JP4201304B2 - 野菜及び／又は果実処理物の逆浸透濃縮方法 - Google Patents
野菜及び／又は果実処理物の逆浸透濃縮方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は野菜及び／又は果実処理物の逆浸透濃縮方法に関する。野菜及び／又は果実の搾汁液を濃縮する方法として、相変換を伴わない逆浸透による濃縮方法が、相変換を伴う加熱蒸発による一般的な濃縮方法に比べ、高品質の濃縮物を製造できることから、注目されている。本発明はかかる逆浸透による濃縮方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、野菜及び／又は果実の搾汁液を逆浸透濃縮する方法として、搾汁液を、複数の管状膜モジュールを接続した濃縮ユニットへ、一段一過式で流下させる方法（特開昭５２−１３６９４２、特開昭５９−２５６７５）、多段一過式で流下させる方法（特開平５−１５３５１、特開平５−３３６９３７）、多段循環式で流下させる方法（特開平３−２１３２６、特開平３−５８７７４）等、各種が知られている。これらのうちで一段一過式は、複数の管状膜モジュールを直列に接続した濃縮ユニットを一段のみ設置し、かかる一段の濃縮ユニットへ搾汁液を一過式で流下させて逆浸透濃縮する方法であり、また多段一過式又は多段循環式は、複数の管状膜モジュールを直列に接続した濃縮ユニットを２段以上の多段で設置して接続し、かかる多段の濃縮ユニットへ搾汁液を一過式又は循環式で流下させて逆浸透濃縮する方法である。
【０００３】
前記のような従来の逆浸透濃縮方法ではいずれも、濃縮ユニットの入口側に搾汁液を管状膜モジュールへ供給するための高圧ポンプが接続されており、また濃縮ユニットの出口側にその逆浸透濃縮物を管状膜モジュールから排出するための圧力制御弁が接続されていて、高圧ポンプとして一般にプランジャポンプが使用されている。ところが、かかる従来の逆浸透濃縮方法には、次の１）〜４）のような問題がある。１）プランジャポンプを使用するため、脈動が生じ、これにより逆浸透濃縮時の操作条件が乱れ、安定な操作ができない。２）高圧下の逆浸透濃縮物を圧力制御弁から大気圧下へ一気に排出するため、逆浸透濃縮物が飛び散り易く、またこの際に含気し易く、これらによる品質劣化や雑菌汚染を防止するための工程管理が煩わしい。３）食品加工の実情では、野菜及び／又は果実の種子、表皮及び果肉等の固形物を含有する野菜及び／又は果実処理物を逆浸透濃縮するという要求があるが、かかる固形物を含有する野菜及び／又は果実処理物を逆浸透濃縮しようとしても、固形物がプランジャポンプの吸込口や吐出口における弁部を目詰まりさせ、また圧力制御弁におけるクリアランスの狭い弁部をも目詰まりさせるため、実際のところ、そのような固形物を含有する野菜及び／又は果実処理物を逆浸透濃縮するのは難しい。４）前記のような固形物を含有する野菜及び／又は果実処理物を敢て逆浸透濃縮しても、固形物がプランジャポンプや圧力制御弁の弁部で切断されたり、潰されるため、濃縮前の野菜及び／又は果実処理物に含まれる固形物をほぼそのままの形で残すような逆浸透濃縮物は到底得られない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、安定な操作且つ容易な工程管理の下に、固形物を含有する野菜及び／又は果実処理物であってもそれを逆浸透濃縮することができ、また濃縮前の野菜及び／又は果実処理物に含まれる固形物をほぼそのままの形で残すような逆浸透濃縮物を得ることができる逆浸透濃縮方法を提供する処にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明者らは、上記の課題を解決するべく研究した結果、野菜及び／又は果実処理物として所定の固形物を含有するものを用い、濃縮ユニットの入口側にかかる野菜及び／又は果実処理物を管状膜モジュールへ供給するための供給用一軸偏心ねじポンプを接続し、また該濃縮ユニットの出口側にその逆浸透濃縮物を管状膜モジュールから排出するための排出用一軸偏心ねじポンプを接続して、前記の野菜及び／又は果実処理物を所定の条件下に圧力制御しつつ逆浸透濃縮するのが正しく好適であることを見出した。
【０００６】
すなわち本発明は、野菜及び／又は果実処理物を複数の管状膜モジュールを接続した濃縮ユニットへ高圧下に流下させて逆浸透濃縮する方法において、野菜及び／又は果実処理物として野菜及び／又は果実の種子、表皮及び果肉から選ばれる少なくとも一種の固形物を含有するものを用い、かかる野菜及び／又は果実処理物を濃縮ユニットの入口側に接続した供給用一軸偏心ねじポンプにより管状膜モジュールへ供給すると共に、その逆浸透濃縮物を該濃縮ユニットの出口側に接続した排出用一軸偏心ねじポンプにより管状膜モジュールから排出し、この際に濃縮ユニットの入口側圧力が３〜６ＭＰａ、出口側圧力が１〜４ＭＰａとなるよう該供給用一軸偏心ねじポンプ及び／又は該排出用一軸偏心ねじポンプの回転数を周波数制御することを特徴とする逆浸透濃縮方法に係る。
【０００７】
本発明に係る逆浸透濃縮方法では、野菜及び／又は果実処理物を複数の管状膜モジュールを接続した濃縮ユニットへ高圧下に流下させて逆浸透濃縮する。管状膜モジュールは、管状半透膜を筒体内に支持したチューブラ型膜モジュールであり、それ自体としては市販品を利用できるが、管状半透膜としては食塩阻止率９０％以上のものを用いるのが好ましく、食塩阻止率９９％以上のものを用いるのがより好ましい。野菜及び／又は果実処理物を、複数の管状膜モジュールを接続した濃縮ユニットへ、多段一過式又は多段循環式で流下させる場合、少なくとも最終段の濃縮ユニットにおける管状膜モジュールの管状半透膜としては、食塩阻止率９９％以上のものを用いるのが好ましい。
【０００８】
野菜及び／又は果実処理物を濃縮ユニットへ流下させる方法は、前記したような一段一過式、多段一過式又は多段循環式のいずれでもよいが、より安定な操作且つ容易な工程管理の下に高品質の逆浸透濃縮物を得るためには、一段一過式が好ましい。複数の管状膜モジュールを直列に接続した濃縮ユニットを一段のみ設置し、かかる一段の濃縮ユニットへ野菜及び／又は果実処理物を一過式で流下させるのである。
【０００９】
本発明に係る逆浸透濃縮方法では、前記した濃縮ユニットの入口側に野菜及び／又は果実処理物を管状膜モジュールへ供給するための供給用一軸偏心ねじポンプを接続し、また該濃縮ユニットの出口側にその逆浸透濃縮物を管状膜モジュールから排出するための排出用一軸偏心ねじポンプを接続する。従来の逆浸透濃縮方法において入口側に接続していたプランジャポンプに代えて供給用一軸偏心ねじポンプを接続し、また出口側に接続していた圧力制御弁に代えて排出用一軸偏心ねじポンプを接続するのである。
【００１０】
一軸偏心ねじポンプは通称モーノポンプといわれ、それ自体としては公知のものであり（特開平７−７７１７２、特開平８−２１３７０、特開平９−２６４２６４）、例えば兵神装備社製のものを適用できる。かかる一軸偏心ねじポンプは駆動部、吸込部、ポンプ部及び吐出部を備え、該ポンプ部はステータ及びロータを備えている。ステータは開口断面長円形の雌ねじ孔が長手方向（軸方向）に連続形成された主として弾性材製の雌ねじ部であり、またロータは断面真円の金属製雄ねじ部であって、該ロータは該ステータ内に嵌挿され、駆動部によって吸込部を介し該ロータをその偏心軸を中心にして回転させることにより被搬送物を搬送するようになっている。
【００１１】
前記した一軸偏心ねじポンプには、駆動部における駆動軸の回転をポンプ部のロータに伝えるための吸込部における連結部材として、両端にユニバーサルジョイントを備えるカップリングロッドやスクリュー等を用いたもの、また高い吐出圧を得るためにステータやロータを比較的長くしたものや２台以上を直列に接続したもの等、各種が知られている。本発明に係る逆浸透濃縮方法では、野菜及び／又は果実処理物を濃縮ユニットの入口側にて管状膜モジュールへ供給するためのものとして、またその逆浸透濃縮物を該濃縮ユニットの出口側にて管状膜モジュールから排出するためのものとして、一軸偏心ねじポンプを用い、説明の便宜上、濃縮ユニットの入口側における供給用のものが供給用一軸偏心ねじポンプであり、また濃縮ユニットの出口側における排出用のものが排出用一軸偏心ねじポンプであるが、これらのうちで供給用一軸偏心ねじポンプとしては、吐出圧３ＭＰａ以上の得られるものを用いる。
【００１２】
本発明に係る逆浸透濃縮方法では、通常は濃縮ユニットの入口側に供給用一軸偏心ねじポンプと管状膜モジュールとの間で入口側圧力計を取付け、また該濃縮ユニットの出口側に管状膜モジュールと排出用一軸偏心ねじポンプとの間で出口側圧力計を取付けて、これらの入口側圧力計や出口側圧力計による圧力値を基に、演算制御機構を備えるインバータを介して供給用一軸偏心ねじポンプや排出用一軸偏心ねじポンプの回転数を周波数制御する。例えば、供給用一軸偏心ねじポンプの回転数は一定にして、出口側圧力計の圧力値を基に、演算制御機構を備えるインバータを介して排出用一軸偏心ねじポンプの回転数を周波数制御したり、逆に排出用一軸偏心ねじポンプの回転数は一定にして、入口側圧力計の圧力値を基に、演算制御機構を備えるインバータを介して供給用一軸偏心ねじポンプの回転数を周波数制御したり、又は入口側圧力計による圧力値、出口側圧力計による圧力値及び双方の差圧を基に、それぞれ演算制御装置を備えるインバータを介して供給用一軸偏心ねじポンプ及び排出用一軸偏心ねじポンプの回転数を周波数制御するのである。いずれの場合も、入口側圧力計による圧力値及び出口側圧力計による圧力値にそれぞれ上限及び下限を設定し、これらの上限及び下限の範囲内にて、供給用一軸偏心ねじポンプや排出用一軸偏心ねじポンプの回転数を周波数制御する。
【００１３】
前記したように、一軸偏心ねじポンプは、ポンプ部のロータがその偏心軸を中心にして回転することにより被搬送物を搬送するようになっており、被搬送物を損傷する度合いが著しく低い。本発明に係る逆浸透濃縮方法では、かかる一軸偏心ねじポンプの特性を利用し、野菜及び／又は果実処理物を管状膜モジュールへ供給するため、脈動は生ぜず、したがって逆浸透濃縮時の操作が安定する。またかかる一軸偏心ねじポンプの特性を利用し、高圧下の逆浸透濃縮物を管状膜モジュールから徐々に減圧しつつ大気圧下へと排出するため、逆浸透濃縮物が飛び散ることはなく、またこの際に含気することもなく、したがって工程管理も容易である。
【００１４】
しかも本発明に係る逆浸透濃縮方法によると、野菜及び／又は果実処理物の管状膜モジュールへの供給用として、またその逆浸透濃縮物の管状膜モジュールからの排出用として、前記したような特性を有する一軸偏心ねじポンプを用い、野菜及び／又は果実処理物を逆浸透濃縮するため、野菜及び／又は果実の搾汁液はいうまでもなく、野菜及び／又は果実の種子、表皮及び果肉等の固形物を含有する野菜及び／又は果実処理物であっても、それらを逆浸透濃縮することができる。野菜及び／又は果実の切断及び／又は破砕物、野菜及び／又は果実の搾汁液とかかる切断及び／又は破砕物との混合物等、固形物を含有する野菜及び／又は果実処理物であっても、該固形物が供給用一軸偏心ねじポンプや排出用一軸偏心ねじポンプのポンプ部を目詰まりさせることはないため、逆浸透濃縮することができるのであり、その上、該固形物が供給用一軸偏心ねじポンプや排出用一軸偏心ねじポンプのポンプ部で切断されたり、潰されることも殆どないため、濃縮前の野菜及び／又は果実処理物に含まれる固形物をほぼそのままの形で残すような逆浸透濃縮物を得ることができるのである。比較的組織の軟弱なトマトの場合であっても、すなわちトマトの種子、表皮及び果肉等の固形物を含有するトマト処理物であっても、同様に逆浸透濃縮することができ、同様の逆浸透濃縮物を得ることができる。
【００１５】
本発明に係る逆浸透濃縮方法では、前記したように、野菜及び／又は果実の搾汁液はいうまでもなく、野菜及び／又は果実の種子、表皮及び果肉等の固形物を含有する野菜及び／又は果実処理物であっても、それらを逆浸透濃縮できる。かかる固形物を含有する野菜及び／又は果実処理物を逆浸透濃縮するとき、固形物の含有量は特に制限されないが、３０〜６０重量％の固形物を含有するものが適している。また逆浸透濃縮時の圧力条件は、濃縮ユニットの入口側圧力３〜６ＭＰａ、出口側圧力１〜４ＭＰａとするのが適しており、濃縮ユニットの入口側圧力３〜５ＭＰａ、出口側圧力１〜３ＭＰａ、入口側圧力と出口側圧力との差１．５ＭＰａ以上とするのがより適している。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る逆浸透濃縮方法に用いる装置を略示する全体図である。図１では、野菜及び／又は果実処理物を濃縮ユニットへ一段一過式で流下させる場合の逆浸透濃縮装置を示しており、複数の管状膜モジュール１１を直列に接続した濃縮ユニット２１が一段のみ設置されている。図示を省略するが、各管状膜モジュール１１には食塩阻止率９９％の管状半透膜が支持されている。
【００１７】
濃縮ユニット２１の入口側には野菜及び／又は果実処理物を入口側の管状膜モジュール１１へ供給するための供給用一軸偏心ねじポンプ３１の吐出部が接続されており、供給用一軸偏心ねじポンプ３１と入口側の管状膜モジュール１１との間には入口側圧力計４１が取付けられている。供給用一軸偏心ねじポンプ３１の吸込部にはバルブを介して貯留タンク５１が接続されており、貯留タンク５１には野菜及び／又は果実処理物が供給され、貯留されるようになっている。
【００１８】
濃縮ユニット２１の出口側には野菜及び／又は果実処理物の逆浸透濃縮物（濃縮ユニット２１で逆浸透濃縮した物）を出口側の管状膜モジュール１１から排出するための排出用一軸偏心ねじポンプ６１の吸込部が接続されており、出口側の管状膜モジュール１１と排出用一軸偏心ねじポンプ６１との間には出口側圧力計７１が取付けられている。入口側圧力計４１は演算制御機構を備えるインバータ８１に接続されており、インバータ８１は排出用一軸偏心ねじポンプ６１の駆動部へと接続されていて、入口側圧力計４１による圧力値を基に、インバータ８１を介して排出用一軸偏心ねじポンプ６１の回転数を周波数制御するようになっている。排出用一軸偏心ねじポンプ６１の吐出部には流量計９１を介して貯留タンク５２が接続されており、貯留タンク５２には野菜及び／又は果実処理物の逆浸透濃縮物が貯留されるようになっている。
【００１９】
図１の逆浸透濃縮装置では、供給用一軸偏心ねじポンプ３１を一定回転させると共に排出用一軸偏心ねじポンプ６１の回転数を前記したように周波数制御しつつ、野菜及び／又は果実処理物を貯留タンク５１→供給用一軸偏心ねじポンプ３１→入口側圧力計４１の経路で入口側の管状膜モジュール１１へ供給し、複数の管状膜モジュール１１を直列に接続した濃縮ユニット２１で逆浸透濃縮した後、その逆浸透濃縮物を出口側の管状膜モジュール１１→出口側圧力計７１→排出用一軸偏心ねじポンプ６１→流量計９１の経路で貯留タンク５２へ貯留する。濃縮ユニット２１での逆浸透濃縮時に各管状膜モジュール１１に支持された管状半透膜を透過した透過液は、濃縮ユニット２１の下部に設けた受器１０１で集合し、回収する。
【００２０】
図２は本発明に係る逆浸透濃縮方法に用いる他の装置を略示する全体図である。図２では、野菜及び／又は果実処理物を濃縮ユニットへ二段循環式で流下させる場合の逆浸透濃縮装置を示しており、複数の管状膜モジュール１２を直列に接続した一段目（上流側）の濃縮ユニット２２と、同様に複数の管状膜モジュール１３を直列に接続した二段目（下流側）の濃縮ユニット２３とが設置され、接続されていて、濃縮ユニット２３による逆浸透濃縮物の一部が循環されるようになっている。図示を省略するが、濃縮ユニット２２の各管状膜モジュール１２及び濃縮ユニット２３の各管状膜モジュール１３には食塩阻止率９９％の管状半透膜が支持されている。
【００２１】
濃縮ユニット２２の入口側には野菜及び／又は果実処理物を入口側の管状膜モジュール１２へ供給するための供給用一軸偏心ねじポンプ３２の吐出部が接続されており、供給用一軸偏心ねじポンプ３２と入口側の管状膜モジュール１２との間には入口側圧力計４２が取付けられている。供給用一軸偏心ねじポンプ３２の吸込部にはバルブを介して貯留タンク５３が接続されており、貯留タンク５３には野菜及び／又は果実処理物が供給され、貯留されるようになっている。
【００２２】
濃縮ユニット２２の出口側には野菜及び／又は果実処理物の一次逆浸透濃縮物（濃縮ユニット２２で逆浸透濃縮した物）を出口側の管状膜モジュール１２から排出するための排出用一軸偏心ねじポンプ６２の吸込部が接続されており、出口側の管状膜モジュール１２と排出用一軸偏心ねじポンプ６２との間には出口側圧力計７２が取付けられている。入口側圧力計４２は演算制御機構を備えるインバータ８２に接続されており、インバータ８２は排出用一軸偏心ねじポンプ６２の駆動部へと接続されていて、入口側圧力計４２による圧力値を基に、インバータ８２を介して排出用一軸偏心ねじポンプ６２の回転数を周波数制御するようになっている。排出用一軸偏心ねじポンプ６２の吐出部には流量計９２を介して貯留タンク５４が接続されており、貯留タンク５４には野菜及び／又は果実処理物の一次逆浸透濃縮物が貯留されるようになっている。
【００２３】
濃縮ユニット２３の入口側には野菜及び／又は果実処理物の一次逆浸透濃縮物を入口側の管状膜モジュール１３へ供給するための供給用一軸偏心ねじポンプ３３の吐出部が接続されており、供給用一軸偏心ねじポンプ３３と入口側の管状膜モジュール１３との間には入口側圧力計４３が取付けられていて、供給用一軸偏心ねじポンプ３３の吸込部にはバルブを介して貯留タンク５４が接続されている。
【００２４】
濃縮ユニット２３の出口側には野菜及び／又は果実処理物の逆浸透濃縮物（濃縮ユニット２３で逆浸透濃縮した物）を出口側の管状膜モジュール１３から排出するための排出用一軸偏心ねじポンプ６３の吸込部が接続されており、出口側の管状膜モジュール１３と排出用一軸偏心ねじポンプ６３との間には出口側圧力計７３が取付けられている。入口側圧力計４３は演算制御機構を備えるインバータ８３に接続されており、インバータ８３は排出用一軸偏心ねじポンプ６３の駆動部へと接続されていて、入口側圧力計４３による圧力値を基に、インバータ８３を介して排出用一軸偏心ねじポンプ６３の回転数を周波数制御するようになっている。排出用一軸偏心ねじポンプ６３の吐出部には流量計９３を介して貯留タンク５５が接続されており、貯留タンク５５には野菜及び／又は果実処理物の逆浸透濃縮物が貯留されるようになっている。
【００２５】
貯留タンク５５にはバルブを介して循環用一軸偏心ねじポンプ１１１の吸込部が接続されており、循環用一軸偏心ねじポンプ１１１の吐出部は貯留タンク５４へと接続されている。貯留タンク５５に貯留された逆浸透濃縮物の一部を循環用一軸偏心ねじポンプ１１１により貯留タンク５４へと返送し、濃縮ユニット２２で逆浸透濃縮した一次逆浸透濃縮物と共に、再度濃縮ユニット２３で逆浸透濃縮するようになっているのである。
【００２６】
図２の逆浸透濃縮装置では、供給用一軸偏心ねじポンプ３２を一定回転させると共に排出用一軸偏心ねじポンプ６２の回転数を前記したように周波数制御しつつ、野菜及び／又は果実処理物を貯留タンク５３→供給用一軸偏心ねじポンプ３２→入口側圧力計４２の経路で入口側の管状膜モジュール１２へ供給し、複数の管状膜モジュール１２を直列に接続した濃縮ユニット２２で一次的に逆浸透濃縮した後、その一次逆浸透濃縮物を出口側の管状膜モジュール１２→出口側圧力計７２→排出用一軸偏心ねじポンプ６２→流量計９２の経路で貯留タンク５４へ貯留する。濃縮ユニット２２での逆浸透濃縮時に各管状膜モジュール１２に支持された管状半透膜を透過した透過液は、濃縮ユニット２２の下部に設けた受器１０２で集合し、回収する。
【００２７】
引き続き図２の逆浸透濃縮装置では、供給用一軸偏心ねじポンプ３３を一定回転させると共に排出用一軸偏心ねじポンプ６３の回転数を前記したように周波数制御しつつ、野菜及び／又は果実処理物の一次逆浸透濃縮物（貯留タンク５５から逆浸透濃縮物の一部を循環用一軸偏心ねじポンプ１１１により貯留タンク５４へ返送する場合は、かかる返送物と一次逆浸透濃縮物との混合物）を貯留タンク５４→供給用一軸偏心ねじポンプ３３→入口側圧力計４３の経路で入口側の管状膜モジュール１３へ供給し、複数の管状膜モジュール１３を直列に接続した濃縮ユニット２３で逆浸透濃縮した後、その逆浸透濃縮物を出口側の管状膜モジュール１３→出口側圧力計７３→排出用一軸偏心ねじポンプ６３→流量計９３の経路で貯留タンク５５へ貯留する。そして必要に応じ、貯留タンク５５へ貯留した逆浸透濃縮物の一部を循環用一軸偏心ねじポンプ１１１により貯留タンク５４へと返送する。濃縮ユニット２３での逆浸透濃縮時に各管状膜モジュール１３に支持された管状半透膜を透過した透過液は、濃縮ユニット２３の下部に設けた受器１０３で集合し、回収する。
【００２８】
図２の逆浸透濃縮装置は、野菜及び／又は果実処理物を一段目（上流側）の濃縮ユニット２２及び二段目（下流側）の濃縮ユニット２３へ流下させて逆浸透濃縮し、必要に応じその逆浸透濃縮物の一部を循環用一軸偏心ねじポンプ１１１により濃縮ユニット２３の入口側へ返送する二段循環式のものであるが、循環用一軸偏心ねじポンプ１１１を省略する場合は二段一過式のものとなる。
【００２９】
本発明に係る逆浸透濃縮方法の実施形態としては、図１や図２について以上説明した逆浸透濃縮装置を用いて野菜及び／又は果実を逆浸透濃縮する方法が挙げられる。
【００３０】
【実施例】
実施例１
図１について前記した一段一過式の逆浸透濃縮装置を用い、次の条件下でトマト処理物を連続して５時間逆浸透濃縮した。
条件
トマト処理物：トマトを剥皮し、切断して、加熱した後、破砕した、固形物としてトマトの表皮及び果肉を３５重量％含有する、Ｂｒｉｘ５．０％、温度６０℃の処理物。尚、固形物の含有量は、処理物を開口径２．８mmの濾過網を取付けた篩で篩ったときに該濾過網上に残る物の割合とした。
濃縮ユニット：管状半透膜としてＰＣＩ社製のＡＦＣ９９膜を支持した複数の管状膜モジュールを直列に接続した全膜面積１０．４ｍ2のユニット。
供給用一軸偏心ねじポンプ：兵神装備社製のモーノポンプ８ＮＥＳ３０。
排出用一軸偏心ねじポンプ：兵神装備社製のモーノポンプ８ＮＥ３０。
濃縮ユニットの入口側圧力：３．５〜４．０ＭＰａ。
濃縮ユニットの出口側圧力：１．５〜２．０ＭＰａ。
濃縮ユニットへのトマト処理物の供給量：４００Ｌ／ｈ。
濃縮ユニットからの逆浸透濃縮物の排出量：２００Ｌ／ｈ。
【００３１】
トマト処理物の濃縮ユニットへの供給時における脈動はなく、その逆浸透濃縮物の濃縮ユニットからの排出時における飛び散りや含気もなかった。また固形物に起因する供給用一軸偏心ねじポンプや排出用一軸偏心ねじポンプの目詰まりもなく、濃縮前のトマト処理物に含まれる固形物をほぼそのままの形で残すような、固形物の含有量６５重量％、Ｂｒｉｘ１０．０％の逆浸透濃縮物が得られた。要するに、安定な操作且つ容易な工程管理の下に、固形物を含有するトマト処理物を逆浸透濃縮することができ、濃縮前のトマト処理物に含まれる固形物をほぼそのままの形で残すような逆浸透濃縮物を得ることができた。
【００３２】
比較例１
供給用一軸偏心ねじポンプに代えてプランジャポンプを用い、また排出用一軸偏心ねじポンプに代えて圧力制御弁を用い、更に濃縮ユニットの入口側圧力３．５〜４．０ＭＰａ及び濃縮ユニットの出口側圧力１．５〜２．０ＭＰａを目標としたこと以外は、実施例１と同様にして、トマト処理物を断続して５時間逆浸透濃縮した。
【００３３】
トマト処理物の濃縮ユニットへの供給時における脈動が大きく、その逆浸透濃縮物の濃縮ユニットからの排出時における飛び散りや含気が激しかった。また濃縮操作中、固形物に起因するプランジャポンプや圧力制御弁の目詰まりがしばしば起こり、その都度、濃縮操作を中止して、それらの清掃を行なった。断続して敢えてトマト処理物を逆浸透濃縮したところ、固形物が切断されたり、潰された、濃縮前のトマト処理物に含まれる固形物の形を殆ど止めない、固形物の含有量２０重量％、Ｂｒｉｘ６．０％の逆浸透濃縮物が得られた。
【００３４】
実施例２
図２について前記した二段循環式の逆浸透濃縮装置を用い、次の条件下でリンゴ処理物を連続して５時間逆浸透濃縮した。但しここでは、二段目の濃縮ユニットから排出された逆浸透濃縮物を循環せず、したがって二段一過式で逆浸透濃縮した。
条件
リンゴ処理物：リンゴの表皮、種子及び芯を除き、ビタミンＣの水溶液を散布しつつ破砕した後、加熱及び冷却した、固形物としてリンゴの果肉を４３重量％含有する、Ｂｒｉｘ１１．２％、温度６０℃の処理物。尚、固形物の含有量は、処理物を開口径２．８mmの濾過網を取付けた篩で篩ったときに該濾過網上に残る物の割合とした。
濃縮ユニット：一段目は管状半透膜としてＰＣＩ社製のＡＦＣ９９膜を支持した複数の管状膜モジュールを直列に接続した全膜面積７．８ｍ2のユニット、二段目は管状半透膜としてＰＣＩ社製のＡＦＣ９９膜を支持した複数の管状膜モジュールを直列に接続した全膜面積５．２ｍ2のユニット。
供給用一軸偏心ねじポンプ：一段目及び二段目共に兵神装備社製のモーノポンプで、一段目は８ＮＥＳ３０、二段目は１２ＮＥＳ３０。
排出用一軸偏心ねじポンプ：一段目及び二段目共に兵神装備社製のモーノポンプで、一段目は８ＮＥ３０、二段目は１２ＮＥ３０。
濃縮ユニットの入口側圧力：一段目は３．５〜４．０ＭＰａ、二段目は５．０〜６．０ＭＰａ。
濃縮ユニットの出口側圧力：一段目は２．５〜３．０ＭＰａ、二段目は３．０〜４．０ＭＰａ。
濃縮ユニットへのリンゴ処理物の供給量：一段目は５００Ｌ／ｈ、二段目は３５０Ｌ／ｈ。
濃縮ユニットからの逆浸透濃縮物の排出量：一段目は３５０Ｌ／ｈ、二段目は２４０Ｌ／ｈ。
【００３５】
リンゴ処理物又はその一段目の濃縮ユニットによる逆浸透濃縮物の各濃縮ユニットへの供給時における脈動はなく、逆浸透濃縮物の各濃縮ユニットからの排出時における飛び散りや含気もなかった。また固形物に起因する各供給用一軸偏心ねじポンプや各排出用一軸偏心ねじポンプの目詰まりもなく、濃縮前のリンゴ処理物に含まれる固形物をほぼそのままの形で残すような、固形物の含有量６０重量％、Ｂｒｉｘ１８．１％の逆浸透濃縮物が得られた。要するに、安定な操作且つ容易な工程管理の下に、固形物を含有するリンゴ処理物を逆浸透濃縮することができ、濃縮前のリンゴ処理物に含まれる固形物をほぼそのままの形で残すような逆浸透濃縮物を得ることができた。
【００３６】
比較例２
各供給用一軸偏心ねじポンプに代えてプランジャポンプを用い、また各排出用一軸偏心ねじポンプに代えて圧力制御弁を用い、更に一段目の濃縮ユニットの入口側圧力３．５〜４．０ＭＰａ、一段目の濃縮ユニットの出口側圧力２．５〜３．０ＭＰａ、二段目の濃縮ユニットの入口側圧力５．０〜６．０ＭＰａ及び二段目の濃縮ユニットの出口側圧力３．０〜４．０ＭＰａを目標としたこと以外は、実施例２と同様にして、リンゴ処理物を断続して５時間逆浸透濃縮した。
【００３７】
リンゴ処理物又はその一段目の濃縮ユニットによる逆浸透濃縮物の各濃縮ユニットへの供給時における脈動が大きく、逆浸透濃縮物の各濃縮ユニットからの排出時における飛び散りや含気が激しかった。また濃縮操作中、固形物に起因する各プランジャポンプや各圧力制御弁の目詰まりがしばしば起こり、その都度、濃縮操作を中止して、それらの清掃を行なった。断続して敢えてリンゴ処理物を逆浸透濃縮したところ、固形物が切断されたり、潰された、濃縮前のリンゴ処理物に含まれる固形物の形を殆ど止めない、固形物の含有量３０重量％、Ｂｒｉｘ１５．０％の逆浸透濃縮物が得られた。
【００３８】
実施例３
図２について前記した二段循環式の逆浸透濃縮装置を用い、次の条件下でイチゴ処理物を連続して５時間逆浸透濃縮した。但しここでも、二段目の濃縮ユニットから排出された逆浸透濃縮物を循環せず、したがって二段一過式で逆浸透濃縮した。
条件
イチゴ処理物：イチゴのへたを除去した後、破砕した、固形物としてイチゴの種子及び果肉を２８重量％含有する、Ｂｒｉｘ８．５％の処理物。尚、固形物の含有量は、処理物を開口径２．８mmの濾過網を取付けた篩で篩ったときに該濾過網上に残る物の割合とした。
濃縮ユニット：一段目は管状半透膜としてＰＣＩ社製のＡＦＣ９９膜を支持した複数の管状膜モジュールを直列に接続した全膜面積５．２ｍ2のユニット、二段目も管状半透膜としてＰＣＩ社製のＡＦＣ９９膜を支持した複数の管状膜モジュールを直列に接続した全膜面積５．２ｍ2のユニット。
供給用一軸偏心ねじポンプ：一段目及び二段目共に兵神装備社製のモーノポンプで、一段目は８ＮＥＳ３０、二段目は１２ＮＥＳ３０。
排出用一軸偏心ねじポンプ：一段目及び二段目共に兵神装備社製のモーノポンプで、一段目は８ＮＥ３０、二段目は１２ＮＥ３０。
濃縮ユニットの入口側圧力：一段目は３．５〜４．０ＭＰａ、二段目は５．０〜６．０ＭＰａ。
濃縮ユニットの出口側圧力：一段目は２．５〜３．０ＭＰａ、二段目は３．０〜４．０ＭＰａ。
濃縮ユニットへのイチゴ処理物の供給量：一段目は５００Ｌ／ｈ、二段目は４００Ｌ／ｈ。
濃縮ユニットからの逆浸透濃縮物の排出量：一段目は４００Ｌ／ｈ、二段目は３００Ｌ／ｈ。
【００３９】
イチゴ処理物又はその一段目の濃縮ユニットによる逆浸透濃縮物の各濃縮ユニットへの供給時における脈動はなく、逆浸透濃縮物の各濃縮ユニットからの排出時における飛び散りや含気もなかった。また固形物に起因する各供給用一軸偏心ねじポンプや各排出用一軸偏心ねじポンプの目詰まりもなく、濃縮前のイチゴ処理物に含まれる固形物をほぼそのままの形で残すような、固形物の含有量３５重量％、Ｂｒｉｘ１４．２％の逆浸透濃縮物が得られた。要するに、安定な操作且つ容易な工程管理の下に、固形物を含有するイチゴ処理物を逆浸透濃縮することができ、濃縮前のイチゴ処理物に含まれる固形物をほぼそのままの形で残すような逆浸透濃縮物を得ることができた。
【００４０】
比較例３
各供給用一軸偏心ねじポンプに代えてプランジャポンプを用い、また各排出用一軸偏心ねじポンプに代えて圧力制御弁を用い、更に一段目の濃縮ユニットの入口側圧力３．５〜４．０ＭＰａ、一段目の濃縮ユニットの出口側圧力２．５〜３．０ＭＰａ、二段目の濃縮ユニットの入口側圧力５．０〜６．０ＭＰａ及び二段目の濃縮ユニットの出口側圧力３．０〜４．０ＭＰａを目標としたこと以外は、実施例３と同様にして、イチゴ処理物を断続して５時間逆浸透濃縮した。
【００４１】
イチゴ処理物又はその一段目の濃縮ユニットによる逆浸透濃縮物の各濃縮ユニットへの供給時における脈動が大きく、逆浸透濃縮物の各濃縮ユニットからの排出時における飛び散りや含気が激しかった。また濃縮操作中、固形物に起因する各プランジャポンプや各圧力制御弁の目詰まりがしばしば起こり、その都度、濃縮操作を中止して、それらの清掃を行なった。断続して敢えてイチゴ処理物を逆浸透濃縮したところ、固形物が切断されたり、潰された、濃縮前のイチゴ処理物に含まれる固形物の形を殆ど止めない、固形物の含有量２０重量％、Ｂｒｉｘ１２．０％の逆浸透濃縮物が得られた。
【００４２】
【発明の効果】
既に明らかなように、以上説明した本発明には、安定な操作且つ容易な工程管理の下に、固形物を含有する野菜及び／又は果実処理物であってもそれを逆浸透濃縮することができ、また濃縮前の野菜及び／又は果実処理物に含まれる固形物をほぼそのままの形で残すような逆浸透濃縮物を得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る逆浸透濃縮方法に用いる装置を略示する全体図。
【図２】 本発明に係る逆浸透濃縮方法に用いる他の装置を略示する全体図。
【符号の説明】
１１〜１３・・管状膜モジュール、２１〜２３・・濃縮ユニット、３１〜３３・・供給用一軸偏心ねじポンプ、４１〜４３・・入口側圧力計、５１〜５５・・貯留タンク、６１〜６３・・排出用一軸偏心ねじポンプ、７１〜７３・・出口側圧力計
【発明の属する技術分野】
本発明は野菜及び／又は果実処理物の逆浸透濃縮方法に関する。野菜及び／又は果実の搾汁液を濃縮する方法として、相変換を伴わない逆浸透による濃縮方法が、相変換を伴う加熱蒸発による一般的な濃縮方法に比べ、高品質の濃縮物を製造できることから、注目されている。本発明はかかる逆浸透による濃縮方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、野菜及び／又は果実の搾汁液を逆浸透濃縮する方法として、搾汁液を、複数の管状膜モジュールを接続した濃縮ユニットへ、一段一過式で流下させる方法（特開昭５２−１３６９４２、特開昭５９−２５６７５）、多段一過式で流下させる方法（特開平５−１５３５１、特開平５−３３６９３７）、多段循環式で流下させる方法（特開平３−２１３２６、特開平３−５８７７４）等、各種が知られている。これらのうちで一段一過式は、複数の管状膜モジュールを直列に接続した濃縮ユニットを一段のみ設置し、かかる一段の濃縮ユニットへ搾汁液を一過式で流下させて逆浸透濃縮する方法であり、また多段一過式又は多段循環式は、複数の管状膜モジュールを直列に接続した濃縮ユニットを２段以上の多段で設置して接続し、かかる多段の濃縮ユニットへ搾汁液を一過式又は循環式で流下させて逆浸透濃縮する方法である。
【０００３】
前記のような従来の逆浸透濃縮方法ではいずれも、濃縮ユニットの入口側に搾汁液を管状膜モジュールへ供給するための高圧ポンプが接続されており、また濃縮ユニットの出口側にその逆浸透濃縮物を管状膜モジュールから排出するための圧力制御弁が接続されていて、高圧ポンプとして一般にプランジャポンプが使用されている。ところが、かかる従来の逆浸透濃縮方法には、次の１）〜４）のような問題がある。１）プランジャポンプを使用するため、脈動が生じ、これにより逆浸透濃縮時の操作条件が乱れ、安定な操作ができない。２）高圧下の逆浸透濃縮物を圧力制御弁から大気圧下へ一気に排出するため、逆浸透濃縮物が飛び散り易く、またこの際に含気し易く、これらによる品質劣化や雑菌汚染を防止するための工程管理が煩わしい。３）食品加工の実情では、野菜及び／又は果実の種子、表皮及び果肉等の固形物を含有する野菜及び／又は果実処理物を逆浸透濃縮するという要求があるが、かかる固形物を含有する野菜及び／又は果実処理物を逆浸透濃縮しようとしても、固形物がプランジャポンプの吸込口や吐出口における弁部を目詰まりさせ、また圧力制御弁におけるクリアランスの狭い弁部をも目詰まりさせるため、実際のところ、そのような固形物を含有する野菜及び／又は果実処理物を逆浸透濃縮するのは難しい。４）前記のような固形物を含有する野菜及び／又は果実処理物を敢て逆浸透濃縮しても、固形物がプランジャポンプや圧力制御弁の弁部で切断されたり、潰されるため、濃縮前の野菜及び／又は果実処理物に含まれる固形物をほぼそのままの形で残すような逆浸透濃縮物は到底得られない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、安定な操作且つ容易な工程管理の下に、固形物を含有する野菜及び／又は果実処理物であってもそれを逆浸透濃縮することができ、また濃縮前の野菜及び／又は果実処理物に含まれる固形物をほぼそのままの形で残すような逆浸透濃縮物を得ることができる逆浸透濃縮方法を提供する処にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明者らは、上記の課題を解決するべく研究した結果、野菜及び／又は果実処理物として所定の固形物を含有するものを用い、濃縮ユニットの入口側にかかる野菜及び／又は果実処理物を管状膜モジュールへ供給するための供給用一軸偏心ねじポンプを接続し、また該濃縮ユニットの出口側にその逆浸透濃縮物を管状膜モジュールから排出するための排出用一軸偏心ねじポンプを接続して、前記の野菜及び／又は果実処理物を所定の条件下に圧力制御しつつ逆浸透濃縮するのが正しく好適であることを見出した。
【０００６】
すなわち本発明は、野菜及び／又は果実処理物を複数の管状膜モジュールを接続した濃縮ユニットへ高圧下に流下させて逆浸透濃縮する方法において、野菜及び／又は果実処理物として野菜及び／又は果実の種子、表皮及び果肉から選ばれる少なくとも一種の固形物を含有するものを用い、かかる野菜及び／又は果実処理物を濃縮ユニットの入口側に接続した供給用一軸偏心ねじポンプにより管状膜モジュールへ供給すると共に、その逆浸透濃縮物を該濃縮ユニットの出口側に接続した排出用一軸偏心ねじポンプにより管状膜モジュールから排出し、この際に濃縮ユニットの入口側圧力が３〜６ＭＰａ、出口側圧力が１〜４ＭＰａとなるよう該供給用一軸偏心ねじポンプ及び／又は該排出用一軸偏心ねじポンプの回転数を周波数制御することを特徴とする逆浸透濃縮方法に係る。
【０００７】
本発明に係る逆浸透濃縮方法では、野菜及び／又は果実処理物を複数の管状膜モジュールを接続した濃縮ユニットへ高圧下に流下させて逆浸透濃縮する。管状膜モジュールは、管状半透膜を筒体内に支持したチューブラ型膜モジュールであり、それ自体としては市販品を利用できるが、管状半透膜としては食塩阻止率９０％以上のものを用いるのが好ましく、食塩阻止率９９％以上のものを用いるのがより好ましい。野菜及び／又は果実処理物を、複数の管状膜モジュールを接続した濃縮ユニットへ、多段一過式又は多段循環式で流下させる場合、少なくとも最終段の濃縮ユニットにおける管状膜モジュールの管状半透膜としては、食塩阻止率９９％以上のものを用いるのが好ましい。
【０００８】
野菜及び／又は果実処理物を濃縮ユニットへ流下させる方法は、前記したような一段一過式、多段一過式又は多段循環式のいずれでもよいが、より安定な操作且つ容易な工程管理の下に高品質の逆浸透濃縮物を得るためには、一段一過式が好ましい。複数の管状膜モジュールを直列に接続した濃縮ユニットを一段のみ設置し、かかる一段の濃縮ユニットへ野菜及び／又は果実処理物を一過式で流下させるのである。
【０００９】
本発明に係る逆浸透濃縮方法では、前記した濃縮ユニットの入口側に野菜及び／又は果実処理物を管状膜モジュールへ供給するための供給用一軸偏心ねじポンプを接続し、また該濃縮ユニットの出口側にその逆浸透濃縮物を管状膜モジュールから排出するための排出用一軸偏心ねじポンプを接続する。従来の逆浸透濃縮方法において入口側に接続していたプランジャポンプに代えて供給用一軸偏心ねじポンプを接続し、また出口側に接続していた圧力制御弁に代えて排出用一軸偏心ねじポンプを接続するのである。
【００１０】
一軸偏心ねじポンプは通称モーノポンプといわれ、それ自体としては公知のものであり（特開平７−７７１７２、特開平８−２１３７０、特開平９−２６４２６４）、例えば兵神装備社製のものを適用できる。かかる一軸偏心ねじポンプは駆動部、吸込部、ポンプ部及び吐出部を備え、該ポンプ部はステータ及びロータを備えている。ステータは開口断面長円形の雌ねじ孔が長手方向（軸方向）に連続形成された主として弾性材製の雌ねじ部であり、またロータは断面真円の金属製雄ねじ部であって、該ロータは該ステータ内に嵌挿され、駆動部によって吸込部を介し該ロータをその偏心軸を中心にして回転させることにより被搬送物を搬送するようになっている。
【００１１】
前記した一軸偏心ねじポンプには、駆動部における駆動軸の回転をポンプ部のロータに伝えるための吸込部における連結部材として、両端にユニバーサルジョイントを備えるカップリングロッドやスクリュー等を用いたもの、また高い吐出圧を得るためにステータやロータを比較的長くしたものや２台以上を直列に接続したもの等、各種が知られている。本発明に係る逆浸透濃縮方法では、野菜及び／又は果実処理物を濃縮ユニットの入口側にて管状膜モジュールへ供給するためのものとして、またその逆浸透濃縮物を該濃縮ユニットの出口側にて管状膜モジュールから排出するためのものとして、一軸偏心ねじポンプを用い、説明の便宜上、濃縮ユニットの入口側における供給用のものが供給用一軸偏心ねじポンプであり、また濃縮ユニットの出口側における排出用のものが排出用一軸偏心ねじポンプであるが、これらのうちで供給用一軸偏心ねじポンプとしては、吐出圧３ＭＰａ以上の得られるものを用いる。
【００１２】
本発明に係る逆浸透濃縮方法では、通常は濃縮ユニットの入口側に供給用一軸偏心ねじポンプと管状膜モジュールとの間で入口側圧力計を取付け、また該濃縮ユニットの出口側に管状膜モジュールと排出用一軸偏心ねじポンプとの間で出口側圧力計を取付けて、これらの入口側圧力計や出口側圧力計による圧力値を基に、演算制御機構を備えるインバータを介して供給用一軸偏心ねじポンプや排出用一軸偏心ねじポンプの回転数を周波数制御する。例えば、供給用一軸偏心ねじポンプの回転数は一定にして、出口側圧力計の圧力値を基に、演算制御機構を備えるインバータを介して排出用一軸偏心ねじポンプの回転数を周波数制御したり、逆に排出用一軸偏心ねじポンプの回転数は一定にして、入口側圧力計の圧力値を基に、演算制御機構を備えるインバータを介して供給用一軸偏心ねじポンプの回転数を周波数制御したり、又は入口側圧力計による圧力値、出口側圧力計による圧力値及び双方の差圧を基に、それぞれ演算制御装置を備えるインバータを介して供給用一軸偏心ねじポンプ及び排出用一軸偏心ねじポンプの回転数を周波数制御するのである。いずれの場合も、入口側圧力計による圧力値及び出口側圧力計による圧力値にそれぞれ上限及び下限を設定し、これらの上限及び下限の範囲内にて、供給用一軸偏心ねじポンプや排出用一軸偏心ねじポンプの回転数を周波数制御する。
【００１３】
前記したように、一軸偏心ねじポンプは、ポンプ部のロータがその偏心軸を中心にして回転することにより被搬送物を搬送するようになっており、被搬送物を損傷する度合いが著しく低い。本発明に係る逆浸透濃縮方法では、かかる一軸偏心ねじポンプの特性を利用し、野菜及び／又は果実処理物を管状膜モジュールへ供給するため、脈動は生ぜず、したがって逆浸透濃縮時の操作が安定する。またかかる一軸偏心ねじポンプの特性を利用し、高圧下の逆浸透濃縮物を管状膜モジュールから徐々に減圧しつつ大気圧下へと排出するため、逆浸透濃縮物が飛び散ることはなく、またこの際に含気することもなく、したがって工程管理も容易である。
【００１４】
しかも本発明に係る逆浸透濃縮方法によると、野菜及び／又は果実処理物の管状膜モジュールへの供給用として、またその逆浸透濃縮物の管状膜モジュールからの排出用として、前記したような特性を有する一軸偏心ねじポンプを用い、野菜及び／又は果実処理物を逆浸透濃縮するため、野菜及び／又は果実の搾汁液はいうまでもなく、野菜及び／又は果実の種子、表皮及び果肉等の固形物を含有する野菜及び／又は果実処理物であっても、それらを逆浸透濃縮することができる。野菜及び／又は果実の切断及び／又は破砕物、野菜及び／又は果実の搾汁液とかかる切断及び／又は破砕物との混合物等、固形物を含有する野菜及び／又は果実処理物であっても、該固形物が供給用一軸偏心ねじポンプや排出用一軸偏心ねじポンプのポンプ部を目詰まりさせることはないため、逆浸透濃縮することができるのであり、その上、該固形物が供給用一軸偏心ねじポンプや排出用一軸偏心ねじポンプのポンプ部で切断されたり、潰されることも殆どないため、濃縮前の野菜及び／又は果実処理物に含まれる固形物をほぼそのままの形で残すような逆浸透濃縮物を得ることができるのである。比較的組織の軟弱なトマトの場合であっても、すなわちトマトの種子、表皮及び果肉等の固形物を含有するトマト処理物であっても、同様に逆浸透濃縮することができ、同様の逆浸透濃縮物を得ることができる。
【００１５】
本発明に係る逆浸透濃縮方法では、前記したように、野菜及び／又は果実の搾汁液はいうまでもなく、野菜及び／又は果実の種子、表皮及び果肉等の固形物を含有する野菜及び／又は果実処理物であっても、それらを逆浸透濃縮できる。かかる固形物を含有する野菜及び／又は果実処理物を逆浸透濃縮するとき、固形物の含有量は特に制限されないが、３０〜６０重量％の固形物を含有するものが適している。また逆浸透濃縮時の圧力条件は、濃縮ユニットの入口側圧力３〜６ＭＰａ、出口側圧力１〜４ＭＰａとするのが適しており、濃縮ユニットの入口側圧力３〜５ＭＰａ、出口側圧力１〜３ＭＰａ、入口側圧力と出口側圧力との差１．５ＭＰａ以上とするのがより適している。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る逆浸透濃縮方法に用いる装置を略示する全体図である。図１では、野菜及び／又は果実処理物を濃縮ユニットへ一段一過式で流下させる場合の逆浸透濃縮装置を示しており、複数の管状膜モジュール１１を直列に接続した濃縮ユニット２１が一段のみ設置されている。図示を省略するが、各管状膜モジュール１１には食塩阻止率９９％の管状半透膜が支持されている。
【００１７】
濃縮ユニット２１の入口側には野菜及び／又は果実処理物を入口側の管状膜モジュール１１へ供給するための供給用一軸偏心ねじポンプ３１の吐出部が接続されており、供給用一軸偏心ねじポンプ３１と入口側の管状膜モジュール１１との間には入口側圧力計４１が取付けられている。供給用一軸偏心ねじポンプ３１の吸込部にはバルブを介して貯留タンク５１が接続されており、貯留タンク５１には野菜及び／又は果実処理物が供給され、貯留されるようになっている。
【００１８】
濃縮ユニット２１の出口側には野菜及び／又は果実処理物の逆浸透濃縮物（濃縮ユニット２１で逆浸透濃縮した物）を出口側の管状膜モジュール１１から排出するための排出用一軸偏心ねじポンプ６１の吸込部が接続されており、出口側の管状膜モジュール１１と排出用一軸偏心ねじポンプ６１との間には出口側圧力計７１が取付けられている。入口側圧力計４１は演算制御機構を備えるインバータ８１に接続されており、インバータ８１は排出用一軸偏心ねじポンプ６１の駆動部へと接続されていて、入口側圧力計４１による圧力値を基に、インバータ８１を介して排出用一軸偏心ねじポンプ６１の回転数を周波数制御するようになっている。排出用一軸偏心ねじポンプ６１の吐出部には流量計９１を介して貯留タンク５２が接続されており、貯留タンク５２には野菜及び／又は果実処理物の逆浸透濃縮物が貯留されるようになっている。
【００１９】
図１の逆浸透濃縮装置では、供給用一軸偏心ねじポンプ３１を一定回転させると共に排出用一軸偏心ねじポンプ６１の回転数を前記したように周波数制御しつつ、野菜及び／又は果実処理物を貯留タンク５１→供給用一軸偏心ねじポンプ３１→入口側圧力計４１の経路で入口側の管状膜モジュール１１へ供給し、複数の管状膜モジュール１１を直列に接続した濃縮ユニット２１で逆浸透濃縮した後、その逆浸透濃縮物を出口側の管状膜モジュール１１→出口側圧力計７１→排出用一軸偏心ねじポンプ６１→流量計９１の経路で貯留タンク５２へ貯留する。濃縮ユニット２１での逆浸透濃縮時に各管状膜モジュール１１に支持された管状半透膜を透過した透過液は、濃縮ユニット２１の下部に設けた受器１０１で集合し、回収する。
【００２０】
図２は本発明に係る逆浸透濃縮方法に用いる他の装置を略示する全体図である。図２では、野菜及び／又は果実処理物を濃縮ユニットへ二段循環式で流下させる場合の逆浸透濃縮装置を示しており、複数の管状膜モジュール１２を直列に接続した一段目（上流側）の濃縮ユニット２２と、同様に複数の管状膜モジュール１３を直列に接続した二段目（下流側）の濃縮ユニット２３とが設置され、接続されていて、濃縮ユニット２３による逆浸透濃縮物の一部が循環されるようになっている。図示を省略するが、濃縮ユニット２２の各管状膜モジュール１２及び濃縮ユニット２３の各管状膜モジュール１３には食塩阻止率９９％の管状半透膜が支持されている。
【００２１】
濃縮ユニット２２の入口側には野菜及び／又は果実処理物を入口側の管状膜モジュール１２へ供給するための供給用一軸偏心ねじポンプ３２の吐出部が接続されており、供給用一軸偏心ねじポンプ３２と入口側の管状膜モジュール１２との間には入口側圧力計４２が取付けられている。供給用一軸偏心ねじポンプ３２の吸込部にはバルブを介して貯留タンク５３が接続されており、貯留タンク５３には野菜及び／又は果実処理物が供給され、貯留されるようになっている。
【００２２】
濃縮ユニット２２の出口側には野菜及び／又は果実処理物の一次逆浸透濃縮物（濃縮ユニット２２で逆浸透濃縮した物）を出口側の管状膜モジュール１２から排出するための排出用一軸偏心ねじポンプ６２の吸込部が接続されており、出口側の管状膜モジュール１２と排出用一軸偏心ねじポンプ６２との間には出口側圧力計７２が取付けられている。入口側圧力計４２は演算制御機構を備えるインバータ８２に接続されており、インバータ８２は排出用一軸偏心ねじポンプ６２の駆動部へと接続されていて、入口側圧力計４２による圧力値を基に、インバータ８２を介して排出用一軸偏心ねじポンプ６２の回転数を周波数制御するようになっている。排出用一軸偏心ねじポンプ６２の吐出部には流量計９２を介して貯留タンク５４が接続されており、貯留タンク５４には野菜及び／又は果実処理物の一次逆浸透濃縮物が貯留されるようになっている。
【００２３】
濃縮ユニット２３の入口側には野菜及び／又は果実処理物の一次逆浸透濃縮物を入口側の管状膜モジュール１３へ供給するための供給用一軸偏心ねじポンプ３３の吐出部が接続されており、供給用一軸偏心ねじポンプ３３と入口側の管状膜モジュール１３との間には入口側圧力計４３が取付けられていて、供給用一軸偏心ねじポンプ３３の吸込部にはバルブを介して貯留タンク５４が接続されている。
【００２４】
濃縮ユニット２３の出口側には野菜及び／又は果実処理物の逆浸透濃縮物（濃縮ユニット２３で逆浸透濃縮した物）を出口側の管状膜モジュール１３から排出するための排出用一軸偏心ねじポンプ６３の吸込部が接続されており、出口側の管状膜モジュール１３と排出用一軸偏心ねじポンプ６３との間には出口側圧力計７３が取付けられている。入口側圧力計４３は演算制御機構を備えるインバータ８３に接続されており、インバータ８３は排出用一軸偏心ねじポンプ６３の駆動部へと接続されていて、入口側圧力計４３による圧力値を基に、インバータ８３を介して排出用一軸偏心ねじポンプ６３の回転数を周波数制御するようになっている。排出用一軸偏心ねじポンプ６３の吐出部には流量計９３を介して貯留タンク５５が接続されており、貯留タンク５５には野菜及び／又は果実処理物の逆浸透濃縮物が貯留されるようになっている。
【００２５】
貯留タンク５５にはバルブを介して循環用一軸偏心ねじポンプ１１１の吸込部が接続されており、循環用一軸偏心ねじポンプ１１１の吐出部は貯留タンク５４へと接続されている。貯留タンク５５に貯留された逆浸透濃縮物の一部を循環用一軸偏心ねじポンプ１１１により貯留タンク５４へと返送し、濃縮ユニット２２で逆浸透濃縮した一次逆浸透濃縮物と共に、再度濃縮ユニット２３で逆浸透濃縮するようになっているのである。
【００２６】
図２の逆浸透濃縮装置では、供給用一軸偏心ねじポンプ３２を一定回転させると共に排出用一軸偏心ねじポンプ６２の回転数を前記したように周波数制御しつつ、野菜及び／又は果実処理物を貯留タンク５３→供給用一軸偏心ねじポンプ３２→入口側圧力計４２の経路で入口側の管状膜モジュール１２へ供給し、複数の管状膜モジュール１２を直列に接続した濃縮ユニット２２で一次的に逆浸透濃縮した後、その一次逆浸透濃縮物を出口側の管状膜モジュール１２→出口側圧力計７２→排出用一軸偏心ねじポンプ６２→流量計９２の経路で貯留タンク５４へ貯留する。濃縮ユニット２２での逆浸透濃縮時に各管状膜モジュール１２に支持された管状半透膜を透過した透過液は、濃縮ユニット２２の下部に設けた受器１０２で集合し、回収する。
【００２７】
引き続き図２の逆浸透濃縮装置では、供給用一軸偏心ねじポンプ３３を一定回転させると共に排出用一軸偏心ねじポンプ６３の回転数を前記したように周波数制御しつつ、野菜及び／又は果実処理物の一次逆浸透濃縮物（貯留タンク５５から逆浸透濃縮物の一部を循環用一軸偏心ねじポンプ１１１により貯留タンク５４へ返送する場合は、かかる返送物と一次逆浸透濃縮物との混合物）を貯留タンク５４→供給用一軸偏心ねじポンプ３３→入口側圧力計４３の経路で入口側の管状膜モジュール１３へ供給し、複数の管状膜モジュール１３を直列に接続した濃縮ユニット２３で逆浸透濃縮した後、その逆浸透濃縮物を出口側の管状膜モジュール１３→出口側圧力計７３→排出用一軸偏心ねじポンプ６３→流量計９３の経路で貯留タンク５５へ貯留する。そして必要に応じ、貯留タンク５５へ貯留した逆浸透濃縮物の一部を循環用一軸偏心ねじポンプ１１１により貯留タンク５４へと返送する。濃縮ユニット２３での逆浸透濃縮時に各管状膜モジュール１３に支持された管状半透膜を透過した透過液は、濃縮ユニット２３の下部に設けた受器１０３で集合し、回収する。
【００２８】
図２の逆浸透濃縮装置は、野菜及び／又は果実処理物を一段目（上流側）の濃縮ユニット２２及び二段目（下流側）の濃縮ユニット２３へ流下させて逆浸透濃縮し、必要に応じその逆浸透濃縮物の一部を循環用一軸偏心ねじポンプ１１１により濃縮ユニット２３の入口側へ返送する二段循環式のものであるが、循環用一軸偏心ねじポンプ１１１を省略する場合は二段一過式のものとなる。
【００２９】
本発明に係る逆浸透濃縮方法の実施形態としては、図１や図２について以上説明した逆浸透濃縮装置を用いて野菜及び／又は果実を逆浸透濃縮する方法が挙げられる。
【００３０】
【実施例】
実施例１
図１について前記した一段一過式の逆浸透濃縮装置を用い、次の条件下でトマト処理物を連続して５時間逆浸透濃縮した。
条件
トマト処理物：トマトを剥皮し、切断して、加熱した後、破砕した、固形物としてトマトの表皮及び果肉を３５重量％含有する、Ｂｒｉｘ５．０％、温度６０℃の処理物。尚、固形物の含有量は、処理物を開口径２．８mmの濾過網を取付けた篩で篩ったときに該濾過網上に残る物の割合とした。
濃縮ユニット：管状半透膜としてＰＣＩ社製のＡＦＣ９９膜を支持した複数の管状膜モジュールを直列に接続した全膜面積１０．４ｍ2のユニット。
供給用一軸偏心ねじポンプ：兵神装備社製のモーノポンプ８ＮＥＳ３０。
排出用一軸偏心ねじポンプ：兵神装備社製のモーノポンプ８ＮＥ３０。
濃縮ユニットの入口側圧力：３．５〜４．０ＭＰａ。
濃縮ユニットの出口側圧力：１．５〜２．０ＭＰａ。
濃縮ユニットへのトマト処理物の供給量：４００Ｌ／ｈ。
濃縮ユニットからの逆浸透濃縮物の排出量：２００Ｌ／ｈ。
【００３１】
トマト処理物の濃縮ユニットへの供給時における脈動はなく、その逆浸透濃縮物の濃縮ユニットからの排出時における飛び散りや含気もなかった。また固形物に起因する供給用一軸偏心ねじポンプや排出用一軸偏心ねじポンプの目詰まりもなく、濃縮前のトマト処理物に含まれる固形物をほぼそのままの形で残すような、固形物の含有量６５重量％、Ｂｒｉｘ１０．０％の逆浸透濃縮物が得られた。要するに、安定な操作且つ容易な工程管理の下に、固形物を含有するトマト処理物を逆浸透濃縮することができ、濃縮前のトマト処理物に含まれる固形物をほぼそのままの形で残すような逆浸透濃縮物を得ることができた。
【００３２】
比較例１
供給用一軸偏心ねじポンプに代えてプランジャポンプを用い、また排出用一軸偏心ねじポンプに代えて圧力制御弁を用い、更に濃縮ユニットの入口側圧力３．５〜４．０ＭＰａ及び濃縮ユニットの出口側圧力１．５〜２．０ＭＰａを目標としたこと以外は、実施例１と同様にして、トマト処理物を断続して５時間逆浸透濃縮した。
【００３３】
トマト処理物の濃縮ユニットへの供給時における脈動が大きく、その逆浸透濃縮物の濃縮ユニットからの排出時における飛び散りや含気が激しかった。また濃縮操作中、固形物に起因するプランジャポンプや圧力制御弁の目詰まりがしばしば起こり、その都度、濃縮操作を中止して、それらの清掃を行なった。断続して敢えてトマト処理物を逆浸透濃縮したところ、固形物が切断されたり、潰された、濃縮前のトマト処理物に含まれる固形物の形を殆ど止めない、固形物の含有量２０重量％、Ｂｒｉｘ６．０％の逆浸透濃縮物が得られた。
【００３４】
実施例２
図２について前記した二段循環式の逆浸透濃縮装置を用い、次の条件下でリンゴ処理物を連続して５時間逆浸透濃縮した。但しここでは、二段目の濃縮ユニットから排出された逆浸透濃縮物を循環せず、したがって二段一過式で逆浸透濃縮した。
条件
リンゴ処理物：リンゴの表皮、種子及び芯を除き、ビタミンＣの水溶液を散布しつつ破砕した後、加熱及び冷却した、固形物としてリンゴの果肉を４３重量％含有する、Ｂｒｉｘ１１．２％、温度６０℃の処理物。尚、固形物の含有量は、処理物を開口径２．８mmの濾過網を取付けた篩で篩ったときに該濾過網上に残る物の割合とした。
濃縮ユニット：一段目は管状半透膜としてＰＣＩ社製のＡＦＣ９９膜を支持した複数の管状膜モジュールを直列に接続した全膜面積７．８ｍ2のユニット、二段目は管状半透膜としてＰＣＩ社製のＡＦＣ９９膜を支持した複数の管状膜モジュールを直列に接続した全膜面積５．２ｍ2のユニット。
供給用一軸偏心ねじポンプ：一段目及び二段目共に兵神装備社製のモーノポンプで、一段目は８ＮＥＳ３０、二段目は１２ＮＥＳ３０。
排出用一軸偏心ねじポンプ：一段目及び二段目共に兵神装備社製のモーノポンプで、一段目は８ＮＥ３０、二段目は１２ＮＥ３０。
濃縮ユニットの入口側圧力：一段目は３．５〜４．０ＭＰａ、二段目は５．０〜６．０ＭＰａ。
濃縮ユニットの出口側圧力：一段目は２．５〜３．０ＭＰａ、二段目は３．０〜４．０ＭＰａ。
濃縮ユニットへのリンゴ処理物の供給量：一段目は５００Ｌ／ｈ、二段目は３５０Ｌ／ｈ。
濃縮ユニットからの逆浸透濃縮物の排出量：一段目は３５０Ｌ／ｈ、二段目は２４０Ｌ／ｈ。
【００３５】
リンゴ処理物又はその一段目の濃縮ユニットによる逆浸透濃縮物の各濃縮ユニットへの供給時における脈動はなく、逆浸透濃縮物の各濃縮ユニットからの排出時における飛び散りや含気もなかった。また固形物に起因する各供給用一軸偏心ねじポンプや各排出用一軸偏心ねじポンプの目詰まりもなく、濃縮前のリンゴ処理物に含まれる固形物をほぼそのままの形で残すような、固形物の含有量６０重量％、Ｂｒｉｘ１８．１％の逆浸透濃縮物が得られた。要するに、安定な操作且つ容易な工程管理の下に、固形物を含有するリンゴ処理物を逆浸透濃縮することができ、濃縮前のリンゴ処理物に含まれる固形物をほぼそのままの形で残すような逆浸透濃縮物を得ることができた。
【００３６】
比較例２
各供給用一軸偏心ねじポンプに代えてプランジャポンプを用い、また各排出用一軸偏心ねじポンプに代えて圧力制御弁を用い、更に一段目の濃縮ユニットの入口側圧力３．５〜４．０ＭＰａ、一段目の濃縮ユニットの出口側圧力２．５〜３．０ＭＰａ、二段目の濃縮ユニットの入口側圧力５．０〜６．０ＭＰａ及び二段目の濃縮ユニットの出口側圧力３．０〜４．０ＭＰａを目標としたこと以外は、実施例２と同様にして、リンゴ処理物を断続して５時間逆浸透濃縮した。
【００３７】
リンゴ処理物又はその一段目の濃縮ユニットによる逆浸透濃縮物の各濃縮ユニットへの供給時における脈動が大きく、逆浸透濃縮物の各濃縮ユニットからの排出時における飛び散りや含気が激しかった。また濃縮操作中、固形物に起因する各プランジャポンプや各圧力制御弁の目詰まりがしばしば起こり、その都度、濃縮操作を中止して、それらの清掃を行なった。断続して敢えてリンゴ処理物を逆浸透濃縮したところ、固形物が切断されたり、潰された、濃縮前のリンゴ処理物に含まれる固形物の形を殆ど止めない、固形物の含有量３０重量％、Ｂｒｉｘ１５．０％の逆浸透濃縮物が得られた。
【００３８】
実施例３
図２について前記した二段循環式の逆浸透濃縮装置を用い、次の条件下でイチゴ処理物を連続して５時間逆浸透濃縮した。但しここでも、二段目の濃縮ユニットから排出された逆浸透濃縮物を循環せず、したがって二段一過式で逆浸透濃縮した。
条件
イチゴ処理物：イチゴのへたを除去した後、破砕した、固形物としてイチゴの種子及び果肉を２８重量％含有する、Ｂｒｉｘ８．５％の処理物。尚、固形物の含有量は、処理物を開口径２．８mmの濾過網を取付けた篩で篩ったときに該濾過網上に残る物の割合とした。
濃縮ユニット：一段目は管状半透膜としてＰＣＩ社製のＡＦＣ９９膜を支持した複数の管状膜モジュールを直列に接続した全膜面積５．２ｍ2のユニット、二段目も管状半透膜としてＰＣＩ社製のＡＦＣ９９膜を支持した複数の管状膜モジュールを直列に接続した全膜面積５．２ｍ2のユニット。
供給用一軸偏心ねじポンプ：一段目及び二段目共に兵神装備社製のモーノポンプで、一段目は８ＮＥＳ３０、二段目は１２ＮＥＳ３０。
排出用一軸偏心ねじポンプ：一段目及び二段目共に兵神装備社製のモーノポンプで、一段目は８ＮＥ３０、二段目は１２ＮＥ３０。
濃縮ユニットの入口側圧力：一段目は３．５〜４．０ＭＰａ、二段目は５．０〜６．０ＭＰａ。
濃縮ユニットの出口側圧力：一段目は２．５〜３．０ＭＰａ、二段目は３．０〜４．０ＭＰａ。
濃縮ユニットへのイチゴ処理物の供給量：一段目は５００Ｌ／ｈ、二段目は４００Ｌ／ｈ。
濃縮ユニットからの逆浸透濃縮物の排出量：一段目は４００Ｌ／ｈ、二段目は３００Ｌ／ｈ。
【００３９】
イチゴ処理物又はその一段目の濃縮ユニットによる逆浸透濃縮物の各濃縮ユニットへの供給時における脈動はなく、逆浸透濃縮物の各濃縮ユニットからの排出時における飛び散りや含気もなかった。また固形物に起因する各供給用一軸偏心ねじポンプや各排出用一軸偏心ねじポンプの目詰まりもなく、濃縮前のイチゴ処理物に含まれる固形物をほぼそのままの形で残すような、固形物の含有量３５重量％、Ｂｒｉｘ１４．２％の逆浸透濃縮物が得られた。要するに、安定な操作且つ容易な工程管理の下に、固形物を含有するイチゴ処理物を逆浸透濃縮することができ、濃縮前のイチゴ処理物に含まれる固形物をほぼそのままの形で残すような逆浸透濃縮物を得ることができた。
【００４０】
比較例３
各供給用一軸偏心ねじポンプに代えてプランジャポンプを用い、また各排出用一軸偏心ねじポンプに代えて圧力制御弁を用い、更に一段目の濃縮ユニットの入口側圧力３．５〜４．０ＭＰａ、一段目の濃縮ユニットの出口側圧力２．５〜３．０ＭＰａ、二段目の濃縮ユニットの入口側圧力５．０〜６．０ＭＰａ及び二段目の濃縮ユニットの出口側圧力３．０〜４．０ＭＰａを目標としたこと以外は、実施例３と同様にして、イチゴ処理物を断続して５時間逆浸透濃縮した。
【００４１】
イチゴ処理物又はその一段目の濃縮ユニットによる逆浸透濃縮物の各濃縮ユニットへの供給時における脈動が大きく、逆浸透濃縮物の各濃縮ユニットからの排出時における飛び散りや含気が激しかった。また濃縮操作中、固形物に起因する各プランジャポンプや各圧力制御弁の目詰まりがしばしば起こり、その都度、濃縮操作を中止して、それらの清掃を行なった。断続して敢えてイチゴ処理物を逆浸透濃縮したところ、固形物が切断されたり、潰された、濃縮前のイチゴ処理物に含まれる固形物の形を殆ど止めない、固形物の含有量２０重量％、Ｂｒｉｘ１２．０％の逆浸透濃縮物が得られた。
【００４２】
【発明の効果】
既に明らかなように、以上説明した本発明には、安定な操作且つ容易な工程管理の下に、固形物を含有する野菜及び／又は果実処理物であってもそれを逆浸透濃縮することができ、また濃縮前の野菜及び／又は果実処理物に含まれる固形物をほぼそのままの形で残すような逆浸透濃縮物を得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る逆浸透濃縮方法に用いる装置を略示する全体図。
【図２】 本発明に係る逆浸透濃縮方法に用いる他の装置を略示する全体図。
【符号の説明】
１１〜１３・・管状膜モジュール、２１〜２３・・濃縮ユニット、３１〜３３・・供給用一軸偏心ねじポンプ、４１〜４３・・入口側圧力計、５１〜５５・・貯留タンク、６１〜６３・・排出用一軸偏心ねじポンプ、７１〜７３・・出口側圧力計
Claims (5)
- 野菜及び／又は果実処理物を複数の管状膜モジュールを接続した濃縮ユニットへ高圧下に流下させて逆浸透濃縮する方法において、野菜及び／又は果実処理物として野菜及び／又は果実の種子、表皮及び果肉から選ばれる少なくとも一種の固形物を含有するものを用い、かかる野菜及び／又は果実処理物を濃縮ユニットの入口側に接続した供給用一軸偏心ねじポンプにより管状膜モジュールへ供給すると共に、その逆浸透濃縮物を該濃縮ユニットの出口側に接続した排出用一軸偏心ねじポンプにより管状膜モジュールから排出し、この際に濃縮ユニットの入口側圧力が３〜６ＭＰａ、出口側圧力が１〜４ＭＰａとなるよう該供給用一軸偏心ねじポンプ及び／又は該排出用一軸偏心ねじポンプの回転数を周波数制御することを特徴とする逆浸透濃縮方法。
- 野菜及び／又は果実処理物を複数の管状膜モジュールを直列に接続した濃縮ユニットへ高圧下に一過式で流下させて逆浸透濃縮する請求項１記載の逆浸透濃縮方法。
- 野菜及び／又は果実処理物が３０〜６０重量％の固形物を含有するものである請求項１又は２記載の逆浸透濃縮方法。
- 濃縮ユニットの入口側圧力３〜５ＭＰａ、出口側圧力１〜３ＭＰａ、入口側圧力と出口側圧力との差１．５ＭＰａ以上の条件下で逆浸透濃縮する請求項１〜３のいずれか一つの項記載の逆浸透濃縮方法。
- トマト処理物を逆浸透濃縮する請求項１〜４のいずれか一つの項記載の逆浸透濃縮方法。
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