JP2000210537A - 液体の膜濾過濃縮方法及び装置 - Google Patents

液体の膜濾過濃縮方法及び装置

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JP2000210537A
JP2000210537A JP11014172A JP1417299A JP2000210537A JP 2000210537 A JP2000210537 A JP 2000210537A JP 11014172 A JP11014172 A JP 11014172A JP 1417299 A JP1417299 A JP 1417299A JP 2000210537 A JP2000210537 A JP 2000210537A
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filtration
membrane
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membrane filtration
stage
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JP11014172A
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English (en)
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Toshio Furukawa
俊夫 古川
Kazumasa Suzuki
一雅 鈴木
Masaji Kawaragi
正次 河原木
Norihisa Takada
式久 高田
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Kikkoman Corp
Nippon Del Monte Corp
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Kikkoman Corp
Nippon Del Monte Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】膜濾過工程において、濾過速度をある一定以上
に保持し定量的に供給される原液を濾過処理し、工程全
体の連続化を実現する。 【解決手段】少なくとも2基の膜濾過モジュール14、
該モジュール14の原液入口15に備えられた液体の制
御弁16、濾過流量もしくは原液供給量の測定器18、
該測定器18からの信号を受け液体の制御弁16を制御
するコントローラ3、及び循環ポンプ4で濃縮装置1を
構成し、濾過速度の減少に応じて膜濾過モジュール14
を順次作動させて行く。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本願発明は、膜により液体を
濾過あるいは濃縮する方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】膜により液体を濾過あるいは濃縮する方
法として、図4に示すように循環ポンプ41により原液
を膜濾過モジュール42を介して循環させ、濃縮液タン
ク43に濃縮液を蓄積して行く手段がある。また、膜濾
過モジュールを直列に多段に接続して液体を濾過あるい
は濃縮する方法がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の方法におい
ては、一定の膜面積で濾過しているため時間の経過とと
もに濾過速度が減少する。このことは特に膜濾過濃縮工
程の前後に連続プロセスがある場合、原液の該工程系内
全体での保有量が増加することを意味すると共に、図4
に示すようにその保有量の増加を前後にクッションタン
ク44,45を設け、そこで吸収する必要があった。こ
のときクッションタンク44,45に収納される液体が
液状食品の場合、微生物による汚染あるいは酸化等によ
り品質が劣化する問題点があった。そして、濾過速度の
減少の対策として膜面の洗浄も考えられるが、その間装
置を停止せねばならず前工程で処理されてた液体は、ク
ッションタンク44に貯めておく必要があり、さらに後
工程への対応からもクッションタンク45が不可欠とな
り、やはり前記のように汚染、酸化の問題点は依然未解
決のままなのである。
【0004】そこで本願発明者は鋭意研究の結果、濾過
速度の減少に応じて膜の面積を増加させれば、常にある
一定幅の濾過速度が確保され、膜濾過工程を含む工程全
体の連続化が可能であるることを知見し本願発明を完成
させた。また、さらに膜処理された濃縮液の濃縮度を上
げるために、低循環量で濾過速度が大きいスパイラル形
式、及び高粘度、高濁度の液体でも処理可能なキャピラ
リー形式あるいはプレート&フレーム形式の濾過方式に
着目し、第1段目ではスパイラル形式の膜濾過モジュー
ル、第2段目ではキャピラリー形式あるいはプレート&
フレーム形式の膜濾過モジュールをそれぞれ利用するこ
とにより、効率的に液体の濃縮度を上げることが可能で
あることを知見し本願発明を完成させた。
【0005】
【課題を解決するための手段】すなわち本願発明は、濾
過速度の減少もしくは原液供給量に応じて膜の濾過面積
を増加させながら液体を濾過することを特徴とする液体
の膜濾過濃縮方法及び装置、並びに液体を膜濾過し、次
いでキャピラリー形式もしくはプレート&フレーム型式
の膜濾過機により液体をさらに膜濾過することを特徴と
する液体の膜濾過濃縮方法及び装置である。
【0006】
【発明の実施の形態】まず本願発明が適用可能な液体と
しては、特に限定はなく、例えばトマト、リンゴ、オレ
ンジ等の果汁、醤油、つゆ、たれ等を挙げることができ
る。また、膜としては目的に応じ、逆浸透膜、限外濾過
膜、精密濾過膜等を利用することができる。そして、膜
の形式としては、請求項1すなわち濾過工程が1段のみ
の場合特に限定はないが、通常原液は低粘度からスター
トすることが多いため、膜の充填密度が大きくかつ低流
量で濾過速度も大きいスパイラル形式が好ましい。一
方、請求項2すなわち濾過濃縮工程が2段の場合、2段
目の膜の形式としては、高濁度あるいは高粘度の液体に
も対応可能なキャピラリー形式あるいはプレート&フレ
ーム形式が好ましい。
【0007】次ぎに図面を基に本願発明を詳細に説明す
る。本願発明において、膜処理された原液は、濾過液と
濃縮液に分けられるが、目的に応じ濾過液を用いる場合
と濃縮液を用いる場合があり、さらに両者を用いる場合
もある。しかし、以下の説明では主に濃縮工程の場合に
ついて説明するが、これに限定されるわけではない。図
1において、1は膜による濾過装置で、主に濾過機2、
コントローラ3、循環ポンプ4、及び循環濃縮液タンク
5より構成されている。循環ポンプ4の出口6は濾過機
2の入口7と、循環ポンプ4の入口8は循環濃縮液タン
ク5と、また濾過機2の循環濃縮液出口9は、循環濃縮
液タンク5とそれぞれ接続されていて、循環回路10を
形成している。濾過機2の濾過液出口11は、濾過液タ
ンク12に連結されている。
【0008】濾過機2は、分配管13、例えば5基設置
されている濾過膜モジュール14、及び濾過膜モジュー
ル14の各々の原液入口15に設けられている液体の制
御弁16より構成されていて、原液入口15は、制御弁
16を介して分配管13と接続されている。一方、濾過
膜モジュール14の循環濃縮液出口17は、濾過機2の
循環濃縮液出口9に、濾過膜モジュール14の濾過液出
口24は、濾過機2の濾過液出口11にそれぞれ連通さ
れている。そして、コントローラ3と制御弁16は、各
々独立して電気的に接続されていて、コントローラ3の
指令により作動する構成となっている。また、濾過機2
の濾過液出口11近辺には、濾過速度の測定装置18が
設置されており、これとコントローラ3が電気的に連結
されている。19は、前工程からの原液供給管である。
また、コントローラ3と循環ポンプ4もインバータ4A
を介して同様に接続されていて、コントローラ3の指令
で循環ポンプ4の流量を制御するよう構成されている。
【0009】次ぎに作用を説明するに、まず濾過のスタ
ート時には例えば図1において左端部の濾過膜モジュー
ル14Aの制御弁16Aのみを開にしておく。すると、
原液20は、循環ポンプ4により系内を循環されるうち
膜濾過モジュール14Aにより徐々に濃縮される。この
とき濾過速度が測定装置18により検出され、その信号
がコントローラ3に送信される。もし、濾過速度が減少
してきたら、コントローラ3より図1において左から2
番目の膜濾過モジュール14Bの制御弁16Bを開にす
る操作を行い、濾過機2の膜面積を増加させて、さら
に、コントローラ3の指示で循環ポンプ4のインバータ
4Aの周波数を高めて原液の循環流量制御し、濾過速度
を回復させ原液の処理量を増させる。
【0010】次ぎに図2に他の実施例を示す。本実施例
は循環濃縮液タンク5に差圧計21を設置し、該差圧計
21からの信号すなわち原液供給量をコントローラ3に
送信し、制御弁16を操作する例である。本実施例によ
れば、原液供給量すなわち前工程からの供給量が変化し
ても迅速に対応可能である。
【0011】次ぎに図3に2段濃縮装置23の実施例を
示す。本実施例の場合、1段目の濾過装置1Aは図1の
濾過装置1と全く同じもので、1Bは2段目の濾過装置
で、膜濾過モジュール22としてキャピラリー形式のも
のを用い、例えば6本並列に配置する。循環濃縮液タン
ク5と濾過液タンク12は、1段目の濾過装置1Aと2
段目の濾過装置1Bと共有である。この2段濃縮装置2
3の運転は、図1の実施例と同様にまず1段目の濾過装
置1Aの膜濾過モジュール14Aから始めて、濾過速度
が減少した段階で膜濾過モジュール14Bを追加する手
法で進める。この操作を逐次行なって膜濾過モジュール
14A〜14E全てのモジュールの運転がなされてか
ら、原液供給を停止し、その後必要に応じ所定量の濃縮
度まで濾過を進める。この濃縮度の目安は原液性状によ
り異なる。その後、必要に応じて1段目の濾過装置1A
の膜濾過モジュール14の洗浄をしその回収液と一次濃
縮液を合わせて原液とし2段目の濾過装置1Bに送る。
【0012】2段目の濾過装置1Bの膜濾過モジュール
22は複数個のモジュールではあるが、この膜濾過モジ
ュール22への原液供給は全体に一様に供給する方法で
実施する。ここで、一台の循環ポンプ4で運転できるこ
とが重要なことは、サニテーションと製品回収率の向
上、設備コストの削減化である。この方法が可能となる
膜モジュールの唯一の組み合わせが、1段目のスパイラ
ル形式の膜濾過モジュール14と2段目のキャピラリー
またはプレート&フレーム形式の膜濾過モジュール22
である。これは、スパイラル形式の膜濾過モジュール1
4の循環量が少ないながら安定した濾過速度が得られる
ことで、全体の膜面積が例えば300m2と極めて大きな
膜面積であっても、循環液量は2段目の膜濾過モジュー
ルの膜面積を例えば30m2とした場合、同程度でよいこ
とからも分かる。
【0013】
【実施例】 実施例1 装置:図1に示す濾過装置 膜濾過モジュールの面積:60m2×5 膜の形式:スパイラル形式 膜の種類:分画分子量…75万MW 型式…NTU−3175M(日東電工(株)製) 材質…ポリスルフォン 上記仕様の濾過装置1を利用し、まず膜濾過モジュール
14Aの1基のみを作動状態にして、トマト果汁(水
分:99%(W/W))を流量250L/min(入口圧力:
2.5kg/cm2・G)の割合で循環する。濾過装置1では
当初濾過速度は50L/minであった。濾過速度が25L/m
inに減少した時点で、2基目の濾過膜モジュール14B
を作動させたところ濾過速度は70L/minに増加した。
同様に濾過速度が25L/minまで減少した時点で順次膜
濾過モジュールを作動させ、最後の膜濾過モジュール1
4Eを作動させた後、原液の濃度が25倍になった時点
で濾過を終了させた。12時間かけて28KLの原液を処
理し、26KLの濾過液と1.1KLの濃縮液を得た。
【0014】 実施例2 装置:図3に示す濃縮装置 1段目の膜濾過モジュールの面積:60m2×5 1段目の膜の形式:スパイラル形式 1段目の膜の種類:分画分子量…75万MW 型式…NTU-3175M(日東電工(株)製) 材質…ポリスルフォン 2段目の膜濾過モジュールの面積:5m2×6 2段目の膜の形式:キャピラリー形式(膜の径:1.5mm) 2段目の膜の種類:孔径…0.2μm 型式…Seitz-MICROFlow SX(Seitz社製) 材質…ポリエーテルスルフォン 上記仕様の2段濃縮装置23を利用し、1段目の濾過は
実施例1と同じ操作をし28倍に濃縮された液を2段目
濃縮の原液とし、循環流量1800L/min(入口圧力:
2.0kg/cm2・G)で2.5時間濾過処理し、濃縮度5
0倍になったトマト果汁550Lを得た。
【0015】
【発明の効果】本願発明により濾過速度を連続的にある
一定以上に保持することが可能で、前工程から一定の原
液が供給されても連続濾過が実施でき、クッションタン
クが不要なため、被処理液体の汚染、酸化、香気成分の
飛散等が防止でき、装置自体のの洗浄、殺菌の負荷が軽
減される。
【図面の簡単な説明】
【図1】濾過装置のフローシート図
【図2】原液供給量の測定の実施例図
【図3】2段濃縮装置のフローシート図
【図4】従来の濃縮装置のフローシート図
【符号の説明】
1 濾過装置 2 濾過機 3 コントローラ 4 循環ポンプ 5 濃縮液タンク 10 循環回路 12 濾過液タンク 14 膜濾過モジュール 16 制御弁 18 測定器 21 差圧計 23 2段濃縮装置
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C02F 1/44 C02F 1/44 Z // A23L 1/238 104 A23L 1/238 104B 2/08 2/08 (72)発明者 河原木 正次 東京都中央区日本橋小網町4番13号 日本 デルモンテ株式会社内 (72)発明者 高田 式久 東京都中央区日本橋小網町4番13号 日本 デルモンテ株式会社内 Fターム(参考) 4B017 LC10 LE03 LG07 LP01 LP02 LT05 4B039 LB01 LB16 LC20 LR15 LR20 4D006 GA03 GA06 GA07 HA01 HA18 HA42 HA61 JA53A JA63A JA71 KA52 KA54 KA57 KA62 KA67 KE02P KE03Q KE04Q KE07P KE12P KE21Q KE22Q KE23Q KE24Q MA01 MA03 MA22 MA33 MB05 MC62X MC63X PA03 PB12 PB20 PC12 PC17

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】濾過速度の減少もしくは原液供給量に応じ
    て膜の濾過面積を増加させながら液体を濾過することを
    特徴とする液体の膜濾過濃縮方法。
  2. 【請求項2】液体を膜濾過し、次いでキャピラリー形式
    もしくはプレート&フレームの膜濾過機により液体をさ
    らに膜濾過することを特徴とする液体の膜濾過濃縮方
    法。
  3. 【請求項3】1段目の膜濾過が、濾過速度の減少もしく
    は原液供給量に応じて膜の濾過面積を増加させる方法で
    ある請求項2記載の液体の膜濾過濃縮方法。
  4. 【請求項4】1段目の膜濾過の手段がスパイラル形式で
    ある請求項2記載の液体の膜濾過濃縮方法。
  5. 【請求項5】少なくとも2基の膜濾過モジュール、該モ
    ジュールの原液入口に備えられた液体の制御弁、濾過流
    量もしくは原液供給量の測定器、及び該測定器からの信
    号を受け液体の制御弁を制御するコントローラより構成
    されることを特徴とする液体の膜濾過濃縮装置。
  6. 【請求項6】少なくとも2基の膜濾過モジュール、該モ
    ジュールの原液入口に備えられた液体の制御弁、濾過流
    量もしくは原液供給量の測定器、及び該測定器からの信
    号を受け液体の制御弁を制御するコントローラより成る
    1段目の濃縮装置、ならびにキャピラリー形式の濾過膜
    モジュールを備えた2段目の濃縮装置から構成されるこ
    とを特徴とする液体の膜濾過濃縮装置。
  7. 【請求項7】コントローラによる液体の制御弁の制御を
    各々独立して行うよう構成されている請求項5あるいは
    請求項6記載の液体の膜濾過濃縮装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100909383B1 (ko) * 2008-10-02 2009-07-24 (주)푸른솔 폐절임염수의 재생방법
WO2015141455A1 (ja) * 2014-03-17 2015-09-24 住友電気工業株式会社 濾過装置及びこれを用いた浸漬式濾過方法
JP2016019932A (ja) * 2014-07-14 2016-02-04 株式会社日立製作所 スパイラル膜圧力容器内のモニタリング装置およびモニタリング方法
CN111528376A (zh) * 2020-05-07 2020-08-14 德兰梅勒(北京)分离技术股份有限公司 一种用于桦树汁的膜浓缩和除菌设备

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