實施例8的第1噴霧噴嘴71也是相同。
第2噴霧噴嘴72是在蒸發罐1的下端側與第1噴霧噴嘴71隔著預定的間隔呈彼此相對的狀態而配置，液體原料的噴霧口7a是以和第1噴霧噴嘴71的噴出口7b大致成相對的狀態安裝。又，第2噴霧噴嘴72是被配置在從蒸發罐1下端側的排氣口1a隔著預定間隔的位置。另外，第2噴霧噴嘴72為該噴霧噴嘴7的液體原料的噴霧口7a是形成具有圖示外之液體用的吐出孔與壓縮空氣用的吐出孔的雙重構造。並且，第2噴霧噴嘴72被連接於供應液體原料的管線11與供應噴霧用的壓縮空氣的管線12，同時吐出其液體原料與噴霧用壓縮空氣，藉以構成使其液體原料霧化而變化為霧狀原料。
實施例7有關的減壓噴霧乾燥裝置是以使得過熱水蒸氣從配置在蒸發罐1上端側的第1噴霧噴嘴71朝著蒸發罐1的下端側擴散的狀態噴霧，另一方面使液體原料從與第1噴霧噴嘴71隔著間隔相對的狀態配置在蒸發罐1下端側的第2噴霧噴嘴72朝著蒸發罐1的上端側形成霧狀噴霧。此時，從各噴霧噴嘴71、72在蒸發罐1內成同時相對的狀態所噴霧的過熱水蒸氣與霧狀原料是形成過熱水蒸氣從上方包入霧狀原料的狀態彼此接觸。且，液體原料是從第2噴霧噴嘴72朝著蒸發罐1的上端側以穩定的狀態噴霧。藉此，其霧狀原料是形成與過熱水蒸氣成均一穩定的狀態接觸，在到達蒸發罐1的內部壁面之前可有效與過熱水蒸氣熱交換確實地乾燥並粉末化。
尤其該減壓噴霧乾燥裝置中，例如作為液體原料即使運用藉其成份的性狀或濃度變更比重或黏度以致有噴霧時的狀態變動之虞的原料時，仍可使其液體原料的霧狀原料在蒸發罐內與過熱水蒸氣均一且穩定地接觸而良好乾燥並粉末化，並可更為確實防止其生成的粉末製品附著在蒸發罐的內部內壁(尤其是大致相當於形成如下部逆圓錐形狀的底面的內壁部份)或其製品的熱變質。
[實施例8]
第11圖表示本發明實施例8有關的減壓噴霧乾燥之方法及裝置。
該實施例8是與上述實施例1(實施例7)的場合不同，作為噴霧噴嘴是使用具備過熱水蒸氣的噴出口7b的第1噴霧噴嘴71，及具備液體原料的噴霧口7a及過熱水蒸氣的噴出口7b，以和第1噴霧噴嘴71隔著間隔相對的狀態配置之第2噴霧噴嘴73所構成。
第1噴霧噴嘴71是構成與實施例7的第1噴霧噴嘴71相同，配置在蒸發罐1的上端側，過熱水蒸氣的噴出口7b則是以朝著蒸發罐1的下端側的狀態安裝。並且，該第1噴霧噴嘴71是與供應過熱水蒸氣的管線10連接，構成使管線10所供應的過熱水蒸氣的一部份從噴出口7b朝著蒸發罐1的下端側噴霧。
第2噴霧噴嘴73是構成與實施例7的第2噴霧噴嘴72的場合相同，在蒸發罐1的下端側，以和第1噴霧噴嘴71隔著預定的間隔彼此相對的狀態配置，且液體原料的噴霧口7a是以和第1噴霧噴嘴71的噴出口7b大致相對的狀態安裝。又，該第2噴霧噴嘴73也是從蒸發罐1下端側的排氣口1a配置在隔著預定間隔的位置上。另外，第2噴霧噴嘴73是和實施例1的噴霧噴嘴7的場合大致相同，在其中心位置具備液體原料的噴霧口7a，並在其周邊部具備圍繞著噴霧口7a的過熱水蒸氣的噴出口7b，構成環狀的噴嘴。並且，第2噴霧噴嘴73被連接在供應液體原料的管線11與供應噴霧用的壓縮空氣的管線12，並也和供應過熱水蒸氣的管線10連接著，對於其液體原料則是構成與噴霧用壓縮空氣同時吐出變化成霧狀原料，並對於過熱水蒸氣則是構成與液體原料同時噴霧。
實施例8有關的減壓噴霧乾燥裝置是使過熱水蒸氣從配置在蒸發罐1上端側的第1噴霧噴嘴71朝著蒸發罐1下端側擴散的狀態進行噴霧，另一方面在蒸發罐1的下端側從與第1噴霧噴嘴71隔著間隔相對的狀態所配置的第2噴霧噴嘴73使液體原料朝著蒸發罐1的上端側形成霧狀噴霧，並使過熱水蒸氣也朝著蒸發罐1的上端側噴霧。此時，從各噴霧噴嘴71、73在蒸發罐1內以同時相對的狀態所噴霧的過熱水蒸氣與霧狀原料是使過熱水蒸氣形成從上方及下方分別包入霧狀原料的狀態彼此接觸。又，液體原料是從第2噴霧噴嘴72朝著蒸發罐1的上端側以穩定的狀態噴霧。藉此，使其霧狀原料以均一穩定的狀態形成與過熱水蒸氣多量的接觸，在到達蒸發罐1的內部壁面之前更為有效地與過熱水蒸氣熱交換而更為確實地乾燥並粉末化。
該減壓噴霧乾燥裝置也是和實施例7有關的減壓噴霧乾燥裝置的場合相同，例如作為液體原料即使運用藉其成份的性狀或濃度變更比重或黏度以致有噴霧時的狀態變動之虞的原料時，仍可使其液體原料的霧狀原料良好地乾燥並粉末化，並可更為確實防止其生成的粉末製品附著在蒸發罐的內壁(尤其是大致相當於形成如下部逆圓錐形狀的底面的內壁部份)或其製品的熱變質。
[試驗例2]
作為液體原料是與試驗例1的場合相同，在市售的原味優格32重量部添加蒸餾水47重量部與脫脂奶粉21重量部，使整體均一混合調製成固體成分濃度30wt%的發酵乳粉漿。
使用第10圖表示實施例7的減壓噴霧乾燥裝置，分別設定第2噴霧噴嘴72的發酵乳粉漿的送液量為2.0L/hr及壓縮空氣的空氣量為40NL/min、分別設定第1噴霧噴嘴71的過熱水蒸氣的蒸氣量為40kg/hr，並分別設定過熱水蒸氣的蒸氣溫度為190℃、蒸發罐1內的真空度為4~5kPa、蒸發罐1內的乾燥溫度為45~50℃、蒸發罐1及旋風捕集器6的保溫溫度為40~45℃的操作條件為基礎，進行發酵乳粉漿的減壓噴霧乾燥，以回收率75wt%製造含水量5~6wt%的含乳酸菌奶粉。
針對如上述所製造的含乳酸菌奶粉，與試驗例1的場合同樣以混釋法的寒天平板法調查其奶粉的乳酸菌數的變化。此時的結果，相對於1~6×105CFU/g-TS之發酵乳粉漿的含乳酸菌奶粉為2~5×105CFU/g-TS，可確認乾燥前後的乳酸菌幾乎無任何的差異。又，在含乳酸菌奶粉的製造結束之後以目視調查蒸發罐、旋風捕集器及對該等之間配管的乾燥粉末的附著狀況。其結果，僅目視出對各處之乾燥粉末的些微附著量，判明可充分地進行操作。
[實施例9]
第12圖表示本發明實施例9有關的減壓噴霧乾燥之方法及裝置。
該實施例9是與上述實施例1的場合不同，增設在以旋風捕集器6分離後氣體的一部份回收乾燥之後，導入連接裝置主體的蒸發罐1與旋風捕集器6之間的配管8a內部用的乾燥維持手段19。
乾燥維持手段19，係由：吸引以旋風捕集器6分離後的氣體(飽和水蒸氣)的增壓供水系統20；將其吸引後的空氣加熱用的加熱器21；及連接該等的配管等所成的管線22所構成。增壓供水系統20是藉管線22的配管，連接在連接旋風捕集器6與冷卻手段4的冷凝器4a之間的配管8b的中途部份。在增壓供水系統20的上游側配置有除去吸引之氣體中所含固體的濾器23。加熱器21是設定將增壓供水系統20所吸引的氣體藉著以乾燥維持手段19導入配管8a內部之氣體使得蒸發罐1所排出粉末製品加熱至不引起熱變質程度的溫度為止。以加熱器21加熱的氣體是通過配管8a中連接在與蒸發罐1的排氣口1a接近的部份之管線22的配管部份並送入配管8a的內部。
實施例9有關的減壓噴霧乾燥裝置是將旋風捕集器6所分離的氣體的一部份藉著增壓供水系統20的吸引導入乾燥維持手段19，形成以加熱器21加熱成乾燥的狀態後，導入連接蒸發罐1與旋風捕集器6之間的配管8a的內部回流。並且，從蒸發罐1通過配管8a所排出的粉末製品及過熱水蒸氣是與藉乾燥維持手段19所導入之乾燥後的氣體合流並混合的狀態搬運至旋風捕集器6為止。藉此，例如即使運用液體原料為含吸濕性高的物質的場合，仍可防止在蒸發罐1內由其液體原料所生成的粉末製品在旋風捕集器6吸濕的狀態下回收。其結果，藉乾燥維持手段19的增設，可一邊維持著減壓噴霧乾燥裝置之蒸發罐1等的真空度，並以不致濡濕含吸濕性高的物質的粉末製品可以乾燥的狀態捕集。
上述的吸濕是使得從蒸發罐1排出粉末製品的過熱水蒸氣以蒸發罐1內的乾燥步驟來消耗熱能使溫度降低形成飽和蒸氣，該飽和蒸氣是在與含吸濕性高之物質的粉末製品接觸下產生。因此，藉乾燥維持手段19形成飽和蒸氣乾燥後的氣體回流至配管8a，藉此減少從蒸發罐1所排出的該等粉末製品與飽和蒸氣接觸的機會，而變得不易吸濕。附帶一提，此時的飽和蒸氣不會在配管8a或旋風捕集器6產生結露。
[實施例10]
第13圖表示本發明實施例10有關的減壓噴霧乾燥之方法及裝置。
該實施例10是與上述實施例1(實施例9)的場合不同，除乾燥維持手段19之外，在以旋風捕集器6分離後之粉末製品的固體回收用的回收部的內部，增設導入乾燥後的空氣或氮氣用的乾燥保持手段24。
乾燥保持手段24是以和旋風捕集器6的回收部的製品承接器6b連接並將空氣或氮氣導入其承接器內部用的配管等所成的管線25，及將送入管線26的空氣等加熱用的加熱器26所構成。加熱器26是設定將導入的空氣等加熱至使得例如回收到製品承接器6b的粉末製品不引起熱變質程度的溫度為止。從乾燥保持手段24導入製品承接器6b內部的空氣等的量是設定對旋風捕集器6的分級精度幾乎不會造成影響且飽和蒸氣不會進入到製品承接器6b內的條件。空氣與氮氣是根據粉末製品容易氧化的程度來分別使用，例如粉末製品為容易氧化製品時即使用氮氣。
實施例10有關的減壓噴霧乾燥裝置雖是將旋風捕集器6所分離的粉末製品收容於製品承接器6b，但可以將藉著乾燥保持手段24所乾燥的空氣等導入其旋風捕集器6的製品承接器6b的內部。藉此導入的空氣等，防止上述飽和蒸氣侵入到製品承接器6b的內部。因此，例如即使運用含吸濕性高的物質作為液體原料的場合，從其液體原料所生成的粉末製品在收容於旋風捕集器6的製品承接器6b時會減少與飽和蒸氣的接觸，變得不易吸濕。該實施例10由於也裝設有乾燥維持手段19，所以在含吸濕性高的物質的粉末製品到達旋風捕集器6的時期也可避免吸濕。其結果，藉乾燥維持手段19及乾燥保持手段24的增設，可一邊維持著減壓噴霧乾燥裝置之蒸發罐1等的真空度，並以不致濡濕含吸濕性高的物質之粉末製品可以乾燥的狀態確實捕集至旋風捕集器6的製品承接器6b。
[其他實施例]
再者，實施例9的乾燥維持手段19與實施例10的乾燥保持手段24也可同樣運用於實施例7及實施例8。並在實施例10中，也可省略乾燥維持手段19的設置，構成僅設置乾燥保持手段24。
另外，對於噴霧噴嘴7也可形成組合各實施例所示之噴霧噴嘴等構成的構造。例如，第8圖中表示實施例5的噴霧噴嘴7中，可運用在其圓形的平板31b(殘留間隙31c的狀態下)，同樣形成有在第9圖所示實施例6之噴霧噴嘴7的平板32b所形成的複數吐出口32c的構造。
此外，實施例1、2、7~10有關的減壓噴霧乾燥之方法及裝置中，在裝置主體內使液體原料乾燥並粉末化的階段雖是將液體原料與過熱水蒸氣同時噴霧到裝置主體內，但是裝置的操作順序是如以下的順序進行噴霧。首先，在運轉開始時，先對裝置主體內進行過熱水蒸氣的噴霧使裝置主體內的溫度保持在穩定狀態之後，將液體原料噴霧至裝置主體內開始減壓噴霧乾燥動作。並在運轉停止時，最初停止液體原料的噴霧並停止減壓噴霧乾燥動作後，停止過熱水蒸氣的噴霧為佳，但對此尤其不加以限定。
1．．．蒸發罐(裝置主體)
1a．．．排氣口
2．．．過熱水蒸氣供應手段
3．．．液體原料供應手段
4．．．冷卻手段
5．．．真空泵(減壓手段)
6．．．旋風捕集器(製品捕集手段)
6b．．．製品承接器(回收部)
7．．．噴霧噴嘴
7a．．．液體原料的噴霧口
7b．．．過熱水蒸氣的噴出口
8a,8b．．．配管
9．．．保溫手段
19．．．乾燥維持手段
24．．．乾燥保持手段
71．．．第1噴霧噴嘴
72．．．第2噴霧噴嘴
第1圖為本發明實施例1有關的減壓噴霧乾燥之方法及裝置的說明用的說明圖。
第2圖為第1圖的噴霧噴嘴之說明用的部份縱剖面說明圖。
第3圖為本發明實施例2有關的減壓噴霧乾燥之方法及裝置的說明用的與第1圖相同的說明圖。
第4圖為第3圖的裝置所使用的噴霧噴嘴之過熱水蒸氣的噴出口的說明用的說明圖，(a)為平面說明圖；(b)為沿著(a)的Q1-Q1線的縱剖面說明圖；及(c)為底面說明圖。
第5圖為本發明實施例3有關的減壓噴霧乾燥之方法及裝置中所採用噴霧噴嘴的說明用的部份縱剖面說明圖。
第6圖為將第5圖的主要部放大表示的部份放大剖面說明圖。
第7圖為本發明實施例4有關的減壓噴霧乾燥之方法及裝置中所採用噴霧噴嘴的說明用的部份縱剖面說明圖。
第8圖為本發明實施例5有關的減壓噴霧乾燥之方法及裝置中所採用噴霧噴嘴的說明用的部份縱剖面說明圖。
第9圖為本發明實施例6有關的減壓噴霧乾燥之方法及裝置中所採用噴霧噴嘴的說明用的部份縱剖面說明圖。
第10圖為本發明實施例7有關的減壓噴霧乾燥之方法及裝置的說明用的說明圖。
第11圖為本發明實施例8有關的減壓噴霧乾燥之方法及裝置的說明用的說明圖。
第12圖為本發明實施例9有關的減壓噴霧乾燥之方法及裝置的說明用的說明圖。
第13圖為本發明實施例10有關的減壓噴霧乾燥之方法及裝置的說明用的說明圖。
1．．．蒸發罐(裝置主體)
1a．．．排氣口
2．．．過熱水蒸氣供應手段
2a．．．鍋爐
3．．．液體原料供應手段
3a．．．存放槽
3b．．．送液泵
4．．．冷卻手段
4a．．．冷凝器
4b．．．冷卻單元
4c．．．回收槽
5．．．真空泵(減壓手段)
6．．．旋風捕集器(製品捕集手段)
6a．．．切換閥
6b．．．製品承接器(回收部)
6c．．．開關閥
7．．．噴霧噴嘴
8a,8b．．．配管
9．．．保溫手段
9a,9b．．．溫水循環部
9c．．．溫水槽
9d．．．溫水循環泵
10．．．管線(配管)
11,12．．．管線

Claims (19)

  1. 一種減壓噴霧乾燥方法，其特徵為，具備：裝置主體，維持在減壓下，並具有噴霧噴嘴；過熱水蒸氣供應手段，係將過熱水蒸氣供應至上述噴霧噴嘴；液體原料供應手段，係供應液體原料至上述噴霧噴嘴；冷卻手段，使自上述裝置主體所排氣的過熱水蒸氣與來自液體原料的揮發蒸氣冷卻成凝結水回收；減壓手段，係透過該冷卻手段使上述裝置主體內維持在減壓下；及製品捕集手段，係捕集上述裝置主體內生成的粉末製品，將上述過熱水蒸氣供應手段所供應的過熱水蒸氣與上述液體原料供應手段所供應的液體原料從上述噴霧噴嘴同時噴霧至裝置主體內在該裝置主體內使液體原料霧化，並將液體原料霧化生成的霧狀原料與過熱水蒸氣進行熱交換，使液體原料乾燥並粉末化。
  2. 如申請專利範圍第1項記載的減壓噴霧乾燥方法，其中，裝置主體，係由一端側具備過熱水蒸氣與液體原料噴霧用的噴霧噴嘴，並在另一端側具備與冷卻手段連通之排氣口的蒸發罐所構成，液體原料從上述噴霧噴嘴噴霧至蒸發罐內所生成的霧狀原料在隨著從上述噴霧噴嘴噴霧至蒸發罐內的過熱水蒸 氣的流動而移動到排氣口為止的期間，與該過熱水蒸氣進行熱交換後乾燥並粉末化。
  3. 如申請專利範圍第1項記載的減壓噴霧乾燥方法，其中，裝置主體係由蒸發罐所構成，蒸發罐，具備：一端側具有過熱水蒸氣噴霧用的第1噴霧噴嘴，並在另一端側具備與冷卻手段連通之排氣口及與第1噴霧噴嘴隔著間隔相對的狀態配置以進行液體原料噴霧的第2噴霧噴嘴，液體原料從上述第2噴霧噴嘴噴霧至蒸發罐內所生成的霧狀原料在隨著從上述第1噴霧噴嘴噴霧至蒸發罐內的過熱水蒸氣的流動而移動到排氣口為止的期間，與該過熱水蒸氣進行熱交換後乾燥並粉末化。
  4. 如申請專利範圍第1項記載的減壓噴霧乾燥方法，其中，製品捕集手段為配置在裝置主體與冷卻手段之間的旋風捕集器，將裝置主體內乾燥並粉末化的粉末製品與從該裝置主體移送到冷卻手段的排氣氣體一起輸送到旋風捕集器，在該旋風捕集器內分離成固體與氣體後回收。
  5. 如申請專利範圍第4項記載的減壓噴霧乾燥方法，其中，回收旋風捕集器所分離之氣體的一部份乾燥之後，導入至連接裝置主體與旋風捕集器之間的配管內部而回流。
  6. 如申請專利範圍第4項記載的減壓噴霧乾燥方法，其中，在回收旋風捕集器所分離的作為粉末製品的固體之回收部的內部，導入乾燥後的空氣或氮氣。
  7. 如申請專利範圍第2項記載的減壓噴霧乾燥方法， 其中，使用在中心位置具備液體原料的噴霧口，並在該液體原料噴霧口的周圍部具備過熱水蒸氣的噴出口的構造的噴嘴作為噴霧噴嘴。
  8. 如申請專利範圍第3項記載的減壓噴霧乾燥方法，其中，使用在中心位置具備液體原料的噴霧口，並在該液體原料噴霧口的周圍部具備過熱水蒸氣的噴出口的構造的噴嘴作為第2噴霧噴嘴。
  9. 如申請專利範圍第1-8項中任一項記載的減壓噴霧乾燥方法，其中，裝置主體的減壓噴霧乾燥的操作條件是裝置主體內的真空度為2-20kPa，從過熱水蒸氣供應手段供應至噴霧噴嘴的過熱水蒸氣的蒸氣溫度為120-250℃，裝置主體內的乾燥溫度為15-80℃。
  10. 一種減壓噴霧乾燥裝置，其特徵為，具備：裝置主體，維持在減壓下，並具有噴霧噴嘴；過熱水蒸氣供應手段，係將過熱水蒸氣供應至上述噴霧噴嘴；液體原料供應手段，係供應液體原料至上述噴霧噴嘴；冷卻手段，使上述裝置主體所排氣的過熱水蒸氣與來自液體原料的揮發蒸氣冷卻成凝結水回收；減壓手段，係透過該冷卻手段使上述裝置主體內維持在減壓下；及製品捕集手段，係捕集上述裝置主體內生成的粉末製品， 上述噴霧噴嘴為在其中心位置具備液體原料的噴霧口，並在該噴霧口的周邊部具備過熱水蒸氣的噴出口之構造的噴嘴，將上述過熱水蒸氣供應手段所供應的過熱水蒸氣與上述液體原料供應手段所供應的液體原料從上述噴霧噴嘴同時噴霧至裝置主體內在該裝置主體內使液體原料霧化，並將液體原料霧化生成的霧狀原料與過熱水蒸氣進行熱交換，使液體原料乾燥並粉末化。
  11. 如申請專利範圍第10項記載的減壓噴霧乾燥裝置，其中，裝置主體，係由一端側具備噴霧噴嘴，並在另一端側具備與冷卻手段連通之排氣口的蒸發罐所構成，液體原料從上述噴霧噴嘴噴霧至蒸發罐內所生成的霧狀原料在隨著過熱水蒸氣的流動而移動到排氣口為止的期間，與該過熱水蒸氣進行熱交換後乾燥並粉末化。
  12. 一種減壓噴霧乾燥裝置，其特徵為，具備：裝置主體，係維持在減壓下，並具有噴霧噴嘴；過熱水蒸氣供應手段，係將過熱水蒸氣供應上述噴霧噴嘴；液體原料供應手段，係供應液體原料至上述噴霧噴嘴；冷卻手段，使上述裝置主體所排氣的過熱水蒸氣與來自液體原料的揮發蒸氣冷卻成凝結水回收；減壓手段，係透過該冷卻手段使上述裝置主體內維持在減壓下；及 製品捕集手段，係捕集上述裝置主體內生成的粉末製品，上述噴霧噴嘴，係由：具備過熱水蒸氣的噴出口的第1噴霧噴嘴，及具備液體原料的噴霧口，並與上述第1噴霧噴嘴隔著間隔以相對的狀態配置的第2噴霧噴嘴所構成，將上述過熱水蒸氣供應手段所供應的過熱水蒸氣從上述第1噴霧噴嘴噴霧至裝置主體內，另一方面，使上述液體原料供應手段所供應的液體原料從上述第2噴霧噴嘴噴霧至裝置主體內與過熱水蒸氣衝突而在該裝置主體內使液體原料霧化，並將液體原料霧化生成的霧狀原料與過熱水蒸氣進行熱交換，使液體原料乾燥並粉末化。
  13. 如申請專利範圍第12項記載的減壓噴霧乾燥裝置，其中，裝置主體係由蒸發罐所構成，蒸發罐，具備：一端側具有第1噴霧噴嘴，並在另一端側具備與冷卻手段連通之排氣口及與第1噴霧噴嘴隔著間隔相對的第2噴霧噴嘴，液體原料從上述第2噴霧噴嘴噴霧至蒸發罐內所生成的霧狀原料在隨著從第1噴霧噴嘴噴霧至蒸發罐內的過熱水蒸氣的流動而移動到排氣口為止的期間，與該過熱水蒸氣進行熱交換後乾燥並粉末化。
  14. 如申請專利範圍第10項或第12項記載的減壓噴霧乾燥裝置，其中，製品捕集手段為配置在裝置主體與冷卻手段之間的旋風捕集器，將裝置主體內乾燥並粉末化的粉末製品與從該裝置主體移送到冷卻手段的排氣氣體一起輸 送到旋風捕集器，在該旋風捕集器內分離成固體與氣體後回收。
  15. 如申請專利範圍第14項記載的減壓噴霧乾燥裝置，其中，具備回收旋風捕集器所分離之氣體的一部份乾燥之後，導入至連接裝置主體與旋風捕集器之間的配管內部並回流的乾燥維持手段。
  16. 如申請專利範圍第14項記載的減壓噴霧乾燥裝置，其中，具備在回收旋風捕集器所分離的作為粉末製品的固體之回收部的內部，導入乾燥後的空氣或氮氣的乾燥保持手段。
  17. 如申請專利範圍第10項或第12項記載的減壓噴霧乾燥裝置，其中，裝置主體及/或旋風捕集器具備使其內部壁面保溫並進行結露防止用的保溫手段。
  18. 如申請專利範圍第12項記載的減壓噴霧乾燥裝置，其中，使用在其中心位置具備液體原料的噴霧口，並在該液體原料噴霧口的周圍部具備過熱水蒸氣的噴出口的構造的噴嘴作為第2噴霧噴嘴。
  19. 如申請專利範圍第14項記載的減壓噴霧乾燥裝置，其中，裝置主體及/或旋風捕集器具備使其內部壁面保溫並進行結露防止用的保溫手段。
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