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公開番号2025041367
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-26
出願番号2023148621
出願日2023-09-13
発明の名称乾燥システムおよび乾燥方法
出願人株式会社大川原製作所
代理人個人,個人,個人
主分類F26B 5/06 20060101AFI20250318BHJP(乾燥)
要約【課題】乾燥時間の短縮が可能な乾燥システムおよび乾燥方法を提供する。
【解決手段】乾燥システム1は、被処理物を凍結させた複数の処理物塊F1からなる凍結物Fを収納する容器本体21と、容器本体21に収納された凍結物Fに含まれている凝固した液体成分を昇華させることで凍結物Fを乾燥させる熱媒体温度調整部3及び撹拌手段22と、容器本体21に収納された凍結物Fを含んだ範囲を撮影する撮影手段24と、撮影手段24によって撮影された画像における凍結物Fの状態に基づいて熱媒体温度調整部3及び撹拌手段22による乾燥速度を調整する制御手段7とを備えた。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
被処理物を凍結させた複数の処理物塊からなる凍結物を収納する容器本体と、
前記容器本体に収納された前記凍結物に含まれている凝固した液体成分を昇華させることで該凍結物を乾燥させる乾燥手段と、
前記容器本体に収納された前記凍結物を含んだ範囲を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段によって撮影された画像における前記凍結物の状態に基づいて前記乾燥手段による乾燥速度を調整する制御手段とを備えたことを特徴とする乾燥システム。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記撮影手段は、前記容器本体に収納された前記凍結物と該容器本体の内面との境界部分を撮影するものであり、
前記制御手段は、前記境界部分の画像に基づいて前記容器本体に収納された前記凍結物の堆積高さを求め、該堆積高さに基づいて前記乾燥速度を調整するものであることを特徴とする請求項１記載の乾燥システム。
【請求項３】
前記制御手段は、前記撮影手段によって得られた前記凍結物の画像に基づいて前記処理物塊の大きさを判定し、該大きさに基づいて前記乾燥速度を調整するものであることを特徴とする請求項１記載の乾燥システム。
【請求項４】
前記制御手段は、前記撮影手段によって得られた前記凍結物の画像から濃度ヒストグラムを作成し該濃度ヒストグラムにおける濃度の分布状況に基づいて前記処理物塊の大きさを推定するものであることを特徴とする請求項３記載の乾燥システム。
【請求項５】
前記制御手段は、前記撮影手段によって得られた該凍結物の画像から前記凍結物の色調を判定し、該色調に基づいて前記乾燥速度を調整するものであることを特徴とする請求項１記載の乾燥システム。
【請求項６】
前記制御手段は、前記撮影手段によって得られた該凍結物の画像から前記処理物塊の形状を判定し、該形状に基づいて前記乾燥速度を調整するものであることを特徴とする請求項１記載の乾燥システム。
【請求項７】
前記容器本体の外周を覆い熱媒体が供給されるジャケットを備え、
前記乾燥手段は、前記容器本体に収納された前記凍結物を該容器本体内で動かす凍結物動作部と、前記熱媒体によって前記ジャケットを介して該凍結物に供給される供給熱量を調整する供給熱量調整部とを有するものであり、
前記制御手段は、前記撮影手段が撮影した前記凍結物の状態に基づいて、該凍結物を動かす頻度、該凍結物を動かす速度および前記供給熱量のうち少なくとも１つを調整することで前記乾燥速度を調整するものであることを特徴とする請求項１から６のうち何れか１項記載の乾燥システム。
【請求項８】
前記制御手段は、前記撮影手段によって得られた前記凍結物の画像から該凍結物の表面に光沢が生じているか否かを判定し、該光沢が生じている場合に前記乾燥速度を低下させるものであることを特徴とする請求項１から６のうち何れか１項記載の乾燥システム。
【請求項９】
被処理物を凍結させた凍結物を収納する容器本体と、該容器本体に収納された該凍結物に含まれる凝固した液体成分を昇華させることで該凍結物を乾燥させる乾燥手段とを備えた乾燥システムの乾燥方法であって、
前記容器本体に収納された前記凍結物を含んだ範囲を撮影する撮影工程と、
前記撮影工程において撮影された画像における前記凍結物の状態に応じて前記乾燥手段による乾燥速度を調整する乾燥速度制御工程とを有することを特徴とする乾燥方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、凍結物に含まれる凝固した液体成分を昇華させることで該凍結物を乾燥させる乾燥システムおよび乾燥方法に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
食品、化粧品、医療品、電子部品原料、化成品または塗料等に用いられる材料（以下、被処理物という。）を凍結させて凍結物とし、その凍結物に含まれる凝固した液体成分を昇華させることで乾燥物を得る真空凍結乾燥技術が知られている。この真空凍結乾燥技術を用いた代表的なシステムとして棚式の乾燥システムが存在する。棚式の乾燥システムは、真空槽内に凍結物を載せるための棚段が設けられていて、減圧下で棚段を適宜な温度に調節することにより、凍結物を凍結させたまま乾燥させて乾燥物を得る装置である。
【０００３】
棚式の乾燥システムでは、トレイに被処理物を載せてそのトレイを棚の上に載置して凍結させて凍結物を得る。その後、装置内を減圧して凍結物に含まれる凝固した液体成分を昇華させる。その際、トレイが載置された棚を加熱することで凍結物に熱を供給して乾燥を促進させるが、加熱しすぎると凍結物に含まれる凝固した液体成分が融解して乾燥物にダマ（被処理物の凝集）が生じて品質が低下してしまうため加熱によって凍結物に供給する供給熱量は昇華によって奪われた熱を補う程度に設定される。なお、乾燥物は、乾燥させた被処理物を液体に再度分散させたとき、乾燥前と同程度の状態に戻すことができる良好な復元性（復水性）が求められるが、ダマが生じていると復元性（復水性）が損なわれてしまう。さらに、棚式の乾燥システムでは、トレイの中にある凍結物は基本的に棚がある下面側からのみ熱を受けるため、凍結物のうち熱を受ける部分が常に同じ部分になり、その部分が融解しやすい。凍結物の下面のみが融解した場合でも乾燥物に少量のダマが混入することになるため乾燥物の品質は低下する。このため、供給熱量（加熱温度）をより抑制して凍結物の凍結状態を維持ながら加熱する必要が生じて棚式の乾燥システムは乾燥までに多くの時間を必要とする。ここで説明した棚式の乾燥システムは凍結物を動かすことのない静的な乾燥システムであるといえる。
【０００４】
一方、被処理物を凍結させて多数の処理物塊からなる凍結物を得て、その凍結物を動かしながら乾燥を行う乾燥システムも提案されている（例えば、特許文献１参照）。この乾燥システムにおける乾燥は動的な乾燥であるといえる。この乾燥システムでは、凍結物を動かしながら乾燥させることから凍結物の表面に均一に熱を加えることができるので、棚式の乾燥システムと比較して凍結物に供給する供給熱量を多く（加熱温度を高く）することができ、乾燥時間が短くなる。加えて、凍結物を動かすことで凍結物どうしの間に摩擦熱も生じるので、外部からの熱が伝わる部分以外でも凍結物が加熱されて、より乾燥時間が短くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２２－７２４１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された乾燥システムでは、凍結物に供給する供給熱量をプログラムを用いて時間の経過とともに自動的に高めていくことで、凍結物の乾燥速度を調整している。このプログラムは、凍結物が融解しないように十分に余裕をもった供給熱量に設定にする必要がある。このため、プログラムで乾燥速度を定めて乾燥運転をすると、乾燥時間が必要以上に長くなってしまう傾向がある。一方、特に初めて用いる被処理物の凍結物を乾燥させる場合には、乾燥中の凍結物の乾燥状態や融解状態を熟練したオペレータが確認しながら乾燥速度を調整することも行われている。熟練したオペレータが凍結物の乾燥状態や融解状態などを監視して凍結物を動かす頻度や凍結物に加える供給熱量を調整することで、より適した乾燥速度で乾燥運転をすることができる。しかしながら、特許文献１に記載された動的な乾燥を行う乾燥システムであっても必要とされる乾燥時間は、通常は２４～６０時間と長時間になるため、オペレータが常時監視していることは困難である。オペレータが監視できないときや乾燥状態や融解状態の判断が困難なときには、凍結物が融解しないように十分に余裕をもった乾燥速度に設定する必要がある。その結果、やはり乾燥時間が必要以上に長くなってしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑み、乾燥時間の短縮が可能な乾燥システムおよび乾燥方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明の乾燥システムは、
被処理物を凍結させた複数の処理物塊からなる凍結物を収納する容器本体と、
前記容器本体に収納された前記凍結物に含まれている凝固した液体成分を昇華させることで該凍結物を乾燥させる乾燥手段と、
前記容器本体に収納された前記凍結物を含んだ範囲を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段によって撮影された画像における前記凍結物の状態に基づいて前記乾燥手段による乾燥速度を調整する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
この乾燥システムによれば、前記制御手段が前記凍結物の状態に適した前記乾燥速度に調整することで乾燥時間を短縮することができる。
【００１０】
ここで、前記乾燥手段は、前記凍結物および該凍結物と前記容器本体内面との境界部分を含んだ範囲を撮影するものであってもよい。前記乾燥手段は、前記凍結物を加熱する加熱手段を有するものであり、前記制御手段は、前記加熱手段が前記凍結物に供給する供給熱量を調整することで前記乾燥速度を調整するものであってもよい。前記制御手段は、前記凍結物の乾燥の進行に応じて前記乾燥速度を増加させるものであってもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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