JP3606980B2

JP3606980B2 - 超音波分溜方法及びその装置、並びに高濃度アルコール分離方法及びその装置

Info

Publication number: JP3606980B2
Application number: JP00030796A
Authority: JP
Inventors: 一雄松浦; 正典佐藤; 浩佐々木
Original assignee: Honda Electronics Co Ltd; Ozeki Corp
Current assignee: Honda Electronics Co Ltd; Ozeki Corp
Priority date: 1996-01-05
Filing date: 1996-01-05
Publication date: 2005-01-05
Anticipated expiration: 2016-01-05
Also published as: JPH09187601A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、被処理液の気液界面に超音波を照射してその気液界面から発生するミストを回収する、超音波分溜方法及びその装置、並びに高濃度アルコール分離方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、分離・分画方法としては、蒸発を利用した蒸留塔や蒸発缶が多用されてきた。蒸留は溶液中の沸点の違いを利用した最も代表的な分離・分画方法である。しかしこの方法は、次の二点において問題点を有していた。第一に、蒸留は本来溶液を構成する各成分を一旦分子単位にまでバラバラにし、これを再び冷却するという操作であるため、非常に大きなエネルギーを必要とした。この時必要なエネルギーが潜熱である。第二に、広く知られているように、エタノールと水のような溶液は共沸混合物と呼ばれ、エタノールが高濃度になった溶液では水との分離が非常に困難であった。この様な場合には蒸留塔を高くし段数を上げなければならないが、装置コストが大きくなる。
【０００３】
特開昭５８−１５２４７２号、特開平３−２４４３７５号公報で超音波を利用した分離・分画方法も提案されている。これらの分離・分画方法の特徴の一つは、振動部材を希薄アルコール溶液中に設置することである。ところが、これは以下の理由により高いアルコール濃度の溶液を効率よく安定して得るためには好ましくない。
（１）振動部材を被処理溶液中に設置すると、清酒を始めとして発酵生産物はアルコールのみならず様々な物質を含んでおり、中には電解質も著量存在するため、これら電解質の影響を受けてセラミックス等でできた振動部材上にコーティングされた金属が析出、剥離、溶解するなどして、振動部材の長期使用に悪影響を及ぼすだけでなく、清酒のような食品中への金属の移行は誠に好ましくないことであった。
（２）特開平７−２３４０４４号公報で報告されているように、被処理液の温度がアルコールの分離能に極めて強く影響を与え、温度が上昇するとアルコールの分離能が低下する。ところが、振動部材を被処理液中に設けると振動による発熱により被処理液の温度が上昇し、アルコール分離能が低下する。
（３）振動部材と液表面との距離は霧化能力において非常に重要な因子であり、最適な距離が存在する。ところが、振動子と液表面の間を全て被処理液で満たしてしまうと、アルコール濃度の高い気体が発生した後に残るアルコール濃度の低い溶液はすぐさま被処理液と混ざりあって、せっかく分離したアルコール濃度の低い溶液を活用できなくなってしまう。これは極めて効率の悪いことである。
【０００４】
以上のことから振動部材と被処理液を分離することによって、▲１▼振動部材が被処理液と直接接触しないようにし、▲２▼振動子の発熱から被処理液の温度上昇を防ぎ、▲３▼被処理液の液厚を極力薄くして高いアルコール濃度の溶液を得た後の被処理液を元の被処理液と分けることが望まれる。
【０００５】
さらに、特開昭５８−１５２４７２号公報および特開平３−２４４３７５号公報に記載されている発明の特徴である、「超音波処理を密閉した容器中で行うこと」は、気体の発生に伴う装置内の圧力の上昇による装置からのアルコールの漏れを考慮しなければならない。また、密閉することによって超音波発生装置の雰囲気中にアルコールが充満し、超音波処理によってさらにアルコールが気相中へ移行することを妨げてしまう。したがって、気体なりミストが発生してくる液面に、常にアルコールが存在しない外気などを導入することが必要となる。
【０００６】
加えて、「気体の回収装置を超音波処理装置とは独立して別に用意し、発生した気体を回収装置へと導く流路を持つこと」は、超音波発生装置において発生してきたミストなり気体なりを回収装置へ導く際に、狭い流路へと気体が殺到するためにその部分で断熱圧縮が生じ、ミストなり気体が液化凝縮して再び被処理液に戻り、高いアルコール濃度の溶液を回収する効率を低下させてしまう。したがって、流路を設けず、気体の発生とその回収する装置を一体化することが必要不可欠となる。
【０００７】
また、これらの特許は、発生してくるミストなり気体の全てを回収液化することを前提としている。ところが、超音波を照射して得られるミストには粒度にばらつきがあり、機械的な衝突によって回収のし易い比較的大きなミストは相対的にアルコール濃度が低く、小さなミストはアルコール濃度が高い。そして、大きなミストのみを集めた場合には、元の被処理液中のアルコール濃度よりもむしろ低くなっているのである。したがって、発生してくるミストを全て同一のアルコール濃度とみなして回収してしまうとアルコールの分離効率が悪くなってしまうのである。よって、ミスト粒度に応じて分別回収しなくてはならない。しかし、前記特許特開昭５８−１５２４７２号および特開平３−２４４３７５号公報は、それらミストの粒径に応じて回収した場合に得られる溶液中のアルコール濃度がそれぞれ異なっていることを何ら示唆するものではない。
【０００８】
特開平３−１４３５０１号〜特開平３−１４３５０５号公報では超音波を利用した他の分離方法も提案されている。しかし、これらの方法はいずれも超音波をスプレー式の噴霧器として利用しているだけで、噴霧に供する溶液の全てがミストとなるので、ミスト中の成分の比率と霧化される前の供給液の成分の比率は、なんら異なるものではない。被濃縮液をミストにすることにより気液境界面積を大きくして蒸発を効率的に行わせることにより不蒸発成分の濃縮を行うものであった。
【０００９】
特開昭５６−１３８６４５号公報では噴霧器以外の濃縮方法としても提案されているが、この濃縮法は超音波を照射したことによって発生したミストを、別の容器に移し、そのミストに熱を加えることによって、ミスト中の溶媒を蒸発させて溶質を濃縮させるというものである。したがって、超音波を照射したことによって得られる効果はミストを得ることであって、この方法も気液界面面積を広げることを目的としているのであり、ミストの生成が成分濃度の違いを引き起こすことを利用したものではない。加えて、濃縮の推進力はあくまで熱を加えることによって得られている。
【００１０】
また、特開平５−１８４８４８号公報には、ミクロ粒子の濃縮法として、粒径の異なる懸濁粒子及び分散粒子を含有した液体を霧化装置によって霧化し、放出するミスト内にそれより小さな粒径の分子を包含させ、それより大きい粒径もしくは包含されにくい大きさの粒子を濃縮する装置が提案されている。しかし、該ミクロ粒子の濃縮法は、濃縮したい成分がいずれもミストの粒径に比して大きなものであって、あくまで被濃縮物の粒径を利用したものでしかない。したがって、ミストの径よりも圧倒的に小さな径を持つ低分子成分を分別することができることを示唆するものではない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記事情を鑑みてなされたもので、低温常圧下で操作でき、所要エネルギーが小さく効率的な分溜方法及びその装置であって、超音波発生手段を用いて被処理液を蒸発し、そのミストから高濃度溶液又は低濃度溶液若しくはそれらを分離回収するものを提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記目的を達成すべく、鋭意研究を重ねた結果、超音波振動子と被処理液を分離するための膜によって超音波振動子が被処理液に直接接触しないようにし、該膜と超音波発生手段との間に第二の液体を導入した分溜装置を用い、この第２の液体を介して気相に向けて超音波を照射して被処理液を霧化および気化させ、発生したミストをその粒度に応じて回収し、得られたそれぞれの溶液について目的物質の成分を測定したところ、元の被処理液とミストの粒度ごとに回収した溶液中の濃度がそれぞれ異なっていることを見いだした。さらに、前記被処理液の温度を様々に変えて成分濃度を調べてみたところ、元の被処理液中と粒度に応じて回収した溶液中の成分濃度の違いが低い温度に保ったときほど大きくなっていることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【００１３】
具体的に、本発明の超音波分留方法は、被処理液であるアルコール溶液の気液界面に該被処理液から隔離された第２の液体を介して超音波を照射し、前記気液界面から発生するミストを所定粒径以上のミストと該所定粒径以下のミストに分離して回収し、分離回収された前記所定粒径以上のミストから前記被処理液よりも低濃度のアルコール溶液を得るとともに、分離回収された前記所定粒径以下のミストから前記被処理液よりも高濃度のアルコール溶液を得るものである。ここで、前記気液界面は大気圧に保つことが好ましい。
【００１４】
本発明の他の形態の超音波分留装置は、
被処理液を該被処理液が気液界面を有するように収容する第１の部屋と、
第２の液体を収容する第２の部屋と、
前記第１の部屋と第２の部屋を区画し、被処理液と第２の液体とを隔離するシートと、
前記第２の液体の内部に収容され、前記シートを介して被処理液の気液界面に超音波を照射して前記気液界から被処理液のミストを発生させる超音波発生手段と、
前記気液界面から発生したミストを所定粒径以上のミストと該所定粒径以下のミストに分離し、分離された所定粒径以上のミストから前記被処理液よりも低濃度のアルコール溶液を得るとともに、分離された所定粒径以下のミストから前記被処理液よりも高濃度のアルコール溶液を得るミストセパレータを有する。
ここで、前記気液界面を大気圧に保つために、前記第１の部屋は空気導入路を介して大気に連通していることが好ましい。
【００１５】
本発明の高濃度アルコール分離方法は、アルコール溶液に気泡を導入し、該気泡に超音波を照射してこれを微細化し、微細化された気泡を回収して該気泡中のアルコール分を回収するものである。
【００１６】
本発明の高濃度アルコール分離装置は、アルコール溶液を収容する容器と、前記アルコール溶液に気泡を導入する手段と、前記気泡に超音波を当てて微細化する超音波発生手段と、微細化された気泡を回収し該気泡中のアルコール分を回収する手段を有する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
既に述べたように、超音波の発生によってアルコール等の溶液の分離操作を行おうとする場合、振動部材を被処理液中に設置すると、次の理由により高濃度の溶液を効率よく安定して得るためには好ましくない。
【００２４】
（１）振動部材を被処理液中に設置すると、清酒を始めとして発酵生産物はアルコールのみならず様々な物質を含んでおり、中には電解質も著量存在するため、これら電解質の影響を受けてセラミックス等でできた振動部材上にコーティングされた金属が析出、剥離、溶解するなどして、振動部材の長期使用に悪影響を及ぼすだけでなく、清酒のような食品中への金属の移行は好ましくない。
（２）被処理液の温度がアルコール等の分離能に極めて強く影響を与え、温度が上昇すると分離能が低下する。ところが、振動部材を被処理液中に設けると振動による発熱により被処理液の温度が上昇し、アルコール分離能が低下する。
（３）振動部材と液表面との距離は霧化能力において非常に重要な因子であり、最適な距離が存在する。ところが、振動子と液表面の間を全て被処理液で満たしてしまうと、濃度の高い気体が発生した後に残る濃度の低い溶液はすぐさま該処理液と混ざりあって、せっかく分離した濃度の低い溶液を活用できなくなってしまう。これは極めて効率の悪いことである。
【００２５】
ところが、本発明は以下の理由により前記の問題を解決することができる。振動部材と被処理液を分離することによって、▲１▼振動部材が被処理液と直接接触しないようにし、▲２▼振動子の発熱から被処理液の温度上昇を防ぎ、▲３▼被処理液の液厚を極力薄くして高いアルコール濃度の溶液を得た後の被処理液を元の被処理液と分けることが望まれる。
【００２６】
図１は本発明にかかる超音波分溜装置２の一具体例を示す。この分溜装置２において、超音波分溜容器４は分離区画手段であるシート６により、このシート６の上と下にそれぞれ位置する第１の部屋８と第２の部屋１０が形成されており、第１の部屋８には被処理液１２として例えばアルコールが収容され、第２の部屋１０には第２の液体１４が封入されている。容器４はまた第１の部屋８に空気を導入する導入路１６と容器内の空気を回収する回収路１８とを備えており、被処理液１２上の空間は大気圧状態に保たれている。第２の部屋１０の内部には超音波発生手段である超音波振動子２０が設けてあり、この超音波振動子２０で発生した超音波が第２の液体１４とシート６を介して被処理液１２の気液界面２２に向けて照射されるようにしてある。前記シート６としては、ポリエチレンもしくはポリプロピレンからなるものが好適に用いられる。ただし、シートの材質はこれらに限るものでなく、超音波が照射されることによって損傷することがなく、また超音波の有無に拘わらず被処理液１２の性質に影響を及ぼすことがないものであれば利用可能である。第２の液体１４としては、超音波の伝導性に優れたものを利用するのが好ましく、例えば水が一般的に利用できる。
【００２７】
この超音波分溜装置２では、超音波振動子２０から発射された超音波は、第２の液体１４、シート６、被処理液１２を介して被処理液１２の気液界面２２に伝播し、この気液界面２２に液柱２４を形成する。この液柱２４表面には被処理液１２のミスト２６が発生する。ミスト２６は、導入路１６から容器４内に導入される空気の流れによって回収路１８から回収装置（以下の実施例で詳細に説明する）に回収される。この時、配置する振動子の出力および発振周波数は、被処理液例えばアルコールの分離の度合い、装置形状にもよるが、振動子一個当たり、それぞれ１０〜１００Ｗ程度、０．１ＭＨｚ以上とするのが望ましい。
【００２８】
超音波処理を密閉した容器中で行うことは、気体の発生に伴う装置内の圧力の上昇による装置からのアルコールの漏れを考慮しなければならない。また、密閉することによって超音波発生装置の雰囲気中にアルコールが充満し、超音波処理によってさらにアルコールが気相中へ移行することを妨げてしまう。したがって、気体なりミストが発生してくる液面に、常にアルコールが存在しない外気などを導入することが必要となる。このように、密閉した装置は好ましくない。
【００２９】
また、発生してくるミストないし気体の全てを回収液化することは、既に述べた次の理由により好ましくない。超音波を照射して得られるミストには粒度にばらつきがあり、機械的な衝突によって回収のし易い比較的大きなミストは相対的にアルコール濃度が低く、小さなミストはアルコール濃度が高い。そして、大きなミストのみを集めた場合には、元の被処理液中のアルコール濃度よりもむしろ低くなっているのである。したがって、発生してくるミストを全て同一のアルコール濃度とみなして回収してしまうとアルコールの分離効率が悪くなってしまうのである。よって、ミスト粒度に応じて分別回収しなくてはならない。
【００３０】
本発明によれば、次の具体例に示すように以上の問題を解決することができる。図２は本発明を実現した一具体例である。この図に示す超音波分溜装置３０において、ガラス製の容器３２はその上部に空気導入路３４とミスト回収路３６を備えており、内部（第１の部屋）３８に被処理液（例えば清酒）４０が収容されている。この容器３２は水槽４２に収容されており、水槽内（第２の部屋）４４に収容した第２の液体（例えば水）４６と被処理液４０とが容器３２によって分離されている。水槽４２内には超音波発生手段である超音波振動子４８が設けてある。この超音波振動子４８は超音波発生器５０の駆動に基づいて超音波を発振し、その超音波は第２の液体４６、容器３２、被処理液４０を介してこの被処理液４０の気液界面５１に照射されるようになっている。水槽４２はまた、超音波振動子４８の発熱による温度上昇を防止するとともに第２の液体４６の温度を所定の温度に維持するために、クーラ５２とヒータ５４を備えている。なお、これらのクーラ５２とヒータ５４は容器３２に設けてもよい。
【００３１】
前記ミスト回収路３６はミストセパレータ５６に接続されており、ミスト回収路３６からミストセパレータ５６に導入されたミストは、所定粒径以上の大きなものが貯留槽５８に流下し、それ以外の小さなものはさらに濃縮装置であるコンデンサ６０に送られ、ここで冷却されたミストが凝結し貯留槽６２に溜められるようになっている。なお、ミストセパレータ５６としては、公知のサイクロン方式のものが好適に用いられる。
【００３２】
以上の構成を有する超音波分溜装置３０では、超音波発生装置５０の駆動に基づいて超音波振動子４８が超音波を発振する。なお、超音波振動子４８の発生する熱は第２の液体４６に伝わるが、第２の液体４６の温度はクーラ５２とヒータ５４によって適正な温度に保たれる。超音波振動子４８で発生した超音波は、第２の液体４６、容器３２、被処理液４０を介して該被処理液４０の気液界面５０に伝播し、液柱６４を形成する。また、液柱６４の回りに形成されるミストは、空気導入路３４から導入される空気の流れに乗ってミスト回収路３６を介してミストセパレータ５６に送られる。ミストセパレータ５６では、所定粒径以上の大きなミストとそれ以下の小さなミストに分離され、大きなミストは貯留槽５８に流下し、他方小さなミストはコンデンサ６０に導かれて冷却凝結して別の貯留槽６２に溜められる。なお、ミストを運搬した空気は大気中に放出される。この時、粒径の大きなミストを集めた貯留槽５８のアルコール濃度は元の清酒（被処理液）４０よりも低く、貯留槽６２のアルコール濃度は元の清酒４０よりも高い。
【００３３】
被処理液と超音波振動子を分離する構成は以上のものに限るものでなく、図３に示すようにしてもよい。この図に示す実施例において、超音波振動子７０はケース７２にマウントされており、シート７４によって被処理液７６と分離されている。また、超音波振動子７０とシート７４との間の密封空間には第２の液体７８が封入されている。なお、８０はシート押さえ、８２はパッキンで、シート７４はこれらシート押さえ８０とパッキン８２によって圧着保持されているので、第２の液体７８を収容した空間に被処理液が侵入し振動子７０と接触することはない。
【００３４】
気体の回収装置を超音波処理装置とは独立して別に用意し、発生した気体を回収装置へと導く流路を持つことは、超音波発生装置において発生してきたミストなり気体なりを回収装置へ導く際に、狭い流路へと気体が殺到するためにその部分で断熱圧縮が生じ、ミストなり気体が液化凝縮して再び被処理液に戻り、高いアルコール濃度の溶液を回収する効率を低下させてしまう。したがって、流路を設けず、気体の発生とその回収する装置を一体化することが必要不可欠となる。
【００３５】
この問題を解決した具体例として、図４のごとき超音波分溜装置を構成することもできる。この超音波分溜装置９０において、ハウジング９２の上部には超音波処理部９４が設けてある。この超音波処理部９４の容器９６はポリエチレンシート９８によってその上部と下部に位置する第１の部屋と第２の部屋に分離されており、第１の部屋には被処理液１００が収容され、第２の部屋に第２の液体１０２である水が封入されている。また、容器９６の底部には複数の超音波振動子１０４が設けてあり、被処理液１００の気液界面に向けて超音波が発振できるようになっている。超音波処理部９４の上に位置する空間１０６は、ハウジング側部に設けた前室１０８を介して分離回収室１１０に連絡しており、超音波処理部９４で発生したミストがシロッコファン１１２で導入された外気の流れに乗って分離回収室１１０に送られるようになっている。
【００３６】
分離回収室１１０の前室１０８側には所定の間隔を置いて貫通孔１１２を形成した複数のパンチングメタル１１４（図５参照）が多段に配置されている。パンチングメタル１１４の下流側には活性炭素繊維で構成した複数の通気性ボード１１６を多段に設けてある。ボード１１６は、図示するように鉛直方向に配置し、ミストとの接触効率を高めるのが好ましい。ボード１１６の下流側には、冷媒配管を蛇腹状に配設した板状の熱交換器１１８が設けてある。また、パンチングメタル１１４、ボード１１６、及び熱交換器１１８の下方にはそれぞれドレン抜き１２０、１２２、１２４が設けてある。
【００３７】
以上の構成を有する超音波分溜装置９０では、超音波振動子１０４で発振された超音波が第２の液体１０２、ポリエチレンシート９８、被処理液１００を介してこの被処理液１００の気液界面に伝播し、そこで被処理液１００のミストが形成される。このミストは、シロッコファン１１２で導入された外気と共に空間１０６、前室１０８を介して分離回収室１１０に送られる。分離回収室１１０に導入されたミストは、パンチングメタル１１４で仕切られた複数の部屋を通過する間に、図６に示すようにパンチングメタル１１４と衝突する。このとき、粒径の大きなミストほどパンチングメタル１１４に衝突する確率が高い。逆に、粒径の小さなミストほどパンチングメタル１１４と衝突することなく貫通孔１１２を通過する確率が高い。パンチングメタル１１４に衝突したミストは順に液化して流下し、底部に溜まった液体がドレン抜き１２０から系外へと回収される。パンチングメタル１１４に衝突することなく通過した小さなミストは活性炭素繊維ボード１１６を通過する際にこれと接触して液化し、その液体はドレン抜き１２２で系外に回収される。ボード１１６をも通過したミストは熱交換器１１８で冷却されて凝結し、その液体がドレン抜き１２４で系外へと回収される。最後にミストを運んだ空気はほとんど全ての液化すべき成分を回収された後開口部１２６から大気中に捨てられる。
【００３８】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、これらの実施例は本発明を何ら限定するものではない。
【００３９】
実施例１
まず、対照実験として図１に示した装置においてシートの無い状態で清酒を容器に入れ、さらに、ステンレス製の金属片を２本入れてそのそれぞれの金属片の一端に単３乾電池の両極を接続した。この時の温度は、３０℃に保ち、超音波振動数２．３ＭＨｚ、２０Ｗの超音波を連続的に１２時間照射した。この時、振動子表面を肉眼にて観察したところ、次第に黄銅色の光沢が現れはじめ、表面のニッケル蒸着したメッキが剥がれていることが確認された。実験終了後に実体顕微鏡にて振動子表面を観察したところ、酒に接触していた部分としていなかった部分に段差が観察され、ニッケルが清酒中もしくは金属片へと移行したことが明らかであった。この実験は、実機スケールのプラントを作成した場合に、何らかの電位差が生じると振動子表面から金属が溶出するであろうことを示唆しており、振動子の安定的使用および食品への金属への移行という点で問題があることがわかった。
【００４０】
一方、図１に示した装置によって清酒と振動子をシートで分離した場合には、同様の実験を行っても振動子には何の影響もなかった。
【００４１】
実施例２
図２に示す装置を用いて、清酒の原酒（アルコール濃度２０．１ｖ／ｖ％）を処理した。水槽中の水温を２０℃に保ち、振動数２．３ＭＨｚ、２０Ｗの振動子によって超音波を発振させたとき、２つの貯留槽（５８、６２）に得られた酒中のアルコール濃度を測定した。その結果を示したのが図９の表である。この表から明らかなように、貯留槽（５８）中に得られた清酒は、同じ時点の元の清酒中の成分と比較すると、アルコール濃度が低く、エキス濃度が高く、酸度、アミノ酸度がそれぞれ高い濃醇な酒となっている。一方、貯留槽（６２）中に得られた清酒は、同じ時点の元の清酒中の成分と比較すると、アルコール濃度が高く、エキス濃度、酸度、アミノ酸度がそれぞれ低い高アルコール酒となった。図７は、図９の表の元の清酒中のアルコール濃度と貯留槽（５８）中のアルコール濃度をプロットしたものであるが、グラフ中の上側の直線は縦軸と横軸が同じアルコール濃度になる場合を示している。●印でプロットした貯留槽（５８）中のアルコール濃度は、元の清酒中のアルコール濃度に比例して、かつ、元のアルコール濃度より低くなっているのが明らかである。このように、粒径の大きなミストのみを集めることによって、元の清酒よりも低いアルコール濃度の清酒を得ることが可能であった。また、貯留槽（６２）に得られる高アルコール濃度の清酒は貯留槽（５８）の低アルコール分のミストを先に除去しているので、より高いアルコール濃度の清酒として分取することが可能であった。加えて、貯留槽（５８）中に得られた清酒をさらにアルコール濃度が１０ｖ／ｖ％となるように水で希釈してきき酒試験に供したところ、非常に香味の優れた清酒であると評された。
【００４２】
高濃度アルコール分離方法及びその装置を具体化した装置について図８を参照して説明する。図８の高濃度アルコール分離装置１３０において、容器１３２は導入口１３４と通気口１３６とを備えており、導入口１３４から被処理液であるアルコール溶液１３８、通気口１３６から気体（気泡１４０）が容器１３２内に導入されるようになっている。なお、気体は空気でもよいが、被処理液が酒などの食品の場合には窒素ガス、又は炭酸ガスとするのが好ましい。容器１３２はまた排出路１４２を介して気液分離槽１４４に接続されており、ポンプ１４６によって容器１３２内のアルコール溶液１３８と気泡１４０が気液分離槽に排出されるようになっている。容器１３２はその内側又は外側に超音波振動子１４８を備えており、この超音波振動子１４８から発振された超音波によって通気口１３６から導入された空気の気泡１４０が細かく砕かれるようになっている。なお、超音波振動子１４８は、容器１３２の天井部、底部、又は側部、それらの複数の箇所に設けてもよい。
【００４３】
この装置１３０では、ポンプ１４６の駆動に基づいて容器１３２内にアルコール溶液１３８が導入される。他方、通気口１３６を介して空気の気泡１４０が容器１３２内に導入され、これが超音波振動子１４８から発振される超音波により細かく砕かれる。このとき、アルコール溶液１３８中のアルコール分が微細化された気泡１４０中に含まれる。なお、微細化した気泡１４０が液中で均一に混合されずに偏在する場合には撹拌機などを設けて気液を十分混合する。
【００４４】
微細化された気泡１４０を含むアルコール溶液１３８はポンプ１４６によって排出路１４２から気液分離槽１４４に排出され、アルコール溶液１３８と微細化した気泡１４０によって運ばれたアルコール分が分離され、アルコール溶液は液体出口１５０から排出され、分離されたアルコール分は気体出口１５２から図示しない分離装置（例えば図４の分離回収室）に送られ、ミストの大きさに応じて液化して回収される。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の超音波分離方法及び装置によれば、超音波振動子と被処理液を分離することによって、超音波振動子を長期間に渡って安定的に使用でき、食品などへ金属イオンの移行を防ぎ、かつ低温常圧下で操作できる所要エネルギが小さく効率的な、アルコールを始めとした成分の分離が可能となる。加えて、本分溜装置において、発生してくるミスト粒径に応じてミストを液化回収することによって、粒径の小さなミストおよび蒸気を凝縮したものは非常にアルコール濃度が高く、一方、ミスト粒径の大きなものはアルコールが低くなっているので、効率的なアルコールの分離が可能となる。また、本発明の高濃度アルコール分離方法及び装置によっても効率的なアルコールの分離が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における超音波振動子と被処理液を分離する一具体例を示すものである。
【図２】実施例２を行うための超音波分溜装置を示したものである。
【図３】超音波振動子と被処理液が直接接触しないようにした新規な超音波振動子を示したものである。
【図４】超音波振動子と被処理液を分離し、かつ発生してくるミスト粒径に応じて分別する超音波霧化分溜装置を示している。
【図５】図４中で使用したパンチングメタルを詳細に説明したものである。
【図６】図５のパンチングメタルにおいてミストの流れを示したものである。
【図７】図２に示した装置を用いて清酒を処理したときの、元の清酒中のアルコール濃度を横軸に取り、同じ時点に貯留槽に得られた溜液のアルコール濃度を縦軸にプロットしたものである。
【図８】本発明にかかる高濃度アルコール分離装置の概略構成を示す図である。
【図９】図２に示した装置を用いて清酒を処理したときの、元の清酒の成分と２つの貯留槽に回収された液体の成分を示すものである。
【符号の説明】
２…超音波分溜装置、４…容器、６…シート、８…第１の部屋、１０…第２の部屋、１２…被処理液、１４…第２の液体、２０…超音波振動子、２２…気液界面、２６…ミスト。

Claims

被処理液であるアルコール溶液の気液界面に該被処理液から隔離された第２の液体を介して超音波を照射し、前記気液界面から発生するミストを所定粒径以上のミストと該所定粒径以下のミストに分離して回収し、分離回収された前記所定粒径以上のミストから前記被処理液よりも低濃度のアルコール溶液を得るとともに、分離回収された前記所定粒径以下のミストから前記被処理液よりも高濃度のアルコール溶液を得ることを特徴とする超音波分留方法。
前記気液界面を大気圧に保つ請求項１に記載の超音波分留方法。
被処理液を該被処理液が気液界面を有するように収容する第１の部屋と、
第２の液体を収容する第２の部屋と、
前記第１の部屋と第２の部屋を区画し、被処理液と第２の液体とを隔離するシートと、
前記第２の液体の内部に収容され、前記シートを介して被処理液の気液界面に超音波を照射して前記気液界から被処理液のミストを発生させる超音波発生手段と、
前記気液界面から発生したミストを所定粒径以上のミストと該所定粒径以下のミストに分離し、分離された所定粒径以上のミストから前記被処理液よりも低濃度のアルコール溶液を得るとともに、分離された所定粒径以下のミストから前記被処理液よりも高濃度のアルコール溶液を得るミストセパレータとを備えた超音波分留装置。
前記気液界面を大気圧に保つために、前記第１の部屋は空気導入路を介して大気に連通していることを特徴とする請求項３に記載の超音波分留装置。
アルコール溶液に気泡を導入し、該気泡に超音波を照射してこれを微細化し、微細化された気泡を回収して該気泡中のアルコール分を回収する高濃度アルコール分離方法。
アルコール溶液を収容する容器と、前記アルコール溶液に気泡を導入する手段と、前記気泡に超音波を当てて微細化する超音波発生手段と、微細化された気泡を回収し該気泡中のアルコール分を回収する手段とを備えた高濃度アルコール分離装置。