JPS60206408A - 汁液の濃縮方法 - Google Patents

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】 本発明は汁液の濃縮方法に関する。

一般に食品製造においては、廃液として種々の汁液が発
生する。かかる食品廃液はＢＯＤが高く、そのまま廃棄
することは公害を招来するおそれがあると共に、汁液中
には多量のタンパク質、脂肪、炭水化物等を含有するの
で、これをそのまま廃棄することは、食品資源の点から
不経済でもある。

因に、バレイショを磨砕し、デンプンを分離した後の汁
液は、ＢＯＤが１００００〜４００００にも達し、しか
も、タンパク質が２〜３％も含有されている。

このために、従来より食品汁液を逆浸透法や限外濾過法
等の膜分離法によって処理して、タンパク質を回収する
と共に、汁液のＢＯＤを下げる方法が多く提案されてい
る。しかしながら、一般に食品汁液は、食品製造工程か
ら高温の廃液として排出されるため、上記のような膜分
離処理法による場合は、汁液を一旦、常温付近まで冷却
する必要があり、そのために余分の装置や費用を要する
ほか、一般に汁液は浸透圧が高く、処理に高圧を必要と
し、従ってまた、膜処理の過程において膜表面にゲル層
が発生し、或いは膜が目詰りして、膜透過水量の経時低
下が著しい。更に、膜透過液の水質が十分に清浄ではな
い。

本発明者らは、上記の問題を解決するために鋭意研究し
た結果、食品の製造工程から排出される汁液が高温であ
ることを利用し、これを駆動力とする膜処理によって、
温度が高いままに、しかも、特に中和や濾過等の前処理
をせずに、濃縮効率を高く保持しつつ、汁液を高濃縮す
る方法を見出して、本発明に至ったものである。

本発明は、可溶性有価物を含有する汁液の濃縮方法にお
いて、水蒸気は透過させるが、水は透過させない疎水性
重合体多孔質膜の一面側に所定の高温の汁液を接触させ
、この汁液から水蒸気を発生させ、これを上記多孔質膜
の他面側に透過させ、冷却して凝縮させることを特徴と
する。

本発明の方法において、汁液とは食品の製造工程から排
出され、蛋白質、脂肪、炭水化物等の可溶性有価物を含
有する廃液をいう。

本発明の方法において、汁液から発生し、疎水性重合体
多孔質膜を透過した水蒸気を冷却し、凝縮させるために
、次のいずれかの方法によることができる。

その第１は、水蒸気は透過させるが、水は透過させない
疎水性重合体多孔質膜の一面側に所定の高温の汁液を接
触させ、この重合体膜の他面側に膜面から適宜の間隔を
おいて所定の低温に保持した伝熱壁を設け、上記汁液か
ら発生し、重合体膜を透過した水蒸気を上記伝熱壁土で
冷却し、凝縮させて凝縮水を得る一方、可溶性有価成分
は膜を透過しないので、これを汁液中に濃縮するのであ
る。

第２は、疎水性重合体多孔質膜の一面側に上記のように
所定の高温の汁液を接触させ、他面側には所定の低温の
冷却媒体、例えば、冷却水を接触させることにより、汁
液から発生し、重合体を透過した水蒸気を直接に冷却媒
体にて冷却して凝縮させ、これを冷却媒体中に得る一方
、汁液を上記と同様に濃縮するのである。

本発明の方法においては、上記重合体多孔質膜は、汁液
に対して疎水性であり、更に水目体は透過させないが、
水蒸気は透過させる性質を有することが必要である。従
って、かかる疎水性重合体多孔質膜は、通常、０．０５
〜５０μｍ、好ましくは０．１〜１０μｍｉ度の微孔を
有し、且つ、多孔度が５０％以上であることが好ましい
。また、膜厚は特に制限されるものではないが、通常、
１〜３００μｍ、好ましくは５〜５０μｍ程度である。

　］従って、本発明においては、かかる重合体膜として
、ポリテトラフルオロエチレン樹脂のようなフッ素系樹
脂からなる多孔質膜が、疎水性であると共に耐熱性にす
ぐれるために特に好ましく用いられる。また、例えば、
フッ化ビニリデン樹脂やエチレン−テトラフルオロエチ
レン共重合樹脂等のようなフッ素系樹脂の溶液又は溶融
液を押出成形して得られる多孔質膜も好ましく用いられ
る。

しかし、例えばポリスルホンやセルロース樹脂のような
親水性樹脂からなる多孔質膜でも、表面にフッ素系樹脂
やシリコーン樹脂等の撥水性樹脂を被覆して疎水性の多
孔質表面を付与するときは、これら樹脂膜も使用するこ
とができる。

次に、本発明の方法を実施するのに好適な装置について
、図面に基づいて説明する。

第１図及び第２図は上記第１の方法を実施するために好
適な装置の一例を示す。

即ち、外管１内には上記したような疎水性重合体多孔質
膜よりなる膜管２が同軸的に配設されており、外管と膜
管との間に高温の汁液のための原液通路３が形成されて
いる。従って、外管は保温性を有することが好ましく、
例えば樹脂より形成される。原液通路３には汁液の導入
管４及び導出管５が接続され、必要に応じてこれら管路
に設けた加熱器６により加熱されて、所定の温度に保持
された汁液が上記管４及び５にて原液回路に循環して流
通される。汁液は、弁７を備えた汁液供給管８から適宜
に原液回路に補充され、また、図示しないが、排出管に
より必要に応じて原液回路から一部が排出される。

膜管２の内側には、更にこれと同軸的に伝熱管９が配設
され、前記膜管との間に蒸気空間１ｏを有するように適
宜の間隔がおかれている。伝熱管は伝熱性の高い材料、
例えば金属からなる薄肉管である。この伝熱管には冷却
媒体のための導入管１１及び導出管１２が接続され、例
えば冷却水のような冷却媒体が伝熱管内に循環して流通
される。

また、蒸気空間には膜管を透過し、伝熱管にて冷却され
、凝縮した凝縮水の導出管１３が接続されている。

尚、膜管を構成する前記多孔質膜は、一般に強度が小さ
いので、図示しないが、適宜の支持体上に支持されて形
成されているのが好ましい。このような支持体は、重合
体膜を補強すると共に、水蒸気を透過させることができ
れば足り、例えば、ポリアミドからなる織布又は不織布
や、セラミック製の多孔質管が好適に用いられる。

本発明の方法においては、上記微孔質膜からなる膜管の
内面にこれに接して通液性のスペーサ（図示せず）を配
設し、このスペーサの内側に更にこれに接して同軸的に
伝熱管を配設してもよい。

上記スペーサは、膜管を透過した蒸気が伝熱管まで透過
し得るように多孔質であると共に、伝熱壁によって冷却
されて凝縮した水が少なくとも所定方向に通液性を有す
ることが必要であり、更に、熱伝導性にすぐれているこ
とが好ましい。図示した装置においては、スペーサは生
じた凝縮水が鉛直方向に流下し得るように、スペーサは
少なくとも鉛直方向に通液性を有することが必要である
。

勿論、スペーサは微孔質膜や伝熱管表面上に予め接合さ
れていてもよい。

上記スペーサとしては、例えば、１０〜１０００メツシ
ユの天然又は合成の繊維、例えば、ポリエチレン、ポリ
エステル、ポリアミド等の繊維からなる織布、不織布、
炭素繊維布等が好ましく用いられる。スペーサの厚みは
特に制限されるものではないが、余りに厚いときは、却
って蒸気の凝縮効率を低下させるので、通常、０．１〜
５龍、特に０．２〜３鶴の範囲が好ましい。

また、装置は、第３図に示すように、外管ｌ内に複数の
膜管２が配設され、各膜管が内部に伝熱管９を有すると
共に、外管と各膜管との間の空間が原液通路３であるよ
うに構成されていてもよい。

上記の第１の装置においては、所定の温度の汁液は、原
液通路３に導入され、汁液より発生した水蒸気は膜管２
を透過して蒸気空間１０に至り、伝熱管９の表面上で冷
却されて凝縮水を生じ、伝熱管表面を流下して凝縮水導
出管１３より装置外に導かれる。原液中の固形分及び有
価溶質成分は膜管により透過を阻止され、汁液中にｆｌ
縮される。

この装置によれば、汁液を濃縮すると共に、凝縮水とし
て実質的に純水を得ることができる。

第４図及び第５図は前記した第２の方法を実施するのに
好適な装置の一例を示し、第１図と同じ部材には同じ参
照番号が付されている。

外管ｌ内には前記したような疎水性重合体多孔質膜より
なる膜管２が同軸的に配設されて、外管と膜管との間に
原液通路３が形成され、この原液通路に所定の高温の汁
液が流通され、膜管内には冷却媒体、例えば、冷却水が
流通される。即ち、汁液と冷却媒体は上記膜管を介して
接触される。

原液通路３には汁液を流通させるための導入管４及び導
出管５が接続され、同様に、膜管２にも冷却媒体を流通
させるための導入管１１及び導出管１２が接続されてい
る。

この第２の装置によれば、汁液より発生し、膜管壁を透
過した水蒸気は、冷却媒体、例えば、冷却水にて直ちに
冷却されて凝縮し、冷却水中に回収される。前記したと
同様りこ、必要に応じて汁液は汁液供給管８より補充さ
れつつ、加熱器６にて加熱されて、管路４及び５により
原液回路を循環され、また、冷却媒体は、必要に応じて
冷却媒体。

回路に設けた冷却器１４により所定の温度に冷却されつ
つ、冷却媒体回路を循環され、その一部は凝縮水と共に
取出管１５から装置外に取り出される。

この装置によれば、膜管壁を介して所定の温度の汁液と
冷却媒体とが直接に接触されるので、汁液から発生した
水蒸気は直ちに冷却媒体により冷却されて凝縮し、冷却
媒体中に回収される。従って、蒸気の透過速度が大きい
のみならず、膜管と伝熱壁との間に蒸気空間を設けた装
置よりも小型化し得、単位体積当りの有効膜面積が大き
いので、効率よ（汁液の濃縮を行なうことができる。

図示しないが、装置は、複数の膜管が外管内に収容され
、各膜管内に冷却媒体が循環され、外管内において膜管
外の空間が原液通路をなすように形成されていてもよい
。

尚、上記したいずれの装置の場合についても、汁液を外
管と膜管との間の原液通路３に流通させ、膜管内に冷却
媒体を流通させるとして本発明の方法を説明したが、し
かし、原液通路に冷却媒体を流通させ、一方、冷却媒体
通路に汁液を流通させてよいのは勿論である。

また、スペーサを有するときは、微孔質膜と伝熱壁とが
共に薄いスペーサに接触し、且つ、一定の極めて小さい
間隔にて平行に配設されており、しかも、スペーサ自体
も低温の伝熱壁によって冷却されており、しかも、多孔
質膜と伝熱壁との間には直接の接触部分がなく、汁液か
らの水蒸気の発生が妨げられないので、濃縮を効率よく
行なうことができる。

以上のように、本発明の方法は、所定の高温の汁液を疎
水性重合体多孔質膜に接触させ、この汁液より発生して
膜を透過した水蒸気を冷却し、凝縮させることにより、
汁液を濃縮すると共に凝縮水を得るものである。従って
、本発明の方法によれば、魚粉の製造工程から排出され
る高温の汁液を高い温度のままで、しかも、特別な濾過
処理等の前処理を要せずして、高濃縮することができる
。

また、前記したような圧力差を駆動力とする逆浸透法や
限外濾過法と異なり、汁液のもつ温度を駆動力としてい
るために加圧を必要としないうえに、疎水性の膜を使用
するので、膜の目詰りや濃度分極がなく、汁液を効率よ
く高濃縮することができる。

以下に本発明の実施例を挙げる。

実施例１ 第１図に示したように、直径４０鶴の合成樹脂製外管内
に、多孔質ポリアミド織布にて裏打ちされたポリテトラ
フルオロエチレン多孔質膜からなる直径２５顛の膜管を
同軸的に配設し、更にこの膜管内に直径２１ｍのステン
レス鋼製伝熱管を管壁間の間隔が２鶴となるように配設
して、装置を構成した。尚、上記多孔質膜は平均孔径０
．２μｍの微孔を有し、多孔度８０％であって、装置に
おける有効膜面積は２４０ｄであった。

この装置において、温度１０℃の冷却水を伝熱管内に流
通すると共に、バレイショを磨砕し、デンプンを分離し
た後の４０℃の汁液（ＣＯＤ２００　’　ｉｏｏ　ｐｐ
ｍ、電気型導度９７５０μｓ）を原液通路に循環供給し
、３倍濃縮した。凝縮水の取得速度、性状、及び濃縮汁
液の性状を表に示す。尚、表において、濃縮倍率ｌは処
理の初期を示す。

比較のために、食塩除去率９５％の逆浸透膜を備えた膜
モジュールにて、温度２５℃、圧力４０ｋｇ／ｃ＋（、
膜面流速１．９ｍ／秒の条件で、上記と同じ汁液を３倍
濃縮した。透水速度と共に、膜透過液と濃縮液の性状を
表に示す。この比較例によれば、膜透過液の水質が本発
明の方法に比べて劣り、また、透水速度の経時変化が著
しいことが理解される。

実施例２ 実施例１と同じ装置において、膜管内面にスペーサとし
て厚み０．５　鶴の炭素繊維布を重ね、このスペーサを
介して膜管と伝熱管とを接触させて、装置を構成した。

この装置において、温度１０℃の冷却水を伝熱管内に流
通すると共に、実施例１と同じ汁液を４０℃に加熱して
原液通路に循環供給した。凝縮水取得速度は、初期にお
いて０．３５ｎ？／ｆｆｌ・日、３倍濃縮の時点で０．
１ｒｄ／ｃｄ・日であった。

実施例３ 第３図に示すように、直径４０１■の合成樹脂製外管内
に実施例１と同じ直径２５鶴の膜管を同軸的に配設して
、膜面積２４０−の装置を構成した。

この装置において、実施例１同じ汁液を同じ条件で処理
したところ、実施例１とほぼ同じ性状の凝縮水を得た。

凝縮水の取得速度は、処理の初期において０．３ｔｄｌ
ｒｄ・日であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施例するのに好適な装置の一
例を示す縦断面図、第２図は第１図において！ｖＩＡ−
Ａ線に沿う断面図、第３図は別の装置を示す断面図、第
４図は更に別の装置を示す断面図、第５図は第４図にお
いて線Ｂ−Ｂ線に沿う断面図である。 １・・・外管、２・・・膜管、３・・・原液通路、９・
・・伝熱管、１０・・・蒸気空間、１３・・・凝縮液導
出管。 特許出願人　日東電気工業株式会社 代理人　弁理士　牧　野　逸　部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）可溶性有価物を含有する汁液の濃縮方法において
   、水蒸気は透過させるが、水は透過させない疎水性重合
   体多孔質膜の一面側に所定の高温の汁液を接触させ、こ
   の汁液から水蒸気を発生させ、これを上記多孔質膜の他
   面側に透過させ、冷却して凝縮させることを特徴とする
   汁液の濃縮方法。