JPS6336828A - 粒状乾燥物製造方法及び真空凍結乾燥装置 - 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、化学品等の水溶液から粒状又は
粉体状の乾燥物を製造する方法及びその方法の実施に用
いる真空凍結乾燥装置に関する。

この種の粒状乾燥物製造方法及び真空凍結乾燥装置は、
例えば、乳酸菌、ビフィズス菌等のような熱により死滅
し易い菌体の水溶液から粒状又は粉体状の乾燥物を得る
分野、或いは、ブーロチアーゼ、リパーゼその地熱に弱
い酵素の水溶液から粒状又は粉体状の乾燥物を得る分野
、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薬品又は化学品の水溶液から
粒状又は粉体状の乾燥物を得る分野、或いは、調味料、
果汁、甘味料、嗜好飲料、乳製品、各種エキス等のよう
な食品の水溶液から粒状又は粉体状の乾燥物を得る分野
等に利用することができる。

〔従来技術〕

従来、上述した各種水溶液から粒状又は粉体状の乾燥物
を得るための方法及び装置として、かかる水溶液を真空
槽内でそのまま凍結乾燥させる方法及び装置が用いられ
ていた。そして、真空槽内における乾燥のための加熱方
式としては、内部に加熱油、温水、蒸気等のような熱媒
体を循環させた加熱棚を利用して伝導加熱又は放射加熱
を行なう方式が一般に採用されていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の乾燥方法及び装置の場合、水溶液中の多
量の水分をそのまま凍結させるため、昇華すべき水分量
が多く、多量のエネルギ供給が必要であり、乾燥処理に
多大な時間を要することとなっていた。また、上述した
従来の加熱方式においては、熱媒体の循環構造等により
加熱棚の温度分布が不均一になり易く、乾燥製品に乾燥
むらが生じる虞れがあった。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点に鑑み、本発明は、水溶液原料から粒状又は
粉体状の高品質の乾燥物を効率良く製造する方法及びそ
の方法の実施に用いる真空凍結乾燥装置を提供すること
を目的とする。

本発明によれば、減圧した濃縮槽内で水溶液原料に遠赤
外線を照射して水溶液原料を濃縮する工程と、濃縮され
た原料を製氷凍結して凍結状態の粒状被乾燥物を生成す
る工程と、真空槽内で凍結状態の粒状被乾燥物に遠赤外
線を照射することにより、粒状被乾燥物中の水分を昇華
させて乾燥する工程とを有する粒状乾燥物製造方法が提
供される。

また、本発明によれば、上記粒状乾燥物製造方法の実施
に使用するための真空凍結乾燥装置であって、真空槽と
、該真空槽に接続されて真空槽内を真空に排気する真空
排気手段と、排気内の水分を凝結捕集するためのコール
ドトラップ装置と、凍結状態の粒状被乾燥物を真空槽内
に供給するための被乾燥物供給手段と、真空装置内の凍
結状態の粒状被乾燥物に遠赤外線を照射するための遠赤
外線照射手段とを備えてなる真空凍結乾燥装置が提供さ
れる。

〔作　用〕

一般に、水溶液原料から同量の水分を除去する場合、減
圧下での濃縮の方が、真空下での凍結乾燥よりも少ない
熱量で行なうことができる。本発明では、水溶液原料を
、減圧下で濃縮し、濃縮された液状又はスラリー状の原
料を真空下で凍結乾燥するので、昇華すべき水分量を少
なくすることができ、乾燥物の生成に要するトータルの
エネルギを節約できることになる。

しかも、濃縮工程では、濃縮槽内での水溶液原料を遠赤
外線による放射加熱により加熱するので、効率の良いエ
ネルギ供給が可能となり、濃縮工程の省エネルギ化が可
能となる。更に、乾燥工程では、凍結状態の被乾燥物が
粒状であるので、真空槽内での被乾燥物の受熱表面積即
ち昇華表面積が増大し、乾燥時間の短縮化が可能となる
。また、被乾燥物の内部の水分も昇華し易（なるので、
乾燥むらが生じにくくなり、高品質の乾燥物が得られる
こととなる。しかも、真空槽内での被乾燥物の加熱乾燥
を遠赤外線による放熱加熱により行なうので、効率の良
いエネルギ供給が可能となり、乾燥工程の省エネルギ化
が可能となる。

〔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図は本発明による粒状乾燥物製造方法の実施に用い
る遠赤外線加熱式減圧濃縮装置１０と製氷機４０と真空
凍結乾燥装置５０とを連結した全体構成例を示すもので
ある。

はじめに第１図に示す遠赤外線加熱式減圧濃縮装置ｌＯ
の第１構成例について説明すると、遠赤外線加熱式減圧
濃縮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１３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
用冷却装置１５からの冷媒によって冷却される凝縮管１
４ａが配設されており、この凝縮管１４ａにより、濃縮
槽ｌｌ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１
７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１０〜１００Ｔｏｒｒに保ち得る能力
を備えている。

濃縮槽１１には水溶液原料即ち原液Ａを濃縮槽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原液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２２．２３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、？；縮槽１１内の真
空度の低下を防止しつつ液状又はスラリー状の濃縮原液
Ａを濃縮槽１１の外部に取り出すことができる。

濃縮槽１１の内部には？；縮槽１１内に供給される原液
Ａを自然流下させるための複数個（図示構成例では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
原液Ａが供給される。

トレイ２５は上方に大きく開口した皿形容器の形態を有
している。なお、原液へ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原液
Ａの減量に対しトレイ２５内の原液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（図示構成例で
は４段目）のトレイ２５から１段目のトレイ２５に原液
Ａ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、図示構成例では、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、図示構成例では、循環液を抜き出すトレイ２５よ
りも下方のトレイ２５には振動搬送装置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濃縮原
液Ａ或いは濃縮原液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は原液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内の原液Ａに遠赤外線を
照射し加熱するための遠赤外線放射体３０が配設されて
いる。図示構成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。

図示構成例では、棒状の複数本の遠赤外線放射体３０が
トレイ２５の原液流下面に対し平行に且つ原液Ａの流下
方向に平行に互いに間隔を開けて配列されており、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内の原液Ａ
の表面に照射される。

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ック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じては、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しまた温度制御の精度を向
上させる観点から、図示構成例では電熱ヒータが用いら
れている。

トレイ２５内の原液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、図示構成例では、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３３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原
液Ａの減圧濃縮を行なう場合、まず、凝縮用冷却装置１
５を作動し、減圧装置１７の作動によって濃縮槽１１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
原液Ａをポンプ１９によりｆＱ縮槽ＩＩ内の最上段のト
レイ２５に供給する。原液への供給と同時に、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内の原液へ〇液温か例
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。

原液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から水分の蒸発に有効な遠赤外線が
原液Ａに照射される。これにより、原液Ａ内の水分が蒸
発して原液Ａが濃縮される。

原液Ａから蒸発した水分は凝縮器１４によって凝縮され
る。原液への一部は循Ｎ液ポンプ２７により循環される
。

濃縮された原液Ａは貯蔵チャンバ２１及びその前後の排
出切替弁２２．２３を経て濃縮液槽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１０ｖｏ１％（アミノ酸濃度３
０ｗｔ％）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。

第２図及び第３図は遠赤外線加熱式減圧濃縮装置の第２
構成例を示すものである。これらの図において上記第１
構成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構成例では、第３図に詳細に示すように
、トレイ２５が少なくとも原液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内の原液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内の原
液Ａに遠赤外線を照射する。したがって、トレイ２５内
の原液Ａを更に効率良く濃縮することができる。なお、
この構成例において、第２図に示されていない部分は第
１構成例と同様の構成であり、図面の簡潔化のために図
示が省略されている。

第４図は遠赤外線加熱式減圧濃縮装置の第３構成例を示
すものである。この図において上記第１構成例と同様の
構成要素には同一の参照符号が付されている。この構成
例では、濃縮槽１１内に供給された原液Ａの液温を例え
ば循環液配管２８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、この構成例において、第４図に示されて
いない部分は第１構成例と同様の構成であり、図面のＭ
調比のために図示が省略されている。

この構成例によっても、第１構成例と同様の作用効果が
得られる。

再び第１図を参照すると、濃縮された液状又はスラリー
状の原液Ａは濃縮液供給ポンプ４１により製氷機４０内
に供給される。製氷機４０は液状又はスラリー状の原液
へを例えば−４０℃〜−１０℃の温度に凍結製氷できる
能力を備えている。液状又はスラリー状の原液Ａは製氷
機４０により凍結製氷されて粒状の被乾燥物Ｂとなる。

次に、第１図に示された真空凍結乾燥装置５０の構成を
説明する。

真空凍結乾燥装置５０は真空槽５１を備えており、真空
槽５１には排気弁５２を介してコールドトラップ５３が
連結されている。コールドトラップ５３には冷凍機５４
からの冷媒によって冷却される凝結用コイル５５が配置
されている。冷凍機５４は凝結用コイル５５の表面温度
を例えば−５０℃〜−３０℃の温度に保ち得る能力を備
えている。

凝結用コイル５５は真空槽５１内で発生する水蒸気を凝
結し捕集する。

コールドトラップ５３は図示構成例では１基であるが、
２基設けて交互に切替えて運転するようにしてもよい。

また、図示構成例ではコールドトラップ５３が真空槽５
１の外部に設けられているが、コールドトラップ５３を
直接真空槽５１の内部に設けることもできる。

図示構成例においては、コールドトラップ５３に真空配
管５６を介して真空ポンプ等のような真空排気装置５７
が連結されている。真空排気装置５７は真空槽５１の内
部の真空度を例えば２〜Ｑ、　ｌ　Ｔｏｒｒに保ち得る
能力を備えている。

真空凍結乾燥装置５０は凍結状態の粒状被乾燥物Ｂを真
空槽５１内に供給するための被乾燥物供給手段を備えて
いる。図示構成例では、被乾燥物供給手段は凍結状態の
粒状被乾燥物Ｂを真空槽５１内に所定量ずつ供給する間
欠供給装置５８を備えており、間欠供給装置５８は、上
下方向に延びて真空槽５１内の上部に開口する粒状被乾
燥物供給用配管５９と、該粒状被乾燥物供給用配管５９
の途中に設けられた粒状被乾燥物貯留チャンバ６０と、
該粒状被乾燥物貯留チャンバ６ｏの入口側及び出口側に
設けられた一対の開閉弁６１゜６２とからなっており、
図示構成例では、製氷機４０が入口側の開閉弁６１を介
して粒状被乾燥物貯留チャンバ６０に連結されている。

この構成例においては、出口側の開閉弁６２が閉じた状
態で人口側開閉弁６１が開くことにより、製氷機４０内
で凍結製氷された粒状被乾燥物Ｂが一端チャンバ６０内
に貯えられ、その後、人口側の開閉弁６１が閉じて出口
側の開閉弁６２が開くことにより、真空槽５１内の真空
度を大きく低下させることなくチャンバ６０内の凍結状
態の粒状被乾燥物Ｂを真空槽５１内に供給することがで
きる。

真空槽５１内には該真空槽５１内に供給された凍結状態
の粒状被乾燥’ｌｉＢを連続的又は間欠的に移送するた
めのコンベア６３が備えられている。

図示構成例では、３基のコンベア６３が上下方向に３段
に配設されてコンベア６３の移送方向が交互に逆方向と
され、上側のコンベア６３から排出された粒状被乾燥物
Ｂが順番に下側のコンベア６３上に供給されるようにな
っている。

コンベア６３としては、ベルトコンベア、振動コンベア
、エプロンコンベア、ネットコンベア又はスチールベル
トコンベア等を用いることができ、また、それらを適宜
に組み合わせて用いることができる。なお、コンベア６
３の段数は、粒状被乾燥物Ｂの処理量、水分含有量等に
応じて適宜に選定することができる。

真空槽５１内には該真空槽５１内に供給された凍結状態
の粒状被乾燥物Ｂに遠赤外線を照射するための複数個の
遠赤外線照射手段が設けられている。遠赤外線照射手段
は遠赤外線放射体６４と、該遠赤外線放射体６４から放
射される遠赤外線の一部をコンベア６３上の粒状被乾燥
物Ｂに向けて反射するための遠赤外線反射体６５とを備
えており、図示構成例では、複数本の棒状の遠赤外線放
射体６４及び反射体６５が各段のコンベア６３の上方に
配列されている。遠赤外線放射体６４の形状としては、
棒状の他に板状、ランプ状又はそれらを組み合わせた形
状とすることができる。

詳細な図示は省略されているが、遠赤外線放射体６４は
内部に加熱源を収容したセラミック製の外殻体を有して
いているか、或いは、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が望ましい。そして、セラ
ミックは、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種以上の酸化物と
することが望ましい。更に、遠赤外線放射体６４の加熱
源即ち一次発熱体としては、温水、加熱油、加熱蒸気、
燃焼ガス等を使用してもよいが、電熱ヒータを用いるこ
とが最適である。

真空槽５１は、更に、最下段のコンベア６３から排出さ
れる粒状乾燥物Ｃを微細に粉砕するための解砕機６６と
、粉砕した粒状乾燥物Ｃを真空槽５１の外部に間欠的に
排出するための間欠排出装置６７を備えており、間欠排
出装置６７は、解砕機６６から下方に延びて製品貯留槽
６８に接続された粒状乾燥物排出用配管６９と、該粒状
乾燥物排出用配管６９の途中に設けられた粒状乾燥物貯
留チャンバ７０と、該粒状乾燥物貯留チャンハフ０の入
口側及び出口側に設けられた一対の開閉弁７１．７２と
からなっている。

開閉弁７１．７２は交互に開閉し、出口側の開・閉弁７
２が閉じた状態で入口側の開閉弁７１が開くことにより
、解砕機６６により微細に粉砕された粒状乾燥物Ｃが、
真空槽５１内の真空度を大きく低下させることなく、チ
ャンバ７０内に供給され、その後、入口側の開閉弁７１
が閉じて出口側の開閉弁７２が開くことにより、チャン
バ７０内の粒状ないし粉体状の乾燥物Ｃが製品貯留槽６
８内に排出される。

図示構成例において、真空凍結乾燥装置５０は、遠赤外
線放射体６４の表面温度を検出する温度センサ７３と、
該温度センサ７３の出力に応じて遠赤外線放射体６４の
熱負荷を制御する温度制御装置７４とを備えている。遠
赤外線放射体６４の加熱源が電熱ヒータである場合、制
御装置７４は電熱ヒータに供給される電流を制御するよ
うに構成される。遠赤外線放射体６４の使用温度範囲は
通常２０〜６００℃であるが、被乾燥物Ｂの物性、形状
等に合わせて、また、コンベア６３上での乾燥経過時間
による乾燥状態（恒率乾燥器、減率乾燥Ｍ）の推移に合
わせて遠赤外線放射体６４を数セクションに分けてそれ
ぞれ適宜の温度に制御することが望ましい。ここでは、
遠赤外線放射体６４がコンベア６３の段数に応じて３つ
のセクションに分かれており、各セクションにおける遠
赤外線放射体６４の近傍に温度センサ７３が配設されて
おり、各温度センサ７３の検出信号に基づき温度制御装
置７４がそれぞれ各セクションの遠赤外線放射体６４の
熱負荷を制御するように構成されている。３つのセクシ
ョンの遠赤外線放射体６４の温度は、例えば最上段で３
００℃、２段目で２００℃、３段目で１００℃に制御さ
れる。各セクション毎に遠赤外線放射体６４の熱負荷を
制御する場合、遠赤外線放射体６４の一次発熱体を電熱
ヒータとすれば制御が容易になる。

第１図に示す真空凍結乾燥装置５０の構成例において、
凍結状態の粒状被乾燥物Ｂの真空凍結乾燥を行なう場合
には、まず、コールドトラップ５３の凝結コイル５５を
冷凍機５４の作動によって例えば−４０℃の低温に維持
し、真空排気装置５７の作動によって真空槽５１内を例
えば０．７７Ｔｏｒｒの真空度に維持する。次いで、コ
ンベア６３を作動し、凍結状態の粒状被乾燥物Ｂをチャ
ンハロ０内から最上段のコンベア６３上に供給する。

この場合、コンベア６３上の粒状被乾燥物Ｂの堆積厚さ
が最適値となるように調整することが好ましい。

製氷機４０により生成される凍結状態の粒状被乾燥物Ｂ
の粒径は通常０．５　ｍｍ以上であるが、粒径が２０ｍ
ｍ以上になると遠赤外線が被乾燥物Ｂの内部に浸透しに
くくなり、内部の水分が昇華しにくくなる。したがって
、乾燥むらができ易くなる。

また、被乾燥物Ｂの堆積に対する表面積（昇華面積）の
比率も限定されて乾燥に時間がかかる。したがって、粒
状被乾燥物Ｂの粒径は０．５〜２０ｍａＩの範囲内とす
ることが好ましい。

一方、上記範囲内の粒径の粒状被乾燥物Ｂをコンヘア６
３上に堆積させる場合、遠赤外線の透過能力に限度があ
るため、実験によれば、堆積厚さが４０１１１１１１以
上になると、堆積層の表面と深部との間の温度勾配が大
きくなる。したがって、深部の粒状被乾燥物Ｂ内の水分
の昇華を速めるために遠赤外線放射体６４の温度を上げ
ると、表層部の既乾燥部に過剰な熱がかかり、成分の変
質が起こる原因となる。しかも、温度勾配のために部分
的に氷が解け、成分の融解が起こることとなる。このよ
うに、堆積厚さが４０ｍｍ以上になると製品の品質の低
下及び不均一が生しる。一方、コンベア６３上への粒状
被乾燥物Ｂの堆積厚さが２ｍｍ以下であると、被乾燥物
Ｂの粒径との関係から厚さの調整が難しくなり、堆積厚
さが不均一になる虞れが生じる。

以上のことから、コンベア６３上への粒状被乾燥物Ｂの
堆積厚さを２〜４０ｍｎの範囲内に調整することが望ま
しい。

コンベア６３上に堆積された凍結状態の粒状被乾燥物Ｂ
はコンベア６３によって運ばれる間に遠赤外線放射体６
４から放射される遠赤外線の照射を受ける。遠赤外線放
射体６４はコンベア６３上の粒状被乾燥物Ｂの移動速度
に合わせて順次発熱させるようにしてもよい。遠赤外線
放射体６４から放射される遠赤外線は水分の赤外線吸収
特性と良く合致しているので、遠赤外線の照射により粒
状被乾燥物Ｂに効率の良いエネルギ供給が行われ、凍結
状態の粒状被乾燥物Ｂ内の水分が効率良く昇華される。

粒状被乾燥物Ｂから除去された水分は凝結コイル５５に
よって凝結捕集される。水分の昇華により粒状被乾燥物
Ｂはコンヘア６３上で粒状乾燥物Ｃとなり、最下段のコ
ンベア６３から解砕機６６内に落下し、粉砕されて開閉
弁７１．　７２の作動によりチャンバ７０を経て製品貯
留槽６８内に逐次溜められる。

上記に例示した濃縮装置１０．製氷機４０及び真空凍結
乾燥装置５０の作業条件によれば、例えば各種アミノ酸
を含有する希薄水溶液（アミノ濃度３ｗｔ％）を濃縮装
置１０によりｌ　Ｑ　ｖｏ１％（アミノ酸濃度３０−ｔ
％）に減容し、この濃縮溶液を製氷機４０で粒状に凍結
製氷したものを被乾燥物Ｂとし、真空凍結乾燥装置５０
内で全て棒状の遠赤外線放射体６４を用いて遠赤外線を
照射したところ、受熱面積９．７　ｍで約１０ｋｇ１０
ｒ程度の処理が可能であった。このとき被乾燥物Ｂの温
度は恒率乾燥朋に一２０℃程度、取出し時に２０〜４０
℃となり、品質の良好な粉末状の乾燥製品（アミノ酸粉
末）が得られた。得られた粉末製品即ちアミノ酸粉末は
安定で長期保存が可能であり、しかも、水に再溶解する
と元通りの物性に復元されることが確認された。

第１図に示す構成例では、濃縮工程、凍結製氷工程及び
真空凍結乾燥工程を連続的に行なうことができるが、各
工程を個々に切離して処理することもできる。例えば濃
縮された原料を別個の製氷機により凍結製氷して粒状の
被乾燥物とする場合、第１図に示す製氷機４０を濃縮槽
２４と切り離して粒状被乾燥物Ｂの冷凍タンクとして利
用することができる。

第５図は真空凍結乾燥装置５０の別の構成例を示すもの
である。図において上記構成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。この構成例においては、
真空槽５１が一端に開口部を有する槽本体５１ａと、該
槽本体５１ａの開口部を開閉するためのＪＲ５１ｂとを
備えている。槽本体５１ａの後部には冷凍ファン７５と
凝結コイル兼冷凍コイル７６とが配設されている。冷凍
機５４、排気弁５２、真空配管５６及び真空排気装置５
７等は第１図に示す構成例と同様の作用を行なう。

真空槽５１の槽本体５１ａの内部には、被乾燥物供給手
段としての搬入治具７７が設けられている。搬入治具７
７は槽本体５１ａの開口部を通って槽本体５１ａ内に搬
入可能であり、また、搬出可能である。搬入治具７７の
搬入及び搬出を容易にするために、搬入治具７７の下部
には車輪７８が設けられている。

搬入治具７７には凍結状態の粒状被乾燥物Ｂを担持する
複数個の皿形のトレイ７９が設けられている。各トレイ
７９の上方には板状の遠赤外線放射体６４が配置されて
搬入治具７７に固定されている。遠赤外線放射体６４の
形状、材質、個数、使用温度範囲等については第１図に
示す構成例と同様にすることができる。第５図の構成例
ではトレイは上下に２段に配設されているが、段数につ
いてはこれに限定されるものではない。

第５図に示す真空凍結乾燥装置５０はトレイ７９上の粒
状被乾燥物Ｂの乾燥に伴う重、量変化を測定して出力信
号に変換する計量機８０と、遠赤外線放射体６４の表面
温度を検出する温度センサ７３と、該計量機８０及び温
度センサ７３の出力信号に応じて遠赤外線照射体６４の
熱負荷を最適値に制御する温度制御装置８１とを備えて
いる。

第５図に示す真空凍結乾燥装置５０において、被乾燥物
Ｂの供給形態としては、外部にて粒状に予備凍結したも
のをトレイ７９上に充填して真空槽５１内に供給しても
よいし、未凍結状態の粒状被乾燥物Ｂをトレイ７９上に
充填して真空槽５１内に供給した後、真空槽５１内で予
備凍結又は自己凍結させてもよい。凝結コイル兼冷凍コ
イル７６は、自己凍結時及び真空凍結乾燥時には凝結コ
イルとして使用され、予備凍結時には冷凍コイルとして
使用される。

第５図に示す真空凍結乾燥装置５０を用いて予め外部で
凍結させた粒状被乾燥物Ｂの真空凍結乾燥を行なうに当
たっては、まず、凍結状態の粒状被乾燥物Ｂをトレイ７
９上に好ましくは２〜４０ｍｍの範囲内の厚さに堆積さ
せて１般入治具７７を真空槽５１の槽本体５１ａ内に装
填し、扉５１ｂを閉じて凝結コイル兼冷凍コイル７６を
冷凍機５４の作動により例えば−４０℃の低温に維持し
、真空排気装置５７の作動によって真空槽５１内を例え
ば０．７７　Ｔｏｒｒの真空度に維持する。

次いで、遠赤外線放射体６４を発熱させて遠赤外線放射
体６４からトレイ７９上の粒状被乾燥物Ｂに遠赤外線を
照射させる。遠赤外線放射体６４の温度は、計量機８０
及び温度センサ７３の出力信号に基づき、被乾燥物Ｂの
乾燥状態に合わせて例えば１５０℃、１００℃等のよう
に順次制御する。被乾燥物Ｂには遠赤外線放射体６４か
ら水分の昇華に好適な遠赤外線が照射されて乾燥される
。

被乾燥物Ｂから除去された水分はコイル７６によって凝
結捕集される。

上記に例示した作業条件によれば、第１図に示した真空
凍結乾燥装置とほぼ同様の乾燥製品が得られることが確
認された。

〔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、水溶
液原料を減圧下で遠赤外線加熱により濃縮した後、粒状
に凍結製氷し、真空下で遠赤外線加熱により凍結乾燥さ
せるので、少ないエネルギで効率よく乾燥製品を得るこ
とができるようになる。しかも、凍結状態の被乾燥物が
粒状であるので、乾燥むらが生じにくくなり、高品質の
乾燥製品を得ることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するためのＱＱ縮装置、製氷
機及び真空凍結乾燥装置の一構成例を示す全体概略構成
図、 第２図は濃縮装置の別の構成例を示す要部概略構成図、 第３図は第２図に示す４縮装置内のトレイの拡大断面図
、 第４図は濃縮装置の更に別の構成例を示す要部概略構成
図、 第５図は真空凍結乾燥装置の別の構成例を示す概略構成
図である。 図において、１０は濃縮装置、１１は濃縮槽、３０は遠
赤外線放射体、４０は製氷機、５０は真空凍結乾燥装置
、５１は真空槽、５１ａは槽本体、５’ｌｂは扉、５３
はコールドトラップ、５７は真空排気装置、５８は間欠
供給装置、６３はコンベア、６４は遠赤外線放射体、６
５は反射体、６６は解砕機、６７は間欠排出装置、７３
は温度センサ、７４．８１は温度制御装置、７６は凝結
コイル兼冷凍コイル、７７は搬入治具、７９はトレイ、
８０は計量機、Ａは原液、Ｂは粒状被乾燥物、Ｃは粒状
乾燥物をそれぞれ示す。 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、減圧した濃縮槽内で水溶液原料に遠赤外線を照射し
   て水溶液原料を濃縮する工程と、 濃縮された原料を製氷凍結して凍結状態の粒状被乾燥物
   を生成する工程と、 真空槽内で凍結状態の粒状被乾燥物に遠赤外線を照射す
   ることにより、粒状被乾燥物中の水分を昇華させて乾燥
   する工程と、 を有する粒状乾燥物製造方法。 ２、濃縮槽内で水溶液原料を多段のトレイ上に沿って流
   下させつつ遠赤外線を照射することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の粒状乾燥物製造方法。 ３、特許請求の範囲第１項に記載の粒状乾燥物製造方法
   の実施に使用するための真空凍結乾燥装置であって、真
   空槽と、該真空槽に接続されて真空槽内を真空に排気す
   る真空排気手段と、排気内の水分を凝結捕集するための
   コールドトラップ装置と、凍結状態の粒状被乾燥物を真
   空槽内に供給するための被乾燥物供給手段と、真空装置
   内の凍結状態の粒状被乾燥物に遠赤外線を照射するため
   の遠赤外線照射手段と、を備えてなる真空凍結乾燥装置
   。 ４、遠赤外線照射手段が遠赤外線放射体を備えており、
   該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３項
   に記載の真空凍結乾燥装置。 ５、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４項に記載の真空凍結乾
   燥装置。 ６、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４項に記載の真空凍結乾燥装置。 ７、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５項
   又は第６項に記載の真空凍結乾燥装置。 ８、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５項又は第６項に記載の真
   空凍結乾燥装置。 ９、遠赤外線照射手段が、遠赤外線放射体から放射され
   る遠赤外線の一部を粒状被乾燥物に向けて反射する遠赤
   外線反射体を備えていることを特徴とする特許請求の範
   囲第４項に記載の真空凍結乾燥装置。 １０、被乾燥物供給手段が凍結状態の粒状被乾燥物を真
   空槽内に所定量ずつ供給する間欠供給装置を備えており
   、真空槽内には該真空槽内に供給された粒状被乾燥物を
   連続的又は間欠的に移送するコンベアが備えられており
   、遠赤外線照射手段がコンベアの上方に配設されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の真空凍
   結乾燥装置。 １１、コンベアが、ベルトコンベア、振動コンベア、エ
   プロンコンベア、ネットコンベア、スチールベルトコン
   ベア又はそれらの組合せからなることを特徴とする特許
   請求の範囲第１０項に記載の真空凍結乾燥装置。 １２、複数基のコンベアが上下方向に多段に配設されて
   コンベアの移送方向が交互に逆方向とされ、上側のコン
   ベアから排出された粒状被乾燥物が順番に下側のコンベ
   ア上に供給されるようになっており、遠赤外線照射手段
   が、各段のコンベアの上方に配設されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１０項又は第１１項に記載の真
   空凍結乾燥装置。 １３、間欠供給装置が、上下方向に延びて真空槽内の上
   部に開口する粒状被乾燥物供給用配管と、該粒状被乾燥
   物供給用配管の途中に設けられた粒状被乾燥物貯留チャ
   ンバと、該粒状被乾燥物貯留チャンバの入口側及び出口
   側に設けられた一対の開閉弁とからなることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１０項に記載の真空凍結乾燥装置。 １４、真空槽が、粒状乾燥物を解砕するための解砕機と
   、解砕機により解砕された粒状の乾燥物を真空槽の外部
   に間欠的に排出するための間欠排出装置とを備えている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１０項に記載の真空
   凍結乾燥装置。 １５、間欠排出装置が解砕機から下方に延びる粒状乾燥
   物排出用配管と、該粒状乾燥物排出用配管の途中に設け
   られた粒状乾燥物貯留チャンバと、該粒状乾燥物貯留チ
   ャンバの入口側及び出口側に設けられた一対の開閉弁と
   からなることを特徴とする特許請求の範囲第１４項に記
   載の真空凍結乾燥装置。 １６、遠赤外線照射手段の表面温度を検出して遠赤外線
   照射手段の熱負荷を制御する温度制御装置を備えている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第３項、第１０項又は
   第１２項に記載の真空凍結乾燥装置。 １７、真空槽が一端に開口部を有する槽本体と、該槽本
   体の開口部を開閉するための扉とを備えており、被乾燥
   物供給手段が、槽本体の開口部を通って槽本体内に搬入
   可能な搬入治具を備えており、該搬入治具には凍結状態
   の粒状被乾燥物を担持するトレイが設けられており、遠
   赤外線照射手段がトレイの上方に配置されて搬入治具に
   取り付けられていることを特徴とする特許請求の範囲第
   ３項に記載の真空凍結乾燥装置。 １８、トレイ上の粒状被乾燥物の乾燥に伴う重量変化を
   測定して出力信号に変換する計量手段と、遠赤外線照射
   手段の表面温度を検出する温度センサと、該計量手段及
   び温度センサの出力信号に応じて遠赤外線照射手段の熱
   負荷を制御する温度制御装置とを備えていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１７項に記載の真空凍結乾燥装
   置。