JP3811797B2

JP3811797B2 - 脂肪酸回収方法及び脂肪酸回収装置

Info

Publication number: JP3811797B2
Application number: JP2002164399A
Authority: JP
Inventors: 信一蓮池
Original assignee: 有限会社蓮池エンジニアリング
Priority date: 2002-06-05
Filing date: 2002-06-05
Publication date: 2006-08-23
Anticipated expiration: 2022-06-05
Also published as: JP2004010718A

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の真空脱臭システムに好適に用いられる脂肪酸回収方法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、高温下で精製油を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】
真空脱臭装置は、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例えば２５０℃前後まで加熱した後、精製油に水蒸気を吹き込んで水蒸気蒸留を行って有臭成分を含む脂肪酸（以下、単に「脂肪酸」と称す。）を脱臭し、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。
【０００４】
従来の脂肪酸回収装置は、例えば図４に示すように、真空脱臭装置１から流入管２Ａを介して導入された蒸留物から脂肪酸を分離するミストセパレータ２と、ミストセパレータ２において分離された脂肪酸を流出管２Ｂから回収する回収槽３と、回収槽３から脂肪酸の一部を流入管２Ａへ還流させる還流管４と、還流管４に設けられて脂肪酸を冷却する熱交換器４Ａと、熱交換器４Ａによって冷却された低温脂肪酸を流入管２Ａ内に噴射してミストセパレータ２の直前で蒸留物を冷却してミストを生成させる噴射ノズル５とを備えている。また、還流管４には温度監視装置５が設けられ、温度監視装置５Ａを介してバルブ５Ｂの開度を調節して熱交換器４Ａの冷媒の流量を制御し、延いては低温脂肪酸の温度を制御している。尚、図４において、３Ａは低温脂肪酸を循環させるポンプ、６はスチームエジェクタである。
【０００５】
また、他のタイプの脂肪酸回収装置は、例えば図５に示すように、上述のミストセパレータ２の上流側に真空脱臭装置１から導入された蒸留物から脂肪酸を凝縮させる凝縮器７を備え、脂肪酸を凝縮器７及びミストセパレータ２の両方で脂肪酸を回収するようにしてある。また、凝縮器７及びミストセパレータ２には温水タンク８が接続され、温水タンク８から凝縮器７及びミストセパレータ２の両方に温水を供給し、これら両者７、２において脂肪酸が凝固しないようにしてある。尚、図５において、８Ａは温水を循環させるポンプ、９は脂肪酸を所定の場所へ送るポンプである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に示す脂肪酸回収装置の場合には、回収槽３の脂肪酸を熱交換器４Ａによって冷却した後還流管４を介してミストセパレータ２の上流側に戻し、この低温脂肪酸を噴射ノズル５から噴射して真空脱臭装置１からの蒸留物を冷却するため、回収槽３の脂肪酸を循環させる還流管４、ポンプ３Ａ及び脂肪酸を冷却する熱交換器４Ａが必要であり、しかも脂肪酸の循環や冷却にエネルギーを消費し、設備コストやランニングコストが高くなるという課題があった。また、図５に示す脂肪酸回収装置の場合には、低温脂肪酸を循環させる代わりに凝縮器７及びミストセパレータ２の両方に温水を循環させるため、温水タンク８、循環配管及びポンプ８Ａが必要で設備的にも配管構造が複雑になり、しかも温水の循環にエネルギーを消費し、設備コストやランニングコストが高くなるという課題があった。また、いずれの場合にも脂肪酸や温水用の循環ポンプを運転するため、運転操作が複雑であるという課題があった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、設備的に簡素化することができると共にエネルギー消費量を節約することができ、しかも運転操作を簡素化することができる脂肪酸回収方法及び脂肪酸回収装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の脂肪酸回収方法は、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方法において、上記蒸留物の温度によって発生する自然通風によって上記蒸留物を冷却することを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の請求項２に記載の脂肪酸回収方法は、請求項１に記載の発明において、上記自然通風と同一方向または逆方向に上記蒸留物を流すことを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の請求項３に記載の脂肪酸回収方法は、請求項１または請求項２に記載の発明において、冷却後の上記蒸留物の温度に基づいて上記自然通風の風量を調節することを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項４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、上記真空脱臭装置の下流側に設けられ且つ自然通風によって上記蒸留物を冷却する自然通風型冷却装置を備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項５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、上記真空脱臭装置の下流側に設けられ且つ自然通風によって上記蒸留物を冷却する自然通風型冷却装置と、この自然通風冷却装置を通過する上記蒸留物の温度に基づいて上記自然通風量を調節する通風量調節手段とを備えことを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図３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は本発明の脂肪酸回収装置の一実施形態を示す構成図、図２は本発明の脂肪酸回収装置の他の実施形態を示す構成図、図３は脂肪酸回収率と温度との関係を示すグラフである。
【００１４】
本実施形態の脂肪酸回収装置１０は、例えば図１に示すように、真空脱臭装置１１と流入管１２を介して接続された自然通風型冷却装置１３と、この自然通風型冷却装置１３と流出管１４を介して接続されたミストセパレータ１５と、このミストセパレータ１５の下端出口に配管１６を介して接続された脂肪酸回収槽１７と、ミストセパレータ１５の上端出口に配管１８を介して接続され且つ真空形成装置の一部として構成されたスチームエジェクタ１９とを備え、スチームエジェクタ１９を含む真空形成装置によって真空脱臭装置１１内を所定の真空度に保持して有臭成分を含む脂肪酸（以下、単に「脂肪酸」と称す。）を真空下で水蒸気蒸留し、自然通風型冷却装置１３及びミストセパレータ１５において脂肪酸を凝縮した後脂肪酸回収槽１７において回収している。
【００１５】
而して、自然通風型冷却装置１３は、例えば冷却用空気が流れるチューブ１３Ａと、このチューブ１３Ａを囲む通気筒１３Ｂとを備え、自然通風を利用し他のエネルギーを使用することなく脂肪酸を回収することができるように構成されている。即ち、真空脱臭装置１１からの流入管１２は自然通風冷却装置１３の上部に接続され、ミストセパレータ１５への流出管１４は自然通風冷却装置１３の下部に接続され、蒸留物がチューブ１３Ａの外側で通気筒１３Ｂの内側を下降流で通過する間にチューブ１３Ａ内側の空気が蒸留物によって加熱されて空気の上昇流を発生する。この結果、蒸留物と空気がチューブ１３Ａを介して向流接触し、チューブ１３Ａ内を上昇流で通過する空気によって蒸留物を冷却し、蒸留物から脂肪酸を凝縮する。この際、チューブ１３Ａの外側を通過する脂肪酸の蒸気圧（Ｐ_ＦＡｍｍＨｇ）と温度（ｔ℃）との間には下記の▲１▼式に示すアントワン（Antoine）の式が成立する。
ｌｏｇＰ_ＦＡ＝Ａ−（Ｂ／ｔ+Ｃ）・・・・▲１▼
但し、Ａ、Ｂ、Ｃは定数である。
【００１６】
自然通風型冷却装置１３において凝縮したミスト状の脂肪酸は更にミストセパレータ１５において回収される。このミストセパレータ１５は例えばサイクロンとして形成され、自然通風型冷却装置１３からの蒸留物がミストセパレータ１５内を旋回する間にミスト状の脂肪酸を凝縮して回収する。
【００１７】
また、自然通風型冷却装置１３には通気筒１３Ｂ内の通気量を調節する通風量調節手段２０が設けられ、通風量調節手段２０によって通風量を調節して空気による冷却能力を制御するようにしている。
【００１８】
即ち、通風量調節手段２０は、通気筒１３Ｂの上部に配設された開閉体２０Ａと、この開閉体２０Ａを開閉する開閉駆動機構２０Ｂと、ミストセパレータ１５とスチームエジェクタ１９間の配管１８に設けられ且つミストセパレータ１５から流出する蒸留物の温度を検出する温度センサ２０Ｃと、温度センサ２０Ｃの検出温度に基づいて開閉駆動機構２０Ｂを制御する開閉制御装置２０Ｄとを備え、開閉制御装置２０Ｄを介して開閉駆動機構２０Ｂを制御して開閉体２０Ａの開度を調節するようにしてある。また、開閉制御装置２０Ｄは、予め設定された基準温度等を記憶する記憶部と、基準温度と検出温度の比較する比較部とを有し、基準温度を中心に開閉体２０Ａの開度を調節して自然通風量を制御して蒸発物を最適冷却する。通気筒１３Ｂ内の通風量が大き過ぎて蒸留物が過冷却される場合には脂肪酸がチューブ１３Ａの外側で凝固する虞があるため、このような場合には温度センサ２０Ｃの検出温度に基づいて開閉制御装置２０Ｄを介して開閉駆動機構２０Ｂを制御して開閉体２０Ａの開度を絞って通風量を少なくして脂肪酸の凝固を防止する。逆に自然通風型冷却装置１３の冷却不足で蒸留物の温度が高く脂肪酸を十分に回収でいない場合には開閉制御装置２０Ｄを介して開閉体２０Ａの開度を大きくして蒸留物をより強く冷却して脂肪酸を凝縮させて確実に回収する。
【００１９】
脂肪酸回収槽１７の流出管２１にはその上流側から下流側に向けてポンプ２２及びバルブ２３が順次設けられていると共に脂肪酸回収槽１７には液面センサ２４が設けられ、脂肪酸回収槽１７内で脂肪酸が上限及び下限に容量に達した時点で液面センサ２４が働いてバルブ２３を開閉すると共にポンプ２２が駆動、停止して脂肪酸回収槽１７内の脂肪酸を次工程へ送る。
【００２０】
また、図２は本発明の脂肪酸回収装置の他の実施形態を示す図である。本実施形態の脂肪酸回収装置１０Ａは、蒸留物と空気を並流接触させている以外は上記実施形態に準じて構成されている。即ち、真空脱臭装置１１からの流入管１２が自然通風型冷却装置１３の下部に接続され、流出管１４が自然通風型冷却装置１３の上部に接続されている。そして、凝縮液化した脂肪酸を自然通風型冷却装置１３の下部に接続された回収管１４Ａを介して脂肪酸回収槽１７に接続されている。その他は上記実施形態と同様に構成されているため、上記実施形態の脂肪酸回収装置１０と同一部分または相当部分には同一符号を付し、その説明を書略する。
【００２１】
次に、本発明の脂肪酸回収方法を脂肪酸回収装置１０の動作と共に説明する。例えば、真空脱臭装置１１の蒸留物が流入管１２から自然通風冷却装置１３内へ流入する。この際の自然通風型冷却装置１３の通気筒１３Ｂ内でチューブ１３Ａ外の蒸留物は例えば下記に示す性状であった。１５０℃の蒸留物が自然通風型冷却装置１３の通風筒１３Ｂ内でチューブ１３Ａ外を通過する間にチューブ１３Ａ内では空気が蒸留物によって加熱されてチューブ１３Ａ内を上昇流で通過し、結果的に蒸留物はチューブ１３Ａを介して空気と向流接触して冷却される。
〔蒸留物の性状〕
真空度＝３．５ｍｍＨｇ
水蒸気流量＝９４ｋｇ／ｈｒ
脂肪酸流量＝６．２５ｋｇ／ｈｒ（但し、パルミチン酸換算）
空気流量＝３ｋｇ／ｈｒ
蒸留物の温度＝１５０℃
この時の脂肪酸の蒸気圧（Ｐ_ＦＡ）と温度（ｔ）との間には上述したアントワンの式が成り立ち、脂肪酸の蒸気圧及びアントワンの式の各定数は具体的には下記の通りになる。これらの数値をアントワンの式に当て嵌めると、ｔ＝９２．４となり、蒸留物が９２．４℃まで冷却されると脂肪酸の凝縮が始まることになる。
Ｐ_ＦＡ＝０．０１５９６ｍｍＨｇ、
Ａ＝６．２３、Ｂ＝１７００、Ｃ＝１１９．３（Ｐ＜１０ｍｍＨｇの時）
【００２２】
また、蒸留物の温度は１５０℃であり、真空度が３．５ｍｍＨｇであることから水蒸気は過熱水蒸気の状態である。そこで、自然通風型冷却装置１３において蒸留物が冷却されて過熱水蒸気が急激に冷却されて例えば３５℃まで低下しても、水蒸気は飽和水蒸気に達していないため、脂肪酸のみが凝縮液化して水蒸気から効率よく分離する。凝縮液化した脂肪酸は流出管１４からミストセパレータ１５を経由して配管１６を介して脂肪酸回収槽１７において回収される。水蒸気は飽和状態に達していないためミストセパレータ１５を経由して後工程へ流出する。また、自然通風型冷却装置１３において凝縮しなかった脂肪酸はミストセパレータ１５において更に水蒸気から分離し、脂肪酸回収槽１７において回収される。
【００２３】
この際、通風量調節手段２０の温度センサ２０Ｃによってミストセパレータ１５から流出する蒸留物（水蒸気を主成分とする）の温度を検出し、この検出温度に即して開閉体２０Ａの開度を調節し、冷却の度合いを調節する。蒸留物の冷却が不足すれば、開閉体２０Ａの開度を大きくして空気の通風量を高めて蒸留物を更に冷却すると、脂肪酸の蒸気圧も低下して凝縮液化が促進され、脂肪酸の回収率を極限まで高めることができる。脂肪酸の回収率と温度との関係を示したものが図３である。図３に示すグラフによれば蒸留物の温度が３５℃に達すれば、脂肪酸の殆ど回収することができる。
【００２４】
以上説明したように本実施形態によれば、真空脱臭装置１１の下流側に設けられ且つ自然通風によって蒸留物を冷却して凝縮させる自然通風型冷却装置１３を備え、自然通風型冷却装置１３のチューブ１３Ａ外で通気筒１３Ｂ内を通過する蒸留物の温度によって発生するチューブ１３Ａ内の自然通風によって蒸留物を冷却するようにしたため、冷却設備として自然通風型冷却装置１３を設けるだけで、冷却媒体の配管や冷媒の循環配管等が一切不要で設備的に簡素化することができると共に冷却用エネルギーの消費量を節約することができ、しかも設備の運転操作を簡素化することができる。
【００２５】
また、本実施形態によれば、自然通風冷却装置１１を流出する蒸留物の温度に基づいて自然通風量を調節する通風量調節手段２０を設けたため、自然通風型冷却装置１１から流出した蒸留物の温度を最適制御して蒸留物から脂肪酸を確実に凝縮、液化させて回収することができる。
【００２６】
尚、本発明は上記実施形態に何等制限されるものではなく、上記各実施形態に何等制限されるものではない。要は、真空脱臭装置から導入される蒸留物を、自然通風を利用して冷却する自然通風型冷却装置を設けた脂肪酸回収装置であれば、本発明に包含される。また、自然通風型冷却装置を最適制御するために通風量調節手段を設けた脂肪酸回収装置も本発明に包含される。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の請求項１〜請求項５に記載の発明によれば、設備的に簡素化することができると共にエネルギー消費量を節約することができ、しかも運転操作を簡素化することができる脂肪酸回収方法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】本発明の脂肪酸回収装置の一実施形態を示す構成図である。
【図２】本発明の脂肪酸回収装置の他の実施形態を示す構成図である。
【図３】脂肪酸回収率と温度との関係を示すグラフである。
【図４】従来の脂肪酸回収装置の一例を示す構成図である。
【図５】従来の脂肪酸回収装置の他の例を示す構成図である。
【符号の説明】
１０脂肪酸回収装置
１１真空脱臭装置
１３自然通風型冷却装置
２０通風量調節手段

Claims

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方法において、上記蒸留物の温度によって発生する自然通風によって上記蒸留物を冷却することを特徴とする脂肪酸回収方法。
上記自然通風と同一方向または逆方向に上記蒸留物を流すことを特徴とする請求項１に記載の脂肪酸回収方法。
冷却後の上記蒸留物の温度に基づいて上記自然通風の風量を調節することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の脂肪酸回収方法。
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、上記真空脱臭装置の下流側に設けられ且つ自然通風によって上記蒸留物を冷却する自然通風型冷却装置を備えたことを特徴とする脂肪酸回収装置。
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、上記真空脱臭装置の下流側に設けられ且つ自然通風によって上記蒸留物を冷却する自然通風型冷却装置と、この自然通風冷却装置を通過する上記蒸留物の温度に基づいて上記自然通風量を調節する通風量調節手段とを備えことを特徴とする脂肪酸回収装置。