JP2002066565A - 濃縮液の製造方法および同装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】従来の濃縮液の製造用の逆浸透膜装置をそのま
ま使用できて、被濃縮液の風味や成分等を損なうことな
く濃縮液の製造を効率よく行なう方法と装置を提供す
る。 【解決手段】水分を含む被濃縮液１３を逆浸透膜装置１
０に送る流入管２ａ内の一部に、被濃縮液の流れと直交
する磁束よりなる磁場発生装置１１を形成し、この磁場
に被濃縮液を通過させて、被濃縮液中における水のクラ
スタを細かく分割せしめて逆浸透膜装置に送り、所要濃
度の濃縮液になるよう被濃縮液中から水分を除去する構
成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は逆浸透膜装置によ
り、水分を含む液体から適量の水分を除去して所要濃度
の濃縮液を製造する方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術とその問題点】果汁や嗜好飲料、スープ等
の液状の飲食品あるいは液状の薬品等の水分を含む液体
から適量の水分を分離して濃縮液を製造する方法として
逆浸透法がある。この逆浸透法は逆浸透膜（半透膜）に
より濃厚溶液と希薄溶液間を仕切って浸透圧よりも大な
る圧力を濃厚溶液側に掛け、濃厚溶液中の溶媒を希薄溶
液側へ浸透させる方法であり、例えば果汁の濃縮におい
ては、被濃縮液たる果汁原液（濃厚溶液）中からその水
分（希薄溶液）のみを逆浸透法によって分離し、濃縮果
汁（濃縮液）を得ている。

【０００３】従来、上述した逆浸透法において濃縮処理
量を大ならしめる場合には、逆浸透膜の面積を大にした
り、あるいは被濃縮液に掛ける圧力を大にしなければな
らず、いきおい装置コストやランニングコストが嵩むと
いう問題がある。

【０００４】また、逆浸透膜に透過性の大なるものを使
用すれば単位時間当たりの濃縮処理量は大とはなるが、
水分以外の果汁成分の一部も分離させられてしまい、果
汁の風味（味、香り）や栄養成分等が損なわれることが
ある。

【０００５】

【目的】本発明の目的とするところは、従来から濃縮液
の製造に用いられている逆浸透膜装置をそのまま使用す
ることができて、被濃縮液の風味や成分等を損なうこと
なく濃縮液の製造を効率よく行なえるようにすることに
ある。

【０００６】

【本発明の手段】本発明においては、被濃縮液中の水分
子が単独の分子で存在するのではなく、１２個程度の水
分子が水素結合によりクラスタ（会合粒子）として存在
していることに着目し、このクラスタを細かく分割して
その構成分子数を小、すなわちクラスタの大きさを小な
らしめて逆浸透膜に対する水分の透過率を向上させ、も
って濃縮液の製造を効率よく行なえるようにした。

【０００７】しかして、本発明方法は水分を含む被濃縮
液を逆浸透膜装置に送る流入管内の一部に、被濃縮液の
流れと直交する磁束よりなる磁場を形成し、この磁場に
被濃縮液を通過せしめることにより、被濃縮液中におけ
る水のクラスタを細かく分割せしめて逆浸透膜装置に送
り、所要濃度の濃縮液になるよう被濃縮液中から水分を
除去する構成としてある。

【０００８】また、本発明に係る濃縮液の製造装置は、
水分を含む被濃縮液を逆浸透膜装置に送る流入管の外側
に、同流入管内における被濃縮液の流れと直交する磁束
よりなる磁場を形成する磁場発生装置を設け、この磁場
発生装置による磁場に被濃縮液を通過せしめることによ
り、被濃縮液中における水のクラスタを細かく分割せし
めて逆浸透膜装置に送り、所要濃度の濃縮液になるよう
被濃縮液中から水分を除去する構成のものとしてある。

【０００９】

【実施例】以下、本発明に係る濃縮液の製造方法および
同装置の実施例を添付図面に示す具体例に基づいて詳細
に説明する。図１は被濃縮液たる果汁を濃縮する場合の
工程を示しており、浄化工程１によって不純物等を除去
した果汁を本発明に係る濃縮液製造装置２に送り、所要
濃度の濃縮果汁となるよう果汁から水分を除去して濃縮
する構成としてある。

【００１０】浄化工程１においては、果汁の第一貯留タ
ンク３、果汁に酵素を添加して懸濁成分を析出させる析
出槽４、析出槽で析出させた懸濁成分を遠心分離するデ
カンダ５、沈殿物を除去して果汁を清澄化するクラリフ
ァイア６、清澄化した果汁を貯める第二貯留タンク７、
珪藻土によって不純物や異臭を除去する濾過槽８および
浄化後の果汁を貯める第三貯留タンク９をこの順に接続
してある。

【００１１】図２は濃縮液製造装置２の一例を示す縦断
面図であり、同図において符号２ａは果汁の流入管、２
ｂは濃縮果汁の送出管、１０は逆浸透膜装置、１１は磁
場発生装置を示している。

【００１２】逆浸透膜装置１０は、前記流入管２ａの途
中に設けられたポンプ１２と、同ポンプにより流入管２
ａから果汁１３が圧送される筒状シェル１４を備え、同
シェルの入口１４ａと出口１４ｂにはそれぞれ前記流入
管２ａと送出管２ｂが接続されている。

【００１３】前記シェル１４内には、逆浸透膜（半透
膜）を備えるチューブラーモジュールタイプの多数の管
状のエレメント１５、１５が互いに平行となるように設
けられていて、各エレメントは一端（図２では左端）が
閉塞されているが、他端（図２では右端）が集水ヘッダ
１６内に開口しており、この集水ヘッダの出口には排水
管１７が接続されている。

【００１４】上述した構成の逆浸透膜装置１０において
は、前記ポンプ１２によって圧送された果汁が入口１４
ａからシェル１４内に流入し、果汁中における適量の水
分が各エレメント１５、１５の管壁を透過して集水ヘッ
ダ１６に流入し、排水管１７から外部に排出される。

【００１５】一方、適量の水分が分離されて濃縮された
濃縮果汁１８は筒状シェル１４の出口１４ｂから送出管
２ｂに流入し、外部へ送られる。

【００１６】しかして、前記磁場発生装置１１は流入管
２ａ内に果汁１３の流れ方向と直交する磁束よりなる磁
場を形成するものとしてあり、例えば図３、４に示すよ
うに２個１対の磁石体１９、２０を流入管の同一直径上
に相異なる磁極が向かい合うように設けてある。

【００１７】各磁石体１９、２０はそれぞれ永久磁石１
９ａ、２０ａの一磁極面（流入管２ａ側）に下方に向か
って断面積が小となる鉄等の磁性体材料製のテーパー状
のコンデンサ１９ｂ、２０ｂを備えていて、これらコン
デンサによって永久磁石の磁束が収斂されてより強力な
磁場が形成されるようにしてある。

【００１８】また、前記磁石には例えばネオジウム鉄ホ
ウ素磁石を用い、磁場発生装置１１全体として例えば２
〜２．５テスラ（２００００〜２５０００ガウス）程度
の磁束密度の強磁場を流入管２ａ内に形成できるように
してある。

【００１９】なお、流入管２ａが鋼（鉄）等の磁性体材
料製のものであれば、磁場発生装置１１はその磁気吸着
力でそのまま流入管２ａの外側に取り付けることができ
るが、流入管２ａが合成樹脂材等の磁性体材料以外の材
質からなるものである場合には、クランプ等の適宜の固
定具で流入管に取り付ける。

【００２０】上述のように構成した本発明の濃縮液製造
装置においては、果汁１３が流入管２ａ内においてその
流れの方向と直交する磁束２１よりなる磁場を通過させ
られる。

【００２１】この際、果汁中にファラデーの電磁誘導の
法則によって電気エネルギが生じ、果汁中における水の
クラスタ（会合粒子）は水分子間の一部の水素結合が前
記電気エネルギによって切り離され、構成分子数が小、
すなわち大きさの小なるクラスタとなる。なお、前記磁
場中を果汁が通過しても果汁成分は何ら変化せず、果汁
の風味（味、香り）や栄養成分等が損なわれることはな
い。

【００２２】前記磁場を通過して水のクラスタが小とな
った果汁は逆浸透膜装置１０のエレメント１５、１５の
管壁における逆浸透膜と接し、果汁中の水分が逆浸透膜
を透過する。

【００２３】図５は果汁１３中の水のクラスタがエレメ
ント１５の管壁を透過する様子を示す図であり、図５
(a) は前述した磁場により細かく分割した水のクラスタ
２２を透過させる本発明の場合を示し、図５(b) は従来
の装置において水のクラスタ２３を透過させる場合を示
し、これら図５(a) および(b) から明らかなように、細
かく分割された水のクラスタは従来の装置における水の
クラスタよりも容易にエレメント１５の管壁を透過し、
したがって果汁の濃縮が速やかに行なわれる。なお、同
図において符号２４は果汁成分、１５ａは水を透過させ
るエレメントの孔（半透膜の孔）を概念的に示したもの
である。

【００２４】適量の水分が分離された濃縮果汁１８は筒
状シェル１４の出口１４ｂから送出管２ｂに流入して外
部へ送り出され、またエレメント１５の管壁を透過して
果汁から分離された水分は集水ヘッダ１６に集められて
排水管１７により外部へ排出される。

【００２５】次表１は上述した本発明の方法及び装置に
よって果汁の濃縮試験を行なった結果（本発明）を、磁
場発生装置１１を設けない場合（比較例）とともに示す
ものである。

【００２６】この濃縮試験においては、本発明、比較例
ともに逆浸透膜装置１０に逆浸透膜面積が６m²のエレメ
ント１５を２４本並列に備えるものを使用し、被濃縮液
たる果汁に濃度が約７Brixのアセロラ果汁を使用して約
１８Brixまで濃縮した。

【００２７】また、本発明の試験装置においては磁束密
度２．０テスラの磁場を形成する磁場発生装置を管径３
８．１mmの流入管２ａに取り付けた。なお、表１におい
て濃縮後液量(kg)は濃縮後液量(L) に比重（蔗糖液換
算）を乗じて算出した。

【００２８】

【表１】 上表に示す結果から明らかなように、磁場発生装置１１
によって水のクラスタが細かく分割された本発明の装置
では、磁場発生装置を備えない比較例に比して濃縮処理
能力が約２０％向上したことがわかる。

【００２９】上述した実施例においては、逆浸透膜装置
１０のエレメント１５にチューブラーモジュールタイプ
のものを用いたが、例えばスパイラルに巻いた逆浸透膜
をシェル内に設けて膜面積を大としたスパイラルモジュ
ールタイプのもの等の他のエレメントを使用する場合も
ある。

【００３０】また、磁場発生装置１１は２個の永久磁石
１９ａ、２０ａを備えるものとしてあるが、永久磁石に
代えて電磁石を使用する場合もある。

【００３１】さらに、磁場発生装置１１は流入管２ａ内
に被濃縮液の流れと直交する磁束を形成すればよいの
で、磁石体１９、２０を流入管の同一直径上ではなく、
磁石体を１個の馬蹄状（Ｕ字状）のものに構成してその
磁極が流入管の円周方向に並ぶように設ける場合もあ
る。

【００３２】また、上記実施例では被濃縮液を果汁とし
たが、嗜好飲料やスープ等の液状飲食品や液状の薬品等
の液体の濃縮を行なう場合もある。

【００３３】

【発明の作用、効果】本発明に係る濃縮液の製造方法お
よび装置は次ぎの作用効果を奏し得る。被濃縮液が磁場
発生装置により形成された磁場を通過すると、ファラデ
ーの電磁誘導の法則により被濃縮液中に電気エネルギが
生じ、水のクラスタ（会合粒子）内における水分子間の
水素結合が前記電気エネルギによって切り離され、構成
分子数が小、すなわち大きさの小なるクラスタとなる。

【００３４】磁場を通過した被濃縮液は逆浸透膜装置に
送られ、被濃縮液中の水分が逆浸透膜を透過して分離さ
れ、この際、磁場を通過したことによって細かく分割さ
れた水のクラスタが逆浸透膜を容易に透過する。

【００３５】したがって、本発明の方法及び装置によれ
ば逆浸透膜の面積を大にしたり、あるいは被濃縮液に掛
ける圧力を大にすることなく、濃縮処理を効率よく行な
うことができる。

【００３６】また、逆浸透膜に透過性の大なるものを使
用する必要もなく、被濃縮液の成分や性質、例えば果汁
の場合には風味や栄養成分を何ら損なうことなく濃縮処
理を効率よく行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る濃縮装置を備える濃縮果汁製造装
置の一例を示す工程図。

【図２】本発明に係る濃縮液製造装置の実施例を示す縦
断面図。

【図３】磁場発生装置の正面図。

【図４】磁場発生装置の縦断側面図。

【図５】果汁中の水のクラスタが逆浸透膜を透過する様
子を示す模式図であり、(a) は本発明の方法・装置によ
る場合、(b) は従来の方法・装置よる場合を示す。

【符号の説明】

１ 浄化工程 ２ 濃縮液製造装置 ３ 第一貯留タンク ４ 析出槽 ５ デカンダ ６ クラリファイア ７ 第二貯留タンク ８ 濾過槽 ９ 第三貯留タンク １０ 逆浸透膜装置 １１ 磁場発生装置 １２ ポンプ １３ 果汁 １４ 筒状シェル １５ エレメント １６ 集水ヘッダ １７ 排水管 １８ 濃縮果汁 １９、２０ 磁石体 ２１ 磁束 ２２、２３ 水のクラスタ ２４ 果汁成分

フロントページの続き (72)発明者 岡本 弘正 東京都新宿区北新宿４−34−11 Ｆターム(参考） 4B017 LG04 LP02 4B036 LF01 LP08 4D006 GA03 HA28 HA61 KA02 KB02 MA02 MA04 PA02 PC11 PC17 PC42 4D061 DA10 DB20 EA18 EC05 EC11 EC18 FA09

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水分を含む被濃縮液を逆浸透膜装置に送る
   流入管内の一部に、被濃縮液の流れと直交する磁束より
   なる磁場を形成し、この磁場に被濃縮液を通過せしめる
   ことにより、被濃縮液中における水のクラスタを細かく
   分割せしめて逆浸透膜装置に送り、所要濃度の濃縮液に
   なるよう被濃縮液中から水分を除去する濃縮液の製造方
   法。
2. 【請求項２】水分を含む被濃縮液を逆浸透膜装置に送る
   流入管の外側に、同流入管内における被濃縮液の流れと
   直交する磁束よりなる磁場を形成する磁場発生装置を設
   け、この磁場発生装置による磁場に被濃縮液を通過せし
   めることにより、被濃縮液中における水のクラスタを細
   かく分割せしめて逆浸透膜装置に送り、所要濃度の濃縮
   液になるよう被濃縮液中から水分を除去する濃縮液の製
   造装置。