JPH0411926A - 濾過装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は濾過装置に関するものであり、詳しくは、特に
、飲食品類のいわゆる清澄濾過なような精密濾過に好適
な濾過装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来より、果物、野菜などのジュース、ビール、ぶどう
酒、日本酒、しよう油などの飲食品の製造においては、
フィルタープレス等による通常の濾過の後に、濁りを除
去するための清澄濾過が行われている。

斯かる清澄濾過には、通常、珪藻土を濾過助材として使
用し、プリコート法により、濾材表面に珪藻土のケーク
層（プリコート層）を形成させ、懸濁固体をケーク層に
て分離するケーク濾過装置が使用される。

ところが、プリコート法によるケーク濾過装置において
は、プリコートの実施が必ずしも容易ではなく、従って
、熟練者によらなければ操作が困難であり、また、濾過
圧に変動があった場合にはケーク層が剥離するという問
題などがある。

近時、上記の問題を解決するために、多孔質セラミック
ス等の各種分離膜を濾材とする深層（濾材層）濾過装置
の使用も検討されつつある。

そして、斯かる濾過装置においては、分離膜の目詰り防
止を図るために、濾過器を経て固形分濃度の高められた
濃縮原液を濾過器に帰還させる循環路を設け、分離膜表
面に絶えず液流れを与えて濾滓離れを容易にする所謂ク
ロスフロー構造の濾過装置も提案されている。

〔発明が解決すべき課題〕

しかしながら、分離膜を濾材とする従来の濾過装置は、
飲食品類の清澄濾過に対しては、仮台、クロスフロー構
造に改良された装置であっても、この場合には、濃縮原
液（循環液）中の懸濁物濃度が例えば２０重量％程度以
上になると目詰りが著しく濾過性能の低下が顕著となる
。

従って、懸濁物濃度が上記のように高められた循環液に
ついては、飲食品類の場合には、低級品として処理する
か或いは廃棄せざるを得ない。

本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、その目
的は、多孔質分離膜を濾材とするクロスフロー構造の従
来の深層濾過装置を改良し、特に、飲食品類の清澄濾過
のような精密濾過に好適な濾過装置を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明においては、多孔質分
離膜（１）によって２つの空間（Ａ）、（Ｂ）に区分さ
れた濾過容器（２）と、前記一方の空間（Ａ）に原液を
供給すると共に得られた濃縮原液をクロスフロー循環液
として当該空間に帰還させる循環路（３）と、前記他方
の空間（Ｂ）から濾液を抜き出す抜出路（４）から主と
して構成される濾過装置において、以下のような構成を
採用する。

（１）　　循環路（３）にバイパス（８）を設け、該バ
イパス路に遠心分離機（９）を配置する。

（２）バイパス路（８）の途中に設けられた供給ポンプ
（１９）の吐出側、循環路（３）の途中に設けられた循
環ポンプ（６）の吐出側又は遠心分離機（９）の入口側
のいずれかに流動電場活水器（１１）を配置する。

（３）空間部（Ｂ）に逆洗器（１２）の一方の開口部を
連結し、該逆洗器の他方の開口部を自動切替弁（１３）
を介して加圧流体接続管（１４）に連結する。

（４）調圧弁（１０）の上流側より分岐するバイパス路
（１５）を設け、そして該バイパス路にはバルブ（１６
）を設け、抜出路（４）にはバルブ（１７）を設ける。

（５）バルブ（１６）　、バルブ（１７）及び自動切替
弁（１３）を実質的に同期させてバルブ（１６）を開、
バルブ（１７）を閉、自動切替弁（１３）を開にするＯ
Ｎ−ＯＦＦ制御機構（１８）を設ける。

〔作用〕

遠心分離機（９）は、クロスフロー循環液が濃縮される
のを阻止し、バイパス路（８）は、遠心分離機（９）で
の処理液の負荷を小さくする。

流動電場活水器（１１）は、遠心分離機（９）にて除去
し得なかった一層微細な懸濁物を凝集して濾過を容易に
する。

逆洗器（１２）は、自動切替弁（１３）及び加圧流体供
給管（１４）と共に空間（Ｂ）を加圧状態とし、多孔質
分離膜（１）に対する逆洗を行う。

バルブ（１６）及びバルブ（１７）は、バルブ（１６）
の開、バルブ（１７）の閉動作により、空間（Ａ）内を
実質零圧にすると共に空間（Ｂ）内を加圧状態にする結
果、逆洗器（１２）による加圧力を全て逆洗圧として利
用せしめる。

ＯＮ−ＯＦＦ制御機構（１８）は、自動切替弁（１３）
、バルブ（１６）及びバルブ（１７）の前記動作を自動
的に行う他に、その連続作動により、多孔質分離膜（１
）の濾過面に一種のウォーターハンマー的な力を及ぼす
結果、濾過面に目詰りし或いは偏在堆積している固形物
を洗浄除去せしめる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図に基いて説明するが、本
発明は、その要旨を越えない限り、以下の実施例に限定
されるものではない。

本発明の濾過装置は、多孔質分離膜（１）によって２つ
の空間（Ａ）、（Ｂ）に区分された濾過容器（２）と、
前記一方の空間（Ａ）に原液を供給すると共に得られた
濃縮原液をクロスフロー循環液として当該空間に帰還さ
せる循環路（３）と、前記他方の空間（Ｂ）から濾液を
抜き出す抜出路（４）から主として構成される点では従
来公知の深層濾過装置と異なるところはない。

多孔質分離膜（１）としては、特に制限はなく、公知の
各種の分離膜を使用し得るが、好ましい態様として後述
する逆洗機構等との関係からは、それ自体が剛体の或い
は剛体構造になされた分離膜、例えば、セラミックスフ
ィルターで構成された平板フィルター又は管状（内圧式
中空）フィルターが好適に使用される。特に、図示した
管状フィルターが濾過面積の点で優れている。

そして、使用する多孔質分離膜（１）の孔径は、濾過目
的や分離すべき懸濁物の大きさ等により適宜決定される
が、飲食品類の清澄濾過の場合にはセラミックスフィル
ターの孔径は、通常０．０１〜０．８μｍの範囲である
。

濾過容器（２）は、耐圧容器で構成され、その内部は、
多孔質分離膜（１）により２つの空間（Ａ）、（Ｂ）に
区分され、図示した内圧式中空フィルターを使用した場
合は、原液は空間（Ａ）に供給され、濾液は空間（Ａ）
の周りの空間（Ｂ）より抜き出される。

空間（Ａ）は、濾液を分離した濃縮原液を当該空間に帰
還させる循環路（３）を有しており、該循環路の途中に
は循環ポンプ（６）が設けられている。

一方、空間（Ｂ）は、濾液を抜き出す抜出路（４）を有
しており、該抜出路の先端は濾液タンク（７）に至る。

本発明の濾過装置の特徴は、上記のように構成されたク
ロスフロー構造の濾過装置において、循環路（３）にバ
イパス路（８）を設け、該ノくイノくス路の途中に遠心
分離機（９）を配置した点にある。ここにバイパス路と
は、循環路（３）とは別ルートを経由した後、再度循環
路（３）に合体する液流れのための管路を意味する。

遠心分離機（９）としては、特にその構造には制限はな
く、例えば、円筒型遠心分離機、ディスク（分離板）型
遠心分離機などが適宜使用される。

遠心分離機（９）は、バイパス路（８）の途中に設けら
れ、循環路（３）内で例えば２０重量％程度まで濃縮さ
れた循環液を処理する。そして遠心分離（９）に供され
る循環液の濃縮程度は、抜出路（４）から抜き出される
濾液量と供給ポンプ（１９）から循環路（３）に供給さ
れる濃縮原液量によって決定される。そして、遠心分離
（９）においては、循環液中の懸濁物の５０〜６０％が
除去できれば十分であることから、特に大容量のものに
する必要はな（、小容量の遠心分離機を適用し得る。

なお、バイパス路（８）の途中において、濾過容器（２
）と遠心分離機（９）の間に設けられた調圧弁（１０）
は、濾過容器（２）に一定の濾過圧を付与すると共に抜
出路（４）の抜き出し量よりも供給ポンプ（１９）の供
給量を大きくして余分の濃縮原液を遠心分離機（９）に
て処理した後原液タンク（５）に抜き出すためにある。

流動電場活水器（１１）は、好ましい態様として設けら
れたものであり、永久電気分極しているセラミックスを
造粒焼成したビレットを充填した流動層よりなる水処理
装置の１種である。そして、本発明においては、流動電
場活水器（１１）は、凝集剤などの添加物を使用するこ
となく、濃縮懸濁物を凝集させ、遠心分離（９）の分離
性能および多孔質分離膜（１）の濾過性能を向上させる
。

流動電場活水器（１１）は、図示したように、供給ポン
プ（１９）の吐出側に配置するのが処理量が少なく従っ
て小型化できて好ましいが、循環ポンプ（６）の吐出側
又は遠心分離機（９）の入口側に配置してもよい。

逆洗器（１２）は、逆洗機構を構成するために、好まし
い態様として設けられたものである。逆洗器（１２）は
、上下に開口部を有する弁室の内部をフレキシブルな弁
本体により水平方向に仕切って上下に空間を形成した構
造のものであり、一方の開口部を空間（Ｂ）に連結し、
他方の開口部を自動切替弁（１３）を介して加圧流体供
給管（１４）に連結して配置されている。そして、自動
切替弁（１３）は、逆洗器（１２）の圧力状態を大気圧
および加圧状態の相互に切り替えるものであり、加圧流
体としては、圧縮空気、圧縮窒素、加圧水、加圧油等が
挙げられるが、通常は圧縮空気が使用される。

循環路（３）に設けられたバイパス路（１５）、該バイ
パス路の途中に設けられたバルブ（１６）及び抜出路（
４）の途中に設けられたバルブ（１７）は、逆洗器（１
２）の加圧力を全て逆洗圧に利用するために、好ましい
態様として設けられたものである。そして、逆洗器（１
２）による逆洗時において、実質的に同期し、常時は閉
状態となされたバルブ（１６）は開状態に、また、常時
は開状態となされたバルブ（１７）は閉状態に動作する
。

バイパス路（１５）は、調圧弁（Ｉ　Ｏ）の上流側より
分岐したものでなければならないが、図示したように、
バイパス路（８）に合流させる必要はなく、原液タンク
（５）に直接合流させてもよい。

ＯＮ−ＯＦＦ制御機構（１８）は、前記したバルブ（１
６）及び（１７）の同期動作を自動的に行うために、好
ましい態様として設けられたものである。ＯＮ−ＯＦＦ
制御機構（１８）は、例えば、バルブ（１６）及び（１
７）として電磁バルブを使用した場合は、通常のリレー
回路（図示せず）によって構成することができる。また
、ＯＮ−ＯＦＦ制御機構（１８）には、タイマー（図示
せず）を具備せしめ、上記のリレー回路が該タイマーの
設定により、計画的に動作するようにするのが好ましい
。また、タイマーによる設定に代えて、例えば、抜き出
した濾液量の減少又は背圧の増加を検知し、これらのレ
ベルを信号としてＯＮ−ＯＦ’Ｆ制御機構（１８）に入
力し、自動化することもできる。

そして、ＯＮ−ＯＦＦ制御機構（１８）は、逆洗器（１
２）による逆洗操作の他、多孔質分離膜（１）の性能回
復・維持手段として０．２〜０．５分の周期で連続的に
作動せられる。

上記のように構成された本発明の濾過装置は、次のよう
に運転される。

先ず、処理すべき原液を原液タンク（５）に仕込み、供
給ポンプ（１９）を稼働させて系内を原液で充満させた
後、循環ポンプ（６）を稼動させて濾過を開始する。こ
の際、バルブ（１６）は閉、バルブ（１７）は開にな、
されている。

濃縮原液の一部は、循環路（３）を通して原液タンク（
５）に導入され、再び循環ポンプ（６）により、タロス
フロー循環液として濾過容器（２）に帰還される。

濃縮原液の一部は、調圧弁（１０）を経、遠心分離機（
９）に導入される。そして、遠心分離機（９）において
懸濁物の除去された濾液は、バイパス路（８）を通して
原液タンク（５）に導入され、供給ポンプ（１９）によ
り、流動電場活水器（１１）を通り、循環路（３）に合
流される。

一方、濾液は、バルブ（１７）を経、抜出路（４）を通
して濾液タンク（７）に受は入れられる。

濾液の抜き出し量は、調圧弁（１０）をコントロールす
ることにより調整され、適正条件下、濾過装置の運転は
連続して行われる。

運転の経過に従って、多孔質分離膜（１）の目詰り等に
より、濾液の抜き出し量が低下し、性能低下が始まる。

ＯＮ＝ＯＦＦ制御機構（１８）の作動により、バルブ（
１６）の開動作とバルブ（１７）の閉動作および自動切
替弁（１３）の加圧流体供給管（１４）への連通切替動
作は同時に行われる。その結果、多孔質分離膜（１）は
逆洗処理される。

この逆洗処理は適宜の間隔で行われる。

一方、上記逆洗処理とは独立に或いは併行して、ＯＮ−
ＯＦＦ制御機構（１８）の作動を連続的に行えば、多孔
質分離膜（１）の濾過面には、循環原液による一種のウ
ォーターハンマー的な力が作用し、該濾過面に目詰りし
ていた固形分は除去され、多孔質分離膜（１）の性能の
回復・維持が図られる。この場合、バルブ（１６）の開
、バルブ（１７）の閉およびバルブ（１６）の閉、バル
ブ（１７）の開のＯＮ−ＯＦＦ動作は、リレー回路によ
り瞬時に行うことができるが、必要に応じて適宜の時間
（例えば　０．１〜２秒）間隔を設けてもよい。また、
ＯＮ−ＯＦＦ制御は、任意の周期でなされるが、性能回
復上０．２〜５分、好ましくは０，５〜２分の周期で行
うのがよい。

本発明の濾過装置の運転方法としては、濾過開始の初期
から、ＯＮ−ＯＦＦ制御機構（１８）を作動させれば、
長期に亘り、一定量の濾液を抜き出すことができるので
最も好ましい。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明によれば次の効果か奏せられる。

（１）クロスフロー循環液（濃縮原液）は、遠心分離機
および流動電場活水器で処理されて懸濁物が除去される
ため、多孔質分離膜の目詰まりは著しく軽減される。

（２）簡単な構造の逆洗器により、容易に逆洗処理を行
うことができる。

（３）簡単な構造のバルブ機構により、容易がっ濾液の
濃縮原液への流入を伴わずして、多孔質分離膜の性能の
回復・維持を図ることができる。

よって、本発明の濾過装置は、各種の精密濾過に好適で
あり、特に、飲食品類の清澄濾過に好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の濾過装置の実施例を示す説明図であ
る。 図中、（２）は濾過容器、（９）は遠心分離機、（１１
）は流動電場活水器、（１２）は逆洗器、（１３）は自
動切替弁、（Ｉ４）は加圧流体供給管、（１８）はＯＮ
−ＯＦＦ制御機構である。 第１図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）多孔質分離膜（１）によって２つの空間（Ａ）、
   （Ｂ）に区分された濾過容器（２）と、前記一方の空間
   （Ａ）に原液を供給すると共に得られた濃縮原液を当該
   空間に帰還させる循環路（３）と、前記他方の空間（Ｂ
   ）から濾液を抜き出す抜出路（４）から主として構成さ
   れる濾過装置において、前記循環路（３）にバイパス路
   （８）を設け、該バイパス路には調圧弁（１０）を介し
   て遠心分離機を配置したことを特徴とする濾過装置。
2. （２）バイパス路（８）の途中に設けられた供給ポンプ
   （１９）の吐出側、循環路（３）の途中に設けられた循
   環ポンプ（６）の吐出側又は遠心分離機（９）の入口側
   のいずれかに流動電場活水器（１１）を配置したことを
   特徴とする請求項第１項記載の濾過装置。
3. （３）空間（Ｂ）に逆洗器（１２）の一方の開口部を連
   結し、該逆洗器の他方の開口部を自動切替弁（１３）を
   介して加圧流体供給管（１４）に連結したことを特徴と
   する請求項第１項又は第２項記載の濾過装置。
4. （４）調圧弁（１０）の上流側より分岐するバイパス路
   （１５）を設け、そして該バイパス路にはバルブ（１６
   ）を設け、抜出路（４）にはバルブ（１７）を設けたこ
   とを特徴とする請求項第１項ないしは第３項のいずれに
   記載の濾過装置。
5. （５）バルブ（１６）、バルブ（１７）及び自動切替弁
   （１３）を実質的に同期させてバルブ（１６）を開、バ
   ルブ（１７）を閉、自動切替弁（１３）を開にするＯＮ
   −ＯＦＦ制御機構（１８）を設けたことを特徴とする請
   求項第４項記載の濾過装置。