JP2009278882A - 糖液の脱色装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで、高い脱色性能が得られる糖液の脱色装置を目的とする。
【解決手段】樹脂塔１０は、仕切り部材３０により上段室１２と下段室１４とに区画され、上段室１２には、アクリル系塩基性アニオン交換樹脂が、上段室１２の上部に空間１０１を形成して充填され、下段室１４には、スチレン系塩基性アニオン交換樹脂が、下段室１４の上部に空間１０３を形成して充填され、下段室１２には、中間コレクタ４０がスチレン系塩基性アニオン交換樹脂に埋設され、アクリル系塩基性アニオン交換樹脂に下降流で再生剤を通液する手段と、中間コレクタ４０の下方に充填されているスチレン系塩基性アニオン交換樹脂に、上昇流で再生剤を通液する手段と、を有することよりなる。
【選択図】図１

Description

本発明は糖液の脱色装置に関する。

糖液の製造工程において、原料由来あるいは製造工程で生成する色素の除去は高品質の製品を得る上で重要であり、特に蔗糖結晶の製造においては色価が重要な管理項目の一つである。蔗糖液の脱色に用いられている脱色剤としては粒状活性炭、骨炭、イオン交換樹脂がある。活性炭や骨炭は分子量の大きい色素を吸着し、色素の吸着容量が大きい。一方、イオン交換樹脂は、比較的分子量の小さい色素を吸着し、色素を強く吸着するが吸着容量が小さい。このため、活性炭や骨炭は色素負荷の高い液の粗取りとして使用し、イオン交換樹脂は仕上げ脱色として使用する。

イオン交換樹脂は、一般的に、塩化物イオン形の塩基性アニオン交換樹脂が使用される。脱色は、イオン交換樹脂が充填された樹脂塔に、塔上部から塔下部に下降流で糖液を通液して行う。イオン交換樹脂の吸着能力が低下すると、イオン交換樹脂に吸着した色素を溶離させる再生を行う。再生剤には塩化ナトリウム水溶液が用いられ、塔上部から下部に下降流で通液して再生する。また、再生剤としては、塩化ナトリウム水溶液に水酸化ナトリウムを添加する場合もある。

塩基性アニオン交換樹脂としては、通常、官能基に４級アンモニウムを有する塩基性アニオン交換樹脂が用いられている。この塩基性アニオン交換樹脂には、樹脂母体がスチレン−ジビニルベンゼン共重合体であるスチレン系塩基性アニオン交換樹脂（以後、スチレン系樹脂という）と、樹脂母体がアクリル−ジビニルベンゼン共重合体であるアクリル系塩基性アニオン交換樹脂（以後、アクリル系樹脂という）とがある。スチレン系樹脂は、色素の吸着力が強い一方、再生し難いため、仕上げ脱色に適しているという特徴がある。アクリル系樹脂は、色素の吸着力が弱い一方、再生し易いため、色素の粗取りに適しているという特徴がある。このような特徴を利用し、アクリル系樹脂が充填された樹脂塔に通液した糖液を、スチレン系樹脂が充填された樹脂塔に通液することで、高い脱色率の塔液を得られる脱色装置が報告されている（例えば、非特許文献１）。

こうした脱色装置は、アクリル系樹脂が前段にあるため、再生されにくいスチレン系樹脂への負荷が小さく、性能低下の原因である不可逆吸着が少なくなり、スチレン系樹脂単独で使用する場合と比べて樹脂交換までの使用期間が長くなる。再生は、アクリル系樹脂およびスチレン系樹脂に、並列に再生剤を下降流で通液する方法と、スチレン系樹脂−アクリル系樹脂の順に直列に下降流で再生剤を通液する方法により行われる。後者は、少ない再生剤で効率よく樹脂が再生することができるという利点がある。
Ｌｉｅｆ Ｒａｍｍ−Ｓｃｈｍｉｄｔ，Ｅｒｋｋｉ Ｔａｌｖｉｔｉｅ，Ｍａｔｔｉ Ｔｙｌｌｉ，Ｅｒｋｋｉ Ｌｕｏｍａ，「ポリスチレン樹脂とアクリル樹脂を用いた二段脱色システムにおける知見（Ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｏｆ ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ ａｎｄ ａｃｒｙｌｉｃ ｒｅｓｉｎｓ ｉｎ ｔｗｏ−ｂｅｄ ｄｅｃｏｌｏｒｉｚａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ）」，インターナショナル・シュガー・ジャーナル（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｕｇａｒ Ｊｏｕｒｎａｌ），１９８９，Ｖｏｌ．９１，Ｎｏ．１０８４，ｐ．６５−７０

しかしながら、アクリル系樹脂とスチレン系樹脂との順に糖液を通液する脱色装置は、優れた脱色性能を示すが、２本の樹脂塔を設置するために設備コストが高くなり、また、設置スペースの拡大が必要となる。加えて、再生効率の低いスチレン系樹脂の再生が、通液時と同じ下降流で行われるため、再生効率が低く、再生されずに樹脂塔下部に残存した色素が糖液にリークして、糖液の色価を上げてしまう。糖液の色価を極力下げるためには、再生の頻度増大と、これに伴う過剰な再生剤量が必要となり、ランニングコストが高くなるという問題があった。
そこで、本発明は、低コストで、高い脱色性能が得られる、糖液の脱色装置を目的とする。

本発明の糖液の脱色装置は、被処理糖液を塩基性アニオン交換樹脂に接触させて、脱色を行う樹脂塔を有する糖液の脱色装置であって、前記樹脂塔は、仕切り部材により上段室と下段室とに区画され、前記上段室には、アクリル系塩基性アニオン交換樹脂が、前記上段室の上部に空間を形成して充填され、前記下段室には、スチレン系塩基性アニオン交換樹脂が、前記下段室の上部に空間を形成して充填され、前記下段室には、中間コレクタが前記スチレン系塩基性アニオン交換樹脂に埋設され、前記アクリル系塩基性アニオン交換樹脂に、塩基性アニオン交換樹脂の再生を行う再生剤を下降流で通液する手段と、前記中間コレクタの下方に充填されているスチレン系塩基性アニオン交換樹脂に、塩基性アニオン交換樹脂の再生を行う再生剤を上昇流で通液する手段と、を有することを特徴とする。
前記中間コレクタの下方に充填されているスチレン系塩基性アニオン交換樹脂に通液した再生剤の廃液を、前記上段室へ下降流で通液する手段を有することが好ましい。
前記スチレン系塩基性アニオン交換樹脂は、前記中間コレクタの上面を覆う塩基性アニオン交換樹脂が弱塩基性アニオン交換樹脂であり、前記中間コレクタの下方に充填されている塩基性アニオン交換樹脂が強塩基性アニオン交換樹脂であってもよい。

本発明の脱色装置によれば、低コストで、高い脱色性能を得ることができる。

本発明の実施形態の一例について、図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる糖液の脱色装置８（以下、単に脱色装置という）の模式図である。図１に示す通り、脱色装置８は、樹脂塔１０と、貯留槽６０と、被処理糖液供給源２２と、再生剤供給源２４、５２と、洗浄水供給源２６、５４と、精製糖液貯留槽５８とを有する。

樹脂塔１０は、仕切り部材３０により仕切られて、上段室１２と、下段室１４とが形成されている。上段室１２は、アクリル系塩基性アニオン交換樹脂（以後、アクリル系樹脂という）が充填されたアクリル系樹脂層１０２を備えている。上段室１２内のアクリル系樹脂層１０２の上方には、空間１０１が形成されている。空間１０１にはディストリビュータ２０が設置され、ディストリビュータ２０には配管２１が接続されている。配管２１は、バルブ２３を経由して被処理糖液供給源２２と接続され、バルブ２５を経由して再生剤供給源２４と接続され、バルブ２７を経由して洗浄水供給源２６と接続されている。また、樹脂塔１０のディストリビュータ２０の上方には、図示されない排水手段が設けられている。

下段室１４は、スチレン系塩基性アニオン交換樹脂（以後、スチレン系樹脂という）が充填されたスチレン系樹脂層１０４を備えている。下段室１４内のスチレン系樹脂層１０４の上方には、空間１０３が形成されている。スチレン系樹脂層１０４の上部には、中間コレクタ４０が埋設され、中間コレクタ４０には配管４２、４４が接続されている。配管４２は、バルブ４３を経由し、貯留槽６０と接続されている。配管４４は、バルブ４５を経由し、図示されない排出口と接続されている。スチレン系樹脂層１０４の下部には、下部コレクタ５０が埋設されている。下部コレクタ５０には、配管５１、５７が接続されている。配管５１は、バルブ５３を経由して再生剤供給源５２と接続され、バルブ５５を経由して洗浄水供給源５４と接続されている。配管５７は、バルブ５９を経由して精製糖液貯留槽５８と接続されている。貯留槽６０は、配管６１により、バルブ６２を経由して配管２１と接続されている。

ここで、「前記アクリル系塩基性アニオン交換樹脂に、塩基性アニオン交換樹脂の再生を行う再生剤を下降流で通液する手段」とは、再生剤供給源２４と、洗浄水供給源５４と、バルブ２５、５５と、配管２１、５１と、ディストリビュータ２０と、中間コレクタ４０と、下部コレクタ５０で構成されている。「前記中間コレクタの下方に充填されているスチレン系塩基性アニオン交換樹脂に、塩基性アニオン交換樹脂の再生を行う再生剤を上昇流で通液する手段」とは、洗浄水供給源２６と、再生剤供給源５２と、バルブ２７、５３と、配管２１、５１と、下部コレクタ５０と、中間コレクタ４０と、ディストリビュータ２０とで構成されている。「前記中間コレクタの下方に充填されているスチレン系塩基性アニオン交換樹脂に通液した再生剤の廃液を、前記上段室へ下降流で通液する手段」とは、貯留槽６０と、配管２１、４２、６１と、バルブ４３、６２と、ディストリビュータ２０と、中間コレクタ４０とで構成されている。

仕切り部材３０は、被処理糖液、洗浄水、再生剤を流通させ、かつ、アクリル系樹脂を支持できるものであれば特に限定されず、アクリル系樹脂の粒径に合わせて選択することができる。例えば、サランやフィルターノズル付仕切り板を用いて構成することができる。

アクリル系樹脂層１０２に充填されているアクリル系樹脂は特に限定されず、被処理糖液の品質等を考慮して選択することができ、強塩基性アニオン交換樹脂を選択することが好ましい。強塩基性アニオン交換樹脂は、色素の吸着力が高いためである。
また、アクリル系樹脂は、塩基（ＯＨ）形でも塩（Ｃｌ）形であってもよいが、塩型であることが好ましい。ＯＨ形であると、被処理糖液を通液させた際に、糖液のｐＨがアルカリ性側に変動するためである。加えて、Ｃｌ形であれば、塩化ナトリウム水溶液で再生ができ、経済的に有利なためである。

塩形のアクリル系強塩基性アニオン交換樹脂としては、例えば、ロームアンドハース社製アンバーライトＩＲＡ９５８（商品名）、ＩＲＡ４５８（商品名）、ピュロライトインターナショナル社製ピュロライトＡ８６０（商品名）、ランクセス社製レバチットＶＰＯＣ１０７４（商品名）等を用いることができる。また、強塩基性アニオン交換樹脂と弱塩基性アニオン交換樹脂とを混合した混床形態として充填してもよい。
樹脂の構造は特に限定されず、ゲル型であっても、ポーラス型であってもよい。

スチレン系樹脂層１０４に充填されているスチレン系樹脂は特に限定されず、被処理糖液の品質等を考慮して選択することができ、強塩基性アニオン交換樹脂を選択することが好ましい。強塩基性アニオン交換樹脂は、色素の吸着力が高いためである。
また、スチレン系樹脂は、塩基（ＯＨ）形でも塩（Ｃｌ）形であってもよいが、塩型であることが好ましい。ＯＨ形であると、被処理糖液を通液させた際に、糖液のｐＨがアルカリ性側に変動するためである。加えて、Ｃｌ形であれば、塩化ナトリウム水溶液で再生ができ、経済的に有利なためである。

塩形のスチレン系強塩基性アニオン交換樹脂としては、例えば、ロームアンドハース社製アンバーライトＩＲＡ４０４Ｊ（商品名）、三菱化学株式会社製ダイヤイオンＰＡ３０８（商品名）、ダウケミカル社製ダウエックスＭＳＡ−１（商品名）等を用いることができる。また、強塩基性アニオン交換樹脂と弱塩基性アニオン交換樹脂とを混合した混床形態として充填してもよい。
樹脂の構造は特に限定されず、ゲル型であっても、ポーラス型であってもよい。

上段室１２の体積に対する、空間１０１の割合は、３０〜５０体積％が好ましい。３０体積％未満であると逆洗浄時における樹脂の流動が不十分となり、樹脂の洗浄が十分に行えないおそれがある。５０体積％を超えると、上段室１２に占める空間１０１の割合が大きくなりすぎ、脱色装置８が大型化するため好ましくない。
下段室１４の体積に対する、空間１０３の割合は、３０〜５０体積％が好ましい。３０体積％未満であると逆洗浄時における樹脂の流動が不十分となり、樹脂の洗浄が十分に行えないおそれがある。５０体積％を超えると、下段室１４に占める空間１０３の割合が大きくなりすぎ、脱色装置８が大型化する。加えて、脱色装置８の大型化に伴い、通液初期と終了時において、樹脂塔１０内に滞留する被処理糖液や洗浄水の量が増大するため好ましくない。

中間コレクタ４０は、アクリル系樹脂層１０２に下降流で通液された再生剤、洗浄水と、スチレン系樹脂層１０４に上昇流で通液された再生剤、洗浄水とを回収する装置である。中間コレクタは、例えば、複数の孔が設けられたパイプに、サラン等の透水性の合成樹脂製布を巻き、複数の該パイプを天面と略平行に配列したものを挙げることができる。
中間コレクタ４０の設置位置は特に限定されないが、スチレン系樹脂層１０４の天面から５００ｍｍ以内の位置に埋設されていることが好ましい。５００ｍｍを超えると、逆洗浄時に樹脂塔１０底部から上昇流で通液した再生剤と接触しない樹脂が多くなり、再生効率が低くなるためである。

ディストリビュータ２０は被処理糖液、再生剤、洗浄水をアクリル系樹脂層１０２の上面から供給する装置である。ディストリビュータ２０は特に限定されず、公知のものを用いることができる。

下部コレクタ５０は、アクリル系樹脂層１０２と、スチレン系樹脂層１０４とを下降流で流通して精製された精製糖液を回収し、かつ、再生剤および洗浄水を上昇流でスチレン系樹脂層１０４に通液する装置であり、中間コレクタ４０と同様のものを用いることができる。

樹脂塔１０に設けられている排水手段は、逆洗浄時の洗浄水を排水でき、かつ、樹脂塔１０内の樹脂の流出を防ぐものであれば限定されず、例えば、樹脂塔１０の天面に孔を設けて、そのまま配管と接続したものであってもよいし、樹脂流出を防止する目的で、該孔を網状のサランや針金等で覆ったものであってもよい。

次に、糖液の脱色装置８による糖液の脱色方法について、説明する。
まず、バルブ２３、５９を開、バルブ２５、２７、４３、４５、５３、５５、６２を閉とし、被処理糖液供給源２２から、被処理糖液を配管２１に流す。被処理糖液は、配管２１を流通してディストリビュータ２０に至り、ディストリビュータ２０から上段室１２に供給される。上段室１２に供給された被処理糖液は、下降流でアクリル系樹脂層１０２のアクリル系樹脂内を拡散しながら流通し、仕切り部材３０を透過して下段室１４に流入する。この間、被処理糖液中の色素の一部がアクリル系樹脂に吸着されて、粗取りが行われる。

次いで、下段室１４に至った被処理糖液は、スチレン系樹脂層１０４のスチレン系樹脂内を拡散しながら下降流で流通し、樹脂塔１０底部に至る。この間、アクリル系樹脂で除去されなかった、被処理糖液中の色素がスチレン系樹脂に吸着されて、精製糖液となる。そして、精製糖液は、下段コレクタ５０により回収され、配管５７を経由して精製糖液貯留槽５８に送られる。

任意の期間、前記脱色工程を行った後、バルブ２７、５９を開、バルブ２３、２５、４３、４５、５３、５５、６２を閉とし、洗浄水供給源２６から押し出し用の水として、洗浄水を配管２１に流す。洗浄水は配管２１からディストリビュータ２０に至り、ディストリビュータ２０から上段室１２に供給される。上段室に供給された洗浄水は、樹脂塔１０内を下降流で流通し、樹脂塔内の被処理糖液を精製糖液貯留槽５８に押し出す。この間、被処理糖液はアクリル系樹脂とスチレン系樹脂とを順に拡散しながら流通することで、脱色される（以上、脱色工程）。

次いで、バルブ５５を開、バルブ２３、２５、２７、４３、４５、５３、５９、６２を閉とする。洗浄水供給源５４から、洗浄水を配管５１に流す。配管５１に流された洗浄水は、下部コレクタ５０から、下段室１４に供給され、スチレン系樹脂層１０４を上昇流で流通する。この間、洗浄水は、スチレン系樹脂を流動し、スチレン系樹脂に蓄積した異物や濁質を取り込む。スチレン系樹脂層１０４を上昇流で流通した洗浄水は、仕切り部材３０を透過して、上部室１２に流入する。流入した洗浄水は、アクリル系樹脂層１０２を上昇流で流通する。この間、洗浄水は、アクリル系樹脂を流動しながら、アクリル系樹脂に蓄積した異物や濁質を取り込む。そして、洗浄水は、上部室１２の上部に設けられた排水手段（不図示）により、樹脂塔１０外に排出される（以上、逆洗浄工程）。

次いで、バルブ２７、４３、５３を開、バルブ２３、２５、４５、５５、５９、６２を閉とする。再生剤供給源５２から、再生剤を配管５１に流すと同時に、洗浄水供給源２６から洗浄水を配管２１に流す。配管５１に流された再生剤は、下部コレクタ５０から、下段室１４に供給され、スチレン系樹脂層１０４のスチレン系樹脂内を拡散しながら上昇流で流通し、中間コレクタ４０に至る。この間、スチレン系樹脂に吸着した色素等は、溶離して再生剤に取り込まれる。
一方、配管２１に流された洗浄水は、ディストリビュータ２０から、上段室１２に供給され、アクリル系樹脂層１０２を下降流で流通し、仕切り部材３０を透過して、下段室１４に流入する。そして、スチレン系樹脂層１０４の天面から中間コレクタ４０に至る。

こうして、ディストリビュータ２０から供給された洗浄水は中間コレクタ４０の上方からスチレン系樹脂を介して、下部コレクタ５０から供給された再生剤は中間コレクタ４０の下方からスチレン系樹脂を介して、中間コレクタ４０に対して水圧を掛けるように作用する。そして、再生剤と洗浄水とは、中間コレクタ４０に回収され、再生廃液として貯留槽６０に貯留される。

次いで、バルブ２５、４５、５５、６２を開、バルブ２３、２７、４３、５３、５９を閉とする。再生剤供給源２４から再生剤を配管２１に流すと同時に、洗浄水供給源５４から洗浄水を配管５１に流す。さらに、貯留槽６０に付属するポンプ（不図示）を起動して、配管６１を経由させて再生廃液を配管２１に流す。配管２１に流された再生剤と再生廃液とは、ディストリビュータ２０から、上段室１２に供給され、アクリル系樹脂層１０２のアクリル系樹脂内を拡散しながら下降流で流通し、仕切り部材３０を透過して、下段室１４に流入する。この間、アクリル系樹脂に吸着した色素等は、溶離して再生剤に取り込まれる。そして、スチレン系樹脂層１０４の天面から、中間コレクタ４０を覆うスチレン系樹脂内を拡散しながら流通し、中間コレクタ４０に至る。この間、中間コレクタ４０を覆うスチレン系樹脂に吸着された色素等が、溶離して再生剤に取り込まれる。
一方、配管５１に流された洗浄水は、下部コレクタ５０から下段室１４に供給され、スチレン系樹脂層１０４を上昇流で流通し、中間コレクタ４０に至る。

こうして、ディストリビュータ２０から供給された再生剤は中間コレクタ４０の上方からスチレン系樹脂を介して、下部コレクタ５０から供給された洗浄水は中間コレクタ４０の下方からスチレン系樹脂を介して、中間コレクタ４０に対して水圧を掛けるように作用する。そして、再生剤と洗浄水とは、中間コレクタ４０に回収され、配管４４、バルブ４５を経由して排出される（以上、再生工程）。

任意の期間、前記再生工程を行った後、バルブ２７、４５、５５を開、バルブ２３、２５、４３、５３、５９、６２を閉とする。洗浄水供給源２６から洗浄水を配管２１に流すと同時に、洗浄水供給源５４から、洗浄水を配管５１に流す。配管２１に流された洗浄水は、ディストリビュータ２０から、上段室１２に供給される。供給された洗浄水は、アクリル系樹脂層１０２を下降流で、再生剤を押し流しながら流通し、仕切り部材３０を透過して、下段室１４に流入する。下段室１４に流入した洗浄水は、スチレン系樹脂層１０４の天面から、中間コレクタ４０を覆うスチレン系樹脂内の再生剤を押し流しながら流通し、中間コレクタ４０に至る。
一方、配管５１に流された洗浄水は、下部コレクタ５０から、下段室１４に供給され、スチレン系樹脂層１０４を上昇流で、再生剤を押し流しながら流通し、中間コレクタ４０に至る。

ディストリビュータ２０から下降流で流通した洗浄水は、中間コレクタ４０の上方からスチレン系樹脂を介して、下部コレクタ５０から上昇流で流通した洗浄水は、中間コレクタ４０の下方からスチレン系樹脂を介して、中間コレクタ４０に対して水圧を掛けるように作用する。そして、ディストリビュータ２０から下降流で流通した洗浄水と、下部コレクタから上昇流で流通した洗浄水とは、中間コレクタ４０に回収され、配管４４、バルブ４５を経由して排出される（以上、洗浄工程）。

被処理糖液は特に限定されず、例えば、蔗糖、ブドウ糖、各種オリゴ糖等が溶解した糖液を挙げることができる。被処理糖液における前記蔗糖等の濃度は特に限定されないが、例えば、ブリックス３０〜６５％の範囲で調整することが好ましい。３０％未満であると、通液中に樹脂塔１０内で糖液の腐敗が進みやすく、精製糖液の品質の低下を起こすと共に、アクリル系樹脂層１０２やスチレン系樹脂層１０４の目詰まりの原因となる。６５％を超えると、粘度が高くなりすぎて、塩基性アニオン交換樹脂との接触効率が低下し、被処理糖液中の色素の除去が不十分となるおそれがあるためである。

被処理糖液の通液量は、被処理糖液中の色素濃度や、精製糖液に求める色価に応じて決定することができ、ベッドボリウム（ＢＶ）が５以上となるように決定することが好ましい。ＢＶが５未満であると、再生頻度が多くなり、経済的に好ましくないためである。なお、ＢＶとは通液量を樹脂体積単位で表し、ＢＶ＝１は樹脂体積と等量の通液量を表す。

被処理糖液の通液速度は、被処理糖液中の色素濃度や、精製糖液に求める色価、ブリックス、通液温度に応じて決定することができ、例えば、ＳＶ＝０．５〜１０の範囲で決定することができる。０．５未満であると生産効率が低くなりすぎ、１０を超えると塩基性アニオン交換樹脂との接触効率が低下し、被処理液中の色素の除去が不十分となるおそれがあるためである。

被処理糖液の温度は特に限定されないが、４０〜８０℃の範囲で決定することが好ましい。４０℃未満であると糖液の粘性が高くなり、被処理糖液と塩基性アニオン交換樹脂との接触効率が低下し、被処理糖液中の色素除去が不十分となるおそれがある。８０℃を超えると糖の変性が起こりやすく、塩基性アニオン交換樹脂の劣化が進みやすくなるためである。

再生剤は、塩基性アニオン交換樹脂に吸着した色素を溶離できるものであれば特に限定されず、例えば、塩化ナトリウム水溶液や、塩化ナトリウム水溶液に水酸化ナトリウムを添加した水溶液を用いることができる。塩化ナトリウム水溶液の濃度は特に限定されないが、例えば４〜１５質量％の範囲で決定することが好ましい。４質量％未満であると、塩基性アニオン交換樹脂からの色素の脱離が不十分となるおそれがある。１５質量％を超えると、急激な浸透圧変化のために塩基性アニオン交換樹脂が壊れるおそれがあるためである。

再生剤の通液量は、塩基性アニオン交換樹脂への色素の吸着の程度等を勘案して決定することができ、例えば、ＢＶ＝１〜４の範囲で決定することが好ましい。１未満であると塩基性アニオン交換樹脂の再生が不十分となる恐れがあり、４を超えると再生剤の量が過剰となって、経済的に好ましくないためである。

再生剤の通液速度は特に限定されないが、例えばＳＶ＝０．５〜５の範囲で決定することが好ましい。０．５未満であると、再生に長時間を要し、５を超えると塩基性アニオン交換樹脂との接触効率が低下し、塩基性アニオン交換樹脂からの色素の脱離が不十分となるおそれがあるためである。

洗浄水は、脱色工程を再開するに当たり再生剤を洗い流し、かつ精製糖液の品質に影響のないものであれば特に限定されず、例えば、純水、水道水、工業用水等を用いることができる。

洗浄水の通液量は特に限定されず、例えば、ＢＶ＝２〜１０の範囲で決定することが好ましい。２未満であると再生剤の押し出しが不十分となり、精製糖液へ再生剤が混入し、その後の精製工程において、色戻り等の不都合があるためである。１０を超えると洗浄水の量が過剰となって、経済的に好ましくないためである。

上述の通り、脱色装置８は、アクリル系樹脂とスチレン系樹脂との順に被処理糖液を通液することで、それぞれの樹脂の特性に応じた処理が行える。即ち、被処理糖液についてアクリル系樹脂層１０２で色素等の粗取りを行った後、色素の除去能力の高いスチレン系樹脂層１０４で脱色を行うため、色価の高い精製糖液を安定して得ることができる。このような、アクリル系樹脂とスチレン系樹脂との順に通液する脱色方法は、従来、アクリル系樹脂層１０２を設けた樹脂塔と、スチレン系樹脂層１０４を設けた樹脂塔との、２つの樹脂塔を用いて行っていた。しかし、本発明によれば、１つの樹脂塔でアクリル系樹脂とスチレン系樹脂との順に通液を行うことができる。このため、設置スペースの拡大が不要で、かつ、設備コストを低減できる。

加えて、脱色装置８の再生工程では、スチレン系樹脂層１０４に上昇流で再生剤を通液すると同時に、アクリル系樹脂層１０２に下降流で洗浄水を通液する手段を有する。このため、上昇流で中間コレクタ４０の下方からスチレン系樹脂を介して水圧を掛け、下降流で中間コレクタ４０の上方からスチレン系樹脂を介して水圧を掛けるように作用させることで、スチレン系樹脂層１０４をパック状態とし、スチレン系樹脂の流動を防ぐことができる。加えて、アクリル系樹脂層１０２を流通して色素等を高濃度に含むこととなった再生剤は、中間コレクタ４０の下方のスチレン系樹脂層１０４を流通しないため、スチレン系樹脂の再汚染を防ぐことができる。なお、下段室１４にスチレン系樹脂を密に詰め込んで、上昇流で再生剤を流通させる方法も挙げられる。しかし、密に充填しても、再生剤がスチレン系樹脂と接触することで収縮し、再生工程ではスチレン系樹脂が流動してしまう。このため、スチレン系樹脂内への再生剤の拡散が不均一になり、再生剤接触効率が低下し、色素の脱離が不十分となるおそれがある。また、逆洗浄時においては、樹脂層が十分に流動しないため、スチレン系樹脂層１０４に蓄積する異物や濁質を十分に排出することができない。

また、スチレン系樹脂層１０４への再生剤の通液が、脱色工程での被処理糖液の通液方向の向流、即ち、上昇流で再生工程が行われる。このため、樹脂塔出口、即ち下部コレクタ５０近傍のスチレン系樹脂が十分に再生され、精製糖液の品質の安定化を図ることができる。加えて、従来の再生工程（被処理糖液の通液方向と同方向での通液）と比べて、高い脱色性能が得られる、あるいは、従来と同じ脱色性能であれば、脱色工程における１サイクルの通液量を増やすことができ、再生操作の頻度が減らすことができる。この結果、脱色装置８のランニングコストの低減を図ることができる。

アクリル系樹脂層１０２では、色素の粗取りと、被処理糖液中の濁質等が除去される。そして、アクリル系樹脂は再生されやすいという特徴を有する。また、中間コレクタ４０の下方に充填されているスチレン系樹脂には色素の吸着が少なく、該スチレン系樹脂を流通した再生剤は、アクリル系樹脂層１０２の再生剤としての能力を有している。そこで、脱色装置８では、スチレン系樹脂層１０４の内、中間コレクタ４０の下方のスチレン系樹脂を流通した再生剤を貯留槽６０に貯留して、アクリル系樹脂の再生工程で再利用する。このため、再生剤の使用量を低減し、ランニングコストを抑えることができる。

本発明は上述の実施形態に限定されない。
脱塩装置８の下段室１４のスチレン系樹脂層１０４では、中間コレクタ４０を覆うスチレン系樹脂と、中間コレクタ４０の下方のスチレン系樹脂とは同一のスチレン系樹脂が使用されているが、これらは異なるものであってもよい。
図２を用いて、スチレン系樹脂層の他の実施形態について、説明する。図２は、樹脂塔１００の模式図である。図２のとおり、樹脂塔１００の下段室１１４には、中間コレクタ４０を覆う弱塩基性アニオン交換樹脂で形成されたスチレン系樹脂上部層１１１と、中間コレクタ４０の下方に充填された強塩基性アニオン交換樹脂により形成されているスチレン系樹脂下部層１１２とで、スチレン系樹脂層１１０が構成されている。

弱塩基性アニオン交換樹脂は、強塩基性アニオン交換樹脂に比べて交換機の塩基性が弱いため、有機物を吸着しにくく、有機物汚染への耐性が強い。このため、弱塩基性アニオン交換樹脂は、被処理糖液中の濁質成分等による汚染の蓄積が少ない。また、弱塩基性アニオン交換樹脂は、強塩基性アニオン交換樹脂に比べて比重が小さい。このため、スチレン系樹脂層１１０を上昇流で再生・洗浄しても、弱塩基性アニオン交換樹脂によってスチレン系樹脂上部層１１１が形成され、汚染された樹脂がスチレン系樹脂下部層１１２に混在することがない。この結果、精製糖液の仕上げ脱色が、汚染の少ないスチレン系樹脂下部層１１２で行われることで、精製糖液の色価等の品質をさらに高めることができる。

また、例えば、空間１０３に、抜液手段が設けられていてもよい。この際、「前記アクリル系塩基性アニオン交換樹脂に、塩基性アニオン交換樹脂の再生を行う再生剤を下降流で通液する手段」とは、該抜液手段と、再生剤供給源２４と、洗浄水供給源５４と、バルブ２５、５５と、配管２１、５１と、ディストリビュータ２０と、下部コレクタ５０で構成される。

抜液手段は特に限定されず、アクリル系樹脂層１０２を下降流で流通した再生剤を回収し、かつ、回収した再生剤を樹脂塔１０外に排出できるものであれば特に限定されない。抜液手段としては、例えば、複数の孔が設けられたパイプを配列したものや、中間コレクタ４０と同様のものを挙げることができる。また、前記抜液手段の配置位置は、空間１０３内であれば特に限定されないが、例えば、仕切り部材３０の直下や、スチレン系樹脂層１０４の天面に配置することができる。かかる抜液手段を設けることで、アクリル系樹脂層１０２を流下して汚染された再生剤をスチレン系樹脂層１０４に接触させることなく、樹脂塔１０から排出することができる。ただし、アクリル系樹脂層１０２への再生剤通液と同時に行う、スチレン系樹脂層１０４の洗浄水の上昇流での通液において、スチレン系樹脂層１０４が流動しやすくなる。このため、スチレン系樹脂層１０４の流動防止の観点から、スチレン系樹脂層１０４に埋設された中間コレクタ４０を用いて、アクリル系樹脂層１０２を通液した再生剤を回収することが好ましい。なお、前記抜液手段を設けた場合であっても、中間コレクタ４０の下方のスチレン系樹脂の再生工程では、再生剤と洗浄水を中間コレクタ４０から抜き出す。

以下、本発明について実施例を挙げて具体的に説明するが、実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
直径７０ｍｍ、高さ１０００ｍｍのカラムを２本上下に接続し、それぞれのカラムの間にはイオン交換樹脂が通過しない目開きのサラン目板を固定した。また、下部カラムはカラムの中間付近にコレクタが設けられているものを使用した。上部カラムにアクリル系樹脂アンバーライトＩＲＡ９５８（塩化物イオン形）２．５Ｌを充填し、下部カラムにスチレン系樹脂アンバーライトＩＲＡ４０４Ｊ（塩化物イオン形）２．５Ｌを充填し、脱色カラムＡを作製した。このとき、下部カラムの中間コレクタはスチレン系樹脂層の樹脂面から１００ｍｍ下方に位置させた。

上記脱色カラムＡに、ブリックス５８〜６０％、ＩＣＵＭＳＡ色価７００の蔗糖液を６０℃に加温した後、脱色カラムＡの上部から１０Ｌ／ｈの流速で１００Ｌを通液し、脱色カラムＡの下部から処理液を２０Ｌ毎に採取した（脱色工程）。採取した処理液サンプルを純水で４倍希釈し、下記式によりブリックスおよび４２０ｎｍにおける吸光度を測定し、ＩＣＵＭＳＡ色価を算出した。

ＩＣＵＭＳＡ色価＝ＯＤ４２０×１０００／（ｂ×ｃ） ・・・・（１）
ＯＤ４２０：波長４２０ｎｍにおける吸光度
ｂ：吸光度測定セル長（ｃｍ）
ｃ：測定液の密度（ｇ／ｃｍ^３）

蔗糖液の通液終了後、純水で蔗糖液の押出しを行った（以上、脱色工程）。
次いで、スチレン系樹脂の再生工程として、１０質量％の塩化ナトリウム水溶液３Ｌを再生剤に用い、６５℃、５Ｌ／ｈの流速で脱色カラムＡの下部から上昇流で通液し、中間コレクタから排出した。再生剤の通液終了後、純水２．５Ｌを再生剤と同流速で通水し、樹脂層中の塩化ナトリウム水溶液を押出した。この再生剤の通液、押出しと同時に、脱色カラムＡの上部より純水を０．５Ｌ／ｈの流速で供給し、中間コレクタから排出した。中間コレクタから排出された廃液のうち、初期２．８Ｌを廃棄した後、３．３Ｌを回収した。

次に、アクリル系樹脂の再生工程として、再生剤に回収した再生廃液を用い、６５℃、５Ｌ／ｈの流速で脱色カラムＡの上部から、下降流でアクリル系樹脂層に通液し、中間コレクタから排出した。通液終了後、純水２．５Ｌを再生剤と同流速で通水し、樹脂層中の再生剤を押出した。この再生剤の通液、押出しと同時に、脱色カラムＡの下部より純水を５Ｌ／ｈの流速で供給し、上昇流でスチレン系樹脂層に通水し、中間コレクタから排出した（再生工程）。

上記再生剤の通液、押出し終了後、脱色カラムＡの上部および下部から純水をそれぞれ１５Ｌ／ｈで供給し、アクリル系樹脂層とスチレン系樹脂層に４０分間通水して中間コレクタから排出した（洗浄工程）。

上記の脱色工程と、再生工程と、洗浄工程との組み合わせを１サイクルとし、３サイクルを行い、それぞれのサイクルにおける通液処理液の平均脱色率を算出した。その結果を図３、図４に示す。
脱色率（％）＝｛１−（処理液ＩＣＵＭＳＡ色価÷原液ＩＣＵＭＳＡ色価)｝×１００・・・・（２）

（比較例１）
直径７０ｍｍ、高さ１０００ｍｍのカラムに、アクリル系樹脂アンバーライトＩＲＡ９５８（塩化物イオン形）２．５Ｌを充填したアクリル塔を作製した。同様に、直径７０ｍｍ、高さ１０００ｍｍのカラムに、スチレン系樹脂アンバーライトＩＲＡ４０４Ｊ（塩化物イオン形）２．５Ｌを充填したスチレン塔を作製した。アクリル塔の下部と、スチレン塔の上部を接続し、脱色カラムＢを作製した。

実施例１と同様の条件で、蔗糖液をアクリル塔からスチレン塔の順に、脱色カラムＢに下降流で通液して脱色を行った。蔗糖液の通液終了後、純水で蔗糖液の押出しを行った（脱色工程）。

次いで、脱色カラムＢに、１０質量％の塩化ナトリウム水溶液３Ｌを再生剤として、６５℃、５Ｌ／ｈの流速でアクリル塔からスチレン塔の順に、下降流で通液した。純水５Ｌを再生剤の通液と同流速で通水することで塩化ナトリウム水溶液を押し出した（再生工程）。

次いで、純水を１５Ｌ／ｈの流速で６０分間通水し、樹脂層を洗浄した（洗浄工程）。上記の脱色工程と、再生工程と、洗浄工程との組み合わせを１サイクルとし、３サイクルを行い、それぞれのサイクルにおける処理液の平均脱色率を実施例１と同様に算出した。その結果を図３、図４に示す。

図３は、各サイクルにおける脱色率を表すグラフである。凡例（ａ）は、実施例１における結果を表し、凡例（ｂ）は比較例１における結果を表す。
図３に示すように、実施例１では、サイクルを経ても、脱色率の低下はほとんどみられなかった。これに対し、比較例１では、サイクルを繰り返すことにより脱色率が次第に低下し、３サイクル目の脱色率は、１サイクル目の脱色率よりも、約５ポイント低下していた。このことから、実施例１では、各サイクルでのアニオン交換樹脂の再生が、十分に行われていることが判った。

図４は、実施例１および比較例１の３サイクル目の通液における、通液量と色価の関係を表すグラフである。凡例（ｃ）は、実施例１の結果を表し、凡例（ｄ）は比較例１の結果を表す。
図４に示すように、３サイクル目においては、実施例１は、比較例１に比べて、低いＩＣＵＭＳＡ色価で推移していることが判る。例えば、精製蔗糖液のＩＣＵＭＳＡ色価が２５０に達した時点を脱色処理の終点とした場合、実施例１は比較例１と比べて、おおよそ１．４倍の処理量が得られることが判った。

本発明の実施形態にかかる脱塩装置を示す模式図である。 本発明の実施形態にかかる脱塩装置の樹脂塔を示す模式図である。 実施例１および比較例１の脱色率を示すグラフである。 実施例１および比較例１の３サイクル目の通液量と色価との関係を示すグラフである。

符号の説明

８ 脱色装置
１０、１００ 樹脂塔
１２ 上段室
１４、１１４ 下段室
２０ ディストリビュータ
２１、４２、４４、５１、６１ 配管
２４、５２ 再生剤供給源
２５、２７、４３、５３、５５、６２ バルブ
２６、５４ 洗浄水供給源
３０ 仕切り部材
４０ 中間コレクタ
５０ 下部コレクタ
６０ 貯留槽
１０２ アクリル系樹脂層
１０４、１１０ スチレン系樹脂層

Claims (3)

1. 被処理糖液を塩基性アニオン交換樹脂に接触させて、脱色を行う樹脂塔を有する糖液の脱色装置であって、
   前記樹脂塔は、仕切り部材により上段室と下段室とに区画され、
   前記上段室には、アクリル系塩基性アニオン交換樹脂が、前記上段室の上部に空間を形成して充填され、
   前記下段室には、スチレン系塩基性アニオン交換樹脂が、前記下段室の上部に空間を形成して充填され、
   前記下段室には、中間コレクタが前記スチレン系塩基性アニオン交換樹脂に埋設され、
   前記アクリル系塩基性アニオン交換樹脂に、塩基性アニオン交換樹脂の再生を行う再生剤を下降流で通液する手段と、
   前記中間コレクタの下方に充填されているスチレン系塩基性アニオン交換樹脂に、塩基性アニオン交換樹脂の再生を行う再生剤を上昇流で通液する手段と、を有する糖液の脱色装置。
2. 前記中間コレクタの下方に充填されているスチレン系塩基性アニオン交換樹脂に通液した再生剤の廃液を、前記上段室へ下降流で通液する手段を有することを特徴とする、請求項１に記載の糖液の脱色装置。
3. 前記スチレン系塩基性アニオン交換樹脂は、前記中間コレクタの上面を覆う塩基性アニオン交換樹脂が、弱塩基性アニオン交換樹脂であり、前記中間コレクタの下方に充填されている塩基性アニオン交換樹脂が、強塩基性アニオン交換樹脂であることを特徴とする、請求項１または２に記載の糖液の脱色装置。

Images