JPS60226897A - ゼラチン抽出液の濃縮方法 - 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】 本発明はゼラチン抽出液を濃縮する方法に関する。

ゼラチンは、動物の皮や翼の構成タンパク質であるコラ
ーゲンを熱水により加水変性させて得られる誘導タンパ
ク質であり、分子量はおよそ１５０００〜２５００００
の範囲にある不均一物質であり、平均分子量は約６１０
００〜６７０００である。工業製品としてのゼラチンは
、無色又は淡黄色、無味無臭のゼラチン含有量の高い製
品を指し、食品、医薬、写真等の種々の分野で広汎に使
用されている。

このようなゼラチンは、従来、次のような方法によって
製造されている。即ち、例えば、動物の皮、鍵、靭帯、
筋膜等を細かく切り、これを飽和石灰水に２〜３か月間
浸漬し、水洗した後、０．２％程度の硫酸又は塩酸に浸
漬して中和し、再度水洗した後、７５〜８５℃程度の温
湯に浸漬し、数十時間抽出し、この後、このゼラチン抽
出液を減圧下で加熱して２０〜２５％に濃縮し、冷却し
てゲル化させ、２５℃程度の温度で速やかに乾燥させ、
白粉又は透明な薄片として得る。

上記のようなゼラチンの製造において、ゼラチン抽出液
の濃縮は、従来、減圧下で多重効用缶を用いて行なわれ
ているが、この方法による場合は、多大のエネルギーを
必要とするので、近年、省エネルギーの観点から、限外
濾過膜を用いてゼラチン抽出液を濃縮する所謂膜濃縮法
が提案されるに至っている。しかしながら、ゼラチン抽
出液は、その粘度が高く、５０℃以上の温度に加熱して
も尚、膜処理装置への通液に多大のエネルギーを必要と
し、また、ゼラチン抽出液が高粘度溶液であるために、
膜面での濃度分極が著しく、膜面汚染の防止のためには
、高流速運転を行なうことが余儀なくされ、この点から
もエネルギー消費が大きい。更に、限外濾過法による濃
縮の場合は、膜透過液中に一部ゼラチンが失われる。

また、ゼラチン抽出液は、上記したように、高温の溶液
として得られるが、従来より知られている限外濾過膜は
、一般に耐熱性に劣るために、上記抽出液を膜濃縮する
ためには、抽出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。

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、低エネルギー費用にて、高い濃縮倍率まで効率
よくゼラチン抽出液を濃縮することができ、特に、ゼラ
チン抽出液が高温で得られる場合には、高温であること
を利用して、これを駆動力とする膜濃縮法によって高濃
縮することができるゼラチン抽出液濃縮方法を見出して
、本発明に至ったものである。

本発明によるゼラチン抽出液の濃縮方法は、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ゼラチン抽出液を接触させ、この
ゼラチン抽出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、ゼラチン抽出液とは、前記した
ように、動物の皮、股、靭帯、筋膜等を原料とし、所定
の処理の後、ゼラチンを抽出した水溶液をいう。

本発明の方法において、ゼラチン抽出液がら発生し、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ゼラチン
抽出液を接触させ、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、
上記ゼラチン抽出液から発生し、重合体膜を透過した水
蒸気を上記伝熱壁上で冷却し、凝縮させて凝縮水を得る
一方、高分子物質であるゼラチンは膜を透過しないので
、これをゼラチン抽出液中に濃縮するのである。ここに
、ゼラチン抽出液が常温で得られるときは、水蒸気を発
生し得る程度の温度にゼラチン抽出液を加熱し、また、
ゼラチン抽出液が高温で得られるときは、必要に応じて
、温度を適宜に調整し、高温のまま、上記多孔質膜の一
面側に接触させる。

ゼラチン抽出液の温度は高いほど、水蒸気発生量、従っ
て、凝縮木取速度が大きくなるので有利であるが、従来
の蒸発法による濃縮のように高温にする必要はない。

第２は、疎水性重合体多孔質膜の一面側に上記のように
所定の高温のゼラチン抽出液を接触させ、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、ゼラチン抽出液から発生し、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、ゼラチン抽出液を上記と同様に
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、ゼラ
チン抽出液に対して疎水性であり、更に水自体は透過さ
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０．１〜１０μｍ程
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、りするときは、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
管との間に高温のゼラチン抽出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
ゼラチン抽出液の導入管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ゼラチン抽出液が上記管４
及び５にて原液回路に循環して流通される。

ゼラチン抽出液は、弁７を備えたゼラチン抽出液供給管
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拡散空間１０を有するよう
に適宜の間隔がおかれている。蒸気拡散空間は、水蒸気
の凝縮効率の点からは狭い方が好ましいが、余りに狭く
するときは、却って凝縮液の流通抵抗となので、通常、
０．２〜３買貢程度が好適である。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、蒸気拡散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。

また、装置は、第３図に示すように、外管１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。

第４図及び第５図は、本発明の方法において、特に好適
に用いることができる装置を示し、第１図と同じ部材に
は同じ参照番号が付されている。

即ち、外管１内に膜管２が同軸的に配設されており、外
管と膜管との間に原液通路３が形成されている点は、前
記した第１図の装置と同じであるが、この装置において
は、膜管２の内側にこれに接してスペーサ１４が配設さ
れ、更に、このスペーサの内側にこれに接して伝熱管９
が配設されている。

即ち、スペーサは伝熱管によって冷却されるので、スペ
ーサ自体が冷却された蒸気拡散空間を形成していると共
に、凝縮水の通路を形成する。従って、原液から発生し
、膜管を透過した蒸気は、このスペーサ及び伝熱管にて
冷却され、スペーサは凝縮した凝縮水の導出管１３に連
通されている。

このスペーサは、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、スペーサは多孔質膜又は伝熱管表面に、又はこれ
らの両者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、金属網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、
５１以下、特に０．２〜３ｍｍの範囲が好ましい。即ち
、厚みの小さいスペーサを用いることにより、蒸気拡散
空間の間隔を小さくすることができると同時に、水蒸気
の凝縮効率及び凝縮水の取得速度を高めることができる
。

原液通路３にはゼラチン抽出液の導入管４及び導出管５
が接続され、必要に応じてこの管路に加熱器６が備えら
れる。ゼラチン抽出液が、弁７を備えたゼラチン抽出液
供給管８から原液回路に補充されるのは、前記装置と同
じである。また、伝熱管には前記と同様に、冷却媒体の
ための導入管１１及び導出管１２が接続され、冷却媒体
が伝熱管内に循環して流通される。

第１図に示した第１の装置においては、所定の温度のゼ
ラチン抽出液は、原液通路３に導入され、ゼラチン抽出
液より発生した水蒸気は膜管２を透過して蒸気拡散空間
１０に至り、伝熱管９の表面子で冷却されて凝縮水を生
し、伝熱管表面を流下して凝縮水導出管１３より装置外
にｍがれる。原液中のゼラチンは膜管により透過を阻止
され、ゼラチン抽出液中に濃縮される。この装置によれ
ば、ゼラチン抽出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図に示した装置によれば、ゼラチン抽出液より発生
した水蒸気は膜管２を透過し、スペーサ１４及び伝熱管
９によって冷却され、凝縮して、スペーサを流下して凝
縮水導出管１３より装置外に導かれる。

第６図及び第７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１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ゼ
ラチン抽出液が流通され、膜管内には冷却媒体、例えば
、冷却水が流通される。即ち、ゼラチン抽出液と冷却媒
体は上記膜管を介して接触される。原液通路３にはゼラ
チン抽出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、ゼラチン抽出液より発生し、
膜管壁を透過した水蒸気は、冷却媒体、例えば、冷却水
にて直らに冷却されて凝縮し、冷却水中に回収される。

前記したと同様に、必要に応し７てゼラチン抽出液はゼ
ラチン抽出液供給管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高温のゼラチ
ン抽出液と冷却媒体とが直接に接触されるので、ゼラチ
ン抽出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、水
蒸気の透過速度が大きいのみならず、膜管と伝熱壁との
間に蒸気拡散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、効率よくゼラチン
抽出液の濃縮を行なうことができる。

図示しないが、第６図に示す装置の変形として、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、ゼラチン
抽出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詳細な説明
したが、しがし、原液通路に冷却媒体を流通させ、一方
、冷却媒体通路にゼラチン抽出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、多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、更に、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、ゼラチン
抽出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。

また、図示した装置はいずれも、原液通路又は冷却媒体
通路が環状に形成されているが、膜管に代わる平板状の
膜壁と伝熱管に代わる平板状の伝熱壁とを、その間に蒸
気拡散空間を設けて、或いは設けることなく、少なくと
も一組を対向して配設し、前記外管に相当する適宜の容
器内に各通路を封入し、各通路に原液又は冷却媒体の循
環のための回路を接続すれば、前記した各装置に対応し
て、断面が方形の原液通路及び冷却媒体通路を有する装
置を得ることができる。更に、上記膜壁と伝熱壁とをス
ペーサを介して接触させて配設すれば、第４図に対応し
た装置を得ることができる。

このような装置も、本発明の方法を実施するのに好適に
用い得ることは明らかであろう。

以上のように、本発明の方法は、所定の高温のゼラチン
抽出液を疎水性重合体多孔質膜に接触させ、このゼラチ
ン抽出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、ゼラチン抽出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、ゼラチン水溶液の粘度が高いにもかかわらず、前記
したような圧力差を駆動力とする限外濾過と異なり、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、一方、比較的低温で処理し得るので、低エネルギ
ー費用にて高粘性ゼラチン抽出液を高い濃縮倍率まで効
率よく濃縮することができる。更に、ゼラチン抽出液が
その製造工程から高温で得られる場合には、ゼラチン抽
出液を高い温度のままで膜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 第４図に示したように、直径４０龍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＋ｎの膜管
を同軸的に配設し、更にこの膜管内面にスペーサとして
厚み０．５　ｍの多孔質ポリアミド織布を重ね、このス
ドーザの内面にこれと接触させて直径２３朋のステンレ
ス鋼製伝熱管を配設して、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２４０ｃｎ！で
あった。

上記装置において、温度２０℃の冷却水を伝熱管内に流
通すると共に、温度８５℃の５重量％ゼラチン水溶液を
原液通路に循環供給し、濃度２０重量％まで濃縮した（
濃縮倍率４倍）。ゼラチン水溶液の濃縮に伴う凝縮水の
取得速度を第８図に示す。尚、この間、凝縮水に溶出し
たゼラチン量は原液の０．１％以下であった。

比較のために、分画分子量２００００のポリスルホン限
外濾過膜を備えた膜モジュールにて、温度３０℃、圧力
４ｋｇ／ｃｎｌ、膜り速２ｍ／秒の条件で、上記と同じ
ゼラチン抽出液を濃度１４重量％まで濃縮した（濃縮倍
率２．８倍）。結果を第８図に示す。この比較側にまれ
ば、膜透過液中のゼラチン濃度は、濃縮に伴って０．２
重量％から０．４重量％まで直線的に増加し、最終的に
は膜透過液に原液の３％のゼラチンが流出した。

【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図において線Ａ−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
は本発明の方法におい“ζ特に好適に用いることができ
る別の装置を示す縦断面図、第５図は第４図において線
Ｂ−Ｂ線に沿う断面図、第６図は更に別の装置を示す縦
断面図、第７図は第６図において線Ｂ−Ｂ線に沿う断面
図、第８図は本発明の方法によるゼラチン水溶液の濃縮
倍率と凝縮水取得速度との関係を比較例と共に示すグラ
フである。 １・・・外管、２・・・膜管、３・・・原液通路、９・
・・伝熱管、ＩＯ・・・蒸気空間、１３・・・ａ縮ｉ導
出管、１４・・・スペーサ。 第４図 第６図 セ゛特〉＃Ｌ（市４％）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １１）　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ゼラチン抽出
   液を接触させ、このゼラチン抽出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ゼラチン抽出液の濃縮方法
   。