JPH03278817A

JPH03278817A - 膜分離工程の前処理法

Info

Publication number: JPH03278817A
Application number: JP2077338A
Authority: JP
Inventors: Seiichiro Aoe; 誠一郎青江; Hiroshi Oda; 小田　泰士; Kiyoshi Tatsumi; 巽　清; Seiji Kurosawa; 黒沢　誠治
Original assignee: Snow Brand Milk Products Co Ltd
Current assignee: Snow Brand Milk Products Co Ltd
Priority date: 1990-03-27
Filing date: 1990-03-27
Publication date: 1991-12-10

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、液体、特に不純物を懸濁する有用物質の溶液
を膜によって処理し有用物質を濃縮、分離する工程の前
処理法に関する。

本発明の前処理法は、天然植物より多糖類を抽出し、そ
の抽出液から多Ｉｉ類を濃縮、分離する工程、チーズ・
ホエーの濃縮、分離、脱塩工程等の前処理に用いられ、
あらかじめ膜分離妨害物質を凝集または複合体として分
離除去するので、膜分離効率を向上させることができる
。

（従来の技術）天然植物より多糖類を抽出した多糖類溶液、チーズ・ホ
エー等の液体から有用物質を濃縮、分離あるいは脱塩す
る手段としてＵＦ膜、ＲＯ膜、ＥＤ膜等の膜を用いて濃
縮、分離、脱塩する処理が広く行われている。しかし、
不純物の多い液体は不純物が膜表面に付着し、膜分離の
効率が大きく損なわれる。従来は、膜分離の前処理とし
て高速遠心分離、ミクロフィルター濾過等が行われてい
るが、不純物の分離にかなりの時間を要するばかりでな
く、不純物は容易に除去しにくい形態となって懸濁して
いるため除去しにくく、これらの方法では不純物の分離
が充分に行われない。

（発明が解決しようとする課題）本発明は、液体を膜分離する際の前処理として、膜分離
妨害物質となる液体中の不純物を簡単に除去し、膜分離
効率を向上させる処理法を提供することを課題とする。

（課題を解決するための手段）本発明は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた
ところ、不純物を懸濁する膜分離被処理液体にキトサン
を添加し、溶解または分散させると不純物が凝集または
複合体となって簡単に除去され、この不純物の除去され
た液体を膜処理すると膜分離の効率をいち＼゛るしく向
上することができることを見出して本発明を完成するに
至った。

すなわち、本発明は、不純物を懸濁する有用物質の溶液
を膜によって処理して有用物質を濃縮、分離、脱塩する
に当り、あらかじめ該溶液にキトサンを最終濃度が０．
０１〜０．１％になるように添加して溶解または分散さ
せて膜分離妨害物質となる不純物を凝集もしくは複合体
として除去することよりなる膜分離工程の前処理法に関
する。

従来、キチンあるいはその加水分解生成物は、コーヒー
等の脱色（特開昭４９−１１０５８８号公報）、産業廃
水中の重金属イオンの分離、回収（特開昭５３−３９８
２号公報）、ヨウ素ガスの吸着（特開昭５５−１６７０
４３号公報）等に用いられていた。また、キトサンとタ
ンニン酸またはリン酸とを併用し、これを不純糖液の精
製に用いていた（特開昭５４−１１０３３８号公報、特
公昭６０−１６０９００号公報等）。しかし、これらは
キチンあるいはキトサンの吸着性を単に利用したにすぎ
ず、本発明のように膜処理の前処理として用い、これを
膜処理と組合せることによって膜処理の効率を高めよう
とするものではなかった。本発明では、膜処理の前処理
としてキトサン添加処理を行い、キトサン添加処理を行
った液体を膜処理するので、膜分離効率をいち＼゛るし
く高めることができる。そして、この点において前記公
知事実とは明らかに相違するものである。

本発明の特徴は、膜分離妨害物質となる不純物を含む液
体にキトサンを添加して溶解または分散させ、不純物を
凝集もしくは複合体にして簡単に除去し、膜分離効率を
向上させる処理法に関する。

本発明における不純物を含む液体には、例えば、天然植
物より水溶性食物繊維を抽出した抽出液、チーズ・ホエ
ー、菌体破砕により抽出した液、シイタケ菌糸の熱水抽
出液等が挙げられる。これらの液体にキトサンを添加し
、溶解または分散させるには、キトサンは酸性水溶液中
において溶解性を示すので、液体のｐＨがｐＨ５以下の
場合、直接キトサン粉末を添加して溶解または分散させ
ることができるが、一般的には、あらかじめ乳酸や酢酸
等の有機酸溶液にキトサンを溶解してから液体に添加す
ると、効果的にキトサンを液体中に溶解または分散させ
ることができる。

キトサンの添加量は、不純物の濃度にもよるが、一般的
には液体中において最終濃度が０．Ｏ１〜０．１重量％
になるように添加し、溶解または分散させる。

添加量が０．０１重量％以下では、液体中でキトサン濃
度が希薄となって凝集効果を発揮することができず、ま
た０、１重量％以上では凝集効果は生じるもの−その後
の膜処理に悪影響が生じる。このような意味からキトサ
ンを０．０１〜０．１重量％前後となるように使用する
。

液体に、キトサンを添加した後、この液体を一定時間、
好ましくは１時間以上放置して生じるキトサン凝集体あ
るいは複合体を熟成させる。その後、この液体を、牛乳
濾紙、濾過布等を用いて濾過して不純物の凝集体あるい
は複合体を分離除去する。このようにすると、液体中の
不純物を容易に分離除去することができる。

また、不純物を分離除去する前または分離除去した後、
液体のｐＨを適宜、好ましくはｐＨ５以上に調整すると
、液体中に残存するキトサンを不溶化させ、これを濾別
除去することができる。

このようにして不純物が分離除去された液体を、膜処理
する。膜処理には、ＵＦ膜、ＲＯ膜、ＥＤ膜等の膜が用
いられる。本発明の前処理を行った液体を膜処理すると
、膜濾過時の濾過速度を高め、濃度限界値における濃縮
倍率をいち＼゛るしく向上することができる。

次に、本発明の実施例をあげて本発明を具体的に説明す
る。

（実施例１）キトサン（商品名キミツキトサン）を酢酸水溶液に添加
して、分散及全溶解し、キトサン０．３％及び酢酸０．
５％を含有するキトサン溶液２．４　ｋｇを調製した。

天然植物より抽出した水溶性食物繊維抽出液８ｋｇに上
記キトサン溶液２．４　ｋｇを添加した。

１時間放置後、ｐＨを中性に調整し、牛乳濾紙にて凝集
物を除去し、限外濾過膜（ＤＤＳ社製　ＧＲ４０ｐ１）
膜）により濃縮した。対照として、上記水溶性食物繊維
抽出液に、キトサンを添加せず６０００ｒｐａ＋の遠心
分離機で分離した溶液も同様に限外濾過膜により濃縮し
た。キトサン未処理の濃縮液はや−濁ったのに対し、キ
トサン前処理を施した溶液は清澄であって、限外濾過膜
による濃縮の効率が向上した。

本実施例によりキトサン処理を行った液体と対照の液体
とについて限外濾過時の濃縮倍率（ＣＦ）と透過流束（
Ｆｌｕｘ）との関係を第１図及び第２図に示す。この図
から分かるとおり、キトサン前処理をした液体（第１図
）の方が対照の液体（第２図）に比べて透過流束が速く
、濃縮限界値（透過流束が０となったときの濃縮倍率）
も前者が２４．１であるのに対し、後者が１５．９とな
り、本実施例の方が膜分離効率をいちりるしく高めるこ
とができた。

（実施例２）キトサン（商品名キミツキトサン）を酢酸水溶液に添加
して、分散及全溶解し、キトサン０．３％及び酢酸０．
５％を含有するキトサン溶液２．４　ｋｇを調製した。

天然植物より抽出したアラビノキシランあるいはアラビ
ノガラクタンを含む多糖類抽出液８ｋｇに上記キトサン
溶液２．４　ｋｇを添加した。１時間放置後、ｐＨを中
性に調整し、牛乳濾紙にて凝集物を除去し、限外濾過膜
（ＤＤＳ社製　ＧＲ４０ｐｐ膜）により濃縮した。対照
として、上記多糖類抽出液に、キトサンを添加せず６０
００ｒｐｍの遠心分離機で分離した溶液も同様に限外濾
過膜により濃縮した。キトサン未処理の濃縮液はや−濁
ったのに対し、キトサン前処理を施した溶液は清澄であ
って、限外濾過膜による濃縮の効率が向上した。

本実施例によりよると実施例１と同様に膜分離効率をい
ちじるしく高めることができた。

（実施例３）キトサン（商品名キミッキトサンＭＰ）を酢酸水溶液に
添加して、溶解し、キトサン０．３％及び酢酸０．２％
を含有するキトサン溶液３ｋｇを調製した。

チーズ製造時に生成する生ホエー６０ｋｇに上記キトサ
ン溶液３ｋｇを添加した。１時間放置、牛乳濾紙にて凝
集物を除去し、限外濾過膜（ＤＯＳ社製ＧＲ６１ｐｐ膜
）により濃縮した。対照として、上記ホエーにキトサン
を含まない０．２％酢酸溶液を３ｋｇ添加して、牛乳濾
紙で濾過したホエーも同様に濃縮した。その結果、キト
サン前処理を施した溶液は濃縮効率が向上した。本実施
例によりキトサン処理を行ったホエーと対照のホエーに
ついて、限外濾過時の濃縮倍率と透過流束との関係を下
表に示す。この表から分かるとおり、キトサン前処理を
したホエーの方が対照のホエーに比べて濃縮速度が速く
、本実施例の方が膜濃縮効率をいちじるしく高めること
ができた。

（実施例３）下記に示す回分式の電気透析装置を用いて、化ホエーの
脱塩処理を繰り返して行なった。使用し電気透析装置は
以下の通りである。

装　　　置：　ＴＳ−２４型（徳山曹達■製）イオン交
換膜：ネオセプタＡＭＸ　（陰イオン交換膜　徳山曹達■製）ＣＭＸ　（
陽イオン交換膜　徳山曹達■製）膜面積：０．２４ボ／
枚、４０対実験１　：化ホエーは２００ｋｇ用意し、０．１７％酢酸水溶液を
１０ｋｇ添加しよ（攪拌した。３０分後に遠心式清浄機
で清浄化処理を行ったあと、電気透析装置に供給した。

整流器の電圧を３０Ｖ一定として、ホエー中の灰分含有
量が初期値の８０％になるまで脱塩処理を行った。運転
中の脱塩率は、ホエーの導電率を測定して推定した。通
電電流値は開始直後７Ａで、５分後には、１９Ａに上昇
したが、その後徐々に減少し、終了時の１７０分後では
、０．５八であった。脱塩処理後、ＣＩＰ（定置洗浄）
を行い、装置を洗浄した。ＣＩＰ操作は、まず装置内を
充分に水洗したのち、１％ＮａＯＨを３０分間循環した
。その後水洗したのち、１％ＨＣＬで２０分間循環洗浄
し、さらに十分に水洗するという方法で行なった。ホエ
ーの脱塩処理、ＣＩＰという操作を５０回繰り返したが
、５０回目の脱塩操作では最大到達電流値が１１八とな
り、脱塩処理時間が２７０分となった。５０回の繰り返
し操作の後、電気透析装置を分解点検したところ、イオ
ン交換膜面に付着物が見られ、これをスポンジで拭って
除去した。

実験２：次に、化ホエーにキトサン（商品名キミッキトサン）を
０．１７％酢酸水溶液に添加して０．３％キトサン溶液
をｌ０ｋｇ調製した。化ホエー２００　ｋｇに上記キト
サン溶液を添加攪拌し、３０分俊速心式清浄機で清浄化
した後、電気透析装置に供給し、上記の方法と同様に脱
塩処理した。最初の運転状況は上記の第１回目とほぼ同
様であった。脱塩処理、ＣＡＰの操作を５０回繰り返し
たが、５０回目の運転状況は最大到達電流値は１６＾で
、処理時間は２０５分であった。実験１と同様に分解点
検を行ったところ、イオン交換膜の表面に付着物が見ら
れたが、その量は実験１の場合と比べ非常に少なかった
。（発明の効果）本発明による膜分離工程の前処理は、従来から不純物の
除去および膜処理工程に時間がかかっていたものを、簡
単な前処理を施すことによって膜分離処理時間を短縮し
、しかも濃縮限界値を高めることができるので、膜分離
効率を向上させることができる。従って、多糖類抽出液
、チーズ・ホエー、菌体抽出物等の濃縮、分離、脱塩の
際の時間短縮、濃縮限界値の向上、膜への負荷軽減等に
寄与し、非常に有用な方法である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例１によって前処理を行った多
糖類抽出液の限界濾過時の濃縮倍率（ＣＦ）と透過流束
（Ｆｌｕχ）との関係を、第２図は対照の多糖類処理液
のそれを示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）不純物を懸濁する有用物質の溶液を膜によって処
理して有用物質を濃縮、分離あるいは脱塩するに当り、
あらかじめ該溶液にキトサンを最終濃度が約０．０１〜
０．１％になるように添加して溶解または分散させて膜
分離妨害物質となる不純物を凝集もしくは複合体として
除去することを特徴とする膜分離工程の前処理法
（２）不純物を懸濁する有用物質の溶液が、チーズ・ホ
エー、多糖類抽出物あるいは菌体抽出物であることを特
徴とする請求項（１）の膜分離工程の前処理法