JPH0133204B2 - - Google Patents
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Description
本発明は水性飲料の濃縮、特に多段階逆流濃縮
方法および装置に関するものである。 貯蔵、搬送や販売のために水性飲料を濃縮する
ことは、種々の実質的利益があるので、水性飲料
の種類の増加に伴い益々広く行われている。ある
生産品、例えばコーヒや紅茶について濃縮する目
的は需要者の使用に便利な製品を生み出すことに
ある。ワイン、牛乳、ビール、食用酢の如き他の
生産品についての最大の利点は、原材料の容量を
減少し、それにより貯蔵や搬送の費用を逓減でき
るということにある。 このような水性飲料の濃縮は、蒸留脱水式、冷
凍濃縮式あるいは逆浸透式の３方式の１つにより
行うことができる。蒸留式の技法においては、飲
料を加熱しあるいは蒸留によつて水分を除去する
ために飲料中に蒸気を通す。冷凍濃縮式の技法に
おいては、氷のスラリを飲料中に形成し、次にそ
の結果濃縮された溶液から氷を分離する。蒸留技
法の欠点の一つは、水性飲料の微妙な味や香の成
分の多くが揮発して蒸留中に逃げてしまうことで
ある。この不都合は、蒸留前にこれらの味や香の
成分の多くを抜き取つて、蒸留後の濃縮飲料にそ
れら成分を戻すようにすればある程度解消するこ
とはできる。しかしながら、味や香のかなりの低
落は蒸留技術では避け難いものと思われる。逆浸
透式は非選択性のものであり、味や香の成分が消
失するので水性飲料の濃縮用には不適当である。 冷凍濃縮した製品は低落を受けないので、味や
香の成分の保留がほぼ100％得られる。従来の冷
凍濃縮法の主な欠点は費用がかかるのと、生産効
率が不十分である点である。 そこで、本発明の目的は、従来の技法よりも効
率的で相対的に短時間に大量の水成飲料の濃縮量
が得られる冷凍濃縮方法を提案することにある。 本発明の他の目的は、かかる方法を好適に実施
するための装置を提供することにある。 本発明の更に他の目的は、かかる方法を実施す
るにあたつて好適に用い得る分離器を提供するこ
とにある。 チジエセン氏他（Thijssen et al）による米国
特許第4004886号において、種となる氷の結晶の
スラリと母液とを表面が研かれた熱交換器（以
下、スクレイプド表面熱交換器という）内で生成
した後、再結晶容器に連続的に供給し、その容器
内で結晶を生成させて結晶化を行う方法と装置が
開示されている。再結晶容器内の母液は連続的に
混合され、再結晶容器内に結晶を取り残すフイル
タを経由してスクレイプド表面熱交換器へ再循環
される。再結晶容器内の結晶の大部分は、溶かさ
れて比較的小さな種結晶に形成され、比較的均一
な大きさの結晶から成る結晶化スラリとなり、そ
れからそのスラリは結晶化懸濁液として再結晶容
器から連続的に除去される。この構成において、
この方式での滞留時間は実質的に減少するが、そ
の理由は種結晶を溶解したものを熱交換器から再
結晶容器に供給し、少数の大きな結晶上にこれら
の溶けた結晶を再結晶し、それによりまるまると
成長させるからである。 一方、提案されている従前の他の方式として
は、スクレイプド表面熱交換器とその内で結晶を
成長させる大型のタンクの両方を有しているもの
があり、例えばワーカー氏（Walker）による米
国特許第3156571号のものは、氷の結晶の大部分
を溶かし、再結晶容器から液体だけを再循環させ
るものであるが、この再結晶容器は滞留時間を減
少し、上述のチジエセン氏他による特許と本発明
で開示したシステムの両方に同じ寸法の均一結晶
を生成する。特に、均一結晶寸法のため、技能や
他の不利益を要する遠心分離機や他の分離装置を
用いることなしに、本システムで洗浄塔を使用す
ることができる。 チジエセン氏他の特許の上述したシステムにお
いて、再結晶容器から除去されたスラリは、例え
ばチジエセン氏の米国特許第3872009号に記載さ
れたように、洗浄塔に供給するのが好ましい。こ
の特殊な洗浄塔において、スラリは塔の底部より
供給され、周期的に上方に押し上げるピストンに
よつて氷のかたまりに対して押し詰められ、コン
パクト化される。塔の上部の氷はくだかれて塔か
ら除去されるが、その塔で氷は溶かされて少なく
ともその一部分は塔へ戻され、ピストンが塔の底
部に圧力をかけるときに下方へ流して洗浄塔の前
面を維持する。母液はピストン内の貫通孔を通し
て濃縮液として移送される。 本発明のシステムにおいては、逆流操作をする
ために複数の濃縮ユニツトを相互に連結せしめて
いる。このような逆流冷凍濃縮法は新規なもので
はない。例えば、ガーニヤリス氏（Ganiaris）の
米国特許第3283522号で多段階冷凍濃縮システム
が記載されており、このシステムでは氷は最初の
段階（工程）の方へ逆進し、母液は最後の段階の
方へ進む。しかしながら、本発明においては、も
つぱら後続の段階で結晶を大きく成長させる。す
なわち、少なくとも実質的に全種結晶（99％また
は少なくとも90％以上）が形成される段階を除く
全段階で氷を形成させ、その段階内で溶かして、
次の段階で更に大きな結晶に再形成し、これが濃
縮効果を著しく改善させるのである。更に粘度が
一番低い最低濃度で氷と母液の分離をするので、
洗浄塔をもつとも効果的に構成できる。 本発明システムでの最初の段階では、濃縮すべ
き供給液を受け取つて最初の中間濃縮溶液を生成
し、再結晶容器内の氷の結晶のスラリと液とを洗
浄塔のような分離器に供給し、中間濃縮液を第２
段階へ移す。第２段階から得られる氷の結晶を水
性飲料液の移送方向に対して逆送させ、第１段階
再結晶容器へ供給する。第１段階で生成した種結
晶のほとんどを、例えばスクレイプド表面熱交換
器によつて溶かして、第２段階の方から供給され
た比較的大きな結晶上に再結晶させる。第３段階
またそれ以上の段階を提供することができるが、
少なくとも氷を前段階の再結晶容器に直接戻し、
それにより結晶長の成長を次の段階から供給され
る結晶上にのみ起こし、最終段階の溶解と再結晶
化を除いて各段階で生成した結晶のほとんどに対
して結晶長の成長をさせる。 この逆流手段を実施することによつて、３つの
段階のそれぞれで供給液から氷を毎時250Kgで移
送することができる。そのため、次の段階から送
られた液体でのみ並行操作を行う場合の毎時750
Kgおよび直列操作を行う場合の毎時1200Kgに対応
して逆流状態で少なくとも毎時1800Kgで移送す
る。どのような冷凍濃縮システムでも単位時間当
りの水の移送容量（Kg／ｈ）は、所定の濃縮製品
の粘度と、それといつしよの氷の結晶の大きさと
に関連する。また、どのような液体の粘度も、そ
の濃縮度に強く関係する。結晶の成長速度もまた
濃縮度に関係があるので、濃縮が進む結果、結晶
の成長速度の急激な減少と粘性の増大が生じる
が、これは共に結晶の成長率の実質的な減少とな
る。ところが、逆流方式を用いることにより、結
晶の成長をすでに大きく成長させた結晶上に起こ
せさ、また比較的少ない濃縮液内で行うので、滞
在時間（所要時間）の減少とその結果得られる結
晶量の増加という２つの効果が得られる。最低の
濃縮段階での分離もまた最も有効なものである。 以下、図面を参照して本発明を更に詳細に説明
する。 第１図は本発明を適用した逆流結晶化装置の第
１実施例の概略図を示し、この実施例は総括符号
２０と２２および２４で示した３つの濃縮段階か
ら構成される。本発明は所望の達成濃縮度により
少なくとも２段階あるいはそれ以上の段階が必要
であり、またふさわしいと理解できよう。まず、
濃縮すべき水性飲料液を第１の段階２０の留置タ
ンク２６へ連続的にあるいは周期的に供給する。
供給液はポンプ３０によりタンク２６へ供給す
る。再結晶容器３２内の液体の部分は、上述した
チジエセン氏の米国特許第4004886号に記述され
たようにフイルタ３４を通つて移送する。その特
許の開示はすでに引用文に含まれている。 最初の中間濃縮液として容器３２から移送した
液体部分と、タンク２６から供給された液体とを
混合し、それを並列に接続した通常のスクレイプ
ド表面熱交換器３６と３７および３８へポンプ４
０と４１および４２により供給する。各段階で並
行に設けた２つまたは３つのスクレイプド表面熱
交換器を用いる方が、１個の大きな熱交換器を用
いるよりもむしろ好適である。なぜなら、その１
個が故障となつても、システムを操業中ずつと連
続運転させることができるからである。上述のチ
ジエセン氏の米国特許第4004886号に記載された
如く、スクレイプド表面熱交換器の出力物として
作られた種結晶のスラリを容器３２に供給する。
これらの種結晶は有効径が５〜10μｍ以内である
のが好適である。この種結晶を容器３２内で実質
的にほとんど溶かし、これを後述の如く後続の段
階より供給された比較的大きな結晶上に再結晶さ
せる。上述のチジエセン氏の米国特許第3872009
号に記述された如く、容器３２内の大きな氷の結
晶と液体とのスラリとをその容器内から洗浄塔５
０内へ移送し、洗浄塔５０内で母液から氷を分離
する。その特許の開示はすでに引用文に含まれて
いる。溶かした氷を水その他の廃棄物として洗浄
塔５０により本システム外へ除去する。洗浄塔５
０から出された濃縮液を供給タンク２６へ供給
し、次に上述したようにスクレイプド表面熱交換
器へ供給する。 上述のチジエセン氏の米国特許第4004886号に
記述された如く、再結晶容器７４内の液体部分を
フイルタ７６を通して移送する。その特許の開示
はすでに引用文に含まれている。第２回目の中間
濃縮液として容器７４から移送された液体部分
と、フイルタ３４を通つて容器３２から移送され
た最初の中間濃縮液の部分とを混合し、これを並
行に連結された通常のスクレイプド表面熱交換器
７０と７２にポンプ６６と６８とを介して供給す
る。各段階で並行な２つのスクレイプド表面熱交
換器を用いる方が、１個の大きな熱交換器を用い
るよりもむしろ好適である。なぜなら、その１個
が故障となつても、システムを操業中ずつと連続
運転させることができるからである。上述のチジ
エセン氏の米国特許第4004886号に記述した如く、
スクレイプド表面熱交換器の出力物として作られ
た種結晶のスラリと液体とを容器７４に供給す
る。これらの種結晶はその有効直径を５〜10μｍ
以下にするのが好ましい。種結晶を容器７４内で
実質的にほとんど溶かし、これを後述のように次
の段階より供給された比較的大きな結晶上に再結
晶させる。再結晶容器７４内の氷の結晶のスラリ
と液体とを分離器８２へ移送し、分離８２によつ
て分離された液体と第１の段階２０から給送され
る中間濃縮された液体とを適切に混合する。氷の
結晶を伴う液体の残部を再結晶容器３２に供給し
（熱交換器３６と３７および３８から供給された
結晶と比較して）、相対的に大きなその氷の結晶
をその容器３２内で成長させる。すなわち、熱交
換器３６と３７および３８からくる種結晶を溶か
して次の段階からくる更に大きな結晶上に再結晶
させる。 再結晶容器９０内の液体部分を、上述のチジエ
セン氏の米国特許第4004886号に記載されたよう
に、フイルタ９２を通つて移送する。この特許の
開示はすでに引用文に含まれている。最終段階の
濃縮液として容器９０からフイルタ９２を通つて
移送された液体部分と、容器７４からフイルタ７
６を通つて移送された第２段階の中間濃縮液の部
分とを混合し、これを並列に連結した通常のスク
レイプド表面熱交換器８６と８７へポンプ８８と
８９とにより供給する。 各段階で並行な２つのスクレイプド表面熱交換
器を用いる方が、１個の大きな熱交換器を用いる
よりもむしろ好適である。なぜなら、その１個が
故障となつても、システムを操業中ずつと連続運
転させることができるからである。上述のチジエ
セン氏の米国特許第44004886号に記載された如
く、スクレイプド表面熱交換器の出力物として作
られた種結晶のスラリと液体とを容器９０に供給
する。これらの種結晶は有効径を５〜10μｍ以下
にするのが好ましい。熱交換器８６と８７により
供給された種結晶のほとんどを再結晶容器90内で
溶かし、溶かされなかつた少数の結晶上に再結晶
する。再結晶容器９０内の氷の結晶のスラリと液
体とをそこから除去し、分離器１００を通して個
別に分離した液体と、段階２２からの中間濃縮液
とを適切に混合させる。氷の結晶を伴う液体の残
部を再結晶容器７４に供給し（熱交換器７０と７
２から供給された結晶と比較して）、相対的に大
きなその氷の結晶を更に成長させる。すなわち、
熱交換器７０と７２からくる種結晶を溶かし、段
階２４からくる比較的大きな結晶上に再結晶させ
る。容器９０から移送した最終濃縮液の残りの部
分を完成品としてシステム外へ移送する。 第２図は第１図で概略的に図示した第１実施例
で用いる分離器１００の１例を示す。なお、分離
器８２は分離器１００と同一のものが好ましい。
分離器１００は内室（空所）１０４を有する容器
１０２を具備しており、その内室１０４内でピス
トン１０６を通常の空気シリンダ１０８により往
複運動させる。このピストン１０６を引き上げる
時にスラリを入口１１０から内室１０４に導入す
る。次に、空気シリンダ１０８をピストン１０６
が前進するように作動させ、そのピストンの円筒
プラスチツク板１１１を出口１１２の方向へ前進
させ氷のスラリの締め固め（コンパクト）をす
る。その際、スラリといつしよに混入している液
体をフイルタ１１４を通して出口１１６へ押し出
し、その液体を回収した前の段階へ戻す。適切な
量の液体を回収した後、スラリを送出させるのに
十分なだけの液体を残し、概略的に記載した上述
のように、出口１１２に連結させた後述の弁を開
弁させてスラリを出口１１２から出して前の段階
へ移送する。ピストン１０６をフイルタ１１４を
わずかに越える位置まで進ませて、フイルタ１１
４についたかすを取り去りきれいにする。 第３図は第２図の空気シリンダ１０８を作動さ
せる制御手段の１例を示す。３個のマイクロスイ
ツチ１２０と１２２および１２４とをシリンダ１
０６が出口１１２方向に進行するに伴い、連続的
に作動させる。ピストン１０６を上方に引き上げ
るに伴い、弁１３４を開きスラリを内室（以下、
空所という）１０４に導く。次に、スイツチ１２
０を作動させて、ロジツク（切換弁）１３２によ
り弁１３４を閉じさせ、スイツチ１２９を作動せ
しめる。スイツチ１２９の作動によりロジツク
（切換弁）１２６を切換作動させて、ピストン１
０６の駆動方向を逆方向（押し下げ方向）に変換
させ、それにより空所１０４内のスラリから液体
を絞り出す。次に、スイツチ１２２を作動させて
ロジツク１２６により弁１３０を閉じさせ、かつ
他のロジツク（切換弁）１３６により弁１３８を
開ける。これにより、スラリをただちに出口１２
２の外へ押し出す。スイツチ１２４を作動させて
ロジツク１３６により弁１３８を閉じさせ、かつ
スイツチ１２５を作動させる。スイツチ１２５の
作動によりロジツク１３２をして弁１３４を開け
させ、スイツチ１２７を作動状態に変える。スイ
ツチ１２７の作動によりロジツク１２６を作動さ
せてピストン１０６を引き上げる。スイツチ１２
２の取付位置は、小さく固める氷のかたまりから
絞り出した液体の量によつて決定される。 第４図は第２図の分離器１００の筒状フイルタ
１１４の１例を示し、このフイルタ１１４は本実
施例と後述の他の実施例の分離器１００用に特に
使用されるものである。このようなフイルタは技
術的には周知のものであり、各種の目的に使用さ
れている。複数の三角形状にしたワイヤ１５６を
複数の環状帯体１５８に対してその三角の頂点部
分をそれぞれ溶接や他の方法で固定して形成す
る。このようにしてワイヤ１５６により細孔を形
成し、その細孔を通して液体のみ流し、氷を通過
させないようにしている。ピストン面１１１がフ
イルタ１１４を通過して移動する際に、フイルタ
１１４の表面をピストン面１１１によつてかき削
り、フイルタ１１４に吸引されて粘着した氷を除
去する。 第５図は第１図のシステムでの使用に好適な分
離器の第２実施例を示す。この構成において、先
細円錐形搬送スクリユウ１６０により入口１６４
より容器１６２に導入されたスラリをコンパクト
化（詰め固め）する。搬送スクリユウ１６０を分
離器の出力量によつて決定される回転速度で、モ
ータ（不図示）により連続的に回転させる。第２
図より第４図に図示した構成と比較して、本実施
例は連続的に作動するので、出力物を周期的に増
加または減少させることがない。円錐形搬送スク
リユウ１６０により液体をフイルタ１６６を通し
て外部に押し出すが、このフイルタ１６６も第４
図に図示したように形成する。フイルタ１６６を
通して押し出した液体を出口１６８を介して送出
するが、その間に氷のスラリを出口１７０から排
出する。この段階から氷が通過すべき段階へと入
口１７１を通つて導入された液体と、氷削り器
（スクレイパ）１７２とによりコンパクト化され
た氷をスラリ状に変え、それによりこれを次の段
階に容易に移送させる。 使用できる他の可能な分離器としては、洗浄水
よりも低い濃縮液で洗い流す頭部を具備した洗浄
塔がある。 第６図は本発明の逆流方式を適用した他の実施
例を示す。前実施例と同様に、濃縮を受ける供給
液をタンク２００に供給し、そのタンク２００内
で洗浄塔２０２からの液と混合し、複数のスクレ
イプド表面熱交換器２０４と２０６と２０８およ
び２１０へタンク２１２を経て供給する。ポンプ
２１４によりタンク２００内の液体を中間タンク
２１２内へ移送する。スクレイプド熱交換器から
の出力物を再結晶容器２１６へ供給し、その容器
２１６から移送される液の一部をフイルタ２１８
を通してポンプ２２０と２２２と２２４および２
２６によつて再循環させ、残りの液を中間濃縮液
として第２段階に供給する。この第２段階には再
結晶容器２３０と熱交換器２３２と２３４と２３
６およびポンプ２３８と２４０と２４２とが含ま
れる。フイルタ２４３を通して再結晶容器２３０
から送出された液体を部分的に再循環させ、残り
の部分を第３段階に供給する。この第３段階には
再結晶容器２４４と熱交換器２４６と２４８およ
びポンプ２５０と２５２とが含まれる。最終的に
濃縮された製品をフイルタ２５４を通じて再結晶
容器２４４から移送するが、その製品の一部を他
の段階からの濃縮液に混入して再循環させる。 第６図の実施例は、上記実施例と同様な機能を
有する一対の分離器２６０および２６２を備えて
いる。すなわち、この分離器により現段階からの
液体を伴つた氷のスラリから液体の部分を除去し
て、逆流手段によりこの氷部分を前段階に供給通
過させる。第７図に上述の機能を実行することの
できる分離器の一実施例を示す。第８図には分離
器２６０および２６２の好適な実施例を示すが、
この分離器により前段階からの氷のスラリからで
きるだけ多くの液体を取り出し、その液体を供給
すべき次の段階へ給送する。 第６図を再び参照すると、再結晶容器２１６か
ら回収された液体を正方向給送ポンプ３２２によ
つて分離器２６０へ正方向に圧送し、その分離器
のフイルタ３１６（第７図参照）を経て回収され
た液体をポンプ３２４によつて第２の段階に正方
向に圧送する。第１図と第６図において、再結晶
容器内部を常に充満させる必要があるため、その
容器から出される送出液体量と他の容器から回収
して給送される液体給送総量とを同率の割合で補
給する。このため、ポンプ３２４によつて容器２
３０へ戻される液体量から製品流量率を差引いた
ものと、分離器２６０へ供給された氷のスラリに
混入した液体の総量とを等しくなるようにする。 第７図はこのような目的のために通常の再結晶
容器を備えたこのような分離器の第１実施例を示
す。再結晶容器３０４内の撹拌器３０６を連続的
に回転させることにより、入口３０８から吸出管
３１０の上部を通つて取り入れられたスラリを上
方へ移動させ、最後に出口３１２から除去させ
る。液体を通常のフイルタ３１６を経て出口３１
４を通り連続的に流出させる。フイルタ３１６の
外周にへばりついた氷をかき取りナイフ３１８に
より連続的に取り除き、この氷をこの容器から出
る液体によつて上方へ吹き飛ばし、撹拌器３０６
によりその氷を搬送させて循環させる。その液体
はこの容器内から、入口３２０を通つて氷を搬送
すべき所へ供給される。 第８図には本発明の第２実施例に適用すること
が可能な分離器の一例を示す。この分離器におい
ては、スラリを入口３５０からほぼ円筒のタンク
３４８に供給し、液体を正方向給送ポンプにより
フイルタ３５２に通して除去させるが、このフイ
ルタ３５２は上述したタイプのものである。フイ
ルタ３５２をモータ３７６により連続的に回転さ
せて、フイルタ３５２の外周に固着した氷を部材
３５６上に載置した翼板３５４によりフイルタ３
５２の外周面から削り落す。現段階から出る低い
濃縮の液体を氷が給送されるべき段階に向けて正
方向給送ポンプにより入口３６０から回転軸と接
線的なユニツト内に吹き入れ、それにより氷をス
ラリ化してそのスラリを出口３６２から前段階に
移送する。また、低濃縮液体をフイルタを通して
ある程度広く拡散させ、高い濃縮液体と混合させ
る。そのため、この分離器は更に濃縮度が高い次
の段階と逆の方向に逆流手段により氷を移送させ
るばかりでなく、液体も移送させる作用をする。
その低い濃縮液と高い濃縮液の混合液を中心円筒
３７０内の開口から通過させて、出口３７４に除
去させる。 スラリ供給ラインは放射状にする必要はない。
長いフイルタを使用することができるので、長い
開口部を有する内筒を接線的に接続したスラリ供
給ラインも用いることができる。放出ラインと注
入入口とは接線的なのが望ましいが、所望により
同軸的に取付けてもよい。 また、再結晶容器とスラリの逆流との間、また
前段階の液体を取つて次の段階へ製品を補充する
正方向給送ポンプを有する段階とスラリの逆流と
の間に開放接続体を設けることは簡単にできると
いう可能性がある。中間タンクはこの構成では必
要としないが、この方法はより多くの濃縮液を氷
といつしよに前段階へ移動させることについては
効果がないし、その結果として、各段階間で異な
る濃縮度はより所望より少なくなる。コーヒ等の
如き液体を濃縮するシステムでは、どのような開
放タンクの使用でも望ましくない。なぜなら、開
放容器は溶け込んだガスや芳香の部分の損失を引
き起こすからである。 次の第１表は本発明の第１実施例の操作に関す
る定数（パラメータ）の実例を示し、第２表は本
発明の第２実施例の操作に関する定数（パラメー
タ）の実例を示す。 尚、第１表において、No.１ないし14は、第１図
に１ないし１４で示した各位置に夫々対応するも
のであり、その各位置における液体量、濃度およ
び氷の量を示している。また、Ｆ＝供給率は時間
当り装置に供給される液体量（Kg／ｈ）、Ｐ＝生
産率は同じく時間当り装置から生成される濃縮生
成液量（Kg／ｈ）およびＷ＝水分除去率はこのと
き装置から除去される水分の量（Kg／ｈ）を意味
している。 同様に、第２表においてNo.１ないし17は、第６
図に１ないし１７で示した各位置に夫々対応する
ものであり、パラメータの意味は第１表と同じで
ある。 さらに、第１およぢ第２表最下欄はスクレイプ
ド表面熱交換器における滞留時間と、種結晶の有
効径とを示している。
方法および装置に関するものである。 貯蔵、搬送や販売のために水性飲料を濃縮する
ことは、種々の実質的利益があるので、水性飲料
の種類の増加に伴い益々広く行われている。ある
生産品、例えばコーヒや紅茶について濃縮する目
的は需要者の使用に便利な製品を生み出すことに
ある。ワイン、牛乳、ビール、食用酢の如き他の
生産品についての最大の利点は、原材料の容量を
減少し、それにより貯蔵や搬送の費用を逓減でき
るということにある。 このような水性飲料の濃縮は、蒸留脱水式、冷
凍濃縮式あるいは逆浸透式の３方式の１つにより
行うことができる。蒸留式の技法においては、飲
料を加熱しあるいは蒸留によつて水分を除去する
ために飲料中に蒸気を通す。冷凍濃縮式の技法に
おいては、氷のスラリを飲料中に形成し、次にそ
の結果濃縮された溶液から氷を分離する。蒸留技
法の欠点の一つは、水性飲料の微妙な味や香の成
分の多くが揮発して蒸留中に逃げてしまうことで
ある。この不都合は、蒸留前にこれらの味や香の
成分の多くを抜き取つて、蒸留後の濃縮飲料にそ
れら成分を戻すようにすればある程度解消するこ
とはできる。しかしながら、味や香のかなりの低
落は蒸留技術では避け難いものと思われる。逆浸
透式は非選択性のものであり、味や香の成分が消
失するので水性飲料の濃縮用には不適当である。 冷凍濃縮した製品は低落を受けないので、味や
香の成分の保留がほぼ100％得られる。従来の冷
凍濃縮法の主な欠点は費用がかかるのと、生産効
率が不十分である点である。 そこで、本発明の目的は、従来の技法よりも効
率的で相対的に短時間に大量の水成飲料の濃縮量
が得られる冷凍濃縮方法を提案することにある。 本発明の他の目的は、かかる方法を好適に実施
するための装置を提供することにある。 本発明の更に他の目的は、かかる方法を実施す
るにあたつて好適に用い得る分離器を提供するこ
とにある。 チジエセン氏他（Thijssen et al）による米国
特許第4004886号において、種となる氷の結晶の
スラリと母液とを表面が研かれた熱交換器（以
下、スクレイプド表面熱交換器という）内で生成
した後、再結晶容器に連続的に供給し、その容器
内で結晶を生成させて結晶化を行う方法と装置が
開示されている。再結晶容器内の母液は連続的に
混合され、再結晶容器内に結晶を取り残すフイル
タを経由してスクレイプド表面熱交換器へ再循環
される。再結晶容器内の結晶の大部分は、溶かさ
れて比較的小さな種結晶に形成され、比較的均一
な大きさの結晶から成る結晶化スラリとなり、そ
れからそのスラリは結晶化懸濁液として再結晶容
器から連続的に除去される。この構成において、
この方式での滞留時間は実質的に減少するが、そ
の理由は種結晶を溶解したものを熱交換器から再
結晶容器に供給し、少数の大きな結晶上にこれら
の溶けた結晶を再結晶し、それによりまるまると
成長させるからである。 一方、提案されている従前の他の方式として
は、スクレイプド表面熱交換器とその内で結晶を
成長させる大型のタンクの両方を有しているもの
があり、例えばワーカー氏（Walker）による米
国特許第3156571号のものは、氷の結晶の大部分
を溶かし、再結晶容器から液体だけを再循環させ
るものであるが、この再結晶容器は滞留時間を減
少し、上述のチジエセン氏他による特許と本発明
で開示したシステムの両方に同じ寸法の均一結晶
を生成する。特に、均一結晶寸法のため、技能や
他の不利益を要する遠心分離機や他の分離装置を
用いることなしに、本システムで洗浄塔を使用す
ることができる。 チジエセン氏他の特許の上述したシステムにお
いて、再結晶容器から除去されたスラリは、例え
ばチジエセン氏の米国特許第3872009号に記載さ
れたように、洗浄塔に供給するのが好ましい。こ
の特殊な洗浄塔において、スラリは塔の底部より
供給され、周期的に上方に押し上げるピストンに
よつて氷のかたまりに対して押し詰められ、コン
パクト化される。塔の上部の氷はくだかれて塔か
ら除去されるが、その塔で氷は溶かされて少なく
ともその一部分は塔へ戻され、ピストンが塔の底
部に圧力をかけるときに下方へ流して洗浄塔の前
面を維持する。母液はピストン内の貫通孔を通し
て濃縮液として移送される。 本発明のシステムにおいては、逆流操作をする
ために複数の濃縮ユニツトを相互に連結せしめて
いる。このような逆流冷凍濃縮法は新規なもので
はない。例えば、ガーニヤリス氏（Ganiaris）の
米国特許第3283522号で多段階冷凍濃縮システム
が記載されており、このシステムでは氷は最初の
段階（工程）の方へ逆進し、母液は最後の段階の
方へ進む。しかしながら、本発明においては、も
つぱら後続の段階で結晶を大きく成長させる。す
なわち、少なくとも実質的に全種結晶（99％また
は少なくとも90％以上）が形成される段階を除く
全段階で氷を形成させ、その段階内で溶かして、
次の段階で更に大きな結晶に再形成し、これが濃
縮効果を著しく改善させるのである。更に粘度が
一番低い最低濃度で氷と母液の分離をするので、
洗浄塔をもつとも効果的に構成できる。 本発明システムでの最初の段階では、濃縮すべ
き供給液を受け取つて最初の中間濃縮溶液を生成
し、再結晶容器内の氷の結晶のスラリと液とを洗
浄塔のような分離器に供給し、中間濃縮液を第２
段階へ移す。第２段階から得られる氷の結晶を水
性飲料液の移送方向に対して逆送させ、第１段階
再結晶容器へ供給する。第１段階で生成した種結
晶のほとんどを、例えばスクレイプド表面熱交換
器によつて溶かして、第２段階の方から供給され
た比較的大きな結晶上に再結晶させる。第３段階
またそれ以上の段階を提供することができるが、
少なくとも氷を前段階の再結晶容器に直接戻し、
それにより結晶長の成長を次の段階から供給され
る結晶上にのみ起こし、最終段階の溶解と再結晶
化を除いて各段階で生成した結晶のほとんどに対
して結晶長の成長をさせる。 この逆流手段を実施することによつて、３つの
段階のそれぞれで供給液から氷を毎時250Kgで移
送することができる。そのため、次の段階から送
られた液体でのみ並行操作を行う場合の毎時750
Kgおよび直列操作を行う場合の毎時1200Kgに対応
して逆流状態で少なくとも毎時1800Kgで移送す
る。どのような冷凍濃縮システムでも単位時間当
りの水の移送容量（Kg／ｈ）は、所定の濃縮製品
の粘度と、それといつしよの氷の結晶の大きさと
に関連する。また、どのような液体の粘度も、そ
の濃縮度に強く関係する。結晶の成長速度もまた
濃縮度に関係があるので、濃縮が進む結果、結晶
の成長速度の急激な減少と粘性の増大が生じる
が、これは共に結晶の成長率の実質的な減少とな
る。ところが、逆流方式を用いることにより、結
晶の成長をすでに大きく成長させた結晶上に起こ
せさ、また比較的少ない濃縮液内で行うので、滞
在時間（所要時間）の減少とその結果得られる結
晶量の増加という２つの効果が得られる。最低の
濃縮段階での分離もまた最も有効なものである。 以下、図面を参照して本発明を更に詳細に説明
する。 第１図は本発明を適用した逆流結晶化装置の第
１実施例の概略図を示し、この実施例は総括符号
２０と２２および２４で示した３つの濃縮段階か
ら構成される。本発明は所望の達成濃縮度により
少なくとも２段階あるいはそれ以上の段階が必要
であり、またふさわしいと理解できよう。まず、
濃縮すべき水性飲料液を第１の段階２０の留置タ
ンク２６へ連続的にあるいは周期的に供給する。
供給液はポンプ３０によりタンク２６へ供給す
る。再結晶容器３２内の液体の部分は、上述した
チジエセン氏の米国特許第4004886号に記述され
たようにフイルタ３４を通つて移送する。その特
許の開示はすでに引用文に含まれている。 最初の中間濃縮液として容器３２から移送した
液体部分と、タンク２６から供給された液体とを
混合し、それを並列に接続した通常のスクレイプ
ド表面熱交換器３６と３７および３８へポンプ４
０と４１および４２により供給する。各段階で並
行に設けた２つまたは３つのスクレイプド表面熱
交換器を用いる方が、１個の大きな熱交換器を用
いるよりもむしろ好適である。なぜなら、その１
個が故障となつても、システムを操業中ずつと連
続運転させることができるからである。上述のチ
ジエセン氏の米国特許第4004886号に記載された
如く、スクレイプド表面熱交換器の出力物として
作られた種結晶のスラリを容器３２に供給する。
これらの種結晶は有効径が５〜10μｍ以内である
のが好適である。この種結晶を容器３２内で実質
的にほとんど溶かし、これを後述の如く後続の段
階より供給された比較的大きな結晶上に再結晶さ
せる。上述のチジエセン氏の米国特許第3872009
号に記述された如く、容器３２内の大きな氷の結
晶と液体とのスラリとをその容器内から洗浄塔５
０内へ移送し、洗浄塔５０内で母液から氷を分離
する。その特許の開示はすでに引用文に含まれて
いる。溶かした氷を水その他の廃棄物として洗浄
塔５０により本システム外へ除去する。洗浄塔５
０から出された濃縮液を供給タンク２６へ供給
し、次に上述したようにスクレイプド表面熱交換
器へ供給する。 上述のチジエセン氏の米国特許第4004886号に
記述された如く、再結晶容器７４内の液体部分を
フイルタ７６を通して移送する。その特許の開示
はすでに引用文に含まれている。第２回目の中間
濃縮液として容器７４から移送された液体部分
と、フイルタ３４を通つて容器３２から移送され
た最初の中間濃縮液の部分とを混合し、これを並
行に連結された通常のスクレイプド表面熱交換器
７０と７２にポンプ６６と６８とを介して供給す
る。各段階で並行な２つのスクレイプド表面熱交
換器を用いる方が、１個の大きな熱交換器を用い
るよりもむしろ好適である。なぜなら、その１個
が故障となつても、システムを操業中ずつと連続
運転させることができるからである。上述のチジ
エセン氏の米国特許第4004886号に記述した如く、
スクレイプド表面熱交換器の出力物として作られ
た種結晶のスラリと液体とを容器７４に供給す
る。これらの種結晶はその有効直径を５〜10μｍ
以下にするのが好ましい。種結晶を容器７４内で
実質的にほとんど溶かし、これを後述のように次
の段階より供給された比較的大きな結晶上に再結
晶させる。再結晶容器７４内の氷の結晶のスラリ
と液体とを分離器８２へ移送し、分離８２によつ
て分離された液体と第１の段階２０から給送され
る中間濃縮された液体とを適切に混合する。氷の
結晶を伴う液体の残部を再結晶容器３２に供給し
（熱交換器３６と３７および３８から供給された
結晶と比較して）、相対的に大きなその氷の結晶
をその容器３２内で成長させる。すなわち、熱交
換器３６と３７および３８からくる種結晶を溶か
して次の段階からくる更に大きな結晶上に再結晶
させる。 再結晶容器９０内の液体部分を、上述のチジエ
セン氏の米国特許第4004886号に記載されたよう
に、フイルタ９２を通つて移送する。この特許の
開示はすでに引用文に含まれている。最終段階の
濃縮液として容器９０からフイルタ９２を通つて
移送された液体部分と、容器７４からフイルタ７
６を通つて移送された第２段階の中間濃縮液の部
分とを混合し、これを並列に連結した通常のスク
レイプド表面熱交換器８６と８７へポンプ８８と
８９とにより供給する。 各段階で並行な２つのスクレイプド表面熱交換
器を用いる方が、１個の大きな熱交換器を用いる
よりもむしろ好適である。なぜなら、その１個が
故障となつても、システムを操業中ずつと連続運
転させることができるからである。上述のチジエ
セン氏の米国特許第44004886号に記載された如
く、スクレイプド表面熱交換器の出力物として作
られた種結晶のスラリと液体とを容器９０に供給
する。これらの種結晶は有効径を５〜10μｍ以下
にするのが好ましい。熱交換器８６と８７により
供給された種結晶のほとんどを再結晶容器90内で
溶かし、溶かされなかつた少数の結晶上に再結晶
する。再結晶容器９０内の氷の結晶のスラリと液
体とをそこから除去し、分離器１００を通して個
別に分離した液体と、段階２２からの中間濃縮液
とを適切に混合させる。氷の結晶を伴う液体の残
部を再結晶容器７４に供給し（熱交換器７０と７
２から供給された結晶と比較して）、相対的に大
きなその氷の結晶を更に成長させる。すなわち、
熱交換器７０と７２からくる種結晶を溶かし、段
階２４からくる比較的大きな結晶上に再結晶させ
る。容器９０から移送した最終濃縮液の残りの部
分を完成品としてシステム外へ移送する。 第２図は第１図で概略的に図示した第１実施例
で用いる分離器１００の１例を示す。なお、分離
器８２は分離器１００と同一のものが好ましい。
分離器１００は内室（空所）１０４を有する容器
１０２を具備しており、その内室１０４内でピス
トン１０６を通常の空気シリンダ１０８により往
複運動させる。このピストン１０６を引き上げる
時にスラリを入口１１０から内室１０４に導入す
る。次に、空気シリンダ１０８をピストン１０６
が前進するように作動させ、そのピストンの円筒
プラスチツク板１１１を出口１１２の方向へ前進
させ氷のスラリの締め固め（コンパクト）をす
る。その際、スラリといつしよに混入している液
体をフイルタ１１４を通して出口１１６へ押し出
し、その液体を回収した前の段階へ戻す。適切な
量の液体を回収した後、スラリを送出させるのに
十分なだけの液体を残し、概略的に記載した上述
のように、出口１１２に連結させた後述の弁を開
弁させてスラリを出口１１２から出して前の段階
へ移送する。ピストン１０６をフイルタ１１４を
わずかに越える位置まで進ませて、フイルタ１１
４についたかすを取り去りきれいにする。 第３図は第２図の空気シリンダ１０８を作動さ
せる制御手段の１例を示す。３個のマイクロスイ
ツチ１２０と１２２および１２４とをシリンダ１
０６が出口１１２方向に進行するに伴い、連続的
に作動させる。ピストン１０６を上方に引き上げ
るに伴い、弁１３４を開きスラリを内室（以下、
空所という）１０４に導く。次に、スイツチ１２
０を作動させて、ロジツク（切換弁）１３２によ
り弁１３４を閉じさせ、スイツチ１２９を作動せ
しめる。スイツチ１２９の作動によりロジツク
（切換弁）１２６を切換作動させて、ピストン１
０６の駆動方向を逆方向（押し下げ方向）に変換
させ、それにより空所１０４内のスラリから液体
を絞り出す。次に、スイツチ１２２を作動させて
ロジツク１２６により弁１３０を閉じさせ、かつ
他のロジツク（切換弁）１３６により弁１３８を
開ける。これにより、スラリをただちに出口１２
２の外へ押し出す。スイツチ１２４を作動させて
ロジツク１３６により弁１３８を閉じさせ、かつ
スイツチ１２５を作動させる。スイツチ１２５の
作動によりロジツク１３２をして弁１３４を開け
させ、スイツチ１２７を作動状態に変える。スイ
ツチ１２７の作動によりロジツク１２６を作動さ
せてピストン１０６を引き上げる。スイツチ１２
２の取付位置は、小さく固める氷のかたまりから
絞り出した液体の量によつて決定される。 第４図は第２図の分離器１００の筒状フイルタ
１１４の１例を示し、このフイルタ１１４は本実
施例と後述の他の実施例の分離器１００用に特に
使用されるものである。このようなフイルタは技
術的には周知のものであり、各種の目的に使用さ
れている。複数の三角形状にしたワイヤ１５６を
複数の環状帯体１５８に対してその三角の頂点部
分をそれぞれ溶接や他の方法で固定して形成す
る。このようにしてワイヤ１５６により細孔を形
成し、その細孔を通して液体のみ流し、氷を通過
させないようにしている。ピストン面１１１がフ
イルタ１１４を通過して移動する際に、フイルタ
１１４の表面をピストン面１１１によつてかき削
り、フイルタ１１４に吸引されて粘着した氷を除
去する。 第５図は第１図のシステムでの使用に好適な分
離器の第２実施例を示す。この構成において、先
細円錐形搬送スクリユウ１６０により入口１６４
より容器１６２に導入されたスラリをコンパクト
化（詰め固め）する。搬送スクリユウ１６０を分
離器の出力量によつて決定される回転速度で、モ
ータ（不図示）により連続的に回転させる。第２
図より第４図に図示した構成と比較して、本実施
例は連続的に作動するので、出力物を周期的に増
加または減少させることがない。円錐形搬送スク
リユウ１６０により液体をフイルタ１６６を通し
て外部に押し出すが、このフイルタ１６６も第４
図に図示したように形成する。フイルタ１６６を
通して押し出した液体を出口１６８を介して送出
するが、その間に氷のスラリを出口１７０から排
出する。この段階から氷が通過すべき段階へと入
口１７１を通つて導入された液体と、氷削り器
（スクレイパ）１７２とによりコンパクト化され
た氷をスラリ状に変え、それによりこれを次の段
階に容易に移送させる。 使用できる他の可能な分離器としては、洗浄水
よりも低い濃縮液で洗い流す頭部を具備した洗浄
塔がある。 第６図は本発明の逆流方式を適用した他の実施
例を示す。前実施例と同様に、濃縮を受ける供給
液をタンク２００に供給し、そのタンク２００内
で洗浄塔２０２からの液と混合し、複数のスクレ
イプド表面熱交換器２０４と２０６と２０８およ
び２１０へタンク２１２を経て供給する。ポンプ
２１４によりタンク２００内の液体を中間タンク
２１２内へ移送する。スクレイプド熱交換器から
の出力物を再結晶容器２１６へ供給し、その容器
２１６から移送される液の一部をフイルタ２１８
を通してポンプ２２０と２２２と２２４および２
２６によつて再循環させ、残りの液を中間濃縮液
として第２段階に供給する。この第２段階には再
結晶容器２３０と熱交換器２３２と２３４と２３
６およびポンプ２３８と２４０と２４２とが含ま
れる。フイルタ２４３を通して再結晶容器２３０
から送出された液体を部分的に再循環させ、残り
の部分を第３段階に供給する。この第３段階には
再結晶容器２４４と熱交換器２４６と２４８およ
びポンプ２５０と２５２とが含まれる。最終的に
濃縮された製品をフイルタ２５４を通じて再結晶
容器２４４から移送するが、その製品の一部を他
の段階からの濃縮液に混入して再循環させる。 第６図の実施例は、上記実施例と同様な機能を
有する一対の分離器２６０および２６２を備えて
いる。すなわち、この分離器により現段階からの
液体を伴つた氷のスラリから液体の部分を除去し
て、逆流手段によりこの氷部分を前段階に供給通
過させる。第７図に上述の機能を実行することの
できる分離器の一実施例を示す。第８図には分離
器２６０および２６２の好適な実施例を示すが、
この分離器により前段階からの氷のスラリからで
きるだけ多くの液体を取り出し、その液体を供給
すべき次の段階へ給送する。 第６図を再び参照すると、再結晶容器２１６か
ら回収された液体を正方向給送ポンプ３２２によ
つて分離器２６０へ正方向に圧送し、その分離器
のフイルタ３１６（第７図参照）を経て回収され
た液体をポンプ３２４によつて第２の段階に正方
向に圧送する。第１図と第６図において、再結晶
容器内部を常に充満させる必要があるため、その
容器から出される送出液体量と他の容器から回収
して給送される液体給送総量とを同率の割合で補
給する。このため、ポンプ３２４によつて容器２
３０へ戻される液体量から製品流量率を差引いた
ものと、分離器２６０へ供給された氷のスラリに
混入した液体の総量とを等しくなるようにする。 第７図はこのような目的のために通常の再結晶
容器を備えたこのような分離器の第１実施例を示
す。再結晶容器３０４内の撹拌器３０６を連続的
に回転させることにより、入口３０８から吸出管
３１０の上部を通つて取り入れられたスラリを上
方へ移動させ、最後に出口３１２から除去させ
る。液体を通常のフイルタ３１６を経て出口３１
４を通り連続的に流出させる。フイルタ３１６の
外周にへばりついた氷をかき取りナイフ３１８に
より連続的に取り除き、この氷をこの容器から出
る液体によつて上方へ吹き飛ばし、撹拌器３０６
によりその氷を搬送させて循環させる。その液体
はこの容器内から、入口３２０を通つて氷を搬送
すべき所へ供給される。 第８図には本発明の第２実施例に適用すること
が可能な分離器の一例を示す。この分離器におい
ては、スラリを入口３５０からほぼ円筒のタンク
３４８に供給し、液体を正方向給送ポンプにより
フイルタ３５２に通して除去させるが、このフイ
ルタ３５２は上述したタイプのものである。フイ
ルタ３５２をモータ３７６により連続的に回転さ
せて、フイルタ３５２の外周に固着した氷を部材
３５６上に載置した翼板３５４によりフイルタ３
５２の外周面から削り落す。現段階から出る低い
濃縮の液体を氷が給送されるべき段階に向けて正
方向給送ポンプにより入口３６０から回転軸と接
線的なユニツト内に吹き入れ、それにより氷をス
ラリ化してそのスラリを出口３６２から前段階に
移送する。また、低濃縮液体をフイルタを通して
ある程度広く拡散させ、高い濃縮液体と混合させ
る。そのため、この分離器は更に濃縮度が高い次
の段階と逆の方向に逆流手段により氷を移送させ
るばかりでなく、液体も移送させる作用をする。
その低い濃縮液と高い濃縮液の混合液を中心円筒
３７０内の開口から通過させて、出口３７４に除
去させる。 スラリ供給ラインは放射状にする必要はない。
長いフイルタを使用することができるので、長い
開口部を有する内筒を接線的に接続したスラリ供
給ラインも用いることができる。放出ラインと注
入入口とは接線的なのが望ましいが、所望により
同軸的に取付けてもよい。 また、再結晶容器とスラリの逆流との間、また
前段階の液体を取つて次の段階へ製品を補充する
正方向給送ポンプを有する段階とスラリの逆流と
の間に開放接続体を設けることは簡単にできると
いう可能性がある。中間タンクはこの構成では必
要としないが、この方法はより多くの濃縮液を氷
といつしよに前段階へ移動させることについては
効果がないし、その結果として、各段階間で異な
る濃縮度はより所望より少なくなる。コーヒ等の
如き液体を濃縮するシステムでは、どのような開
放タンクの使用でも望ましくない。なぜなら、開
放容器は溶け込んだガスや芳香の部分の損失を引
き起こすからである。 次の第１表は本発明の第１実施例の操作に関す
る定数（パラメータ）の実例を示し、第２表は本
発明の第２実施例の操作に関する定数（パラメー
タ）の実例を示す。 尚、第１表において、No.１ないし14は、第１図
に１ないし１４で示した各位置に夫々対応するも
のであり、その各位置における液体量、濃度およ
び氷の量を示している。また、Ｆ＝供給率は時間
当り装置に供給される液体量（Kg／ｈ）、Ｐ＝生
産率は同じく時間当り装置から生成される濃縮生
成液量（Kg／ｈ）およびＷ＝水分除去率はこのと
き装置から除去される水分の量（Kg／ｈ）を意味
している。 同様に、第２表においてNo.１ないし17は、第６
図に１ないし１７で示した各位置に夫々対応する
ものであり、パラメータの意味は第１表と同じで
ある。 さらに、第１およぢ第２表最下欄はスクレイプ
ド表面熱交換器における滞留時間と、種結晶の有
効径とを示している。
【表】
【表】
【表】
【表】
本発明の範囲を逸脱することなしに上述の実施
例を種々改良、変更して実施し得ることは勿論で
ある。 以上説明したように、本発明によれば複数の濃
縮ユニツトを連結した多段階逆流濃縮方式を用い
て後続の段階で結晶の成長を行つているので、飲
料の味や香の低落をさせることなしに生産効果を
きわめて向上させ、かつ生産費用を低廉させるこ
とができる効果がある。
例を種々改良、変更して実施し得ることは勿論で
ある。 以上説明したように、本発明によれば複数の濃
縮ユニツトを連結した多段階逆流濃縮方式を用い
て後続の段階で結晶の成長を行つているので、飲
料の味や香の低落をさせることなしに生産効果を
きわめて向上させ、かつ生産費用を低廉させるこ
とができる効果がある。
第１図は本発明の逆流システムを適用した第１
実施例の概略構成図、第２図は第１図の分離器の
一例を示す縦断面図、第３図は第２図の分離器を
作動させる空気式制御システムの概略ブロツク
図、第４図は第２図の分離器のフイルタの平面
図、第５図は第１図の分離器の別の例を示す縦断
面図、第６図は本発明の逆流システムを適用した
第２実施例の概略構成図、第７図は第６図の分離
器の一例を示す縦断面図、第８図は第６図の分離
器の別の例を示す断面図である。 １……第１段階、２……第２段階、３……第３
段階、２０……第１段階、２２……第２段階、２
４……第３段階、２６……タンク、３０……ポン
プ、３２……再結晶容器、３４……フイルタ、３
６，３７，３８……表面熱交換器、４０，４１，
４２……ポンプ、５０……洗浄塔、６６，６８…
…ポンプ、７０，７２……表面熱交換器、７４…
…再結晶容器、７６……フイルタ、８２……分離
器、８６，８７……表面熱交換器、８８，８９…
…ポンプ、９０……再結晶容器、９２……フイル
タ、１００……分離器、１０２……容器、１０４
……空室、１０６……ピストン、１０８……シリ
ンダ、１１０……入口、１１１……ピストン面、
１１２……出口、１１４……フイルタ、１１６…
…出口、１２０，１２２，１２４……スイツチ、
１２５，１２７……スイツチ、１２６，１２８…
…ロジツク（切換弁）、１３０……弁、１３２…
…ロジツク（切換弁）、１３４……弁、１３６…
…ロジツク（切換弁）、１３８……弁、１５６…
…ワイヤ、１５８……環状帯体、１６０……円錐
形搬送スクリユウ、１６２……容器、１６４……
入口、１６６……液体フイルタ、１６８……出
口、１７０……出口、１７１……入口、１７２…
…氷削り器（スクラツパ）、２００……タンク、
２０２……洗浄塔、２０４，２０６，２０８，２
１０……表面熱交換器、２１２……中間タンク、
２１４……ポンプ、２１６……再結晶容器、２１
８……フイルタ、２２０，２２２，２２４，２２
６……ポンプ、２３０……再結晶容器、２３２，
２３４，２３６……表面熱交換器、２３８，２４
０，２４２……ポンプ、２４３……フイルタ、２
４４……再結晶容器、２４６，２４８……表面熱
交換器、２５０，２５２……ポンプ、２５４……
フイルタ、２６０，２６２……分離器、３０４…
…再結晶容器、３０６……撹拌器、３０８……入
口、３１０……吸込管、３１２……出口、３１４
……出口、３１６……フイルタ、３１８……かき
取りナイフ、３２０……入口、３２２，３２４…
…給送ポンプ、３４８……円筒タンク、３５０…
…入口、３５２……フイルタ、３５４……翼板、
３５６……部材、３６０……入口、３６２……出
口、３７０……中心円筒、３７４……出口、３７
６……モータ。
実施例の概略構成図、第２図は第１図の分離器の
一例を示す縦断面図、第３図は第２図の分離器を
作動させる空気式制御システムの概略ブロツク
図、第４図は第２図の分離器のフイルタの平面
図、第５図は第１図の分離器の別の例を示す縦断
面図、第６図は本発明の逆流システムを適用した
第２実施例の概略構成図、第７図は第６図の分離
器の一例を示す縦断面図、第８図は第６図の分離
器の別の例を示す断面図である。 １……第１段階、２……第２段階、３……第３
段階、２０……第１段階、２２……第２段階、２
４……第３段階、２６……タンク、３０……ポン
プ、３２……再結晶容器、３４……フイルタ、３
６，３７，３８……表面熱交換器、４０，４１，
４２……ポンプ、５０……洗浄塔、６６，６８…
…ポンプ、７０，７２……表面熱交換器、７４…
…再結晶容器、７６……フイルタ、８２……分離
器、８６，８７……表面熱交換器、８８，８９…
…ポンプ、９０……再結晶容器、９２……フイル
タ、１００……分離器、１０２……容器、１０４
……空室、１０６……ピストン、１０８……シリ
ンダ、１１０……入口、１１１……ピストン面、
１１２……出口、１１４……フイルタ、１１６…
…出口、１２０，１２２，１２４……スイツチ、
１２５，１２７……スイツチ、１２６，１２８…
…ロジツク（切換弁）、１３０……弁、１３２…
…ロジツク（切換弁）、１３４……弁、１３６…
…ロジツク（切換弁）、１３８……弁、１５６…
…ワイヤ、１５８……環状帯体、１６０……円錐
形搬送スクリユウ、１６２……容器、１６４……
入口、１６６……液体フイルタ、１６８……出
口、１７０……出口、１７１……入口、１７２…
…氷削り器（スクラツパ）、２００……タンク、
２０２……洗浄塔、２０４，２０６，２０８，２
１０……表面熱交換器、２１２……中間タンク、
２１４……ポンプ、２１６……再結晶容器、２１
８……フイルタ、２２０，２２２，２２４，２２
６……ポンプ、２３０……再結晶容器、２３２，
２３４，２３６……表面熱交換器、２３８，２４
０，２４２……ポンプ、２４３……フイルタ、２
４４……再結晶容器、２４６，２４８……表面熱
交換器、２５０，２５２……ポンプ、２５４……
フイルタ、２６０，２６２……分離器、３０４…
…再結晶容器、３０６……撹拌器、３０８……入
口、３１０……吸込管、３１２……出口、３１４
……出口、３１６……フイルタ、３１８……かき
取りナイフ、３２０……入口、３２２，３２４…
…給送ポンプ、３４８……円筒タンク、３５０…
…入口、３５２……フイルタ、３５４……翼板、
３５６……部材、３６０……入口、３６２……出
口、３７０……中心円筒、３７４……出口、３７
６……モータ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 複数からなる段階のそれぞれで、種結晶を形
成し、該種結晶を再結晶容器へ移送し、該再結晶
容器で該種結晶の大部分を溶解して比較的大きな
結晶上に再結晶させ、該再結晶容器から出る液体
を前記種結晶を形成した所へ戻すようにした水性
飲料供給液濃縮のための多段階逆流濃縮方法にお
いて、少なくとも一つの段階の前記再結晶容器か
ら得られた前記比較的大きな結晶を、当該一の段
階におけるよりも濃縮の度合が低い液体が収容さ
れている前段階へ戻して、該前段階で前記種結晶
を溶解して前記一の段階から供給された前記比較
的大きな結晶上に再結晶させることを特徴とする
多段階逆流濃縮方法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、
種結晶と前記水性飲料供給液を含む液体との第１
スラリを形成し、 該第１スラリを第１再結晶容器に供給してその
中でより大きい結晶を成長させ、 前記第１再結晶容器中の液体の部分を前記より
大きい結晶から分離し、分離された液体の少なく
とも一部分を前記水性飲料供給液に加え合わせ、 前記より大きい結晶を含むスラリを前記第１再
結晶容器から除去し、かつそのスラリ中の前記よ
り大きい結晶を液体から分離し、 前記第１再結晶容器から液体部分を除去し、前
記種結晶を含む前記第１スラリを形成するのに先
立つて、前記液体部分の少なくとも一部分を前記
水性飲料供給液に加え合わせ、 種結晶と前記第１再結晶容器からの液体との第
２スラリを形成し、 該第２スラリを第２再結晶容器に供給してその
中でより大きい結晶を成長させ、 前記第２再結晶容器から液体部分を除去し、か
つ前記第２スラリを形成するのに先立つて、前記
第２再結晶容器から除去された前記液体部分の少
なくとも一部分を前記第１再結晶容器からの液体
に加え合わせ、更に 前記第２再結晶容器からのより大きい結晶を前
記第１再結晶容器に供給して、少なくとも前記第
１再結晶容器中の前記種結晶のほぼすべてを溶解
して前記第２再結晶容器からの前記より大きい結
晶上に再結晶させて、前記水性飲料供給液を濃縮
して濃縮生成物を生成することを特徴とする多段
階逆流濃縮方法。 ３ 特許請求の範囲第２項記載の方法において、
前記第２再結晶容器からの氷および液体を分離
し、その分離された液体を、前記第２スラリを形
成するのに先立つて前記第１再結晶容器からの液
体と混合することを特徴とする多段階逆流濃縮方
法。 ４ 特許請求の範囲第２項記載の方法において、
種結晶と前記第２再結晶容器からの液体との第３
スラリを形成し、 該第３スラリを第３再結晶容器に供給してその
中でより大きい結晶を成長させ、 前記第３再結晶容器からの液体部分を除去し、
その液体部分の少なくとも一部分を、前記第３ス
ラリを形成するのに先立つて、前記第２再結晶容
器からの液体に加え合わせ、更に、前記第３再結
晶容器からのより大きい結晶を前記第２再結晶容
器に供給して、前記第２再結晶容器中の前記種結
晶を溶解して、前記第３再結晶容器からの前記よ
り大きい結晶の上に再結晶させることを特徴とす
る多段階逆流濃縮方法。 ５ 水性飲料供給液を濃縮して濃縮生成物を製造
する多段階逆流濃縮装置において、 前記水性飲料供給液を受けて種結晶と供給液の
スラリを形成する第１の種結晶形成手段と、該第
１の種結晶形成手段から前記スラリを受けてより
大きい結晶を含む第１スラリを生成する第１再結
晶手段と、該第１再結晶手段からの結晶から液体
部分を分離し、該液体部分の少なくとも一部分を
前記第１の種結晶形成手段に供給する第１手段
と、前記第１再結晶手段から前記スラリを除去
し、前記第１再結晶手段から除去されたより大き
い結晶を分離する第２手段とを有し、前記水性飲
料供給液を受けて中間濃縮液を生成する第１濃縮
段、 前記中間濃度液を受けて種結晶と中間濃縮液の
スラリを形成する第２の種結晶形成手段と、該第
２の種結晶形成手段から前記スラリを受けて、よ
り大きい結晶を含む第２スラリを生成する第２再
結晶手段と、該第２再結晶手段からの前記結晶か
ら液体部分を分離し、該液体部分の少なくとも一
部分を前記第２の種結晶形成手段に供給する第３
手段と、前記第２再結晶手段から前記第２スラリ
を除去する手段とを有し、前記中間濃縮液を受け
て前記濃縮生成分を生成する少なくともひとつの
第２濃縮段、および 少なくとも前記第２再結晶手段から除去された
前記より大きい結晶を前記第１再結晶手段に供給
して、前記第１再結晶手段中の種結晶の少なくと
もほぼすべてを溶解し、前記第２再結晶手段から
の前記より大きい結晶上に再結晶させる手段を具
備したことを特徴とする多段階逆流濃縮装置。 ６ 特許請求の範囲第５項記載の装置において、
前記第１手段は、少なくとも１つの洗浄塔を具備
したことを特徴とする多段階逆流濃縮装置。 ７ 特許請求の範囲第５項または第６項記載の装
置において、前記第１および第２手段は、それぞ
れ前記第１および第２の再結晶手段にフイルタを
備えたことを特徴とする多段階逆流濃縮装置。 ８ 特許請求の範囲第５項または第６項記載の装
置において、前記第１および第２の種結晶形成手
段は、各々、少なくとも１つのスクレイプド表面
熱交換器を具備したことを特徴とする多段階逆流
濃縮装置。 ９ 特許請求の範囲第５項または第６項記載の装
置において、前記水性飲料供給液を、前記第１手
段中の前記より大きな結晶から分離した液体と混
合して第１混合液を形成する手段と、前記第１混
合液を前記第１の種結晶形成手段へ供給する手段
とを具備したことを特徴とする多段階逆流濃縮装
置。 １０ 特許請求の範囲第５項または第６項記載の
装置において、前記第１再結晶手段から分離され
た前記液体部分のうちの残余を前記中間濃縮液と
して前記第２の種結晶形成手段へ供給する手段を
具備したことを特徴とする多段階逆流濃縮装置。 １１ 特許請求の範囲第５項ないし第１０項のい
ずれかの項に記載の装置において、 前記第１濃縮段は、 (a) 前記水性飲料供給液と有効直径10μｍ以下の
種結晶との第１スラリを連続的に生成する少な
くとも１個の 第１スクレイプド表面熱交換器と、 (b) 該第１スクレイプド表面熱交換器に接続され
た第１再結晶容器を含み、前記第１スラリを連
続的に受け、結晶を成長させて前記種結晶より
大きい結晶を含む 第２スラリを形成する第１再結晶手段と、 (c) 前記第１再結晶容器内の液体部分を除去し、
該液体部分の一部分を前記第１スクレイプド表
面熱交換器に循環させる手段と、 (d) 前記第１再結晶容器から前記第２スラリを受
けて氷と液体とを分離する少なくとも１つの洗
浄塔と、 (e) 該洗浄塔により分離された液体を前記水性飲
料供給液と混合し、その混合液を前記第１スク
レイプド表面熱交換器に供給する手段と、 (f) 前記第１再結晶容器中の液体を前記中間濃縮
液として取り出す手段とを具備し、 前記第２濃縮段は、 (a) 前記中間濃縮液と有効直径10μｍ以下の種結
晶との第３スラリを生成する少なくとも１つの
第２スクレイプド表面熱交換器と、 (b) 該第２スクレイプド表面熱交換器に接続され
た第２再結晶容器を含み、前記第３スラリを連
続的に受け、結晶を成長させて前記種結晶より
大きい結晶を含む第４スラリを形成する第２再
結晶手段と、 (c) 前記第２再結晶容器内の液体部分を除去し、
該液体部分の一部分を前記第２スクレイプド表
面熱交換器に循環させる手段と、 (d) 前記第２再結晶容器から前記第４スラリを除
去する手段と、 (e) 少なくとも前記第４スラリ中の氷結晶を前記
第１再結晶容器に供給して、当該第１再結晶容
器中の種結晶の少なくともほぼすべてを溶解し
前記第２濃縮段からの結晶上に再結晶させる手
段と、 (f) 前記第２再結晶容器中の液体を前記中間濃縮
液として取り出す手段とを具備したことを特徴
とする多段階逆流濃縮装置。 １２ 特許請求の範囲第５項ないし第１１項まで
のいずれかの項に記載の装置において、前記水性
飲料供給手段は、前記第１再結晶容器へ前記より
大きな結晶を供給するのに先立つて前記第４スラ
リから少なくとも液体の部分を除去する除去手段
を有することを特徴とする多段階逆流濃縮装置。 １３ 特許請求の範囲第１２項記載の装置におい
て、前記除去手段は、前記第４スラリを受ける入
口と、第１および第２出口と、前記入口および第
１および第２出口の各々に関連してこれらの入口
および出口を通しての流れを制御する弁とを以て
成る内部空所を有する容器と、前記内部空所内で
往復動可能にして前記第４スラリを締固めするピ
ストンと、前記内部空所に配置され、前記ピスト
ンが往復動する時に前記第４スラリから得られた
液体を前記第１出口へ通過させるのが前記氷の前
記第１出口への通過を阻止して、前記氷を締固め
して第２出口から送出するフイルタ手段と、前記
ピストンを往複動させる手段と、前記弁と前記往
複動手段とに接続され、これら弁および往複動手
段を周期的に動作させて、前記第４スラリから得
られた前記液体の一部を除去する制御手段とを具
備したことを特徴とする多段階逆流濃縮装置。 １４ 特許請求の範囲第１３項記載の装置におい
て、前記フイルタ手段は、複数の環状帯体に固定
した複数の三角形状ワイヤにより液体は通すが氷
は締め出す細孔を形成した環状フイルタを具備
し、前記フイルタを該フイルタの表面の付着物が
前記往復動するピストンによつて掻取られるよう
に取付けたことを特徴とする多段階逆流濃縮装
置。 １５ 特許請求の範囲第１３項記載の装置におい
て、前記除去手段は、前記第４スラリを受ける入
口と、前記第４スラリから除去された氷をスラリ
化するために前記第１濃縮段から得られた液体を
受ける入口と、第１および第２出口とを以て成る
内部空所を有する容器、前記第１濃縮段から得ら
れた液体でスラリ化した氷を除去する前記第１出
口方向へ移動する間に前記第４スラリを搬送して
締固めする円錐状の搬送スクリユウコンベア、前
記内部空所内に配置され、前記第４スラリから得
られた液体を前記第２出口へ通過させるが前記氷
の前記第２出口への通過を阻止して前記氷を締固
めできるようにするフイルタ手段とを具備したこ
とを特徴とする多段階逆流濃縮装置。 １６ 特許請求の範囲第１４項記載の装置におい
て、前記第１出口に隣接し、前記フイルタ手段か
ら氷を掻取る掻取手段を具備したことを特徴とす
る多段階逆流濃縮装置。 １７ 特許請求の範囲第１２項記載の装置におい
て、前記除去手段は、前記第４スラリを受ける入
口と前記第４スラリから除去された液体を排出す
る第１出口と前記比較的大きな結晶を含有したス
ラリを排出する第２出口とを以て成る空所を有す
る容器、前記第２出口方向へ前記第４スラリを輸
送させる手段、および前記第４スラリの移送路に
隣接して前記空所に配置され、前記第４スラリか
ら得られた液体を前記第１出口へ通過させるのが
氷の前記第１出口への通過を素子するフイルタ手
段を具備したことを特徴とする多段階逆流濃縮装
置。 １８ 特許請求の範囲第１２項記載の装置におい
て、前記供給手段は前記第４スラリから得られた
液体の少なくとも一部分を除去する手段と、その
除去された前記液体の部分を前記第２濃縮段へ戻
す手段と、前記第１濃縮段から得られた液体を前
記第４スラリに加える手段と、それにより生成さ
れたスラリを前記第１濃縮段へ供給する手段とを
具備したことを特徴とする多段階逆流濃縮装置。 １９ 特許請求の範囲第１８項記載の装置におい
て、前記供給手段は、前記第１濃縮段から得られ
た液体を所定の割合で前記除去手段へポンプ送り
する、第１ポンプ手段と、前記除去手段から得ら
れた液体を所定の割合で前記第２濃縮段へポンプ
送りする第２ポンプ手段とを更に具備したことを
特徴とする多段階逆流濃縮装置。 ２０ 特許請求の範囲第１８項記載の装置におい
て、前記除去手段は、前記第４スラリを受ける第
１入口と、前記第１濃縮段から得られた液体を受
けて前記第４スラリから除去された氷をスラリ化
する第２入口と、第１および第２出口とを以て成
る内部空所を有する容器、前記第１入口から前記
第１出口へスラリを搬送して前記第１出口でスラ
リが除去されるようにするための撹拌手段、およ
び前記内部空所内に配置され、前記第４スラリか
ら得られた液体を前記第２出口へ通過させると共
に前記氷の通過を素子するフイルタ手段を具備し
たことを特徴とする多段階逆流濃縮装置。 ２１ 特許請求の範囲第２０項記載の装置におい
て、前記撹拌手段により、スラリを吸込み管の上
を越えて上方に前記第１出口へ移動させ、前記除
去手段は前記フイルタ手段から連続的に氷を掻取
るための手段と、前記フイルタ手段から掻取つた
氷を上方に吹き上げるように配設した第２入口と
を更に具備したことを特徴とする多段階逆流濃縮
装置。 ２２ 特許請求の範囲第１８項またはに第１９項
記載の装置において、前記除去手段は、前記第４
スラリを受ける第１入口と、前記第４スラリから
除去された氷をスラリ化するために前記第１濃縮
段から得られた液体を受ける第２入口と、第１お
よび第２出口とを以て成る内部空所を有する容
器、前記第１入口から判径方向内向きに配置さ
れ、液体を前記第１出口へ通過させると共に付着
して固めた氷を前記第２出口方向へ移送する回転
フイルタ、および前記フイルタから氷を掻取つて
前記第２入口から得られた液体で該氷をスラリ化
させる手段を具備したことを特徴とする多段階逆
流濃縮装置。 ２３ 特許請求の範囲第１２項記載の装置におい
て、前記除去手段は、内部空所と、後続の濃縮段
の前記再結晶手段から得られた液体と氷とのスラ
リを前記空所に供給するための入口とを以て成る
容器、空間的に移動するように取付けられ、前記
スラリを締固める締固め手段、前記締固め手段に
より押し出される液体を通過させるが氷は通過さ
せないように、前記締固め手段に隣接して取付け
たフイルタ、前記フイルタを通して圧送された前
記液体を受けて前期後続の濃縮段へ戻す第１出
口、および締固めた氷を受けて前記後続の濃縮段
の前記再結晶手段へ送出する第２出口を具備した
ことを特徴とする多段階逆流濃縮装置。 ２４ 特許請求の範囲第１９項記載の装置におい
て、前記除去手段は、前記第４スラリを受ける第
１入口と、前記第４スラリから除去された氷をス
ラリ化するために前記第１濃縮段から得られた液
体を受ける第２入口と、第１および第２の出口と
を以て成る内部空所を有する容器、前記第１入口
から受け入れたスラリを前記第２出口へ搬送し、
この第２出口でスラリを除去する撹拌手段、およ
び前記内部空所に配置され、前記スラリから得ら
れた液体を前記第２出口へ通過させるが前記氷の
前記第２出口への通過を防ぐフイルタ手段を具備
したことを特徴とする多段階逆流濃縮装置。 ２５ 特許請求の範囲第２４項記載の装置におい
て、前記撹拌手段によりスラリを前記吸込み管の
頭上を越えて前記第１出口へ上方に移動させ、前
記除去手段は更に前記フイルタ手段から連続的に
氷を掻取る手段と、前記フイルタ手段から掻取つ
た氷を上方に吹き上げるように配設した前記第２
入口とを具備したことを特徴とする多段階逆流濃
縮装置。 ２６ 特許請求の範囲第１１項記載の装置におい
て、前記第１および第２濃縮段は少なくとも２個
の各々並行に接続した熱交換器を具備したことを
特徴とする多段階逆流濃縮装置。 ２７ 特許請求の範囲第１１項または第２６項記
載の装置において、前記第１および第２濃縮段の
前記除去および再循環手段はそれぞれ少なくとも
１個のフイルタを具備したことを特徴とする多段
階逆流濃縮装置。 ２８ 特許請求の範囲第１１項または第２６項記
載の装置において、前記第２濃縮段は、前記第２
濃縮段の前記容器から除去された前記スラリから
前記氷と液体とを分離する手段と、その分離され
た液体と前記中間濃縮液とを混合する、手段とを
具備したことを特徴とする多段階逆流濃縮装置。 ２９ 第１液体と固体とから成るスラリから前記
第１液体の少なくとも一部分を除去し、そのスラ
リに第２液体を加え合わせる分離装置において、 前記スラリを受ける第１入口と、前記第２液体
の第２入口と、前記スラリから除去された液体の
第１出口と、前記第２液体が加えられた前記スラ
リの第２出口とを以て成る内部空所を有する容
器、 前記スラリを前記第１入口から前記第２出口に
向けて移動させる輸送手段、および 前記内部空所に前記スラリの移動通路に沿つて
配置され、前記スラリの液体が通過して前記第１
出口に至るようになすと共に前記固体は通過を阻
止されるようになしたフイルタ手段とを有し、前
記第２入口を、前記第２液体が前記スラリに加え
合わせられるように配置したことを特徴とする分
離装置。 ３０ 特許請求の範囲第２９項記載の装置におい
て、前記輸送手段は、前記スラリを輸送する円錐
状に収束したスクリユーコンベヤを有し、前記フ
イルタ手段は複数個の包囲バンドに固着された複
数本の三角形状ワイヤを有する円筒状フイルタを
含んで、液体は通過させるが氷は通過させないよ
うにする溝を形成し、前記フイルタを、その表面
が前記スクリユーコンベヤにより掻取られるよう
に取付けたことを特徴とする分離装置。 ３１ 特許請求の範囲第２９項記載の装置におい
て、前記輸送手段はスラリを前記第２出口に向け
て上方に移動させる撹拌手段および前記フイルタ
手段を掻取る手段を有し、前記第２入口を、前記
フイルタ手段から掻取られた氷を上方に吹きとば
すように配置したことを特徴とする分離装置。 ３２ 特許請求の範囲第２９項記載の装置におい
て、前記輸送手段は、前記フイルタ手段を回転さ
せることにより氷を前記フイルタ手段上に塊とな
し、前記第２出口に向けて回転させる手段、およ
び前記フイルタ手段から氷を掻取つて、該氷を前
記第２入口からの液体とスラリにする手段を有す
ることを特徴とする分離装置。 ３３ 液体と固体とのスラリから前記液体を除去
する分離装置において、 前記スラリを受ける入口と、第１および第２出
口と、前記入口および出口に関連し、これら入口
および出口を通過する流れを制御可能な弁とを以
て成る内部空所を有する容器、 前記内部空所内で往複動可能にして前記スラリ
を圧縮するピストン、 前記内部空所内に配置されて、前記ピストンの
往複動作時に前記スラリからの液体を前記第１出
口に通過させるが、前記氷の通過を阻止するよう
にして、前記氷を圧縮し、その氷を前記第２出口
から取り出すフイルタ手段、 前記ピストンを往複させる手段、および 前記弁および往複手段に接続されて、前記弁お
よび往複手段を周期的に動作させることにより前
記スラリから液体を除去する制御手段を具えたこ
とを特徴とする分離装置。 ３４ スラリ中の固体とを分離する分離装置にお
いて、 前記スラリを受ける第１入口と、分離された固
体のための第１出口と、分離された液体のための
第２出口とを有する容器、 該容器に設けたフイルタ、 前記スラリを前記フイルタに向けて移動させる
ことにより、前記液体を前記フイルタを通して前
記第２出口に通過させ、前記固体を前記フイルタ
上に蓄積させる手段、および 前記固体を前記フイルタから連続的に除去し、
除去された固体を前記第１出口に輸送する手段を
具えたことを特徴とする分離装置。
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