JPH03244375A - 稀薄アルコール溶液の超音波処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ：屋貰上のｆり用分野］ この発明は稀薄アルコール溶液の超音波処理装置に関す
るものである。

［従来の技術］ 従来例えば水中で振動子に超音波振動を行わせてキャビ
テーションを生じさせ水蒸気を発生させることが行われ
ている。又、酒類に超音波振動を作用させてビールの泡
抜きやウィスキーの熟成に利用することが行われている
が、キャビテーションの発生しないものであってアルコ
ールを気化させるためには全く利用されていなかった。

又、従来のアルコール醗酵においては例えば約１２％等
の一定濃度以上のアルコール４度に達すると酵母菌のア
ルコール生成力は抑制される。近年アルコール耐性菌が
発見されているが、これによってもアルコール濃度が１
５％を超えるとアルコール生成力は抑制される。醗酵母
液中の添加炭水化物の約１０％から２０％が未醗酵のま
ま残存しており、日本酒のように澱粉質を原料として麹
黴によって糖化したものを酵ａ菌によるアルコール醗酵
をさせた場合添加澱粉質がデキストリン。

繊維素、澱粉質のまま酒粕として添加物のおよそ５０％
ち残存する。省資源、環境汚染防止のうえからも問題が
多い。さらにこの醗酵母液を濾過して得られる酒類を蒸
留して高濃度のアルコールにするにはアルコール１０ｎ
に対して憚料となる石油を約７．５Ｉ２要するといわれ
ている。しかも蒸気化したアルコールを（合印凝縮させ
る冷却のエネルギーは無視できない。高濃度アルコール
を製造するにはほぼ同一の菟の石油を必要とすることは
公知である。

又、従来ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド等のアル
デヒドを製造する場合には有機水銀９．無機水銀等を使
用している。これらの１５境汚染問題の発Ｉｔがあるこ
とは公知である。

［発明が解決しようとする課題］ この発明はこのような点を解決してきわめてわずかのエ
ネルギーによって稀薄アルコール溶液からアルコールを
気化して高濃度のアルコールを得たりアルデヒドのＮ　
Ｌができるようにした稀薄アルコ−ｙし溶酸の超音波処
理装置を提供するちのである。

［課題を解決するための手段］ この発明は内部に振動部材を配置しかつ温情アルコール
溶液を収容し密閉した超音波処理器と、前記振動部材に
超音波振動を行わせるための信号を発する超音波発信機
と、前記超音波処理器の上面を覆って発生流体を案内す
る流路と、この流路を通って送られてきた流体を収容す
る貯府槽とを包含することを特徴とする稀薄アルコール
濡液の超音波処理装置を提供するちのである。

［実施例］ 以下図面を９昭しながらこの究明の実施例について説明
する。

この発明の一実流例を示す第１図において、１０は醗酵
槽、１１はこの醗酵槽内へ原料を供給する原料タンク、
１２はこの原料タンクに連結した雑菌の混入するのを防
止するミクロフィルタ、１３は醗酵槽１０内で醗酵中の
母液９０を撹拌する撹拌羽根、１５はこの撹拌羽根を駆
動する電動機である。醗酵槽ｌＯの周囲には図示してな
いヒ夕−や１合印水循工３手段が設けてあって内部の温
度を例えば３０℃程度の一定温度に保つようになってい
る。

１６は下部が容器状で上部を逆円錐状に形成した例えば
ステンレス製等よりなる容器１７を有する超音波処理器
で、超音波発信機１８からの信号主流を受けて超音波振
動を行う振動子よりなる振動部材２０が設けてあり、か
つ内部には循環ポンプ２１によりパイプ２２．２３を通
って醗酵槽１０力の母ｉａ　９０を稀薄アルコール溶液
９１として：Ｊ＆　’ｉＸさせるようになっている。２
５は気体の流入用連結口で、例えば炭酸ガス、チッソ、
ヘリニウム。水素等の不活性気体の図示してないボンベ
を連結して超音波処理器１６内における道入口２６より
吐出して不活性気体の雰囲気を形成するようになってお
り、炭酸ガスがより望ましいものである。

ｑＨに超音波処理器１６は醗酵槽ＩＯに直接連結しなく
てもよく、かつ内部に収容する稀薄アルコールｒａｉｆ
ｆ１９１としてはメチルアルコール、エチルアルコール
、プロピルアルコール、ブチルアルコール等を使用でき
る。図示した装置ではアルコール醗酵母液、アルコール
醗酵ｅＭの上ずみ液あるいはアルコール醗酵母液を濾過
した母液等のいずれを供給するようにしてあってもよい
。又、超音波振動の振動部材２０としては水晶板振動子
。

チタン酸バリュウム系磁器５Ｎｒ７Ｉ子、ニッケルフェ
ライト振動子、金属６Ｂ歪振動子あるいはこれらの振動
子を容器１７の外部に配置して容器１７の内部に振動子
と一体として結合した部材を配置してもよく、１０４〜
ｌＯ’Ｈｚの超音波発信機１８により振動させればよい
。

後述するようにして前記超音波処理器１６内の圧力を初
期に一時的に減圧した状態で振動部材２０に極めて微小
な超音波振動を行わせることによってキャビテーション
が発生し溶液９１内のアルコールが気化してくる。−度
キャビテーションが発生するといわゆる中毒症が生じて
次第に気化したアルコールにより内圧が上昇してもキャ
ビテーションは持続する。キャビテーションが発生する
とアルコールが気化することにより振動部材２０の上方
で図示のように溶液９１が上方へ突出するように天動す
る。気化したアルコールは容器１７の上端部に連結した
バイブ２７を通って送出するようになっている。２８は
容器１７の上部で溶液９１が浦柱になって高く上に延び
るいわゆる突沸するのを防止するための多孔板よりなり
上下に隣接するものの孔をずらすように配置した複数個
の突沸防止板である。このような超音波振動のキャビテ
ーションにより稀薄アルコール溶Ｍ９１を気化させるた
めの電力は加熱して気化させる場合に比較して非常に小
さいものである。又、振動部材２０に大きい超音波振動
を与えるとキャビテーションによって水分まで気化する
ことになるが、微小な超ａ波振動ではアルコールのみが
気化するものである。

３０はパイプ２７を通って送出される気化したアルコー
ルを吸着凝縮液化させる固体吸着凝縮カラムで、内部に
カーボンブラックや活性炭等の粉末成形物、フッ素樹脂
粉末成形物、フッ素樹脂フィルム、フッ化黒鉛粉末成形
物、フッ化黒鉛繊維状物等を用いることができる。周囲
は冷却水で冷却するように・なっているが、このような
冷却水を用いないように構成する場合もある。３３は固
体吸着凝縮カラム３０を通って液化した高濃度のアルコ
ール９２を収容する貯液槽で周囲には冷却手段を配置し
て冷却するようになっている。３５はこの貯液槽３３か
らアルコールを流出させる吐出口である。３６は真空ポ
ンプ３７により真空にされる真空タンクで、貯液槽３３
に連結させてあり、超音波処理器１６内を減圧するため
用いるもので、通常キャビテーションが持続するように
なるとバルブ３８を閉塞するようになっているが、必要
に応じ真空ポンプ３７を継続運転して超音波処理器１６
内を減圧することらある。４０はこの真空タンク３６と
貯液槽３３間に設けてあって前記固体吸着凝縮カラム３
０と同様に構成したちう一つの固体吸着凝縮カラムで、
真空吸引時貯漬槽３３内の気化したアルコールが真空タ
ンク３６へ成田するのを防止するように液化して貯液槽
３３内ヘトレインとして返すようになっている。４１は
ガスクロマトグラフィーで、固体吸着凝縮カラム４０の
上方に取付けたセンサー４２により検出してガスの量及
び質を求めて気化したアルコールの多い場合には超音波
発信１’ｌ１８の出力を弱くする等自動的に制御するよ
うになっている。４３は貯＋ｆ　槽３３内の不活性気体
とアルコールの気体を超音波処理器１６内へ１眉環させ
るブロワ−で、不活ｉ生気体を超音波処理器１６内へ一
度供給すれば後ではその供給を断ってもよいようにする
とともにアルコールの気体を液化させようとするもので
ある。不活性気体の雰囲気は気化したアルコールが気相
の酸素や名１夜９１に溶解した酸素によって酸化反応し
てアルデヒドの生成、爆発、爆炉等の事故を防１ヒてき
るようにするものである。

この発明において超音波処理器１６内に不活性気体の雰
囲気がないと気相の酸素や溶液９１に７容解した酸素が
あるとキャビテーションにより気化したアＪレコールが
酸化されてアルデヒドを生ずることが判明したが、その
後溶庫９１として酸素が溶解したものを供給しなければ
気化したアルコールのみを生ずるようにすることができ
るものである。

この発明において連結口２５から例えば圧縮空気に炭酸
ガスを加えである程度酸素濃度を薄くする等適当に調節
して酸素を供給しながら超音波処理器１６内で振動部材
２０に超音波振動を行わせキャビテーションが発生する
と気化したアルコールが酸化され、この酸化はキャビテ
ーションにより著しく促進されてすぐにアルデヒドを生
じ、斤液槽３３にはアルデヒドが収容されることになる
。この場合超音波処理器１６内の突沸防止板２８の付近
に固型の接触触媒を配置してより完全にアルデヒドにな
るようにしてもよい。稀薄アルコール？容浦９１として
メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコ
ール、ブチルアルコールをそれぞれ用いればそれぞれホ
ルムアルデヒド。

アセトアルデヒド、プロピルアルデヒド、ブチルアルデ
ヒドが得られるものである。

実験例１ ランジバン式水晶振動子（１，７ＭＨｚ、入力電力２０
Ｗ）を用い１０％エチルアルコール溶液３００　ｍ　Ｑ
に作用させた。炭酸ガス雰囲気状態で超音波処理器内の
圧力を初期に一時的に７００ｍｍＨｇに減圧してキャビ
テーションを発生させおよそ３分間アルコール蒸気を噴
出した。これを固体吸着凝縮カラムに導入したところ８
７％エチルアルコール滴液がおよそ２５ｍ２得られた。

実験Ｌ５１＋　２ 図に示す装置を用いて１５％糖密に酵母菌を添加した醗
酵８滴２００９．を醗酵槽１０内に収容して６時間醗酵
させた。その後Ｍｉ音音波処理土１６内ｔ１６１”；ｚ
ポンプ２１をム転して４浦を導入する。醗酵によって容
２３１７内の気相は炭酸ガス雰囲気になっているが、安
全性の確保及び気化アルコールの酸化を防止するために
炭酸ガスを若干導入する。最初に真空ポンプ３７を運転
して真空タンク３６内を減圧状態にし、超音波処理器■
６の運転と同時に容器１７内を減圧状態にする。和音′
ａ振動は２０ＫＨｚ、入力電力５００Ｗ（ｉ大出力約２
００Ｗ）のものを用いた。このような条件で超音波処理
器１６の運転を開始してキャビテーションを発生させて
定常運転を行った。最初の１時間で８５％エチルアルコ
ールが８β、１０時間の連続運転でエチルアルコールが
４０℃得られた。

実験例３ ランジバン式水晶振動子（１，７ＭＨｚ、入力電力５０
Ｗ）を用いエチルアルコール１０％溶液５００ｍＩ２に
キャビテーションを発生させたところ貯ｗｉ槽に５分後
７８％アセトアルデヒド′＠液４０ｒｒ＋１２が得られ
た。

［発明の効果］ この発明は前述したようにして８薄アルコールドδ液９
１からアルコールあるいはアルデヒドを得ることができ
るから、アルコールを製漬する場合従来の加熱する方法
に比べて著しくエネルギーを節減でき、かつアルデヒド
を製漬する場合には有機水銀や無機水銀等を使円する必
要がなくして著しく簡単に製造できるとともに環境汚染
問題も発生しないものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実流例を示す説明図である。 １０は醗酵槽、１１は原料タンク、１６は超音波処理器
、１８は超音波発信機、２ｏは振動部材２１は循環ポン
プ、３０は固体吸着凝縮カラム３３は目テ液槽、３６は
真空タンク、３７は真空ポンプ、４０は固体吸着凝縮カ
ラム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内部に振動部材を配置しかつ稀薄アルコール溶液を
   収容し密閉した超音波処理器と、前記振動部材に超音波
   振動を行わせるための信号を発する超音波発信機と、前
   記超音波処理器の上面を覆って発生流体を案内する流路
   と、この流路を通って送られてきた流体を収容する貯液
   槽とを包含することを特徴とする稀薄アルコール溶液の
   超音波処理装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の装置であって、前記貯
   液槽で発生したガスをセンサーで検出してガスの量及び
   質を求めて前記超音波発信機の出力を制御するガスクロ
   マトグラフィーを包含することを特徴とする稀薄アルコ
   ール溶液の超音波処理装置。