JP2673297B2 - ベルト式連続真空乾燥装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、一般に食品、薬品、工業材料等の加工技術
分野において液状の被乾燥物質（原料）から粉末状の乾
燥品を得るのに広く利用されるところのベルト式連続真
空乾燥装置に関する。 ［従来の技術］ この種の従来のベルト式連続真空乾燥装置は、通常第
２図に示すように構成されており、一般に内圧を１〜20
torrの真空度に保たれた真空槽１内で複数段のベルト２
が駆動ローラ３および従動ローラ４間に巻き掛けられて
同速度で回動するように配設され、このベルト２の始端
側において液状の原料をポンプ（図示せず）によりヘッ
ダー型または首振り式のノズル５に供給してベルト２上
面に均一に塗布し、この塗布された液状の原料をベルト
２の下方および進行方向に配設された複数の加熱板６に
より加熱して乾燥させ、その乾燥固化されたケーキをベ
ルト２の終端側においてスクレーパ７によりベルト２か
ら剥離し、さらに下部に設けられた２つの排出装置８に
より粗砕、解砕して交互に大気側へ排出し粉末状の乾燥
製品を得るものである。 このような液状の原料の真空乾燥は、第３図に示すよ
うに、沸騰蒸発期間、多孔質マット形成期間、仕
上乾燥期間の３つの期間を経て行われているものと考え
られる。第３図は加糖濃縮全脂乳と純粋な濃縮オレンジ
ジュースの場合についてベルト式連続真空乾燥装置での
乾燥過程を模式的に示したものである。そして、従来の
真空乾燥技術として次の３つの方式がある。 A.伝導伝熱方式 これは最も実用例の多いものであり、ベルト上の原料
をベルトの進行に伴い、ベルト下に設置した加熱板から
ベルト、次いで原料へと伝導伝熱により加熱する方式で
ある。上述した第２図に示したものがこれに該当する。 この方式の場合、沸騰蒸発期間では原料中の液体の沸
騰によって発生する気泡の生成、膨脹を繰り返す。した
がって、この期間では乾燥率が大きく、原料の温度は比
較的低温に保たれる。続いて、原料の水分の減少により
液体の粘度が高まり、気泡の膨脹中に気泡膜が乾燥固化
するようになり、次第に原料の層高が厚くなる。そして
徐々に気泡は拡大し難くなり、小さな気泡が多数生成す
る。最終的にはスポンジ状の骨格構造を持つ気泡膜集合
体（多孔質マット）が形成される（多孔質マット形成期
間）。このとき体積は数十倍に膨脹している。そして、
残存水分が拡散蒸発する仕上乾燥期間が続く。 上記の沸騰蒸発期間では数mmの薄い液状であり、液体
の上面からの受熱がなく、下方の加熱板からの伝導伝熱
のみでも乾燥ムラは生じ難い。また、乾燥率が大きいた
め、加熱板の温度を許容品温以上に上げても品温が上が
るおそれはない。 加熱板とベルトの間は、加熱板表面の仕上精度、ベル
トの歪などにより3mm程度の隙間がある。したがって、
この隙間では、ガスによる対流伝熱と輻射伝熱によって
伝熱されることになる。通常は加熱板温度は最高150℃
程度で所要の伝熱量を得ることができる。 多孔質マット形成期間および仕上乾燥期間では、乾燥
率が減少するために、品温が上昇し易くなる。したがっ
て、加熱板温度を下げて品温の上昇を防ぐ必要がある。
これに加えて、原料が丁度断熱材のような形態で厚くな
っているため熱抵抗が大きく、ベルト面から原料層を通
しての伝熱量もやはり減少する。このため、原料上層部
の乾燥が遅くなり、乾燥ムラが生じる。この乾燥ムラに
より、過乾燥のものができる、または未乾燥のものがで
きるといった問題がある。また、処理量も原料上層部の
乾燥が律速になって減少する。 B.ベルトの戻り側を集約した方式 この方式は、例えば特開昭54−129558号公報に記載さ
れたようなものであり、第４図に示してある。図中、第
２図と同一の符号は同一または相当部分を示し、９は駆
動ローラ３に対応する押えローラ、10,11は多段のベル
ト２の戻り側2aを真空槽１の下部で集約するための送り
ローラである。12は熱反射板、13はスクレーパ７の前方
に設けられた粉砕ローラ、14は支持台、15は蛇行防止装
置、16は布製クリーナ、17は製品排出口である。 第４図の装置は、多段のベルト２の戻り側2aを真空槽
１の下部で集約することによって加熱板６からの輻射を
ベルト２の戻り側2aで遮らないようにしたものである。
したがって、この方式では、第２図のものに比べて輻射
熱を有効に利用できる。しかし、原料の乾燥状態の違
い、すなわち沸騰蒸発期間や多孔質マット形成期間、仕
上乾燥期間（減率乾燥期間）に拘わらず、ベルト下面は
伝導伝熱により加熱しているため、上からの輻射伝熱よ
りも下からの伝導伝熱の方が大きく、支配的である。こ
のため、原料の下層部と上層部ではやはり伝熱量がアン
バランスとなり、加熱温度を下げて品温を上げないよう
にする必要があることは上記Ａの方式と変りはない。 また、この方式では、ベルトより剥離した乾燥品をベ
ルトの側方へ抜き出すためスクリューコンベヤのような
搬送機を最上段以外のベルト各段に設ける必要がある。
そのうえに、高価なベルトを長い距離にわたって使用す
るため上記Ａの方式に比べて装置の製作コストが高くな
る。 C.輻射加熱方式 この方式は、第５図に示すように、ベルト２の上、下
面を輻射伝熱により加熱する方式である。このため、加
熱板６がベルト２の上方および下方に配設されており、
ベルト２は加熱ドラム18と冷却ドラム19の間に巻き掛け
られて真空槽１内を回動する。図中、20はスクリューコ
ンベヤである。 この方式では、乾燥初期の乾燥率の大きい期間（沸騰
蒸発期間）では所定の伝熱量を得るために加熱板６の温
度を400〜600℃といった高温にする必要がある。しか
し、真空中でこのような高温にするには諸々の問題があ
る。すなわち、ベルト２は通常、乾燥品の剥離性が良
く、サニタリー性、柔軟性に富んだテフロンコーティン
グガラスクロス製のものや樹脂製のものが多く使用され
ている。したがって、これらのベルト材料は耐熱温度が
120〜260℃程度であるため使用することができない。ま
た、加熱源として熱媒等の使用も難しい。電気ヒーター
は使用可能であるが、電気ヒーターを真空中で使用する
場合はリード線、接続部などの耐熱性、洗浄性などが問
題で使用し難い。 ［発明が解決しようとする問題点］ 以上のように従来のベルト式連続真空乾燥装置では、
ベルト上に塗布された原料に対し上からの伝熱量が少な
いため処理量が増加しない。また、ベルトから原料への
伝導伝熱に比べて、原料の上からの輻射伝熱が少なく、
乾燥ムラが生じる。このため、原料の上層部が未乾燥に
なったり、あるいは下層部が過乾燥になったりするなど
の問題があった。 そこで本発明は、前記３つの加熱方式の中でもベルト
式連続真空乾燥装置の加熱方式としては、前記Ａの伝導
伝熱方式（第２図の方式）が有利であることから、これ
を改良するとともに、原料の真空乾燥過程の沸騰蒸発期
間、多孔質マット形成期間および仕上乾燥期間の各々に
適した加熱方式を採用することとして、原料の上、下か
らの伝熱量のアンバランスを防ぐようにしたもので、効
率的に原料を加熱乾燥させるようにしたベルト式連続真
空乾燥装置を得ることを目的とする。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明に係るベルト式連続真空乾燥装置は、真空槽内
で回動する複数段のベルト上に液状の被乾燥物資を塗布
し、前記ベルトの下方および進行方向に配設された複数
の加熱板により前記被乾燥物質を加熱し乾燥させるベル
ト式連続真空乾燥装置において、最上段のベルトの上方
に複数の加熱板をベルト進行方向に配設するとともに、
各段のベルトの下方に配設された複数の加熱板のうち、
乾燥過程初期の沸騰蒸発期間では加熱板をベルトの下面
に接触するように配設し、次の多孔質マット形成期間お
よび仕上乾燥期間では加熱板をベルトの下面より少し離
して配設したものである。 ［作 用］ 本発明によるベルト式連続真空乾燥装置では、原料の
真空乾燥過程の沸騰蒸発期間において加熱板をベルトの
下面に接触するように配設することにより、主として伝
導伝熱によりベルト上の原料を加熱する。この期間では
原料は薄膜状で含水率が高く品温は上り難いので、伝導
伝熱による加熱方式で加熱することにより最高150℃程
度以下で所定の伝熱量を得ることができる。 次に、多孔質マット形成期間および仕上乾燥期間では
加熱板をベルトの下面より少し離して配設することによ
り、対流伝熱および輻射伝熱により原料の上、下よりバ
ランス良く加熱することができ原料の上、下層部の乾燥
ムラを減少させることができる。これらの期間では概ね
原料の含水率が減少して品温が上り易くなるため、また
層高が高くなり多孔質となるため、加熱板をベルト下面
より下げることによって伝熱抵抗（対流伝熱）を増加さ
せるとともに、上からの輻射伝熱を増加させ乾燥ムラを
防止する。この場合、上からの輻射伝熱は戻り側のベル
トによって遮られた形となっているが、加熱板をベルト
から離すことにより加熱板温度を高くすることができる
ので上からの輻射伝熱も実質的に高めることができる。 また、最上段のベルト上の原料に対してはその上方に
設けられた加熱板が上記と同様の作用を果す。 ［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図により説明する。 第１図は本発明の実施例によるベルト式連続真空乾燥
装置の構成図である。この実施例における各構成要素は
第２図に示したものと同一であるので同一符号を付して
説明は省略する。ただ、この実施例においては、最上段
のベルト２の上方に加熱板6aが配設されており、また、
各段のベルト２の下方に設けられる加熱板のうち上記沸
騰蒸発期間に対する加熱板6bはベルト２の下面に接触す
るように配設されている。さらに、上記多孔質マット形
成期間および仕上乾燥期間に対する加熱板6cはベルト２
の下面より少し離して配設されている。この間隔ｇは原
料の種類により容易に変更可能に構成することが適当で
あり、スチームのような一般的な熱媒体を使用して最高
150〜160℃程度の温度で使用するような調味料、練乳、
医薬品等の場合は、この間隔は３〜30mm程度が適してい
る。また、熱媒体に熱媒油を利用できる原料の場合は、
この間隔はもっと広くとる。 このように構成することにより、沸騰蒸発期間では前
述のごとく原料が薄膜状となっており含水率が高いた
め、乾燥率が大きく品温が上がりにくいのであるが、ベ
ルト２の下面に接するように設けられた加熱板6bからの
伝導伝熱によりベルト２上の原料を加熱する。この伝導
伝熱による加熱方式により最高150℃程度以下で所定の
伝熱量を得ることができる。 次に、多孔質マット形成期間および仕上乾燥期間では
概ね原料の含水率が減少して品温が上り易くなり、また
層高が高くなり、多孔質になる。そこで、加熱板6cをベ
ルト２の下面より少し離して設けることにより、伝熱抵
抗（対流伝熱）が増加する。このため、加熱板6cの温度
を高くすることができるので原料の上から輻射伝熱をベ
ルト２の戻り側に遮られても増加することができ、この
ような対流伝熱と輻射伝熱の作用下で原料の上、下から
バランス良く加熱し、原料の上層部および下層部の乾燥
ムラを減少させる。また、これにより乾燥時間も短縮さ
れる。 実験によると、沸騰蒸発期間の加熱を150℃、多孔質
マット形成期間および仕上乾燥期間の加熱を120℃とし
て運転した結果、原料を熱劣化することなく、また、従
来より約30％多い処理量で運転できた。 加熱板6cとベルト２の間の伝熱は、上記のように水蒸
気、空気などのガスによる対流伝熱と輻射伝熱によって
行われる。通常、熱感受性物質の真空乾燥で使われる圧
力（１〜10torr）ではガスの熱伝導度は大気圧下の場合
とほとんど変わらない（ｋ＝0.02〜0.025kcal/mhr℃，
空気）。したがって、ベルト２と加熱板6cの間隔ｇを変
えることにより、許容品温を保ちながら加熱温度を高く
設定することも可能である。この間隔ｇは前述したよう
に原料の種類によって変更する。 最上段のベルト２上の原料に対しては、その上方に設
けられた加熱板6aによる輻射伝熱とそのベルト２下方に
設けられた加熱板6cによる対流伝熱によって加熱する。 ［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、次のような
効果が得られる。 （１）多孔質マット形成期間および仕上乾燥期間におい
て加熱板をベルト下面より少し離して設けているので、
加熱板温度を許容品温より高く設定することができ、戻
り側ベルトが介在していても原料の上から輻射伝熱量を
増加することができる。このため、原料の上層部と下層
部の乾燥ムラを減少させることができ、乾燥時間も短縮
できる。さらに、乾燥品の品質向上、処理能力の向上を
図ることができる。 （２）多孔質マット形成期間および仕上乾燥期間におい
て加熱温度を100℃以上に高くすることができるため、
温水循環装置、熱交換機が不要になり、熱源にスチーム
を使用して装置を簡略化することができ、コストの低減
を図り得る。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例によるベルト式連続真空乾燥
装置の構成図、第２図は従来の伝導伝熱方式によるベル
ト式連続真空乾燥装置の構成図、第３図はベルト式連続
真空乾燥装置での乾燥過程を示す模式図、第４図および
第５図は従来の他の方式のベルト式連続真空乾燥装置の
構成図である。 １……真空槽 ２……ベルト ３……駆動ローラ ４……従動ローラ ５……ノズル ６……加熱板 6a,6b,6c……加熱板 ７……スクレーパ

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．真空槽内で回動する複数段のベルト上に液状の被乾
   燥物資を塗布し、前記ベルトの下方および進行方向に配
   設された複数の加熱板により前記被乾燥物質を加熱し乾
   燥させるベルト式連続真空乾燥装置において、 最上段のベルトの上方に複数の加熱板をベルト進行方向
   に配設するとともに、各段のベルトの下方に配設された
   複数の加熱板のうち、乾燥過程初期の沸騰蒸発期間では
   加熱板を前記ベルトの下面に接触するように配設し、次
   の多孔質マット形成期間および仕上乾燥期間では加熱板
   を前記ベルトの下面より少し離して配設したことを特徴
   とするベルト式連続真空乾燥装置。