JPH0817913B2 - 多段逆浸透濃縮装置 - Google Patents

多段逆浸透濃縮装置

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JPH0817913B2
JPH0817913B2 JP1156197A JP15619789A JPH0817913B2 JP H0817913 B2 JPH0817913 B2 JP H0817913B2 JP 1156197 A JP1156197 A JP 1156197A JP 15619789 A JP15619789 A JP 15619789A JP H0817913 B2 JPH0817913 B2 JP H0817913B2
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    • A23L2/00—Non-alcoholic beverages; Dry compositions or concentrates therefor; Their preparation
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は果汁等を濃縮する装置のうち特に膜モジュー
ルを備えた濃縮ユニットを直列に複数個配列したものに
関する。
（従来の技術） 果汁等を濃縮する装置として逆浸透膜を用いたものが
従来から知られている。この装置は逆浸透膜を組込んだ
膜モジュール内に原液を供給し、この原液に浸透圧以上
の圧力をかけて原液中の水分を膜透過せしめ、原液を濃
縮するようにしたものである。
（発明が解決しようとする課題） 上述したように逆浸透膜を用いて原液を濃縮するに
は、当該原液の浸透圧以上に原液を加圧しなければなら
ない。
ところで果汁の主成分であるグルコースに関しては浸
透圧π（Pa）は溶液の濃度ｃ（Wt％）と以下の関係があ
る。
π＝143653×ｃ＋68.1016×c3 この式から明らかなように溶液（原液）の浸透圧は濃
度の上昇につれ級数的に大きくなり、極めて大容量のポ
ンプを使用しなければならず、また大容量のポンプを使
用しても高濃度に濃縮するのは困難である。
（課題を解決するための手段） 上記課題を解決すべく本発明は、濃縮装置を３段以上
11段以下の段数の濃縮ユニットを直列に配列した多段濃
縮装置とし、全段数のうち少なくとも1/2以上の段数の
上流段の濃縮ユニットには完全阻止型のタイト逆浸透膜
を組込み、下流段の濃縮ユニットには不完全阻止型のル
ーズ逆浸透膜を組込んだ。
ここで完全阻止型のタイト逆浸透膜とは溶質の阻止率
が約99％以上のものを指し、またルーズ逆浸透膜とは最
近開発された膜で、逆浸透膜と限外逆濾過膜の中間に位
置し、その阻止率が例えば50％程度のものを指す。
（作用） ポンプ容量等を考慮して上流段の濃縮ユニットによっ
て原液を所定濃度まで濃縮したならば、濃縮された原液
を下流段の濃縮ユニットに送り込む。下流段の濃縮ユニ
ットにあってはルーズ逆浸透膜によって濃縮するため透
過液中に溶質が混ざるが、原液側にかける圧力が小さく
て済む。
（実施例） 以下に本発明の実施例を添付図面に基いて説明する。
第１図は本発明に係る濃縮装置のうち３段の濃縮装置
の全体図であり、濃縮装置は上流側から下流側に向っ
て、原液供給ユニット１、第１段濃縮ユニット10、第２
段濃縮ユニット20及び第３段濃縮ユニット30を直列に配
置している。
原液供給ユニット１は果汁等の原液を貯えるリザーバ
タンク２の底部からパイプ３を伸ばし、このパイプ３の
途中にポンプ４を設け、ポンプ４よりも下流側のパイプ
３にポンプ４によって加熱された原液を冷却するチラー
５を設け、このチラー５よりも下流側においてパイプ３
を分岐し一方をリザーバタンク２へ原液を戻す循環パイ
プ６とし他方を第１濃縮ユニット10へ原液を供給する供
給パイプ７とし、この供給パイプ７の途中にバルブ８を
設け、このバルブ８を第１濃縮ユニット10のタンク12内
に臨む液面計11からの信号により開閉するようにしてい
る。
一方、各濃縮ユニット10,20,30はタンク12,22,32内に
上流側ユニットのバルブに開閉信号を送る液面計11,21,
31を臨ませ、各タンク10,20,30の底部から導出されるパ
イプ13,23,33の途中にはポンプ14,24,34及びチラー15,2
5,35を設けている。そしてチラー15,25,35の下流に各濃
縮ユニット10,20,30は膜モジュール19,29,39を配してい
る。
これら膜モジュールのうち第１及び第２濃縮ユニット
10,20の膜モジュール19,29は透過阻止率が99％以上の完
全阻止型のタイト逆浸透膜にて構成し、第３濃縮ユニッ
ト30の膜モジュール39は透過阻止率が約50％程度の不完
全阻止型のルーズ逆浸透膜にて構成している。
また、第１及び第２濃縮ユニット10,20にはバルブ18
a,18b,18c,28a,28b,28cを設け、最終段の第３濃縮ユニ
ット30にはバルブ38a,38bを設け、バルブ38bについては
濃度計40からの信号によって開閉するようにし、更に第
３濃縮ユニット30の膜モジュール39の透過側には戻しパ
イプ41をつなげ、ルーズ逆浸透膜を透過した液を第１濃
縮ユニット10のタンク12に戻すようにしている。
以上の如き構成の濃縮装置を用いた濃縮方法の一例を
以下に示す。
先ずバルブ８を開にした状態でポンプ４を駆動し、リ
ザーバタンク２内の原液を第１濃縮ユニット10のタンク
12内に送り、タンク12内の液面が所定高さになった時点
で液面計11がこれを感知してバルブ８を閉じ、一定量の
原液を第１濃縮ユニット10に送り込む。
第１濃縮ユニット10においては、先ずバルブ18a,18c
を開とし、バルブ18bを閉とした状態でポンプ14を駆動
し、膜モジュール19内にタンク12内の原液を供給し、膜
モジュール19のタイト逆浸透膜を透過した水（若干の溶
質は含まれる）を除去し、透過せず濃縮された原液を循
環パイプ16を介してタンク12に戻す。これを連続的に繰
返すことで原液を所定濃度まで濃縮したら、バルブ18a
を閉じバルブ18bを開け、第１濃縮ユニット10から第２
濃縮ユニット20に原液を送り込み、この第２濃縮ユニッ
ト20によって第１濃縮ユニット10と同様の操作を行った
後、第３濃縮ユニット30に原液を送り込む。
第３濃縮ユニット30においてはルーズ逆浸透膜を用い
ているため、透過液中にも大量の溶質が含まれている。
そこで透過液については戻しパイプ41を介して第１濃縮
ユニット10のタンク12に戻しつつ濃縮を行う。そして濃
度計40により第３濃縮ユニット30により目的とする濃度
まで原液が濃縮されたことを感知したならば、バルブ38
aを閉じバルブ38bを開けて濃縮液を回収する。
（発明の効果） 以下の［表］は本発明装置と従来装置を使用した実験
結果を示すものである。尚、実験は濃度10.0〜11.0Brix
の清澄リンゴジュースを目標濃度40.0Brixまで濃縮する
ようにし、実験に用いた膜モジュールは全てスパイラル
タイプで各段の有効膜面積は2.4m2とし、具体的にはタ
イト逆浸透膜についてはNTR-7199（日東電工社製）、ル
ーズ逆浸透膜についてはNTR-7450，NTR-7430（日東電工
社製）を用いた。
この［表］からも明らかなように従来装置（段数:1）
に比較し本発明装置（段数２以上）は取り出し量、原液
処理量及び膜処理能力において大巾に優れていることが
分る。特に段数を３段とした場合にはその効果が飛躍的
に向上することが分る。
また、第２図乃至第11図は２段〜11段の濃縮ユニット
を用いた場合のルーズ逆浸透膜の阻止率と全供給量（原
液処理量）との関係を示すグラフであり、これらのグラ
フからルーズ逆浸透膜の阻止率は60±10％の範囲が最適
であることが分る。
更に、第12図は濃縮ユニットの段数と全供給量との関
係を示すグラフであり、このグラフから明らかなように
11段以上の濃縮ユニットを設けても全供給量をそれ以上
増加させることができなくなる。そこで段数としては11
段以下で、特に効率の良い段数は３〜11段といえる。
尚、タイト逆浸透膜を用いた濃縮ユニットの数とルー
ズ逆浸透膜を用いた濃縮ユニットの数であるが、前者が
1/2〜3/4となるのが好ましい。一例を挙げると全段数が
８段の場合は上流側の６段までをタイトとし、残りの２
段をルーズとし、全段数が９段の場合には上流側の６段
までをタイトとし、残りの３段をルーズとする。
以上の説明から明らかなように本発明によれば、以下
の如き効果を奏する。
製品の取り出し量、原液処理量及び膜処理能力が大
巾に向上する。
ポンプの容量を従来のままとして高濃度の製品を得
ることができる。
今までより高濃度の製品を得ることができるので、
製品の貯蔵等において有利である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る濃縮装置のうち３段濃縮装置の全
体図、第２図乃至第11図はルーズ逆浸透膜の阻止率と全
供給量との関係を示すグラフ、第12図は濃縮ユニットの
段数と全供給量との関係を示すグラフである。 尚、図面中１は供給ユニット、10,20,30は濃縮ユニッ
ト、12,22,32はタンク、14,24,34はポンプ、16,26,36は
循環パイプ、19,29,39は膜モジュール、41は戻しパイプ
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 康則 栃木県那須郡西那須野町太夫塚３丁目221 ―221 (72)発明者 大森 務 茨城県つくば市二の宮２丁目６―10 アリ ス洞峰103 (56)参考文献 特開 昭53−58974（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】上流から下流に向って３段以上11段以下の
    段数の濃縮ユニットを直列に配列し、各段の濃縮ユニッ
    トはポンプ及び膜モジュールを備え、全段数のうち少な
    くとも1/2以上の段数の上流段の濃縮ユニットの膜モジ
    ュールは完全阻止型のタイト逆浸透膜から成り、下流段
    の濃縮ユニットの膜モジュールは不完全阻止型のルーズ
    逆浸透膜から成ることを特徴とする多段逆浸透濃縮装
    置。
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