JPH0649121B2 - 濃縮方法およびその装置 - Google Patents

濃縮方法およびその装置

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JPH0649121B2
JPH0649121B2 JP10335185A JP10335185A JPH0649121B2 JP H0649121 B2 JPH0649121 B2 JP H0649121B2 JP 10335185 A JP10335185 A JP 10335185A JP 10335185 A JP10335185 A JP 10335185A JP H0649121 B2 JPH0649121 B2 JP H0649121B2
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concentrating
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liquid amount
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健 高田
順之助 阿部
▲てつ▼ 足立
直彦 井戸
祥博 山本
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鐘紡株式会社
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  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Control Of Non-Electrical Variables (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、食品,薬品および化学製品等の製造プラント
に用いられる濃縮方法およびその装置に関するものであ
る。
〔従来の技術〕
一般に、食品,薬品および化学製品等の原液等の濃縮
は、濃縮缶を用いバツチシステムによって行われてい
る。すなわち、濃縮計を備えた濃縮缶に原液を入れ、濃
縮計によつて原液の濃度を検出した後、上記濃縮缶を加
熱して溶媒等を蒸発させ、得られた濃縮液の濃度を濃度
計で検出し、下記の(1)式より濃縮率を求める。
求められた濃縮率が設定値になるまで原液の濃縮を続
け、設定値になつたところで濃縮を止め濃縮缶より濃縮
液を取り出すことが行われている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記のようなバツチシステムによる濃縮は、1回の濃縮
ごとに原液の投入,加熱,濃度計による濃度チエツク,
濃縮液の取り出しが必要であり、作業が極めて煩雑であ
つた。また、1個の濃縮缶で最初から最後迄作業を行う
ため原液の濃縮缶内滞溜時間が長くなり製品の品質劣化
を招くというような問題も生じているうえ、濃度計の濃
度検出範囲が比較的狭いため、低濃度の原液を高濃度に
濃縮するとき等には検出範囲の異なる数種類の濃度計を
用いなければならないというような不都合が生じてい
た。
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、濃度
計を用いることなく、一定の濃縮率の濃縮液を連続して
得ることができる濃縮方法およびその装置の提供を目的
とするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、上記の目的を達成するため、濃縮缶内に供給
される原液を濃縮缶加熱源により加熱し、設定濃縮率に
濃縮する濃縮方法であつて、上記濃縮缶内の圧力を一定
に制御する工程と、上記設定濃縮率を目標として濃縮缶
に供給する原液の供給液量および濃縮缶から濃縮液を抜
き出す抜出液量とをそれぞれ所定の値に設定する工程
と、供給液量と抜出液量とを上記設定値通りに制御して
いる状態における濃縮缶内の液面レベルを基準レベルと
して設定する工程と、濃縮缶内の液面レベルが基準レベ
ルから外れたときにその液面レベルを基準レベルに戻す
よう上記濃縮缶加熱源の加熱量を制御する制御工程を備
えている濃縮方法をその第1の要旨とし、濃縮缶内に供
給される原液を濃縮缶加熱源により加熱し、設定濃縮率
に濃縮する濃縮方法であつて、上記濃縮缶内に圧力を一
定に制御する工程と、上記設定濃縮率を目標として濃縮
缶に供給する原液の供給液量および濃縮缶から濃縮液を
抜き出す抜出液量とをそれぞれ所定の値に設定する工程
と、供給液量と抜出液量とを上記設定値通りに制御して
いる状態における濃縮缶内の液面レベルを基準レベルと
して設定する工程と、濃縮缶内の液面レベルが基準レベ
ルから外れたときにその液面レベルを基準レベルに戻す
よう上記濃縮缶加熱源の加熱量を制御するとともに、上
記設定濃縮率における供給液量と抜出液量との相互の割
合を維持したまま上記供給液量及び抜出液量を増減制御
する制御工程を備えている濃縮方法をその第2の要旨と
し、濃縮缶と、この濃縮缶に原液を供給する供給路と、
濃縮缶で濃縮された濃縮液を抜き出す抜出路と、濃縮缶
内の液体を加熱蒸発させる加熱手段と、この加熱手段に
加熱媒体を送り込む送込路と、制御手段と、濃縮缶内の
液面レベルを検出しその液面が基準レベルから外れたと
きに注意信号を上記制御手段に出力する液面計と、上記
供給路を流れる原液の流量を上記制御手段の制御信号に
もとづき調節する第1の開度可変弁と、上記抜出路を流
れる濃縮液の流量を上記制御手段の制御信号にもとづき
調節する第2の開度可変弁と、上記送込路を流れる加熱
媒体の流量を上記制御手段の制御信号にもとづき調節す
る第3の開度可変弁を備え、上記制御手段が、原液の設
定濃縮率にもとづき上記第1および第2の開度可変弁に
対して制御信号を送つて供給液量と抜出液量との割合を
一定に制御し、かつ液面計から注意信号が出力されたと
きに液面レベルを基準レベルに戻すよう上記第3の開度
可変弁に対して加熱媒体量の増または減の信号を出力す
るとともに、上記第1および第2の開度可変弁に対して
供給液量と抜出液量との上記割合を維持した上でそれら
の流量を増または減する信号を出力するようになつてい
る濃縮装置を第3の要旨とするものである。
つぎに、本発明を実施例にもとづいて詳しく説明する。
〔実施例〕
第1図は本発明の一実施例を示している。図において、
1は濃縮缶であり、原液を供給する供給パイプ2と濃縮
された濃縮液を抜き出す抜出パイプ3が接続されてい
る。これら供給パイプ2および抜出パイプ3には、それ
ぞれの液量を検出する流量計4,5および液量を調節す
る開度可変弁6,7が設けられている。8は熱交換機で
あり、ポンプ9を備えたパイプ10によつて濃縮缶1の
底部に溜まる濃縮液11が送り込まれる。12はこの熱
交換器8に加熱媒体としての蒸気を送り込む蒸気送込パ
イプであり、この蒸気送込パイプ12を流れる蒸気量を
検出する流量計13と、熱交換器8に送り込む蒸気量を
調節する開度可変弁14が備えられている。15は熱交
換器8内で蒸気と熱交換を終えて昇温した濃縮液11を
濃縮缶1の上部に戻すパイプ、16は熱交換器8内で濃
縮液と熱交換を終え温度降下した蒸気を外気中に排気す
るパイプである。17は真空ポンプであり、濃縮缶1に
備えられた圧力計18の検出信号にしたがつて濃縮缶1
の内部の圧力を減圧状態で一定にするようにパイプ19
を介して吸引する。これにより上記熱交換器8での加熱
による蒸発した濃縮缶1内の蒸気が吸引除去され、パイ
プ20から系外に放出される。21は演算機能および制
御信号出力機能等を備えているコンピユータ、22は濃
縮缶1内の濃縮液11の液面レベルを検出する検出計
で、そのデータをコンピユータ21の入力部23に入力
するようになつている。このコンピユータ21の入力部
23には、上記流量計4,5,13からのそれぞれの流
量が入力される。コンピユータの出力部24からは、コ
ンピユータ21でデータ処理された出力信号がそれぞれ
の開度可変弁6,7,14に出力される。
動作において、濃縮缶1内に供給される原液量は、濃縮
缶1内で蒸発し除去される蒸発液量と、蒸発せずに濃縮
缶1内に残存する濃縮液量とになる。そして、濃縮缶1
内に溜まる濃縮液量が一定の状態では、濃縮缶1内にお
ける蒸発量は、供給パイプ2より供給される原液の供給
量と抜出パイプ3より抜き出す濃縮液の抜出量との差に
なる。
これを式で示せば、下記の(2)式になる。
蒸発液量=供給液量−抜出液量・・・(2) また、上記の関係において、原液は、濃縮缶1内で蒸発
した蒸発液量だけ濃縮されているのであるから、濃縮率
は供給液量と抜出液量との比で表される。このことを式
で示せば下記の(3)式になる。
上記(3)式より濃縮率を一定するということは、供給液
量および抜出液量における上記比率を一定に保つことで
あり、その比率を保つた上で両液を増減しても濃縮率は
一定に保たれるのである。
本発明者らは以上のことから、一定の濃縮率で濃縮を行
うためには、まず、濃縮缶1内に溜まる濃縮液量を一定
にすることが必要であり、それを実現するためには、濃
縮缶1内における濃縮液の液面レベルを一定にし、その
うえで、供給液量および抜出液量を所望の濃縮率に応じ
て一定に制御すればよいことを見いだしたのである。
この実施例では、濃縮缶1内の液面レベルを、つぎに示
すようにして一定に維持する。すなわち、あらかじめ設
定液面レベル(基準レベル)を設定し、この基準レベル
をコンピユータ21に入力する。コンピユータ21は、
液面レベルに変動が生じた場合、液面計22からコンピ
ユータ21に入力される液面レベルの実測データと、蒸
気量を検出する流量計13からコンピユータ21に入力
される蒸気量の実測データとを処理し、濃縮缶1内の液
面レベルが基準レベルと同一位置で、常時保たれるよう
に蒸気送込パイプ12の弁14を制御する。この制御に
より、濃縮缶1内の濃縮液の温度が上昇または下降し、
それによつて蒸発液量が増加または減少するため、上記
液面レベルが上記基準レベルに保持されるようになる。
また、供給パイプ2より濃縮缶1に供給される原液の供
給液量および抜出パイプ3により抜き出される濃縮液の
抜出液量については、つぎに示すようにしてそれぞれ一
定に維持する。すなわち、あらかじめコンピユータ21
に、前記(3)式により算出された設定供給液量および設
定抜出液量を入力する。これにより、コンピユータ21
は、流量計4,5より入力されるそれぞれの液量のデー
タを処理し、上記設定供給液量および設定抜出量になる
ように弁6,7を制御する。その結果、濃縮缶1に供給
される原液の供給液量および濃縮缶1より抜き出される
濃縮液の抜出液量がそれぞれ設定値どおりになる。この
ように、濃縮缶1内の液面レベルが基準レベルに保た
れ、原液の供給液量および濃縮液の抜出液量が上記のよ
うに設定値に制御されることにより、一定濃縮率の濃縮
液が連続的に得られるようになる。
つぎに、上記液面レベルの制御についてより詳しく説明
する。
濃縮缶1内の液面レベルを変動させる外乱としてあげら
れるのは、濃縮缶1内に供給される原液の温度変化、熱
交換器8内における交換熱量の変化等である。これらの
外乱によつて濃縮缶1内の液面レベルが、例えば基準レ
ベルより低下した場合、コンピユータ21は直ちに弁1
4を制御して、熱交換器8に送り込まれる蒸気量を減す
る。その結果、濃縮缶1内の濃縮液の液温は下降し、蒸
発液量が少なくなるため、濃縮缶1内の液面レベルが上
昇し基準レベルに戻るようになる。逆に、液面レベルが
基準レベルより上昇すると、上記とは逆に操作をして、
熱交換器8に送り込まれる蒸気量を増加させ蒸気量を多
くして液面レベルを低下させ基準レベルに戻すようにす
る。コンピユータ21は、このように、液面計22によ
つて検出された液面レベルの変動に追従して弁14を制
御することにより、濃縮缶1内の蒸発液量を増減させ
て、液面レベルを常時基準レベルに合致させる。
また、前記の外乱の大きさによつて、蒸気量の増減のみ
の操作では、液面レベルを一定に維持することが困難な
場合、直ちにコンピユータ21は上記蒸気量の増減に加
えて、供給液量および抜出液量の増減をし、液面レベル
が基準レベルにいち速く復帰するように、それぞれの弁
6,7を制御する。すなわち、供給液量および抜出液量
について、設定濃縮率における両液の比率を保つた上
で、弁6,7を制御して両液を増加もしくは減少し、こ
れを上記蒸気量の増減に加算し、濃縮缶1の液面レベル
を基準レベルに速やかに戻すのである。
このように、液面レベルの大きな変動に対して、蒸気
量、供給液量および抜出液量をコンピユータ21によつ
て適宜制御を行うことにより、短時間に基準レベルに戻
すことができる。液面レベルが基準レベルに戻つた時点
で上記蒸気量,供給液量および抜出液量は、それぞれ初
期設定値に復帰し、その状態で濃縮が継続される。
この実施例は連続濃縮運転が可能であり、従来のバツチ
システムにおけるような原液の供給,濃縮液の抜き出し
等の煩雑な作業をなくすることができる。また、連続運
転であるため、濃縮缶1内における原液の滞留時間が短
く、かつ濃縮缶1内の圧力が真空ポンプ9によつて減圧
されていて原液の蒸発が促進されている。その結果、濃
縮時間の短縮化および原液の品質劣化を抑制しうるよう
になる。
なお、上記実施例において、パイプ10に設けられたポ
ンプ9は、濃縮缶1内の濃縮液を循環させているため、
攪拌効果を奏するものであり、濃縮缶1内の濃度を常に
均一に維持することができる。
第2図は他の実施例を示している。この実施例は、第1
図の装置の流量計4,5を除去して構造を簡素化してお
り、液面レベル検出計22の出力信号によつてコンピユ
ータ21が弁6,7,14を制御し上記実施例と同様の
濃縮を行うものである。それ以外の部分は第1図と同じ
である。
〔発明の効果〕
本発明は以上のように構成しているため、一定の濃縮率
の濃縮液を連続的に、かつ濃度計を用いず得ることがで
き、従来のバツチシステムにおけるような煩雑な作業を
不要化できる。また、原液の濃縮缶内における滞留時間
を短縮しうるため、原液の変質等を有効に防止でき、微
妙な変質を生じる薬品,食品の原液の濃縮に応用するこ
とにより好結果が得られるようになるのである。特に本
発明の装置は、全体が自動化されており、全く人手を要
さない優れたものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の構成図、第2図は他の実施
例の構成図である。 1…濃縮缶、2…供給パイプ、3…抜出パイプ、4,
5,13…流量計、6,7,14…開度可変弁、12…
蒸気送込パイプ、21…コンピユータ、22…液面計
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−81065(JP,A)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】濃縮缶内に供給される原液を濃縮缶加熱源
    により加熱し、設定濃縮率に濃縮する濃縮方法であつ
    て、上記濃縮缶内の圧力を一定に制御する工程と、上記
    設定濃縮率を目標として濃縮缶に供給する原液の供給液
    量および濃縮缶から濃縮液を抜き出す抜出液量とをそれ
    ぞれ所定の値に設定する工程と、供給液量と抜出液量と
    を上記設定値通りに制御している状態における濃縮缶内
    の液面レベルを基準レベルとして設定する工程と、濃縮
    缶内の液面レベルが基準レベルから外れたときにその液
    面レベルを基準レベルに戻すよう上記濃縮缶加熱源の加
    熱量を制御する制御工程を備えていることを特徴とする
    濃縮方法。
  2. 【請求項2】設定濃縮率になるように濃縮缶に供給する
    原液の供給液量および濃縮缶より濃縮液を抜き出す抜出
    液量とをそれぞれ設定することを、下記の(1)式により
    算出する特許請求の範囲第1項記載の濃縮方法。
  3. 【請求項3】濃縮缶内に供給される原液を濃縮缶加熱源
    により加熱し、設定濃縮率に濃縮する濃縮方法であつ
    て、上記濃縮缶内に圧力を一定に制御する工程と、上記
    設定濃縮率を目標として濃縮缶に供給する原液の供給液
    量および濃縮缶から濃縮液を抜き出す抜出液量とをそれ
    ぞれ所定の値に設定する工程と、供給液量と抜出液量と
    を上記設定値通りに制御している状態における濃縮缶内
    の液面レベルを基準レベルとして設定する工程と、濃縮
    缶内の液面レベルが基準レベルから外れたときにその液
    面レベルを基準レベルに戻すよう上記濃縮缶加熱源の加
    熱量を制御するとともに、上記設定濃縮率における供給
    液量と抜出液量との相互の割合を維持したまま上記供給
    液量および抜出液量を増減制御する制御工程を備えてい
    ることを特徴とする濃縮方法。
  4. 【請求項4】設定濃縮率になるように濃縮缶に供給する
    原液の供給液量および濃縮缶より濃縮液を抜き出す抜出
    液量とをそれぞれ設定することを、下記の(2)式により
    算出する特許請求の範囲第3項記載の濃縮方法。
  5. 【請求項5】濃縮缶と、この濃縮缶に原液を供給する供
    給路と、濃縮缶で濃縮された濃縮液を抜き出す抜出路
    と、濃縮缶内の液体を加熱蒸発させる加熱手段と、この
    加熱手段に加熱媒体を送り込む送込路と、制御手段と、
    濃縮缶内の液面レベルを検出しその液面が基準レベルか
    ら外れたときに注意信号を上記制御手段に出力する液面
    計と、上記供給路を流れる原液の流量を上記制御手段の
    制御信号にもとづき調節する第1の開度可変弁と、上記
    抜出路を流れる濃縮液の流量を上記制御手段の制御信号
    にもとづき調節する第2の開度可変弁と、上記送込路を
    流れる加熱媒体の流量を上記制御手段の制御信号にもど
    つき調節する第3の開度可変弁を備え、上記制御手段
    が、原液の設定濃縮率にもとづき上記第1および第2の
    開度可変弁に対して制御信号を送つて供給液量と抜出液
    量との割合を一定に制御し、かつ液面計から注意信号が
    出力されたときに液面レベルを基準レベルに戻すよう上
    記第3の開度可変弁に対して加熱媒体量の増または減の
    信号を出力するとともに、上記第1および第2の開度可
    変弁に対して供給液量と抜出液量との上記割合を維持し
    た上でそれらの流量を増または減する信号を出力するよ
    うになつていることを特徴とする濃縮装置。
  6. 【請求項6】制御手段が、コンピユータである特許請求
    の範囲第5項記載の濃縮装置。
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JPS61259701A JPS61259701A (ja) 1986-11-18
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JPH0646937B2 (ja) * 1988-10-17 1994-06-22 雪印乳業株式会社 培養液の濃縮装置
JP7270401B2 (ja) * 2019-02-07 2023-05-10 大阪瓦斯株式会社 廃液濃縮装置及び廃液濃縮方法

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