JPH03188904A

JPH03188904A - 加圧式凍結濃縮装置

Info

Publication number: JPH03188904A
Application number: JP33086389A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ota; 隆太田; Jun Ichioka; 一岡　順; Yasuyuki Suzuki; 鈴木　靖之
Original assignee: Toyo Seisakusho KK
Current assignee: Toyo Seisakusho KK
Priority date: 1989-12-20
Filing date: 1989-12-20
Publication date: 1991-08-16
Anticipated expiration: 2009-02-02
Also published as: JPH067884B2

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、あるいはその低濃縮液を
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、この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２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３４
の流入口３４ａから入り、流出口３４ｂから出て循環し
ている冷却媒体３８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３Ｂ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に設けたジャケラ）４１の流入口
４１ａから入り、流出口４１ｂから損出されて循環して
いる前記冷却媒体３８よりやや晶い温度の冷却媒体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、ボケント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、」二記の装置に於いては、冷却用シリン
ダ３３内の熱伝導率の悪さから、氷晶３６の半径方向に
十分な冷却が行なわれず牽引体３７近傍の結氷硬度が不
十分なものとなっている。

従って従前に於いては氷晶３６における半径方向の結氷
硬度のばらつきを防止するため冷却用シリンダ内管の直
径を極めて細いものとしている。これでは加圧筒３８内
に圧入される氷晶３６の量が減少することとなり、しい
ては分離する濃厚液量も少量な処理能力の低い装置であ
った。

Ｌ本発明の目的］本発明は、冷却用シリンダ内で結氷される氷晶の半径が
大きなもので、しかも氷晶内半径方向の結氷硬度を均一
にならしめることで、加圧筒に圧入される氷晶量を増加
させるとともに、しかも良好に加圧筒内の氷晶を半融解
させて効果的に濃厚液を分離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」一部に濃厚液回
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、断熱部体内、加
圧筒内を」三方から下方に通って回送される装置で、前
記冷却用シリンダを２段とし、第１の冷却用シリンダを
細長筒体とし、第２の冷却用シリンダと母液容器とを直
接つなぐ適数本パイプに予冷装置を備え、第２の冷却用
シリンダ内径を第１の冷却用シリンダより大きなテーパ
孔を有するものとした。

［作　用］母液を第１の冷却用シリンダ内で冷却されて凍結した氷
晶は第２の冷却用シリンダにて、予冷した母液がその氷
晶外周に加えられて凍結することで、氷晶の半径方向に
大きさが拡大する。さらに、この氷晶は抗張線材によっ
て加圧筒内に牽引圧入され、この加圧筒内で半融解する
。また、この加圧筒による加圧で氷晶内の高濃度溶質液
が下方から」三方に向かって圧搾されて排出パイプから
融解分離する。

［実施例Ｊ以下本発明の実施例を第１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、内径が均一で、しかも垂直な筒体
である内管４ａを備える第１冷却用シリンダ４が接続し
である。さらにこの第１冷却用シリンタ４の下部には、
内壁面形状がやや末広がりで、かつ内管４ａより大きな
直径を有する内管５Ｃを具備した第２冷却用シリンタ５
が接続しである。

しかして内管４ａと内管５Ｃとの接続部５ｂには容器２
に連なるバイパス管２ａ、２ｂが接続しである。このバ
イパス管２ａには予冷用ジャケット＋８ａが、バイパス
管２ｂには予冷用ジャケット＋８ｂがそれぞれ設けであ
る。さらに、この予冷用ジャケラ）　１８ａには流入口
＋９ａ及び流出口＋９ｂが、またシャケ、ト１８ｂには
流入ｌ−］２０ａ及び流出口２０ｂがそれぞれ設けてあ
り、しかもこれら２つのジャケラ）　１８ａ、！８ｂに
は、冷却用媒体２１が図示しないポンプにより、それぞ
れの流入口１９ａ、２０ａに送入せられ、さらにジャケ
ット１８ａ　、　！８ｂ内を循環した後に、流出口＋９
ｂ、２０ｂがらそれぞれ排出されている。

また、第１冷却用シリンダ４には、内管４ａを取り巻く
ジャケラ）Ｇａが設けられているとともに、第２冷却用
シリンダ５には、同様に内管５ｃを取り巻くジャケラ）
６ｂが設けである。これらジャケット６ａ及びシャケ、
トｅｂは経路６ｅで接続されている。

このジャケラ）　８ａ、８ｂには流入口６ｃ及び流出口
６ｄが設けであり、図示しないポンプにより−３０〜−
１５°Ｃ前後の温度である冷却用媒体７が流入口６ｃを
経て送入され、これらジャケットＥｌａ、８ｂを循環し
た後に、流出口６ｄより排出されている。

また、第２冷却用シリンタ５の下部フランジ５ａには、
断熱筒体８を挟んで加圧筒９の上部フランジ８ａが接続
しである。この加圧筒９の内管８ａは下部を狭窄させた
テーパ孔を有するとともに、流入口１０ａ及び流出口１
０ｂを備え、しかもその内管８ａを取り巻くジャケット
ｌＯがこの加圧筒９内に設けである。

このジャケットｌＯ内には、図示しないポンプにより２
〜５°Ｃの温度である冷却用媒体１１が流入【コＩＯａ
より送入されて循環し、その後流出口１０ｂより排出さ
れている。

また、内管９ａの断熱筒体８近傍の内壁上部には液溜め
用の凹みポケット１２が設けてあり、このボケ−ｚ）＋
２には排水パイプ１３が接続されている。

さらに、容器２の上方には原料液３を住人するポンプｌ
が設置しであるとともに、本装置の中心軸線上を図示し
ないモータにより下降回送されているエンドレスな牽引
体である鎖１７が容器２、内管４ａ、内管５ｃ、断熱筒
体８及び加圧筒９を貫通して設けである。

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から第１冷却用シリンタ４の内管４ａとバイパ
ス管２ａ、２ｂによって第２冷却用シリンダ５の接続部
５ｂとにそれぞれ流れこむ。

ここで、バイパス管２ａ及び２ｂの予冷用ジャケラ）　
１８ａ及び１８ｂ内を循環している冷却用媒体２１によ
り、この／ヘイパス管を通過する原料液３は適度に冷却
される。

また、第１冷却用シリンダ４のジャケラ）ｆｌａを循環
する冷却用媒体７により原料液３は内管４ａ内で冷却さ
れ、凍結して氷晶ｌｅａとなる。

この氷晶ｌｅａは、鎖１７を中心にして結氷しているた
め、鎖１７の下降で！８２冷却用シリンダ５に牽引され
ることになる。牽引された氷晶ｌｅａは、第２冷却用シ
リンダ５の接続部５ｂにおいて、バイパス管２ａ、２ｂ
により注がれている。予冷された原料液３を加えられた
後、さらにジャケラ）Ｂｂ内の冷却用媒体７で冷却され
、さらに凍結して第２の氷晶ｔａｂとなる。

ここで、この第２冷却用シリンダ５の内管５ｃが末広が
り構造をしているため、この氷晶ｔ６ｂはその結氷によ
る氷晶内圧上昇を低く押さえられる。

この適度に結氷硬度を有する氷晶＋８ｂは鎖１７により
さらに牽引されて加圧筒９に圧入される。

この加圧筒９のジャケット１０を循環する冷却用媒体１
１により、内管９ａを通過する氷晶１６ｂは加温され、
適度な半融解をさせられる。

また、この加圧筒９のテーパ孔により上方から鎖１７で
牽引され、圧入される氷晶１８ｂ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１８ｂ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９内
を通過する氷晶１８ｂは下方に移動するにつれて、溶質
濃度の高い溶液か水晶ＩＴｆｂ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、ポケット１２に
流入することとなる。

Ｏこのボケッ）＋２に流入した濃厚液１４は排出パイプ１
３により図示しないタンクに流出し、４ａ蓄される。

また、加圧筒９を通過した溶質濃度の低い残存氷晶＋８
ｂは槽１５に落下することになる。

なお、」二個においては、バイパス管２ａ及び２ｂの２
木によって原料液３を予冷して接続部５ｂに供給したが
、これら予冷用ジャケットを備えたバイパス管を多数設
けたものでもよい。また、これら予冷用ジャケトの代わ
りに、第１冷却用シリンタ４のジャケット８ａで直接バ
イパス管内の原料３を冷却すると同時に、そのジャケッ
ト６ａに近接せず、しかもこのバイパス管を直接加熱で
きる位置にヒータを設けてこのバイパス管内の原料液３
が凍結しないように加温した構造のものでもよい。

このように冷却用シリンダを２段構造とししかも第１冷
却用シリンタ４にて最初に精製される氷晶ｌｅａを細長
なものとしたことで敏速に原料液３を凍結せしめるとと
もに、第２冷却川１シリンダ５にて、予め冷却されて結氷しやすい原料液３
を加えつつ氷晶ｌｅａを結氷熟成させて氷晶１ｅｂとし
たので、氷晶＋８ｂ内の結氷硬度が均一な氷柱を精製可
能とすることができる。

［発明の効果］以」二連べたごとく、本発明によれば、２段構造の冷却
用シリンダに於いて、第１の冷却用シリンダで凍結せし
めた氷晶を第２の冷却用シリンダにて、予冷した原料液
を加えつつ凍結させて、その氷晶の熟成を高めるととも
に、その氷晶の直径を大きなものとした。これにより加
圧筒に圧入される氷晶の量を多くするとともに、その結
晶硬度を均一に下げるように半融解させることが可能と
なり、濃厚液分離の処理機能を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

ｆｉｔｊ１図は本発明の一実施例を示す系統断面図、第
２図は従来例のものを示す図である。図　　中 ■自ポンプ　　　　　２・・容器２２ａ、２ｂ　・・バイパス管　３・串原料液４ｅ・第１
冷却用シリンダ４ａ口内管５・・第２冷却用シリンダ５ａ、９ａ　・・フランジ　　５ｂ・・接続部５ｃ１１
・内管　　　　　　８ａ、８ｂ　・・ジャケットｆｌｃ
、１０ａ、ｌθａ、２０ａ＊　・流入口８ｄ、１０ｂ、
ｌ１ｌｂ、２０ｂ・・流出口６ｅ目経路７．１１．２１・拳冷却用媒体８・・断熱筒体９争・加
圧筒、　　　　　　９ａΦ・内管１０・・ジャケッ゛ト
１２・・凹みポケット１３・・排出パイプ　　　１４・
・濃厚液１５−−槽　　　　　　　１６ａ、１６ｂ・・
氷晶１７・・鎖１８ａ、１８ｂ　ｅ４ジャケット

Claims

【特許請求の範囲】

　母液容器を上部に有する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、前記冷却用シ
リンダを２段とし、第１の冷却用シリンダを細長筒体と
し、第２の冷却用シリンダと母液容器とを直接つなぐ適
数本のパイプに予冷装置を備え、第２の冷却用シリンダ
内径を第１の冷却用シリンダより大きなテーパ孔を有す
るものとしたことを特徴とする加圧式凍結濃縮装置。