JP2804415B2 - 乾燥粒子を湿潤、溶解させる装置および方法 - Google Patents
乾燥粒子を湿潤、溶解させる装置および方法Info
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Description
潤、溶解させる装置および方法に関する。更に詳述すれ
ば、本発明は、塊状化、発泡およびコーヒー品質劣化を
最小化しつつコーヒー液の固形分を増大させる様態で、
微細に分割されたコーヒー粉末を含むコーヒー粒子を低
温コーヒー液中に湿潤、溶解させる装置および方法に関
する。
コーヒーの生産においては、商業的に受け入れ難い可成
りの量の乾燥コーヒー粒子が生成されている。例えば、
噴霧乾燥や凍結乾燥のような在来の乾燥手順により、一
般に約0.5mm未満という特殊サイズを有し商業的に
望ましくない可成りな量のコーヒー微粒子の生成がもた
らされる。上記コーヒー微粒子は通常、それらが市販用
の可溶性コーヒー製品中に包含されないうちにそれが再
生されて生産事業の経済性を向上させるように、再処理
される。即ち、コーヒー微粒子は一般に、液内でコーヒ
ー粒子を湿潤、溶解させるべく処理されているコーヒー
液の後方に戻って付加され、それによりコーヒー液の全
体的な可溶性固形物のレベルが増大され、それが乾燥作
業へ再循環される。しかしコーヒー微粒子は、その小さ
い粒径および吸湿特性の故に、コーヒー液またはその他
の水性媒質へ付加された場合に湿潤、溶解させることが
困難である。コーヒー液またはその他の水性媒質と接触
した場合の微細な吸湿性粒子は、分散せずに、ゴム質の
外表面と内側の溶解されない粉末とを備える湿ったかた
まりを形成する傾向を有する。以前には、粘性のコーヒ
ー液内で微粒子の湿潤および溶解を行うため、コーヒー
液を約90℃の高温に加熱することが通常必要であっ
た。しかし、このような高温へのコーヒー液の加熱は、
結果としてもたらされる可溶性のコーヒー製品の品質に
対し有害である。更に、このような加熱を以てしても、
全てのかたまりを分割し溶解することが不能のため、商
業的な事業の場合、コーヒー微粒子の完全な溶解は滅多
に達成されない。更にまた、コーヒー液またはその他の
水性媒質へのコーヒー微粒子の付加は、連行空気の取込
みによる望ましくない発泡を生起させる傾向を有する。
従って、濃縮コーヒー液内でコーヒー微粒子を再処理す
るためにこれまで用いられていた装置および手順は、比
較的に大量の湿った粉末のかたまりを包有する極めて発
泡性の、部分的に溶解された溶液を生成する傾向を有し
ていた。
に濃縮コーヒー液、内で乾燥コーヒー細粒または微粒子
のような吸湿性粒子を湿潤、溶解させる装置および方法
を志向するものである。本装置には、溶解槽にて、槽内
のコーヒー液の予定レベルを維持すべく、液供給導管お
よび供給導管から隔置された排出導管を有する溶解槽が
包含されている。少なくとも1対、望ましくは2対以
上、の逆転ドラムが槽内に取り付けられ、ドラムは液内
へ部分的に浸せきされている。逆転ドラムの各対におけ
るドラムは、互いに極めて近接して取り付けられ、逆転
ドラム間に狭いすきまを設けている。このすきまへ向か
う方向にドラムを回転させるべく駆動装置が備えられて
いる。槽内における液体のレベルの下方にあるドラムの
各々の上向きに回転する部分に極めて近接して可溶化バ
ーが接線方向に取り付けられてバーと隣接ドラムの表面
との間にギャップを画定し、ギャップはドラムの回転の
方向へ収束している。
なコーヒー粒子が中に貯蔵されるホッパを包含する給送
装置と、逆転ドラムの各対におけるドラムの一つのほぼ
軸線方向全長にわたり、粒子のカーテンとして粒子が下
方へそこから落下する傾斜した振動トレイとが位置付け
されている。
能性のある何れかの粉末のかたまりの完全な溶解を行う
べく、溶解槽からの排出導管と連通して可溶化フィルタ
が取り付けられている。この可溶化フィルタには、互い
に極めて近接して基底で隣接する相互関係を以て固定さ
れ、ウェッジの先端即ち上流端部からその基底即ち下流
端部へますます小さくなる隣接ウェッジ間の狭いギャッ
プを画定する一連のウェッジ形要素により形成される円
筒状スクリーン部材が含まれている。可溶化フィルタ内
へ導入される液内に存在する何れの粉末のかたまりも、
隣接ウェッジの基底部分間の狭いギャップを通過するこ
とにより砕解され、溶解される。フィルタから排出され
る液の流れには、溶解されない粉末のかたまりのない、
増大された固形分から成るコーヒー液が含まれ、可溶性
コーヒー製品の生産における在来の手順により更に処理
できる。
的に浸せきされたドラムの回転が、液からドラムが現出
する際にその表面へ液の薄膜が運ばれるようにさせる。
ホッパからのコーヒー粒子は、溶解槽内の逆転ドラムの
各対の一つへの落下する粒子のカーテンとして振動トレ
イから排出され、ここで粉末粒子は、ドラムの表面上に
運ばれた液の膜により初めて湿潤される。粉末の小さい
粒径およびそれらの吸湿性の故に、湿った粒子の一部分
は、ゴム質の外表面と内側の溶解されない粉末とを備え
たかたまりにより、ドラムの表面に湿った粉末のかたま
りを形成する傾向を有する。湿潤されたコーヒー粉末お
よび湿った粉末のかたまりは、ドラムの表面上を、隣接
する逆転ドラム間のすきま内へ運ばれ、そこで粉末のか
たまりがすきまを通過中に押圧され、練られ且つせん断
されてかたまりの大部分を分割し、より完全にコーヒー
粉末を湿潤させる。すきまを通過する湿潤された粒子
は、連続するドラムの回転と同時に溶解槽内の液塊内へ
運ばれ、液内に溶解してコーヒー液の固形分を増大させ
る。浸せきされた可溶化バーを過ぎてドラムが回転され
ると、残留する何れの粉末のかたまりも、ドラムの周囲
と可溶化バーとの間の収束ギャップ内へ運ばれ、ここで
粉末のかたまりがバーに当たり摩砕されて何れのかたま
りも砕解し、粉末はコーヒー液内で溶解される。溶解槽
から排出されたコーヒー液は増大された固形分を有し、
湿った粉末のかたまりはほとんどない。
末のかたまりも、隣接ウェッジ間の収束ギャップに液を
通過させるようにした円筒状の可溶化フィルタに、溶解
槽から排出された液を通過させることにより除去され
る。液内に残留する何れの湿った粉末のかたまりも、液
内のかたまりを砕解し溶解するための収束ギャップをそ
れらが通過する際に摩砕およびせん断を受ける。可溶化
フィルタから排出された液にはかたまりが全くない。
ー液内の微細に分割されたコーヒー粉末を含む吸湿性粉
末を、塊状化、発泡およびコーヒー品質劣化が最小化さ
れる様態で溶解させるのに効果的である。溶解槽を通過
中、コーヒー液の温度は、なるべくなら約5℃から15
℃の範囲に維持されることが望ましいが、約5℃から6
0℃の範囲にわたっても良い。より高い温度も用いられ
るが、より高い温度はコーヒー品質に有害なので、一般
的には望ましくない。溶解槽を通過中、一般にコーヒー
液の固形分は約3から5%以上まで増大される。
は、コーヒー液内の吸湿性コーヒー粒子を湿潤、溶解さ
せるシステムが示されている。本発明を特に、コーヒー
液内の、約0.5mm未満の粒径を一般的に有するコー
ヒー微粒子を溶解させることに関して説明するが、液体
内で他の粒状物質を湿潤、溶解させる場合に本発明のシ
ステムおよび方法を利用し得ることは理解されよう。例
えば、商業的な凍結乾燥作業で生成されて約0.5から
2.5mmの範囲の粒径を一般的に備えながら、ある理
由で商業的に容認されていない正規の凍結乾燥されたコ
ーヒー細粒をコーヒー液内で湿潤、溶解させるために、
本発明のシステムおよび方法を利用できる。一般的に本
発明は、水性液体内で吸湿性粒子を湿潤、溶解させるた
めに利用できる。
送装置の下方に位置付けされた溶解槽12および溶解槽
の排出出口に連通して取り付けられた可溶化フィルタ1
3が包含されている。給送装置11には、コーヒー微粒
子が貯蔵されるホッパ15が包含されている。ホッパ1
5は、コーヒー微粒子を排出するための、その基底の出
口16と、コーヒー微粒子がホッパ内で固まることを防
止すべく、ホッパを横切り出口に隣接して取り付けられ
たかくはんローラ17とを備えている。好適な実施例に
よれば、ホッパ15は、形状が長方形で、約1mの長さ
を備えている。粉末微粒子のホッパからの均等な排出を
容易にするため、ホッパの出口16に分配バー18が取
り付けられている。出口16の長さと同一空間にわたる
軸線方向長さを有する細長い計量ローラ19が、ホッパ
の基底を横切り、出口16に隣接してその下方に取り付
けられ、ホッパから排出された粉末微粒子が、計量ロー
ラのほぼ軸線方向長さにわたり、その上に沈積される。
計量ローラ19およびかくはんローラ17は、システム
への粉末給送速度を設定すべく、在来のスプロケット・
チェーン駆動装置を介し、シングル駆動モータ(図示せ
ず)により駆動される。
を受容すべく、ローラ19の軸線方向長さとほぼ同一空
間にわたる傾斜粉末給送トレイ20がローラの下に取り
付けられている。給送トレイ20の下側の、トレイの上
方即ち給送端部に、1組以上の振動ユニット21が固定
されている。図1に示す実施例においては、二次傾斜給
送トレイ22が、トレイ20の排出端部に隣接してトレ
イ20の下側に固定され、トレイ22は、トレイ20の
それと逆の方向ながら、給送トレイ20が配置されたそ
れとほぼ同じ角度で延びている。給送トレイ20の幅を
横切り、一連の開口部23が設けられ、開口部23は、
開口部23の幅に等しいか、それよりわずかに大きい距
離に隔置されている。このように、計量ローラ19から
トレイ20上へ落下する粒子の約半分が開口部23を経
て二次給送トレイ22上に流れてそこから排出され、粒
子の他の半分は開口部間を通過してトレイ20の下方端
部から排出される。
を包有するようにされた容器の形態をなす溶解槽12
は、トレイ20,22の下方即ち排出端部の下に取り付
けられている。少なくとも1対の逆転ドラムが槽内に取
り付けられ、ドラムは槽の幅をほぼ横切って延び、且つ
給送トレイの幅にほぼ等しい軸線方向長さを備えてい
る。本発明の好適な実施例によれば、槽内に2対の逆転
ドラム25a−25b,26a−26bが取り付けら
れ、各ローラの下方部分が槽内の液塊24中に浸せきさ
れている。一般的に幅が約6ないし12mm程度の比較
的に狭いすきま27が、各逆転対におけるドラムの間に
設けられている。ドラムの対は、槽の外側に位置する駆
動モータ(図示せず)により、在来の伝動装置を経て、
図1に矢印で示す方向に回転され、従って全てのドラム
が同じ速度、一般に5から25rpm、で回転される。
ドラムが液塊の外方へ回転されると、その表面に薄い、
ほぼ連続した液の層が付着し、この液層は、ドラムがす
きまを経て回転される際、その上に保持されている。好
適な実施例によれば、ドラムの表面上での液層の形成お
よび保持を容易にすべく、6メッシュのワイヤクロスの
ような金網または布がドラムの表面に取り付けられてい
る。
粒子がドラム26aの表面の液層上へ沈積され、二次給
送トレイ22から排出されたコーヒー微粒子がドラム2
5bの表面の液層上へ沈積されるように、複数対の逆転
ドラムが槽内に位置付けされ、微粒子は、ほぼドラムの
軸線方向長さにわたり沈積されている。ドラムの液層上
に沈積された粒子は、液により湿潤されるに至り、ドラ
ムの表面上にかたまりを形成する傾向を有する。湿潤さ
れた微粒子およびかたまりは、ドラムの連続回転により
すきま27を経て運ばれ、そこで粒子は更に湿潤され、
かたまりは、かたまりを分割すべく練られ且つせん断さ
れ、次いで湿潤された粒子が液塊内で溶解される。
きに回転する部分に隣接し、ドラムの各々に極めて近接
して取り付けられ、可溶化バーの各々は溶解層12内の
液塊中に浸せきされている。可溶化バーの各々はドラム
に対し接線方向に取り付けられ、ドラムの全軸線方向長
さと平行に且つその全体にわたり延在して、可溶化バー
と隣接ドラムとの間にドラムの回転方向に収束する収束
ギャップを画定する。可溶化バーの上方端部における幅
が約3mmから6mm程度のこのギャップは、槽内の液
塊中に存在する粉末のかたまりを押圧し、摩砕し、調整
し且つ溶解するのに役立つ。可溶化バーは固いプレート
であっても良く、あるいはバーを横切って延びる一連の
孔を備えていても良い。
の固形分と約5℃から15℃の温度とを有するコーヒー
液のような低温の濃縮コーヒー液、が溶解槽12の入口
導管30内へポンプで送られ、槽内の分配管31,32
へ運ばれる。分配管31はドラム25aの長さにわたり
ドラムの上方に取り付けられ且つその長さに沿って一連
の開口部を備えており、これにより、ドラムの軸線方向
長さにわたり流入液が均等に分布される。ドラム26b
の上方に取り付けられた分配管32もまたドラムの長さ
にわたって延び、矢張りドラム26bの軸線方向長さに
わたり流入液を分配する一連の開口部を包含している。
溶解槽へ流入する液の速度を測定し制御するために、な
るべくなら、入口導管30内に流量計(図示せず)を備
えることが望ましい。
解槽12を横切り、その一方の端部に隣接して可調整流
れゲート33が取り付けられている。槽内の液レベルは
なるべくなら、諸ドラムの水平方向の中心もしくはその
わずかに下方に維持されることが望ましい。流れゲート
33をこえて流れる液を受容すべく、ゲート33に隣接
する溶解槽12の端部の槽の基底に液排出導管34が固
定されている。
微粒子を包有する濃縮液は導管34を経て可溶化フィル
タ13へ運ばれ、そこで、何れかの湿った粉末のかたま
りや液内に残留する上記かたまりが摩砕され、せん断さ
れ且つ溶解される。ここで図2について説明するが、そ
の頂端部および底端部をそれぞれキャップ36,37で
閉ざされた円筒状胴体35が可溶化フィルタ13に包含
され、キャップの双方が、それらを貫いて延びる開口部
38,39を備えていることがわかる。導管34は、槽
12から排出された濃縮液を可溶化フィルタ13内へ導
入する開口部38でキャップ36に固定されている。金
属ウェッジの基底で互いに極めて近接して固定され且つ
円筒に形成された複数の金属ウェッジ41を含む管状フ
ィルタ40が胴体35へ同心に取り付けられ、ウェッジ
の基底が円筒の外面を形成し、ウェッジの先端が円筒の
内面を形成している。図2に示す如く、隣接ウェッジ間
には収束ギャップ42が形成され、ギャップは、ウェッ
ジの基底で約0.075mmから0.20mmの幅を備
えている。フィルタ40は、その上方端部でキャップ3
6の内面に固定され、その下方端部をプレート45で閉
ざされている。管状フィルタ40の内部へ導入された溶
解槽12からの濃縮液は、フィルタと円筒状胴体35と
の間に設けられた環状室43内へ、フィルタの隣接ウェ
ッジ41間の収束ギャップ42を経て外向きに流れ、そ
こから導管44を経て排出される。狭い収束ギャップ4
2を液が流過する際、液内に存在する湿った粉末のかた
まりが押圧され、摩砕され、せん断され、且つ液中で溶
解される。可溶化フィルタから排出された液には湿った
粉末のかたまりがなく、可溶性コーヒー製品を生成する
ためのコーヒー液の凍結乾燥や噴霧乾燥のような、在来
の処理作業に使用される。
ーヒー液内でコーヒー微粒子が溶解される本発明の実施
を例示するため、本システムの代表的な作動をここで説
明する。濃縮液は、コーヒー微粒子の再生のための従来
技術の湿潤、溶解システムに使用された場合、その粘い
性状の故に、極めて発泡性の、部分的に溶解された溶液
を生成する傾向がある。
ら41%の間の固形分と、約8℃から10℃の温度とを
有する濃縮コーヒーが、入口導管30および分配管3
1,32を経由して溶解槽12内へポンプで送られ、そ
こから液が回転ドラム25a,26bの表面上へ噴霧さ
れる。槽内の液レベルをドラムの水平方向の中間点より
やや下方に維持すべく、流れゲート33が位置付けされ
ている。逆転ドラム間のすきま27が9.5mmとなる
ように、15.24cmの直径と約1mの軸線方向長さ
とをその各々が備えたドラムが位置付けされている。槽
内の液塊中のドラムの回転により、ドラムが液塊の外方
へ回転される際、その表面に液の薄層が付着し、液層
は、それがすきま27を通過する際、ドラム表面に保持
されている。
μの平均粒径を有するコーヒー微粒子は、約54kg/
hという、システムへの粉末給送速度を付与すべく約3
rpmで回転している計量ローラ19上へ、そして振動
給送トレイ20上へと排出される。給送トレイの幅を横
切って延びる開口部23は直径が約10mmで、約15
mmの距離だけ隔離されており、従って、トレイ20を
下降するコーヒー微粒子の約半分は開口部を経て二次給
送トレイ22上へ落下し、残部のコーヒー微粒子は開口
部間を通り、トレイ20上に保持される。コーヒー微粒
子は、ドラムのほぼ軸線方向長さにわたり、粒子の落下
カーテンとして、トレイ20,22の端部からドラム2
5b,26aの表面の液の層上へ排出される。液層との
接触と同時に粒子は湿潤されるようになる。コーヒー微
粒子の吸湿性の性状の故に、湿潤された粒子はドラムの
表面上に湿った粘着性のかたまりを形成する傾向を有す
る。図1に示す矢印の方向へのドラムの連続回転によ
り、隣接する逆転ドラム間のすきま27内へ粒子が運ば
れ、湿ったかたまりがそこで、かたまりの大部分を分割
すべく押圧され、練られ且つせん断される。
は、ドラムの連続回転によって液塊内に運ばれ、そこで
ほとんど全ての粒子が液内で溶解される。液内に残留す
る溶解されないコーヒー微粒子の湿ったかたまりは、ド
ラムと可溶化バー28との間の収束ギャップ内へ運ばれ
る。湿った粉末のかたまりが狭いギャップ(約5mm)
を通過すると、それらは、湿ったかたまりのほとんど全
てを調整し溶解させるべく、押圧され且つ摩砕される。
流れゲート33をこえて流れ、且つ槽12から遠方へ運
ばれるコーヒー液は一般に、槽へ供給される液のそれよ
り多い約3%から5%以上の固形分を有しているが、液
の温度は、槽を通過中にほんの数度しか上昇しない。
で送られ、そこで、隣接するウェッジの基底間に約0.
076mmから0.15mmのギャップを有するウェッ
ジで形成された管状フィルタ40を流過する。液内に存
在し得るいかなる少量の湿ったかたまりも、ウェッジ・
フィルタ内のギャップを液が流過する際に摩砕され、せ
ん断され且つ溶解される。フィルタ13から排出された
濃縮コーヒー液は、乾燥された可溶性コーヒーを生産す
る際の次の処理のため、保持槽へポンプで送られる。
ーラの調時は、シングル駆動モータがスプロケット・チ
ェーン駆動装置によりドラムおよびローラの全てを駆動
する伝動装置によって制御される。各種装置の位置付け
や調時は、機械技術における当業者の熟練の範囲に属す
る。
たかたまりの存在およびコーヒー品質劣化が回避され
る、低温の濃縮コーヒー液内でコーヒー微粒子を湿潤、
溶解させるシステムおよび方法が得られる。
化フィルタの断面図。
Claims (6)
- 【請求項1】 微細に分割された乾燥粒子を液体内で湿
潤、溶解させる装置にして、 液体供給装置と排出装置とを有する溶解槽を含み、予定
レベルの液体塊を前記槽内に備えるべく前記の供給装置
および排出装置間の前記槽内にゲート装置が介在し、 前記液体量へ部分的に浸せきされて前記槽へ取り付けら
れた、軸線方向に整合された少なくとも1対の逆転ドラ
ムを含み、前記逆転ドラム対の各々におけるドラムが極
めて近接して取り付けられ、それらの間にすきまを画定
し、 前記逆転ドラム対の各々における各ドラムを前記すきま
に向けて回転させる装置と、 前記液体塊へ浸せきされた各ドラムの上向きに回転する
部分と平行に且つそれと極めて近接して、接線方向に取
り付けられた可溶化バーとを含み、前記バーがドラムの
ほぼ全軸線方向長さにわたり延在してバーと隣接ドラム
との間に収束ギャップを設け、 各逆転ドラム対におけるドラムの一つへ乾燥粒子を沈積
させる、溶解槽の上方に取り付けられた給送装置と、 前記槽からの液体を受容し且つ液体内の何れの固体粒子
をも砕解し溶解すべく、液体排出装置と連通する円筒状
フィルタ装置とを含む装置。 - 【請求項2】 微細に分割された乾燥粒子を液体内で湿
潤、溶解させる方法にして、 槽内に液体塊を設定する段階と、 少なくとも一対の逆転ドラムを槽内に取り付けて、ドラ
ムが液体量内へ部分的に浸せきされ、各逆転ドラム対に
おけるドラムが互いに平行し且つ極めて近接して取り付
けられて逆転ドラム対間にすきまを画定するようにさせ
る段階と、 各逆転ドラム対における双方のドラムが前記すきまに向
かう方向へ回されるようにドラムを回転し、各ドラムが
前記液体塊の外方へ回転する際、その表面に液体の層が
付着するようにさせる段階と、 各逆転ドラム対における回転ドラムの表面上の液体層へ
乾燥粒子の層を沈積させ、それにより粒子が湿潤されて
ドラムの表面に粉末のかたまりを形成するようにさせる
段階と、 湿潤された粒子および湿った粉末のかたまりを、ほとん
ど全ての粉末のかたまりを押圧し、練り、分割すべく前
記すきまを経てドラムの表面へ、また湿潤された粒子を
液体塊内で溶解すべくその中へ、運ぶ段階と、 ドラムの上向きに回転する部分に対して接線方向に液体
内に取り付けられた固定バーによって設けられた収束ギ
ャップ内へ前記ドラムの各々を回転させ、それにより、
湿った粉末のかたまりのほとんど全てが、前記収束ギャ
ップを通過中に摩砕され且つ砕解され、前記液体に溶解
されるようにする段階と、 溶解された粒子を包有する溶液を槽から取り出す段階
と、 円筒状フィルタ内の複数の収束ギャップに、槽から取り
出された液体を通過させ、それにより、液体内の残留す
る何れの粉末のかたまりも摩砕され、せん断され且つ砕
解されて粒子が液体に溶解されるようにする段階と、 粉末のかたまりのない液体を前記フィルタから排出する
段階とを含む方法。 - 【請求項3】 請求項2に記載の方法において、約75
から120μmの平均粒径を有するコーヒー粒子が乾燥
粒子に含まれるようにする方法。 - 【請求項4】 請求項2又は3に記載の方法において、
液体が、約25%以上の固形分および約5℃から60℃
の温度を有する濃縮コーヒー液であり、この液が前記槽
内に残留する間、液の固形分が約3%から5%以上まで
増大され、液の濃度が約10℃未満まで増大されるよう
にする方法。 - 【請求項5】 請求項2から4のいずれか一項に記載の
方法において、2対の逆転ドラムが槽内に設けられ、ド
ラムの各対の一方に粉末粒子が沈積され、従って、ドラ
ムの表面に形成された湿った粉末のかたまりが、ドラム
の双方の対において粉末のかたまりを押圧し、練り、分
割すべくローラの双方の対のすきま内へ運ばれるように
する方法。 - 【請求項6】 請求項2から5のいずれか一項に記載の
方法において、約0.075mmから0.20mmの幅
を有する収束ギャップに槽から取り出された液体を通過
させるようにする方法。
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