JPS605341B2 - イオン交換を行う方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はイオン交換方法および装置に関し、特に繊維状
イオン交換媒体とタンパク質を含む溶液との間でイオン
交換を行う方法および装置に関する。

通常はそのような液体は、牛乳処理工場からの乳策のよ
うな、食品および飲料工場からの排出液である。この排
出液は有用なタンパク質を回収するために処理したり、
あるいは河川へ放流させたり、何らかの方法でリサイク
ルごせたりするのに適当な程度まで排出液の有害性を単
に低くするために処理する。この明細書で「タンパク質
」という用語はタンパク質とそれに関連する物質、酵素
とそれに関連する物質のように、繊維状イオン交換媒体
でイオン交換を行える物質を意味するものとする。

英国特許第１４３６５４７号、同第１３８７２６５号明
細書にはそのような処理と、それに用いられる繊維状媒
体の製造方法が開示されている。しかし、そのような処
理の実用に関してはまだほんの初歩的段階で、大規模な
プラントはいずれの国においてもまだ稼動していない。
そのような処理の実用には、ある種の基本的な３基準に
合致することを可能とする新規で進歩性を有する特徴を
持つプラントと、そのプラントを運転する方法を必要と
することを本願の発明者は見出した。

それらの基準の主なものは次の通りである。

３‘１｝ イオン交換媒体は、樹脂型、または天然あ
るいは人造ゼオラィト型の一般的なイオン交換物質と比
較して、全ての面で高度に特殊化される。大規模なプラ
ントを経済的に運転させるには、各種の処理の間にスラ
リーを形成する液体４から、いくつかの処理段階でイオ
ン交換媒体を高い効率で分離させることを必要とする。
発明者は効率の高い脱水あるいは他の液体の除去を可能
とする方法を考案した。この方法は脱水と同時に、非常
に高価で細かなりンターを落すイオン交換媒体の損耗を
減少させるものである。損耗がひどいと分離装置を覆っ
てしまい、かつイオン交換媒体が失われることになる。
本発明の方法により先行する分離過程に続いて、活性ス
ラリの再形成を最適に行うことができる。■ 実用上は
処理能力が大であることを要し、プラントの外形が過大
となることを避け、初期設備費や運転経費が低いことが
必要である。従つ０ て、本発明の効率が高くて構成の
簡単な分離技術は極めて有利である。｛３’ 実用上で
は各処理段階を確実に再現できることを要する。

本発明は特に種々の処理段階におけるイオン交タ換媒体
からの液体の分離についての、従来の方法や装置の欠点
を解消するものである。

本発明のイオン交換法は、内部で繊維状イオン交換媒体
が、タンパク質物質を含む液体に混合され、その液体と
反応し、洗浄液に混合されて洗浄０され、再生液に混合
され、その再生液と反応してタンパク質を含む溶離物を
発生する、すなわち、内部でこれら３つの処理過程が行
われるような容器を使用する。

全ての容器内では液体からのイオン交換媒体の分離は、
容器内の炉過器の両側にかけられる空気の差圧の助けを
かりて行われる。この方法は、多くの余計な付属品が用
いられ、与えられた出力に対して多くの余計な処理過程
を実行せねばならない他の種類の分離装置（この種の分
離装置は、イオン交換媒体を液体に混合させることがで
きない）を用いることに附随する欠点を解消するもので
ある。従って、そのような分離装置を使用することは、
商業的なプラントでは全く非実用的である。本発明の方
法を実施する装置は容器を含む。

各容器はその内部に櫨梓器と、この蝿枠器の下側に設け
られる炉過器とを含む。処理の各段階でイオン交換媒体
と液体の混合物を貯蔵するため、および液体を貯蔵する
ためのタンタが設けられる。空気と、タンパク質を含む
液体と、洗浄水と、再生液とを必要に応じて容器へ供給
し、かつ処理の各段階でｐＨ値を正しく保つように酸と
アルカリの溶液を供給すための装置も設けられる。以下
、図面を参照して本発明を詳細に説明する。

第１図は竪形の円筒容器１０を示すもので、この容器１
０‘ま使用中に２気圧までの内部圧に耐えられるように
作られている。

もっとも、使用中に約１．５気圧以上の正常圧が必要な
ことはありそうもない。この容器はたとえ１よステンレ
ス鋼または強化プラスチックで作られ、微細な繊維状イ
オン交換媒体との相互作用により処理する液体として、
たとえば乳験を処理するのに適する。容器１０は軸１４
により回転させることができる鷹梓器１２を含む。蝿梓
器１２は軸１４の上端部に連結された振動騒動機構（図
示せず）により垂直方向に振動できる振動燈伴器とする
こともできる。軸１４は容器１０の頂部に装置されるモ
ータにより回転させられる。容器１０１ま炉過器１６も
含む。

この炉過器１６はくさび形ワイヤふるい、金属格子、炉
過布、穴あき金属板その他の種類の炉過器で構成される
。炉過器１６は詰りなどを起すことないこ、液体をイオ
ン交換媒体から効率的に分離するような寸法、形および
輪郭を有する穴を有する。炉過器１６は容器１０の直径
全体にわたってひろがる。図示のように、炉過器１６は
保持リング１００と、ネオプレンのような材料で作られ
たガスケツト１０２と、ＩＮ３１６グレードの炉過ワイ
ヤメッシュ材料製のシート１０４と、支持格子１０６と
、ＩＮ３１６グレードの炉過ワイヤメッシュ材料製のシ
ート１０８と、約１１〜１５肌（数ィンチ）の間隔で約
１．２７肌（０．５インチ）の穴があげられた約０．６
３肌（１′４インチ）厚の板１１０と、内側フランジ１
１４の上にのせられるネオプレン製ガスケツト１１２と
で構成される。炉過器１６はボルトにより互いに固定さ
れる。容器１０‘ま液体と空気を送り込むために弁（図
示せず）により制御される上部入口、出口１８と、大気
中に通ずる通気口（図示せず）と、炉過器１６の下で炉
過液を排出させる排出口３０とを有する。

必要な場合には、容器１０の中の炉過器１６のすぐ上に
イオン交換媒体用の出口を設ける。

容器１０｝こはＰＨプローブ１１８も設けられる。第２
図は反応容器１０が用いられる装置を示す。この装置は
ポンプ２０２と弁２０４により容器１０１こ連結される
大型の乳酸貯蔵タンク２００と、給水ポンプ２０６と、
空気供給管２０８と、弁２１２を介して容器１０の上端
部とポンプ２１４とに連結される下部出口を有する保持
タンク２１０とで構成される。ポンプ２１４は製品タン
ク２１６に連結される。容器１０の底には出口３０が設
けられる。

この出口３０は弁２１８に連結される。この弁の一方の
出口は循環ポンプ２２０を介して容器１０の上端部に連
結されるとともに、弁２２２と２２４にも連結される。
弁２２４は保持タンク２１０の上端部に連結される。空
気供給管２２６が保持タンク２１０の上騰部に連結され
る。酸調整タンク２２８が酸供給ポンプ２３０を介して
容器１０に連結される。

また、アルカリ調整タンク２３２がポンプ２３４を介し
て容器１川こ連結される。第２図に示す装置は（１・１
・１）モ−ド‘こ従って動作できる。

この（１・１・１）モードとは、イオン交換媒体にタン
パク質物質を負荷させる１つの段階と、イオン交換媒体
を水で洗浄する段階と、再生液体中の溶液中のイオン交
換媒体からタンパク買物質を除去してイオン交換媒体を
再生する１つの段階とを与えることである。第３ａ図乃
至第３ｇ図は本発明の方法の各段階の完全なサイクルを
示す。第３ａ図はタンク２００から送られる乳酸を示す
。

繊維状物質は位置２０１に静止しているものとして示さ
れている。第３ｂ図はタンク２２８から送られる塩酸を
用いて行われるｐＨ調整と、イオン交換媒体と乳凝が蝿
拝されて混合された時にイオン交換媒体によるタンパク
質物質の吸収とを示す。繊維状イオン交換媒体は乳酸か
らのタンパク質物質をロードされるようになり、濃拝が
停止されると、タンパク買物質を除去された乳嫌と、タ
ンパク質物質をロードされたイオン交換媒体とのスラリ
ーの上に圧縮空気を吹き込んで（第３ｃ図）、タンパク
質物質を除去された乳酸を炉過器１６を通じて排出させ
ることを助ける。

タンパク質を除去された液体はドレンの中に入れられる
。このようにしてイオン交換媒体を液体から分離し、そ
れから洗浄水を給水線から容器１０の中に入れる。それ
から涜梓器１２を作動させてイオン交換媒体と洗浄水を
混合させてイオン交換媒体を洗浄する（第３ｄ図）。そ
れから容器１０の上部から圧縮空気を再び吹き込んで、
イオン交換媒体と洗浄水を分離させる助けをし（この段
階は図示していない）、洗浄水をドレンまたは別の水貯
蔵タンク（図示せず）へ送る。

次に、圧縮空気を保持タンク２１０へ送って、その中の
水をタンク１０へ送る（第３ｅ図）。

それからか性ソーダ溶液を加えて正しい解の再生溶液を
与え、鷹梓器１２を作動させてイオン交換媒体と再生溶
液を十分に混合させる（第３ｆ図）。そうするとイオン
交換媒体はタンパク買物質を失って再生される。そして
再生液はタンパク質物質に富むようになる。それから圧
縮空気を容器１０の中に入れて再生液のイオン交換媒体
からの分離を助ける。

この圧縮空気は再生液を炉過器１６を通じて容器１０か
ら押し出させる。再生液すなわち製品溶液は有用なタン
パク質物質を分離させるために限外炉過器へ直接送り、
あるいは貯蔵タンク２１０へ送る。製品溶液をタンク２
１０へ戻すようにすることは、希望によっては製品溶液
を更にタンパク質に富ますように、容器１０の中で製品
溶液を完全に再生されたイオン交換媒体に混合させるこ
とにより、第２の吸収段階を行えることを単に示すため
に示したものである。そのような操作モードは（２・１
・１）モードである。希望によっては再生を２段階用い
て（２・１・２）モードを行うこともできる。タンパク
質を十分に含んだ製品溶液をタンク２１０に送り、それ
からタンク２１０から製品貯蔵タンク２１６へポンプ２
１４で直ちに送る。その時には弁２１２も開く。第３ｂ
図、第３ｄ図および第３ｆ図には炉過器１６の下部の液
体を、容器１０の炉過器１６の上側部分に戻すようにポ
ンプ２２０が開いている状態が示されている。

これはイオン交換媒体でタンパク質物質の吸収中に液体
を最適に処理し、洗浄中に洗浄水を最適に利用し、イオ
ン交換媒体の再生中に製品溶液の富化を最適にするため
のものである。図示の容器は内圧に耐えるように十分に
中凹形の底を有する種類のものである。平底容器を使用
することも可能である。その場合には、底の強度が十分
な場合には炉過器を底の近くに設けることができる。そ
の場合には炉過器の下側にある炉過器の量は少量である
から強制循環は不要である。炉過器を通じて自然循環さ
せることにより液体とイオン交換媒体との相互作用は強
化される。全ての処理は容器１０の内部で行い、イオン
交換媒体は処理の全期間にわたって容器の中に入れられ
たままである。このようにするとイオン交換媒体を１つ
の容器から別の容器へ移すことがないために、必要なェ
ネルギを減少させられるという利点を有する特に簡単な
装置が得られる。０ 第２図および第３図に示す装置は
第１図に示されている容器を用いたもので、最も簡単な
単一モジュール形装置を示す。

炉過器１６にかけられる蓋空気圧と処理量に対する要求
とにより、容器の基本的な寸法は直径と高さがそれぞれ
約２．４の夕（約８フィート）となる。そのような寸法
の基本モジュールはたとえば乳糠を１日に約４６キロリ
ツトル（約１００００ガロン）処理できる。典型的なプ
ラントはモジュールを６個用いるから、１日当りの処理
量は約２８０キロリットル（約６００００ガロン）０で
ある。イオン交換媒体にタンパク質物質をロードさせる
段階に続いて行う洗浄は、イオン交換媒体によって吸収
されないタンパク質物質を洗い出すのに重要である。

それらのタンパク質物質は通常はラタクトーゼおよび粗
タンパク質物質である。また、付着した未処理液体をこ
の段階で洗い流す。この装置の別の例（図示せず）では
、炉過器は容器の底の一部にだけ、たとえば中央部分に
だけ用いることができる。また、炉過器は上端部が平０
らな水平炉過スクリーンで閉じられた、円筒形の低い竪
型環状炉過スクリーンの形とすることができる。この円
筒は容器の底の全体的なしベルから約１０〜１５伽（約
数ィンチ）あるいは約３０肌（約１フィート）をこえな
い高さだけ延びる。この場合には容器の底を全体として
平らにすることができる。第４図は反応容器２５０を示
す。

この反応容器２５川ま燈梓器２５１と、炉過器２５２と
、液体レベル制御器すなわちロードセル２５３と、容器
内の液体のｐＨ値をモニタするためのプローブ２５４と
を含む。容器２５０の上端部には弁２６２により制御さ
れる液体供給口２６０と、弁２６６により制御される圧
縮空気供給口２６４と、弁２７０‘こより制御される洗
浄水供給口２６８と、弁２７４１こより制御される酸供
給口２７２と、弁２７８により制御されるアルカリ供給
口２７６と、弁２８２により制御される放出液供給口２
８０とが設けられる。各液体放出段階の後で圧縮空気を
放出させるための上部放出弁２８４も容器２５川こ設け
られる。容器２５０の下部には、弁２８８で制御される
洗浄水循環出口２８６と、ドレンに排出させるための弁
２９０と、放出溶離物すなわちタンパク質に富んだ再生
液をリサイクルするための弁２９２とが設けられる。

タンク２９３，２９４，２９５はそれぞれの貯蔵タンク
である。

全ての処理は容器２５０の内部で行われる。

この処理の順序は次の通りである。まず、乳酸からタン
パク質を最大限に吸収することができる状態にある微細
な繊維状イオン交換媒体が容器２５０の中に入れられて
いると仮定する。処理前の液状乳酸をタンク２９３から
ポンプ４００により容器２５０へ、上部レベル制御器の
レベルまで送る。

それと同時にイオン交換母値を正しく３に保つために酸
を容器２５０内の乳酸に添加する。それから蝿梓器２５
１を作動させて、正確なｐＨ状態において液体とイオン
交換媒体を混合させる。

そうすると液体中のタンパク質がイオン交換媒体に吸収
される。この処理段階は乳酸処理の第１段階である。そ
うすると容器１０の中の液体のタンパク質含有量はかな
り減少するから、出口２８６と弁２９０を介してドレン
へ送ることができ、あるいは１段以上の吸収段階を必要
とする場合には中間タンク（図示せず）へ送られる。次
に圧縮空気を弁２６６と供給口２６４を介して容器２５
０の中に送り込み、イオン交換媒体からの液体の炉過を
促進させる。それから、タンク２９４からポンプ４０２
により弁２７０と供給口２６８を介して洗浄水を容器２
５０の中に入れる。

この洗浄水は水の使用量を減少させるために、以前に使
用してタンクに貯えておいた水である。それから蝿梓器
２５１を動作させて水とイオン交換媒体を混合させ、ラ
クト−ゼのような望ましくない物質を希釈したり、イオ
ン交換媒体から洗い出させたりする。この水は緋出口か
ら弁２９０を通じて排出させる。排出された水の一部は
管４１６と弁２８８を通じてタンク２９４に戻すことが
できる。水をタンク２９４へ送るために容器２５０内部
の液面に空気圧をかける。過剰な水は弁２９０を通じて
ドレンへ送る。イオン交換媒体を希望の状態にするため
に、希望によっては洗浄段階を更に設けることができる
。この洗浄段階は直接流または逆流で行う。次に、部分
的に疲労した再生溶液をタンク２９５からポンプ４０３
により管４０４と、弁２８２と、供給口を通って容器２
５０に入れる。それから凝梓器２５１を作動させてイオ
ン交換媒体と再生溶液を混合させ、イオン交換媒体の再
生の第１段階を完了する。再生剤はタンパク質を溶液中
にタ移すからイオン交換媒体はタンパク質を失って完全
に再生される。疲労した再生溶液を排出口２８６と、管
４１８と、弁２９２を通じてタンク２９５へ送る。この
場合に容器２５０の中に圧縮空気を吹き込んで、液面に
移動力を与える。０ タンク２９５はタンパク質を多量
に含む再生溶液を後の段階へ送るための出口４５０を有
する。

タンク２９５からこの溶液をいくらか排出してから、タ
ンク２９５内部の液体中の再生剤の濃度を回復させるよ
うに、タンク２９５に新しいカ性ソターダ液を入れる。
そうすると再生液中には割合少量のタンパク質を含むこ
とになる。このようにしてイオン交換媒体は、サイクル
の初めにおいて説明したように、タンク２９３から送ら
れてくる生の原料と相互作用する用意がとと０のい、同
じイオン交換媒体を用いてサイクルを繰り返えすことが
できるようになる。最後にはイオン交換媒体はイオン交
換能力が低下するようになる。その時にはイオン交換媒
体を容器２５０から出口４５２と弁４５４を通じて完全
に除去するこ夕とが必要である。それから新しいイオン
交換媒体をふたつきの上部関口部（図示せず）から容器
２５０の中に入れることができる。

この場合にはスラリー状としてポンプで容器２５０の中
に送り込むこともでき○る。第４図に示す装置により行
われる方法の典型的な動作順序は次の通りで、この動作
サイクルを完了するのに約３時間を要する。

１ 処理すべき液体をイオン交換媒体に１５〜２０分間
混合させる。

２ 液体を５〜１０分間で排出させる。

３ 洗浄水を５分間注入する。

４ 洗浄水とイオン交換媒体を１び分間混合する。

５ 洗浄水を５〜１び分間で排出させる。

６ 再生液すなわち放出液を５分間注入し、アルカリを
加えてｐＨを９にする。

７ 再生液をイオン交換媒体に混合してタンパク質をィ
オン交換媒体から放出させる‐１５〜２既ふ間。

８ 再生液を排出させる−５〜１０分間。

９ 処理前の乳糠をｐＨ＝６で５分間入れる。

それと同時に酸を入れてｐＨ＝３にする。衛生状態を良
好に保つために、カ性ソーダ溶液を用いてイオン交換媒
体からタンパク質を完全に除去するには１日に約３時間
を要する。

これは「現場清掃（ｃｌｅａｎｉｎｇｉｎｐｌａｃｅ）
」として知られている。

従って、処理は１印こおよそ７サイクルが可能である。
第５図は本発明の方法の第２の実施例を実施する装置を
示す。

この装置は第１図に示す容器１０に類似する５台の容器
ＲＩ〜Ｒ５を使用する。６基の貯蔵タンクＨＴＩ〜ＨＴ
６が設けられ、タンクＨＴ１，ＨＴ２，ＨＴ３にはポン
プＰ１，Ｐ２，Ｐ３がそれぞれとりつけられる。

これらのポンプはタンクからの液体をパイプラインと制
御弁ＣＶとを通じて反応容器の上部入口へ送るように構
成される。容器の底に設けられた出口は別の管と、制御
弁ＣＶと、手動調節弁Ｖとを介してタンクＨＴＩ〜ＨＴ
４の上部入口に連結される。給水管３２０が反応容器の
上部入口に連結され、また流出物供給管３２２がポンプ
３２４を介して反応容器の上部入口に連結される。

タンクＨＴ６は給水管３２６と、水面レベル制御器３２
８，３３０を有する。

タンクＨＴ６からの出口はポンプＰＩの上流側に連結さ
れる。タンクＨＴＩはタンクＨＴ５へのあふれ出口を有
し、タンクＨＴ５の底にはタンパク質を多く含む液体の
排出が設けられる。タンクＨＴ４の底の出口は排出管３
３２に連結される。

第５図でＣＶは自動制御弁を示し、Ｖは非常時と、設定
時に使用する手動弁を示す。図示を簡単にするために、
空気供給管とｔ餌調整用の酸およびアルカリ供給管と、
新しい再生液供給管と、水循環の完全な装置とは図示し
ていない。各タンクの内部で行われる方法は第４図を参
照して説明したのと同様であるから、その方法について
の完全な動作サイクルを示す第６図を参照するだけで、
その方法について理解できる。

第６図では、タンクＨＴＩ内部の液体の一部がタンクＨ
Ｔ５へ送られ、残りの液体にはタンクＨＴＩから反応容
器へ送られる前に、カ性ソーダ液のような新しい再生液
が加えられることに注意すべきである。

要求があれば、タンクＨＴ６からの水をタンクＨＴＩか
らの液体に加えて反応容器へ送ることもできる。タンク
ＨＴＩは再生液中のタンパク質溶液を常に含み、そのタ
ンパク質含有量は最大または最小である。

タンクＨＴ２は部分的に処理された供給液を常に含む。
タンクＨＴ３は部分的に疲労した再生液を常に含む。タ
ンクＨＴ４は完全に処理された流出液体を常に含み、そ
の流出液体は管３３２を通じてドレンへ間欠的に排出さ
れる。ポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３はタンクＨＴ１，ＨＴ２
，ＨＴ３から容器Ｒ１，Ｒ２９ Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５へ必
要に応じて液体を送る。容器内の液体上部のスペース内
に送り込まれた空気圧は液体を容器からタンクＨＴＩ〜
ＨＴ４へ送り出すために用いられる。第７図は本発明の
更に別の実施例を示す。

この実施例では５台の容器ＲＩ〜Ｒ５と、２基の貯蔵タ
ンクＨＴ１，ＨＴ２と、５台の送りコーンＣＩ〜Ｃ５と
を用いる。この実施例では処理すべき液体の流れる向き
とは逆向きに、反応容器の間をイオン交換媒体を移動さ
せる。

第７図で実線は液体をタンクから容器へ、あるいは容器
からタンクへ送るためのパイプラインを表し、破線はイ
オン交換媒体と液体のスラリとを容器からコーンへ、ま
たはコーンから容器へ送るためのパイプラインを表す。
また、１点鎖線は液体を容器から押し出すための圧縮空
気を容器へ送り、または容器から排出させるパイプライ
ンを表す。次にこの装置の動作を説明する。

まず、処理すべき液体を弁Ｖ６を通じて容器ＲＩの中に
入れ、櫨梓器によってその液体と、部分的に疲労したイ
オン交換媒体に混合させ、イオン交換媒体にタンパク質
を十分に吸収させる。そのために入力液体中のタンパク
質含有量は減少する（すなわち、タンパク質除去の第１
段階が行われたことになる。）次に、イオン交換媒体と
液体のスラリを圧縮空気でコーンＣ３へ送る。

送られたスラリの大部分は容器Ｒ３へ直ちに送られる。
タンパク質を十分に含んだイオン交換媒体は容器Ｒ３の
中に残る。液体は圧縮空気で容器Ｒ３から弁Ｖ１５を通
ってタンクＨＴＩへ送る。そしてその液体を容器Ｒ２Ｚ
の中に流入させ、そこで十分に再生された（すなわちタ
ンパク質を含まない）イオン交換媒体に混合させて、液
体からのタンパク質の除去の第２段階を行う。タンクＲ
２内の圧縮空気は１点鉄線で示されている管を通じて排
出弁Ｖ２４へ送られる。次に、スラリを空気圧によりコ
ーンＣＩへ送る。

送られたスラリは容器ＲＩの中に直ちに入る。それから
Ｖ１３を開くと十分に処理された液体がドレンに排出さ
れる。この時には炉過を助けるために容器内のスラリに
圧縮空気で圧力を加える。タンパク質を十分に含んでい
ない一部疲労したイオン交換媒体は容器Ｒ１内部の炉過
器により保持される。容器Ｒ３内に残った十分にタンパ
ク質を含んだイオン交換媒体を、反応段階と、容器Ｒ２
における液体からのタンパク質除去の第２段階との間に
水で洗浄する。

次に、水とイオン交換媒体のスラリを空気圧でコーンＣ
４へ送り、そこから直ちに容器Ｒ４に入れて更に健拝す
る。そこから、弁Ｖ１６を開いて洗浄水を圧縮空気で排
出させ、タンパク質を十分に含んだイオン交換媒体は容
器Ｒ４内の炉過器によって保持される。次に、一部疲労
した再生液（すなわちタンパク質を少し含んでいる）を
タンクＨＴ２から容器Ｒ４へ送り、イオン交換媒体に混
合して再生液を完全に消費する（すなわち、イオン交換
媒体の含んでいるタンパク質を完全に吸収させる）。

このようにして、イオン交換媒体からのタンパク質除去
の第１段階を行い、イオン交換媒体の大部分が再生され
ることになる。次に、イオン交換媒体と液体のスラリを
空気圧でコーンＣ５へ、次いで容器Ｒ５へ送る。それか
ら弁Ｖ１７を開いて、タンパク質を多量に含む再生液を
空気圧でタンク５００へ送る。

タンク５０川こはカ性ソーダ液のような新しい再生液の
液面しベル制御器５０１と、流通管５０２が設けられて
、タンパク質を多量に含む液体を次段の処理のために送
れるようになっている。次に新しいカ性ソーダ溶液を入
れてタンパク質濃度を下げる。次に、タンク３００から
新しい再生液を容器Ｒ５の中に入れてイオン交換媒体に
混合させて、イオン交換媒体の再生すなわちタンパク質
除去の第２段階を行う。

それから、スラリを弁２２を介してコーンＣ２へ送り、
そこから容器Ｒ２へ送る。

そして弁Ｖ１４を開いて一部疲労した再生液を空気圧を
かけてタンクＨＴ２へ送る。このようにしてイオン交換
媒体を完全に再生させる。一部疲労した再生液は最初に
考えた入力処理液からの最後のタンパク質を含む。

この再生液をタンクＨＴ２から容器Ｒ２へ送り、そこで
次の処理すべき入力液からのタンパク質を含むイオン交
換媒体に混合させる。最後にはタンパク質を十分に含む
再生液をイオン交換媒体とともに、空気圧でコーンＣ５
を介して容器Ｃ５へ送る。それからその再生液をイオン
交換媒体から分離してから、弁Ｖ１７を通じてタンク５
００へ送る。これで入力処理液からのタンパク質の除去
が完了する。

第７図は次のような３つの処理段階を示す。第１段階：
この段階では相互作用が行われる。すなわち、容器ＲＩ
での禾処理入力処理液と一部疲労しているイオン交換媒
体との間のイオン交換によるタンパク質吸収の第１段階
；容器Ｒ２での一部処理し処理液と十分に再生されたイ
オン交換媒体との間のイオン交換によるタンパク質吸収
の第２段階；容器Ｒ３におけるイオン交換媒体の洗浄、
容器Ｒ４における再生液とのイオン交換によるイオン交
換媒体からのタンパク質除去の第１段階；容器Ｒ５にお
ける再生液とのイオン交換によるイオン交換媒体からの
タンパク質除去の第２段階が順次行われる。状態 １ コーンＣＩ，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５−空。

２ 液体タンクＨＴ１，ＨＴ２−充たされている。

３ 溶離液（再生液）供給装置−充たされている。

動作 １ 全ての弁は閉止。

２ 弁Ｖ６，Ｖ７，Ｖ８，Ｖ９，ＶＩ０，Ｖ２４開放。

３ 容器Ｒ１，Ｒ３，Ｒ５のレベル制御器が反応期間の
開始時を定める。４ 櫨梓器を動作させる。

５ 反応期間のための操作開始。

６ 全ての弁は閉止。

洗浄段階で望ましくないラクトーゼおよびその他の可溶
性汚染物質と、遊離粒子とをイオン交換媒体から除去す
る。

この方法は２：１：２法である。第２段階：この段階で
はイオン交換媒体スラリを１つのコーンから容器へ、お
よび容器からコーンへ送る。

この段階は２つの部分より成る。第１部分状態 １ 全ての反応生成物が容器Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，
Ｒ５に存在する。

２ 処理液タンクＨＴ１，ＨＴ２は空。

操作 １ 全ての弁は閉止。

２ 弁Ｖ１８，ＶＩ９，Ｖ２０，Ｖ２１，Ｖ２２，Ｖ２
３を開く。

３ 鷹梓器を動作させる。

４ 全部送った後で（空気管圧のＰ）全ての弁を閉止。

第２部分状態 １ 全ての反応生成物はコーンＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４
の中に存在する。

２ 処理液タンクＨＴ１，ＨＴ２は空。

３ 容器Ｒ１，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５は空。

操作 １ 全ての弁は閉止。

２ 弁Ｖ２４を開く。

３ 弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５を開く。

４ 縄梓器を動作させる。

５ 完全に放出した後で全ての弁を閉じる。

第３段階：この段階では容器の液体を、一部は貯蔵タン
クへ送り、そこから容器へ送る。状態 １ 全ての反応生成物は容器Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，
Ｒ５に存在する。

２ コーンＣＩ，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５は空。

操作１ 全ての弁を閉止。

２ 弁Ｖ１３，Ｖ１４，Ｖ１５，Ｖ１６，Ｖ１７を開く
。

３ 弁Ｖ２３を開く。

４ 鷹幹器を停止させる。

５ 全部送ってから（管圧のＰ）全ての弁を閉止する。

第７図ではタンクから液が重力で流れるように貯蔵タン
クは容器より高い位置に設けられる。以上説明した方法
では、減耗と圧力によるイオン交換媒体の品質劣化をで
きるだけ小さくするようにイオン交換媒体を取り扱う。
イオン交換媒体は、液体と反応する容器から全く移動さ
せないようにすることもできれば、空気圧を用いてコー
ンへ送ることもできる。しかしコーンの中にはイオン交
換媒体は僅かの時間しか留まらない。コーンの中にはイ
オン交換媒体の固着はほとんど、または全く起らず、イ
オン交換媒体のスラリは次の容器へ非常に速やかに送ら
れ、その中で再び鷹拝されてその最適な物理的性質を維
持させる。このことは繊維状イオン交換媒体にとっては
特に重要である。この種のイオン交換媒体の詳細と、そ
の使用にいては英国所在のザ・ビスコース・デベロップ
メ ント社（Ｔｈｅ Ｖｉｓｃｏｓｅ Ｄｅｖｅｌｏ
ｐｍｅｎｔＣｏｍｐａｎｙＬｉｍｉにｄ）から情報をる
ことができる。同社はＶＩＳＴＥＣという商品名でこの
種のイオン交換媒体を供給している。陽イオン形と陰イ
オン形のイオン交換媒体を入手でき、以上説明した方法
は腸イオン形媒体を用いて乳糠に含まれているタンパク
質の回収を例として説明したが、廃液を河川などに放流
できるようにするために浄化のみを目的とするものであ
れ、タンパク質や酵素その他の高分子物質のような、液
体中に含まれている貴重な有機物の回収を目的とするも
のであれ、多くの液体の処理に一般に応用できる。炉過
器を底部に有する前記したような反応容器を試験した結
果、５０メッシュのワイヤクロスを用いて２０００サイ
クルにわたり満足に動作することを見出した。

上記のワイヤクロスの代りに前記したくさび形ワイヤふ
るいや、その他の種類の洗炉過器を用いることもできる
。前記したように製品タンクから排出されたタンパク質
に富む液体のそれ以上の処理については説明しなかった
が「限外炉過または蒸発によって溶液を濃縮できるとい
うことだけで十分である。

蒸発濃縮の場合には、最終的な蒸発および乾燥に先立っ
て、結晶化による不純物の除去を必要とするかもしれな
い。限外炉週によりタンパク質から不Ｚ純物を除去でき
、また、必要があれば限外炉過器内で製品を洗浄するこ
とも可能である。粗い粒子や、脂肪その他、イオン交換
と洗浄の効率を低下させるおそれのあるその他の成分を
除去するために「必要があれば処理前の液体に前処Ｚ理
を施すことができる。

以上の説明では、回収したタンパク質が安全で有害な汚
染を受けないように、作業や反応を清潔で衛生的な状態
で行うために必要な定期的な清掃作業については触れな
かった。

このことは工場で処理される乳酸の場合には典型的に必
要である。第６図を参照して説明した方法は、イオン交
換媒体を反応容器から繰り返えし取り出すから、イオン
交換媒体の物理的、化学的、生物学的およびその他の性
質の連続監視または検査室での検査を容易に行えるとい
う利点も得られる。このことは安全度が非常に高い規格
を維持できることを意味する。装置の運転中に必要があ
ればイオン交換媒体を容易に取り出し、交換できる。以
上説明した方法を用いて１日にたとえば約２７０キロリ
ットル（約６００００ガロン）の液体を処理できる。

炉過器を通しての液体の排出を促進するために、炉過器
を底部に有する反応容器内のスラリの上に空気圧をかけ
ることを説明した。正圧の代りに負圧すなわち真空を利
用した炉過を行うこともできる。実施例により以上説明
した本発明の方法は、タンパク質吸収段階、イオン交換
媒体からのタンパク質の除去段階、またはイオン交換媒
体の洗浄段階の数を変えるように変形できる。

必要があれば、イオン交換媒体の再生後にも媒体を洗浄
するようにもできる。以上説明したような種類の炉過器
底部設置形容器を１台あるいはそれ以上用いて、多くの
異なる運転パターンを実行することも可能である。

その場合には、イオン交換媒体は容器内に全て固定され
ることもあるし、いくつかの容器間でイオン交換媒体を
やり取りすることもできる。あるいは、イオン交換媒体
を１段またはそれ以上の段にわたって１つの容器内に留
めておくこともできれば、動作段階ごとに別の容器へ送
ることもできる。以上説明した方法では、イオン交換媒
体は相互作用が行われる同じ容器内で液体から分離させ
ることもあれば、十分に疲労する前にイオン交換媒体を
液体から分離させることもある。第７図を参照して説明
した方法では、基本的な動作順序は、スラリの蝿拝、ス
ラリの移動、イオン交換媒体から液体を分離させるため
の炉週、スラリが送られる容器への液体の送り、である
。スラリの健梓、イオン交換媒体から液体を分離させる
ための同じ容器内での炉週、同じ容器への液体の送り、
得られたスラリの送り、とし、う打頂序を用いる他の方
法も可能である。以上説明した方法では、各種の制御弁
はプログラム可能な主制御器の制御の下に自動的に動作
させることができる。

前記のように手敷操作弁も必要であるが、第７図では図
示を簡明にするために自動操作弁は省略した。ｐＨの値
を監視するためと液面制御のための制御器についても説
明したが、それらの制御器や、その他の必要な制御器を
自動制御器に組込むことは可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は内部構造を示すために一部を切り欠いて示す、
本発明の方法の実施に使用する典型的な反応容器形装置
の概略斜視図、第２図は装置と方法の典型的な態様を示
す流れ図形式の略図、第３ａ〜３ｇ図は第２図に示す装
置を用いて実施される方法の連続する段階を示す略図、
第４図は本発明の方法の実施に使用できる装置の別の実
施例を流れ図式に示す略図、第５図は本発明の方法を実
施できる流れ図式に示した装置の別の実施例の略図、第
６図は第５図の装置を構成する容器における経時対動作
サイクルの関係を示す動作段階チャート、第７図は本発
明の方法を実施できる流れ図式で示す本発明の装置の更
に別の実施例を示す略図である。 １０，ＲＩ〜Ｒ５・・・・・・容器、１２，２５１・・
・・・・鷹梓器、１６，２５２・・…・炉過器、２２０
・・・・・・循 環ポンプ。 々咳ヒ塾撃ヱ 錐鞍，め． Ｑ Ｊｂ． 塾斡‐３Ｃ． 塾撃．２２ 趣鱒ご迄． 年９・冴 塾留は物 塾＠．々． 耳９５． 彰塗 Ｆｉｇ．７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 繊維状イオン交換媒体とタンパク質を含む液体とを
   撹拌により混合し、それからイオン交換媒体を液体から
   分離させ、次にイオン交換媒体と再生剤とを撹拌により
   混合し、それからイオン交換媒体と再生剤とを分離させ
   る、繊維状イオン交換媒体とタンパク質を含む液体との
   間でイオン交換を行う方法であって、イオン交換媒体と
   液体を分離させた後でイオン交換媒体と洗浄液体とを撹
   拌により混合し、それからイオン交換媒体と洗浄液体を
   分離し、全ての混合過程と、全てのイオン交換過程と、
   全ての分離過程を、濾過器１６とこの濾過器の上部の撹
   拌器１２とを含む少くとも１個の容器１０の中で行い、
   液体の１つからのイオン交換媒体の分離を助けるために
   濾過器１６の両側に空気圧差をかけることを特徴とする
   イオン交換方法。 ２ 特許請求の範囲の第１項に記載の方法において、全
   ての混合過程と、全てのイオン交換過程と、全ての洗浄
   過程と、全ての分離過程とを同一の容器内で行う方法。 ３ 特許請求の範囲の第１項に記載の方法において、タ
   ンパク質を含む液体とイオン交換媒体とを混合する過程
   と、イオン交換媒体を富化させるためのイオン交換過程
   と、液体をイオン交換媒体から分離する過程と、イオン
   交換媒体と洗浄液とを混合させる過程と、イオン交換媒
   体を洗浄する過程と、洗浄液をイオン交換媒体から分離
   する過程と、再生液をイオン交換媒体に混合する過程と
   、再生液を富化し、イオン交換媒体を再生させるために
   イオン交換する過程と、再生液をイオン交換媒体から分
   離させる過程とをそれぞれ行わせるためにいくつかの類
   似する容器１０を使用する方法。４ 特許請求の範囲の
   第１項に記載の方法において、いくつかの同様な容器１
   ０を用い、第１の容器Ｒ１の内部でイオン交換媒体をタ
   ンパク質を含む生液体に混合させ、それから十分にロー
   ドされたイオン交換媒体を別の容器Ｒ３の中に入れ、こ
   容器Ｒ３の中でイオン交換媒体を分離させてから撹拌に
   より洗浄液に混合して洗浄し、次にイオン交換媒体を別
   の容器Ｒ４の中に入れ、その中でイオン交換媒体を洗浄
   液に混合してイオン交換媒体からタンパク質を分離する
   第１の過程を行い、それからイオン交換媒体を別の容器
   Ｒ５の中に入れ、その中でイオン交換媒体を再生液から
   分離して、撹拌により新しい再生剤をイオン交換媒体に
   混合させてイオン交換媒体からタンパク質を分離する第
   ２の過程を行い、その後でイオン交換媒体を別の容器Ｒ
   ２の中でタンパク質をいくらか既に失っている液体を撹
   拌によりイオン交換媒体に混合させてイオン交換媒体の
   ロードの第１過程を行わせ、それからイオン交換媒体を
   第１の容器Ｒ１の中へ戻してサイクルを完了する方法。