JP2011128102A - 発酵液中の揮発性有機酸濃度のモニタリング装置 - Google Patents
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Abstract
発酵の安定化、及び、バイオガスの収量増加に寄与できるように、発酵液中の揮発性有
機酸濃度を正確にモニタリングできる発酵液中の揮発性有機酸濃度のモニタリング装置を
提供すること。
【解決手段】
発酵槽からサンプリングした発酵液に含まれる炭酸を、塩基性の炭酸捕捉剤の添加によ
り難溶解性の塩として固相に捕捉する炭酸捕捉手段2と、固液分離により該難溶解性の塩を除去する固液分離手段3と、固液分離後の液相に不揮発性の酸を添加して揮発性有機酸を気相中に放散する揮発性有機酸放散手段4と、気相中に放散された揮発性有機酸濃度の定量を行う定量手段5とを備える発酵液中の揮発性有機酸濃度のモニタリング装置。
【選択図】 図1
Description
する。
行われている。
ため、pHを測定するだけでは、発酵性能の低下や酸敗の原因となるプロピオン酸や酢酸
等の揮発性有機酸の増加を検知できない場合があった。
検討されている。
除外しなければ、精度の良い揮発性有機酸濃度の測定は困難であった。
この試料に窒素ガス又は二酸化炭素を除去した空気を通気して溶解炭酸及び硫化水素を揮
散させ、更に試料に所定量の塩化バリウムもしくは塩化カルシウムを添加して残存する溶
解炭酸を不溶化させてからアルカリ溶液を用いて液相の揮発性有機酸を中和滴定するメタ
ン発酵槽の有機酸測定方法が開示されている。
を完全に除去することが困難であるため、精度上の問題もある。
発酵槽へのバイオマス導入を、十分に安全圏とされる範囲でのみ行っていた。そのため、
低負荷運転を余儀なくされ、バイオガス収量は低いものであった。
が形成され、発酵槽内のバイオマスを全交換することになる。
うに、発酵液中の揮発性有機酸濃度を正確にモニタリングできる発酵液中の揮発性有機酸
濃度のモニタリング装置を提供することにある。
発酵槽からサンプリングした発酵液に含まれる炭酸を、塩基性の炭酸捕捉剤の添加によ
り難溶解性の塩として固相に捕捉する炭酸捕捉手段と、固液分離により該難溶解性の塩を
除去する固液分離手段と、固液分離後の液相に不揮発性の酸を添加して揮発性有機酸を気
相中に放散する揮発性有機酸放散手段と、気相中に放散された揮発性有機酸濃度の定量を
行う定量手段とを備えることを特徴とする発酵液中の揮発性有機酸濃度のモニタリング装
置。
前記塩基性の炭酸捕捉剤は、マグネシウム化合物であることを特徴とする請求項1記載
の発酵液中の揮発性有機酸濃度のモニタリング装置。
前記揮発性有機酸放散手段は、前記液相に不揮発性の酸を添加してpH3以下の酸性と
して揮発性有機酸を気相中に放散することを特徴とする請求項1又は2記載の発酵液中の
揮発性有機酸濃度のモニタリング装置。
前記不揮発性の酸は、硫酸であることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の揮発
性有機酸濃度のモニタリング装置。
前記定量手段は、熱導電セル方式の検出器、炎イオン化方式の検出器、中和滴定方式の
検出器、吸着に伴う物性値変化を測定する検出器、及び、光学的吸収発光を測定する検出
器の少なくとも1つであることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の揮発性有機酸
濃度のモニタリング装置。
揮発性有機酸濃度のモニタリング装置を提供することができる。
の収量増加の効果が得られる。
液中の揮発性有機酸濃度の測定に適用される。
酵槽であれば何れでもよく、例えば、糞尿、生ごみや食品加工残渣等の有機性廃棄物を処
理するメタン発酵槽を好ましく例示できる。
明細書では便宜上発酵液と称する。
オン酸より高級な揮発性有機酸であってもよい。
を示す図である。
捉手段2、固液分離手段3、揮発性有機酸放散手段4及び定量手段5からなる。
酸捕捉剤の添加により難溶解性の塩として固相に捕捉する。
できる物質であれば何れでもよく、好ましくは、マグネシウム化合物であり、マグネシウ
ム塩又は水酸化物の何れであってもよい。
、固相に捕捉できる。
成し、炭酸の捕捉が不十分な場合が生じるため好ましくない。
やはり、炭酸の捕捉が不十分となるため好ましくない。
炭酸捕捉後の炭酸バリウムもまた毒性が高い廃棄物となるため好ましくない。
て添加してもよい。
であることが好ましく、弱アルカリ性であることがより好ましい。好ましいpHの範囲は
、7.0〜8.5、より好ましくは、7.2〜7.8である。この様な条件下において炭
酸を固相に捕捉することが好ましい。
くは、80〜100%である。
は、JIS P 3801ろ紙(化学分析用)に規定される5種A程度のスクリーンを備
えた濾過装置や、沈降分離機、又は遠心分離機を用いることができ、前記難溶解性の塩が
除去されたろ液もしくは上澄液が回収される。
いて、炭酸による干渉が大きく軽減されるため、正確な測定を行えるようになる。
を気相中に放散する。不揮発性の酸の添加により、発酵液は、好ましくは、pH3以下の
酸性とされる。pH3以下の酸性とされることにより、発酵液が含有していた揮発性有機
酸は更に効率的に気相中に放散される。
素酸等を好ましく例示できる。
式の検出器、吸着に伴う物性値変化を測定する検出器、及び、吸光又は発光を測定する検
出器等を好ましく例示でき、これらの1又は2以上を組み合わせて用いることができる。
前記吸着に伴う物性値変化を測定する検出器としては、半導体への吸着による導電率変化
を測定する検出器を好ましく例示できる。また、前記吸光又は発光を測定する検出器とし
ては、赤外線吸収法やIPC(誘導プラズマカップリング)発光法等を好ましく例示でき
る。プロセスガスクロマトグラフ、分散型の赤外線ガス分析計を用いることも好ましい。
的に定量される。
しく、予備濃縮処理としては、ヘッドスペース法、パージ・トラップ法を好ましく例示で
きる。
である。
介して揮発性有機酸放散手段4が備えるパージ槽42に導入される。また、揮発性有機酸
放散手段4は、不揮発性の酸を貯える酸水槽43を備えている。不揮発性の酸は、前記酸
水槽43から定量ポンプ44を介して、パージ槽42に導入された発酵液に添加される。
不揮発性の酸の添加により、発酵液は、好ましくは、pH3以下の酸性とされ、発酵液が
含有していた揮発性有機酸は気相中に放散される。
に保つことにより、揮発性有機酸をより効率的に気相中に放散することができ、測定精度
を向上することができる。
イン47により、パージ槽42から排出される。
介して、キャリヤーガスボンベ52から放出された高純度ヘリウムガス等のキャリヤーガ
スに混合され、定量手段5に導入さる。一方、ガス排出ライン46に残った余剰分の揮発
性有機酸は、図示しない燃焼装置に送られ焼却される。
濃度に制約は特にない。しかし、プロピオン酸の濃度に関しては5000ppm以下が好
ましく、より好ましくは2500ppm以下である。
槽から生成したバイオガス濃度の測定に用いることができる。
該3方コックに発酵槽から生成したバイオガスの一部を導入する。
より、定量手段4によるバイオガスの濃度測定が可能となる。前記バイオガスの濃度測定
は、例えば、メタンや二酸化炭素を対象に行われる。
であり、二酸化炭素の濃度は15〜65vol%、大半は25〜55vol%である。
互に行うように構成してもよい。
るように構成してもよい。
入れるバイオマスの種類に応じて複数本設けることができ、本態様としては、図示のよう
な3つの種類のバイオマス原料を導入するバイオマス導入管61、62、63を設けた例
について説明する。
種類が、炭化水素の多いバイオマス、窒素成分の多いバイオマス、固形分量が多いバイオ
マス、あるいは炭化水素の多いバイオマス、窒素成分の多いバイオマス、固形分量が少な
いバイオマスのように、各種の組成の異なったバイオマスを各々導入できる。具体的には
、例えば、生ごみ、下水処理汚泥、し尿汚泥を各々の導入管から導入する。
有しており、メタン発酵槽に導入する各バイオマスの量を調節することができる。
ら導入された3種のバイオマスを均等に混合する。混合部70で混合されたバイオマスは
メタン発酵槽80に送られる。
のモニタリング装置1に送液され、揮発性有機酸濃度が測定される。
料を特定し、該特定されたバイオマス導入管の調節バルブを調節して導入量を調節する。
合部70で混合されたバイオマスの固形分量を測定する固形分モニター、及び/又は、発
酵液中のアンモニア濃度を測定するアンモニアモニターを適宜設けて、これらの測定デー
タについてもバイオマス導入の調節に反映するようにしてもよい。
サンプル1(メタン発酵発酵液)50mlを分取し、水酸化マグネシウムを3g添加し
、振盪後、JIS P 3801ろ紙(化学分析用)に規定される5種Aに相当するスク
リーンによりろ過した。濾液を100ml三角フラスコに捕集し、1N硫酸3mlを添加
後、気相を酢酸定量用のガス検知管で定量した。(酢酸定量用ガス検知管:酢酸・プロピ
オン酸が混合して検出される)
サンプル2(メタン発酵発酵液)について、実施例1と同様に酢酸定量用のガス検知管
で定量した。
実施例1で得られた気相を、プロセスガスクロマトグラフ(昇温キャピラリーカラム、
窒素キャリアー、TCD検出器)に導入し分析した。
実施例2で得られた気相を、実施例3と同様に分析した。
2:炭酸捕捉手段
3:固液分離手段
4:揮発性有機酸放散手段
41:定量ポンプ
42:パージ槽
43:酸水槽
44:定量ポンプ
45:熱源
46:ガス排出ライン
47:液排出ライン
5:定量手段
51:4方コック
52:キャリヤーガスボンベ
61、62、63:バイオマス導入管
64、65、66:調節バルブ
70:混合部
80:メタン発酵槽
81:排出管
90:制御部
Claims (5)
- 発酵槽からサンプリングした発酵液に含まれる炭酸を、塩基性の炭酸捕捉剤の添加によ
り難溶解性の塩として固相に捕捉する炭酸捕捉手段と、固液分離により該難溶解性の塩を
除去する固液分離手段と、固液分離後の液相に不揮発性の酸を添加して揮発性有機酸を気
相中に放散する揮発性有機酸放散手段と、気相中に放散された揮発性有機酸濃度の定量を
行う定量手段とを備えることを特徴とする発酵液中の揮発性有機酸濃度のモニタリング装
置。 - 前記塩基性の炭酸捕捉剤は、マグネシウム化合物であることを特徴とする請求項1記載
の発酵液中の揮発性有機酸濃度のモニタリング装置。 - 前記揮発性有機酸放散手段は、前記液相に不揮発性の酸を添加してpH3以下の酸性と
して揮発性有機酸を気相中に放散することを特徴とする請求項1又は2記載の発酵液中の
揮発性有機酸濃度のモニタリング装置。 - 前記不揮発性の酸は、硫酸であることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の揮発
性有機酸濃度のモニタリング装置。 - 前記定量手段は、熱導電セル方式の検出器、炎イオン化方式の検出器、中和滴定方式の
検出器、吸着に伴う物性値変化を測定する検出器、及び、吸光又は発光を測定する検出器
の少なくとも1つであることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の揮発性有機酸濃
度のモニタリング装置。
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---|---|---|---|---|
CN106841428A (zh) * | 2017-01-04 | 2017-06-13 | 华中农业大学 | 一种有机液态奶的鉴别方法 |
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-
2009
- 2009-12-21 JP JP2009289096A patent/JP5442419B2/ja not_active Expired - Fee Related
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