JP3581108B2 - 真空脱臭システム、真空脱臭装置及び脂肪酸回収装置 - Google Patents
真空脱臭システム、真空脱臭装置及び脂肪酸回収装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば食用油製造プラントに好適に用いられる真空脱臭システム、真空脱臭装置及び脂肪酸回収装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば食用油製造プラントの最終段階には食用油の脱臭工程がある。この脱臭工程では真空脱臭システムを用いて食用に供して好ましくない不快な臭いや呈味成分を除去し、食用油本来の風味をもつ精製油を得る工程である。この脱臭工程では高真空下、高温下で加熱して有臭成分や脂肪酸等の揮発性成分を水蒸気蒸留により除去する。この種の真空脱臭システムは、従来から一般的に、真空脱臭装置、脂肪酸回収装置及び真空形成装置を具備している。
【０００３】
従来の真空脱臭装置は、例えば、塔本体と、この塔本体内に上下に複数段（例えば５段）に渡って配置されたトレイとを有し、真空形成装置を介して形成された高真空（例えば３ｍｍＨｇ）下の塔本体内で各トレイにおいて精製油を加熱した後、精製油に水蒸気を吹き込んで水蒸気蒸留を行って精製油に含まれている有臭成分を含む脂肪酸（以下、単に「脂肪酸」と称す。）を除去する。例えば上二段のトレイ内で水蒸気等の熱媒体を用いて精製油を所定温度（例えば、２５０℃前後）まで加熱した後、続く下二段のトレイ内の精製油内に水蒸気を吹き込んで水蒸気蒸留を行って精製油の脂肪酸を除去して脱臭し、残りのトレイにおいて脱臭油を冷却した後、脱臭後の精製油を回収する。真空脱臭装置において除去された脂肪酸は水蒸気に同伴し蒸留物として脂肪酸回収装置へ供給される。尚、加熱段階で加熱効率を高めるために精製油内に水蒸気を吹き込んで精製油を撹拌する。
【０００４】
また、従来の脂肪酸回収装置は、例えば真空形成装置を介して形成された真空下にある凝縮器及びミストセパレータを有し、凝縮器において真空脱臭装置から導入された蒸留物から脂肪酸を回収すると共に、ミストセパレータにおいて残留脂肪酸を回収する。この際に用いられる真空形成装置は例えば蒸気噴流を使用するスチームエジェクタやブースタを有し、スチームエジェクタによって真空脱臭装置及び脂肪酸回収装置で要求される真空度を達成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の真空脱臭装置の場合には一つの塔本体内で精製油の加熱、脱臭及び冷却を行うため、塔本体の高さが例えば２５〜３０ｍ前後にも達し、現場での装置の製作、組立作業が煩雑で、しかも高所作業となり、建設コストが高くなるという課題があった。
【０００６】
また、従来の真空脱臭装置の場合には同一の塔本体内に加熱部、冷却部及び脱臭部が同一塔内に収納され、加熱部及び冷却部までも真空脱臭に最小限必要な真空度（例えば３ｍｍＨｇ）を達成し、維持する必要があるため、真空引き用に大量の水蒸気が必要になり、しかも、この高真空下で精製油内に多量の水蒸気を吹き込んで脱臭操作を行わなくてはならず、水蒸気の使用量が非常に多くなってランニングコストが高くなるという課題があった。
【０００７】
また、従来の脂肪酸回収装置の場合には高真空下で凝縮器を用いて脂肪酸を回収するため、熱交換効率が悪く、蒸留物からの熱回収率及び脂肪酸の回収率が上がらず、また、凝縮器における圧力損失が大きいという課題があった。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、建設コストを削減することができると共に水蒸気の使用量を大幅に削減してランニングコストを低減することができる真空脱臭システム及び真空脱臭装置を提供することを目的としている。また、熱回収効率及び有臭成分を含む脂肪酸の回収率を高めることができ、しかも圧力損失及びエネルギー損失を低減することができる真空脱臭システム及び脂肪酸回収装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の真空脱臭システムは、精製油を所定の真空下で水蒸気蒸留を行って上記精製油から有臭成分を含む脂肪酸を蒸留物として除去する真空脱臭装置と、この真空脱臭装置から導入された蒸留物から有臭成分を含む脂肪酸を回収する脂肪酸回収装置と、この脂肪酸回収装置及び上記真空脱臭装置それぞれを所定の真空度に保持する真空形成装置とを備えた真空脱臭システムにおいて、上記真空脱臭装置は、上記精製油を加熱する加熱部と、この加熱部から独立し且つ上記加熱部から導入された精製油を上記加熱部より高い真空度の下で脱臭する脱臭部と、この脱臭部から独立し且つ上記脱臭部から導入された脱臭油を上記脱臭部より低い真空度の下で冷却する冷却部とを有し、且つ、上記真空形成装置は、上記加熱部及び上記冷却部の真空度を形成する第１真空形成装置と、上記脱臭部の真空度を形成する第２真空形成装置とを有することを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の請求項２に記載の真空脱臭システムは、精製油を所定の真空下で水蒸気蒸留を行って上記精製油から有臭成分を含む脂肪酸を蒸留物として除去する真空脱臭装置と、この真空脱臭装置から導入された蒸留物から有臭成分を含む脂肪酸を回収する脂肪酸回収装置と、この脂肪酸回収装置及び上記真空脱臭装置それぞれを所定の真空度に保持する真空形成装置とを備えた真空脱臭システムにおいて、上記脂肪酸回収装置は、容器本体の下方から供給される上記蒸留物に対して上記容器本体の上方から供給される低温脂肪酸を直接接触させて上記有臭成分を含む脂肪酸を回収する容器を有し、上記蒸留物を上記容器本体の内周面に向けて分散させるバッフルプレートを上記容器本体内に設けると共に、上記低温脂肪酸を上記容器本体の内周面より小径の円筒膜状に溢流させる少なくとも一つの溢流部材を上記バッフルプレートの上方に対向させて設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項３に記載の真空脱臭装置は、精製油を所定の真空下で水蒸気蒸留を行って上記精製油から有臭成分を含む脂肪酸を蒸留物として除去して脱臭油を得る真空脱臭装置において、上記精製油を加熱する少なくとも一つの加熱容器と、この加熱容器から導入された精製油を上記加熱容器内より高い真空度の下で脱臭する少なくとも一つの脱臭容器と、この脱臭容器から導入された脱臭油を上記脱臭容器内より低い真空度の下で冷却する少なくとも一つの冷却容器とを有し、上記加熱容器及び上記冷却容器は、上記脱臭容器とは別異の真空系を形成することを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項４に記載の真空脱臭装置は、請求項３に記載の発明において、上記各容器の容器本体内を上下二室に分割する隔壁をそれぞれ設け、これらの隔壁により上室で結露した蒸留物が下室に侵入しないようにしたことを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の請求項５に記載の脂肪酸回収装置は、請求項３に記載の発明において、上記脱臭容器の容器本体内に、精製油内に吹き込まれた水蒸気泡の上昇時間を遅延させる手段を設けたことを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の請求項６に記載の脂肪酸回収装置は、真空脱臭装置から導入された蒸留物から有臭成分を含む脂肪酸を回収する脂肪酸回収装置において、上記蒸留物に対して低温脂肪酸を直接接触させて上記有臭成分を含む脂肪酸を回収する脂肪酸回収塔を備え、上記脂肪酸回収塔は、上記蒸留物を導入する導入管が下部に連結された塔本体と、この塔本体内に配置され且つ上記導入管からの蒸留物を分散させるバッフルプレートと、このバッフルプレートに対向して配置され且つ上記低温脂肪酸を溢流させる少なくとも一つの溢流部材と、この溢流部材の上方に配置され且つ上記蒸留物と直接接触する上記低温脂肪酸を供給する少なくとも一つの給油管とを有することを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図７に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。尚、各図中、図１は本発明の真空脱臭システムの一実施形態を示す構成図、図２は図１に示す真空脱臭システムに用いられる真空脱臭装置を示す構成図、図３は図１に示す真空脱臭システムに用いられる脂肪酸回収装置の要部を示す構成図、図４は脂肪酸回収率と温度との関係を示すグラフ、図５、図６、図７はそれぞれ本発明の真空脱臭システムの他の実施形態を示す図１に相当する構成図である。
【００１６】
本実施形態の真空脱臭システム１は、図１に示すように、例えば食料油の精製油を貯留する貯留タンク２と、この供給タンク２内の精製油をポンプ３を介して受給し、この精製油を所定の真空下で水蒸気蒸留を行って有臭成分を含む脂肪酸（以下、単に「脂肪酸」で代表する。）を除去する真空脱臭装置４と、この真空脱臭装置４から導入された蒸留物から脂肪酸を回収する脂肪酸回収装置５と、この脂肪酸回収装置５及び真空脱臭装置４それぞれを所定の真空度に保持する真空形成装置６とを備えている。本実施形態の真空形成装置６は図１に示すように第１、第２真空形成装置６Ａ、６Ｂを備え、第２真空形成装置６Ｂは第１真空形成装置６Ａよりも高い真空度を達成できるようにしてある。
【００１７】
上記真空脱臭装置４は、所定の真空下（例えば、６℃の下で７．０ｍｍＨｇ）で脱臭に要求される温度（例えば、２５０℃）まで精製油を加熱する加熱部４Ａと、この加熱部４Ａから独立し且つ加熱部４Ａより高い真空度（例えば、３．０ｍｍＨｇ）の下で精製油の脱臭処理を行う脱臭部４Ｂと、この脱臭部４Ｂから独立し且つ脱臭部４Ｂより低い真空度（例えば、６℃の下で７．０ｍｍＨｇ）の下で脱臭油を６０℃まで冷却する冷却部４Ｃとを備え、例えば一時間当たり８０００Ｋｇの精製油を脱臭処理する。加熱部４Ａは例えば上下三段の加熱容器４１を備え、最上段の加熱容器４１から最下段の加熱容器４１まで流れる精製油を段階的に加熱する。この加熱部４Ａの下方には冷却部４Ｃが配置されている。この冷却部４Ｃは例えば上下三段の冷却容器４３を備え、最上段の冷却容器４３から最下段の冷却容器４３まで流れる脱臭油を段階的に冷却する。そして、加熱部４Ａ及び冷却部４Ｃは枠体（図示せず）を介して上下に配列して組み立てられている。また、本実施形態の場合には、脱臭部４Ｂは、加熱部４Ａ及び冷却部４Ｃに隣接し、例えば上下三段の脱臭容器４２を備え、精製油が最上段の脱臭容器４２から最下段の脱臭容器４２まで流れる間に段階的に脱臭する。このように真空脱臭装置４は、加熱部４Ａ、脱臭部４Ｂ及び冷却部４Ｃがいずれもコンパクトな容器として形成されているため、個々の容器を地上で製作し、各容器を現地で組み上げるだけで済み、製作、建設コストを格段に削減することができる。
【００１８】
また、上記加熱部４Ａの最上段の加熱容器４１と冷却部４Ｃの中間の冷却容器４３には熱媒体（例えば、水蒸気）が循環する第１循環コイル７が挿入配置され、熱媒体は加熱容器４１と冷却容器４３間を自然循環する間に冷却容器４３内で熱を奪って脱臭油を例えば２５０℃から６０℃まで冷却すると共に加熱容器４１内で脱臭油から奪った熱を与えて精製油を例えば６０℃から２５０℃まで加熱する。加熱部４Ａの中間の加熱容器４１と冷却部４Ｃの最上段の冷却容器４３には熱媒体が循環する第２循環コイル８が挿入配置され、熱媒体は加熱容器４１と冷却容器４３間を循環する間に冷却容器４３内で熱を奪って脱臭油を例えば２５０℃から１３７℃まで冷却すると共に加熱容器４１内で脱臭油から奪った熱を与えて精製油を例えば６０℃から１９０℃まで加熱する。更に、加熱部４Ａの最下段の加熱容器４１内には第１加熱コイル９Ａが挿入配置され、加熱装置９を介して昇温された熱媒体（例えば、水蒸気）が第１加熱コイル９Ａを循環して精製油を脱臭に必要な温度まで加熱する。また、後述するように脱臭部４Ｂの最上段の脱臭容器４２内には水蒸気配管を介して水蒸気を所定の流量（例えば、４０Ｋｇ／時間）で吹き込んで精製油の真空水蒸気蒸留を行って脂肪酸を除去し、脱臭する。中間の脱臭容器４２内には第２加熱コイル９Ｂが挿入配置され、加熱装置９を介して昇温された熱媒体が第２加熱コイル９Ｂを循環して最上段の脱臭容器４２内の脱臭操作で温度低下した脱臭油を脱臭に必要な温度まで再加熱し、最下段の脱臭容器４２内で再び真空水蒸気蒸留によって脂肪酸を除去し、脱臭する。更に、冷却部４Ｃの最下段の冷却容器４３内には冷却コイル１０が挿入配置され、上段の冷却容器４３から導入される脱臭油を冷却コイル１０を循環する冷媒によって所定の温度まで冷却する。
【００１９】
上記各加熱容器４１及び各冷却容器４３は、図１に示すように、いずれも第１真空配管１１の分岐管１１Ａを介して互いに連通し、上述のように同一の真空度（例えば、６．５ｍｍＨｇ）を保持し、また、各脱臭容器４２はいずれも第２真空配管１２の分岐管１２Ａを介して上述のように加熱容器４１内及び冷却容器４３内より高い真空度（例えば、３．０ｍｍＨｇ）を保持するようにしている。つまり、図１に示すように、加熱部４Ａ及び冷却部４Ｃは第１真空配管１１を介して第１真空形成装置６Ａに連結され、脱臭部４Ｂは第２真空配管１２を介して第２真空形成装置６Ｂに連結されている。第１真空形成装置６Ａは例えば水エジェクタを介して系内（加熱部４Ａ、冷却部４Ｃ及び第１脂肪酸回収装置）を真空引きし、また、第２真空形成装置６Ｂは水エジェクタ及びスチームエジェクタを介して系内（脱臭部４Ｂ及び第２脂肪酸回収装置）を第１真空形成装置６Ａより高い真空度まで真空引きしている。このように脱臭部４Ｂを真空脱臭で要求される高い真空度に設定し、加熱冷却部４１、４３を真空脱臭で要求される真空度よりも低い真空度（本実施形態では真空度が脱臭部より３．５ｍｍＨｇ低い）に設定することにより、真空形成装置６（第１、第２真空形成装置６Ａ、６Ｂ）全体としての負荷を低減すると共に、脱臭容器４２内の精製油の蒸気分圧を上げて真空脱臭による水蒸気使用量を削減して省エネルギーを達成することができる。
【００２０】
また、図１に示すように、加熱部４Ａ及び冷却部４Ｃと第１真空形成装置６Ａの間には第１脂肪酸回収装置５Ａが配置され、第１脂肪酸回収装置５Ａにおいて加熱部４Ａ及び冷却部４Ｃから導入された蒸留物を冷却して脂肪酸を回収する。また、脱臭部４Ｂと第２真空形成装置６Ｂの間には第２脂肪酸回収装置５Ｂが配置され、第２脂肪酸回収装置５Ｂにおいて脱臭部４Ｂから導入された蒸留物を冷却して脂肪酸を回収する。脂肪酸の大部分は脱臭部４Ｂ内で除去されるため、第２脂肪酸回収装置５Ｂにおいて脂肪酸の大部分を回収することができる。
【００２１】
次に、上記脱臭容器４２の内部構造について図２をも参照しながら更に詳述する。この脱臭容器４２は、図２に示すように、容器本体４２Ａ内が隔壁４２Ｂを介して上下二室に分割されている。隔壁４２Ｂは円錐状を呈し、その中央開口部にバッフルプレート４２Ｃを有している。下室は精製油の滞留室として形成され、上室は蒸留物の滞留部室として形成されている。下室には水蒸気配管４２Ｄが挿入配置され、この水蒸気配管４２Ｄから下室の精製油内に水蒸気を吹き込んで精製油を真空水蒸気蒸留することにより、精製油に含まれている脂肪酸を除去して脱臭する。水蒸気配管４２Ｄは、例えば、下室の上部に水平に配置されたリング部４２Ｅと、このリング部４２Ｅの周方向等間隔を隔てた複数（例えば、２〜４箇所）箇所から垂下する垂直部４２Ｆと、これらの垂直部４２Ｆの下端にそれぞれ取り付けられたリング状の蒸気分散部材４２Ｇとを有している。これらの蒸気分散部材４２Ｇは周方向等間隔を隔てた複数の孔またはノズル（図示せず）を有し、これらの孔またはノズルから水蒸気を供給し、精製油内で多数の細かな水蒸気の気泡を作って精製油を水蒸気蒸留して有臭成分を含む脂肪酸を精製油から除去する。また、これらの垂直部４２Ｆにはそれぞれ螺旋状に形成された螺旋板４２Ｈ及び螺旋板４２Ｈを囲むラッパ形状の筒体４２Ｐが装着され、これらの螺旋板４２Ｈによって水蒸気分散部材４２Ｇからの気泡の上昇時間を遅延させると共にラッパ形状の筒体４２Ｐによって精製油と水蒸気の混合流体の上昇速度を一定にすることで、水蒸気蒸留の効率を高めている。尚、本実施形態では螺旋板４２Ｈを複数設けたものについて説明したが、螺旋板４２Ｈは一つだけでも良い。
【００２２】
水蒸気蒸留による蒸留物、即ち、水蒸気及び所定の分圧で含まれる脂肪酸は隔壁４２Ｂの中央に形成されたバッフルプレート４２Ｃを経由して上室内に放散される。バッフルプレート４２Ｃの上方には円錐状のアンブレラ４２Ｉが配置され、このアンブレラ４２Ｉを介して蒸留物を下室全体に分散させる。更に、バッフルプレート４２Ｃ及びアンブレラ４２Ｉそれぞれの中央孔には容器本体４２Ａの上面から垂直に挿入配置され且つ上流側の加熱容器４１または上流側の脱臭容器４２に連結された給油管４２Ｊが貫通し、この給油管４２Ｊの下端は下室内の油面のやや上方に位置している。この給油管４２Ｊの下端のやや下方で油面のやや上方には第２バッフルプレート４２Ｋが配置され、給油管４２Ｊから供給された精製油を下室全体に分散させるようにしている。更に、容器本体４２Ａの下室には第２水蒸気配管４２Ｌが挿入配置され、第２水蒸気配管４２Ｌから供給する水蒸気によって下室内の精製油を撹拌して効率良く精製油と水蒸気を接触させて脱臭する。第２水蒸気配管４２Ｌは垂直部４２Ｍと蒸気分散部４２Ｎを有し、垂直部４２Ｍが容器本体４２Ａの軸芯を通ると共に蒸気分散部４２Ｎが容器本体４２Ａの底面近傍に達している。また、容器本体４２Ａには上室の内壁で結露した蒸留物を回収するドレン抜き４２Ｏが隔壁４２Ｂの殆ど接触させて取り付けられている。ドレン抜き４２Ｏから排出された脂肪酸は、第２真空配管１２に取り付けられたドレン溜１３で回収される。また、上記加熱容器４１及び冷却容器４３は、基本的には脱臭容器４２内の水蒸気配管４２Ｅ以外の部材、即ち、容器本体、バッフルプレートを有する隔壁、バッフルプレート、給油管、第２水蒸気配管、ドレン抜き及びドレン溜を備えて構成されている。
【００２３】
また、上記脂肪酸回収装置５は、図１に示すように、第１、第２脂肪酸回収装置５Ａ、５Ｂを備え、脱臭部４Ｂ側の第２脂肪酸回収装置５Ｂで殆どの脂肪酸を回収する。第１、第２脂肪酸回収装置５Ａ、５Ｂは同一構成を有するため、以下では脱臭部４Ｂ側の第２脂肪酸回収装置５Ｂについて説明し、第１脂肪酸回収装置５Ａの説明は省略する。
【００２４】
上記脂肪酸回収装置５Ｂは、図１に示すように、脂肪酸回収塔５１と、この脂肪酸回収塔５１と第２真空配管１２を介して連結されたミストセパレータ５２と、これら両者において回収された脂肪酸を溜める回収タンク５３と、回収タンク５３で回収された脂肪酸をポンプ５４を介して脂肪酸回収塔５１へ戻す還流配管５５と、この配管５５を通過する脂肪酸を冷却する熱交換器５６及び冷却装置５７とを備えている。特に、本実施形態の特徴は脂肪酸回収塔５１にある。そこで、以下では脂肪酸回収塔５１について図３を参照しながら説明する。尚、ミストセパレータ５２は従来公知のものと同一構成を有しているため、その説明は省略する。
【００２５】
上記脂肪酸回収塔５１は蒸留物に対して低温脂肪酸を向流で供給し直接接触させて蒸留物の温度を効果的に低下させて蒸留物中の脂肪酸の蒸気分圧を短時間で低下させて回収するものである。この脂肪酸回収塔５１は、図３に示すように、真空脱臭装置４からの蒸留物を導入する導入管、即ち第２真空配管１２が下部に連結された塔本体５１Ａと、この塔本体５１Ａ内に上下に所定間隔を空けて水平に配置され且つ第２真空配管１２からの蒸留物を分散させる上下三段のバッフルプレート５１Ｂと、これらのバッフルプレート５１Ｂとそれぞれ所定間隔を空けて水平に配置され且つ低温脂肪酸を溢流させる上下三段の隔壁５１Ｃと、最上段と最下段の隔壁５１Ｃの上方に塔本体５１Ａ外から挿入され且つ下方から上昇する蒸留物と直接接触するように低温脂肪酸を供給する上下２箇所の給油管５１Ｄとを備えている。そして、上下２箇所の給油管５１Ｄはそれぞれ還流管５５に接続され、図３に示すように、これらの給油管５１Ｄに取り付けられたスプレーノズル５１Ｅを介して隔壁５１Ｃに冷却された低温脂肪酸を供給する。
【００２６】
上記バッフルプレート５１Ｂは外周にリング状の堰板５１Ｆを有するドーム状に形成されている。また、隔壁５１Ｃは中央に開口部を有する逆ドーム状に形成され、中央開口部には全周に渡ってリング状の堰板５１Ｇが形成されている。従って、第２真空配管１２から塔本体５１Ａの下端部に導入された蒸留物は図３の白抜き矢印で示すように上昇し、図３の矢印Ａで示すようにバッフルプレート５１Ｂの周囲から上昇する。一方、給油管５１Ｄのスプレーノズルから低温脂肪酸を供給すると、低温脂肪酸は図３の矢印Ｂで示す三角錐状の膜を形成しながら供給され、隔壁５１Ｃ上で一時的に貯留される。隔壁５１Ｃに溜まった低温脂肪酸はその中央開口の堰板５１Ｇを溢流して円筒状膜を形成しながら流下し、バッフルプレート５１Ｂ上で一時的に貯留される。この結果、バッフルプレート５１Ｂから上昇する蒸留物は隔壁５１Ｃから流下する低温脂肪酸の円筒状膜の外側から内側へくぐり抜け、低温脂肪酸と直接接触して冷却された後、隔壁５１Ｃの中央開口部を通り抜ける。逆に低温脂肪酸は蒸留物から熱を奪って昇温しながらバッフルプレート５１Ｂ上に供給される。更に、バッフルプレート５１Ｂの上方に給油管５１Ｄがある時には、隔壁５１Ｃの中央開口を通り抜けた蒸留物は給油管５１Ｄから供給される三角錐状膜の内側から外側へくぐり抜けた後、引き続きバッフルプレート５１Ｂの周囲から溢流する低温脂肪酸の円筒状膜をくぐり抜けて上昇する。この間に蒸留物は二度に渡って低温脂肪酸と直接接触し冷却されると共に、低温脂肪酸は二度に渡って昇温する。
【００２７】
このように塔本体５１Ａ内では蒸留物と低温脂肪酸は直接接触を複数回繰り返して効率の良い熱交換を行う。例えば３ｍｍＨｇの高真空下で蒸留物は水蒸気、脂肪酸及び空気を含み、それぞれの流量が水蒸気１５０Ｋｇ／時間、７．５Ｋｇ／時間及び空気３．０Ｋｇ／時間であり、低温脂肪酸は８ｍ３／時間の場合、１２０℃の蒸留物が塔本体５１Ａ内に導入され、４０℃の低温脂肪酸が塔本体５１Ａ内に供給されると、蒸留物は１２０℃から徐々に冷却されて塔本体５１Ａを出る時には４０℃まで温度低下し、低温脂肪酸は４０℃から徐々に加熱されて塔本体５１Ａを出る時には４１．５℃まで温度上昇する。脂肪酸の回収率と温度の関係を示したグラフが図４である。この図によれば、脂肪酸の温度が４０℃になると、分圧の関係により脂肪酸回収装置で回収されない脂肪酸量は２５ｇ／時間である。その回収率は略９９．６％になり、蒸留物に含まれる脂肪酸の殆どを脂肪酸回収塔５１において回収することができる。これにより廃水中の油分が大幅に減少する。これに対して従来の凝縮器を用いた場合には同一条件で蒸留物を供給した場合には脂肪酸の回収率が略８５〜９０％で、本実施形態の場合より脂肪酸の回収率が低いことが判った。
【００２８】
また、上記真空形成装置６は、図１に示すように、水エジェクタからなる第１真空形成装置６Ａと、水エジェクタ及びスチームエジェクタを有する第２真空形成装置６Ｂと、第１、第２真空形成装置６Ａ、６Ｂに水を圧送するポンプ６Ｃと、このポンプ６Ｃを介して圧送される水を冷却する冷却装置６Ｄと、第１、第２真空形成装置６Ａ、６Ｂから排出された水を回収するホットウエル６Ｅとを備えている。第１真空形成装置６Ａは水エジェクタからなり、第２真空形成装置６Ｂは水エジェクタ及びスチームエジェクタからなるため、第２真空形成装置６Ｂは上述のように第１真空形成装置６Ａより高い真空度を達成することができる。また、第２真空形成装置６Ｂには真空ポンプ１４が接続され、この真空ポンプ１４を介して真空脱臭システム１の系内を所定の真空度に達するまで真空引きする。
【００２９】
以上説明したように本実施形態によれば、真空脱臭装置４は、精製油を加熱する加熱部４Ａと、この加熱部４Ａから独立し且つ加熱部４Ａから導入された精製油を加熱部４Ａ内より高い真空度の下で脱臭する脱臭部４Ｂと、この脱臭部４Ｂから独立し且つ脱臭部４Ｂから導入された脱臭油を脱臭部４Ｂ内より低い真空度の下で冷却する冷却部４Ｃとを備え、且つ、真空形成装置６は、加熱部４Ａ及び冷却部４Ｃの真空度を達成する第１真空形成装置６Ａと、脱臭部４Ｂの真空度を達成する第２真空形成装置６Ｂとを備え、脱臭部４Ｂを加熱部４Ａ及び冷却部４Ｃから独立させて別異の真空系を形成するため、加熱部４Ａ及び冷却部４Ｃを脱臭部４Ｂより低い真空度に設定し、脱臭部４Ｂのみを高い真空度に設定することができ、真空引き用の水蒸気使用量を削減することができ、しかも脱臭部４Ｂの真空度を高く設定して精製油の沸点を低下させて脱臭効率を高め、脱臭操作に必要な水蒸気使用量を削減することができる。
【００３０】
また、本実施形態によれば、真空脱臭装置４を加熱部４Ａを構成する加熱容器４１、脱臭部４Ｂを構成する脱臭容器４２及び冷却部４Ｃを構成する冷却容器４３に分割したため、各容器４１、４２、４３を個別に工場内で製作し、現場では各容器を組み上げるだけで済むため、真空脱臭装置４を建設作業を格段に簡素化することができ、真空脱臭装置４のみならず真空脱臭システム１の建設コストを格段に削減することができる。
【００３１】
また、本実施形態によれば、脱臭容器４２の容器本体４２Ａを隔壁４２Ｂを介して上下二室に分割したため、上室の内壁面で蒸留物が結露し流下しても隔壁４２Ｂに阻まれて下室内の脱臭油を脂肪酸によって再度汚染することはなく、純度の高い脱臭油を得ることができる。
【００３２】
また、本実施形態によれば、脱臭容器４２内に水蒸気泡を分散させる蒸気分散部材４２Ｇと、この蒸気分散部材４２Ｇの上方に配置された且つ水蒸気泡の上昇時間を遅滞させる螺旋板４２Ｈと、この螺旋板４２Ｈを囲み且つ精製油と水蒸気が混合した流体の上昇速度を一定にするラッパ形状の筒体４２Ｐを有するため、脱臭時に精製油内に吹き込んだ水蒸気を蒸気分散部材４２Ｇを介して細かい気泡として分散させ、しかも螺旋板４２Ｈを介して気泡を精製油内に長く滞留させることができるため、水蒸気蒸留を高効率でおこなうことができる。
【００３３】
また、本実施形態によれば、脂肪酸回収装置５は、蒸留物に対して低温脂肪酸を直接接触させて脂肪酸を回収する脂肪酸回収塔５１を有するため、低温脂肪酸によって蒸留物の温度を効率良く低下させ、ひいては蒸留物中の脂肪酸の分圧を大幅に低下させて脂肪酸回収率を格段に向上させることができる。更に、脂肪酸回収塔５１は、塔本体５１Ａ内に配置され且つ第２真空配管１２からの蒸留物を分散させるバッフルプレート５１Ｂと、このバッフルプレート５１Ｂに対向して配置され且つ低温脂肪酸を溢流させる隔壁５１Ｃと、この隔壁５１Ｃの上方に配置され且つ蒸留物と直接接触する低温脂肪酸を供給する給油管５１Ｄとをそれぞれ複数箇所に有するため、蒸留物と低温脂肪酸が複数回に渡って直接接触して蒸留物の温度を大幅に低下させ、大部分の脂肪酸の回収することができる。更に、従来の凝縮器を比較して圧力損失をほぼ１／３まで低減させることができる。冷却装置６Ｄの消費電力を大幅に削減することができる。
【００３４】
また、図５〜図７は本発明の真空脱臭システムの他の実施形態を示す図である。図５〜図７に示す真空脱臭システム１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、それぞれ真空脱臭装置４の構造を異にする以外は全て図１に示す真空脱臭システム１に準じて構成されている。従って、以下では真空脱臭装置４についてのみ説明し、その他の部分は主たる部分にのみ符号を附して説明を省略する。
【００３５】
図５に示す実施形態では、上下三段の加熱容器４１及び上下三段の冷却容器４３はそれぞて塔本体４４に加熱部４Ａ及び冷却部４Ｃとして組み込まれてシングルシェルタイプとして一体化し、また、上下三段の脱臭容器４２は塔本体４４とは別の塔本体４５に脱臭部４Ｂとして組み込まれてシングルシェルタイプとして一体化している。その他の点では本実施形態の真空脱臭装置４は上記実施形態の真空脱臭装置と実質的に同様に構成されている。従って、本実施形態においても加熱容器４１、冷却容器４２及び脱臭容器４３は実質的には上記実施形態と同様の水蒸気蒸留を行うことができ、従来と比較して水蒸気使用量を格段に削減することができる。
【００３６】
また、図６に示す実施形態では、上下二段の加熱容器４１、上下三段の脱臭容器４２及び上下二段の冷却容器４３は加熱部４Ａ、脱臭部４Ｂ及び冷却部４Ｃとして塔本体４４に組み込まれてシングルシェルタイプとして一体化している。その他の点では本実施形態の真空脱臭装置４は上記各実施形態の真空脱臭装置と実質的に同一に構成されている。
【００３７】
また、図７に示す実施形態では、図５に示す真空脱臭装置の変形例で、上下三段の加熱容器４１及び上下三段の冷却容器４３は塔本体４４に組み込まれてダブルシェルタイプとして一体化し、また、上下三段の脱臭容器４３は塔本体４５に組み込まれてダブルシェルタイプとして一体化している。従って、図６、図７に示す実施形態においても加熱容器４１、冷却容器４２及び脱臭容器４３は実質的には上記実施形態と同様の水蒸気蒸留を行うことができ、従来と比較して水蒸気使用量を格段に削減することができる。
【００３８】
尚、本発明は上記各実施形態に何等制限されるものではなく、必要に応じて各構成要素を適宜設計変更することができる。また、真空脱臭装置の螺旋板を設けなくても良い。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の請求項１及び請求項３〜請求項５に記載の発明によれば、建設コストを削減することができると共に水蒸気の使用量を大幅に削減してランニングコストを低減することができる真空脱臭システム及び真空脱臭装置を提供することができる。
【００４０】
また、本発明の請求項２及び請求項６に記載の発明によれば、熱回収効率及び有臭成分を含む脂肪酸の回収率を高めることができ、しかもエネルギー損失を低減することができ、圧力損失を従来のほぼ１／３まで低減させることができる真空脱臭システム及び脂肪酸回収装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の真空脱臭システムの一実施形態を示す構成図である。
【図２】図１に示す真空脱臭システムに用いられる真空脱臭装置を示す構成図である。
【図３】図１に示す真空脱臭システムに用いられる脂肪酸回収装置の要部を示す構成図である。
【図４】脂肪酸回収率と温度との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の真空脱臭システムの他の実施形態を示す図１に相当する構成図である。
【図６】本発明の真空脱臭システムの更に他の実施形態を示す図１に相当する構成図である。
【図７】本発明の真空脱臭システムの更に他の実施形態を示す図１に相当する構成図である。
【符号の説明】
１、１Ｂ、１Ｃ 真空脱臭システム
４ 真空脱臭装置
４Ａ 加熱部
４Ｂ 脱臭部
４Ｃ 冷却部
５ 脂肪酸回収装置
６ 真空形成装置
４１ 加熱容器
４２ 脱臭容器
４２Ａ 容器本体
４２Ｂ 隔壁
４２Ｃ バッフルプレート
４２Ｄ 水蒸気配管
４２Ｆ 垂直部
４２Ｇ 蒸気分散部材
４２Ｈ 螺旋板（迂回手段）
５１ 脂肪酸回収塔
５１Ａ 塔本体
５１Ｂ バッフルプレート
４１Ｃ 隔壁（溢流部材）
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば食用油製造プラントに好適に用いられる真空脱臭システム、真空脱臭装置及び脂肪酸回収装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば食用油製造プラントの最終段階には食用油の脱臭工程がある。この脱臭工程では真空脱臭システムを用いて食用に供して好ましくない不快な臭いや呈味成分を除去し、食用油本来の風味をもつ精製油を得る工程である。この脱臭工程では高真空下、高温下で加熱して有臭成分や脂肪酸等の揮発性成分を水蒸気蒸留により除去する。この種の真空脱臭システムは、従来から一般的に、真空脱臭装置、脂肪酸回収装置及び真空形成装置を具備している。
【０００３】
従来の真空脱臭装置は、例えば、塔本体と、この塔本体内に上下に複数段（例えば５段）に渡って配置されたトレイとを有し、真空形成装置を介して形成された高真空（例えば３ｍｍＨｇ）下の塔本体内で各トレイにおいて精製油を加熱した後、精製油に水蒸気を吹き込んで水蒸気蒸留を行って精製油に含まれている有臭成分を含む脂肪酸（以下、単に「脂肪酸」と称す。）を除去する。例えば上二段のトレイ内で水蒸気等の熱媒体を用いて精製油を所定温度（例えば、２５０℃前後）まで加熱した後、続く下二段のトレイ内の精製油内に水蒸気を吹き込んで水蒸気蒸留を行って精製油の脂肪酸を除去して脱臭し、残りのトレイにおいて脱臭油を冷却した後、脱臭後の精製油を回収する。真空脱臭装置において除去された脂肪酸は水蒸気に同伴し蒸留物として脂肪酸回収装置へ供給される。尚、加熱段階で加熱効率を高めるために精製油内に水蒸気を吹き込んで精製油を撹拌する。
【０００４】
また、従来の脂肪酸回収装置は、例えば真空形成装置を介して形成された真空下にある凝縮器及びミストセパレータを有し、凝縮器において真空脱臭装置から導入された蒸留物から脂肪酸を回収すると共に、ミストセパレータにおいて残留脂肪酸を回収する。この際に用いられる真空形成装置は例えば蒸気噴流を使用するスチームエジェクタやブースタを有し、スチームエジェクタによって真空脱臭装置及び脂肪酸回収装置で要求される真空度を達成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の真空脱臭装置の場合には一つの塔本体内で精製油の加熱、脱臭及び冷却を行うため、塔本体の高さが例えば２５〜３０ｍ前後にも達し、現場での装置の製作、組立作業が煩雑で、しかも高所作業となり、建設コストが高くなるという課題があった。
【０００６】
また、従来の真空脱臭装置の場合には同一の塔本体内に加熱部、冷却部及び脱臭部が同一塔内に収納され、加熱部及び冷却部までも真空脱臭に最小限必要な真空度（例えば３ｍｍＨｇ）を達成し、維持する必要があるため、真空引き用に大量の水蒸気が必要になり、しかも、この高真空下で精製油内に多量の水蒸気を吹き込んで脱臭操作を行わなくてはならず、水蒸気の使用量が非常に多くなってランニングコストが高くなるという課題があった。
【０００７】
また、従来の脂肪酸回収装置の場合には高真空下で凝縮器を用いて脂肪酸を回収するため、熱交換効率が悪く、蒸留物からの熱回収率及び脂肪酸の回収率が上がらず、また、凝縮器における圧力損失が大きいという課題があった。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、建設コストを削減することができると共に水蒸気の使用量を大幅に削減してランニングコストを低減することができる真空脱臭システム及び真空脱臭装置を提供することを目的としている。また、熱回収効率及び有臭成分を含む脂肪酸の回収率を高めることができ、しかも圧力損失及びエネルギー損失を低減することができる真空脱臭システム及び脂肪酸回収装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の真空脱臭システムは、精製油を所定の真空下で水蒸気蒸留を行って上記精製油から有臭成分を含む脂肪酸を蒸留物として除去する真空脱臭装置と、この真空脱臭装置から導入された蒸留物から有臭成分を含む脂肪酸を回収する脂肪酸回収装置と、この脂肪酸回収装置及び上記真空脱臭装置それぞれを所定の真空度に保持する真空形成装置とを備えた真空脱臭システムにおいて、上記真空脱臭装置は、上記精製油を加熱する加熱部と、この加熱部から独立し且つ上記加熱部から導入された精製油を上記加熱部より高い真空度の下で脱臭する脱臭部と、この脱臭部から独立し且つ上記脱臭部から導入された脱臭油を上記脱臭部より低い真空度の下で冷却する冷却部とを有し、且つ、上記真空形成装置は、上記加熱部及び上記冷却部の真空度を形成する第１真空形成装置と、上記脱臭部の真空度を形成する第２真空形成装置とを有することを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の請求項２に記載の真空脱臭システムは、精製油を所定の真空下で水蒸気蒸留を行って上記精製油から有臭成分を含む脂肪酸を蒸留物として除去する真空脱臭装置と、この真空脱臭装置から導入された蒸留物から有臭成分を含む脂肪酸を回収する脂肪酸回収装置と、この脂肪酸回収装置及び上記真空脱臭装置それぞれを所定の真空度に保持する真空形成装置とを備えた真空脱臭システムにおいて、上記脂肪酸回収装置は、容器本体の下方から供給される上記蒸留物に対して上記容器本体の上方から供給される低温脂肪酸を直接接触させて上記有臭成分を含む脂肪酸を回収する容器を有し、上記蒸留物を上記容器本体の内周面に向けて分散させるバッフルプレートを上記容器本体内に設けると共に、上記低温脂肪酸を上記容器本体の内周面より小径の円筒膜状に溢流させる少なくとも一つの溢流部材を上記バッフルプレートの上方に対向させて設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項３に記載の真空脱臭装置は、精製油を所定の真空下で水蒸気蒸留を行って上記精製油から有臭成分を含む脂肪酸を蒸留物として除去して脱臭油を得る真空脱臭装置において、上記精製油を加熱する少なくとも一つの加熱容器と、この加熱容器から導入された精製油を上記加熱容器内より高い真空度の下で脱臭する少なくとも一つの脱臭容器と、この脱臭容器から導入された脱臭油を上記脱臭容器内より低い真空度の下で冷却する少なくとも一つの冷却容器とを有し、上記加熱容器及び上記冷却容器は、上記脱臭容器とは別異の真空系を形成することを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項４に記載の真空脱臭装置は、請求項３に記載の発明において、上記各容器の容器本体内を上下二室に分割する隔壁をそれぞれ設け、これらの隔壁により上室で結露した蒸留物が下室に侵入しないようにしたことを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の請求項５に記載の脂肪酸回収装置は、請求項３に記載の発明において、上記脱臭容器の容器本体内に、精製油内に吹き込まれた水蒸気泡の上昇時間を遅延させる手段を設けたことを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の請求項６に記載の脂肪酸回収装置は、真空脱臭装置から導入された蒸留物から有臭成分を含む脂肪酸を回収する脂肪酸回収装置において、上記蒸留物に対して低温脂肪酸を直接接触させて上記有臭成分を含む脂肪酸を回収する脂肪酸回収塔を備え、上記脂肪酸回収塔は、上記蒸留物を導入する導入管が下部に連結された塔本体と、この塔本体内に配置され且つ上記導入管からの蒸留物を分散させるバッフルプレートと、このバッフルプレートに対向して配置され且つ上記低温脂肪酸を溢流させる少なくとも一つの溢流部材と、この溢流部材の上方に配置され且つ上記蒸留物と直接接触する上記低温脂肪酸を供給する少なくとも一つの給油管とを有することを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図７に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。尚、各図中、図１は本発明の真空脱臭システムの一実施形態を示す構成図、図２は図１に示す真空脱臭システムに用いられる真空脱臭装置を示す構成図、図３は図１に示す真空脱臭システムに用いられる脂肪酸回収装置の要部を示す構成図、図４は脂肪酸回収率と温度との関係を示すグラフ、図５、図６、図７はそれぞれ本発明の真空脱臭システムの他の実施形態を示す図１に相当する構成図である。
【００１６】
本実施形態の真空脱臭システム１は、図１に示すように、例えば食料油の精製油を貯留する貯留タンク２と、この供給タンク２内の精製油をポンプ３を介して受給し、この精製油を所定の真空下で水蒸気蒸留を行って有臭成分を含む脂肪酸（以下、単に「脂肪酸」で代表する。）を除去する真空脱臭装置４と、この真空脱臭装置４から導入された蒸留物から脂肪酸を回収する脂肪酸回収装置５と、この脂肪酸回収装置５及び真空脱臭装置４それぞれを所定の真空度に保持する真空形成装置６とを備えている。本実施形態の真空形成装置６は図１に示すように第１、第２真空形成装置６Ａ、６Ｂを備え、第２真空形成装置６Ｂは第１真空形成装置６Ａよりも高い真空度を達成できるようにしてある。
【００１７】
上記真空脱臭装置４は、所定の真空下（例えば、６℃の下で７．０ｍｍＨｇ）で脱臭に要求される温度（例えば、２５０℃）まで精製油を加熱する加熱部４Ａと、この加熱部４Ａから独立し且つ加熱部４Ａより高い真空度（例えば、３．０ｍｍＨｇ）の下で精製油の脱臭処理を行う脱臭部４Ｂと、この脱臭部４Ｂから独立し且つ脱臭部４Ｂより低い真空度（例えば、６℃の下で７．０ｍｍＨｇ）の下で脱臭油を６０℃まで冷却する冷却部４Ｃとを備え、例えば一時間当たり８０００Ｋｇの精製油を脱臭処理する。加熱部４Ａは例えば上下三段の加熱容器４１を備え、最上段の加熱容器４１から最下段の加熱容器４１まで流れる精製油を段階的に加熱する。この加熱部４Ａの下方には冷却部４Ｃが配置されている。この冷却部４Ｃは例えば上下三段の冷却容器４３を備え、最上段の冷却容器４３から最下段の冷却容器４３まで流れる脱臭油を段階的に冷却する。そして、加熱部４Ａ及び冷却部４Ｃは枠体（図示せず）を介して上下に配列して組み立てられている。また、本実施形態の場合には、脱臭部４Ｂは、加熱部４Ａ及び冷却部４Ｃに隣接し、例えば上下三段の脱臭容器４２を備え、精製油が最上段の脱臭容器４２から最下段の脱臭容器４２まで流れる間に段階的に脱臭する。このように真空脱臭装置４は、加熱部４Ａ、脱臭部４Ｂ及び冷却部４Ｃがいずれもコンパクトな容器として形成されているため、個々の容器を地上で製作し、各容器を現地で組み上げるだけで済み、製作、建設コストを格段に削減することができる。
【００１８】
また、上記加熱部４Ａの最上段の加熱容器４１と冷却部４Ｃの中間の冷却容器４３には熱媒体（例えば、水蒸気）が循環する第１循環コイル７が挿入配置され、熱媒体は加熱容器４１と冷却容器４３間を自然循環する間に冷却容器４３内で熱を奪って脱臭油を例えば２５０℃から６０℃まで冷却すると共に加熱容器４１内で脱臭油から奪った熱を与えて精製油を例えば６０℃から２５０℃まで加熱する。加熱部４Ａの中間の加熱容器４１と冷却部４Ｃの最上段の冷却容器４３には熱媒体が循環する第２循環コイル８が挿入配置され、熱媒体は加熱容器４１と冷却容器４３間を循環する間に冷却容器４３内で熱を奪って脱臭油を例えば２５０℃から１３７℃まで冷却すると共に加熱容器４１内で脱臭油から奪った熱を与えて精製油を例えば６０℃から１９０℃まで加熱する。更に、加熱部４Ａの最下段の加熱容器４１内には第１加熱コイル９Ａが挿入配置され、加熱装置９を介して昇温された熱媒体（例えば、水蒸気）が第１加熱コイル９Ａを循環して精製油を脱臭に必要な温度まで加熱する。また、後述するように脱臭部４Ｂの最上段の脱臭容器４２内には水蒸気配管を介して水蒸気を所定の流量（例えば、４０Ｋｇ／時間）で吹き込んで精製油の真空水蒸気蒸留を行って脂肪酸を除去し、脱臭する。中間の脱臭容器４２内には第２加熱コイル９Ｂが挿入配置され、加熱装置９を介して昇温された熱媒体が第２加熱コイル９Ｂを循環して最上段の脱臭容器４２内の脱臭操作で温度低下した脱臭油を脱臭に必要な温度まで再加熱し、最下段の脱臭容器４２内で再び真空水蒸気蒸留によって脂肪酸を除去し、脱臭する。更に、冷却部４Ｃの最下段の冷却容器４３内には冷却コイル１０が挿入配置され、上段の冷却容器４３から導入される脱臭油を冷却コイル１０を循環する冷媒によって所定の温度まで冷却する。
【００１９】
上記各加熱容器４１及び各冷却容器４３は、図１に示すように、いずれも第１真空配管１１の分岐管１１Ａを介して互いに連通し、上述のように同一の真空度（例えば、６．５ｍｍＨｇ）を保持し、また、各脱臭容器４２はいずれも第２真空配管１２の分岐管１２Ａを介して上述のように加熱容器４１内及び冷却容器４３内より高い真空度（例えば、３．０ｍｍＨｇ）を保持するようにしている。つまり、図１に示すように、加熱部４Ａ及び冷却部４Ｃは第１真空配管１１を介して第１真空形成装置６Ａに連結され、脱臭部４Ｂは第２真空配管１２を介して第２真空形成装置６Ｂに連結されている。第１真空形成装置６Ａは例えば水エジェクタを介して系内（加熱部４Ａ、冷却部４Ｃ及び第１脂肪酸回収装置）を真空引きし、また、第２真空形成装置６Ｂは水エジェクタ及びスチームエジェクタを介して系内（脱臭部４Ｂ及び第２脂肪酸回収装置）を第１真空形成装置６Ａより高い真空度まで真空引きしている。このように脱臭部４Ｂを真空脱臭で要求される高い真空度に設定し、加熱冷却部４１、４３を真空脱臭で要求される真空度よりも低い真空度（本実施形態では真空度が脱臭部より３．５ｍｍＨｇ低い）に設定することにより、真空形成装置６（第１、第２真空形成装置６Ａ、６Ｂ）全体としての負荷を低減すると共に、脱臭容器４２内の精製油の蒸気分圧を上げて真空脱臭による水蒸気使用量を削減して省エネルギーを達成することができる。
【００２０】
また、図１に示すように、加熱部４Ａ及び冷却部４Ｃと第１真空形成装置６Ａの間には第１脂肪酸回収装置５Ａが配置され、第１脂肪酸回収装置５Ａにおいて加熱部４Ａ及び冷却部４Ｃから導入された蒸留物を冷却して脂肪酸を回収する。また、脱臭部４Ｂと第２真空形成装置６Ｂの間には第２脂肪酸回収装置５Ｂが配置され、第２脂肪酸回収装置５Ｂにおいて脱臭部４Ｂから導入された蒸留物を冷却して脂肪酸を回収する。脂肪酸の大部分は脱臭部４Ｂ内で除去されるため、第２脂肪酸回収装置５Ｂにおいて脂肪酸の大部分を回収することができる。
【００２１】
次に、上記脱臭容器４２の内部構造について図２をも参照しながら更に詳述する。この脱臭容器４２は、図２に示すように、容器本体４２Ａ内が隔壁４２Ｂを介して上下二室に分割されている。隔壁４２Ｂは円錐状を呈し、その中央開口部にバッフルプレート４２Ｃを有している。下室は精製油の滞留室として形成され、上室は蒸留物の滞留部室として形成されている。下室には水蒸気配管４２Ｄが挿入配置され、この水蒸気配管４２Ｄから下室の精製油内に水蒸気を吹き込んで精製油を真空水蒸気蒸留することにより、精製油に含まれている脂肪酸を除去して脱臭する。水蒸気配管４２Ｄは、例えば、下室の上部に水平に配置されたリング部４２Ｅと、このリング部４２Ｅの周方向等間隔を隔てた複数（例えば、２〜４箇所）箇所から垂下する垂直部４２Ｆと、これらの垂直部４２Ｆの下端にそれぞれ取り付けられたリング状の蒸気分散部材４２Ｇとを有している。これらの蒸気分散部材４２Ｇは周方向等間隔を隔てた複数の孔またはノズル（図示せず）を有し、これらの孔またはノズルから水蒸気を供給し、精製油内で多数の細かな水蒸気の気泡を作って精製油を水蒸気蒸留して有臭成分を含む脂肪酸を精製油から除去する。また、これらの垂直部４２Ｆにはそれぞれ螺旋状に形成された螺旋板４２Ｈ及び螺旋板４２Ｈを囲むラッパ形状の筒体４２Ｐが装着され、これらの螺旋板４２Ｈによって水蒸気分散部材４２Ｇからの気泡の上昇時間を遅延させると共にラッパ形状の筒体４２Ｐによって精製油と水蒸気の混合流体の上昇速度を一定にすることで、水蒸気蒸留の効率を高めている。尚、本実施形態では螺旋板４２Ｈを複数設けたものについて説明したが、螺旋板４２Ｈは一つだけでも良い。
【００２２】
水蒸気蒸留による蒸留物、即ち、水蒸気及び所定の分圧で含まれる脂肪酸は隔壁４２Ｂの中央に形成されたバッフルプレート４２Ｃを経由して上室内に放散される。バッフルプレート４２Ｃの上方には円錐状のアンブレラ４２Ｉが配置され、このアンブレラ４２Ｉを介して蒸留物を下室全体に分散させる。更に、バッフルプレート４２Ｃ及びアンブレラ４２Ｉそれぞれの中央孔には容器本体４２Ａの上面から垂直に挿入配置され且つ上流側の加熱容器４１または上流側の脱臭容器４２に連結された給油管４２Ｊが貫通し、この給油管４２Ｊの下端は下室内の油面のやや上方に位置している。この給油管４２Ｊの下端のやや下方で油面のやや上方には第２バッフルプレート４２Ｋが配置され、給油管４２Ｊから供給された精製油を下室全体に分散させるようにしている。更に、容器本体４２Ａの下室には第２水蒸気配管４２Ｌが挿入配置され、第２水蒸気配管４２Ｌから供給する水蒸気によって下室内の精製油を撹拌して効率良く精製油と水蒸気を接触させて脱臭する。第２水蒸気配管４２Ｌは垂直部４２Ｍと蒸気分散部４２Ｎを有し、垂直部４２Ｍが容器本体４２Ａの軸芯を通ると共に蒸気分散部４２Ｎが容器本体４２Ａの底面近傍に達している。また、容器本体４２Ａには上室の内壁で結露した蒸留物を回収するドレン抜き４２Ｏが隔壁４２Ｂの殆ど接触させて取り付けられている。ドレン抜き４２Ｏから排出された脂肪酸は、第２真空配管１２に取り付けられたドレン溜１３で回収される。また、上記加熱容器４１及び冷却容器４３は、基本的には脱臭容器４２内の水蒸気配管４２Ｅ以外の部材、即ち、容器本体、バッフルプレートを有する隔壁、バッフルプレート、給油管、第２水蒸気配管、ドレン抜き及びドレン溜を備えて構成されている。
【００２３】
また、上記脂肪酸回収装置５は、図１に示すように、第１、第２脂肪酸回収装置５Ａ、５Ｂを備え、脱臭部４Ｂ側の第２脂肪酸回収装置５Ｂで殆どの脂肪酸を回収する。第１、第２脂肪酸回収装置５Ａ、５Ｂは同一構成を有するため、以下では脱臭部４Ｂ側の第２脂肪酸回収装置５Ｂについて説明し、第１脂肪酸回収装置５Ａの説明は省略する。
【００２４】
上記脂肪酸回収装置５Ｂは、図１に示すように、脂肪酸回収塔５１と、この脂肪酸回収塔５１と第２真空配管１２を介して連結されたミストセパレータ５２と、これら両者において回収された脂肪酸を溜める回収タンク５３と、回収タンク５３で回収された脂肪酸をポンプ５４を介して脂肪酸回収塔５１へ戻す還流配管５５と、この配管５５を通過する脂肪酸を冷却する熱交換器５６及び冷却装置５７とを備えている。特に、本実施形態の特徴は脂肪酸回収塔５１にある。そこで、以下では脂肪酸回収塔５１について図３を参照しながら説明する。尚、ミストセパレータ５２は従来公知のものと同一構成を有しているため、その説明は省略する。
【００２５】
上記脂肪酸回収塔５１は蒸留物に対して低温脂肪酸を向流で供給し直接接触させて蒸留物の温度を効果的に低下させて蒸留物中の脂肪酸の蒸気分圧を短時間で低下させて回収するものである。この脂肪酸回収塔５１は、図３に示すように、真空脱臭装置４からの蒸留物を導入する導入管、即ち第２真空配管１２が下部に連結された塔本体５１Ａと、この塔本体５１Ａ内に上下に所定間隔を空けて水平に配置され且つ第２真空配管１２からの蒸留物を分散させる上下三段のバッフルプレート５１Ｂと、これらのバッフルプレート５１Ｂとそれぞれ所定間隔を空けて水平に配置され且つ低温脂肪酸を溢流させる上下三段の隔壁５１Ｃと、最上段と最下段の隔壁５１Ｃの上方に塔本体５１Ａ外から挿入され且つ下方から上昇する蒸留物と直接接触するように低温脂肪酸を供給する上下２箇所の給油管５１Ｄとを備えている。そして、上下２箇所の給油管５１Ｄはそれぞれ還流管５５に接続され、図３に示すように、これらの給油管５１Ｄに取り付けられたスプレーノズル５１Ｅを介して隔壁５１Ｃに冷却された低温脂肪酸を供給する。
【００２６】
上記バッフルプレート５１Ｂは外周にリング状の堰板５１Ｆを有するドーム状に形成されている。また、隔壁５１Ｃは中央に開口部を有する逆ドーム状に形成され、中央開口部には全周に渡ってリング状の堰板５１Ｇが形成されている。従って、第２真空配管１２から塔本体５１Ａの下端部に導入された蒸留物は図３の白抜き矢印で示すように上昇し、図３の矢印Ａで示すようにバッフルプレート５１Ｂの周囲から上昇する。一方、給油管５１Ｄのスプレーノズルから低温脂肪酸を供給すると、低温脂肪酸は図３の矢印Ｂで示す三角錐状の膜を形成しながら供給され、隔壁５１Ｃ上で一時的に貯留される。隔壁５１Ｃに溜まった低温脂肪酸はその中央開口の堰板５１Ｇを溢流して円筒状膜を形成しながら流下し、バッフルプレート５１Ｂ上で一時的に貯留される。この結果、バッフルプレート５１Ｂから上昇する蒸留物は隔壁５１Ｃから流下する低温脂肪酸の円筒状膜の外側から内側へくぐり抜け、低温脂肪酸と直接接触して冷却された後、隔壁５１Ｃの中央開口部を通り抜ける。逆に低温脂肪酸は蒸留物から熱を奪って昇温しながらバッフルプレート５１Ｂ上に供給される。更に、バッフルプレート５１Ｂの上方に給油管５１Ｄがある時には、隔壁５１Ｃの中央開口を通り抜けた蒸留物は給油管５１Ｄから供給される三角錐状膜の内側から外側へくぐり抜けた後、引き続きバッフルプレート５１Ｂの周囲から溢流する低温脂肪酸の円筒状膜をくぐり抜けて上昇する。この間に蒸留物は二度に渡って低温脂肪酸と直接接触し冷却されると共に、低温脂肪酸は二度に渡って昇温する。
【００２７】
このように塔本体５１Ａ内では蒸留物と低温脂肪酸は直接接触を複数回繰り返して効率の良い熱交換を行う。例えば３ｍｍＨｇの高真空下で蒸留物は水蒸気、脂肪酸及び空気を含み、それぞれの流量が水蒸気１５０Ｋｇ／時間、７．５Ｋｇ／時間及び空気３．０Ｋｇ／時間であり、低温脂肪酸は８ｍ３／時間の場合、１２０℃の蒸留物が塔本体５１Ａ内に導入され、４０℃の低温脂肪酸が塔本体５１Ａ内に供給されると、蒸留物は１２０℃から徐々に冷却されて塔本体５１Ａを出る時には４０℃まで温度低下し、低温脂肪酸は４０℃から徐々に加熱されて塔本体５１Ａを出る時には４１．５℃まで温度上昇する。脂肪酸の回収率と温度の関係を示したグラフが図４である。この図によれば、脂肪酸の温度が４０℃になると、分圧の関係により脂肪酸回収装置で回収されない脂肪酸量は２５ｇ／時間である。その回収率は略９９．６％になり、蒸留物に含まれる脂肪酸の殆どを脂肪酸回収塔５１において回収することができる。これにより廃水中の油分が大幅に減少する。これに対して従来の凝縮器を用いた場合には同一条件で蒸留物を供給した場合には脂肪酸の回収率が略８５〜９０％で、本実施形態の場合より脂肪酸の回収率が低いことが判った。
【００２８】
また、上記真空形成装置６は、図１に示すように、水エジェクタからなる第１真空形成装置６Ａと、水エジェクタ及びスチームエジェクタを有する第２真空形成装置６Ｂと、第１、第２真空形成装置６Ａ、６Ｂに水を圧送するポンプ６Ｃと、このポンプ６Ｃを介して圧送される水を冷却する冷却装置６Ｄと、第１、第２真空形成装置６Ａ、６Ｂから排出された水を回収するホットウエル６Ｅとを備えている。第１真空形成装置６Ａは水エジェクタからなり、第２真空形成装置６Ｂは水エジェクタ及びスチームエジェクタからなるため、第２真空形成装置６Ｂは上述のように第１真空形成装置６Ａより高い真空度を達成することができる。また、第２真空形成装置６Ｂには真空ポンプ１４が接続され、この真空ポンプ１４を介して真空脱臭システム１の系内を所定の真空度に達するまで真空引きする。
【００２９】
以上説明したように本実施形態によれば、真空脱臭装置４は、精製油を加熱する加熱部４Ａと、この加熱部４Ａから独立し且つ加熱部４Ａから導入された精製油を加熱部４Ａ内より高い真空度の下で脱臭する脱臭部４Ｂと、この脱臭部４Ｂから独立し且つ脱臭部４Ｂから導入された脱臭油を脱臭部４Ｂ内より低い真空度の下で冷却する冷却部４Ｃとを備え、且つ、真空形成装置６は、加熱部４Ａ及び冷却部４Ｃの真空度を達成する第１真空形成装置６Ａと、脱臭部４Ｂの真空度を達成する第２真空形成装置６Ｂとを備え、脱臭部４Ｂを加熱部４Ａ及び冷却部４Ｃから独立させて別異の真空系を形成するため、加熱部４Ａ及び冷却部４Ｃを脱臭部４Ｂより低い真空度に設定し、脱臭部４Ｂのみを高い真空度に設定することができ、真空引き用の水蒸気使用量を削減することができ、しかも脱臭部４Ｂの真空度を高く設定して精製油の沸点を低下させて脱臭効率を高め、脱臭操作に必要な水蒸気使用量を削減することができる。
【００３０】
また、本実施形態によれば、真空脱臭装置４を加熱部４Ａを構成する加熱容器４１、脱臭部４Ｂを構成する脱臭容器４２及び冷却部４Ｃを構成する冷却容器４３に分割したため、各容器４１、４２、４３を個別に工場内で製作し、現場では各容器を組み上げるだけで済むため、真空脱臭装置４を建設作業を格段に簡素化することができ、真空脱臭装置４のみならず真空脱臭システム１の建設コストを格段に削減することができる。
【００３１】
また、本実施形態によれば、脱臭容器４２の容器本体４２Ａを隔壁４２Ｂを介して上下二室に分割したため、上室の内壁面で蒸留物が結露し流下しても隔壁４２Ｂに阻まれて下室内の脱臭油を脂肪酸によって再度汚染することはなく、純度の高い脱臭油を得ることができる。
【００３２】
また、本実施形態によれば、脱臭容器４２内に水蒸気泡を分散させる蒸気分散部材４２Ｇと、この蒸気分散部材４２Ｇの上方に配置された且つ水蒸気泡の上昇時間を遅滞させる螺旋板４２Ｈと、この螺旋板４２Ｈを囲み且つ精製油と水蒸気が混合した流体の上昇速度を一定にするラッパ形状の筒体４２Ｐを有するため、脱臭時に精製油内に吹き込んだ水蒸気を蒸気分散部材４２Ｇを介して細かい気泡として分散させ、しかも螺旋板４２Ｈを介して気泡を精製油内に長く滞留させることができるため、水蒸気蒸留を高効率でおこなうことができる。
【００３３】
また、本実施形態によれば、脂肪酸回収装置５は、蒸留物に対して低温脂肪酸を直接接触させて脂肪酸を回収する脂肪酸回収塔５１を有するため、低温脂肪酸によって蒸留物の温度を効率良く低下させ、ひいては蒸留物中の脂肪酸の分圧を大幅に低下させて脂肪酸回収率を格段に向上させることができる。更に、脂肪酸回収塔５１は、塔本体５１Ａ内に配置され且つ第２真空配管１２からの蒸留物を分散させるバッフルプレート５１Ｂと、このバッフルプレート５１Ｂに対向して配置され且つ低温脂肪酸を溢流させる隔壁５１Ｃと、この隔壁５１Ｃの上方に配置され且つ蒸留物と直接接触する低温脂肪酸を供給する給油管５１Ｄとをそれぞれ複数箇所に有するため、蒸留物と低温脂肪酸が複数回に渡って直接接触して蒸留物の温度を大幅に低下させ、大部分の脂肪酸の回収することができる。更に、従来の凝縮器を比較して圧力損失をほぼ１／３まで低減させることができる。冷却装置６Ｄの消費電力を大幅に削減することができる。
【００３４】
また、図５〜図７は本発明の真空脱臭システムの他の実施形態を示す図である。図５〜図７に示す真空脱臭システム１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、それぞれ真空脱臭装置４の構造を異にする以外は全て図１に示す真空脱臭システム１に準じて構成されている。従って、以下では真空脱臭装置４についてのみ説明し、その他の部分は主たる部分にのみ符号を附して説明を省略する。
【００３５】
図５に示す実施形態では、上下三段の加熱容器４１及び上下三段の冷却容器４３はそれぞて塔本体４４に加熱部４Ａ及び冷却部４Ｃとして組み込まれてシングルシェルタイプとして一体化し、また、上下三段の脱臭容器４２は塔本体４４とは別の塔本体４５に脱臭部４Ｂとして組み込まれてシングルシェルタイプとして一体化している。その他の点では本実施形態の真空脱臭装置４は上記実施形態の真空脱臭装置と実質的に同様に構成されている。従って、本実施形態においても加熱容器４１、冷却容器４２及び脱臭容器４３は実質的には上記実施形態と同様の水蒸気蒸留を行うことができ、従来と比較して水蒸気使用量を格段に削減することができる。
【００３６】
また、図６に示す実施形態では、上下二段の加熱容器４１、上下三段の脱臭容器４２及び上下二段の冷却容器４３は加熱部４Ａ、脱臭部４Ｂ及び冷却部４Ｃとして塔本体４４に組み込まれてシングルシェルタイプとして一体化している。その他の点では本実施形態の真空脱臭装置４は上記各実施形態の真空脱臭装置と実質的に同一に構成されている。
【００３７】
また、図７に示す実施形態では、図５に示す真空脱臭装置の変形例で、上下三段の加熱容器４１及び上下三段の冷却容器４３は塔本体４４に組み込まれてダブルシェルタイプとして一体化し、また、上下三段の脱臭容器４３は塔本体４５に組み込まれてダブルシェルタイプとして一体化している。従って、図６、図７に示す実施形態においても加熱容器４１、冷却容器４２及び脱臭容器４３は実質的には上記実施形態と同様の水蒸気蒸留を行うことができ、従来と比較して水蒸気使用量を格段に削減することができる。
【００３８】
尚、本発明は上記各実施形態に何等制限されるものではなく、必要に応じて各構成要素を適宜設計変更することができる。また、真空脱臭装置の螺旋板を設けなくても良い。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の請求項１及び請求項３〜請求項５に記載の発明によれば、建設コストを削減することができると共に水蒸気の使用量を大幅に削減してランニングコストを低減することができる真空脱臭システム及び真空脱臭装置を提供することができる。
【００４０】
また、本発明の請求項２及び請求項６に記載の発明によれば、熱回収効率及び有臭成分を含む脂肪酸の回収率を高めることができ、しかもエネルギー損失を低減することができ、圧力損失を従来のほぼ１／３まで低減させることができる真空脱臭システム及び脂肪酸回収装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の真空脱臭システムの一実施形態を示す構成図である。
【図２】図１に示す真空脱臭システムに用いられる真空脱臭装置を示す構成図である。
【図３】図１に示す真空脱臭システムに用いられる脂肪酸回収装置の要部を示す構成図である。
【図４】脂肪酸回収率と温度との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の真空脱臭システムの他の実施形態を示す図１に相当する構成図である。
【図６】本発明の真空脱臭システムの更に他の実施形態を示す図１に相当する構成図である。
【図７】本発明の真空脱臭システムの更に他の実施形態を示す図１に相当する構成図である。
【符号の説明】
１、１Ｂ、１Ｃ 真空脱臭システム
４ 真空脱臭装置
４Ａ 加熱部
４Ｂ 脱臭部
４Ｃ 冷却部
５ 脂肪酸回収装置
６ 真空形成装置
４１ 加熱容器
４２ 脱臭容器
４２Ａ 容器本体
４２Ｂ 隔壁
４２Ｃ バッフルプレート
４２Ｄ 水蒸気配管
４２Ｆ 垂直部
４２Ｇ 蒸気分散部材
４２Ｈ 螺旋板（迂回手段）
５１ 脂肪酸回収塔
５１Ａ 塔本体
５１Ｂ バッフルプレート
４１Ｃ 隔壁（溢流部材）
Claims (6)
- 精製油を所定の真空下で水蒸気蒸留を行って上記精製油から有臭成分を含む脂肪酸を蒸留物として除去する真空脱臭装置と、この真空脱臭装置から導入された蒸留物から有臭成分を含む脂肪酸を回収する脂肪酸回収装置と、この脂肪酸回収装置及び上記真空脱臭装置それぞれを所定の真空度に保持する真空形成装置とを備えた真空脱臭システムにおいて、上記真空脱臭装置は、上記精製油を加熱する加熱部と、この加熱部から独立し且つ上記加熱部から導入された精製油を上記加熱部より高い真空度の下で脱臭する脱臭部と、この脱臭部から独立し且つ上記脱臭部から導入された脱臭油を上記脱臭部より低い真空度の下で冷却する冷却部とを有し、且つ、上記真空形成装置は、上記加熱部及び上記冷却部の真空度を形成する第１真空形成装置と、上記脱臭部の真空度を形成する第２真空形成装置とを有することを特徴とする真空脱臭システム。
- 精製油を所定の真空下で水蒸気蒸留を行って上記精製油から有臭成分を含む脂肪酸を蒸留物として除去する真空脱臭装置と、この真空脱臭装置から導入された蒸留物から有臭成分を含む脂肪酸を回収する脂肪酸回収装置と、この脂肪酸回収装置及び上記真空脱臭装置それぞれを所定の真空度に保持する真空形成装置とを備えた真空脱臭システムにおいて、上記脂肪酸回収装置は、容器本体の下方から供給される上記蒸留物に対して上記容器本体の上方から供給される低温脂肪酸を直接接触させて上記有臭成分を含む脂肪酸を回収する容器を有し、上記蒸留物を上記容器本体の内周面に向けて分散させるバッフルプレートを上記容器本体内に設けると共に、上記低温脂肪酸を上記容器本体の内周面より小径の円筒膜状に溢流させる少なくとも一つの溢流部材を上記バッフルプレートの上方に対向させて設けたことを特徴とする真空脱臭システム。
- 精製油を所定の真空下で水蒸気蒸留を行って上記精製油から有臭成分を含む脂肪酸を蒸留物として除去して脱臭油を得る真空脱臭装置において、上記精製油を加熱する少なくとも一つの加熱容器と、この加熱容器から導入された精製油を上記加熱容器内より高い真空度の下で脱臭する少なくとも一つの脱臭容器と、この脱臭容器から導入された脱臭油を上記脱臭容器内より低い真空度の下で冷却する少なくとも一つの冷却容器とを有し、上記加熱容器及び上記冷却容器は、上記脱臭容器とは別異の真空系を形成することを特徴とする真空脱臭装置。
- 上記各容器の容器本体内を上下二室に分割する隔壁をそれぞれ設け、これらの隔壁により上室で結露した蒸留物が下室に侵入しないようにしたことを特徴とする請求項３に記載の真空脱臭装置。
- 上記脱臭容器の容器本体内に、精製油内に吹き込まれた水蒸気泡の上昇時間を遅延させる手段を設けたことを特徴とする請求項３に記載の真空脱臭装置。
- 真空脱臭装置から導入された蒸留物から有臭成分を含む脂肪酸を回収する脂肪酸回収装置において、上記蒸留物に対して低温脂肪酸を直接接触させて上記有臭成分を含む脂肪酸を回収する脂肪酸回収塔を備え、上記脂肪酸回収塔は、上記蒸留物を導入する導入管が下部に連結された塔本体と、この塔本体内に配置され且つ上記導入管からの蒸留物を分散させるバッフルプレートと、このバッフルプレートに対向して配置され且つ上記低温脂肪酸を溢流させる少なくとも一つの溢流部材と、この溢流部材の上方に配置され且つ上記蒸留物と直接接触する上記低温脂肪酸を供給する少なくとも一つの給油管とを有することを特徴とする脂肪酸回収装置。
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