JPH0571223B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 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
てキヤビテーシヨ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イスキーの熟成に
利用することが行われているが、キヤビテーシヨ
ンの発生しないものであつ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つた。

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濃度に達する
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
つてもアルコール濃度が15％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
つて糖化したものを酵母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％
も残存する。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10に対して燃料となる石油を約
7.5要するといわれている。しかも蒸気化した
アルコールを冷却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
ほぼ同一の量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、無
機水銀等を使用している。これらの環境汚染問題
の発生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つ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
たりアルデヒドの製造がきるようにした稀薄アル
コール溶液の超音波処理装置を提供するものであ
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
面を覆つて発生流体を案内する流路と、この流路
を通つ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
超音波処理装置を提供するものである。

［実施例］ 以下図面を参照しながらこの発明の実施例につ
いて説明する。

この発明の一実施例を示す第１図において、１
０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イルタ、１
３は醗酵槽１０内で醗酵中の母液９０を攪拌する
攪拌羽根、１５はこの攪拌羽根を駆動する電動機
である。醗酵槽１０の周囲には図示してないヒー
タや冷却水循環手段が設けてあつて内部の温度を
例えば30℃程度の一定温度に保つようになつてい
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
電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を通つて醗酵槽１
０内の母液９０を稀薄アルコール溶液９１として
循環させるようになつている。２５は気体の流入
用連結口で、例えば炭酸ガス、チツソ、ヘリユウ
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内における送入口２６
より吐出して不活性気体の雰囲気を形成するよう
になつており、炭酸ガスがより望ましいものであ
る。

一般に超音波処理器１６は醗酵槽１０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
コール溶液９１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、アルコール醗酵母液の上ずみ液あ
るいはアルコール醗酵母液を濾過した濾液等のい
ずれを供給するようにしてあつてもよい。又、超
音波振動の振動部材２０としては水晶板振動子、
チタン酸バリユウム系磁器振動子、ニツケルフエ
ライト振動子、金属磁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、10⁴〜10⁸Hz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２
０に極めて微小な超音波振動を行わせることによ
つてキヤビテーシヨンが発生し溶液９１内のアル
コールが気化してくる。一度キヤビテーシヨンが
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ヤビテー
シヨンは持続する。キヤビテーシヨンが発生する
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
ように流動する。気化したアルコールは容器１７
の上端部に連結したパイプ２７を通つて送出する
ようになつている。２８は容器１７の上部で溶液
９１が液柱になつ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ヤ
ビテーシヨンにより稀薄アルコール溶液９１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ヤビテーシ
ヨンによつて水分まで気化することになるが、微
小な超音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を通つ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ツクや活性炭等の粉
末成形物、フツ素樹脂末成形物、フツ素樹脂フイ
ルム、フツ化黒鉛粉末成形物、フツ化黒鉛繊維状
物等を用いることができる。周囲は冷却水で冷却
するようになつているが、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を通つ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つている。３５はこ
の貯液槽３３からアルコールを送出させる吐出口
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、通常キヤビテーシヨ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つているが、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内を減圧することもある。４０はこの真
空タンク３６と貯液槽３３間に設けてあつて前記
固体吸着凝縮カラム３０と同様に構成したもう一
つの固体吸着凝縮カラムで、真空吸引時貯液槽３
３内の気化したアルコールが真空タンク３６へ流
出するのを防止するように液化して貯液槽３３内
へドレインとして返すようになつている。４１は
ガスクロマトグラフイーで、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機１８の出力を弱くする
等自動的に制御するようになつている。４３は貯
液槽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内へ循環させるブロワーで、不活
性気体を超音波処理器１６内へ一度供給すれば後
ではその供給を断つ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
気相の酸素や溶液９１に溶解した酸素によつて酸
化反応してアルデヒドの生成、爆発、爆燃等の事
故を防止で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に溶
解した酸素があるとキヤビテーシヨンにより気化
したアル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、その後溶液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て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
キヤビテーシヨンが発生すると気化したアルコー
ルが酸化され、この酸化はキヤビテーシヨンによ
り著しく促進されてすぐにアルデヒドを生じ、貯
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２
８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
ール溶液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
20W）を用い10％エチルアルコール溶液300ml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
キヤビテーシヨ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87％エチルアルコール溶液がお
よそ25ml得られた。

実験例 ２ 図に示す装置を用いて15％糖密に酵母菌を添加
した醗酵母液200を醗酵槽１０内に収容して６
時間醗酵させた。その後超音波処理器１６内に循
環ポンプ２１を運転して母液を導入する。醗酵に
よつて容器１７内の気相は炭酸ガス雰囲気になつ
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１６の運転と同時
に容器１７内を減圧状態にする。超音波振動は
20KHz、入力電力500W（最大出力約200W）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ヤビテーシヨンを発生させて
定常運転を行つた。最初の１時間で85％エチルア
ルコールが８、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
50W）を用いエチルアルコール10％溶液500mlに
キヤビテーシヨンを発生させたところ貯液槽に５
分後78％アセトアルデヒド溶液40mlが得られた。

［発明の効果］ この発明は前述したようにして稀薄アルコール
溶液９１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、アルコールを製造する場合
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造する場合には有
機水銀や無機水銀等を使用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を発
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施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、２０は振動部
材、２１は循環ポンプ、３０は固体吸着凝縮カラ
ム、３３は貯液槽、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
   溶液の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つ
   て発生流体を案内する流路と、この流路を通つて
   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項記載の装置であつて、
   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イーを包含するこ
   とを特徴とする稀薄アルコール溶液の超音波処理
   装置。