JPH0389922A - 揮発性物質溶存水性液からその溶存揮発性物質を蒸留により分離する方法 - Google Patents
揮発性物質溶存水性液からその溶存揮発性物質を蒸留により分離する方法Info
- Publication number
- JPH0389922A JPH0389922A JP1226395A JP22639589A JPH0389922A JP H0389922 A JPH0389922 A JP H0389922A JP 1226395 A JP1226395 A JP 1226395A JP 22639589 A JP22639589 A JP 22639589A JP H0389922 A JPH0389922 A JP H0389922A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid
- membrane
- raw material
- gas
- ethanol
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 238000004821 distillation Methods 0.000 title claims description 22
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 104
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 60
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 49
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims abstract description 17
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 31
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 103
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 41
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract description 7
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 abstract description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 19
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 9
- 235000014680 Saccharomyces cerevisiae Nutrition 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 7
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 6
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 6
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 5
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 239000013626 chemical specie Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000005373 pervaporation Methods 0.000 description 2
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 241001310793 Podium Species 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 235000013334 alcoholic beverage Nutrition 0.000 description 1
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 235000013405 beer Nutrition 0.000 description 1
- 235000013361 beverage Nutrition 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000008235 industrial water Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019520 non-alcoholic beverage Nutrition 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 230000001766 physiological effect Effects 0.000 description 1
- 230000035479 physiological effects, processes and functions Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 235000015096 spirit Nutrition 0.000 description 1
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 1
- 238000005292 vacuum distillation Methods 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
- 210000005253 yeast cell Anatomy 0.000 description 1
Landscapes
- Distillation Of Fermentation Liquor, Processing Of Alcohols, Vinegar And Beer (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
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。
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）
本発明の方法は常温、常圧において原料に熱変化を起こ
すことなく、含アルコール水性液からそのアルコール濃
度より高い濃度の留液を回収することかできるので、酒
類製造工程において、発酵中の醪からアルコールを連続
して回収し、例えは清酒製造において上槽直前に醪に戻
し原料用アルコールを使用せず新しいタイプの清酒を製
造する、発酵中の醪に連続して基質を供給しつつ本方法
により連続してアルコールを回収すると、一定量の醪か
ら多量のエキス分を含まないアルコール水溶液を生産す
ることができるので、原料用アルコールの生産において
廃水処理の負担が軽減される。
すことなく、含アルコール水性液からそのアルコール濃
度より高い濃度の留液を回収することかできるので、酒
類製造工程において、発酵中の醪からアルコールを連続
して回収し、例えは清酒製造において上槽直前に醪に戻
し原料用アルコールを使用せず新しいタイプの清酒を製
造する、発酵中の醪に連続して基質を供給しつつ本方法
により連続してアルコールを回収すると、一定量の醪か
ら多量のエキス分を含まないアルコール水溶液を生産す
ることができるので、原料用アルコールの生産において
廃水処理の負担が軽減される。
また本方法によりアルコールの蒸留を３回繰り返すと１
５ｖｏ１％のアルコール水溶液を約４８ｖＯ１％まで濃
縮できることから燃料用アルコールの生産に接触させ、
原料液中のことができる。
５ｖｏ１％のアルコール水溶液を約４８ｖＯ１％まで濃
縮できることから燃料用アルコールの生産に接触させ、
原料液中のことができる。
本発明の方法によれば含アルコール水性液から簡便にア
ルコールを除去することができるから、ワイン、ビール
または清酒のような蒸留酒からアルコールを除去して低
アルコール酒またはノンアルコール飲料の製造に接触さ
せ、原料液中のことができる。
ルコールを除去することができるから、ワイン、ビール
または清酒のような蒸留酒からアルコールを除去して低
アルコール酒またはノンアルコール飲料の製造に接触さ
せ、原料液中のことができる。
パン酵母の培養と酵母菌体の生産を目的とする場合、酵
母の増殖に伴いアルコールが増加して酵母に生理的な悪
影響を及ぼし、菌体増殖速度が低下し、アルコール濃度
が高くなると酵母は死滅すつことかでき、酵母の培養密
度を増加することかできる。
母の増殖に伴いアルコールが増加して酵母に生理的な悪
影響を及ぼし、菌体増殖速度が低下し、アルコール濃度
が高くなると酵母は死滅すつことかでき、酵母の培養密
度を増加することかできる。
したがって、本発明の方法は飲料・酒類製造、微生物菌
体生産及び工業用アルコール製造に利用できる。
体生産及び工業用アルコール製造に利用できる。
なお、本発明の方法は、アルコールのみでなく低分子の
エステル、ケトン及びアルデヒド等水后性で揮発性の各
種物質の濃縮または除去に接触させ、原料液中のことが
できる。
エステル、ケトン及びアルデヒド等水后性で揮発性の各
種物質の濃縮または除去に接触させ、原料液中のことが
できる。
（従来技術及び問題点）
アルコール発酵において、酵母が生産するアルコールは
酵母の生理に悪影響を与え、アルコールが１８〜２０ｖ
ｏ１％に達すると酵母の発酵能か低下するため、発酵中
の醪からアルコールを回収する種々の試みがなされてき
た。醪からアルコルを回収する方法は、蒸留法と膜分離
法に大別される。蒸留法としては醪にガスを吹き込んで
アルコールを蒸発させる方法、酸液を抜き出しフラゾき
込む方法はガス流速を大きくとれず実用的ではナイ。フ
ラッシュ蒸発を接触させ、原料液中の方ｌ去としては特
公昭６３＝ ８７５３等があるが、装置が大型となるう
えに蒸留装置へ酸液を送る場合の醪での固液分離が困難
であり、装置全体の雑菌汚染対策が困難である。真空蒸
留法は有力な方法ではあるが装置全体を耐圧構造にする
必要があること、発酵に伴う炭酸ガスを絶えず排出する
必要があること、真空状態では冷却の熱効率が悪く冷却
機の温度を−２０〜−３０℃とする必要がある等の欠点
がある。
酵母の生理に悪影響を与え、アルコールが１８〜２０ｖ
ｏ１％に達すると酵母の発酵能か低下するため、発酵中
の醪からアルコールを回収する種々の試みがなされてき
た。醪からアルコルを回収する方法は、蒸留法と膜分離
法に大別される。蒸留法としては醪にガスを吹き込んで
アルコールを蒸発させる方法、酸液を抜き出しフラゾき
込む方法はガス流速を大きくとれず実用的ではナイ。フ
ラッシュ蒸発を接触させ、原料液中の方ｌ去としては特
公昭６３＝ ８７５３等があるが、装置が大型となるう
えに蒸留装置へ酸液を送る場合の醪での固液分離が困難
であり、装置全体の雑菌汚染対策が困難である。真空蒸
留法は有力な方法ではあるが装置全体を耐圧構造にする
必要があること、発酵に伴う炭酸ガスを絶えず排出する
必要があること、真空状態では冷却の熱効率が悪く冷却
機の温度を−２０〜−３０℃とする必要がある等の欠点
がある。
最近膜による分離技術が進歩し、精密ろ過、限外ろ過及
び逆浸透法等の膜の細孔径の大小を接触させ、原料液中
の分離法が食品の分離等に広く用いられているが、これ
らの物理的な方法は発酵液等から揮発性物質だけを分離
することはできず、またアルコールを濃縮することはで
きない。
び逆浸透法等の膜の細孔径の大小を接触させ、原料液中
の分離法が食品の分離等に広く用いられているが、これ
らの物理的な方法は発酵液等から揮発性物質だけを分離
することはできず、またアルコールを濃縮することはで
きない。
一方相変化を伴う膜分離法としてパーベーパレーシン法
及び膜蒸留法がある。パーベーパレーに保持されている
液体中を拡散により透過するもので、溶解−拡散一蒸発
一凝縮というモデルで表される。膜蒸留はパーベーパレ
ーション法の特殊な場合であり、疎水性多孔質膜を用い
、揮発性成分は蒸気の状態で膜を透過するもので、蒸発
−拡散−凝縮というモデルで表される。膜に溶解して拡
散するパーベーパレーション法より気体で拡散する膜蒸
留の方が大きな透過速度が得られる。しかし、現在膜蒸
留と呼ばれている方法は、原料液体−膜一気体という構
成であり、回収側は減圧にするか、または窒素等の不活
性なカスを循環し、蒸気を含む気体を冷却して揮発性物
質を回収するものであって冷却効率が悪く、留液を効率
よく回収するためには冷却器の温度を一３０℃以下にす
るなど、冷却器の温度を非常に低くする必要がある。
及び膜蒸留法がある。パーベーパレーに保持されている
液体中を拡散により透過するもので、溶解−拡散一蒸発
一凝縮というモデルで表される。膜蒸留はパーベーパレ
ーション法の特殊な場合であり、疎水性多孔質膜を用い
、揮発性成分は蒸気の状態で膜を透過するもので、蒸発
−拡散−凝縮というモデルで表される。膜に溶解して拡
散するパーベーパレーション法より気体で拡散する膜蒸
留の方が大きな透過速度が得られる。しかし、現在膜蒸
留と呼ばれている方法は、原料液体−膜一気体という構
成であり、回収側は減圧にするか、または窒素等の不活
性なカスを循環し、蒸気を含む気体を冷却して揮発性物
質を回収するものであって冷却効率が悪く、留液を効率
よく回収するためには冷却器の温度を一３０℃以下にす
るなど、冷却器の温度を非常に低くする必要がある。
原料液−疎水性多孔質膜一吸収液型の装置を使用する方
法としては、揮発性溶存水溶液からその然ガスかん水か
ら溶存ヨウ素を採取する、下水・廃水から溶存アンモニ
アを除去する、工業用水から溶存酸素を除去するなど、
単に水に溶存している揮発性物質を分離することたけを
目的としていること、揮発性物質吸収液としては（１）
目的揮発性物質とよく反応して、その揮発性物質の化学
種を変えると同時にその生成物をよく溶解しうること、
（２）その溶解補集した目的揮発性物質を取り出す方法
が有利であることなどを勘案して、例えばヨウ素の回収
プロセスでは水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリ水
溶液を、またアンモニアの回収（または除去）プロセス
ではリン酸水溶液など酸性水溶液を用いると良いとして
いることから、特公昭５４−３９８３３はガス吸収理論
に基づき水に溶存している揮発性物質を多孔質膜を隔て
て化学的に反応する液体を用い、化学種を変えて吸収す
る方法であって、低温の水を用いて蒸留理論に基づき揮
発性物質を濃縮するという方法ではない。
法としては、揮発性溶存水溶液からその然ガスかん水か
ら溶存ヨウ素を採取する、下水・廃水から溶存アンモニ
アを除去する、工業用水から溶存酸素を除去するなど、
単に水に溶存している揮発性物質を分離することたけを
目的としていること、揮発性物質吸収液としては（１）
目的揮発性物質とよく反応して、その揮発性物質の化学
種を変えると同時にその生成物をよく溶解しうること、
（２）その溶解補集した目的揮発性物質を取り出す方法
が有利であることなどを勘案して、例えばヨウ素の回収
プロセスでは水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリ水
溶液を、またアンモニアの回収（または除去）プロセス
ではリン酸水溶液など酸性水溶液を用いると良いとして
いることから、特公昭５４−３９８３３はガス吸収理論
に基づき水に溶存している揮発性物質を多孔質膜を隔て
て化学的に反応する液体を用い、化学種を変えて吸収す
る方法であって、低温の水を用いて蒸留理論に基づき揮
発性物質を濃縮するという方法ではない。
アルコールを濃縮して回収または除去する簡便で有効な
方法はない。
方法はない。
（問題を解決するための手段）
本発明者らは、発酵中の醪のような含アルコル水性液を
加熱することなく酵母か生きたままの常温においても可
能なアルコール蒸留方法として膜蒸留に着目し鋭意研究
を進めたところ、従来の膜蒸留に用いられている原料液
体−疎水性多孔質膜一気体という構成ではなく、原料液
体−疎水性多孔質膜−吸収液体という構成で、吸収液体
の温度を原料液体より低くすることにより常温において
も簡単な装置でアルコールを濃縮することかできること
を知ったのである。
加熱することなく酵母か生きたままの常温においても可
能なアルコール蒸留方法として膜蒸留に着目し鋭意研究
を進めたところ、従来の膜蒸留に用いられている原料液
体−疎水性多孔質膜一気体という構成ではなく、原料液
体−疎水性多孔質膜−吸収液体という構成で、吸収液体
の温度を原料液体より低くすることにより常温において
も簡単な装置でアルコールを濃縮することかできること
を知ったのである。
疎水性多孔質膜の片側に原料の含エタノール水性液、他
方の面に蒸留水を接触させる場合、二重境膜説を採用す
ると第１図のようなモデルが考えられる。疎水性多孔質
膜の表面には気体の層４．６が形成され、その外側には
気液の界面３．７が存在する。原料１が原動する場合、
液側には演壇り移動する。気液界面３において気液が平
衡でない場合、エタノール及び水は気液平衡理論に従っ
て蒸発し、膜表面及び膜材内の気体中をガス拡散により
移動する。吸収液側の気液界面７において、エタノール
に関して平衡でなければ平衡に達するまでエタノールは
溶解し、エタノール分子は液境膜８を拡散により吸収液
本体９の方へ移動する。
方の面に蒸留水を接触させる場合、二重境膜説を採用す
ると第１図のようなモデルが考えられる。疎水性多孔質
膜の表面には気体の層４．６が形成され、その外側には
気液の界面３．７が存在する。原料１が原動する場合、
液側には演壇り移動する。気液界面３において気液が平
衡でない場合、エタノール及び水は気液平衡理論に従っ
て蒸発し、膜表面及び膜材内の気体中をガス拡散により
移動する。吸収液側の気液界面７において、エタノール
に関して平衡でなければ平衡に達するまでエタノールは
溶解し、エタノール分子は液境膜８を拡散により吸収液
本体９の方へ移動する。
したがって、膜の両側の表面に保持されている気体中の
エタノールの蒸気圧が異なる場合は、全体として蒸発−
吸収（凝縮）という現象が起き、蒸留が行われたことに
なる。
エタノールの蒸気圧が異なる場合は、全体として蒸発−
吸収（凝縮）という現象が起き、蒸留が行われたことに
なる。
エタノールの膜透過速度は膜の両側の気体中のエタノー
ルの濃度差に比例し、膜の厚さに反比例すると考えられ
る。エタノールの膜透過速度をＱ（ｍｏｌ ・ｃｍ ’
−５ｅｅ−’） 、膜の厚さＬ（ｃｍ）、原料及び吸
収液側の膜表面の気体中の蒸気圧をそれぞれＰｌ、Ｐ２
（Ｐａ） 、温度をＴＩ、Ｔ２ （Ｋ）、気体定数を
Ｒ（ｃｎＬＰａ−に−１・ｍｏｌ ’） 、比例定数を
ＫＣｃｒｌ／５ｅｃ）とするとＱは第１式で表すことが
できる。
ルの濃度差に比例し、膜の厚さに反比例すると考えられ
る。エタノールの膜透過速度をＱ（ｍｏｌ ・ｃｍ ’
−５ｅｅ−’） 、膜の厚さＬ（ｃｍ）、原料及び吸
収液側の膜表面の気体中の蒸気圧をそれぞれＰｌ、Ｐ２
（Ｐａ） 、温度をＴＩ、Ｔ２ （Ｋ）、気体定数を
Ｒ（ｃｎＬＰａ−に−１・ｍｏｌ ’） 、比例定数を
ＫＣｃｒｌ／５ｅｃ）とするとＱは第１式で表すことが
できる。
方の面に水を長時間接触させると、Ｔ１とＴ２か等しい
ときはＰ、、 Ｐ２か等しくなり、第１式の右辺はセロ
となってそれ以」−にはエタノールは移動せず、吸収液
中のエタノール濃度を原料以上とすることはできない。
ときはＰ、、 Ｐ２か等しくなり、第１式の右辺はセロ
となってそれ以」−にはエタノールは移動せず、吸収液
中のエタノール濃度を原料以上とすることはできない。
しかし、吸収液の塩度を原料ｌ皮の温度より低くすると
、Ｔ２か小さくなる率よりＰ２の小さくなる率が大きい
ため、ＰＩ／ＴｌよりＰ２／Ｔ２か小さくなり、吸収液
中のエタノール濃度は原料中のそれより高いところで平
衡となる。つまりエタノルを濃縮することができる。
、Ｔ２か小さくなる率よりＰ２の小さくなる率が大きい
ため、ＰＩ／ＴｌよりＰ２／Ｔ２か小さくなり、吸収液
中のエタノール濃度は原料中のそれより高いところで平
衡となる。つまりエタノルを濃縮することができる。
なお、本発明の方ｌ去に用いる装置としては疎水性多孔
質の平膜を隔てて原料液と吸収液を接触させる方法、攪
拌槽内にチューブ状に形成した疎水性多孔質体を設け、
攪拌槽内に原料液、チューブ内にアルコール回収用の水
性液を流す方法、及び多管式熱交換器型の装置いずれを
用いてもよいか、第１図のモデルから推定できるように
、膜の両側にｌ夜境膜か存在することから、例えば発酵
タンクなど、膜の両側の液体を流動させることが望まし
い。膜の細孔径はアルコールの透過速度にはほとんど影
響しないが液もれしないことが肝要で特にピンホールに
注意する必要がある。本発明の方法は膜の両側に温度差
があるため膜は断熱性に優れていることが望ましい。疎
水性多孔質膜は膜内に気体を保持しているため断熱性に
優れているが、ある程度の厚さは必要で０．５〜２ｍｍ
程度の厚さがあることが望ましい。膜の材質としては疎
水性が強く、米等の基質に対し非、粘着性で目詰まりし
にくいポリテロラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ ）樹脂
が優れている。
質の平膜を隔てて原料液と吸収液を接触させる方法、攪
拌槽内にチューブ状に形成した疎水性多孔質体を設け、
攪拌槽内に原料液、チューブ内にアルコール回収用の水
性液を流す方法、及び多管式熱交換器型の装置いずれを
用いてもよいか、第１図のモデルから推定できるように
、膜の両側にｌ夜境膜か存在することから、例えば発酵
タンクなど、膜の両側の液体を流動させることが望まし
い。膜の細孔径はアルコールの透過速度にはほとんど影
響しないが液もれしないことが肝要で特にピンホールに
注意する必要がある。本発明の方法は膜の両側に温度差
があるため膜は断熱性に優れていることが望ましい。疎
水性多孔質膜は膜内に気体を保持しているため断熱性に
優れているが、ある程度の厚さは必要で０．５〜２ｍｍ
程度の厚さがあることが望ましい。膜の材質としては疎
水性が強く、米等の基質に対し非、粘着性で目詰まりし
にくいポリテロラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ ）樹脂
が優れている。
次に本発明の実験例を示す。
実験例 １
第２図に実験装置の概要を示した。多孔質ポリテロラフ
ルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製チューブ（外径９ｍｍ、
内径７ｍｍ、長さ９３ｃｍ、細孔径１μｍ ）を設けた
攪拌槽に原料１１を入れ、バルブ１５を閉じ、１ した。攪拌槽の温度は３０℃、ＰＴＦＥチューブ入口の
温度は４．５及び１７．０℃、攪拌器の回転数は１１０
０ｒｐとし、原料液および吸収液を経時的にサンプリン
グすると共に吸収液の増加量を測定した。
ルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製チューブ（外径９ｍｍ、
内径７ｍｍ、長さ９３ｃｍ、細孔径１μｍ ）を設けた
攪拌槽に原料１１を入れ、バルブ１５を閉じ、１ した。攪拌槽の温度は３０℃、ＰＴＦＥチューブ入口の
温度は４．５及び１７．０℃、攪拌器の回転数は１１０
０ｒｐとし、原料液および吸収液を経時的にサンプリン
グすると共に吸収液の増加量を測定した。
実験結果は第３図に示した。第３図において、横軸は吸
収液の循環時間（ｈ「）、縦軸はエタノール濃度（ｖｏ
１％）である。吸収液として蒸留水を循環し始めてから
約７〜８時間後に吸収液中のエタノール濃度は最高とな
り、以後原料液中のエタノール濃度の低下により吸収液
の濃度も低下した。
収液の循環時間（ｈ「）、縦軸はエタノール濃度（ｖｏ
１％）である。吸収液として蒸留水を循環し始めてから
約７〜８時間後に吸収液中のエタノール濃度は最高とな
り、以後原料液中のエタノール濃度の低下により吸収液
の濃度も低下した。
エタノールの濃縮率（吸収液中のエタノール濃度／原料
液中のエタノール濃度）に及ぼす原料液と吸収液の温度
差の影響は大きく、温度差が２５．５度のとき原料液中
のエタノール濃度は１０．５ｖｏ１％、吸収液の濃度は
１７．３ｖｏ１％であって、約１．６倍濃縮された。し
かし、温度差が１３度の場合、］］、５ｖｏ１％から１
５．４ｖｏ１％まで約１．３倍濃縮されたにすぎなかっ
た。温度差が２５．５及び１３度の場合の吸収液中のエ
タノール濃度が最高値に達したときの吸収ｌま た。この実験結果は原料液の温度に対し吸収液の温度が
低いほどエタノールの濃縮及び回収液量の増加に有利で
あることを示している。
液中のエタノール濃度）に及ぼす原料液と吸収液の温度
差の影響は大きく、温度差が２５．５度のとき原料液中
のエタノール濃度は１０．５ｖｏ１％、吸収液の濃度は
１７．３ｖｏ１％であって、約１．６倍濃縮された。し
かし、温度差が１３度の場合、］］、５ｖｏ１％から１
５．４ｖｏ１％まで約１．３倍濃縮されたにすぎなかっ
た。温度差が２５．５及び１３度の場合の吸収液中のエ
タノール濃度が最高値に達したときの吸収ｌま た。この実験結果は原料液の温度に対し吸収液の温度が
低いほどエタノールの濃縮及び回収液量の増加に有利で
あることを示している。
実験例 ２
原料中のエタノール濃度と吸収液中のその濃度の関係を
検討した。実験は第２図において、バルブ１５を開き、
ポンプ１１により吸収液の増加分を攪拌槽に還流し、原
料液及び吸収液量を一定に保ち、吸収液中のエタノール
濃度が原料液に対し平衡となるまで約２０時間一定温度
のもとに循環を続けた後サンプリングすると共に還流量
を測定した。外径４ｍｍ、内径３ｍｍ、長さ １ｍのＰ
ＴＦＥ製多孔質チューブを用い吸収液の流速は３０ｍ１
／ｍｉｎとした。原料液の濃度は８〜４３ ｖｏ１％、
吸収液の温度は５°Ｃとした。
検討した。実験は第２図において、バルブ１５を開き、
ポンプ１１により吸収液の増加分を攪拌槽に還流し、原
料液及び吸収液量を一定に保ち、吸収液中のエタノール
濃度が原料液に対し平衡となるまで約２０時間一定温度
のもとに循環を続けた後サンプリングすると共に還流量
を測定した。外径４ｍｍ、内径３ｍｍ、長さ １ｍのＰ
ＴＦＥ製多孔質チューブを用い吸収液の流速は３０ｍ１
／ｍｉｎとした。原料液の濃度は８〜４３ ｖｏ１％、
吸収液の温度は５°Ｃとした。
実験結果を第４図に示した。第４図の横軸は原料中のエ
タノール濃度、縦軸は吸収液中のエタノール濃度及び吸
収液還流量である。本発明の方法による濃縮率は、沸点
における蒸留よりかなり低還流量へのエタノール濃度の
影響は小さかった。
タノール濃度、縦軸は吸収液中のエタノール濃度及び吸
収液還流量である。本発明の方法による濃縮率は、沸点
における蒸留よりかなり低還流量へのエタノール濃度の
影響は小さかった。
吸収液のエタノール濃度が５０ ｖｏ１％以上になると
ＰＴＦＥの膜面が液体で濡れ、膜を原料が液状で通過す
るようになり蒸留できなくなった。
ＰＴＦＥの膜面が液体で濡れ、膜を原料が液状で通過す
るようになり蒸留できなくなった。
第４図の点線は、原料液の温度を３０℃、吸収液の温度
５℃として、１５ ｖｏｌの原料を本発明の方法により
３回濃縮すると、１回目で２４ ｖｏ１％、２回目で３
５．５ ｖｏ１％、３回目で４７．５ ｖｏ１％まで濃
縮できるこを示したものである。
５℃として、１５ ｖｏｌの原料を本発明の方法により
３回濃縮すると、１回目で２４ ｖｏ１％、２回目で３
５．５ ｖｏ１％、３回目で４７．５ ｖｏ１％まで濃
縮できるこを示したものである。
実験例 ３
直径の異なる３本の多孔質ＰＴＦＥチューブを用い直径
の大きさの順に重ねて三重のチューブとし、それぞれ別
個の吸収液を循環し、吸収液の増加分は実験例２と同様
に全量前段に還流した。吸収液の流れの方向はそれぞれ
逆向きとした。この方法によれば攪拌槽中の原料は１度
に３回蒸留されることになる。つまり通常の蒸留と比較
すると蒸留塔の３ 段分に 相当す る。用 いたチ
ューブ１１３．５ ｃｍであった。
の大きさの順に重ねて三重のチューブとし、それぞれ別
個の吸収液を循環し、吸収液の増加分は実験例２と同様
に全量前段に還流した。吸収液の流れの方向はそれぞれ
逆向きとした。この方法によれば攪拌槽中の原料は１度
に３回蒸留されることになる。つまり通常の蒸留と比較
すると蒸留塔の３ 段分に 相当す る。用 いたチ
ューブ１１３．５ ｃｍであった。
原料液及び各吸収液中のエタノール濃度、吸収液流量、
還流液流量を第１表に示した。最も内側のチューブの入
口の温度か６．７°Ｃ１攪拌槽の濃度か３０°Ｃのとき
、それぞれのチューブの出入り口の温度は第２表のよう
になった。各チューブ間の温度差が小さいためそれぞれ
の濃縮率は小さかったか、全体としては９．４ｖｏ１％
から １８．３ｖｏ１％まで約１．９倍濃縮され、膜１
枚である実験例１よりも濃縮率は大きかった。
還流液流量を第１表に示した。最も内側のチューブの入
口の温度か６．７°Ｃ１攪拌槽の濃度か３０°Ｃのとき
、それぞれのチューブの出入り口の温度は第２表のよう
になった。各チューブ間の温度差が小さいためそれぞれ
の濃縮率は小さかったか、全体としては９．４ｖｏ１％
から １８．３ｖｏ１％まで約１．９倍濃縮され、膜１
枚である実験例１よりも濃縮率は大きかった。
第１表 吸収液中のエタノール濃度等
第１図は本発明分離法の原理説明図、第２図は液−膜一
液型膜蒸留実験装置概要図、第３図は膜蒸留による原料
液と吸収液中のエタノール濃度の経時変化説明図、第４
図は膜蒸留における原料中のエタノール濃度と吸収液中
のエタノール濃度及び吸収液還流量の関係の説明図。
液型膜蒸留実験装置概要図、第３図は膜蒸留による原料
液と吸収液中のエタノール濃度の経時変化説明図、第４
図は膜蒸留における原料中のエタノール濃度と吸収液中
のエタノール濃度及び吸収液還流量の関係の説明図。
Claims (2)
- （１）疎水性材質の連続微気孔性多孔質体で形成した膜
の一方の面に原料としての揮 発性物質溶存水性液を、他方の面に原料 液より温度の低い回収用水性液を接触さ せ、原料液中の揮発性物質が疎水性多孔 質体表面に保持されている気体との界面 で蒸発し、膜表面及び細孔内に保持され ている気体層をその物質の蒸気圧差を推 進力としてガス拡散により移動して、膜 の他方の気液界面で回収用の水性液に吸 収され、その揮発性物質に関し回収側の 液体を原料液よりも高濃度の水溶液とす ることを特徴とする蒸留方法。 - （２）疎水性材質の連続微気孔性多孔質体で形成した膜
の一方の面に原料としての揮 発性物質溶存水性液を、他方の面に原料 液より温度の低い回収用水性液を接触さ せ、原料液中の揮発性物質が、疎水性多 孔質体表面に保持されている気体との界 面で蒸発し、膜表面及び細孔内に保持さ れている気体層をその物質の蒸気圧差を 推進力としてガス拡散により移動して、 膜の他方の気液界面で回収用の水性液に 吸収されることを利用する揮発性物質溶 存水性液からその溶存揮発性物質を除去 する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1226395A JPH0389922A (ja) | 1989-09-02 | 1989-09-02 | 揮発性物質溶存水性液からその溶存揮発性物質を蒸留により分離する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1226395A JPH0389922A (ja) | 1989-09-02 | 1989-09-02 | 揮発性物質溶存水性液からその溶存揮発性物質を蒸留により分離する方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0389922A true JPH0389922A (ja) | 1991-04-15 |
Family
ID=16844451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1226395A Pending JPH0389922A (ja) | 1989-09-02 | 1989-09-02 | 揮発性物質溶存水性液からその溶存揮発性物質を蒸留により分離する方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0389922A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1993022036A1 (en) * | 1992-04-30 | 1993-11-11 | Tygola Pty.Ltd. | Membrane extraction process |
| US5382364A (en) * | 1991-10-25 | 1995-01-17 | W. L. Gore & Associates, Inc. | Process for removing alcohol from liquids |
| US5817359A (en) * | 1992-04-30 | 1998-10-06 | Palassa Pty. Ltd. | Methods for dealcoholization employing perstration |
| US5824223A (en) * | 1995-11-08 | 1998-10-20 | Rentiers Machinery Proprietary Ltd. | Methods and apparatus for osmotic distillation |
| US5938928A (en) * | 1991-08-01 | 1999-08-17 | Nonap Pty. Ltd. | Osmotic distillation process using a membrane laminate |
| US6112908A (en) * | 1998-02-11 | 2000-09-05 | Rentiers Machinery Pty, Ltd. | Membrane laminates and methods for their preparation |
| US6716146B2 (en) | 2000-08-23 | 2004-04-06 | Sankyo Manufacturing Co., Ltd. | Tool Magazine |
| US7837877B2 (en) | 2006-06-09 | 2010-11-23 | Air Products And Chemicals, Inc. | Process for separating components of a multi-component feed stream |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6014905A (ja) * | 1983-07-08 | 1985-01-25 | Agency Of Ind Science & Technol | 揮発性物質溶存水溶液の濃縮方法 |
-
1989
- 1989-09-02 JP JP1226395A patent/JPH0389922A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6014905A (ja) * | 1983-07-08 | 1985-01-25 | Agency Of Ind Science & Technol | 揮発性物質溶存水溶液の濃縮方法 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5938928A (en) * | 1991-08-01 | 1999-08-17 | Nonap Pty. Ltd. | Osmotic distillation process using a membrane laminate |
| US5382364A (en) * | 1991-10-25 | 1995-01-17 | W. L. Gore & Associates, Inc. | Process for removing alcohol from liquids |
| WO1993022036A1 (en) * | 1992-04-30 | 1993-11-11 | Tygola Pty.Ltd. | Membrane extraction process |
| US5817359A (en) * | 1992-04-30 | 1998-10-06 | Palassa Pty. Ltd. | Methods for dealcoholization employing perstration |
| US5824223A (en) * | 1995-11-08 | 1998-10-20 | Rentiers Machinery Proprietary Ltd. | Methods and apparatus for osmotic distillation |
| US6112908A (en) * | 1998-02-11 | 2000-09-05 | Rentiers Machinery Pty, Ltd. | Membrane laminates and methods for their preparation |
| US6716146B2 (en) | 2000-08-23 | 2004-04-06 | Sankyo Manufacturing Co., Ltd. | Tool Magazine |
| US7837877B2 (en) | 2006-06-09 | 2010-11-23 | Air Products And Chemicals, Inc. | Process for separating components of a multi-component feed stream |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Curcio et al. | Membrane crystallizers | |
| Onsekizoglu | Membrane distillation: principle, advances, limitations and future prospects in food industry | |
| US7955506B2 (en) | Process for dewatering an aqueous organic solution | |
| Tomaszewska | Membrane distillation-examples of applications in technology and environmental protection | |
| Sun et al. | Production of alcohol-free wine and grape spirit by pervaporation membrane technology | |
| Onsekizoglu Bagci | Potential of membrane distillation for production of high quality fruit juice concentrate | |
| JP2010517559A (ja) | 脱アルコール飲料の香りを富化するためのプロセス | |
| Al-Anezi et al. | Potential of membrane distillation–a comprehensive review | |
| JP2012500114A (ja) | 液体混合物の分離方法 | |
| US5382364A (en) | Process for removing alcohol from liquids | |
| CN102107120A (zh) | 一种气扫式膜蒸馏方法 | |
| CN101564649A (zh) | 一种压气膜蒸馏装置与方法 | |
| EP0258884B1 (en) | Method for separating and concentrating an organic component from an aqueous solution containing same | |
| CN106995228B (zh) | 一种高浓度盐水的膜蒸馏方法及蒸馏装置 | |
| JPH0824561B2 (ja) | 低アルコ−ルビ−ルの製造方法 | |
| JPH051710B2 (ja) | ||
| Van Gassel et al. | An energy-efficient membrane distillation process | |
| Basile et al. | Pervaporation and membrane contactors | |
| US12377386B2 (en) | Multi-stage direct contact membrane distillation system and process | |
| JPS62237906A (ja) | 水溶液からの低沸点有機物の分離濃縮方法 | |
| RU2131917C1 (ru) | Способ изготовления крепких вин и алкогольных напитков | |
| RU2408416C2 (ru) | Способ первапорационного выделения с одновременным концентрированием органических веществ и устройство для его осуществления | |
| Upadhyaya et al. | Membrane Distillation and Osmotic Membrane Distillation in Downstream Processing | |
| JPS61199788A (ja) | 醗酵生成物の分離濃縮方法及び連続醗酵方法 | |
| TWM579642U (zh) | 海水淡化循環系統 |