JP2021512940A - 蒸発、結晶化及び遠心分離を一体化させたキシリトール製造装置、及び制御方法 - Google Patents
蒸発、結晶化及び遠心分離を一体化させたキシリトール製造装置、及び制御方法 Download PDFInfo
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Abstract
【選択図】図1
Description
キシリトールタンク、洗浄液タンク及び循環回収タンクを備える蒸発、結晶化及び遠心分離を一体化させたキシリトール製造装置であって、
多元分流システムをさらに備え、前記多元分流システムは、処理対象のキシリトール交換液を蒸発濃縮させてキシリトール濃縮液とするJ群の蒸発器と、キシリトール濃縮液を真空結晶化してキシリトールペーストを得るK群の真空結晶化釜と、キシリトールペーストを遠心分離してキシリトール結晶完成品を得るL群の遠心分離機とを備え、ここで、2≦J≦6、6≦K≦12、2≦L≦4であり、各群の蒸発器、真空結晶化釜及び遠心分離機の供給口と排出口が、それぞれ配管及びバルブを介して順次直列に接続され、J群の蒸発器の供給口と排出口が、それぞれ配管を介して互いに並列され、K群の真空結晶化釜の供給口と排出口が、それぞれ配管を介して互いに並列され、L群の遠心分離機の供給口と排出口が、それぞれ配管を介して互いに並列され、J群のそれぞれの蒸発器の供給口が、それぞれ配管及びバルブを介して処理対象のキシリトール交換液を容れたメイン配管に連通し、L群のそれぞれの遠心分離機の排出口が、配管及びバルブを介してキシリトールタンク、洗浄液タンク及び循環回収タンクのそれぞれに互いに連通し、前記キシリトールタンクは、製造したキシリトール結晶を収集することに用いられ、前記洗浄液タンクは、蒸発器、真空結晶化釜、遠心分離機のそれぞれをリンスした洗浄液を収集することに用いられ、前記循環回収タンクは、遠心分離過程においてキシリトール結晶に転化されていないキシリトールペーストを収集することに用いられ、
各バルブのオン・オフを制御することによって、多元分流システムにおけるキシリトール交換液の直列作動モードと並列作動モードの切り替えが制御されるキシリトール製造装置を提供する。
前記のいずれか1項に記載の蒸発、結晶化及び遠心分離を一体化させたキシリトール製造装置の制御方法であって、
メイン配管を介して処理対象のキシリトール交換液を多元分流システムに投入し、J群の蒸発器にて順次蒸発濃縮させて、キシリトール濃縮液を得て、次に、K群の真空結晶化釜にて真空結晶化してキシリトールペーストを得て、その後、L群の遠心分離機にて遠心分離して、キシリトール結晶完成品を得て、キシリトールタンクに輸送して貯蔵し、遠心分離過程においてキシリトール結晶に転化されていないキシリトールペーストを循環回収タンクに輸送して仮回収し、別の配管、バルブ及びこの配管に設置された循環ポンプを介してJ群の蒸発器の供給口及び処理対象のキシリトール交換液を容れたメイン配管に接続し、キシリトール交換液と所定の割合で混合し、蒸発器、真空結晶化釜、遠心分離機をリンスした洗浄液を、管路を介して洗浄液タンクに収集して仮貯蔵し、別の配管、バルブ及びこの配管に設置された洗浄液輸送ポンプを介して、処理対象のキシリトール交換液を容れたメイン配管に接続して、キシリトール交換液と所定の割合で混合するステップを含む。
前記粗ろ過操作には、キシリトール交換液は孔径0.45μmのフィルターエレメントでろ過され、大粒子不純物を除去され、粗ろ過時に圧力差が0.1MPa〜0.4MPaに制御され、
前記精ろ過操作には、キシリトール交換液は孔径0.22μmのフィルターエレメントでろ過され、小粒子不純物を去除され、精ろ過時に圧力差が0.1MPa〜0.4MPaに制御される。
A、システム全体は、複数の反応ユニットと分離ユニットに分割され、複数の反応領域と分離領域となる。
B、構成ソフトウェアにより電磁弁の切り替えを制御することで、領域間の選択及びマッチングの機能を実現し、それによって、連続的な一体化生産が実現される。
C、ディープラーニングに基づくインテリジェントソフトウェアアルゴリズムを使用して、各領域の反応ユニットの反応程度と各領域の分離ユニットの分離程度を選択的に制御することで、各領域の反応過程と分離過程を最適に組み合わせる。
(1)このプロセスは環境に優しく、リサイクル可能であり、排出量が削減され、将来トラブルを引き起こすことがなく、原料は十分に利用されている。
(2)バルブを切り替えることで、蒸発、結晶化及び分離の工程による効果のバランスを最適にして、収率を向上させる。
(3)工程及び装置が高度に集積されており、エネルギー消費量が低く、自動化のレベルが高く、連続的な一体化生産が実現される。
微孔性ろ過方法によってキシリトール交換液に含まれる固体不純物を粗ろ過し、孔径0.45μmのフィルターエレメントで大粒子不純物を除去し、圧力差は0.1MPa〜0.4MPaに制御される。
孔径0.22μmのフィルターエレメントで小粒子不純物を除去し、圧力差は0.1MPa〜0.4MPaに制御される。最終的に各バッチのキシリトール交換液サンプルのろ膜の背景色が制御され、ろ液を標準に従って測定したところ、試料膜の背景色が白色であり、膜板が3以下であり、目視により視認可能なものがないと、蒸発濃縮を行う。
2.1 真空結晶化は、真空吸引によりキシリトール濃縮液における一部の水分を除去することで、結晶化過程においてキシリトール濃縮液の濃度向上と材料温度の低下を同時に行い、それにより、キシリトール濃縮液から結晶化によりキシリトールを得る結晶化方式である。
材料を供給する時に、真空結晶化釜6のジャケットの温度を60℃〜80℃に予め上昇しておき、キシリトール濃縮液が真空結晶化釜6の第1覗き部に達すると、真空結晶化釜6の撹拌を起動させ、モーターの速度を400r/min〜800r/minに制御する。
真空結晶化釜6の真空度を−0.085MPa〜−0.095MPaに制御して、結晶成長温度である55℃〜65℃まで高速降温する。結晶化において、キシリトール濃縮液の温度は55℃〜75℃の範囲に保持される。
本実施例では、多元分流システムは、群ごとに水蒸発能力が2トン/時間である2群の蒸発器5と、体積15m3/台の8台の真空結晶化釜6と、2台の型番XG−1250ATのトップサスペンション式遠心分離機7と、を備える。本実施例の装置のキシリトール結晶の生産能力が3トン/時間〜4トン/時間である。
本実施例では、多元分流システムは、群ごとに水蒸発能力が3トン/時間である3群の蒸発器5と、体積20m3/台の14台の真空結晶化釜6と、型番XG−1250ATの4台のトップサスペンション式遠心分離機7とを備える。本実施例の装置のキシリトール結晶の生産能力が6トン/時間〜10トン/時間である。
キシリトール交換液に対して、まず、粗ろ過と精ろ過を通じて粒子状不純物を除去し、粗ろ過操作には、交換液は孔径0.45μmのフィルターエレメントでろ過され、ろ過時の圧力差は0.1MPa〜0.4MPaに制御され、精ろ過には、交換液は孔径0.22μmのフィルターエレメントでろ過され、ろ過時の圧差は0.1MPa〜0.4MPaである。このように、ろ過において、キシリトール母液を消費して損失を引き起こすことなく、大粒子結晶を完全にろ過除去することを確保できる。
Claims (10)
- キシリトールタンク、洗浄液タンク及び循環回収タンクを備える蒸発、結晶化及び遠心分離を一体化させたキシリトール製造装置であって、
多元分流システムをさらに備え、前記多元分流システムは、処理対象のキシリトール交換液を蒸発濃縮させてキシリトール濃縮液とするJ群の蒸発器と、キシリトール濃縮液を真空結晶化してキシリトールペーストを得るK群の真空結晶化釜と、キシリトールペーストを遠心分離してキシリトール結晶完成品を得るL群の遠心分離機とを備え、ここで、2≦J≦6、6≦K≦12、2≦L≦4であり、各群の蒸発器、真空結晶化釜及び遠心分離機の供給口と排出口が、それぞれ配管及びバルブを介して順次直列に接続され、J群の蒸発器の供給口と排出口が、それぞれ配管を介して互いに並列され、K群の真空結晶化釜の供給口と排出口が、それぞれ配管を介して互いに並列され、L群の遠心分離機の供給口と排出口が、それぞれ配管を介して互いに並列され、J群のそれぞれの蒸発器の供給口が、それぞれ配管及びバルブを介して処理対象のキシリトール交換液を容れたメイン配管に連通し、L群のそれぞれの遠心分離機の排出口が、配管及びバルブを介してキシリトールタンク、洗浄液タンク及び循環回収タンクのそれぞれに互いに連通し、前記キシリトールタンクは、製造したキシリトール結晶を収集することに用いられ、前記洗浄液タンクは、蒸発器、真空結晶化釜、遠心分離機のそれぞれをリンスした洗浄液を収集することに用いられ、前記循環回収タンクは、遠心分離過程においてキシリトール結晶に転化されていないキシリトールペーストを収集することに用いられ、
各バルブのオン・オフを制御することによって、多元分流システムにおけるキシリトール交換液の直列作動モードと並列作動モードの切り替えが制御される、ことを特徴とするキシリトール製造装置。 - 前記循環回収タンクにより収集されたキシリトール結晶に転化されていないキシリトールペーストは、別の配管、バルブ及びこの配管に設置された循環ポンプを介して、J群の蒸発器の供給口及び処理対象のキシリトール交換液を容れたメイン配管に接続されて、キシリトール交換液と所定の割合で混合する、ことを特徴とする請求項1に記載の蒸発、結晶化及び遠心分離を一体化させたキシリトール製造装置。
- 前記洗浄液タンク内に収集された洗浄液は、別の配管、バルブ及びこの配管に設置された洗浄液輸送ポンプを介して、処理対象のキシリトール交換液を容れたメイン配管に接続されてキシリトール交換液と所定の割合で混合する、ことを特徴とする請求項1に記載の蒸発、結晶化及び遠心分離を一体化させたキシリトール製造装置。
- 請求項1のいずれか1項に記載の蒸発、結晶化及び遠心分離を一体化させたキシリトール製造装置の制御方法であって、
メイン配管を介して処理対象のキシリトール交換液を多元分流システムに投入し、J群の蒸発器にて順次蒸発濃縮させて、キシリトール濃縮液を得て、次に、K群の真空結晶化釜にて真空結晶化してキシリトールペーストを得て、その後、L群の遠心分離機にて遠心分離して、キシリトール結晶完成品を得て、キシリトールタンクに輸送して貯蔵し、遠心分離過程においてキシリトール結晶に転化されていないキシリトールペーストを循環回収タンクに輸送して仮回収し、別の配管、バルブ及びこの配管に設置された循環ポンプを介してJ群の蒸発器の供給口及び処理対象のキシリトール交換液を容れたメイン配管に接続し、キシリトール交換液と所定の割合で混合し、蒸発器、真空結晶化釜、遠心分離機をリンスした洗浄液を、管路を介して洗浄液タンクに収集して仮貯蔵し、別の配管、バルブ及びこの配管に設置された洗浄液輸送ポンプを介して、処理対象のキシリトール交換液を容れたメイン配管に接続して、キシリトール交換液と所定の割合で混合するステップを含む、ことを特徴とする蒸発、結晶化及び遠心分離を一体化させたキシリトール製造の制御方法。 - 前記循環ポンプによって輸送されたキシリトール結晶に転化されていないキシリトールペーストをメイン配管内のキシリトール交換液と1:4の割合で混合し再利用するステップと、洗浄液輸送ポンプによって輸送された洗浄液をメイン配管内のキシリトール交換液と1:8の割合で混合し再利用するステップと、をさらに含む、ことを特徴とする請求項4に記載の蒸発、結晶化及び遠心分離を一体化させたキシリトール製造の制御方法。
- 前記処理対象のキシリトール交換液に対して、予め粗ろ過操作及び/又は精ろ過操作を通じてそれぞれ固体粒子不純物を除去し、
前記粗ろ過操作には、キシリトール交換液は孔径0.45μmのフィルターエレメントでろ過され、大粒子不純物を除去され、粗ろ過時に圧力差が0.1MPa〜0.4MPaに制御され、
前記精ろ過操作には、キシリトール交換液は孔径0.22μmのフィルターエレメントでろ過され、小粒子不純物を去除され、精ろ過時に圧力差が0.1MPa〜0.4MPaに制御される、ことを特徴とする請求項4に記載の蒸発、結晶化及び遠心分離を一体化させたキシリトール製造の制御方法。 - 前記処理対象のキシリトール交換液は、透光率が95%以上、PH値が5.0〜7.5であり、予熱温度が90℃〜100℃に制御され、前記キシリトール濃縮液は、屈折率が75%〜83%であり、温度が55℃〜75℃の範囲に制御される、ことを特徴とする請求項4に記載の蒸発、結晶化及び遠心分離を一体化させたキシリトール製造の制御方法。
- 各遠心分離機の作動が終了した後、遠心分離機の内部を、40℃〜60℃の温度に制御された精製水でそれぞれ10秒〜20秒、5秒〜15秒、2回洗浄する、ことを特徴とする請求項4に記載の蒸発、結晶化及び遠心分離を一体化させたキシリトール製造の制御方法。
- 前記真空結晶化釜は、攪拌モーターの回転数の範囲が300r/min〜800r/minであり、真空度が−0.085MPa〜−0.095MPaであり、前記真空結晶化釜は、キシリトール濃縮液の温度をキシリトールの結晶成長温度である55℃〜65℃まで高速降温し、前記遠心分離機の遠心分離時間は10分間〜30分間である、ことを特徴とする請求項4に記載の蒸発、結晶化及び遠心分離を一体化させたキシリトール製造の制御方法。
- 前記蒸発器は、第1効用蒸発器、第2効用蒸発器及び第3効用蒸発器を含む三効用蒸発器であり、前記第1効用蒸発器、第2効用蒸発器及び第3効用蒸発器は、真空度が順次0.02MPa〜0.1MPa、−0.05MPa〜−0.07MPa及び−0.085MPa〜−0.095MPaであり、蒸発温度が順次100℃〜120℃、90℃〜95℃及び55℃〜65℃に制御される、ことを特徴とする請求項4に記載の蒸発、結晶化及び遠心分離を一体化させたキシリトール製造の制御方法。
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