JPS5853920B2 - 甘蔗糖蜜の脱塩精製法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、硫酸カルシウム、硅酸塩等が高濃度に含有さ
れる糖蜜中に塩化カルシウム、ポリ塩化アルミニウム等
を加えて、積極的に難溶性カルシウム塩やアルミニウム
塩を形成させブリックス６０以上８０以下の濃度で処理
し、更に５５以下の濃度で無機アニオン又は有機酸類を
分離除去減少化させ、更にＴＤ式電気透析法によって処
理することを特徴とする甘蔗糖蜜脱塩精製法に関するも
のである。

従来行われて来たせ蔗糖とビート糖の精製を比較すると
甘蔗廃糖蜜の歩留は、一般的に云って対原料当りで約３
％前後にも達し、ビート廃糖蜜のそれが通常１％前後も
しくは無廃蜜の工場すらあるのに比べれば極めて高かっ
た。

従ってせ蔗糖工場はビート糖工場に比べて、廃糖蜜への
糖（蔗糖＋還元糖）損失は約３倍にも達していると云え
る。

このように廃糖蜜の歩留差の出る理由としては種々の要
因が考えられるが、その主たるものは前者が還元糖含有
量が多い為に優れた清浄法である炭酸飽充法が採用しに
くいのに対して後者は、その含有量が少い為に採用しゃ
すること、更に、イオン交換法（冷脱塩法等）が採用出
来ることや、メルビアーゼ法等ビート特有成分であるラ
フィノース等に対しても適切な対応策が見出されたこと
等にある。

このように現在ビート工場で採用されている上記の方法
は含有成分の相違や、甘蔗生産量が、温暖地である等の
ためせ蔗糖工場での採用が困難であり、その細限外濾過
等も耕地白糖を製造目的としない限りコストが高くか＼
り過ぎる。

そこで、甘蔗糖精製に当り、従来法の外に、廃糖蜜の歩
留をビート穂並みに少くする方法が種々検討されている
。

甘蔗糖蜜は価格が安価な所から、昔から醗酵原料や飼料
等として多方面で利用され、その清浄法も多種多様に亘
っている。

しかし、これらの清浄法は従来殆んど糖蜜を稀釈して行
う方法である。

醗酵工業等では稀釈清浄液をそのま＼利用し得るのでそ
れでもよいが煎糖用に供する等清浄後再濃縮して利用す
るには稀釈し過ぎれば燃料費が高くつくこととなる。

従って従来のような醗酵工業等に於ける清浄法は製糖工
場にとって有利な方法ではない。

次に比較的高濃度のまＳ脱塩が可能な方法としては、電
気透析法がある。

しかし、電気透析法は現在の所、実験室や製塩関係、牛
乳等ではしばしば適用されているが、糖液の場合アニオ
ン交換膜に有機性非糖分が沈着して再生が困難である所
から、現在これらの有機汚染物質除去のための前処理即
ち限外濾過や活性炭脱色、イオン交換樹脂処理を行った
後に適用する方法が提案されているが、前処理費が高く
特に甘蔗原料工場のように脱色の必要がなく、廃水処理
として活性汚泥処理等の高度な廃水処理設備のない所で
は問題が多い。

その他、アニオン交換膜を改質して耐有機汚染性を高め
た方法もあるようであるが、どの程度の長期運転に耐え
られるか定かでない。

又一旦Ｈｅｌで低ｐＨ化して脱塩してから再びイオン交
換樹脂でｐＨ調整する方法もあるようであるが、蔗糖が
低ｐＨ域で転化しゃすることや全装置を耐酸性にする必
要があること、大量のイオン交換樹脂再生廃液が出る等
問題がある。

そこで、アニオン交換膜の代わりに耐有機汚染性の強い
、比較的安価なポリビニル膜などの中性膜を利用する方
法（ＴＤ法・・・・・・Ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ Ｄ
ｅｐｌｅｔｉｏｎ法）が考案された。

ＴＤ式電気透析法は、特公昭５１−９０１６号及び特公
昭５４−３１０５０号でも詳述されているように、前処
理として通常の炭酸法、燐酸法、或いは炭酸飽充処理液
に脱色樹脂を組合わせる方法等が開示されているが、こ
れらの方法で脱塩率を高めれば高める和電流効率の低下
が著しく、脱塩率を７０％以上に高めると、その電流効
率は３０％以下となってしまい、如何に電力コストの安
い甘蔗原料工場でも３５％以下の電流効率では電力負担
が大き過ぎて実施は困難である。

しかして、脱塩率を６０％以下におさえて電流効率を上
げれば、当然残留塩類も多くなって糖分回収への寄与率
が低下する。

しかして、ＴＤ法でもつとも困難な問題は、従来法で処
理した糖液をＴＤ法に掛ける場合残留する塩に硫酸カル
シウム、硅酸塩、カルシウム塩、マグネシウム塩と云っ
たものが多くなることである。

これらの残留塩は、精製工程で再濃縮すると、蒸発端の
チューブに難除去性スケールとして大量に耐着して、頻
繁な洗罐が必要となる。

これが、ＴＤ法が従来甘蔗糖精製に採用されなかった理
由である。

本発明は多くの実験の結果甘蔗糖蜜の場合、高濃度にお
いては硫酸カリウム及び硫酸カルシウム等の硫酸塩が析
出しやすいが、低濃度に稀釈すればこれらが析出しにく
５なる反面、カルシウム塩、燐酸塩などが析出しやすく
なることを見出した。

本発明はこの性質を利用することにより上述の甘蔗糖精
製工程における難除去性スケールの原因たる硫酸カルシ
ウム、硅酸塩などを比較的高濃度において除去すると共
に、低濃度において造蜜性の高いカリウム塩など多くの
無機塩類を除去することによりもってせ蔗糖廃糖蜜の歩
留を減少させる目的で考案されたものである。

そして、これは又、ＴＤ法電気透析をせ蔗糖に利用する
ことをはじめて可能としたものである。

本発明の構成は、次のとおりである。

先ず、前段として甘蔗糖蜜にカルシウム及び又はバリウ
ム及び又はストロンチウムの塩化物を混合攪拌し、ブリ
ックス度６０％以上８０％以下にたもちながら発生した
難溶性の塩を析出させ、これを沈降除去する。

甘蔗糖蜜に混合する薬品として塩化カルシウム、塩化バ
リウム又は塩化ストロンチウム等を通常用いるがこれに
限定されない。

この混合前の段階で甘蔗糖蜜に石灰乳などを加えてｐＨ
を６．５ないし７．５に調整すると好結果が得られ又、
反応は必要に応じて７０℃前後の加熱下に行われるがこ
れらはいずれも必要条件ではない。

生成した難溶性物質を遠心沈降機などで除去する。

沈降機の種類は限定されず、更にその使用は１回に限ら
ず例えば、コンベヤー型（デカンタ−型）と分離板型と
を２段シリーズに用いても良いし、更に他の任意な方法
でよい。

次に後段として上記の処理をした甘蔗糖蜜をブリックス
度５５％以下に稀釈し、アルミニウムの塩化物及び又は
粉末活性炭を加え又は加えずして、加熱し残留する前記
塩類を析出させ、遠心分離又は濾別する。

以上の前処理をした甘蔗糖蜜についてＴＤ式電気透析処
理する脱塩精製法である。

後段で混合する薬品としては、ポリ塩化アルミニウムな
どが用いられるが、これに限定されない。

又、混合する薬品などを用いずして行ってもよい。

反応は加温下に行われる。

又沈降物の分離は、低ブリックス度なので、遠心分離に
限らず各種の濾過装置の使用が可能である。

本発明は、従来法に比して、トータルとしての脱塩率は
大差がない。

従来法との差異は、硫酸塩、硅酸塩、Ｃａｏと云った従
来法では除去が難しく、且つ難除去性のスケール耐着の
原因となる成分の除去率を高めたところにある。

この方法は、他の従来法に比して、廃糖蜜の歩留を減少
させるばかりでなく、ＴＤ法の甘蔗糖精製への適用を世
界ではじめて可能にしたものである。

即ち本発明の方法によって処理した糖蜜を電気透析した
場合電流効率を極めて大きく改善し、塩の除去効率を高
めることによって、ＴＤ法を経済的に実施可能としたの
である。

すなわちＴＤ式電気透析法は、前述の通り、アニオン交
換膜の代りに中性イオン交換膜を使用している関係上、
有機汚染に極めて強いが、電流効率が低いのが欠点であ
った。

特に糖蜜中の塩分除去率を高めると、より電流効率が低
くなるという欠点があった。

しかし、本発明の甘蔗糖蜜の精製法により処理した糖蜜
は、ＴＤ式電気透析の電流効率を大巾に高める。

特に塩分除去率を高くした場合に、より電流効率を高め
る効果がある。

この理由はいまだ明確ではないが、本発明の甘蔗糖蜜の
精製法は実施例でもわかるように糖蜜中の陰イオン成分
をＴＤ式電気透析では除去し難い５ｉ０２５Ｏ３Ｐ２０
３成分から除去しやすい塩素イオンに置き換えることに
よって、ＴＤ式電気透析における電流効率を高めるもの
と想定される。

各種の無機イオンを含む糖液を７０℃程度の脱塩率でＴ
Ｄ法で電気透析を行い、各戊分別にその除去率を調べて
みると、ＣＩ−やＮ）（３◆等は極めて高い除重を示し
、次にＫ”、Ｃａ＋２．Ｍｇ＋２等がよく、ＳｉＯ２，
ＳＯ３，Ｐ２Ｏ，Ａ１等の成分の除去率は極端に悪かっ
た。

以上のことから出来る限り、甘蔗糖蜜中のアニオンを電
気透析で除去されやすい塩素イオンに置き換えれば、電
気透析の電流効率が高められる事が分る。

仮に７０％の脱塩を行うとして、既に前処理でもってこ
れら除去効率の悪いアニオンを７０％以上塩素イオンに
置換しておけば７０％脱塩率になるまでは置換してあつ
た塩素イオンが優先的に脱塩されるであろうから、理論
効率（５０％）に近い電流効率が得られるのである。

本発明はこの除去率の極端に悪いＳｉＯ２，ＳＯ３゜Ｐ
２Ｏ５等を除去しておくことにより、難除去性スケール
の生成原因をなくすと共に、従来非常に低い電流効率の
ための電気透析電力の負担が大きく実用化が困難であっ
たＴＤ式電気透析法を、甘蔗糖蜜の脱塩精製に適用し電
流効率を大巾に向上改善することによりその実用化を可
能としたものである。

以下実施例によって、本発明を説明する。実施例 １ せ蔗糖工場の２番蜜を６．５１採取し、これにブリック
ス２０の石灰乳８０ｍ１を加えてｐＨを６．９に調整し
た後７０℃に加温し、ＩＯ％塩化カルシウム液２３０ｍ
Ａ！を添加攪拌してから３０分間放置し、更に温水を加
えてブリックス７０に稀釈して約８１とした。

その後１．６１づつ採取し、５０°Ｃに再加温してから
実験室用高速遠心沈降機を用いて４，０ＯＯＲ−Ｐ、Ｍ
、１５分間遠心沈降分離を５回に分けて行った所０．９
１のスラッジと６．６１の分離液が得られた。

この分離液を更に１．６１づつ４回に分けてそれぞれ５
０℃に加温し、上記遠心沈降機を用いて７．００ＯＲ，
Ｐ、Ｍ、１０分間遠心沈降分離した所、更にｏ、ｔ ｔ
ｚのスラッジと６．２１の分離液が得られた。

ここに得られた高濃度遠心分離液の分析値を第１表に示
す。

ここで得られた分離液をブリックス５０に希釈後、１０
％ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を９３ｍ１加えて６
０℃に加温し、凝集剤（アロンビスＳ）を３ＰＰＭ加え
て７．００ＯＲ，Ｐ、Ｍ。

１０分間遠心沈降した所、更に０．０２５１のスラッジ
と８．０１の分離液が得られた。

この３段目に得られた分離液を分析した所、第２表の通
りであった。

尚、含有無機塩類の各成分除去率を比較するために、通
常の処理方法、即ち原電を直ちにブリックス５０に稀釈
し、７，０ＯＯＲ，Ｐ、Ｍ、１０分間遠心沈降分離した
後、ケイソードプレコート濾過した液の分析結果を第３
表に挙げる。

又、同上原審をブリックス３０に希釈後、炭酸飽充、ケ
イソード濾過したｐ液の分析結果を第４表に挙げ、同じ
くブリックス６５に希釈後、燐酸を加えてｐＨ４にした
後に６０℃に加温してから石灰乳でｐＨ８，０にして遠
心沈降分離しその分離液に更にその後燐酸を加えてｐＨ
５，５にして遠心沈降分離した液についての分析結果と
塩類の除去率を第５表に挙げる。

第１、第２、第３、第４、第５表から見る通り、本発明
の処理法はトータルとしての脱灰率は通常法に比べて大
差ないが除去成分としてＣａＯ及びアニオンのＳＯ３や
Ｓ ｉｏ ２の除去率がよく蔗糖の転化及び還元糖の分
解がよく防止されている。

その反面Ｃ１は若干増加している。

第４表は純糖率のアップはよいが、残留ＣａＯが多く、
Ａｓｈもむしろ多くなっており、後続に於いて高脱塩を
要する。

これらの表から見る限りでは、本発明の第１及び第２表
は他の表に比べて、ただＳＯ３とＳｉＯ２の除去率がよ
いのみで何の変哲もないように見えるが、実はこれらの
液をＴＤ式電気透析を行って見ると大きな差がでる。

ここで得られた処理液をＴＤ式電気透析をした所、第６
表の通り４０％以上の電流効率が得られた。

同じ条件で第３及び第４表の遠沈、ケイソニド処理液及
び炭酸飽充濾過液を夫々ＴＤ式電気透析した所、第６表
の通りであり電流効率の差は夫夫４１．３−２７．３＝
１４、即ち１４／２７．３Ｘ１００＝５１．２８％、４
１．３−２１．１＝２０２、即ち２０．２／ ２１．Ｉ
Ｘ Ｌ ＯＯ＝９５．７５％も効率が改善された。

実施例 ２ ２番蜜８１を採取し、ブリックス２０の石灰乳９２ｒｎ
ｌでｐＨ６，６に調整した後、１０％塩化カルシウム液
を２８３ｍ１添力りし、混合攪拌してから７０℃に加温
し、３０分間放置後、ブリックス７０に希釈して４，０
ＯＯＲ，Ｐ、Ｍ、１５分間で遠心沈降分離した所、１．
１１のスラッジと８．０１の分離液が得られた。

更にこの分離液を７．００ＯＲ，Ｐ、Ｍ、１０分間で２
段目の遠心沈降分離した所、更に０．１５１のスラッジ
と７．６１の分離液が得られた。

この分離液をブリックス５０に希釈してから１０％ＰＡ
Ｃを１１４１１１１添カロし、５０°Ｃに加温後７．０
０ＯＲ，Ｐ、Ｍ、１０分間遠心沈降分離した所、０．０
３３７のスラッジと１１．２１の分離液が得られたので
、そのｌＯｌを２０対膜面積２．８８ｄｍの電気透析装
置でセル電圧１．８■、２．７５時間透析した所、第７
表Ａの通りの結果となり、又、対象液として同じ２番蜜
をブリックス５０に希釈後、その１３．ｉを７０℃に加
温し、凝集剤をＩＯＰＰＭ添加してから４．００ ＯＲ
、Ｐ。

Ｍ、１５分間遠心沈降機で分離した所、０．０６１のス
ラッジと１２１の分離液が得られた。

ここで得られた分離液を５０℃に加温し、凝集剤を５Ｐ
ＰＭ添加して７，０ＯＯＲ，Ｐ、Ｍ、１０分間で遠沈し
た所、更に０．０２５１１のスラッジと１１．３５４の
分離液が得られたので、この処理液１０１をＡと同じ条
件で電気透析した所、第７表Ｂの通りの結果が得られ、
本発明の処理液Ａは脱塩率が６６．１８−６３．６０＝
２．５８％高く、又、電流効率も４３．５５−３４．０
１＝９．５４％高い、即ちＢに比べて２８．０４％も改
善された。

実施例 ３ ２番蜜８１を採取し、これにブリックス２０の石灰乳５
０ｍ１を加えてｐＨを６．０に調整した後、２０％塩化
カルシウム液を３２０ｍ１添加し、混合攪拌してから７
０℃に加温し、３０分間放置後、２．２８Ａ？の水でブ
リックス７０に希釈して４．００ＯＲ−Ｐ−Ｍ、１５分
間で遠心沈降分離した所、０．８１のスラッジと８．２
１の分離液が得られた。

更にこの分離液を５０℃に加温してから７．００ＯＲ，
Ｐ、Ｍ、１０分間で２段目の遠心沈降分離した所、０．
３６Ａのスラッジと７．２１の分離液が得られた。

この分離液をブリックス５０に希釈し、ＰＡＣを使用せ
ずに、そのまま５０℃に加温し、凝集剤を５ＰＰＭ添加
して７，０ＯＯＲ，Ｐ、Ｍ。

１０分間で遠心沈降分離した所、０．０２５１のスラッ
ジと１０．６１の分離液が得られたのでそのうち１０２
を採取し、２０室有効膜面積２．８８ｄｍの電気透析装
置でセル電圧１．８Ｖ、２．７５時間透析した所、第８
表の通りの結果となり、ＰＡＣ使用時に比べれば脱塩率
、電流効率共に若干悪化するが薬品費を考慮すればむし
ろ有利となった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ カチオン交換膜と中性膜を交互に組合わせた電気透
   析による甘蔗糖蜜の脱塩方法において、甘蔗糖蜜に予め
   カルシウム及び又はバリウム及び又はストロンチウムの
   塩化物を混合攪拌し、ブリックス度６０％以上８０％以
   下の高濃度で難溶性の塩を形成させ、これを沈降除去し
   、次いでブリックス度５５％以下に稀釈し、アルミニウ
   ムの塩化物及び又は粉末活性炭を加え又は加えずして加
   熱し、低濃度で難溶性の塩又は凝集沈澱物を形成させ、
   これを沈降分離又は濾別して除去し、しかる後電気透析
   処理することを特徴とする甘蔗糖蜜の脱塩精製法。