JPS603452B2 - 蛋白質含有液の処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は澱粉製造におけるデカンタ分離液，水産加工場
に排出される蛋白質含有液、その他食品工業における蛋
白質含有液から、有価成分を分別回収する方法に関する
ものである。

近年、食品工業における高８０Ｄ廃液の処理が環境保全
の上から重要視され、その有効な処理方法の開発が望ま
れている。

この種の廃液中には、動物に有用な蛋白質，アミノ酸を
比較的多く含有し、その蛋白質を効率よく回収すること
によって、相当程度、環境に対する８０Ｄ負荷を軽減せ
しめることができることが明らかとなり、その回収技術
の開発に努力が傾注されつつある。例を澱粉製造におけ
るデカンタ分離液についてみれば、該液中には蟹白質を
１〜２％含有し、これをそのまま河川に排出することは
ＢＯＤ汚染上望ましくなく、また、活性汚泥法にて、低
ＢＯＤまで低下せしめるには多大、多額の設備を要し、
且つ、何ら回収されるものはない。

とくに寒冷地における生物を利用した廃水処理は実質的
に容易でない。そこで、この廃液から蛋白質を回収せん
とする試みは、とくにヨーロッパにおいて、まず、実施
され、我国において北部地域の澱粉製造工場では実用化
が進んでいる。

その代表的な例は、該液を直接加熱、蒸発装置にかける
全量濃縮をし、最終的に澱粉粕を混合して乾燥に服し、
飼料を得る方法、城いは蛋白質を熱凝固させることによ
って、これを凝析、分離する方法、あるいは、限外濃過
膜を使用して蛋白質を濃縮し、これを乾燥させる方法、
また限外猿過膜、逆浸透膜などを組み合わせて利用し、
蛋白質を熱凝固して回収、分離液を逆浸透膜を利用して
濃縮して、乾燥にまで至る方法などがあるが、これら従
来実用化された方法、あるいは研究され、あるいは祖＊
念的に考えられている方法は、すべて、回収蛋白質など
回収物への有害無機成分の混入、不純化への対策につい
て何ら配慮されていない。また、みそ工場から排出され
る大豆煮汁中にも多量の蛋白質を含有している。大豆煮
汁の固形物含有量は４〜６％，糖分１．２〜２．５％，
粗蛋白質０．５〜０．８％，灰分は０．５〜０．７％で
、灰分が比較的多量に含有する。灰分の内カルシウムが
最も多く、その他燐、マグネシウム，ナトリウム等を含
有している。煮汁中の無機物の溶出は全量の２０〜３０
％に及ぶもので多量の灰分が大豆煮汁中に溶出するもの
であってこれが回収される蛋白質あるいは濃縮回収物に
混入することは、製品の不純化は勿論、食料、飼料化の
上で必ずしも好ましいものとは云い難い。本発明におい
ては、蛋白質等有用成分の回収に当って、回収物中に混
入し、不純化の主因となる無機塩の分離を実施して、回
収物の品位を向上せしめようとするものである。

本発明は、有機、無機物質を含有する液を加圧下に限外
隠退膜乃至逆浸透膜に通液することによって濃縮液と膜
透過液とに分離し、原液中の溶存有機，無機成分あるい
いは原液中に存在していた、あるいは濃縮している間に
発生した懸濁物、乳濁物、異物を含むその濃縮液を要す
れば精製した後にイオン交換処理し、該処理液中の蛋白
質を加熱処理して蛋白質を凝析せしめ、これを分離し、
その分離液を冷凍、蒸発、透過膜等の濃縮手段より選ば
れたる一つ又は複数の濃縮手段によって濃縮することを
特徴とするものである。

本発明においては透過膜処理の前処理として原液を、あ
るいは後処理として腰側残留液たる濃縮中の不純物質の
除去を目的としてｐＨ調整，凝集剤の注入，高分子有機
化合物などの添加剤を適宜添加して、清澄化をはかるこ
とも出きる。また蛋白質の凝折操作は多段におこなって
もよく、つまり、分別生澱を適当な条件を与えて遂行さ
せ分別分離をおこなってもよい。たとえばマイクロポー
ラス膜乃至限外濠過膜の膜濃縮液を、等亀点調整し要す
れば加熱処理して、蛋白を凝集させこれを分離し、該分
離液を等蟹点調整し要すれば加熱処理して蛋白を凝集さ
せ蛋白を分離してもよい。本発明において使用されるマ
イクロポーラス膜乃至限外濠過膜としては、ポリエステ
ル，アセチルセルローズ，エチルセルローズ等の有機性
膜、あるいはグラフアィト系化合物よりなる膜のような
金属酸化物、炭素化合物を含む無機性膜が使用され、逆
浸透膜としては、アセチルセルローズ系をはじめポリア
クリルアミド系膜、アセチルブチルセルローズ膜、ポリ
アクリロニトリル膜、ポリビニレンカーボネート膜、な
どの有機性膜、スルフオン化した２，６−ジメチルフエ
ニレンエーテルあるいはポリフェニレンオキサイドなど
の有機性荷電膜、ダイナミック膜等の無機性膜が使用さ
れる。

なお、透過膜を使用するに当っては、微生物の活動の予
測されるときには、間欠的に全システムを６０ｏｏ〜９
０ｑｏあるいは加熱蒸気を利用して１２０００程度の高
温処理を行うか、あるいは全システムの運転を１０℃以
下の低温で行なえば、微生物による成分分解に対する影
響あるいは膜自体に対する微生物による支障を阻止する
ことができ、圧力は１〜１００ｋ９ｆ／地が通常利用さ
れる。

また膜装置は性能の維持管理上管型が好都合であるか、
とくに限定はなく、適時各タイプの膜装置を選定して利
用することができる。

また、本発明における透過膜による膜分離には、各々特
性をもつ透過膜を巧みに組合わせて利用することができ
る。

例えば、限外櫨週膜乃至逆浸透膜を使用する場合には、
膜汚梁あるいは腰に損傷を与えるような成分を、マイク
ロポーラス膜によってあらかじめ分離除去しておくと、
限外渡過膜乃至逆浸透膜による処理効率の低下を防止す
ることができ、また、各種透過膜を使用して多段にわた
って処理することもできる。透過膜によって濃縮された
濃縮液はイオン交換樹脂，イオン交換膜を利用してイオ
ン交換処理に服し、無機イオンをはじめ解離性化合物を
吸着あるいは透析して除去し、その処理液を加熱して蛋
白質を凝析せしめるものである。

蛋白質の擬析に当っては、擬析蛋白質に特有の等蟹点調
整を目的，とする斑調節を行うこともある。このｐＨ調
整は系外から酸の添加を行ってもよいが、前記イオン交
換処理においてｐＨの調整を行う方がよい適切である。
凝折蛋白質の分離に際しては凝集剤の注入、高分子化合
物の添加を行なってもよい。分離手段，としては沈降，
浮上猿過（膜櫨過を含む）、遠心分離、などが代表例で
、これらを適当に組合わせて利用することもできる。例
えば、沈降の工程を経過してもなお残存する懸濁物、乳
濁物を含有上し、後続する濃縮手段に不都合なときには
、ごらに補助的手段として２．５〆程度のマイクロポー
ラス膜乃至限外櫨過膜を利用して膿分離を行なうことに
よって、分離効率を高めることができる。なお、この一
連の沈澱の折出そして分離手段等は、前記するように分
別分離をおこなう場合には複数段にわたり実施すること
がある。本発明において使用されるイオン交換法はイオ
ン交換樹脂による吸着処理でも、電気透析による処理で
もよく、イオン交換樹脂としては酸型，アルカリ型樹脂
を併用する。

この場合には、被処理液中の陽イオン，陰イオンは日お
よびＯＨと化し、副生塩を発生しないので合理的である
。その樹脂の例として弱酸，強酸，弱アルカリ，強アル
カリ型樹脂を利用するが、適宜選定して利用する。イオ
ン交換処理は、Ｋ，Ｎａ等の腸イオンを除去することを
主目的とし、腸イオンの交換のみを実施してもよい。ま
た、陰イオンの交換も適時おこなうこともできる。弱酸
型樹脂としてはカルポキシル基を有する水素型の樹脂で
ダウェックスＣＣＲ−０（商品名），強酸型樹脂として
はスルフオン酸基を有する水素型の樹脂で、ダゥェック
ス５肌（商品名），弱アルカリ型樹脂としてはダイヤイ
オンＷＡ３０，ダウェックスＭＷＡ−１（何れも商品名
）強アルカリ型樹脂としては１型としてアンバライトＩ
ＲＡ−９００，Ｏ型としてアンバラィトＩＲＡ−９１１
（何れも商品名）。本発明においては、蛋白含有液中の
イオン性物質の処理であるから強酸型，強アルカリ型の
方が好都合であるが、弱酸性，弱アルカリ型をも使用で
きる。

また、イオン交換膜を使用する場合もあり、これは、酸
型樹脂に相当するものにカチオン交換膜があり、その例
として、スルホン酸を交換基とするネオセプタＣＬ一２
５Ｔ，ＣＬＳ−２５，セレミオンＣＭｙ，ＣＳＶがあり
アルカリ型樹脂に相当するものにァニオン交換膜があり
、その例としてネオセプタＡＶ−４Ｔ，ネプトンＡＲ−
１１１などが利用できる。

この交換膜利用は電気エネルギーを使用してイオンを強
制的に移動させることに差があるのみで本質的にはイオ
ン交換樹脂による吸着処理とかわるところはない。本発
明においては、酸性，アルカリ性両イオン交換処理を強
いておこなう必要なく少なくとも酸性イオン交換処理を
おこなえば本発明の目的をほぼ達成できる。

すなわち、回収蛋白質あるいは爾後の母液濃縮によって
回収される物質の品位低下の主因となるＫ、Ｎａ十 を
はじめとする無機イオンの除去ができればよい。次に本
発明の態様について説明する。

第１図において、デカンタ分離液１を透過膜装置Ａに加
圧下に導入し、ここで膜分離をおこなう。

透過膿として逆浸透膜を利用しその運転圧は１５〜１０
０ｋ９ｆ／のである。透過膜処理によって、処定の濃縮
倍数にまで濃縮された濃縮液則ち膜側残留液は該液中に
懸垂する物質を除去するために様過装置Ｂに供Ｖ給され
る。渡過装置の形式は膜分離装置としてマイクロポーラ
ス膜装着装置，砂渡過，珪簾土渡過，マイクロストレー
ナーなどであり、適宜選定して単独又は組み合わせて利
用することができる。膜透過液３は系外へ排出される。
ついで麹液４はイオン交換装置Ｃに流入するが、ここで
は、被処理液の酸性側ｐＨ調整を兼ねて、まず、酸性イ
オン交換樹脂によって処理して、被処理液中の陽イオン
を吸着させると同時に、酸性となし、その酸度によって
更ににアルカリ性イオン交換樹脂によって、ｐＨを約４
．７〜５．２に調整してこの処理液５を加熱仮応装置Ｅ
に送る。このＰＨ値は凝析対象の蛋白質によって異なり
、デカンタ分離液中の蛋白質凝析に当っては前記の如く
凡そＰＨ４．７〜５．２の範囲であるが大豆煮汁の蛋白
質凝析に当っては凡そｐＨ４．５〜３．７の範囲に調整
する。加熱反応装置Ｅにおいては、熱源７が供給され、
ここで５０〜１１５ｑｏに加熱されて、蛋白を熱凝固さ
せる。反応時間は５〜４５分である。ここで析出した蛋
白凝集体はスラリ８として分離装置Ｆに送られ、ここで
脱水に服されて、ケーキ９として排出、乾燥へ回送され
る。分離装置Ｆの分離液１０は蒸発装置Ｇに送られ蒸気
によって濃縮してその濃縮液１１は乾燥装置Ｄにおくら
れ、更に加熱源７の供ｖ給をうけ蒸発乾燥に服され、乾
燥生品６を得る。なお、乾燥に当って第１図，第２図と
も、乾燥柏あるいは生粕を混合して、乾燥に服してもよ
い。なお、蒸発装置Ｇにおける加熱温度は加熱反応装置
Ｅにおける加熱処理温度と同等あるいはそれ以下でおこ
なうことが望ましく、それによって蒸発装置Ｇにおける
スケールトラブルを回避することができる。

また蒸発袋魔Ｇに代えて透過膜装置を利用してもよく、
また冷凍法でもよく、これらを適当に組合わせて利用し
てもよい。なお、蒸発装置Ｇの濃縮において、透過膜装
着装置Ａの透過液３を適当に処理をした後に共に処理を
してもよい。

また前記態様においては濃過装置８の濃液４を直接イオ
ン交換装置Ｃにかけたが、猿過装置Ｂとイオン交換装置
Ｃ間に櫨過装置Ｂの猿液４中の無機塩を除去するための
予備的洗浄装置を設けてもよく、その装置としては、限
外嬢過膜乃至マイクロポーラス膜を利用した膜分離方法
がよい。

膜の細孔性については蛋白質を十分に膿側残留物として
濃縮しうるものならばよく、通常は、分画分子量で約１
００００〜２００００のものが利用される。即ち渡過装
置Ｂとイオン交換装置Ｃ間に該装置を設置して滋過装置
Ｂの溌液４に淡水を添加して、該装置に送液し、膜分離
をおこないその膿側残留液をイオン交換装置Ｃに送液し
て「イオン交換処理に服することもできる。また、該予
備的洗浄菱魔は透過膜装着装置Ａと猿過装置Ｂ間に設置
してもよく、この場合、透過膜装着装置Ａの高圧の膜側
残留液の有する圧力を利用して、予備的洗浄装置を稼働
できる利点がある。以士述べたように本発明によれば、
液中の蛋白質を無機塩等の不純物を混入することなく、
極めて高品位に効率よく回収することができるものであ
る。

次に本発明の実施例を示す。

実施例 １ Ｎ化合物２〜２．５重量％，固形物として４〜５重量％
含有する蛋白質含有液を４ｋ９ｆ／淡に加圧し、１５ｑ
ｏの条件下で分画分子量２００００の限外滋過膜装置セ
ルに通液し、容積比で１ぴ部こ濃縮した。

この濃縮液中には蛋白質の他にＫとして４２００雌／Ｚ
，Ｍｇとして２１０雌／Ｚ，Ｃａとして６３の２／夕，
Ｐとして７６０のタノ〆，灰分として１２７００榊／〆
などの無機成分を含有するものであった。これを紬孔度
７５ ５０，２５山の猿過にかけ、その猿液を強酸性イ
オン交換樹脂ＤＯＷＥＸ５０Ｗ（商品名）と弱塩基性イ
オン交換樹脂ＤＯＷＥＸＭＷＡ−１（商品名）に毎時ａ
ｈの速度で通液し、脱塩処理をし、灰分として７２０倣
ノクの処理液をえた。処理液の母は凡そ４．７〜５．０
であった。これに圧力４ｋ９ｆ／仇の加圧蒸気を直接吹
き込み９０〜９５℃の温度条件下に１ぴ合間加熱処理し
蛋白質を凝析せしめた。このスラリを６０℃，３ｋ９ｆ
／地の加圧条件下にて加圧渡過に服し含水率４０％の蛋
白質含有ケーキを得た。これを６び０にて減圧乾燥に服
し、蛋白質７０．８〜７２％，糠質２２．５〜２３６％
，灰分０．０３〜０．０６％の乾燥製品を得た。実施例
２ 実施例１と同様な蛋白含有液を５０ｋｇｆ／流に加圧し
、２０℃の条件下で、ＮａＣ〆除去率９２％の逆浸透膜
装着セルに通液し、固形物濃度として１５％にまで濃縮
した後、この液を圧力４ｋ９ｆ／地の条件で分画分子量
２００００の限外櫨過膜装着セルに通液し、固形物濃度
として２０％にまで濃縮し、濃縮液を実施例１と同様渡
過にかけ、その猿液を得た。

猿液中に灰分として３球００雌／その無機物を含有しこ
れを淡水にて７倍に稀釈し、分画分子量２００００の限
外猿過膜装着セルに圧力４ｋ９ｆ／机の条件下で通液し
て、固形物濃度として２０％にまで濃縮し、これを実施
例１と同様イオン交換樹脂にて処理し、灰分として６０
０倣／その処理液を得た。処理液のｐＨは実施例１の場
合とほぼ同様４．６〜５１であった。操作は実施例１と
全く同様で、最終的に蛋白質６９．２％，糠質２３．３
％，灰分０４０６％の乾燥製品を得た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施態様を示す系統説明図である。 １…・・・原液、２・・・・・・濃縮液、３…・・・膿
透過液、４・・・・・・渡液、５・・・・・・イオン交
換処理液、６・・・…生品、７，７′・・・・・・加熱
源、８・・・…スラリ、９・・・・・・ケーキ、１０・
・・・・・分離液、１１・…・・濃縮液、Ａ・・・・・
・透過膜装着菱贋、Ｂ・・・・・・嬢過装置、Ｃ……イ
オン交換装置、Ｄ・・・・・・乾燥装置、Ｅ・…・・加
熱法吏応装置、Ｆ…・・・分離菱鷹、Ｇ…・・・蒸発姿
贋。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 蛋白質含有液を透過膜に通液して膜透過液と濃縮液
   とに分離し、該濃縮液をＨ型及びＯＨ型イオン交換処理
   に服した後、該濃縮液中の蛋白質を凝析せしめ、凝析蛋
   白質を分離することを特徴とする蛋白質含有液の処理方
   法。 ２ 前記透過膜通液処理を多段に行なう特許請求の範囲
   第１項記載の方法。 ３ 前記イオン交換処理によって分離せんとする蛋白質
   の等電点を調整する特許請求の範囲第１項又は第２項記
   載の方法。 ４ 前記イオン交換処理として少くともＨ型イオン交換
   処理する特許請求の範囲第１項，第２項又は第３項記載
   の方法。 ５ 前記蛋白質の凝析に当って加熱手段をを用いる特許
   請求の範囲第１項，第２項，第３項又は第４項記載の方
   法。 ６ 前記凝析蛋白質の分離母液を、冷凍，蒸発，膜分離
   等の濃縮手段より選ばれたる一つ又は複数の手段によっ
   て濃縮する特許請求の範囲第１項，第２項，第３項，第
   ４項又は第５項記載の方法。