JPH03188902A - 加圧式凍結濃縮装置 - 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］ 本発明は各種の飲料液や薬液、あるいはその他濃縮液を
製造するための加圧式凍結濃縮装置に関する。

［従来技術］ 溶質と溶媒（水分）とからなる溶液を一旦凍結させて氷
晶となし、こ９氷晶を加圧することにより、氷晶中から
溶質濃度の高い溶液を分離させて濃縮液を製造するいわ
ゆる加圧式凍結濃縮装置が従前より知られている。

これらの装置では、溶液の凝固点（凍結点）が、溶媒（
水分）に対する溶質濃度及び溶液に加えられる圧力によ
っても変化するという物理現象を利用している。

例えば、水溶液の場合では、加圧により凝固点が降下す
るし、水溶液中に含まれる溶質濃度が高いことでもやは
り凝固点が降下することになる。

第４図に従前装置の系統図を示すが、ポンプＰにより母
液用容器３１に注入された原料液３２は冷却用シリンダ
３３に自然落下する。

そして、この冷却用シリンダ３３に、あるジャケット３
４の流入口３４ｔ１から入り、流出口３４ｂから出て循
環している冷却媒体３θにより原料液３２は冷やされて
凍結し、氷晶３６となる。

この氷晶３６が牽引体３７により下方へ牽引され断熱部
３５を経て、下部が狭窄したテーパー孔を有する加圧筒
３８に圧入され、加圧される。

さらにこの加圧筒３８に設けたジャケット４１の流入口
４１ａから入り、流出口４１ｂから排出されて循環して
いる前記冷却媒体３９よりやや高い温度の冷却媒体４０
により氷晶３６が加温されて結氷硬度を下げられる。こ
れにより氷晶３６より溶質濃度のより高い濃厚液４４が
融解分離し、ポケット４２を経て排出パイプ４３に流出
することになる。

しかしながら、上記の装置に於ては、加圧筒３８内を通
過する氷晶３８の速度を早めて処理速度を上げる目的で
冷却媒体４０の温度を上げると、氷晶自体の熱伝導率の
悪さと、１次相転移状態にある氷晶の加圧筒内滞留時間
分布の違いなどにより、牽引体３７近傍の氷晶が加圧筒
３８内壁面近傍に比してより早く融解してしまい、受槽
４５に濃厚液４４が漏れてしまうことになる。逆に冷却
媒体４０の温度を下げると、氷晶３Ｂの融解が十分に進
まず、氷晶３６の圧力が高くなって加圧筒３８を通過す
る氷晶３６の速度が低下し、処理能力が著しく低下する
ことになる。

［本発明の目的］ 本発明は、加圧筒を通過する氷晶の融解度分布を加圧筒
半径方向に均一にならしめて、牽弓体近傍の氷晶融解に
よる濃厚液の漏れを防１にするとともに、牽引体の氷晶
牽引スピードを低下させないで効果的に濃厚液を生成す
る処理能力の高い加圧式凍結濃縮装置を提供できるよう
にした。

［課題を解決するための手段］ 上記の課題を解決するために、本発明の加圧式凍結濃縮
装置は、母液容器を上部に有する垂直な冷却用シリンダ
の下部に、下部を狭窄させたテーパー孔を有する加圧筒
を断熱筒体を介して接続し、前記テーパー孔」二部に濠
厚液回収用の排出パイプを接続し、氷晶牽引用のエンド
レスな抗張線材が前記母液容器、シリンダ内、断熱筒体
内、加圧筒内を上方から下方に通って回送される装置で
、前記加圧筒内壁に内向突出の放熱用ブレードを適数枚
設けてなる構造のものとして、ある。

［作　用］ 冷却用シリンダ内で凍結させられた氷晶は抗張線材で下
方に牽引させられて加圧筒に圧入させられる。この加圧
筒内壁面に設けた放熱用ブレ′−ドにより氷゛晶は均一
に半融解させられ、さらに下方に向かって移動加圧され
る。これにより氷晶内の高濃度溶質液は加圧筒内下方か
ら上方に向って圧搾されて、排出パイプから濃厚液とし
て流出する。

［実施例］ 以下本発明の実施例を第１〜３図を用いて以下詳細に説
明する。

第１図は本装置の系統図であり、同図に於いて、溶質を
溶かしこんだ水溶液である原料液３を一次的に蓄える母
液用容器２の下には冷却用シリンダ４が設けられている
。この冷却用シリンダ４には円周方向に取り巻くように
ジャケット５が設けられており、またジャケット５には
流入口５ａより冷却用媒体７が図示しないポンプで注入
させられ、さらにこのジャケット５内を循環した冷却用
媒体７は流出口ｉｉｂより排出される。

上記冷却用シリンダ４の下部には、加圧筒１２がそのＪ
二部フランジ１１と冷却用シリンダ４の下部フランジ９
とで断熱筒体ｌＯを挟むように接続されている。

この加圧筒１２は、第２図及び第３図に示すように内壁
面の下部が狭窄したテーパ孔を有し、さらにその内壁面
には４５″間隔で中心方向に突出したブレード１４ａ−
１４ｈが設けられている。

これら各ブレードは各々その」二部に両刃１９を有する
とともに、各ブレードの内向面２０は垂直となっている
。さらに、ブレードｉ４ａと１４ｃと１４ｅと１４ｇと
に於ける加圧筒１２の内壁面からの突出幅は、その両隣
りのブレード１４ｂと１４ｄと１４ｆ　と＋４ｈとの突
出幅に比して短いものとなっている。これら各ブレード
の内向面２０で囲まれる間隙２１は、本装置中心部を上
下方向に貫通するエンドレスな牽引体である鎖８の移動
を妨げないものとなっている。また、この鎖８は」二方
より毎分２０ｍｍ前後のスピードで図示しないモータに
より回送移動させられている。

加圧筒１２の内壁上部には液溜め用の凹みポケット１５
が設けられており、さらにこのボケッ）１５には排出パ
イプ１６が接続されている。

また、この加圧筒１２には円周方向に取り巻くジャケッ
ト１３が内蔵されており、このジャケット１３には流入
口１３ａより冷却用媒体１７が図示しないポンプで注入
させられ、さらにこのジャケラ）＋３内を循環し、流出
口１３ｂより排出される。そしてこの加圧筒１２の下に
は処理済氷晶受は用の槽１８が設けられている。

次ぎに本装置の各部処理機能について以下詳細に説明す
る。

ポンプ１によって原料液３が容器２に注がれ、原料液３
は容器２から冷却用シリンダ４内に自由落下する。

この冷却用シリンダ４のジャケット５を循環している冷
却用媒体７は−３０〜−１５℃に冷却されているので、
冷却用シリンダ４内を通過する原料液３から熱エネルギ
ーを奪う。

これにより、原料液３は鎖８を中心として円柱状に結氷
し氷晶６となる。

この氷晶６は、下降する鎖８に牽引されて断熱筒体１０
を通過し、加圧筒１２に圧入される。

この加圧筒１２のジャケット１３を循環する温度２〜５
℃の冷却用媒体１７により、加圧筒１２内を通過する氷
晶６は加温され、その結氷硬度を下げられることになる
。

また、この加圧筒１２内面に設けたブレード１４により
氷晶半径方向に早く熱伝導が行なわれるため、加圧筒１
２内の氷晶６全体が均一に加温され、氷晶６は均一でし
かも低い結氷硬度を有するように融解する。

さらに、加圧筒１２のテーパ孔により上方から鎖８で牽
引され、圧入される氷晶６は、下部はど氷晶内圧が高く
、−上部はどその氷晶内圧が低くなっている。

ところで、氷晶６の凝固点は圧力が高いほど、または溶
質濃度が高いほど低下することにより、加圧筒１２内を
通過する氷晶６は下方に移動するにつれて、溶質濃度の
高い溶液が氷晶６より順次融解分離するとともに、圧力
の低い上方に絞り出され、ポケッ）１５に流入すること
となる。

このポケット１５に流入した濃厚液は排出パイプ１６に
より図示しないタンクに流出し、備蓄される。

また、加圧筒１２を通過した溶質濃度の低い残存氷晶６
は槽１８に落下することになる。

なお、ブレード１４の板厚は特に限定するものではなく
、加圧筒１２内を通過する氷晶６の下降スピードを極度
に妨げず、さらに、効果的に熱伝導を助ける厚みのもの
であればよい。

例えば、加圧筒１２の入口径が５４ｍｍで出口径が４０
腸■の場合、ブレード１４の板厚は約ｌＯ〜１２■■と
した。また、ブレード板面上に、より熱伝導率を高める
ために、縦方向に小さな切欠きゃ突起を多数有する構造
のものでもよいし、ブレード１４の外形状も上例のよう
に台形でなく半楕円形状等のものでもよい。

さらにまた、ブレード１４の枚数も上例のように８枚と
限定するものではなく、垂直方向に多数のブレードを縦
列に並べたものや、円周方向にさらにブレードを多数並
べたものであってもよい。

このように加圧筒１２内壁にブレード１４を設けたので
、この加圧筒１２内を通過する氷晶６を均一に半融解さ
せられることにより鎖８近傍の氷晶のみが先に融解する
ことを防止できるとともに、氷晶６の下降スピードを上
げることができ、濃厚液製造処理スピードの向上を期す
ることができる。

［発明の効果］ 以上述べたごとく、本発明によれば、加圧筒内壁面に半
径方向の熱伝導効率を高めるためのブレードを設けたこ
とにより、加圧筒内の氷晶を均一にしかも敏速に融解さ
せることが可能と０ なり、氷晶中心部にある牽引用銅近傍のみが先に融解漏
水することを防止することができるとともに、濃厚液分
離の処理速度を高められることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す系統断面図、第２図は
本発明の加圧筒の縦断面図、 第３図は加圧筒の上観図である。 第４図は従来例のものを示す図である。 図　　中 ｌ０争ポンプ　　　　２・拳容器 ３・・原料液　　　　４・・冷却用シリンダ５φ・ジャ
ケット　　５８目流入口 ５ｂ−−流出口　　　　６拳・氷晶 ７・φ冷却用媒体　　８・・鎖 ９−・フランジ　　　１０−−断熱筒体＋１−−フラン
ジ　　　１２・・加圧筒１３・・ジャケラ）　　　＋３
ａ　・・流入口＋３ｂ　　・流出口　　　１４−−ブレ
ード＋５−−ポケット１６・・排出パイプ １７１冷却用媒体 １９・・両刃 ２１・・間隙 １８・・槽 ２０日内向面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　母液容器を上部に有する垂直な冷却用シリンダの下部
   に、下部を狭窄させたテーパー孔を有する加圧筒を断熱
   筒体を介して接続し、前記テーパー孔上部に濃厚液回収
   用の排出パイプを接続し、氷晶牽引用のエンドレスな抗
   張線材が前記母液容器、シリンダ内、断熱筒体内、加圧
   筒内を上方から下方に通って回送される装置で、前記加
   圧筒内壁に内向突出の放熱用ブレードを適数枚設けてな
   る加圧式凍結濃縮装置。