JPS6328401A - 遠赤外線加熱式減圧濃縮装置 - 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〕 本発明は医薬品、食品、化学品等のような液体を減圧下
で加熱濃縮する減圧濃縮装置に関する。

この種の減圧濃縮装置は、例えば、乳酸菌、ビフィズス
菌等のような熱により死滅し易い菌体の４縮の分野、或
いは、プロテアーゼ、リパーゼその地熱に弱い酵素の濃
縮の分野、或いは、抗生物質、生薬、生理活性物質、ビ
タミン類、アミノ酸類等のような医下品又は化学品の／
２縮の分野、或いは、調味料、果汁、甘味料、嗜好飲料
、乳製品、各腫エキス等のような食品の濃縮の分野に利
用することができる。

〔従来の技術〕

従来の減圧（又は真空）濃縮装置における加熱方式とし
ては、）熱媒体として飽和蒸気等を用いて加熱管壁を隔
てて被濃縮物に伝熱させるいわゆる伝導加熱方式が一般
に用いみれている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

伝導カロ熱方式の加熱管を用いた従来の減圧濃縮装置は
次のような欠点を有している。

（１）熱の利用効率が悪いため、長い濃縮時間と広い受
熱面積が必要となる。

（２）加熱管が直接被濃縮物に接触するため、被濃縮物
によっては加熱管が早朋に劣化する立れがあり、加熱管
の劣化により熱媒体が（縮槽内に漏洩する危険性がある
。したがって、医薬品、食品等のような被濃縮物のン篇
縮に用いる場合、必要な衛生状態（無菌、純度等）の確
保が離しい。

（３）熱媒体供給装置及び熱媒体回収装置が必要である
ため、設備が大型化し、熱媒体の供給、回収等の操作が
煩雑となる。

本発明は、上記欠点を除去し、被濃縮物を減圧下で効果
的に加熱濃縮することができる減圧ン農１宿装置を提供
することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、上記目的は、被７；１宿物をン眉縮槽
内に設けた遠赤外線放射体により加熱することを特徴と
する遠赤外線加熱式減圧濃縮装置によって達成される。

〔作　用］ 遠赤外線放射体による加熱方式は、伝導加熱ではなく、
放射加熱であるため、放射体から放出される遠赤外線に
より被濃縮物を直接加熱することができる。

一般に、遠赤外線放射体の赤外線放射特性として、赤外
線放射スペクトルでは、遠赤外線領域での放射率が高く
、赤外線放射エネルギでは、通常の使用温度範囲（２０
〜６００℃）において、波長４〜８μｍ、特に６μｍ付
近に放射エネルギのピークがある。一方、水の赤外線吸
収特性として、波長３．６．１５μｍ付近の遠赤外線波
長域に吸収のピークがある。このように、蒸発すべき水
分の赤外線吸収特性と加熱源である遠赤外線放射体の赤
外線放射特性とが良く合致しているので、遠赤外線放射
体を用いたことにより、被濃縮物に対し効率的なエネル
ギ供給が可能となる。

また、被濃縮物の表面に遠赤外線を照射させるので、被
ン農縮吻を広範囲にわたり均等に加熱することができ、
良好な品質の濃縮物を得ることができるようになる。更
に、遠赤外線放射体は被濃縮物に接触しないので、被濃
縮物の成分による加熱管の早期劣化の虞れがなくなる。

好ましくは、濃縮槽内に被濃縮物を自然流下させる多段
トレイが備えられて各トレイの上方に遠赤外線放射体が
配設される。これにより、被濃縮物の受熱表面積を増加
させることができるので、濃縮槽内に供給される被濃縮
物を更に効率良く加熱することができ、迅速に濃縮する
ことができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の第１実施例を示す遠赤外線加熱式減圧
ｉ１　ｊｉ？！装置の構成図である。この図を参照する
と、遠赤外線加熱式減圧環′ｇＪ装置は減圧に耐え得る
濃縮槽１１を備えており、濃縮槽１１は途中に排気弁１
３を備えた減圧配管１２を介して凝縮器１４に連結され
ている。凝縮器１４には凝縮用冷却袋Ｗ１５からの冷媒
によって冷却される凝縮管１４ａが配設されており、こ
の凝縮管１４ａにより、濃縮槽１１内で発生する水蒸気
が凝縮される。凝縮器１４は減圧配管１６を介して真空
ポンプ等のような減圧装置１７に連結されている。

減圧装置１７は濃縮槽１１の内部の真空度を例えばｌＯ
〜１００Ｔｏｒｒに保ち得る能力を備えている。

濃縮槽１１には被濃縮物Ａである原液を？３　Ｎ槽１１
内に供給するための原液配管１８が接続されており、原
液配管１８は原液供給ポンプ１９を介して原液槽２０に
連結されている。また、所定濃度まで濃縮された被濃縮
物Ａを濃縮槽１１の外部に排出するために、濃縮槽１１
は貯蔵チャンバ２１及びその前後の排出切替弁２２．２
３を介して濃縮液槽２４に連結されている。切替弁２２
゜２３を交互に開閉動作させることにより、４縮槽１１
内の真空度の低下を防止しつつ被ン農縮物Ａを濃縮槽１
１の外部に取り出すことができる。

濃縮槽１１の内部には濃縮槽１１内に供給される被濃縮
物へを自然流下させるための複数個（図示実施例では６
個）のトレイ２５が上下方向に多段に配設されている。

１段目すなわち最上段のトレイ２５には原液配管１８か
ら被濃縮物Ａが供給される。トレイ２５は上方に太き（
開口した皿形容器の形態を有している。なお、被濃縮物
Ａの処理量や必要な蒸発量等に応じてトレイ２５の段数
を適宜に選定することができる。

トレイ２５に沿って流下する間の水分の蒸発による被濃
縮物Ａの減量に対しトレイ２５内の被濃縮物Ａの液深を
一定にするために、少なくとも上から２段目以降（図示
実施例では４段目）のトレイ２５から１段目のトレイ２
５に被濃縮物へを循環させる循環装置２６が設けられて
いる。循環装置２６として、図示実施例では、循環液ポ
ンプ２７と循環液配管２８との組合せが用いられている
。

また、循環液を抜き出すトレイ２５よりも下方のトレイ
２５には振動上送装置２９が設けられている。この振動
搬送装置２９はトレイ２５に振動を与えることにより、
トレイ２５内のスラリー化した被濃縮物Ａ或いは被濃縮
物Ａから析出した結晶等を強制的に流下させる役割りを
果たす。振動搬送装置２９を設けるべきトレイ２５は被
濃縮物Ａのスラリー化度合等に応じて適宜に選定するこ
とができる。

トレイ２５上方にはトレイ２５内の被？ｒｉ縮物Ａに遠
赤外線を照射し加熱するだめの遠赤外線放射体３０が配
設されている。図示実施例では遠赤外線放射体３０の形
状が棒状であるが、板状、ランプ状等の形状のものを使
用することができ、またこれら各種形状の遠赤外線放射
体３０を適宜に組み合わせて使用することもできる。棒
状及びランプ状の遠赤外線放射体３０を使用する場合、
遠赤外線反射体３１を利用することができる。

図示実施例では、棒状の複数本の遠赤外線放射体３０が
トレイ２５の被濃縮物流下面に対し平行に且つ被濃縮物
の流下方向に平行に互いに間隔を開で配列されており、
各遠赤外線放射体３０のほぼ上半分を覆うように反射体
３１が配設されている。反射体３１で反射した遠赤外線
はトレイ２５内の被濃縮物Ａに照射される。

内部構造の図示は省略されているが、遠赤外線放射体３
０は内部に加熱源を収容した外殻体を有している。該外
殻体はセラミックで作ることができるが、金属製の外殻
体の外表面にセラミ−／り溶射コーティング膜を形成し
た構造としてもよい。

遠赤外線放射体３０に使用するセラミックとしては、ア
ルミニウム、マグネシウム、クロム、ケイ素、ジルコニ
ウム、ベリリウム、リチウム、チタニウム、バナジウム
、鉄、コバルト、ニンケル、アンチモン及びスズのうち
いのいずれか１種又は２種以上の酸化物とすることがで
きる。

遠赤外線放射体３０の加熱源すなわち一次発熱体として
は、ニクロム線ヒータ等のような電熱ヒータ、スチーム
、燃焼ガス等を使用できるが、放射体３０の外殻体の劣
化による加熱源の漏洩を防止する観点から、図示実施例
では電熱ヒータが用いられている。

トレイ２５内の被濃縮物Ａの液温は濃縮槽１１内の真空
度を飽和蒸気圧とする飽和温度よりも僅かに低い温度、
例えば１０〜５０℃に維持されることが望ましい。この
目的のために、図示実施例では、遠赤外線放射体３０の
表面温度を各センサ３３により検出して遠赤外線放射体
３０による熱負荷（ここでは電熱ヒータに供給する電流
）を制御する温度制御装置３２が遠赤外線放射体３０に
接続されて設けられている。ここでは、単一のセンサ３
３による温度検出に基づいて全遠赤外線放射体３０の温
度制御を行なうように構成されているが、複数個のセン
サにより各段の遠赤外線放射体３０の表面温度を検出し
、各段毎に遠赤外線放射体３０の温度制御を行なうよう
に構成してもよい。

上記構成を有する遠赤外線加熱式減圧濃縮装置により被
濃縮物Ａの減圧濃縮を行なう場合、まず、凝縮用冷却装
置１５を作動し、減圧装置１７の作動によって濃縮槽１
１内を例えば６０Ｔｏｒｒの真空度に維持する。

次いで、原液供給ポンプ１９を作動し、原液槽２０内の
被濃縮物Ａをポンプ１９によりン農縮槽１１内の最上段
のトレイ２５に供給する。被濃縮物への供給と同時に、
遠赤外線放射体３０を発熱させ、循環液ポンプ２７及び
振動搬送装置２９を作動する。遠赤外線放射体３０はト
レイ２５内の被濃縮物Ａの液温か例えば４０℃に保たれ
るように温度制御装置３２により制御される。

被濃縮物Ａが多段のトレイ２５内を自然流下している間
に、遠赤外線放射体３０から水分の蒸発にを効な遠赤外
線が被濃縮物Ａに照射される。これにより、液濃縮物Ａ
内の水分が蒸発して被濃縮物Ａが濃縮される。被濃縮物
Ａから蒸発した水分は凝縮器１４によって凝縮される。

被濃縮物Ａの一部は循環液ポンプ２７により循還される
。

濃縮された被濃縮物Ａは貯蔵チャンバ２１及びその前後
の排出切替弁２２．２３を経て）溶縮液槽２４内に貯蔵
される。

上記に例示したような作業条件によれば、例えば各種ア
ミノ酸を含有する溶液（濃度３ｗｔ％）を４０β／Ｈｒ
程度の連続処理によって１０νｏ１％（アミノ酸濃度３
０−ｔ％）まで減容でき、品質の良好な濃縮液が得られ
ることが確認された。得られる濃縮液は安定性に優れ、
長期の保存が可能である。しかも、水を加えて元の濃度
まで戻せば元通りの物性に復元する。

第２図及び第３図は本発明の第２実施例を示すものであ
る。これらの図において上記実施例と同様の構成要素に
は同一の参照符号が付されている。

この第２実施例では、第３図に詳細に示すように、トレ
イ２５が少なくとも被濃縮物Ａとの接触表面にセラミッ
ク溶射コーティング膜２５ａを有しており、また、１段
目すなわち最上段のトレイ２５の上方の遠赤外線放射体
３０に対してのみ遠赤外線反射体３１が設けられている
。トレイ２５に使用されるセラミックとしては、前述し
た遠赤外線放射体３０のためのセラミックと同様の材料
を用いることができる。

したがって、２段目以降のトレイ２５内の被濃縮物Ａは
その上方の遠赤外線放射体３０から遠赤外線を照射され
るだけでなく、トレイ２５の下方の遠赤外線放射体３０
からの熱によりトレイ２５内体がセラミックコーティン
グ膜２５ａによる遠赤外線放射体となり、トレイ２５内
の被？ｍ　４１物Ａに遠赤外線を照射する。したがって
、トレイ２５内の被濃縮物Ａを更に効率良く濃縮するこ
とができる。なお、この実施例において、第２図に示さ
れていない部分は第１実施例の構成と同様であり、図面
の洒潔化のために図示が省略されている。

第４図は本発明の第３実施例を示すものである。

この図において上記実施例と同様の構成要素には同一の
参照符号が付されている。この実施例では、濃縮槽１１
内に供給された被濃縮物Ａの液温を例えば循環液配管２
８の途中に設けたセンサ３３により検出して遠赤外線放
射体３０による熱負荷を制御する温度制御装置３２が遠
赤外線放射体３０に接続されて設けられている。なお、
この実施例において、第４図に示されていない部分は第
１実施例の構成と同様であり、図面の簡潔化のために図
示が省略されている。この実施例によっても、第１実施
例と同様の作用効果が得られる。

以上、好ましい実施例につき説明したが、本発明は上記
実施例の態様のみに限定されるものではなく、当業者で
あれば特許請求の範囲に記載した発明の範囲内において
更に種々の変更を加えることができるであろう。

〔発明の効果〕− 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、遠赤
外線放射体により、蒸発すべき水分の赤外線吸収特性と
良く合致した遠赤外線を被濃縮物に照射するので、被濃
縮物に対し効率的なエネルギ供給が可能となる。また、
被濃縮物の表面に遠赤外線を照射させるので、被濃縮物
を広範囲にわたり均等に加熱することができ、良好な品
質の濃縮物を得ることができるようになる。更に、加熱
源である遠赤外線放射体が直接被濃縮物に接触すること
がないので、被濃縮物の成分による遠赤外線放射体の早
期劣化を防止することがで入る。したがって、小型で処
理能力及び信頼性の高い遠赤外線加熱式減圧濃縮装置を
提供できることとなる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の第１実施例を示す遠赤外線加熱式減圧
濃縮装置の概略構成図、 第２図は本発明の第２実施例を示す遠赤外線加熱式減圧
濃縮装置の要部概略構成図、 第３図は第２図に示す濃縮槽内のトレイの拡大断面図、 第４図は本発明の第３実施例を示す遠赤外線加熱式減圧
濃縮装置の要部概略構成図である。 図において、１１は濃縮槽、１４は凝縮器、１７は減圧
装置、１８は原液供給配管、２４は濃縮液槽、２５はト
レイ、２５ａはセラミック溶射コーティング層、２６は
循環装置、２９は振動搬送装置をそれぞれ示す。 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水分を凝縮捕集する凝縮器を介して濃縮槽内を排気
   し減圧しながら濃縮槽内の被濃縮物を加熱することによ
   り、被濃縮物の水分を蒸発させ、濃縮する減圧濃縮装置
   において、被濃縮物を濃縮槽内に設けた遠赤外線放射体
   により加熱するようにしたこと特徴とする遠赤外線加熱
   式減圧濃縮装置。 ２、濃縮槽内に被濃縮物を自然流下させる多段トレイが
   備えられていて各トレイの上方に遠赤外線放射体が配設
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の遠赤外線加熱式減圧濃縮装置。 ３、多段トレイの２段目以降のいずれかのトレイから最
   上段のトレイに被濃縮物を循環させる循環装置を具備し
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の
   遠赤外線加熱式減圧濃縮装置。 ４、循環装置に被濃縮物を送り込むトレイよりも下方の
   トレイのうちの少なくとも１つに振動搬送装置が設けら
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載
   の遠赤外線加熱式減圧濃縮装置。 ５、各段のトレイの上方に配設される遠赤外線放射体の
   近傍に遠赤外線放射体から放射される遠赤外線を対応す
   るトレイに向けて反射する遠赤外線反射体が備えられて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の遠
   赤外線加熱式減圧濃縮装置。 ６、最上段のトレイの上方に配設される遠赤外線放射体
   にのみ該遠赤外線放射体から放射される遠赤外線を最上
   段のトレイに向けて反射する遠赤外線反射体が備えられ
   ており、２段目以降のトレイの上方の遠赤外線放射体か
   ら放射される遠赤外線の一部がその上方のトレイに照射
   されるようになっていることを特徴とする特許請求の範
   囲第２項に記載の遠赤外線加熱式減圧濃縮装置。 ７、遠赤外線放射体の形状が、棒状、板状、ランプ状又
   はそれらを組み合わせた形状である特許請求の範囲第１
   項又は第２項に記載の遠赤外線加熱式減圧濃縮装置。 ８、遠赤外線放射体が内部に加熱源を収容した外殻体を
   有しており、該外殻体がセラミックで作られていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の
   遠赤外線加熱式減圧濃縮装置。 ９、遠赤外線放射体が内部に加熱源を収容した金属製の
   外殻体とその外表面に設けられたセラミック溶射コーテ
   ィング膜とを有していることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項又は第２項に記載の遠赤外線加熱式減圧濃縮装
   置。 １０、各トレイが少なくとも被濃縮物との接触表面にセ
   ラミック溶射コーティング膜を有していることを特徴と
   する特許請求の範囲第２項から第６項までのいずれか１
   項に記載の遠赤外線加熱式減圧濃縮装置。 １１、セラミックが、アルミニウム、マグネシウム、ク
   ロム、ケイ素、ジルコニウム、ベリリウム、リチウム、
   チタニウム、バナジウム、鉄、コバルト、ニッケル、ア
   ンチモン及びスズのうちいのいずれか１種又は２種以上
   の酸化物からなることを特徴とする特許請求の範囲第８
   項から第１０項までのいずれか１項に記載の遠赤外線加
   熱式減圧濃縮装置。 １２、遠赤外線放射体の加熱源が電熱ヒータであること
   を特徴とする特許請求の範囲第８項又は第９項に記載の
   遠赤外線加熱式減圧濃縮装置。 １３、遠赤外線放射体の表面温度を検出して遠赤外線放
   射体による熱負荷を制御する温度制御装置が遠赤外線放
   射体に接続されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項又は第２項に記載の遠赤外線加熱式減圧濃縮装置
   。 １４、濃縮槽内に供給された被濃縮物の液温を検出して
   遠赤外線放射体による熱負荷を制御する温度制御装置が
   遠赤外線放射体に接続されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項又は第２項に記載の遠赤外線加熱式減
   圧濃縮装置。