JP7147081B2 - キシロース加水分解液の脱色ろ過装置及びその脱色ろ過方法 - Google Patents

Description

本発明は、キシロース脱色の技術分野に属し、特にキシロース加水分解液の脱色ろ過装置及びその脱色ろ過方法に関する。

キシロース製造産業において、トウモロコシの穂軸はキシロースを製造するための主な原材料であり、トウモロコシの穂軸に大量の天然色素が含まれて、キシロース完成品の外観に大きな悪影響を与えるため、加水分解後の加水分解液を脱色処理する必要があり、一般的な脱色工程では、活性炭の利用率が低く、加水分解液に対する脱色が不十分である。開示番号がＣＮ２０２２２６８６６Ｕである特許において、キシロース加水分解液の脱色システム装置が開示されており、従来の一段脱色装置から三段脱色装置に変更することにより、イオン交換樹脂の負荷が大きく、イオン交換樹脂の使用寿命が短く、原材料や補助材料の消費量が大きく、その結果として、キシロースの生産コストが高まるなどの問題を解決する。しかし、このような設備を配置するには３階が必要とされ、占有空間が大きく、複数の人による補助作業が必要とされ、また、このシステムには３つのプレートフレームフィルタープレスが使用されており、ろ過ケーキを脱去するときに干炭が飛散して周辺の環境を汚染することがある。

本発明が解決しようとする技術的課題は、活性炭の利用率を向上させ、加水分解液の脱色が不十分であるという問題を改善し、かつ、設備が集約しており、占有空間が少なく、中間の過程が全て密閉設備の配管にて行われ、それにより周辺環境に対する汚染を低減させるキシロース加水分解液の脱色ろ過装置及びその脱色ろ過方法を提供することである。

本発明は以下のように実現される。キシロース加水分解液の脱色ろ過装置を提供し、この脱色ろ過装置は、脱色タンク、ろ過部、フィルタープレス、及び貯蔵タンクを含み、前記ろ過部は少なくとも３つの互いに並列接続されるフィルターを含み、少なくとも３つのフィルターは、それぞれ、スタンバイ、浸透ろ過対象及び洗浄対象の３種類の作業状態の間でサイクルを繰り返し、少なくとも１つのフィルターは洗浄対象状態にある洗浄対象フィルターであり、少なくとも１つのフィルターは浸透ろ過対象状態にある浸透ろ過対象フィルターであり、少なくとも１つのフィルターはスタンバイ状態にあるスタンバイフィルターであり、前記洗浄対象フィルターの内部に２回使用された廃炭が含有され、前記浸透ろ過対象フィルターの内部に１回使用された古炭が含有され、前記洗浄対象フィルターはさらにろ過に用いられると、洗浄してスタンバイフィルターとなり、前記洗浄対象フィルターは、投入されたキシロース加水分解液をろ過して廃炭液が得られ、前記フィルタープレスは、投入された廃炭液を加圧ろ過してプレートフレーム液を生成し、前記浸透ろ過対象フィルターは、投入されたプレートフレーム液をろ過して予備脱色液を形成し、前記予備脱色液は脱色タンクに入り、脱色タンクに加えられた新炭と混合して新炭液を形成し、前記スタンバイフィルターは、投入された新炭液をろ過して脱色液を形成し、前記貯蔵タンクは脱色液を仮貯蔵する。

さらに、前記洗浄対象フィルター、浸透ろ過対象フィルター、及びスタンバイフィルターには、全て加水分解液配管、新炭液配管、プレートフレーム液配管、予備脱色液配管、脱色液配管、及び廃炭液配管が設けられ、前記加水分解液配管に加水分解液弁が設けられ、前記新炭液配管に新炭液弁が設けられ、前記プレートフレーム液配管にプレートフレーム液弁が設けられ、前記予備脱色液配管に予備脱色液弁が設けられ、前記脱色液配管に脱色液弁が設けられ、前記廃炭液配管に廃炭液弁が設けられている。

さらに、前記廃炭液配管には、フィルタープレスの入口に連通する第１のポンプがさらに設けられている。

さらに、前記プレートフレーム液配管には、フィルタープレスの出口に連通する第２のポンプがさらに設けられている。

さらに、前記新炭液配管には、脱色タンクの出口に連通する第３のポンプがさらに設けられている。

さらに、前記予備脱色液配管には、脱色タンクの入口に連通する第４のポンプがさらに設けられている。

さらに、前記脱色タンクに撹拌器が設けられている。

本発明は以下のように実現される。キシロース加水分解液の脱色ろ過方法を提供し、この脱色ろ過方法は、前記したキシロース加水分解液の脱色ろ過装置を使用し、
弁を開いて、キシロース加水分解液が加水分解液配管から洗浄対象フィルターに入り、次に洗浄対象フィルターにおける廃炭を同伴させて廃炭液弁を介して廃炭液配管に入り、加水分解液が脱色ろ過を経て廃炭液になり、脱色ろ過後の加水分解液の透光率が０から７％～１０％に上昇し、洗浄対象フィルターを洗浄して、洗浄対象状態からスタンバイ状態にするステップ１と、
廃炭液配管内の廃炭液をフィルタープレスに送って加圧ろ過を行い、加圧ろ過による清液をプレートフレーム液とするステップ２と、
プレートフレーム液弁を開いて、プレートフレーム液配管内のプレートフレーム液を浸透ろ過対象フィルターに送り、プレートフレーム液が浸透ろ過対象フィルター内の古炭ろ過ケーキを浸透してろ過された後、予備脱色液弁を介して予備脱色液配管に入り、脱色ろ過を経て予備脱色液になり、浸透ろ過対象フィルターの状態が浸透ろ過対象状態から洗浄対象状態に変わり、脱色ろ過後のプレートフレーム液の透光率が７％～１０％から３０％～３５％に上昇するステップ３と、
予備脱色液配管内の予備脱色液を脱色タンクに送り、新炭を添加して所定時間撹拌し、次に新炭液配管内に送り、予備脱色液を添加した新炭と混合して新炭液を形成するステップ４と、
新炭液弁を開いて、新炭液が新炭液配管からスタンバイフィルターに入り、ろ過した清液は透光率が６５％以上の脱色液であり、脱色液弁を介して脱色液配管に入り、ろ過した新炭液が脱色液に変わり、スタンバイフィルターの状態がスタンバイ状態から浸透ろ過対象状態に変わるステップ５と、
最後に、脱色液配管内の脱色液を貯蔵タンクに収集し、このように加水分解液の脱色ろ過工程全体を完了するステップ６と、を含む。

従来技術に比べて、本発明のキシロース加水分解液の脱色ろ過装置及びその脱色ろ過方法では、加水分解液が洗浄対象フィルターに入ってろ過され、透光率が７％～１０％の廃炭液になり、洗浄対象フィルターから排出される廃炭液がフィルタープレスに入って加圧ろ過され、プレートフレーム液になり、フィルタープレスから排出されるプレートフレーム液が浸透ろ過対象フィルターに入ってろ過され、透光率が３０％～３５％の予備脱色液になり、浸透ろ過対象フィルターから排出される予備脱色液が脱色タンクに入って脱色タンクに加えられた新炭と混合して新炭液を形成し、脱色タンクから排出される新炭液がスタンバイフィルターに入ってろ過され、透光率が６５％よりも大きい脱色液になり、脱色液が貯蔵タンクに入って仮貯蔵される。本発明では、フィルタープレスを設けることにより、炭粉による周辺環境への汚染を効果的に低減させ、洗浄対象フィルター、浸透ろ過対象フィルター、及びスタンバイフィルターを設けることにより、キシロース加水分解液を効果的に脱色ろ過処理することができ、設備が集約しており、占有空間が少なく、且つ、脱色ろ過過程全体が密封環境にて行われ、汚染を低減させる。

本発明のキシロース加水分解液の脱色ろ過装置の好適な実施例の構造原理の模式的平面図である。 図１の作動原理の模式図である。

本発明が解決しようとする技術的課題、技術案及び有益な効果をより明確にするために、以下、図面及び実施例を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。なお、ここで説明する具体的な実施例は本発明を解釈するために過ぎず、本発明を限定するものではない。

図１及び図２に示すように、本発明のキシロース加水分解液の脱色ろ過装置の好適な実施例では、キシロース加水分解液の脱色ろ過装置は、脱色タンク１、ろ過部２、フィルタープレス３、及び貯蔵タンク７を含む。

前記ろ過部２は、少なくとも３つの互いに並列接続されるフィルターを含む。少なくとも３つのフィルターは、それぞれ、スタンバイ、浸透ろ過対象、及び洗浄対象の３種類の作業状態の間でサイクルを繰り返し、少なくとも１つのフィルターは洗浄対象状態にある洗浄対象フィルター２１であり、少なくとも１つのフィルターは浸透ろ過対象状態にある浸透ろ過対象フィルター２２であり、少なくとも１つのフィルターはスタンバイ状態にあるスタンバイフィルター２３である。前記洗浄対象フィルター２１の内部に２回使用された廃炭が含有され、前記浸透ろ過対象フィルター２２の内部に１回使用された古炭が含有され、前記洗浄対象フィルター２１は、さらに１回のろ過に用いられると、洗浄してスタンバイフィルター２３となる。

キシロース加水分解液が前記洗浄対象フィルター２１に入ってろ過され、廃炭液となり、前記廃炭液がフィルタープレス３に入って加圧ろ過され、プレートフレーム液を形成し、前記プレートフレーム液が浸透ろ過対象フィルター２２に入ってろ過され、予備脱色液となり、前記予備脱色液が脱色タンク１に入って脱色タンク１に加えられた新炭と混合して新炭液を形成し、前記新炭液がスタンバイフィルター２３に入ってろ過され、脱色液となり、前記脱色液が貯蔵タンク７に入って仮貯蔵される。

前記洗浄対象フィルター２１、浸透ろ過対象フィルター２２、及びスタンバイフィルター２３には、全て加水分解液配管４１、新炭液配管４２、プレートフレーム液配管４３、予備脱色液配管４４、脱色液配管４５、及び廃炭液配管４６が設けられる。前記加水分解液配管４１に加水分解液弁５１が設けられ、前記新炭液配管４２に新炭液弁５２が設けられ、前記プレートフレーム液配管４３にプレートフレーム液弁５３が設けられ、前記予備脱色液配管４４に予備脱色液弁５４が設けられ、前記脱色液配管４５に脱色液弁５５が設けられ、前記廃炭液配管４６に廃炭液弁５６が設けられている。

加水分解液弁５１、新炭液弁５２、及びプレートフレーム液弁５３、並びに予備脱色液弁５４と廃炭液弁５６を設けて制御することにより、少なくとも３つのフィルターは、異なる作業状態で切り替わり、洗浄対象フィルター２１、浸透ろ過対象フィルター２２及びスタンバイフィルター２３の役割として順次切り替えられる。

前記廃炭液配管４６には、フィルタープレス３の入口に連通する第１のポンプ６１がさらに設けられている。前記プレートフレーム液配管４３には、フィルタープレス３の出口に連通する第２のポンプ６２がさらに設けられている。前記新炭液配管４２には、脱色タンク１の出口に連通する第３のポンプ６３がさらに設けられている。前記予備脱色液配管４４には、脱色タンク１の入口に連通する第４のポンプ６４がさらに設けられている。

前記脱色タンク１には、撹拌器８がさらに設けられ、新炭と液体材料を十分に混合することを容易にする。

以下、具体的な実施例にて本発明のキシロース加水分解液の脱色ろ過装置の使用方法をさらに説明する。

（実施例１）
本発明は、キシロース加水分解液の脱色ろ過方法をさらに開示し、この脱色ろ過方法は前記したキシロース加水分解液の脱色ろ過装置を使用し、以下のステップを含む。

ステップ１、洗浄対象フィルター２１の弁５１を開いて、キシロース加水分解液が、図２における矢印に示すように加水分解液配管４１を介して洗浄対象フィルター２１に入り、次に、洗浄対象フィルター２１内の廃炭を同伴させて廃炭液弁５６を経て廃炭液配管４６に入る。この過程において、加水分解液は廃炭で一回目の脱色を行われ、脱色ろ過を経て廃炭液となり、脱色ろ過後の加水分解液の透光率が０から７％～１０％に上昇し、洗浄対象フィルター２１を洗浄して洗浄対象状態からスタンバイ状態に変更する。

ステップ２、廃炭液配管４６内の廃炭液をフィルタープレス３に送って加圧ろ過を行い、この過程は、廃炭液に含まれる廃炭を除去するためであり、加圧ろ過による清液はプレートフレーム液である。

ステップ３、浸透ろ過対象フィルター２２のプレートフレーム液弁５３を開いて、プレートフレーム液配管４３内のプレートフレーム液を浸透ろ過対象フィルター２２に送り、プレートフレーム液が浸透ろ過対象フィルター２２内の古炭ろ過ケーキを浸透してろ過された後、予備脱色液弁５４を介して予備脱色液配管４４に入る。この過程において、プレートフレーム液は古炭ろ過ケーキで二回目の脱色を行われ、脱色ろ過を経て予備脱色液となり、浸透ろ過対象フィルター２２の状態は浸透ろ過対象状態から洗浄対象に変わり、脱色ろ過後のプレートフレーム液の透光率が７％～１０％から３０％～３５％に上昇する。

ステップ４、予備脱色液配管４４内の予備脱色液を脱色タンク１に送り、図２における矢印に示すように新炭を添加して、所定時間撹拌し、次に新炭液配管４２に送る。この過程において、予備脱色液は添加した新炭で三回目に脱色され、新炭液となる。

ステップ５、スタンバイフィルター２３の新炭液弁５２を開いて、新炭液が新炭液配管４２を介してスタンバイフィルター２３に入り、ろ過された清液は透光率６５％以上の脱色液であり、脱色液弁５５を介して脱色液配管４５に入る。この過程は、新炭液内の古炭を除去し、古炭がフィルターのろ過板でろ過ケーキとなるためであり、ろ過後の新炭液は脱色液となり、スタンバイフィルター２３の状態はスタンバイ状態から浸透ろ過対象状態に変わる。

ステップ６、最後に、脱色液配管４５内の脱色液を貯蔵タンク７に収集し、このように、加水分解液の脱色ろ過工程全体を完了する。

以上は本発明の好適な実施例に過ぎず、本発明を制限するものではなく、本発明の精神及び原則を逸脱することなく行われる修正、等同置換や改良などであれば、本発明の特許範囲に含まれるものとする。

Claims (8)

1. キシロースを加水分解して得られるキシロース加水分解液の脱色ろ過装置であって、
   前記キシロース加水分解液が加水分解液配管（４１）を介して送られる、少なくとも３つの互いに並列接続されるフィルター（２１、２２、２３）を含むろ過部（２）と、
   前記ろ過部（２）のフィルター（２１、２２、２３）のそれぞれと廃活性炭液配管（４６）を介して接続されるフィルタープレス（３）と、
   前記フィルタープレス（３）で分離された液を前記ろ過部（２）のフィルター（２１、２２、２３）のそれぞれに送るためのプレートフレーム液配管（４３）と、
   前記ろ過部（２）のフィルター（２１、２２、２３）でろ過された液が予備脱色液配管（４４）を介して接続される脱色タンク（１）と、
   前記脱色タンク（１）で混合された液および新活性炭とを前記ろ過部（２）のフィルター（２１、２２、２３）のそれぞれに送るための新活性炭液配管（４２）と、
   前記ろ過部（２）のフィルター（２１、２２、２３）でろ過された液が脱色液配管（４５）を介して接続される貯蔵タンク（７）と、を備え、
   少なくとも１つのフィルターは、洗浄対象状態にある洗浄対象フィルター（２１）であり、少なくとも１つのフィルターはろ過対象状態にあるろ過対象フィルター（２２）であり、少なくとも１つのフィルターはスタンバイ状態にあるスタンバイフィルター（２３）であり、
   前記洗浄対象フィルター（２１）の内部に２回使用された廃活性炭が含有され、
   前記ろ過対象フィルター（２２）の内部に１回使用された古活性炭が含有され、
   前記洗浄対象フィルター（２１）はさらにろ過に用いられると、洗浄してスタンバイフィルター（２３）となり、
   前記洗浄対象フィルター（２１）は、投入されたキシロース加水分解液をろ過して廃活性炭液が得られ、前記フィルタープレス（３）は、投入された廃活性炭液を加圧ろ過してプレートフレーム液を生成し、前記ろ過対象フィルター（２２）は、投入されたプレートフレーム液をろ過して予備脱色液を形成し、前記予備脱色液は脱色タンク（１）に入り、脱色タンク（１）に加えられた新活性炭と混合して新活性炭液を形成し、前記スタンバイフィルター（２３）は、投入された新活性炭液をろ過して脱色液を形成し、前記貯蔵タンク（７）は脱色液を仮貯蔵し、
   少なくとも３つのフィルター（２１、２２、２３）は、それぞれ、スタンバイ、ろ過対象及び洗浄対象の３種類の作業状態の間でサイクルを繰り返す構成である、ことを特徴とするキシロース加水分解液の脱色ろ過装置。
2. 前記新活性炭液配管（４２）に新活性炭液弁（５２）が設けられ、
   前記プレートフレーム液配管（４３）にプレートフレーム液弁（５３）が設けられ、
   前記予備脱色液配管（４４）に予備脱色液弁（５４）が設けられ、
   前記脱色液配管（４５）に脱色液弁（５５）が設けられ、
   前記廃活性炭液配管（４６）に廃炭液弁（５６）が設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載のキシロース加水分解液の脱色ろ過装置。
3. 前記廃活性炭液配管（４６）には、フィルタープレス（３）の入口に連通する第１のポンプ（６１）がさらに設けられている、ことを特徴とする請求項２に記載のキシロース加水分解液の脱色ろ過装置。
4. 前記プレートフレーム液配管（４３）には、フィルタープレス（３）の出口に連通する第２のポンプ（６２）がさらに設けられている、ことを特徴とする請求項２に記載のキシロース加水分解液の脱色ろ過装置。
5. 前記新活性炭液配管（４２）には、脱色タンク（１）の出口に連通する第３のポンプ（６３）がさらに設けられている、ことを特徴とする請求項２に記載のキシロース加水分解液の脱色ろ過装置。
6. 前記予備脱色液配管（４４）には、脱色タンク（１）の入口に連通する第４のポンプ（６４）がさらに設けられている、ことを特徴とする請求項２に記載のキシロース加水分解液の脱色ろ過装置。
7. 前記脱色タンク（１）に撹拌器（８）が設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載のキシロース加水分解液の脱色ろ過装置。
8. キシロースを加水分解して得られるキシロース加水分解液の脱色ろ過方法であって、
   請求項２～７のいずれか１項に記載のキシロース加水分解液の脱色ろ過装置を使用し、
   弁（５１）を開いて、キシロース加水分解液が加水分解液配管（４１）から洗浄対象フィルター（２１）に入り、次に洗浄対象フィルター（２１）における廃活性炭を同伴させて廃活性炭液弁（５６）を介して廃活性炭液配管（４６）に入り、キシロース加水分解液が脱色ろ過を経て廃活性炭液になり、脱色ろ過後の加水分解液の透光率が０から７％～１０％に上昇し、洗浄対象フィルター（２１）を洗浄して、洗浄対象状態からスタンバイ状態にするステップ１と、
   廃活性炭液配管（４６）内の廃活性炭液をフィルタープレス（３）に送って加圧ろ過を行い、加圧ろ過による清液をプレートフレーム液とするステップ２と、
   プレートフレーム液弁（５３）を開いて、プレートフレーム液配管（４３）内のプレートフレーム液をろ過対象フィルター（２２）に送り、プレートフレーム液がろ過対象フィルター（２２）内の古活性炭ろ過ケーキを浸透してろ過された後、予備脱色液弁（５４）を介して予備脱色液配管（４４）に入り、脱色ろ過を経て予備脱色液になり、ろ過対象フィルター（２２）の状態がろ過対象状態から洗浄対象状態に変わり、脱色ろ過後のプレートフレーム液の透光率が７％～１０％から３０％～３５％に上昇するステップ３と、
   予備脱色液配管（４４）内の予備脱色液を脱色タンク（１）に送り、新活性炭を添加して所定時間撹拌し、次に新活性炭液配管（４２）内に送り、予備脱色液を添加した新活性炭と混合して新活性炭液を形成するステップ４と、
   新活性炭液弁（５２）を開いて、新活性炭液が新活性炭液配管（４２）からスタンバイフィルター（２３）に入り、ろ過した清液は透光率が６５％以上の脱色液であり、脱色液弁（５５）を介して脱色液配管（４５）に入り、ろ過した新活性炭液が脱色液に変わり、スタンバイフィルター（２３）の状態がスタンバイ状態からろ過対象状態に変わるステップ５と、
   最後に、脱色液配管（４５）内の脱色液を貯蔵タンク（７）に収集し、このようにキシロース加水分解液の脱色ろ過工程全体を完了するステップ６と、を含む、ことを特徴とするキシロース加水分解液の脱色ろ過方法。

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