JP4815552B2 - 焼酎粕濃縮液の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、焼酎粕濃縮液の製造方法に関し、詳しくは、濃縮液の流動性に優れ、ポンプでの輸送を可能にする焼酎粕濃縮液の製造方法に関する。

１９９３年に日本を含む多数の国々でロンドン条約（廃棄物その他の投棄による海洋汚染の防止に関する条約）が採択された。焼酎粕は現在同条約の除外品目として認められているが、現実問題としてはこのまま従来の海洋投棄を継続することは困難な情勢であり、全量陸上処理することを目標に焼酎業界での努力がなされてきた。

焼酎粕には、通常、水分と固形分が含まれ、水分は９０重量％以上含まれ、固形分には、多量のたんぱく質、でん粉、繊維分等が含まれている。

かかる焼酎粕の陸上処理として焼却処理も考えられるが、焼却設備や燃料コストが高くなるため、好ましい手法とは言えない。

このため近年、焼酎粕の成分に着目して、飼料を製造する方法が特許文献１、２に提案されている。

特許文献１に記載の技術は、焼酎粕を液体分と固体分に分離し、該液体分の懸濁物質を１００（ｇ／ｌ）以下に調整後、該液体分と該固体分をそれぞれ別々に乾燥させ、その後、該液体分乾燥物および該固体分乾燥物を混合することを特徴とする焼酎粕から得られる飼料の製造方法である。

特許文献２に記載の技術は、焼酎蒸留残渣液を固液分離し、その分離液を濃縮させて水分含有率６５％〜８０％の濃縮液を抽出し、該濃縮液と乾草や穀類等の混合原料を所定の割合で混合させてウエットタイプ飼料を製造する方法である。
特許第３４９５４２９号公報 特許第２９７６０７２号公報

特許文献１、２に記載のように、焼酎粕から飼料を製造する際、一般に前処理として焼酎粕の原液を固液分離し、そのうちの固形分を乾燥設備に送って乾燥処理する一方、分離液を濃縮設備に送って濃縮処理する。濃縮処理された濃縮液は、濃縮液貯蔵タンク等に輸送され、貯蔵される。

ここで、濃縮処理された濃縮液は固形分濃度が高められる結果、粘性を有しているため、流動性が悪く、固形分濃度が高められる程ポンプでの輸送が困難となってハンドリング性に劣る問題がある。

そこで、本発明の課題は、濃縮処理された濃縮液の流動性に優れ、ポンプでの輸送を可能にする焼酎粕濃縮液の製造方法を提供することにある。

本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。

上記課題は、以下の各発明によって解決される。

（請求項１）
焼酎粕を固液分離手段を用いて固液分離して得られた分離液を、蒸留手段により濃縮して濃縮液を製造する方法において、
前記固液分離手段は、スクリュープレス、デカンタ、セラミックフィルターの少なくともいずれか２種を直列的に併用し、
前記蒸留手段は、加熱された分離液を、スプレーノズルから減圧状態にある蒸発缶の胴内に接線方向から導入するように噴霧するスプレー式蒸発缶を用い、
前記分離液中のＳＳ濃度を１，０００ｍｇ／ｌ以上６，０００ｍｇ／ｌ以下にすることを特徴とする焼酎粕濃縮液の製造方法。

（請求項２）
前記固液分離手段は、２種を直列的に併用し、スクリュープレスの後にデカンタを併用することを特徴とする請求項１記載の焼酎粕濃縮液の製造方法。

（請求項３）
前記固液分離手段は、３種を直列的に併用し、スクリュープレス、デカンタの後にセラミックフィルターを併用することを特徴とする請求項１記載の焼酎粕濃縮液の製造方法。

（請求項４）
前記濃縮液の固形分濃度は４０重量％以上であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の焼酎粕濃縮液の製造方法。

本発明によると、濃縮処理された濃縮液の流動性に優れるようになり、ポンプでの輸送も可能となる焼酎粕濃縮液の製造方法を提供することができる。

本発明は、焼酎粕を固液分離手段を用いて固液分離した後、蒸留手段により濃縮して濃縮液を製造する方法において、固液分離した後の分離液中のＳＳ濃度を６，０００ｍｇ／ｌ以下にすることを特徴とする。

本発明において、ＳＳ濃度の測定方法は、昭和４６年環境省告示第５９号別表に規定する方法に従った。

固液分離した後の分離液中のＳＳ濃度を６，０００ｍｇ／ｌ以下にすることで、後工程である濃縮設備に溶解性極小粒子のみが含まれた分離液を流入させることができる。これにより、濃縮設備によって得られる濃縮液の粘度を１５０ｃｐ以下とすることができ、流動性に優れた濃縮液とすることができ、通常のポンプ輸送を可能にすることができて濃縮液のハンドリング性に優れるようになる。

より好ましいＳＳ濃度は３，０００ｍｇ／ｌ以下とすることであり、更に好ましくは１，０００ｍｇ／ｌ以下とすることである。

ＳＳ濃度の下限値は固液分離手段の分離能にも依存するが、本発明の目的を達成する上記６，０００ｍｇ／ｌ以下であれば本発明において特に限定されるものではない。

本発明に係る濃縮液の製造方法の一例を添付の図面に基づいて説明する。

図１は、本発明に係る濃縮液の製造方法を含む焼酎粕の処理の一例を示すフロー図である。

図１に示すように、焼酎粕は例えばタンクローリーにより処理設備に搬入され、原液貯留タンク１に貯留される。原液貯留タンク１には、腐敗防止のために例えばスチームコイルを内蔵しており、タンク内の温度は焼酎粕温度を６０〜８０℃に保たれる。また原液貯留タンク１には固形分の沈降防止のために攪拌機（図示せず）を設けることが好ましい。

原液貯留タンク１に搬入される焼酎粕（以下、原液ともいう）は固形分濃度が約６〜１０重量％の範囲であり、エタノール濃度が約０．３〜０．８重量％の範囲である。

原液貯留タンク１に貯留された原液は、図示しないポンプにより固液分離設備２に送られ、固液分離される。

本発明において固液分離設備２に用いられる具体的な固液分離手段は、固液分離した後の分離液中のＳＳ濃度を６，０００ｍｇ／ｌ以下にすることができるものであれば何ら制限なく用いることができるが、中でも、スクリュープレス、デカンタ、セラミックフィルターを好ましく用いることができる。

固液分離設備２に用いられる固液分離手段は、いずれか１種を単独で用いてもよいし、２種以上を直列的に併用してもよい。特に２種以上の固液分離手段をその特性に応じて使い分け、原液又は分離液中のＳＳ濃度を徐々に小さくなるように固液分離することにより、より効率良く分離液中のＳＳ濃度を６，０００ｍｇ／ｌ以下とすることができる。

図２は、固液分離設備２の一例として、２種の固液分離手段２１、２２を併用した態様を示している。

ここで、固液分離手段２１がスクリュープレスであり、固液分離手段２２がデカンタである場合について説明すると、原液貯留タンク１内の原液は、まずスクリュープレス２１に供給される。スクリュープレス２１は、出口に向けて谷径が次第に太くなるスクリューの外周に、小孔やスリット等が形成されたスクリーンが設けられ、原液をスクリューによって出口に向けて移送する過程で、スクリーンから分離液を取り出し、その分離液をデカンタ２２に供給する。このスクリュープレス２１では、原液中の固形分のうち、繊維等の比較的大きな固形分について分離される。

スクリュープレス２１において分離された分離液は、デカンタ２２に供給される。デカンタ２２では、スクリュープレス２１から供給された分離液を遠心力によって更に脱水することで、スクリュープレス２１では分離できなかった微小な固形分を遠心分離する。

スクリュープレス２１及びデカンタ２２を経て分離された分離液は濃縮設備３に送られ、スクリュープレス２１及びデカンタ２２のそれぞれで分離された固形分は乾燥設備７に送られる。

また、図２において、固液分離手段２１としてデカンタを用い、固液分離手段２２としてセラミックフィルターを用いる態様とすることもできる。この場合、原液貯留タンク１内の原液は、まずデカンタ２１に供給され、固形分と分離液とに遠心分離され、そのうちの分離液がセラミックフィルター２２に供給される。セラミックフィルター２２は、例えば、セラミック繊維を織布状、フェルト状に加工したフィルターや、多孔質焼結体としたフィルター等からなり、デカンタ２１で分離された分離液から更に固形分をろ過する。

デカンタ２１及びセラミックフィルター２２を経て分離された分離液は濃縮設備３に送られ、デカンタ２１及びセラミックフィルター２２のそれぞれで分離された固形分は乾燥設備７に送られる

図３は、固液分離設備２の他の例として、３種の固液分離手段２１、２２、２３を併用した態様を示している。

ここで、固液分離手段２１がスクリュープレスであり、固液分離手段２２がデカンタであり、固液分離手段２３がセラミックフィルターである場合、原液貯留タンク１内の原液は、スクリュープレス２１、デカンタ２２及びセラミックフィルター２３の順に固液分離され、分離液は濃縮設備３に送られ、スクリュープレス２１、デカンタ２２及びセラミックフィルター２３のそれぞれで分離された固形分は乾燥設備７に送られる。

このような固液分離設備２では、最終的に固形分と分離される分離液中のＳＳ濃度を６，０００ｍｇ／ｌ以下、好ましくは３，０００ｍｇ／ｌ以下、より好ましくは１，０００ｍｇ／ｌ以下となるように、固液分離手段における固形分の分離能力を調整する。例えば、スクリュープレスの場合はスクリュー外周のスクリーンの目（孔径）、デカンタの場合は遠心分離の際の駆動条件、セラミックフィルターの場合はフィルターの目（孔径）を規定することにより、分離液中のＳＳ濃度を６，０００ｍｇ／ｌ以下、好ましくは３，０００ｍｇ／ｌ以下、より好ましくは１，０００ｍｇ／ｌ以下となるようにする。

なお、固液分離設備２は目詰まり防止を実施するために定期的に洗浄することが好ましく、また運転状況に応じて一定期間運転後、苛性ソーダを使用した洗浄を行う。この薬液洗浄は自動洗浄システムとなるように構成されることが好ましい。例えば目詰まり状況を分離液の減少量を検出して、その検出信号をトリガーとして苛性ソーダの供給設備を稼動させて一定時間洗浄運転した後、運転を停止するようなシーケンスプログラムを組むことにより、自動運転が可能となる。

濃縮設備３には、固液分離設備２で分離され、ＳＳ濃度を６，０００ｍｇ／ｌ以下とされた分離液が供給される。濃縮設備３に送られた分離液は蒸気で加熱し、分離液中の水分を蒸発させることで濃縮する。この濃縮設備３においては、固液分離設備２から供給されたＳＳ濃度を６，０００ｍｇ／ｌ以下の分離液を全固形分（ＴＳ）濃度約４０重量％以上に濃縮することが好ましい。

濃縮設備３としては、特に限定されないが、蒸発缶等を用いることができ、例えば３重効用缶（３重効用システム）を採用することは分離効率を向上させる上で好ましい。蒸発缶としてはスプレー式のものを好ましく用いることができる。

以下に、本発明において好ましい濃縮設備３の一例について説明する。

図４は、スプレー式蒸発缶を用いた濃縮設備３の一例を示す全体構成図、図５は、スプレー式蒸発缶のサイクロン部を示す要部断面図である。

この濃縮設備３は、内部にスプレーノズル３１を備えた蒸発缶３２と、この蒸発缶３２の底部３２ａに供給された分離液をスプレーノズル３１から吐出するべく加圧するポンプ３３と、このポンプ３３とスプレーノズル３１との間に配設され、管路内の分離液を加熱する加熱器３４と、ポンプ３３と加熱器３４との間に設置された濃度調節計３５の測定信号により濃縮液を排出する排出機構３６を有している。

蒸発缶３２の内部は、図示しない真空ポンプと連通しており、この真空ポンプによって減圧されている。蒸発缶３２には、細径の底部３２ａに固液分離設備２から供給された分離液が溜められると共に太径胴部の缶径接線方向に、スプレーボックス３２１が取り付けられている。スプレーボックス３２１は、図５に示すようにスプレーノズル３１を内蔵した直管部３２１ａと、蒸発缶３２の接線方向に開口した曲管部３２１ｂとから構成されている。従って、直管部３２１ａでスプレーノズル３１によって噴霧された分離液は、蒸発した後、曲管部３２１ｂから蒸発缶３２の胴内に接線方向から導入される。

蒸発缶３２の頂部は、後述するドレン処理設備５と連通しており、頂部から蒸発した水分は、ドレン処理設備５において凝縮される。

加熱器３４は、加熱源としての蒸気が供給されると共に、ポンプ３３によって蒸発缶３２の底部３２ａ内の分離液が供給され、内部で熱交換が行われることにより、分離液を加熱する。例えば、加熱器３４に供給する蒸気温度を８０℃とすることにより、５５℃の分離液を７０℃まで加熱する。蒸気が分離液を加熱して凝縮した後の凝縮水は、加熱器３４より外部に排出される。

排出機構３６は、ポンプ３３と加熱器３４との間に配設されており、濃度調節計３５による検知結果が所定の濃度に達すると、コントロール弁３６１を開き、排出ポンプ３６２によって濃縮液を排出する。

かかる濃縮設備３では、真空ポンプによって所定の真空度まで減圧された蒸発缶３２の底部３２ａに貯留された分離液を、ポンプ３３、加熱器３４、スプレーノズル３１、スプレーボックス３２１の順に強制循環すると共に、加熱器３４に蒸気を供給する。

ポンプ３３によって循環される分離液は、加熱器３４において加熱された後、スプレーノズル３１から減圧状態にある蒸発缶３２の胴内に接線方向から導入されて噴霧される。噴霧された分離液は、サイクロン効果によって気液分離が促進され、蒸気が蒸発缶３２の頂部から排出されると共に、濃縮された液体が蒸発缶３２の底部３２ａに貯留され、所定の濃度になるまで、以上の動作が繰り返される。

蒸発缶３２内の液濃度が所定の濃度に達すると、濃度調節計３５が信号を発し、コントロール弁３６１が開となり、濃縮液が外部に排出される。

濃縮設備３には、分離液の分離効率を向上させる上で、蒸発缶３２を用いた例えば３重効用缶（３重効用システム）を採用することが好ましい。

濃縮設備３内の蒸発缶３２内にスケーリングなどが発生すると濃縮効率が低下するので、毎日温水で洗浄を行うことが好ましい。この洗浄運転は濃縮工程の一部として予めプログラミングされており、完全自動運転で行われることが好ましい。洗浄排液は原液貯留タンク１に返送され、また運転状況に応じて一定期間運転後、苛性ソーダを使用した洗浄を行う。

濃縮設備３によって濃縮された濃縮液は、濃縮液貯蔵タンク４に貯蔵された後、タンクローリーなどにより外部に搬出され、具体的には液体の飼料原料として飼料製造会社に販売される。

ここで、濃縮設備３に供給された分離液は固液分離設備２によってＳＳ濃度を６，０００ｍｇ／ｌ以下に予め前処理されているため、この分離液を濃縮することにより得られた濃縮液は、非常に流動性に優れており、濃縮設備３から濃縮液貯蔵タンク４等への輸送の際、通常のポンプによる輸送が可能となり、極めてハンドリング性に優れた濃縮液となる。特に、濃縮整備３においてＴＳ濃度約４０重量％以上の極めて高濃度の濃縮液を製造する場合でも、得られる濃縮液は１５０ｃｐ以下の粘度となって極めて流動性に優れるようになり、本発明において顕著な効果を発揮する。

濃縮設備３で発生する蒸発蒸気は、ドレン処理設備５により凝縮され、濃縮ドレンとなる。ドレン処理設備５はコンデンサであり、ドレン処理塔を備えている。蒸発蒸気を冷却するための冷媒は例えば冷却水が用いられ、蒸気と冷却水の間で熱交換され、蒸気を凝縮させる。冷却水との熱的な接触は、ドレン処理塔に至る過程で行われることが凝縮を効率的に行う上で好ましい。

得られた濃縮ドレンは、ＢＯＤ濃度が高いので、ドレン処理塔でＢＯＤの主要因であるアルコール（エタノール）を蒸留、回収する。

ドレン処理塔の塔頂からは約７０重量％のエタノール溶液が回収され、ボイラ設備の燃料として使用でき、燃料使用量を低減することができる。

ドレン処理塔の塔底からは、エタノール濃度約１５０〜３００ｍｇ／ｌの排液が発生し、この排液は排水処理設備６に送られ、処理される。

ドレン処理設備５からの缶出液、脱臭排水及び各洗浄排水等を河川放流可能な水質へ微生物処理する。膜分離活性汚泥方式の採用により省スペースの実現、良好な処理水を得ることができる。

設備近くに公共下水道がある場合には、ドレン処理設備のみで直接放流可能な水質にすることが可能であり、排水処理設備を省略することができる。

なお、他の好ましい態様として、上記の濃縮液を更に乾燥して、乾燥品として飼料販売会社に販売することも可能である。かかる乾燥品を製造するには、濃縮液を乾燥設備７に送って乾燥する。

乾燥設備７は、特に限定されるわけではないが、例えば旋回式気流乾燥装置を用いることが好ましい。

乾燥設備７には、固液分離設備２からの脱水ケーキ及び濃縮設備３からの濃縮液が供給され、これらを混合し、その混合物を高温空気の流れの中に分散投入して、効率良く、水分濃度１２重量％以下まで乾燥する。

空気加熱源は、蒸気を使用することが好ましい。

乾燥品は乾燥品ストックタンク（図示せず）に貯留され場外搬出され、例えば乾燥品として飼料販売会社に販売される。

乾燥設備７で発生する排気は臭気成分を含む場合には必要に設けられる脱臭設備（図示せず）へ送られ脱臭される。

乾燥設備からの排気は、アセトアルデヒドを多く含むため、脱臭スクラバーにて臭気除去後大気へ放出される。

前述の排水処理設備６では、ドレン処理設備５からの缶出液、脱臭排水及び各洗浄排水等を混合して、河川放流可能な水質となるように微生物処理する。また膜分離活性汚泥方式の採用により、省スペースの実現、良好な処理水を得ることができる。

上記のようにして得られた濃縮液は、繊維原料、蛋白原料、穀類、ミネラル、ビタミン等の栄養源となる成分と配合され、通常の混合手段を用いて家畜等の飼料を製造することできる。

以下、実施例により、本発明の効果を例証する。

（実施例１）
九州の大麦焼酎製造会社で発生した焼酎粕を、以下に示す固液分離設備で固液分離することで、分離液中のＳＳ濃度が１，０００ｍｇ／ｌとなる分離液を得た。

固液分離は、スクリュープレス（スクリーン目０．８ｍｍ）とデカンタ（３，０００Ｇ）とセラミックフィルターとを組み合わせて実施した。

次いで、得られた分離液を、図４に示す濃縮設備で濃縮することにより、濃縮液中のＴＳ（固形分）濃度が４０重量％となる濃縮液を得た。

上記のようにしてにして得られた濃縮液の粘度を測定した結果を表１に示す。なお、粘度の測定は、Ｂ型粘度計による６０℃粘度測定法による。

（実施例２）
実施例１と同一の焼酎粕を、以下に示す固液分離設備で固液分離することで、分離液中のＳＳ濃度が６，０００ｍｇ／ｌとなる分離液を得た。

固液分離は、スクリュープレス（スクリーン目１．０ｍｍ）とデカンタ（３，０００Ｇ）とを組み合わせて実施した。

次いで、得られた分離液を、実施例１と同様の濃縮設備で濃縮することにより、濃縮液中の固形分濃度が４０重量％となる濃縮液を得た。

得られた濃縮液の粘度を測定した結果を表１に示す。

（比較例１）
実施例１と同一の焼酎粕を、以下に示す固液分離設備で固液分離することで、分離液中のＳＳ濃度が１０，０００ｍｇ／ｌとなる分離液を得た。

固液分離は、デカンタ（３，０００Ｇ）のみ用いた。

次いで、得られた分離液を、実施例１と同様の濃縮設備で濃縮することにより、濃縮液中のＴＳ（固形分）濃度が４０重量％となる濃縮液を得た。

得られた濃縮液の粘度を測定した結果を表１に示す。

（比較例２）
実施例１と同一の焼酎粕を、以下に示す固液分離設備で固液分離することで、分離液中のＳＳ濃度が１５，０００ｍｇ／ｌとなる分離液を得た。

固液分離は、スクリュープレス（スクリーン目１．０ｍｍ）のみ用いた。

次いで、得られた分離液を、実施例１と同様の濃縮設備で濃縮することにより、濃縮液中のＴＳ（固形分）濃度が４０重量％となる濃縮液を得た。

得られた濃縮液の粘度を測定した結果を表１に示す。

本発明に係る濃縮液の製造方法を含む焼酎粕の処理の一例を示すフロー図 固液分離設備として２種の固液分離手段を併用した態様を示すフロー図 固液分離設備として３種の固液分離手段を併用した態様を示すフロー図 濃縮設備を示すフロー図 蒸発缶を示す断面図

符号の説明

１：原液貯留タンク
２：固液分離設備
２１、２２、２３：固液分離手段
３：濃縮設備
４：濃縮液貯蔵タンク
５：ドレン処理設備
６：排水処理設備
７：乾燥設備

Claims (4)

1. 焼酎粕を固液分離手段を用いて固液分離して得られた分離液を、蒸留手段により濃縮して濃縮液を製造する方法において、
   前記固液分離手段は、スクリュープレス、デカンタ、セラミックフィルターの少なくともいずれか２種を直列的に併用し、
   前記蒸留手段は、加熱された分離液を、スプレーノズルから減圧状態にある蒸発缶の胴内に接線方向から導入するように噴霧するスプレー式蒸発缶を用い、
   前記分離液中のＳＳ濃度を１，０００ｍｇ／ｌ以上６，０００ｍｇ／ｌ以下にすることを特徴とする焼酎粕濃縮液の製造方法。
2. 前記固液分離手段は、２種を直列的に併用し、スクリュープレスの後にデカンタを併用することを特徴とする請求項１記載の焼酎粕濃縮液の製造方法。
3. 前記固液分離手段は、３種を直列的に併用し、スクリュープレス、デカンタの後にセラミックフィルターを併用することを特徴とする請求項１記載の焼酎粕濃縮液の製造方法。
4. 前記濃縮液の固形分濃度は４０重量％以上であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の焼酎粕濃縮液の製造方法。

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