JPH08511862A - 過熱水蒸気による含水有用材料またはその混合物の乾燥 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 垂直塔内で乾燥ガスとして下降する乾燥する材料に対して向流に流す過熱水蒸気を使用して運転する。微細な水のミストまたは水蒸気を乾燥塔の最も低い水蒸気入口の下に位置する部分に補助流体として導入し、その温度は高温水蒸気の入口温度よりも低く、補助流体は通気性のある内壁を備えた二重ジャケットを経て流し、その流れを内壁に接するようにおよび／または放射状に方向付ける。長すぎる滞留時間によるハウジング内壁上での製品の焼き付きを防ぎ、それにより製品の熱的損傷を回避する。

Description

【発明の詳細な説明】 過熱水蒸気による含水有用材料またはその混合物の乾燥 本発明は、含水有用材料（または含水有用物質）またはその混合物、特に熱感 受性が高く（熱に敏感であり）、好ましくは湿潤剤（wetting agent）、洗剤お よび／または清浄剤製品として、またはこれらの中に使用するのに適当な含水有 用材料またはその混合物の、垂直塔（vertical tower）内で乾燥ガスとして過熱 水蒸気を下降する乾燥する材料に対して向流に循環させて使用する乾燥方法に関 する。 乾燥ガスとして過熱水蒸気を使用する、湿潤剤、洗剤および／または清浄剤製 品として適当な有用材料および有料材料の混合物の水性配合物の乾燥は、出願人 らによる国際特許出願第ＷＯ９２／５８４９号により既知である。乾燥ガスとし て熱風を使用する従来の噴霧乾燥に対するこの乾燥方法の利点は、一つには酸素 が存在しない点であり、それにより純粋な有機物または実質上有機物である有用 材料、例えば天然物を基剤とするそのような界面活性剤の乾燥にみられる問題、 例えば酸化的損傷または火災の危険が避けられる。乾燥ガスの循環により、運転 に際しては事実上廃ガスがない。とりわけ乾燥ガスの基本的な相違に起因する他 の利点は指示した該文献中に見ることができる。 廃ガスを発生せずに乾燥工程を実施可能にする乾燥ガスの循環は、装置を密閉 しなくてはならないことを意味する。乾燥ガスとして熱風または高温熱燃焼ガス を使用する従来の噴霧乾燥にあるような外気の存在は、この場合では不可能であ り、あるいは少なくとも不適当であろう。従って、過熱水蒸気を用いて操作する 乾燥装置の密閉構造では、最も低い過熱水蒸気入口の下に実質上流れの無い空間 が形成され、その内側で温度は過熱水蒸気の導入温度と実質上一致する。乾燥塔 の下方部分の壁もまた、特別な予防措置を行わない限りこの温度である。 乾燥しようとする製品、特に有機物の製品には、乾燥後、粘着性を有するか、 または少なくとも乾燥プロセスの過程で粘着状態（adhesive phase）にあるもの が多い。従って、完全にまたは部分的に乾燥した粒状物は、一方では粒同士で固 まりあい（ケーキング）、また他方では塔の過熱水蒸気入口の下に位置する実質 上流れの無い空間の内壁上でケーキングする。この現象は、粒状物のその空間で の比較的長い滞留時間によって強められる。塔の高温壁上でケーキング（caking 、焼き付き）した粒状物に対する熱的損傷は避けがたい。 乾燥ガスとして熱風を使用する従来の噴霧乾燥では、乾燥塔の下方端部にある 常時開口しているチャンネルから製品を迅速に排出することによってこの問題を 解決している。この解決方法は、廃ガスを実質的に存在させずに作動させる、循 環式の乾燥ガスを用いる乾燥に適用できない。 熱可塑性の材料および糖を含有する食品が噴霧乾燥器の塔壁上でケーキングす ロックヌングステヒニク（Trocknungstechnik）、第２巻、トロックナー・ウン ト・トロックヌングスフェアファーレン（Trockner und Trocknungsverfahren） （乾燥機および乾燥プロセス（Dryers and Drying Processes））、第２版、１ ９７８年、シュプリンガー・フェアラーク（Springer Verlag）、２９４頁］。 この種類の材料は、乾燥の終わりに近づいてやや高い温度においても軟らかく粘 着性を維持している。この問題を解決する為に、このような材料に使用する乾燥 器の壁には、通気性のあるケーシング（casing）を備えるか、あるいはその代わ りに、クリーニングジェット（cleaning jet）を乾燥塔の内部で回転させて冷気 で粉末を吹き飛ばす。冷たく湿気のない空気流を乾燥器内に、壁の内側に沿って 吹き流すように下向きの冷気のカーテンの形態となるように導入できることもま た周知である。冷気または冷気のカーテンの導入は、円筒状の乾燥塔の下方端部 、特に円錐形の排出漏斗口に設定する。この冷気は、コーン（cone、円錐形部分 ）のアタッチメント部位に配した環状チャンネルおよび空気分配器プレートを介 して二重ジャケットの内部に導入され、二重ジャケットの内壁は、内側と外側の 壁が互いにごく接近しているレベルで入口の下で実質的に終わっている。冷気は 狭い環状の間隙を通って流れ、またこのアレンジメントによって、コーンの内壁 に沿って接線方向に強制的に流れる。 噴霧乾燥プラントの排出コーン内への冷気の導入のもう１つの例は、カー・ク ヴェー・カスト（W．Kast）らによる“トロッケン・ウント・トロックナー・イ ン・プロドゥクチオーン（Trocken und Trockner in Produktion）（乾燥および 製造に用いる乾燥機（Drying and Dryers in Production））”、シュプリンガ ー・フェアラーク（Springer Verlag）、１９８９年、１８８頁、第３.２０図に 見られる。コーヒー抽出物をこの噴霧乾燥塔で乾燥する。この場合もまた、冷気 を環状チャンネルを介してコーン内へ導入する。残念ながら、この文献では冷気 の導入に関してこれ以上詳細な記載は見られない。 乾燥媒体として熱い空気を用いて運転する従来の噴霧乾燥器では、冷気の導入 は、コーンの内壁に沿って接線方向に浮揚するようにする場合であっても、十分 である。この種類の乾燥器は通例開口している排出コーンを装備して作動させ、 とりわけ洗剤および洗剤成分の噴霧乾燥器内では粉塵の外部への放出を防ぐため に軽く減圧して作動させる。このように下方から乾燥塔内へ流れる外気は渦巻き 効果をもたらし、これは、噴霧乾燥器の下方部分での過度の温度上昇を防いでい る。加えて、開口している排出コーンは乾燥した製品の迅速な排出を可能にし、 その為、塔の下方部分での乾燥製品の滞留時間は短い。 これらの条件下において、上述の排出コーンへの冷気の注入は、軟らかく粘着 性のある製品の壁の上でのケーキングを、製品が許容できない熱的損傷を被らな い程度に減少させるのに十分である。しかし、わずかの加圧下で循環する過熱水 蒸気を用いて乾燥する場合、周知の方法では乾燥する材料への実質的な損傷を防 止する必要性に応じきれない。この点に関して高い品質基準が、特に食品および 洗剤の製造において求められる。 従って、過熱して循環させる水蒸気を乾燥ガスとして使用する乾燥工程におい て、本発明が解決すべき問題は、塔の内壁上での長すぎる滞留時間による製品の ケーキングを防止して、製品を熱的損傷も被らないようにすることである。 本発明に従って、この問題の解決方法は、 ａ）過熱水蒸気の入口温度よりも低い温度の微細な水のミストまたは水蒸気を、 最も低い過熱水蒸気入口の下に位置する乾燥塔の部分に補助流体として導入し、 ｂ）補助流体を通気性のある内壁を備えた二重ジャケットを介して流し、 ｃ）その流れを内壁に対して接線方向にガイドする（導く） ことを特徴とする。 乾燥塔の下方部分および塔壁を冷却し洗浄する媒体（cooling and cleaning） としての微細な水のミストまたは水蒸気の選択は、密閉された循環系内の水蒸気 雰囲気の汚染を避ける。冷却流体が塔内部に流れ込む前に、二重ジャケットを介 して流れる水蒸気または水ミストが最初に乾燥塔の排出ゾーン内の内壁を冷却す る。その後の接線方向流れは、乾燥する粘着性の材料のケーキングを防ぎ、また は少なくとも減少させる。しかし、補助流体を間欠的に、すなわち脈動（パルス ）的に流すと特に都合よい。既に存在しているケーキを内壁に接するように流れ る水蒸気または水ミストのジェット様の衝撃によって吹き飛ばす。流速を高める ことにより相応して強化される補助流体のジェット様の衝撃により、連続して流 れる水蒸気では除去できない固くこびりついた堆積物さえ除去することが可能で ある。補助流体のジェット様の衝撃をとりわけ決定する流速およびパルス頻度は 、乾燥する材料および他のプロセス条件に応じて調節する。 導入する水ミストまたは水蒸気の温度は、ケーキ（固まり）状となった付着物 の種類および厚さに応じて選択することが好ましい。 本発明の一つの好ましい態様において、補助流体は内壁のセグメントの鱗片状 物重複（scale-like overlapping）によって形成された二重ジャケットの内壁内 の多数のスロットを介して流れさせる。 乾燥塔の下方排出端部内に導入させる補助流体は、一般に製品粒状物の更なる 乾燥を行うものでなくてよい。従って導入する水蒸気の過度の過熱は避けるべき である。補助流体の水蒸気は、それゆえ相応して高い相対湿分を有す。 補助流体、すなわち水ミストまたは水蒸気は、噴霧乾燥設備内での使用の為に 様々な方法で調製し得る。しかし、好ましい態様では、補助流体は水蒸気であっ て、水蒸気サーキット（水蒸気回路、steam circuit）から取り出す。水蒸気は 例えばコンデンサーとヒーターとの間で外部サーキットから分岐してもよい。 本発明のとりわけ一つの態様においては、塔の下方部分および／またはその中 に位置する製品を更に冷却してよい。この態様では、微細な水ミストまたは冷却 した水蒸気を乾燥塔の下方部分、すなわち最も低い水蒸気入口と塔底の間の空間 、ならびに塔壁用の冷却および洗浄媒体として使用する。補助剤を、例えば冷却 した補助流体を介して導入してよく、それらを単独でも導入してよい。追加の冷 却媒体の使用は、塔および／または乾燥する製品の少なくとも外側の部分を、ご く短時間で製品の粘着性や含水量を増加させることなく強く極めて急速に冷却す るのに役立つ。乾燥工程の全体のバランス（収支）は、密閉されたガス回路内に 導入したそれ程に少量の水によっては影響されない。導入した水または冷却した 水蒸気は、乾燥水蒸気サーキットの液化段階を経て排出してよい。 冷却した水蒸気を使用する場合、１００〜１５０℃、特に１１０〜１２０℃の 範囲の温度が好ましい。水蒸気の源はいずれでもよいが、ヒーター段階の前に水 蒸気サーキットの外側部分から取り出すことが好ましい。必要な低い温度範囲を 維持させるには、水および／または冷却した水蒸気を塔の下方部分に広がる温度 に応じて導入して、特にある温度またはある温度範囲を形成することが好ましい 。もう１つの有益な態様では、コーンの断面にわたって均一な冷却を得る為に、 冷媒（水および／または水蒸気）をある高さで塔のコーンの周りで均一な間隔で 配列した幾つかのノズルの環を介して導入する。特に適当な態様においては、塔 の下方部分、即ち、コーンの横断面および高さの両方にわたって均一な冷却を達 成する為に、冷媒を異なった高さに配置した幾つかのノズルの環を介して導入す る。 ここまで噴霧乾燥に関して本発明を説明してきたが、本発明の教示は噴霧乾燥 に限定されるものでは決してない。ガス状の乾燥媒体を流通させる原理を使用す る他の乾燥方法にも、本発明による教示を有益に使用できる。例えば、流動床で 、あるいは固定したおよび／または動いている湿った粒状物について乾燥しても よい。 本発明は、本発明による原理を事実上すべての有用な材料および／またはそれ らの混合物の乾燥に適用することに関する。特に重要な一つの態様において、熱 感受性の湿った製品を、１００℃以下の温度および常圧下で乾燥する。不活性高 温ガスストリームを使用した本発明の方法の使用は、特に湿潤剤、洗剤および清 浄剤製品またはそれらの成分、殺菌剤、除草剤並びに殺虫剤および／または医薬 品あるいは化粧品の助剤並びに有用材料の分野の、粉塵爆発を起こし易い材料お よび／または毒性のある材料および／または溶剤を含有する材料および／または 飛散する傾向のある材料の廃気のない乾燥または廃気を制御した乾燥において一 般に重要である。 単独の乾燥工程として、または多段階の乾燥プロセスの一部として噴霧乾燥を 実施する態様は、乳製品を含む食品、化粧品およびこれらの応用分野の助剤の製 造において特に重要である。 食品工業および乳業での特別な例は、ミルク、ベービーフード、チーズ／乳漿 製品、コーヒーホワイトナー（coffee whitener）、卵、トマト、スパイス／ハ ーブ抽出物、スープ混合物、コーヒー／コーヒー代用品、ココナツミルク、調味 料、醤油をベースにした食品の分野の粉末状または凝集物状に乾燥させた材料の 製造を包含する。 医薬品の例は、鎮痛剤、抗生材料、酵素、血漿／血漿代用品、接種材料、ビタ ミン、酵母を包含する。一般的な種類の常套の方法による化学工業の製品の例は 、湿潤剤、洗剤および清浄剤製品ならびにそれらの成分に加えて、例えば触媒、 染料／顔料、皮革なめし剤、有機および無機精密化学製品、殺菌剤、除草剤、殺 虫剤、肥料および類似物である。セラミック産業での製品の例は、カーバイド、 フェライト、窒化物、酸化物、シリケート、ステアタイトおよびチタネートを包 含する。ポリマー化学製品、例えば尿素／ホルムアルデヒド樹脂およびメラミン ／ホルムアルデヒド樹脂、ＰＶＣ、ＰＭＭＡおよび類似物もまた、本発明の教示 の適用の例である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ Ｂ０１Ｊ 2/04 9546−4Ｈ Ｃ１１Ｄ 11/02 Ｃ１１Ｄ 11/02 9140−3Ｌ Ｆ２６Ｂ 3/12 Ｆ２６Ｂ 3/12 7329−4Ｃ Ａ６１Ｋ 9/14 Ｃ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＵ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｃ Ａ，ＣＮ，ＣＺ，ＦＩ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＶ ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ， ＶＮ (72)発明者 ベック、ヴィルヘルム ドイツ連邦共和国 デー―40595 デュッ セルドルフ、カルロ―シュミット―シュト ラアセ 68番

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．含水有用材料またはその混合物、特に熱感受性が高く、好ましくは湿潤剤 、洗剤および／または清浄剤製品として、またはこれらの中にて使用するのに適 当な含水有用材料またはその混合物の、垂直塔内で乾燥ガスとして過熱水蒸気を 下降する乾燥する材料に対して向流に循環させて使用する乾燥方法であって、 ａ）過熱水蒸気の入口温度よりも低い温度の微細な水のミストまたは水蒸気を、 乾燥塔の最も低い過熱水蒸気入口の下に位置する乾燥塔の部分に補助流体として 導入し、 ｂ）補助流体を通気性のある内壁を備えた二重ジャケットを介して流し、 ｃ）その流れを内壁に対して接線方向におよび／または放射状（半径方向）にガ イドする ことを特徴とする乾燥方法。 ２．補助流体を間欠式に流すことを特徴とする請求項１に記載の方法。 ３．補助流体を内壁のセグメントの鱗片状重複によって形成された二重ジャケ ットの内壁内の多数のスロットを介して流すことを特徴とする請求項１または２ に記載の方法。 ４．補助流体を水蒸気サーキットから取り出すことを特徴とする請求項１〜３ のいずれかに記載の方法。 ５．水、好ましくは微細に噴霧した形態および／またはミスト状態のものを、 連続的にまたは非連続的に、塔の下方部分を更に冷却する為に、最も低い水蒸気 入口と塔底の間に位置する空間において噴霧することを特徴とする請求項１〜４ のいずれかに記載の方法。 ６．冷却した、少し過熱した水蒸気を、好ましくは１００〜１５０℃の温度、 とりわけ１１０〜１２０℃の温度のものを水の代わりにあるいは水と共に塔の下 方部分に導入することを特徴とする請求項５に記載の方法。 ７．冷却した、少し過熱した水蒸気をヒーター段階の前にスチームサーキット の外側部分から取り出すこと特徴とする請求項６に記載の方法。 ８．水および／または冷却した水蒸気を塔の下方部分の温度に応じて導入する ことを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の方法。 ９．ある温度またはある温度範囲を形成することを特徴とする請求項８に記載 の方法。 １０．冷媒、即ち、水および／または水蒸気を、コーンの横断面にわたって均 一な冷却を得る為に、塔コーンのある高さで塔コーンの周りに規則的な間隔で配 列したノズルの環を介して導入することを特徴とする請求項５〜９のいずれかに 記載の方法。 １１．塔の下方部分の横断面および高さの両方にわたって均一な冷却を得る為 に、異なった高さに配置した幾つかのノズルの環を介して冷媒を導入することを 特徴とする請求項１０に記載の方法。 １２．化学工業、化粧品および／または医薬品産業の含水製品、あるいは食品 工業および乳製品業の含水製品を乾燥して、特に粉末状または凝集物状あるいは 流動可能な濃厚物の状態に転化することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか に記載の方法。 １３．１００℃以下の温度および常圧における熱に敏感な湿った製品の乾燥の ための請求項１〜１２のいずれかに記載の方法の使用。 １４．不活性高温ガスストリームを使用する、特に湿潤剤、洗剤および清浄剤 製品またはそれらの成分、殺菌剤、除草剤並びに殺虫剤および／または医薬品あ るいは化粧品の助剤並びに有用材料の分野の、粉塵爆発し易い材料および／また は毒性のある材料および／または溶剤を含有する材料および／または飛散する傾 向のある材料の排気のない乾燥または排気を制御した乾燥における請求項１〜１ ２のいずれかに記載の方法の使用。 １５．多段階の乾燥プロセスの一段階としての噴霧乾燥の形態での、特に乳製 品を包含する食品、化粧品およびこれらに使用する助剤の製造におけるそのよう な形態での請求項１〜１２のいずれかに記載の方法の使用。