JPS60206407A - ステイツクウオ−タの濃縮方法 - 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】 本発明はスティックウォーターの濃縮方法に関する。

魚介類を原料として魚粉を製造する工程において、一般
水産加工、すり身加工等により生じた残滓や魚介類を蒸
煮した後、圧搾し、圧搾固形分を乾燥して魚粉製品とし
、一方、圧搾液は、油脂及び固形分を分離し、このよう
にして得られた液汁、即ち、スティックウォーターは、
多くの場合、多重効用真空蒸発缶によって濃縮し、ソリ
ュブル製品とするか、又は濃縮、乾燥し、前記圧搾固形
分に混じて魚粉製品としている。

しかし、この方法によれば、熱エネルギー費用が高価で
ある。このため、近年、加熱を要しない濃縮方法として
、逆浸透法や限外濾過法も提案されているが（例えば、
特開昭５８−５１８７４号公報）、スティックウォータ
ーは一般に魚粉製造工程から高温で排出されるので、こ
れを逆浸透処理するには、スティックウォーターを一旦
、常温程度にまで冷却しなければならず、このために余
分に費用を要する。更に、スティックウォーターが固形
分濃度が高（、また、本来、浸透圧も高いために、これ
を高濃縮するには高圧処理を必要とし、かくして膜が目
詰りし、また膜表面にゲル層が生じるために、透過水量
の経時的な低下が著しい。

また、限外濾過法による場合も、処理のために、高温で
排出されるスティックウォーターを一旦、常温付近まで
冷却しなければならず、また、上記と同様の理由によっ
て透過水量の経時低下が著しいのみならず、スティック
ウォーターに含まれる可溶性有価成分が膜濃縮液中に有
効に濃縮されず、例えば、全窒素分の損失が大きい。

本発明者らは、上記の問題を解決するために鋭意研究し
た結果、魚粉の製造工程から排出されるスティックウォ
ーターが高温であることを利用して、これを駆動力とす
る膜処理によって、スティックウォーターを高温のまま
で、しがも、濃縮効率を高く保持しつつ、高濃縮する方
法を見出して、本発明に至ったものである。

本発明によるスティックウォーターの濃縮方法は、水蒸
気は透過させるが、水は透過させない疎水性重合体多孔
質膜の一面側に所定の高温のスティックウォーターを接
触させ、このスティックウォーターから水蒸気を発生さ
せ、これを上記多孔質膜の他面側に透過させ、冷却して
凝縮させることを特徴とする。

本発明の方法においては、スティックウォーターから発
生し、疎水性重合体多孔質膜を透過した水蒸気を冷却し
、凝縮させるために、次のいずれかの方法によることが
できる。

その第１は、水蒸気は透過させるが、水は透過させない
疎水性重合体多孔質膜の一面側に所定の高温のスティッ
クウォーターを接触させ、この重合体膜の他面側に膜面
から適宜の間隔をおいて所定の低温に保持した伝熱壁を
設け、上記スティックウォーターから発生し、重合体膜
を透過した水蒸気を上記伝熱壁土で冷却し、＠縮させて
凝縮水を得る一方、固形分及び溶質としての有価成分は
膜を透過しないので、これを高い除去率にてスティック
ウォーター中に濃縮するのである。

第２は、疎水性重合体多孔質膜の一面側に上記のように
所定温度のスティックウォーターを接触させ、他面側に
は所定の低温の冷却媒体、例えば、冷却水を接触させる
ことにより、スティックウォーターから発生し、重合体
を透過した水蒸気を直接に冷却媒体にて冷却して凝縮さ
せ、これを冷却媒体中に得る一方、スティックウォータ
ーを上記と同様に濃縮するのである。

本発明の方法においては、上記重合体多孔質膜　；は、
スティックウォーターに対して疎水性であり、更に水目
体は透過させないが、水蒸気は透過させる性質を有する
ことが必要である。従って、かかる疎水性重合体多孔質
膜は、通常、０．０５〜５０μｍ１好ましくは０．１〜
ｌＯμｍ程度の微孔を有し、且つ、多孔度が５０％以上
であることが好ましい。また、膜厚は特に制限されるも
のではないが、通常、１〜３００μｍ、好ましくは５〜
５０μｍ程度である。

従って、本発明においては、かかる重合体膜として、ポ
リテトラフルオロエチレン樹脂のようなフッ素系樹脂か
らなる多孔質膜が、疎水性であると共に耐熱性にすぐれ
るために特に好ましく用いられる。また、例えば、フッ
化ビニリデン樹脂やエチレン−テトラフルオロエチレン
共重合樹脂等のようなフッ素系樹脂の溶液又は溶融液を
押出成形して得られる多孔質膜も好ましく用いられる。

しかし、例えばポリスルホンやセルロース樹脂のような
親水性樹脂からなる多孔質膜でも、表面にフッ素系樹脂
やシリコーン樹脂等の撥水性樹脂を被覆して疎水性の多
孔質表面を付与するときは、これら樹脂膜も使用するこ
とができる。

次に、本発明の方法を実施するのに好適な装置について
、図面に基づいて説明する。

第１図及び第２図は上記第１の方法を実施するために好
適な装置の一例を示す。

即ち、外管１内には上記したような疎水性重合体多孔質
膜よりなる膜管２が同軸的に配設されており、外管と膜
管との間に所定の高温のスティックウォーターのための
原液通路３が形成されている。従って、外管は保温性を
有することが好ましく、例えば樹脂より形成される。原
液通路３にはスティックウォーターの導入管４及び導出
管５が接続され、必要に応じてこれら管路に設けた加熱
器６により所定の温度に加熱されたスティックウォータ
ーが上記管４及び５にて原液回路に循環して流通される
。スティックウォーターは、弁７を備えた供給管８から
適宜に原液回路に補充され、また、図示しないが、排出
管により必要に応じて原液回路から一部が排出される。

膜管２の内側には、更にこれと同軸的に伝熱管９が配設
され、前記膜管との間に蒸気空間１０を有するように適
宜の間隔がおかれている。伝熱管は伝熱性の高い材料、
例えば金属からなる薄肉管である。この伝熱管には冷却
媒体のための導入管１１及び導出管１２が接続され、例
えば冷却水のような冷却媒体が伝熱管内に循環して流通
される。

また、蒸気空間には膜管を透過し、伝熱管にて冷却され
、凝縮した凝縮水の導出管１３が接続されている。

尚、膜管を構成する前記多孔質膜は、一般に強度が小さ
いので、図示しないが、適宜の支持体上に支持されて形
成されているのが好ましい。このような支持体は、重合
体膜を補強すると共に、水蒸気を透過させることができ
れば足り、例えば、ポリアミドからなる織布又は不織布
や、セラミック類の多孔質管が好適に用いられる。

本発明の方法においては、上記多孔質膜からなる膜管の
内面にこれに接して通液性のスペーサ（図示せず）を配
設し、このスペーサの内側に更にこれに接して同軸的に
伝熱管を配設してもよい。

上記スペーサは、膜管を透過した蒸気が伝熱管まで透過
し得るように多孔質であると共に、伝熱管によって冷却
されて凝縮した水が少なくとも所定方向に通液性を有す
ることが必要であり、更に、熱伝導性にすぐれているこ
とが好ましい。図示した装置においては、スペーサは、
生じた凝縮水が鉛直方向に流下し得るように、少なくと
も鉛直方向に通液性を有することが必要である。勿論、
スペーサは多孔質膜や伝熱管表面上に予め接合されてい
てもよい。

上記スペーサとしては、例えば、１０〜１０００メツシ
ユの天然又は合成の繊維、例えば、ポリエチレン、ポリ
エステル、ポリアミド等の繊維からなる織布、不織布、
炭素繊維布等が好ましく用いられる。スペーサの厚みは
特に制限されるものではないが、余りに厚いときは、却
って蒸気の凝縮効率を低下させるので、通常、０．１〜
５■ｌ、特に０．２〜３ｍｍの範囲が好ましい。このよ
うに、薄いスペーサを介して多孔質膜と伝熱管とを接触
さ　９せることにより、蒸気空間における蒸気の凝縮速
度が大幅に増大し、原液の濃縮効率が高められる。

また、装置は、第３図に示すように、外管１内に複数の
膜管２が配設され、各膜管が内部に伝熱管９を有すると
共に、外管と各膜管との間の空間が原液通路３であるよ
うに構成されていてもよい。

上記の第１の装置においては、所定の高温のスティック
ウォーターは、原液通路３に導入され、スティックウォ
ーターより発生した水蒸気は膜管２を透過して蒸気空間
１０に至り、伝熱管９の表面上で冷却されて凝縮水を生
じ、伝熱管表面を流下して凝縮水導出管１３より装置外
に導かれる。

原液中の固形分及び有価溶質成分は膜管により透過を阻
止され、原液中に濃縮される。この装置によれば、ステ
ィックウォーターを濃縮すると共に、凝縮水として実質
的に純水を得ることができる。

第４図及び第５図は前記した第２の方法を実施するのに
好適な装置の一例を示し、第１図と同じ部材には同じ参
照番号が付されている。

外管１内には前記したような疎水性重合体多孔質膜より
なる膜管２が同軸的に配設されて、外管と膜管との間に
原液通路３が形成され、この原液通路に所定の高温のス
ティックウォーターが流通され、膜管内には冷却媒体、
例えば、冷却水が流通される。即ち、スティックウォー
ターと冷却媒体は上記膜管を介して接触される。原液通
路３にはスティックウォーターを流通させるための導入
管４及び導出管５が接続され、同様に、膜管２にも冷却
媒体を流通させるための導入管１１及び導出管１２が接
続されている。

この第２の装置によれば、スティックウォーターより発
生し、膜管壁を透過した水蒸気は、冷却媒体、例えば、
冷却水にて直ちに冷却されて凝縮し、冷却水中に回収さ
れる。前記したと同様に、必要に応じてスティックウォ
ーターは供給管８より補充されつつ、・加熱器６にて加
熱されて、管路４及び５により原液回路を循環され、ま
た、冷却媒体は、必要に応じて冷却媒体回路に設けた冷
却器１４により所定の温度に冷却されつつ、冷却媒体回
路を循環され、その一部は凝縮水と共に取出管１５から
装置外に取り出される。

この装置によれば、膜管を介して所定の温度のスティッ
クウォーターと冷却媒体とが直接に接触されるので、ス
ティックウォーターから発生した水蒸気は直ちに冷却媒
体により冷却されて凝縮し、冷却媒体中に回収される。

従って、蒸気の透過速度が大きいのみならず、膜管と伝
熱壁との間に蒸気空間を設けた装置よりも小型化し得、
単位体積当りの有効膜面積が大きいので、効率よくステ
ィックウォーターの濃縮を行なうことができる。

図示しないが、第２の装置は、複数の膜管が外管内に収
容され、各膜管内に冷却媒体が循環され、外管内におい
て膜管外の空間が原液通路をなすように形成されていて
もよい。

尚、上記したいずれの装置の場合についても、スティッ
クウォーターを外管と膜管との間の原液通路３に流通さ
せ、膜管内に冷却媒体を流通させるとして本発明の詳細
な説明したが、しかし、原液通路に冷却媒体を流通させ
、一方、冷却媒体通路にスティックウォーターを流通さ
せてよいのは勿論である。

また、膜管と伝熱管との間にスペーサを有するときは、
スペーサ自体も低温の伝熱壁によって冷却されているの
で、膜を透過した蒸気はスペーサ及び伝熱壁によって直
ちに冷却されて凝縮し、その結果、蒸気の凝縮速度が大
きくなって、スティックウォーターの濃縮を効率よく行
なうことができる。

以上のように、本発明の方法は、所定の高温のスティッ
クウォーターを疎水性重合体多孔質膜に接触させ、この
スティックウォーターより発生して膜を透過した水蒸気
を冷却し、凝縮させることにより、スティックウォータ
ーを濃縮すると共に凝縮水を得るものである。従って、
本発明の方法によれば、魚粉の製造工程から高温で排出
されるスティックウォーターを高いままの温度で、しか
も、特別な濾過処理等の前処理を要せずして、高濃縮す
ることができる。また、前記したような圧力差を駆動力
とする逆浸透法と異なり、温度差を駆動力としているた
めに加圧を必要としないうえに、疎水性の膜を使用する
ので、膜の目詰りや濃度分極がなく、スティックウォー
ターを効率よく高濃縮することができる。

以下に本発明の実施例を挙げる。

実施例１ 第１図に示したように、直径４０顛の合成樹脂製外管内
に、多孔質ポリアミド織布にて裏打ちされたポリテトラ
フルオロエチレン多孔質膜からなる直径２５１ｍ＋の膜
管を同軸的に配設し、更にこの膜管内に直径２１１Ｉｌ
のステンレス鋼製伝熱管を管壁間の間隔が２鶴となるよ
うに配設して、装置を構成した。尚、上記多孔質膜は平
均孔径０，２μｍの微孔を有し、多孔度８０％であって
、装置における有効膜面積は２４０Ｃ＋ａであった。

この装置において、温度１０℃の冷却水を伝熱管内に流
通すると共に、イワシすり身製造工程より得たスティッ
クウォーターを６０℃の温度で原液通路に循環供給した
。スティックウォーターの性状は、全固形分濃度９．５
％、全窒素９５００　ｐｐ’ｍ、電気伝導度１５０００
μｓであった。凝縮水の取得速度は処理の初期において
０．３　ｒｌ　／　ｒｄ・日であり、この凝縮水の電気
伝導度は２０μｓであった。

実施例２ 実施例１と同じ装置において、膜管内面にスペーサとし
て厚み０．５　龍のポリアミド製不織布を重ね、このス
ペーサを介して膜管と伝熱管とを接触させて、装置を構
成した。

この装置において、温度１０℃の冷却水を伝熱管内に流
通すると共に、原液通路に実施例１と同じ６０℃のステ
ィックウォーターを流通させた。

その結果、凝縮水の取得速度は初期において０．４ｏｆ
／ｒｒｒ・日であった。第６図に原液の全固形分濃度を
２８．５％に濃縮する３倍濃縮における凝縮水の取得速
度の経時変化を示す。また、この３倍濃縮液における全
窒素の回収率は９７％であった。

比較のために、管状限外濾過膜（分画分子量２００００
　）を用い、圧力１．０　ｋｇ　／　ｃＪ　、　温度２
５℃、膜面流速２．４ｍ／秒の条件下に、上と同じステ
ィックウォーターを限外濾過処理した。結果を第６図に
示すように、処理の初期における膜透過水量は本発明の
方法に比べて著しく小さく、０．１８　ｎ？／ボー・日
であり、しかも、膜の目詰まりによる透水速度の低下が
激しいために、高濃度することが困難であった。また、
濃縮液における全窒素の回収率は６９％にすぎなかった
。

実施例３ 第４図に示すように、直径４００の合成樹脂製外管内に
、実施例１と同じ直径２５１ｍの膜管を同軸的に配設し
て、有効膜面積２４０ｃＩａの装置を構成した。この装
置において、実施例１と同じ条件下での処理によって、
凝縮水の取得速度は初期において０．３ｒｒｒｌｒｄ・
日であつ、た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施例するのに好適な装置の一
例を示す縦断面図、第２図は第１図においてｖＡＡ−Ａ
線に沿う断面図、第３図は別の装置を示す断面図、第４
図は更に別の装置を示す断面図、第５図は第４図におい
て線Ｂ−Ｂ線に沿う断面図、第６図は本発明の方法と比
較例としての限外濾過法によるスティックウォーターの
濃縮における濃縮倍率と凝縮水取得速度との関係を示す
グラフである。 １・・・外管、２・・・膜管、３・・・原液通路、９・
・・伝熱管、１０・・・蒸気空間、１３・・・凝縮液導
出管、１５・・・冷却媒体取出管。 第４図 第６図 儂瀦＋序汗）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１１水蒸気は透過させるが、水は透過させない疎水性
   重合体多孔質膜の一面側に所定の高温のスティックウォ
   ーターを接触させ、このスティックウォーターから水蒸
   気を発生させ、これを上記多孔質膜の他面側に透過させ
   、冷却して凝縮させることを特徴とするスティックウォ
   ーターの濃縮方法。