JP3447741B2 - Ｍｆモジュールを用いる液体の濾過の方法とマイクロ濾過装置 - Google Patents
Ｍｆモジュールを用いる液体の濾過の方法とマイクロ濾過装置Info
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Classifications
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- C12H—PASTEURISATION, STERILISATION, PRESERVATION, PURIFICATION, CLARIFICATION OR AGEING OF ALCOHOLIC BEVERAGES; METHODS FOR ALTERING THE ALCOHOL CONTENT OF FERMENTED SOLUTIONS OR ALCOHOLIC BEVERAGES
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- B01D61/14—Ultrafiltration; Microfiltration
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Description
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は液体、とりわけビールのような異種分散の懸
濁液をMFモジュールを用いて濾過する方法に関するもの
で、その場合の濾過作業サイクルが洗浄作業サイクルと
交互に来て、濾過中、膜内外の圧力を常に測定できるも
のである。
濁液をMFモジュールを用いて濾過する方法に関するもの
で、その場合の濾過作業サイクルが洗浄作業サイクルと
交互に来て、濾過中、膜内外の圧力を常に測定できるも
のである。
本発明の濾過方法はどのような液体にも適用できる
が、麦汁、未熟ビールもしくは熟成ビールの処理が本発
明においては第１に重要なことである。
が、麦汁、未熟ビールもしくは熟成ビールの処理が本発
明においては第１に重要なことである。
従来の技術
醸造所におけるビールの濾過は使用者の期待する製品
の生産には重要な処理上の工程を意味する。これに対処
するため、現在珪藻土と層状濾過が用いられる。しか
し、これらには濾過後処分が必要となる濾過補助材料が
大量につくられるという点で欠点がある。事実上これは
使用ずみ珪藻土に当て嵌まり、その消費は世界的にみて
年間約150,000トンに達する。この処分されることにな
る珪藻土のスラッジは僅かに約20乃至25％の乾燥物しか
含まれていないので、処分されるべき珪藻土のスラッジ
の量は上述のトン数の少なくとも４倍にも達する。
の生産には重要な処理上の工程を意味する。これに対処
するため、現在珪藻土と層状濾過が用いられる。しか
し、これらには濾過後処分が必要となる濾過補助材料が
大量につくられるという点で欠点がある。事実上これは
使用ずみ珪藻土に当て嵌まり、その消費は世界的にみて
年間約150,000トンに達する。この処分されることにな
る珪藻土のスラッジは僅かに約20乃至25％の乾燥物しか
含まれていないので、処分されるべき珪藻土のスラッジ
の量は上述のトン数の少なくとも４倍にも達する。
珪藻土のスラッジの処分は大きい環境問題の原因にな
る。珪藻土スラッジにより惹起される堆積物の不安定性
と共に、珪藻土スラッジの浸透水、特に放棄されたもの
は、その高いBSBとCSB値により大きい環境上の負担とな
る。
る。珪藻土スラッジにより惹起される堆積物の不安定性
と共に、珪藻土スラッジの浸透水、特に放棄されたもの
は、その高いBSBとCSB値により大きい環境上の負担とな
る。
ほんのしばらく前まで、伝統的な処理法にかかわるも
のを見出だす努力がなされた。クロスフロー技術が別法
としてすでに調査されてきて、特にワインの領域では受
入れらている。今日まで、この技術は醸造業者には主と
して比表面性能の低いことと、濾過が長時間続く間、濾
過ずみビールが分析的に変化することにより満足に使用
して貰うことができなかった。
のを見出だす努力がなされた。クロスフロー技術が別法
としてすでに調査されてきて、特にワインの領域では受
入れらている。今日まで、この技術は醸造業者には主と
して比表面性能の低いことと、濾過が長時間続く間、濾
過ずみビールが分析的に変化することにより満足に使用
して貰うことができなかった。
ワイン分野では、濾過されるべきワインを加熱するこ
とでクロスフロー濾過の流動速度をドイツ連邦共和国特
許公開第DE3423594A1号で周知のように、著しく増大さ
せる可能性をもっている。製品を35℃をかなり上回る温
度に加熱する場合、前記クロスフロー法を用いる性能を
元の２倍にも向上させることができる。ビール濾過の領
域においては、ビールを−１乃至＋３℃の温度で濾過し
て低温では不安定な物質例えば特定の蛋白質が溶解して
しまい、従ってその後、ビールが需要者の目に触れる
時、ビールに濁りが起きていないようにする必要がある
のでこの方法は可能である。
とでクロスフロー濾過の流動速度をドイツ連邦共和国特
許公開第DE3423594A1号で周知のように、著しく増大さ
せる可能性をもっている。製品を35℃をかなり上回る温
度に加熱する場合、前記クロスフロー法を用いる性能を
元の２倍にも向上させることができる。ビール濾過の領
域においては、ビールを−１乃至＋３℃の温度で濾過し
て低温では不安定な物質例えば特定の蛋白質が溶解して
しまい、従ってその後、ビールが需要者の目に触れる
時、ビールに濁りが起きていないようにする必要がある
のでこの方法は可能である。
ビールの特異成分のためビールの濾過は、例えばワイ
ンの濾過よりもかなり難しい。そのうえ、ビールは粗拡
散粒子例えばイースト、もしくはあるいは共存するビー
ルの害虫、もしくはコロイド状の成分を含んでいる。第
１に、この明細書では炭水化物、タンニンやホップ樹脂
を含む蛋白質の高分子量化合物を取扱う。第３の成分群
として示されるものは粒度が0.001μｍより大きい分子
拡散成分である。
ンの濾過よりもかなり難しい。そのうえ、ビールは粗拡
散粒子例えばイースト、もしくはあるいは共存するビー
ルの害虫、もしくはコロイド状の成分を含んでいる。第
１に、この明細書では炭水化物、タンニンやホップ樹脂
を含む蛋白質の高分子量化合物を取扱う。第３の成分群
として示されるものは粒度が0.001μｍより大きい分子
拡散成分である。
G.E.ワッラ（1992年ミュンヘン、テクニカル、ユニバ
ーシティのテクニカル、マイクロバイオロジィ、アン
ド、ブリューワリィ、テクノロジィ刊の学位論文”クロ
スフロー、マイクロフィルトレーション、イン、ブリュ
ーワリイズ第７頁）によれば、次の要求条件がビールの
濾過に存在する： 1.濾液には十分な物理化学的安定性が備わることと； 2.濾過工程からの不良食味生成物の分解がないこと； 3.濾液の生物学的安定性； 4.泡立ち品質と洗浄濾液;CO2含量の保存。
ーシティのテクニカル、マイクロバイオロジィ、アン
ド、ブリューワリィ、テクノロジィ刊の学位論文”クロ
スフロー、マイクロフィルトレーション、イン、ブリュ
ーワリイズ第７頁）によれば、次の要求条件がビールの
濾過に存在する： 1.濾液には十分な物理化学的安定性が備わることと； 2.濾過工程からの不良食味生成物の分解がないこと； 3.濾液の生物学的安定性； 4.泡立ち品質と洗浄濾液;CO2含量の保存。
さらなる要求条件は前記濾液の化学分析の見かけに関
してである。これは濾過することによって取るに足らな
い程度にしか変えられない。
してである。これは濾過することによって取るに足らな
い程度にしか変えられない。
ワッラはその調査の経過にあって、膜内外の圧力が濾
液の成分に関してビールの濾過の最適条件（前記学位論
文第66頁）と見做すことができると判断した。濾液の分
析は、原麦汁の含量が、高い方もしくは低い方の膜内外
圧と比較して1.5バールの膜内外圧で最高に達すること
を示している。
液の成分に関してビールの濾過の最適条件（前記学位論
文第66頁）と見做すことができると判断した。濾液の分
析は、原麦汁の含量が、高い方もしくは低い方の膜内外
圧と比較して1.5バールの膜内外圧で最高に達すること
を示している。
この経験から進めて、ワッラは流動速度の増速を試み
る間、一定の膜内外の圧力を1.5バールに維持した。
る間、一定の膜内外の圧力を1.5バールに維持した。
流動速度は膜上に形成される保護膜により影響を受け
る。従ってこれを周期的背面リンスにより除去する試み
がなされた。しかし、この手順は作業時間が増大するに
従って、流動速度（濾液で背面すずきする開始時と完了
後の両時点で）が前の作業サイクルでの速度よりも低速
である。これは特定の吸着効果が起こって僅かな程度の
膜の閉塞に繋がることで説明がつく。
る。従ってこれを周期的背面リンスにより除去する試み
がなされた。しかし、この手順は作業時間が増大するに
従って、流動速度（濾液で背面すずきする開始時と完了
後の両時点で）が前の作業サイクルでの速度よりも低速
である。これは特定の吸着効果が起こって僅かな程度の
膜の閉塞に繋がることで説明がつく。
そのうえ、ワッラは周期的な背面リンスにもかかわら
ず、クロスフロー法を特に何時間にもわたる濾過に用い
ると、原麦汁、見かけの抽出物、濾液中の濃度や泡の安
定度が低下する。平均して濾液の原麦汁は周期的背面リ
ンスをすることなく平均して0.5重量％だけ下落した。
周期的背面リンスを用いても変化はそれでも0.2重量％
に止まった。周期的背面リンスを用いないと、泡値が21
泡点だけ低下し；周期的背面リンスを用いても、低下は
それでも６泡点に止った。
ず、クロスフロー法を特に何時間にもわたる濾過に用い
ると、原麦汁、見かけの抽出物、濾液中の濃度や泡の安
定度が低下する。平均して濾液の原麦汁は周期的背面リ
ンスをすることなく平均して0.5重量％だけ下落した。
周期的背面リンスを用いても変化はそれでも0.2重量％
に止まった。周期的背面リンスを用いないと、泡値が21
泡点だけ低下し；周期的背面リンスを用いても、低下は
それでも６泡点に止った。
より大きい流動速度の達成のもう１つ別の選択は流出
速度の増加にある（ワッラの学位論文第62ff頁参照）。
しかし、調査の結果から、長時間に亘る高流出速度でさ
えも、著しく高い流動速度をもたらさないことが明白に
なった。約５時間の濾過後の平均的性能は6m/秒の速度
でさえも、１時間当り僅か35/m2に達するだけであ
る。この原因は高い流出速度を用いる時でさえ、前記膜
面上の保護膜の付着は避けることができないからであ
る。
速度の増加にある（ワッラの学位論文第62ff頁参照）。
しかし、調査の結果から、長時間に亘る高流出速度でさ
えも、著しく高い流動速度をもたらさないことが明白に
なった。約５時間の濾過後の平均的性能は6m/秒の速度
でさえも、１時間当り僅か35/m2に達するだけであ
る。この原因は高い流出速度を用いる時でさえ、前記膜
面上の保護膜の付着は避けることができないからであ
る。
そのうえ、生じた前記保護膜が、いわゆる第２の膜の
形成による濾過の成果に実際の膜の選択性がより大きく
なるような仕方でかなり影響する。これは大形の呼称気
孔の大きさの膜を用いる場合でも、膜の標準的気孔の大
きさを遥かに下回る保護膜を形成して、そのために、ビ
ールに不可欠な成分をビールから除去することになる。
形成による濾過の成果に実際の膜の選択性がより大きく
なるような仕方でかなり影響する。これは大形の呼称気
孔の大きさの膜を用いる場合でも、膜の標準的気孔の大
きさを遥かに下回る保護膜を形成して、そのために、ビ
ールに不可欠な成分をビールから除去することになる。
しかし、高い流速は次の理由でビールの濾過では避け
られることになる。先ず第１に、流出ポンプ送りは系に
導入されるべき莫大な量のエネルギーを発生させ、その
ため、補助冷却がない限り、ビールの温度は極めて急速
に上昇する。コロイド状の物質をビール、特にグルカン
に機械的に添加することにより、ビールの濾過能力は、
β−グルカンのゲル化することで前記クロスフロー装置
におけるポンプ送りによる導入のため着実に悪化する。
られることになる。先ず第１に、流出ポンプ送りは系に
導入されるべき莫大な量のエネルギーを発生させ、その
ため、補助冷却がない限り、ビールの温度は極めて急速
に上昇する。コロイド状の物質をビール、特にグルカン
に機械的に添加することにより、ビールの濾過能力は、
β−グルカンのゲル化することで前記クロスフロー装置
におけるポンプ送りによる導入のため着実に悪化する。
ビールを発酵工程中導入された原料流れから分離する
手順はドイツ連邦共和国特許公開第3936797C2号で公知
である。この方法では、高分子膜と対照的にセラミック
膜が温水で減菌できるのでセラミック製膜を用いること
ができる。これらのセラミック製膜は化学洗浄溶液を用
いて時間間隔を大きくして洗浄でき、また温水を用いて
多数の中間洗浄工程中で薬品がなくなるまで背面リンス
する。前記洗浄工程は、前記セラミック製の膜の増大す
る閉塞の結果として濾液の流量の減少が起こった場合に
のみ行われる。さらにこの方法では、濾過されるべき液
体の本質的成分となりうる成分まで前記保護膜で濾過し
てしまう危険性があるので、濾液の分析的見かけをそこ
なうものである。
手順はドイツ連邦共和国特許公開第3936797C2号で公知
である。この方法では、高分子膜と対照的にセラミック
膜が温水で減菌できるのでセラミック製膜を用いること
ができる。これらのセラミック製膜は化学洗浄溶液を用
いて時間間隔を大きくして洗浄でき、また温水を用いて
多数の中間洗浄工程中で薬品がなくなるまで背面リンス
する。前記洗浄工程は、前記セラミック製の膜の増大す
る閉塞の結果として濾液の流量の減少が起こった場合に
のみ行われる。さらにこの方法では、濾過されるべき液
体の本質的成分となりうる成分まで前記保護膜で濾過し
てしまう危険性があるので、濾液の分析的見かけをそこ
なうものである。
ドイツ連邦共和国特許公開第DE3914956A1号からは連
続バイオリアクターの材料交換の加速方法が周知であ
る。この方法では、圧力の調整を行って、２次膜が濾過
膜上に形成されることを防ぐ。圧力変化を膜全体に亘っ
て測定された差圧により調整する。これらの変化はつく
られた系に液体と栄養素を供給することに適応させる必
要がある。
続バイオリアクターの材料交換の加速方法が周知であ
る。この方法では、圧力の調整を行って、２次膜が濾過
膜上に形成されることを防ぐ。圧力変化を膜全体に亘っ
て測定された差圧により調整する。これらの変化はつく
られた系に液体と栄養素を供給することに適応させる必
要がある。
1990年刊、“ヴァインヴィルトシャフトテクニーク
（Weinwirtschaft Tecknik）”第15乃至21頁に推奨さ
れているのは、滞留温度が上昇しすぎるか、あるいは濾
過性能が低下しすぎるとクロスフロー濾過を中断して、
洗浄作業サイクルにとりかかることである。
（Weinwirtschaft Tecknik）”第15乃至21頁に推奨さ
れているのは、滞留温度が上昇しすぎるか、あるいは濾
過性能が低下しすぎるとクロスフロー濾過を中断して、
洗浄作業サイクルにとりかかることである。
本発明の目的はMFモジュールによる濾過の手順と装置
を利用して、濾過される液体の機械的ならびに熱的負荷
をほとんどなくして高い平均流動速度を可能にすること
である。濾液が濾過によりその分析的見かけに影響され
ないようにすることである。
を利用して、濾過される液体の機械的ならびに熱的負荷
をほとんどなくして高い平均流動速度を可能にすること
である。濾液が濾過によりその分析的見かけに影響され
ないようにすることである。
前記目的は請求の範囲の請求項１の特徴部分による方
法により達成できる。その特徴は、特定の瀘過液にとっ
てその分析的特性に関し最適な膜透過圧（膜内外圧）に
等しくなるように選択された事前設定値を、膜透過圧
（膜内外圧）が超えたときはいつでも、洗浄サイクルが
実施されることである。本装置の要旨は請求の範囲の請
求項14である。このマイクロ瀘過装置の特徴は、そのMF
モジュールが瀘過ブロックに組み合わされ、測定装置が
制御装置に接続してあり、その制御装置は、瀘過液にと
ってその分析的特性に関し問題の時点における最適な膜
透過圧（膜内外圧）に等しくなるように選択された事前
設定の圧力に達したときはいつでも、瀘過工程の中断お
よび化学洗浄サイクルの開始を行い、さらに瀘過ブロッ
クと接続して、瀘過と洗浄の交番による連続瀘過工程を
可能とする複数の瀘過ブロックを制御するように設計さ
れており、さらにその制御装置が、供給路によりMFモジ
ュールに接続され、化学洗浄を貯蔵する洗浄容器を備え
た洗浄装置に接続されていることである。好適な実施例
は従属する請求項に記載されている。
法により達成できる。その特徴は、特定の瀘過液にとっ
てその分析的特性に関し最適な膜透過圧（膜内外圧）に
等しくなるように選択された事前設定値を、膜透過圧
（膜内外圧）が超えたときはいつでも、洗浄サイクルが
実施されることである。本装置の要旨は請求の範囲の請
求項14である。このマイクロ瀘過装置の特徴は、そのMF
モジュールが瀘過ブロックに組み合わされ、測定装置が
制御装置に接続してあり、その制御装置は、瀘過液にと
ってその分析的特性に関し問題の時点における最適な膜
透過圧（膜内外圧）に等しくなるように選択された事前
設定の圧力に達したときはいつでも、瀘過工程の中断お
よび化学洗浄サイクルの開始を行い、さらに瀘過ブロッ
クと接続して、瀘過と洗浄の交番による連続瀘過工程を
可能とする複数の瀘過ブロックを制御するように設計さ
れており、さらにその制御装置が、供給路によりMFモジ
ュールに接続され、化学洗浄を貯蔵する洗浄容器を備え
た洗浄装置に接続されていることである。好適な実施例
は従属する請求項に記載されている。
本発明は、濾過を導く一方、特定の液体にとって最適
条件である膜内外の圧力を定常に維持して、常に均一の
高い流動速度に限らずすぐれた濾液の品質管理の理由が
わからないことの容認から始まる。
条件である膜内外の圧力を定常に維持して、常に均一の
高い流動速度に限らずすぐれた濾液の品質管理の理由が
わからないことの容認から始まる。
相応じて、おのおのの濾過を低い膜内外の圧力で開始
する。濾過作業サイクル中、これは着実に増大して特定
の設定値、好ましくは特定の液体に最適の膜内外圧力に
合うようにする。従って、ビールとしての最も有利な値
は１乃至２バール、好ましくは1.5バールである。
する。濾過作業サイクル中、これは着実に増大して特定
の設定値、好ましくは特定の液体に最適の膜内外圧力に
合うようにする。従って、ビールとしての最も有利な値
は１乃至２バール、好ましくは1.5バールである。
濾過作業サイクルの終わりに向って、膜内外圧が前記
設定膜内外圧に近いと、流動速度の程度の違いはある
が、形成が避けられない保護膜のため急速に低下する。
それにもかかわらずこれは常に相対的に高く、規定通り
最高値の50％を超える。
設定膜内外圧に近いと、流動速度の程度の違いはある
が、形成が避けられない保護膜のため急速に低下する。
それにもかかわらずこれは常に相対的に高く、規定通り
最高値の50％を超える。
濾過はなるべくならクロスフロー濾過と同様に行うこ
とが好ましい。静的濾過も、例えばCFMモジュールを使
用する時と同じように可能である。
とが好ましい。静的濾過も、例えばCFMモジュールを使
用する時と同じように可能である。
それでもなお高い流動速度にもかかわらず、なるべく
ならNaOH、KOH乃至テンサイド（tenside）含有洗浄剤を
用いるアルカリ洗浄剤を含む洗浄作業サイクルを実施す
ることが好ましい。
ならNaOH、KOH乃至テンサイド（tenside）含有洗浄剤を
用いるアルカリ洗浄剤を含む洗浄作業サイクルを実施す
ることが好ましい。
アルカリ洗浄に先立って、背面リンスを水で行うこと
が好ましい。このことについては、水による背面リンス
に先立って、濾過されるべき液体をCO2圧縮ガスを用い
て前記MFモジュールから押出すことである。N2圧縮ガス
もCO2の代りに用いることができる。
が好ましい。このことについては、水による背面リンス
に先立って、濾過されるべき液体をCO2圧縮ガスを用い
て前記MFモジュールから押出すことである。N2圧縮ガス
もCO2の代りに用いることができる。
前記洗浄工程を洗浄作業サイクル中に加速するために
は、前記FMモジュールの流出を行うことが好ましい。
は、前記FMモジュールの流出を行うことが好ましい。
濾過されるべき液体の種類によっては、特にビールを
用いる時、濾過に先立って、MFモジュールを、分離器も
しくはマット類を用いる濾材を用いて前濾過を行うこと
が好ましい。
用いる時、濾過に先立って、MFモジュールを、分離器も
しくはマット類を用いる濾材を用いて前濾過を行うこと
が好ましい。
本発明の特定の断続濾過法により、形成される保護膜
をアルカリ性高速洗浄により殆ど全体的に除去して、そ
のため濾過中に標準的膜気孔直径だけが実際の界面とし
て作用させるようにする。品質を保つビールの成分がこ
のようにして膜に問題なく浸透する。
をアルカリ性高速洗浄により殆ど全体的に除去して、そ
のため濾過中に標準的膜気孔直径だけが実際の界面とし
て作用させるようにする。品質を保つビールの成分がこ
のようにして膜に問題なく浸透する。
本発明の方法をビール濾過に用いる場合、濾過方法、
好ましくはCMF濾過方法を用いるが、それを１乃至４時
間の濾過の後、中断する。CO2を用いてビールを前記CMF
装置から押出す。前記装置を予備リンスにかけ、その後
アルカリ性中間洗浄を40乃至90℃の温度で行う。前記ア
ルカリ性洗浄工程に続いて、前記装置を水でリンスす
る。これも同様にCO2により前記装置から押出す、その
後、前記装置に再度ビールを充填する。この方法はCMF
技術にとっては代表的である第１の濾過位相中、高い流
動性能を循環的に利用することを可能にする。１乃至４
時間後に、循環式洗浄を用いる場合、濾過流動の中断に
もかかわらず、連続CMF濾過法を用いて先に達成された
流動速度100％近く上回る速度を達成させる。
好ましくはCMF濾過方法を用いるが、それを１乃至４時
間の濾過の後、中断する。CO2を用いてビールを前記CMF
装置から押出す。前記装置を予備リンスにかけ、その後
アルカリ性中間洗浄を40乃至90℃の温度で行う。前記ア
ルカリ性洗浄工程に続いて、前記装置を水でリンスす
る。これも同様にCO2により前記装置から押出す、その
後、前記装置に再度ビールを充填する。この方法はCMF
技術にとっては代表的である第１の濾過位相中、高い流
動性能を循環的に利用することを可能にする。１乃至４
時間後に、循環式洗浄を用いる場合、濾過流動の中断に
もかかわらず、連続CMF濾過法を用いて先に達成された
流動速度100％近く上回る速度を達成させる。
平均してわずか20乃至30/m2を中断なく最高８時間
の濾過時間をかける連続CMF濾過法で達成した。対照的
に、新しいタイプの方法を用いると最高100/m2の流動
性能を同じ濾過時間をかけて達成した。
の濾過時間をかける連続CMF濾過法で達成した。対照的
に、新しいタイプの方法を用いると最高100/m2の流動
性能を同じ濾過時間をかけて達成した。
高流動速度が低流出速度で達成されたことは意外であ
った。流出速度は2.5m/s以下であることが好ましい。前
記MFモジュールの静作業も含む低流出速度の利点は濾過
されるべき液体を機械的かつ熱的にほんのわずか負荷す
ることである。
った。流出速度は2.5m/s以下であることが好ましい。前
記MFモジュールの静作業も含む低流出速度の利点は濾過
されるべき液体を機械的かつ熱的にほんのわずか負荷す
ることである。
そのうえ、ビールの分析的見かけが変らなかったこと
は意外であった。詳述すれば、ビールすなわち原麦汁の
分析的特性が影響を受けないことである。さらに、ビー
ルの泡安定性も断続MF法により悪影響を受けなかったこ
とである。
は意外であった。詳述すれば、ビールすなわち原麦汁の
分析的特性が影響を受けないことである。さらに、ビー
ルの泡安定性も断続MF法により悪影響を受けなかったこ
とである。
あらゆる現在の濾過モジュールタイプ、特にクロスフ
ローモジュールタイプのもの、好ましくは毛管平面モジ
ュールを設けた装置には膜内外圧測定用測定計器を備え
る。そのうえ、前記MF濾過装置は前記膜内外圧測定用計
器を取付けた制御素子を備える。
ローモジュールタイプのもの、好ましくは毛管平面モジ
ュールを設けた装置には膜内外圧測定用測定計器を備え
る。そのうえ、前記MF濾過装置は前記膜内外圧測定用計
器を取付けた制御素子を備える。
設定膜内外圧を達成できる各々の場合、前記制御装置
は濾過を中断して、事前設定洗浄プログラムに基いて洗
浄装置に運転を開始させる。洗浄作業サイクルの完了に
続き、前記制御装置により濾過を継続させる。一番適し
たものとしては、前記制御装置が前記MF濾過装置の管路
で適当な弁を調節することである。
は濾過を中断して、事前設定洗浄プログラムに基いて洗
浄装置に運転を開始させる。洗浄作業サイクルの完了に
続き、前記制御装置により濾過を継続させる。一番適し
たものとしては、前記制御装置が前記MF濾過装置の管路
で適当な弁を調節することである。
前記制御装置をなるべくなら、事前設定膜内外圧を入
力して、各々の場合、濾過されるべき特定の液体の最適
膜内外圧を事前設定できるようにすることが好ましい。
力して、各々の場合、濾過されるべき特定の液体の最適
膜内外圧を事前設定できるようにすることが好ましい。
前記FMモジュールが0.2乃至５μｍの標準的気孔の大
きさをもつ膜を備えることが好ましい。ポリマー膜を膜
として用いることが好ましい。高分子もしくは金属フリ
ースを用いることも可能である。
きさをもつ膜を備えることが好ましい。ポリマー膜を膜
として用いることが好ましい。高分子もしくは金属フリ
ースを用いることも可能である。
本発明の代表的実施例を図面に基き説明する。
図面の簡単な説明
第１図は濾過装置のフローチャート図である。
第２図はビールＡの流動速度と膜内外圧を時間により
示すグラフである。
示すグラフである。
第３図はビールＢの図２に相当するグラフである。
第４図はビールＣの図２に相当するグラフである。
図１は濾過されるべきビールを多数の平行スイッチつ
きMFモジュール５に、供給管路13にある供給ポンプ２と
２つの循環ポンプ４を経由して向けられた収集タンク１
を示すマイクロ濾過装置を示す。
きMFモジュール５に、供給管路13にある供給ポンプ２と
２つの循環ポンプ４を経由して向けられた収集タンク１
を示すマイクロ濾過装置を示す。
濃縮物は前記装置に残るか、あるいは濃縮物管路を経
て排出され、また濾液は弁により閉鎖できる濾液管路15
に収集される。前記循環ポンプ４の任意の作動により静
的もしくは動的濾過、すなわちクロスフロー濾過の双方
が可能になる。
て排出され、また濾液は弁により閉鎖できる濾液管路15
に収集される。前記循環ポンプ４の任意の作動により静
的もしくは動的濾過、すなわちクロスフロー濾過の双方
が可能になる。
前記マイクロ濾過装置はさらに、化学洗剤と背面リン
ス水の吸上げ用の洗浄容器６を事実上示す洗浄装置を呈
する。この洗浄容器６を洗浄管路16と水管路18を介して
供給管路13に接続する。弁９を開放してから前記化学洗
剤を供給ポンプ２に供給し、その後、MFモジュール５に
送出できる。
ス水の吸上げ用の洗浄容器６を事実上示す洗浄装置を呈
する。この洗浄容器６を洗浄管路16と水管路18を介して
供給管路13に接続する。弁９を開放してから前記化学洗
剤を供給ポンプ２に供給し、その後、MFモジュール５に
送出できる。
そのうえ、前記洗浄装置に圧力測定装置３を備えさせ
る。非濾液ならびに濾液空間の圧力を絶えず測定して制
御装置７に通す。この制御装置は個々の弁からの膜内外
圧を間断なく算出し、それを事前設定値と比較する。
る。非濾液ならびに濾液空間の圧力を絶えず測定して制
御装置７に通す。この制御装置は個々の弁からの膜内外
圧を間断なく算出し、それを事前設定値と比較する。
前記設定膜内外圧の達成で、前記制御装置７は濾過を
中断し、洗浄作業サイクルを開始させる。この目的のた
め、前記制御装置を弁８乃至12、19乃至22およびポンプ
２、４（接続は図示せず）に接続する。濾過を中断する
場合、第１の弁８を閉鎖し、弁20を開放して装置を空に
する。
中断し、洗浄作業サイクルを開始させる。この目的のた
め、前記制御装置を弁８乃至12、19乃至22およびポンプ
２、４（接続は図示せず）に接続する。濾過を中断する
場合、第１の弁８を閉鎖し、弁20を開放して装置を空に
する。
前記装置を圧縮乾燥させた後、弁12、22と19を閉鎖
し、弁21、11と22を開放する。供給ポンプ２を始動させ
てから、前記MFモジュール５を水で前記濾過方向と反対
の方向にリンスする。次は装置の化学洗浄となる。この
ため、弁22、21と11を閉鎖し、弁19、９と10を開放す
る。
し、弁21、11と22を開放する。供給ポンプ２を始動させ
てから、前記MFモジュール５を水で前記濾過方向と反対
の方向にリンスする。次は装置の化学洗浄となる。この
ため、弁22、21と11を閉鎖し、弁19、９と10を開放す
る。
前記化学洗浄を完了させるには、前記洗浄液を弁９を
閉鎖し、弁11の開放後、前記装置から押出す。弁11を閉
鎖し、弁20を開放してから前記装置から水を除去する。
洗浄作業サイクルの完了に続いて弁20と10を閉鎖して、
弁８と12を再度開放する。
閉鎖し、弁11の開放後、前記装置から押出す。弁11を閉
鎖し、弁20を開放してから前記装置から水を除去する。
洗浄作業サイクルの完了に続いて弁20と10を閉鎖して、
弁８と12を再度開放する。
次の試験を上記のように説明した濾過装置を用いて実
施した。
施した。
前記濾過装置に0.45μｍの気孔の大きさをもつ永久疎
水性膜を入れた合計４つの濾過モジュールを備えさせ
る。全膜面積は20.0m2に達する。流出速度は2.5m/秒に
達した。
水性膜を入れた合計４つの濾過モジュールを備えさせ
る。全膜面積は20.0m2に達する。流出速度は2.5m/秒に
達した。
事前設定膜の内外圧を1.7バールに設定し、２つの濾
過作業サイクルを7.5時間内に行い、約1/2時間の洗浄作
業サイクルだけ中断させた。結果を、流動速度、膜内外
圧を時間により示す図２で表す。
過作業サイクルを7.5時間内に行い、約1/2時間の洗浄作
業サイクルだけ中断させた。結果を、流動速度、膜内外
圧を時間により示す図２で表す。
膜内外圧が約0.25バールで始動し、その後約1.7バー
ルの事前設定膜の内外圧に上げる。この膜内外威圧に達
するとすぐ、濾過工程を止めて、洗浄作業サイクルを実
施する。図２から分かるように、第２の濾過作業サイク
ルの開始時の流動速度は第１の濾過作業サイクルの開始
時と丁度同じ高さである。第１の作業サイクル中、流動
速度は２時間の間中定常であり、そこで初めて落ちる。
第１の濾過作業サイクルの終りで、流動速度はそれでも
なお初期数値の60％である。第２の濾過作業サイクルに
おいて、流動速度は１時間後にはすでに落ちてきている
が、その後約1.5時間の間中、定常を保っている。この
実施例における平均流動速度は１時間当り75/m2であ
る。
ルの事前設定膜の内外圧に上げる。この膜内外威圧に達
するとすぐ、濾過工程を止めて、洗浄作業サイクルを実
施する。図２から分かるように、第２の濾過作業サイク
ルの開始時の流動速度は第１の濾過作業サイクルの開始
時と丁度同じ高さである。第１の作業サイクル中、流動
速度は２時間の間中定常であり、そこで初めて落ちる。
第１の濾過作業サイクルの終りで、流動速度はそれでも
なお初期数値の60％である。第２の濾過作業サイクルに
おいて、流動速度は１時間後にはすでに落ちてきている
が、その後約1.5時間の間中、定常を保っている。この
実施例における平均流動速度は１時間当り75/m2であ
る。
分析値を次の表１に要約する。
表１
Ｉ II III IV
EBC色 6.0 6.1 6.0 5.7
pH 4.20 4.21 4.19 4.21
EBC苦味値 32 32 32 32
FDM mg/ 88 101 92 101
可視抽出物％ 1.52 1.52 1.52 1.51
実際抽出物％ 3.35 3.35 3.37 3.35
アルコール重量比 4.00 4.00 4.07 4.04
アルコール容量比 5.08 5.08 5.17 5.13
原麦汁％ 11.18 11.19 11.30 11.17
透明度の可視度％ 86.41 86.42 86.55 86.49
透明度の実際度％ 70.07 70.06 70.17 70.11
カロリー値kcal/100g 41 41 42 42
カロリー値kj/100g 173 173 176 174
NIBEMによる泡 秒 290 310 315 270
酸化窒素 mg/ 7 8 8 8
Ｉ 遠心分離出口
II クロスフロー出口
III クロスフロー出口
IV 到着水準／出口層
遠心分離（図１には図示せず）を用いる特別の前濾過
を実施した。従って、欄１では分析値を遠心分離の出口
で示すので、それはCMF濾過の非濾過液を示している。
欄IIは第１の濾過作業サイクル後の分析値を含み、欄II
Iは第２の濾過作業サイクル後の分析値を含む。比較
上、欄IVでは分析値を積層膜を用いる伝統的濾過により
要約する。
を実施した。従って、欄１では分析値を遠心分離の出口
で示すので、それはCMF濾過の非濾過液を示している。
欄IIは第１の濾過作業サイクル後の分析値を含み、欄II
Iは第２の濾過作業サイクル後の分析値を含む。比較
上、欄IVでは分析値を積層膜を用いる伝統的濾過により
要約する。
数々の数値の比較からEBC色のような数値が最新式の
濾過後に比べて良好であることがわかる。原麦汁含量が
非濾液中の含量に対しては変化しなかった。泡値は欄IV
に比較してかなり高く、非濾液の数値と同様に比較でき
る。
濾過後に比べて良好であることがわかる。原麦汁含量が
非濾液中の含量に対しては変化しなかった。泡値は欄IV
に比較してかなり高く、非濾液の数値と同様に比較でき
る。
図３は３つの濾過作業サイクルでの線図を示す。ここ
では、濾過をもう１つ別のタイプのビール、すなわちピ
ルスピール（Pils Beer）を用いて実施した。ここでの
平均流動速度は１時間当り54/m2であった。濾過作業
サイクル後の分析値は表からのものと比較できた。同じ
ことが第３のビール濾過試験の流動速度と膜内外圧を表
す図４にも当て嵌まる。
では、濾過をもう１つ別のタイプのビール、すなわちピ
ルスピール（Pils Beer）を用いて実施した。ここでの
平均流動速度は１時間当り54/m2であった。濾過作業
サイクル後の分析値は表からのものと比較できた。同じ
ことが第３のビール濾過試験の流動速度と膜内外圧を表
す図４にも当て嵌まる。
フロントページの続き
(72)発明者 ヘップ．ウォルフガング
ドイル連邦共和国．55232．アルツォイ.
カール―ゴアーデラー―ストラーセ．22
(72)発明者 デュヘック．パウル
ドイツ連邦共和国．55595．グーテンバ
ーグ．バーグストラーセ．１
(56)参考文献 特開 平４−317723（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−3782（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C12H 1/00 - 1/06
B01D 61/22
B01D 65/02
Claims (18)
- 【請求項１】瀘過サイクルと洗浄サイクルが交互に行わ
れ、瀘過中に膜透過圧（膜内外圧）を継続的に測定し、
特にビールのごとき異種分散懸濁液などの液体をMFモジ
ュールにより瀘過する方法において、前記膜透過圧が瀘
過されるべき特定の液体の最適膜透過圧に等しくなるよ
うに選択された事前設定値を上回る時に前記洗浄サイク
ルを実施することを特徴とする瀘過方法。 - 【請求項２】前記事前平均膜透過圧（膜内外圧）を、前
記事前設定膜透過圧（膜内外圧）の達成で流動速度がそ
れでもその最大値の半分を上回ることを特徴とするとす
る請求項１記載の瀘過の方法。 - 【請求項３】前記事前平均膜透過圧（膜内外圧）を１乃
至２バールに設定することを特徴とする請求項１もしく
は２記載の瀘過の方法。 - 【請求項４】前記膜透過圧（膜内外圧）の設定値を1.5
バールに設定することを特徴とする請求項３記載の瀘過
の方法。 - 【請求項５】前記特定の瀘過サイクル時間の１つの間隔
の少くとも間の流動速度を定常に維持することを特徴と
する請求項１乃至４のいずれか１項記載の瀘過方法。 - 【請求項６】前記洗浄サイクルがNaOH、KOH乃至テンサ
イド（tenside）含有洗剤を用いるアルカリ洗浄とその
後、水によるリンスを含むことを特徴とする請求項１乃
至５のいずれか１項記載の瀘過の方法。 - 【請求項７】前記アルカリ洗浄に先立って水による背面
リンスが行われることを特徴とする請求項６記載の瀘過
の方法。 - 【請求項８】前記瀘過されるべき液体を前記MFモジュー
ルから圧縮してからCO2もしくはN2圧縮ガスを用いる水
による背面リンスを行うことを特徴とする請求項６記載
の瀘過の方法。 - 【請求項９】前記洗浄サイクル中に、前記MFモジュール
の流出が行われることを特徴とする請求項１乃至８のい
ずれか１項記載の瀘過の方法。 - 【請求項１０】前記モジュールによる瀘過に先立って前
瀘過を実施することを特徴とする請求項１乃至９のいず
れか１項記載の瀘過の方法。 - 【請求項１１】前記前瀘過を分離器もしくはマットにし
た濾材より実施することを特徴とする請求項10記載の瀘
過の方法。 - 【請求項１２】前記方法がクロスフロー瀘過で実施され
ることを特徴とする請求項１乃至11のいずれか１項記載
の瀘過の方法。 - 【請求項１３】前記MFモジュールが瀘過中静的方法で瀘
過することを特徴とする請求項１乃至11のいずれか１項
記載の瀘過の方法。 - 【請求項１４】MFモジュール洗浄装置と、膜透過圧（膜
内外圧）の連続検知用測定装置を備えた、複数のMFモジ
ュールが連続且つ平行に設けられたマイクロ瀘過装置で
あって、前記連続検知用測定装置により測定される膜透
過圧が瀘過されるべき特定の液体の最適膜透過圧に等し
くなるように選択された事前設定値を上回る時に瀘過を
停止し洗浄を開始する制御装置を備えた構成となしたこ
とを特徴とするマイクロ瀘過装置。 - 【請求項１５】制御装置（７）が事前設定の膜透過圧
（膜内外圧）入力用に設計されていることを特徴とする
請求項14記載のマイクロ瀘過装置。 - 【請求項１６】前記MFモジュール（５）がO.2乃至５μ
ｍの気孔の大きさをもつ膜を示すことを特徴とする請求
項14あるいは15記載のマイクロ瀘過装置。 - 【請求項１７】前記MFモジュール（５）が高分子膜、高
分子フリースもしくは金属フリースを示すことを特徴と
する請求項14乃至16のいずれか１項記載のマイクロ瀘過
装置。 - 【請求項１８】前記MFモジュール（５）が平面、中空繊
維、細管、管状もしくは螺旋巻きモジュールであること
を特徴とする請求項14乃至17のいずれか１項記載のマイ
クロ瀘過装置。
Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
| DE4332175.5 | 1993-09-22 | ||
| DE4332175A DE4332175C2 (de) | 1993-09-22 | 1993-09-22 | Verfahren und Vorrichtung zur Cross-Flow-Filtration von Flüssigkeiten mittels CMF-Modulen |
| PCT/EP1994/003132 WO1995008386A1 (de) | 1993-09-22 | 1994-09-17 | VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR FILTRATION VON FlÜSSIGKEITEN MITTELS MF-MODULEN |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09503659A JPH09503659A (ja) | 1997-04-15 |
| JP3447741B2 true JP3447741B2 (ja) | 2003-09-16 |
Family
ID=6498289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50955595A Expired - Fee Related JP3447741B2 (ja) | 1993-09-22 | 1994-09-17 | Ｍｆモジュールを用いる液体の濾過の方法とマイクロ濾過装置 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5879557A (ja) |
| EP (1) | EP0720509B1 (ja) |
| JP (1) | JP3447741B2 (ja) |
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| DE (2) | DE4332175C2 (ja) |
| DK (1) | DK0720509T3 (ja) |
| ES (1) | ES2111334T3 (ja) |
| WO (1) | WO1995008386A1 (ja) |
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