JPH0975601A - 超音波による低温分溜装置およびそれを用いる酒類の製造方法 - Google Patents
超音波による低温分溜装置およびそれを用いる酒類の製造方法Info
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- JPH0975601A JPH0975601A JP7234044A JP23404495A JPH0975601A JP H0975601 A JPH0975601 A JP H0975601A JP 7234044 A JP7234044 A JP 7234044A JP 23404495 A JP23404495 A JP 23404495A JP H0975601 A JPH0975601 A JP H0975601A
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Landscapes
- Distillation Of Fermentation Liquor, Processing Of Alcohols, Vinegar And Beer (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 冷却した被処理液に超音波を照射することを
特徴とした、効率の良い、低温分溜装置およびそれを用
いる酒類の製造方法を提供する。 【解決手段】 被処理液が導入される容器と、該容器内
部に導入された被処理液中から容器気相に向けて超音波
を照射して該処理液を霧化ならびに気化させるための少
なくとも一つの超音波振動子と、該被処理液を冷却する
ための冷却手段と、該容器内もしくは容器外に設けた発
生したミストおよび蒸気の回収手段とからなることを特
徴とする低温分溜装置およびそれを用いる酒類の製造方
法。
特徴とした、効率の良い、低温分溜装置およびそれを用
いる酒類の製造方法を提供する。 【解決手段】 被処理液が導入される容器と、該容器内
部に導入された被処理液中から容器気相に向けて超音波
を照射して該処理液を霧化ならびに気化させるための少
なくとも一つの超音波振動子と、該被処理液を冷却する
ための冷却手段と、該容器内もしくは容器外に設けた発
生したミストおよび蒸気の回収手段とからなることを特
徴とする低温分溜装置およびそれを用いる酒類の製造方
法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷却した被処理液
に超音波を照射することを特徴とした、低温分溜装置お
よびそれを用いる酒類の製造方法に関する。
に超音波を照射することを特徴とした、低温分溜装置お
よびそれを用いる酒類の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、分離・分画方法としては、蒸発を
利用した蒸留塔や蒸発缶が多用されてきた。蒸発は、溶
液中の沸点の違いを利用した、我々が使うことのできる
最も代表的な分離・分画方法である。しかしこの方法
は、次の二点において問題点を有していた。第一に、蒸
発は本来溶液を構成する各成分を、一旦分子単位にまで
バラバラにし、これを再び冷却するという操作であるた
め、非常に大きなエネルギーを必要とした。この時必要
なエネルギーが即ち潜熱である。第二に、広く知られて
いるように、エタノールと水のような溶液は共沸混合物
と呼ばれ、エタノールが高濃度になった溶液では水との
分離が非常に困難であった。この様な場合には塔を高く
し段数を上げなければならないが、装置コストが大きく
なる。
利用した蒸留塔や蒸発缶が多用されてきた。蒸発は、溶
液中の沸点の違いを利用した、我々が使うことのできる
最も代表的な分離・分画方法である。しかしこの方法
は、次の二点において問題点を有していた。第一に、蒸
発は本来溶液を構成する各成分を、一旦分子単位にまで
バラバラにし、これを再び冷却するという操作であるた
め、非常に大きなエネルギーを必要とした。この時必要
なエネルギーが即ち潜熱である。第二に、広く知られて
いるように、エタノールと水のような溶液は共沸混合物
と呼ばれ、エタノールが高濃度になった溶液では水との
分離が非常に困難であった。この様な場合には塔を高く
し段数を上げなければならないが、装置コストが大きく
なる。
【０００３】本発明のように、超音波を利用した分離方
法も提案されている（特開平３−１４３５０１号〜特開
平３−１４３５０５号）。しかし、これらの方法はいず
れも超音波をスプレー式の噴霧器として利用しているだ
けで、噴霧に共する溶液の全てがミストとなるので、ミ
スト中の成分の比率と霧化される前の供給液の成分の比
率は、なんら異なるものではない。これらの方法は、被
濃縮液をミストにすることにより気液境界面積を大きく
して、蒸発を効率的に行わせて、不蒸発成分の濃縮を行
うものであった。
法も提案されている（特開平３−１４３５０１号〜特開
平３−１４３５０５号）。しかし、これらの方法はいず
れも超音波をスプレー式の噴霧器として利用しているだ
けで、噴霧に共する溶液の全てがミストとなるので、ミ
スト中の成分の比率と霧化される前の供給液の成分の比
率は、なんら異なるものではない。これらの方法は、被
濃縮液をミストにすることにより気液境界面積を大きく
して、蒸発を効率的に行わせて、不蒸発成分の濃縮を行
うものであった。
【０００４】超音波を用いる噴霧器以外の濃縮方法も提
案されているが（特開昭５６−１３８６４５号）、この
濃縮法は、超音波を照射したことによって発生したミス
トを、別の容器に移し、そのミストに熱を加えることに
よって、ミスト中の溶媒を蒸発させて溶質を濃縮させる
というものである。したがって、超音波を照射したこと
によって得られる効果は、ミストを得ることであって、
超音波照射する容器内に濃縮液を得るものではない。ま
た、濃縮の推進力は、あくまで熱を加えることによって
得られているのであって、超音波の作用は気液界面の面
積を増やすという効果のみであった。
案されているが（特開昭５６−１３８６４５号）、この
濃縮法は、超音波を照射したことによって発生したミス
トを、別の容器に移し、そのミストに熱を加えることに
よって、ミスト中の溶媒を蒸発させて溶質を濃縮させる
というものである。したがって、超音波を照射したこと
によって得られる効果は、ミストを得ることであって、
超音波照射する容器内に濃縮液を得るものではない。ま
た、濃縮の推進力は、あくまで熱を加えることによって
得られているのであって、超音波の作用は気液界面の面
積を増やすという効果のみであった。
【０００５】また、ミクロ粒子の濃縮法（特開平５−１
８４８４８号）として、粒径の異なる懸濁粒子および分
散粒子を含有した液体を霧化装置によって霧化し、放出
するミスト内にそれより小さな粒径の分子を包含させ、
それより大きい粒径もしくは包含されにくい大きさの粒
子を濃縮する装置が提案されている。しかし、該ミクロ
粒子の濃縮法は、濃縮したい成分はいずれもミストの粒
径に比して大きなものであって、あくまで被濃縮物の粒
径を利用したものでしかない。したがって、ミストの径
よりも圧倒的に小さな径を持つ低分子成分を分別するこ
とができることを示唆するものではない。特公平３−２
３１４９号、特公平５−７１２２３号も知られている。
これは、キャビテーションによりアルコールを気化させ
て、さらに液化回収するものである。しかし、この方法
では、超音波振動を微弱にしたとしても、キャビテーシ
ョンによりアルコールのみならず、水も気化させてしま
い、回収液に水が混入してアルコール濃度が希薄になる
という問題点があった。特に、超音波振動やキャビテー
ションの際に発生する熱によって液温が上昇すると、水
が気化し易くなり、アルコールと水の分離能が低下して
回収されるアルコール濃度が下がるという問題点があっ
た。したがって、アルコールのみを選択的に、気化ある
いは霧化させるためには、液体の温度を低く抑える手段
を設ける必要がある。さらに超音波の出力をキャビテー
ションが生じないように設定する必要があった。特公平
３−２３１４９号、特公平５−７１２２３号中にも記述
されているように、キャビテーションが発生すると、ア
ルコールが酸化されることにもなるが、キャビテーショ
ンの生じない条件では、酸化に対する対策は不要とな
る。
８４８４８号）として、粒径の異なる懸濁粒子および分
散粒子を含有した液体を霧化装置によって霧化し、放出
するミスト内にそれより小さな粒径の分子を包含させ、
それより大きい粒径もしくは包含されにくい大きさの粒
子を濃縮する装置が提案されている。しかし、該ミクロ
粒子の濃縮法は、濃縮したい成分はいずれもミストの粒
径に比して大きなものであって、あくまで被濃縮物の粒
径を利用したものでしかない。したがって、ミストの径
よりも圧倒的に小さな径を持つ低分子成分を分別するこ
とができることを示唆するものではない。特公平３−２
３１４９号、特公平５−７１２２３号も知られている。
これは、キャビテーションによりアルコールを気化させ
て、さらに液化回収するものである。しかし、この方法
では、超音波振動を微弱にしたとしても、キャビテーシ
ョンによりアルコールのみならず、水も気化させてしま
い、回収液に水が混入してアルコール濃度が希薄になる
という問題点があった。特に、超音波振動やキャビテー
ションの際に発生する熱によって液温が上昇すると、水
が気化し易くなり、アルコールと水の分離能が低下して
回収されるアルコール濃度が下がるという問題点があっ
た。したがって、アルコールのみを選択的に、気化ある
いは霧化させるためには、液体の温度を低く抑える手段
を設ける必要がある。さらに超音波の出力をキャビテー
ションが生じないように設定する必要があった。特公平
３−２３１４９号、特公平５−７１２２３号中にも記述
されているように、キャビテーションが発生すると、ア
ルコールが酸化されることにもなるが、キャビテーショ
ンの生じない条件では、酸化に対する対策は不要とな
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑み、キャビテーションの発生が起こらない条件下で超
音波を用い、分離能を高く保つための冷却手段を設け
た、所要エネルギーが小さく装置コストの低い効率的な
分溜装置およびそれを用いた酒類の製造方法を提供する
ものである。
鑑み、キャビテーションの発生が起こらない条件下で超
音波を用い、分離能を高く保つための冷却手段を設け
た、所要エネルギーが小さく装置コストの低い効率的な
分溜装置およびそれを用いた酒類の製造方法を提供する
ものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成すべく、鋭意研究を重ねた結果、超音波振動子を備
えた分溜装置を用い、被濃縮液中から気相に向けて超音
波を照射し、被濃縮液を霧化および気化させ、ミストお
よび蒸気を回収し、目的物質の成分を測定したところ、
超音波処理液の残さ中の濃度が、気相側へ移行したミス
トおよび蒸気中の濃度と比べて著しく異なっていること
を見いだした。さらに、この装置に供給する被処理液の
温度を様々に変えて成分濃度を調べてみたところ、気相
側と液相側の成分濃度の違いが低い温度に保ったときほ
ど大きくなっていることを見いだし、本発明を完成する
に至った。
達成すべく、鋭意研究を重ねた結果、超音波振動子を備
えた分溜装置を用い、被濃縮液中から気相に向けて超音
波を照射し、被濃縮液を霧化および気化させ、ミストお
よび蒸気を回収し、目的物質の成分を測定したところ、
超音波処理液の残さ中の濃度が、気相側へ移行したミス
トおよび蒸気中の濃度と比べて著しく異なっていること
を見いだした。さらに、この装置に供給する被処理液の
温度を様々に変えて成分濃度を調べてみたところ、気相
側と液相側の成分濃度の違いが低い温度に保ったときほ
ど大きくなっていることを見いだし、本発明を完成する
に至った。
【０００８】すなわち、本発明は、（１）被処理液が導
入される容器と、該容器内部に導入された被処理液中か
ら容器気相に向けて超音波を照射して該処理液を霧化な
らびに気化させるための少なくとも一つの超音波振動子
と、該被処理液を冷却するための冷却手段と、該容器内
もしくは容器外に設けた発生したミストおよび蒸気の回
収手段とからなる低温分溜装置、（２）キャビテーショ
ンを発生するしきい値以下の超音波を前記超音波振動子
から照射する（１）記載の低温分溜装置、（３）前記被
処理液がアルコールを含む（１）記載の低温分溜装置、
（４）前記アルコール溶液の温度が３０℃以下である
（１）記載の低温分溜装置、（５）前記被処理液が海水
であり、発生したミストおよび蒸気の回収液中の塩分濃
度を低下させる（１）記載の低温分溜装置、（６）前記
被処理液が石油を含む（１）記載の低温分溜装置、
（７）太陽電池を駆動用電力源として用いる（１）記載
の低温分溜装置、（８）（１）記載の装置を用い、清
酒、ビール、ワインおよびその他のアルコール飲料を処
理する酒類の製造方法、および、（９）（１）記載の装
置を用い、微生物菌体を含む発酵液あるいは微生物菌体
を除いた後の発酵ろ液を処理する発酵液の処理方法、を
提供するものである。
入される容器と、該容器内部に導入された被処理液中か
ら容器気相に向けて超音波を照射して該処理液を霧化な
らびに気化させるための少なくとも一つの超音波振動子
と、該被処理液を冷却するための冷却手段と、該容器内
もしくは容器外に設けた発生したミストおよび蒸気の回
収手段とからなる低温分溜装置、（２）キャビテーショ
ンを発生するしきい値以下の超音波を前記超音波振動子
から照射する（１）記載の低温分溜装置、（３）前記被
処理液がアルコールを含む（１）記載の低温分溜装置、
（４）前記アルコール溶液の温度が３０℃以下である
（１）記載の低温分溜装置、（５）前記被処理液が海水
であり、発生したミストおよび蒸気の回収液中の塩分濃
度を低下させる（１）記載の低温分溜装置、（６）前記
被処理液が石油を含む（１）記載の低温分溜装置、
（７）太陽電池を駆動用電力源として用いる（１）記載
の低温分溜装置、（８）（１）記載の装置を用い、清
酒、ビール、ワインおよびその他のアルコール飲料を処
理する酒類の製造方法、および、（９）（１）記載の装
置を用い、微生物菌体を含む発酵液あるいは微生物菌体
を除いた後の発酵ろ液を処理する発酵液の処理方法、を
提供するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】既に述べたように、蒸発は、溶液
中の沸点の違いを利用した、我々が使うことのできる最
も代表的な分離・分画方法である。しかし、この方法
は、次の二点において問題点を有している。第一に、蒸
発は、本来溶液を構成する各成分を、一旦分子単位にま
でバラバラにし、これを再び冷却するという操作である
ため、非常に大きなエネルギーを必要とした。この時必
要なエネルギーが即ち潜熱である。第二に、広く知られ
ているように、エタノールと水のような溶液は共沸混合
物と呼ばれ、エタノールが高濃度になった溶液では水と
の分離が非常に困難であった。
中の沸点の違いを利用した、我々が使うことのできる最
も代表的な分離・分画方法である。しかし、この方法
は、次の二点において問題点を有している。第一に、蒸
発は、本来溶液を構成する各成分を、一旦分子単位にま
でバラバラにし、これを再び冷却するという操作である
ため、非常に大きなエネルギーを必要とした。この時必
要なエネルギーが即ち潜熱である。第二に、広く知られ
ているように、エタノールと水のような溶液は共沸混合
物と呼ばれ、エタノールが高濃度になった溶液では水と
の分離が非常に困難であった。
【００１０】ところが本発明は、以下の理由により上記
の問題を解決することができる。例えば、エタノールと
水の混合溶液中では、分子レベルでエタノールと水は固
有のクラスター構造を形成することが知られている。こ
れは、エタノールのような親水基と疎水基を合わせ持つ
両親媒性の物質が、水に溶けていることにより生ずるも
ので、水素結合を介して非常に大きな分子集団を形成す
ることが知られてきている（西信之、最田優：化学と工
業、第４７巻、第２号、１９９４年）。特にアルコール
濃度が一定以上（アルコールと水の分子比が１対１０以
上）になった場合、そのクラスターの大きさを質量分析
装置で測定した時、質量数約３００までにはエタノール
のポリマーのみが主として観察され、水分子はほとんど
存在しない。一方、水分子は１０量体以上のエタノール
と共に存在し、その質量数は５００を超えている。すな
わち、エタノールはほぼ純粋な形で低分子のまま存在す
るのに対して、水は大きな集団として存在している。こ
の時、比較的小さな超音波のエネルギーが与えられた場
合、小さなエタノールのみが気相中に飛び出しやすくな
っている訳である。
の問題を解決することができる。例えば、エタノールと
水の混合溶液中では、分子レベルでエタノールと水は固
有のクラスター構造を形成することが知られている。こ
れは、エタノールのような親水基と疎水基を合わせ持つ
両親媒性の物質が、水に溶けていることにより生ずるも
ので、水素結合を介して非常に大きな分子集団を形成す
ることが知られてきている（西信之、最田優：化学と工
業、第４７巻、第２号、１９９４年）。特にアルコール
濃度が一定以上（アルコールと水の分子比が１対１０以
上）になった場合、そのクラスターの大きさを質量分析
装置で測定した時、質量数約３００までにはエタノール
のポリマーのみが主として観察され、水分子はほとんど
存在しない。一方、水分子は１０量体以上のエタノール
と共に存在し、その質量数は５００を超えている。すな
わち、エタノールはほぼ純粋な形で低分子のまま存在す
るのに対して、水は大きな集団として存在している。こ
の時、比較的小さな超音波のエネルギーが与えられた場
合、小さなエタノールのみが気相中に飛び出しやすくな
っている訳である。
【００１１】このことは、蒸発が全ての分子をバラバラ
にせねばならないエネルギーに比べて、著しく小さなエ
ネルギーで分離を可能にすることの理由である。しか
も、より純粋な形でエタノールを分離できる理由ともな
っている。
にせねばならないエネルギーに比べて、著しく小さなエ
ネルギーで分離を可能にすることの理由である。しか
も、より純粋な形でエタノールを分離できる理由ともな
っている。
【００１２】さらに、この様な溶液の温度を低下させた
場合、水分子はその水素結合をより強固にし、エタノー
ルは水よりも凝固点がかなり低いので、低分子のエタノ
ールのみのクラスターは、大きな水を含むクラスターと
比べてより超音波のエネルギーによって運動エネルギー
ないし気化エネルギーが与えられやすい状態となってい
る。かくて、低温度において被処理液を超音波分溜する
と、より純粋に分離を可能とするわけである。
場合、水分子はその水素結合をより強固にし、エタノー
ルは水よりも凝固点がかなり低いので、低分子のエタノ
ールのみのクラスターは、大きな水を含むクラスターと
比べてより超音波のエネルギーによって運動エネルギー
ないし気化エネルギーが与えられやすい状態となってい
る。かくて、低温度において被処理液を超音波分溜する
と、より純粋に分離を可能とするわけである。
【００１３】加えて、ミストが発生する場合には、温度
が低いほどそのミスト径が小さくなることが知られてお
り、より粘度が低く、表面張力および密度が小さいエタ
ノールがミスト中に多く含まれやすくなる。
が低いほどそのミスト径が小さくなることが知られてお
り、より粘度が低く、表面張力および密度が小さいエタ
ノールがミスト中に多く含まれやすくなる。
【００１４】また、低い温度で操作を行うので、食品や
飲料の風味を損なうことなく分離を可能とする。低温で
なければならない理由として、以下のごとき知見もあ
る。通常、気化もしくは蒸発を促進させたいと考えるな
らば、温度を上昇せしめることが考えられる。ところ
が、上記のごとく、本発明の作用は温度が低いほど分離
の効率が良い。このことは、本発明によって初めて明ら
かになったことであって、通念上の常識には反するもの
であった。さらに、冷却手段を持たない場合、超音波振
動子を作動させ続けると、超音波の作用によって被処理
液中の温度はしだいに上昇する。よって、分離効率が低
下することとなる。以上のような理由から、分離効率を
高めるには温度を低下せしめることが必要不可欠である
ことがわかった。
飲料の風味を損なうことなく分離を可能とする。低温で
なければならない理由として、以下のごとき知見もあ
る。通常、気化もしくは蒸発を促進させたいと考えるな
らば、温度を上昇せしめることが考えられる。ところ
が、上記のごとく、本発明の作用は温度が低いほど分離
の効率が良い。このことは、本発明によって初めて明ら
かになったことであって、通念上の常識には反するもの
であった。さらに、冷却手段を持たない場合、超音波振
動子を作動させ続けると、超音波の作用によって被処理
液中の温度はしだいに上昇する。よって、分離効率が低
下することとなる。以上のような理由から、分離効率を
高めるには温度を低下せしめることが必要不可欠である
ことがわかった。
【００１５】本発明低温分溜装置に用いる超音波照射手
段としては、超音波振動子などが挙げられ、これらは、
容器内に少なくとも一つ設け、被濃縮処理溶液中から容
器気相へ向けて超音波照射できるように配置する。ま
た、配置する振動子の出力および発振周波数は、濃縮の
程度、装置の形状にもよるが、振動子１個当たり１０〜
１００Ｗ程度、０.１ＭＨｚ以上が望ましい。かかる超
音波としてはキャビテーションを発生するしきい値以下
のもので十分である。
段としては、超音波振動子などが挙げられ、これらは、
容器内に少なくとも一つ設け、被濃縮処理溶液中から容
器気相へ向けて超音波照射できるように配置する。ま
た、配置する振動子の出力および発振周波数は、濃縮の
程度、装置の形状にもよるが、振動子１個当たり１０〜
１００Ｗ程度、０.１ＭＨｚ以上が望ましい。かかる超
音波としてはキャビテーションを発生するしきい値以下
のもので十分である。
【００１６】被処理液を冷却するための手段としては、
恒温冷水循環器、投込み式冷却器等が挙げられ、ミスト
および蒸気の回収手段としては、ラシヒリングを充填し
た冷却カラム、回転型のファン、熱交換機、クーリング
パイプ、プレートクーラー等が挙げられる。
恒温冷水循環器、投込み式冷却器等が挙げられ、ミスト
および蒸気の回収手段としては、ラシヒリングを充填し
た冷却カラム、回転型のファン、熱交換機、クーリング
パイプ、プレートクーラー等が挙げられる。
【００１７】本発明低温分溜装置における処理温度は、
被処理液の性質にもよるが、３０℃以下、望ましくは０
℃〜２０℃である。
被処理液の性質にもよるが、３０℃以下、望ましくは０
℃〜２０℃である。
【００１８】本発明低温分溜装置に導入される被処理液
としては、清酒、ビール、ワインおよびその他のアルコ
ール飲料等のアルコール含有液体、海水、水道水、微生
物菌体含有発酵液または微生物菌体除去後の醗酵ろ液、
石油含有液体などが挙げられる。
としては、清酒、ビール、ワインおよびその他のアルコ
ール飲料等のアルコール含有液体、海水、水道水、微生
物菌体含有発酵液または微生物菌体除去後の醗酵ろ液、
石油含有液体などが挙げられる。
【００１９】したがって、本発明低温分溜装置を種々の
目的に使用することができる。例えば、清酒、ビール、
ワインおよびその他のアルコール飲料等を処理して酒類
を製造することができる。また、微生物菌体含有発酵液
または微生物菌体除去後の醗酵ろ液などを処理して目的
成分を濃縮することもできる。海水を処理して塩分濃度
を低下させることもできる。さらに、ガソリンを処理し
て目的成分の濃縮もしくは除去等を行うこともできる。
目的に使用することができる。例えば、清酒、ビール、
ワインおよびその他のアルコール飲料等を処理して酒類
を製造することができる。また、微生物菌体含有発酵液
または微生物菌体除去後の醗酵ろ液などを処理して目的
成分を濃縮することもできる。海水を処理して塩分濃度
を低下させることもできる。さらに、ガソリンを処理し
て目的成分の濃縮もしくは除去等を行うこともできる。
【００２０】また、本発明低温分溜装置を駆動する動力
源は電力が適当であるが、かかる電力を太陽電池により
供給し、省エネルギー化を図ることもできる。
源は電力が適当であるが、かかる電力を太陽電池により
供給し、省エネルギー化を図ることもできる。
【００２１】図１に、本発明の低温分溜装置の概略図の
一例を示す。図１は、エタノール溶液などの被処理液を
保管するタンク１と、被処理液を冷却するためのコイル
２と、被処理液を超音波照射部４へ導入するための流路
３、超音波振動子５と、超音波照射された液体が装置外
へ出て行くための流路６、超音波照射後の残さを貯蔵す
るための貯留タンク７、超音波照射部４にて発生したエ
タノール蒸気およびミストを冷却するための冷却装置８
および凝縮した高エタノール溶液を貯めていくための容
器９から構成されている。冷却装置８と超音波照射部４
は同一の容器内に納められている。冷却コイル２は、超
音波振動子５から照射される超音波の進行経路を邪魔し
ないよう考慮されて設置されている。
一例を示す。図１は、エタノール溶液などの被処理液を
保管するタンク１と、被処理液を冷却するためのコイル
２と、被処理液を超音波照射部４へ導入するための流路
３、超音波振動子５と、超音波照射された液体が装置外
へ出て行くための流路６、超音波照射後の残さを貯蔵す
るための貯留タンク７、超音波照射部４にて発生したエ
タノール蒸気およびミストを冷却するための冷却装置８
および凝縮した高エタノール溶液を貯めていくための容
器９から構成されている。冷却装置８と超音波照射部４
は同一の容器内に納められている。冷却コイル２は、超
音波振動子５から照射される超音波の進行経路を邪魔し
ないよう考慮されて設置されている。
【００２２】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明
するが、これらの実施例は本発明を何ら限定するもので
はない。 実施例１ まず、本発明による装置の基礎的な能力を知るために、
超音波照射することにより気相中へどれだけのエタノー
ルが放出されるのかを知るために、次の実験を行った。
５リットル腕付きフラスコに様々な濃度のエタノール水
溶液２リットルを入れ、２.３ＭＨｚ,２０Ｗの超音波を
７６０ｍｍＨｇ下で１０、３０、５０℃の各温度で１０
分間照射した。この時発生する蒸気およびミストを、コ
ンプレッサーにより２ｋｇｆ／ｃｍ2の空気で強制的に
大気中に放出させた。照射前後の液重量を電子天秤に
て、エタノール濃度をオートサンプラー付きガスクロマ
トグラフィ(ＴＣＤ検出器)にて測定した。これらの値か
ら、発生した蒸気およびミスト中のエタノール平均濃度
を次のように求めた。分溜前のエタノール濃度をＰ1(Ｗ
ｔ.％)、その時のエタノール溶液の重さをＷ1(ｇ)、分
溜後のエタノール濃度をＰ2(Ｗｔ.％)、その時のエタノ
ール溶液の重さをＷ2(ｇ)とすると、飛散したミスト中
の平均アルコール濃度Ｐavg(Ｗｔ.％)は、 Ｐavg=(Ｐ1ｘＷ1−Ｐ2ｘＷ2)／(Ｗ1-Ｗ2) として計算することができる。この結果を図示したもの
が図２である。エタノール／水系の７６０ｍｍＨｇ下で
の等圧気液平衡曲線（実線）と比べ、１５ｍｏｌ.％以
上で、超音波分溜装置による分離の方が優れていた。ま
た、温度が低いほどエタノール分離性能が向上し、１０
℃、５０ｍｏｌ.％、においてほとんど１００ｍｏｌ.％
のエタノールを分離した。２０℃においては、１０℃と
３０℃の条件下での実験結果の中間の値を示した。エタ
ノールと水は、共沸混合物と呼ばれ、従来の分離方法で
は非常に分離困難な混合物であった。本結果は温度が低
いほど分離効率が良く、１００％のエタノールを効率よ
く得るためには被処理液を低温条件下におくことによっ
て、非常に劇的な効果がもたらされることが判明した。
エネルギー効率を計算した結果を図３に示すが、等圧気
液平衡において必要とする蒸発潜熱（図３中実線）に比
して４〜１０倍効率が良く、温度が高い程優れていた。
しかし、３０℃あるいは５０℃の条件下では分離効率が
低下するので、ある濃度のエタノール水溶液から１００
％のエタノールを回収するために実際に必要とするエネ
ルギーは、３０℃以下に温度を保った場合の方が優れて
いることとなる。このように、温度を低く保つことは必
要不可欠のことである。すなわち、分離効率は分離能
（図２）と分溜の回数で決まる。温度が上昇すると、確
かに図３に示すように低いエネルギーでも分溜ができる
が、分離能が低下する。したがって、１００％のアルコ
ールを得るためには、作業回数を増やさなくてはならな
い。一回あたりのエネルギーは少ないが、分溜回数を増
やさなければならないため、トータルのエネルギーは結
局少なくできない。このように、低温条件下で分溜する
方がより有利であることがわかる。これらの実験結果
は、メガヘルツオーダーの超音波を照射することによっ
て高い効率でエタノール水溶液からエタノールを分離で
きることを示唆していた。
するが、これらの実施例は本発明を何ら限定するもので
はない。 実施例１ まず、本発明による装置の基礎的な能力を知るために、
超音波照射することにより気相中へどれだけのエタノー
ルが放出されるのかを知るために、次の実験を行った。
５リットル腕付きフラスコに様々な濃度のエタノール水
溶液２リットルを入れ、２.３ＭＨｚ,２０Ｗの超音波を
７６０ｍｍＨｇ下で１０、３０、５０℃の各温度で１０
分間照射した。この時発生する蒸気およびミストを、コ
ンプレッサーにより２ｋｇｆ／ｃｍ2の空気で強制的に
大気中に放出させた。照射前後の液重量を電子天秤に
て、エタノール濃度をオートサンプラー付きガスクロマ
トグラフィ(ＴＣＤ検出器)にて測定した。これらの値か
ら、発生した蒸気およびミスト中のエタノール平均濃度
を次のように求めた。分溜前のエタノール濃度をＰ1(Ｗ
ｔ.％)、その時のエタノール溶液の重さをＷ1(ｇ)、分
溜後のエタノール濃度をＰ2(Ｗｔ.％)、その時のエタノ
ール溶液の重さをＷ2(ｇ)とすると、飛散したミスト中
の平均アルコール濃度Ｐavg(Ｗｔ.％)は、 Ｐavg=(Ｐ1ｘＷ1−Ｐ2ｘＷ2)／(Ｗ1-Ｗ2) として計算することができる。この結果を図示したもの
が図２である。エタノール／水系の７６０ｍｍＨｇ下で
の等圧気液平衡曲線（実線）と比べ、１５ｍｏｌ.％以
上で、超音波分溜装置による分離の方が優れていた。ま
た、温度が低いほどエタノール分離性能が向上し、１０
℃、５０ｍｏｌ.％、においてほとんど１００ｍｏｌ.％
のエタノールを分離した。２０℃においては、１０℃と
３０℃の条件下での実験結果の中間の値を示した。エタ
ノールと水は、共沸混合物と呼ばれ、従来の分離方法で
は非常に分離困難な混合物であった。本結果は温度が低
いほど分離効率が良く、１００％のエタノールを効率よ
く得るためには被処理液を低温条件下におくことによっ
て、非常に劇的な効果がもたらされることが判明した。
エネルギー効率を計算した結果を図３に示すが、等圧気
液平衡において必要とする蒸発潜熱（図３中実線）に比
して４〜１０倍効率が良く、温度が高い程優れていた。
しかし、３０℃あるいは５０℃の条件下では分離効率が
低下するので、ある濃度のエタノール水溶液から１００
％のエタノールを回収するために実際に必要とするエネ
ルギーは、３０℃以下に温度を保った場合の方が優れて
いることとなる。このように、温度を低く保つことは必
要不可欠のことである。すなわち、分離効率は分離能
（図２）と分溜の回数で決まる。温度が上昇すると、確
かに図３に示すように低いエネルギーでも分溜ができる
が、分離能が低下する。したがって、１００％のアルコ
ールを得るためには、作業回数を増やさなくてはならな
い。一回あたりのエネルギーは少ないが、分溜回数を増
やさなければならないため、トータルのエネルギーは結
局少なくできない。このように、低温条件下で分溜する
方がより有利であることがわかる。これらの実験結果
は、メガヘルツオーダーの超音波を照射することによっ
て高い効率でエタノール水溶液からエタノールを分離で
きることを示唆していた。
【００２３】実施例２ 図１に示す装置を用いて、様々なアルコール濃度の清酒
を処理し、被処理液中のエタノール濃度と容器９に得ら
れる高アルコール清酒中のアルコール濃度の関係を調べ
てみたところ図２とほとんど同様の関係を得ることがで
きることを確認した。またこの時、超音波処理すること
によって得られた、アルコールをかなり低下させた後の
清酒を適当なアルコール濃度になるように割水し、当社
の生酒とともにきき酒評価を行った。その結果、パネラ
ー２４名中全員が低温超音波分溜装置によって処理され
た酒を選択した。また、この時同時に得られる高アルコ
ール側の清酒を割水し、きき酒評価に供したところ、ス
ピリッツ類に近いが極めてまろやかな清酒が得られたこ
とがわかった。
を処理し、被処理液中のエタノール濃度と容器９に得ら
れる高アルコール清酒中のアルコール濃度の関係を調べ
てみたところ図２とほとんど同様の関係を得ることがで
きることを確認した。またこの時、超音波処理すること
によって得られた、アルコールをかなり低下させた後の
清酒を適当なアルコール濃度になるように割水し、当社
の生酒とともにきき酒評価を行った。その結果、パネラ
ー２４名中全員が低温超音波分溜装置によって処理され
た酒を選択した。また、この時同時に得られる高アルコ
ール側の清酒を割水し、きき酒評価に供したところ、ス
ピリッツ類に近いが極めてまろやかな清酒が得られたこ
とがわかった。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の低温分溜
装置を用いれば、容器内の液面下から気相に向かって超
音波を照射することにより、極めて簡単に、効率よくエ
タノールやガソリンの分離、または海水からの水の分離
を行うことができる。また、本発明低温分溜装置は所要
エネルギーが少なく、装置コストも低いという利点を有
する。
装置を用いれば、容器内の液面下から気相に向かって超
音波を照射することにより、極めて簡単に、効率よくエ
タノールやガソリンの分離、または海水からの水の分離
を行うことができる。また、本発明低温分溜装置は所要
エネルギーが少なく、装置コストも低いという利点を有
する。
【図１】 本発明低温超音波分溜装置の一具体例を示す
図である。
図である。
【図２】 実施例１に示した実験を行ったときの、エタ
ノール水溶液のモル濃度（横軸）に対する気相中に放出
されたエタノールの平均モル濃度（縦軸）を示すグラフ
である。
ノール水溶液のモル濃度（横軸）に対する気相中に放出
されたエタノールの平均モル濃度（縦軸）を示すグラフ
である。
【図３】実施例１に示した実験を行ったときの、１リッ
トルのエタノール溶液を気化あるいは霧化させるために
必要とするエネルギーを示している。横軸はエタノール
水溶液のモル濃度を示している。実線は財団法人醗酵工
業協会編、アルコールハンドブック１６８ページから引
用した、７６０ｍｍＨｇ下での蒸留時の潜熱を示してい
る。
トルのエタノール溶液を気化あるいは霧化させるために
必要とするエネルギーを示している。横軸はエタノール
水溶液のモル濃度を示している。実線は財団法人醗酵工
業協会編、アルコールハンドブック１６８ページから引
用した、７６０ｍｍＨｇ下での蒸留時の潜熱を示してい
る。
１：被処理液を保管するタンク、２：冷却コイル、３：
流路、４：超音波照射部、５：超音波振動子、６：流
路、７：貯留タンク、８：冷却コイル、９：容器
流路、４：超音波照射部、５：超音波振動子、６：流
路、７：貯留タンク、８：冷却コイル、９：容器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 正典 愛知県豊橋市大岩町字小山塚20番地 本多 電子株式会社内 (72)発明者 佐々木 浩 東京都中央区京橋２丁目16番１号京橋清水 ビル 株式会社服部セイコー内
Claims (9)
- 【請求項１】 被処理液が導入される容器と、該容器内
部に導入された被処理液中から容器気相に向けて超音波
を照射して該処理液を霧化ならびに気化させるための少
なくとも一つの超音波振動子と、該被処理液を冷却する
ための冷却手段と、該容器内もしくは容器外に設けた発
生したミストおよび蒸気の回収手段とからなる低温分溜
装置。 - 【請求項２】 キャビテーションを発生するしきい値以
下の超音波を前記超音波振動子から照射する請求項１記
載の低温分溜装置。 - 【請求項３】 前記被処理液がアルコールを含む請求項
１記載の低温分溜装置。 - 【請求項４】 前記アルコール溶液の温度が３０℃以下
である請求項１記載の低温分溜装置。 - 【請求項５】 前記被処理液が海水であり、発生したミ
ストおよび蒸気の回収液中の塩分濃度を低下させる請求
項１記載の低温分溜装置。 - 【請求項６】 前記被処理液が石油を含む請求項１記載
の低温分溜装置。 - 【請求項７】 太陽電池を駆動用電力源として用いる請
求項１記載の低温分溜装置。 - 【請求項８】 請求項１記載の装置を用い、清酒、ビー
ル、ワインおよびその他のアルコール飲料を処理する酒
類の製造方法。 - 【請求項９】 請求項１記載の装置を用い、微生物菌体
を含む発酵液あるいは微生物菌体を除いた後の発酵ろ液
を処理する発酵液の処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23404495A JP3822267B2 (ja) | 1995-09-12 | 1995-09-12 | 超音波による低温分溜装置およびそれを用いる酒類の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23404495A JP3822267B2 (ja) | 1995-09-12 | 1995-09-12 | 超音波による低温分溜装置およびそれを用いる酒類の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0975601A true JPH0975601A (ja) | 1997-03-25 |
| JP3822267B2 JP3822267B2 (ja) | 2006-09-13 |
Family
ID=16964698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23404495A Expired - Fee Related JP3822267B2 (ja) | 1995-09-12 | 1995-09-12 | 超音波による低温分溜装置およびそれを用いる酒類の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3822267B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005066553A (ja) * | 2003-08-27 | 2005-03-17 | Choonpa Jozosho Kk | 溶液の超音波分離方法とこの方法に使用される超音波分離装置 |
| JP2006052320A (ja) * | 2004-08-11 | 2006-02-23 | Choonpa Jozosho Kk | 石油の脱硫方法と脱硫装置 |
| JP2006051442A (ja) * | 2004-08-11 | 2006-02-23 | Choonpa Jozosho Kk | 液体の分離方法と分離装置 |
| JP2006077225A (ja) * | 2004-08-09 | 2006-03-23 | Choonpa Jozosho Kk | 石油の分離方法と分離装置 |
| JP2008049220A (ja) * | 2006-08-22 | 2008-03-06 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 粒子の分離方法と分離装置 |
| CN112694962A (zh) * | 2021-02-03 | 2021-04-23 | 贵州省旱粮研究所 | 一种蒸馏固体发酵酒醅生产白酒的蒸馏装置 |
-
1995
- 1995-09-12 JP JP23404495A patent/JP3822267B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005066553A (ja) * | 2003-08-27 | 2005-03-17 | Choonpa Jozosho Kk | 溶液の超音波分離方法とこの方法に使用される超音波分離装置 |
| JP2006077225A (ja) * | 2004-08-09 | 2006-03-23 | Choonpa Jozosho Kk | 石油の分離方法と分離装置 |
| JP2006052320A (ja) * | 2004-08-11 | 2006-02-23 | Choonpa Jozosho Kk | 石油の脱硫方法と脱硫装置 |
| JP2006051442A (ja) * | 2004-08-11 | 2006-02-23 | Choonpa Jozosho Kk | 液体の分離方法と分離装置 |
| JP2008049220A (ja) * | 2006-08-22 | 2008-03-06 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 粒子の分離方法と分離装置 |
| CN112694962A (zh) * | 2021-02-03 | 2021-04-23 | 贵州省旱粮研究所 | 一种蒸馏固体发酵酒醅生产白酒的蒸馏装置 |
| CN112694962B (zh) * | 2021-02-03 | 2023-06-30 | 贵州省旱粮研究所 | 一种蒸馏固体发酵酒醅生产白酒的蒸馏装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3822267B2 (ja) | 2006-09-13 |
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