JPS60998B2 - 糖液の処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は再生用水及び再生廃液の低減を目的とした糠液
の処理方法に関するものである。

従来、糖液の精製には適当な前処理を施した後各種のイ
オン交換処理が用いられているが、特に塩類を多量に含
んでいる糖液を処理する場合、弱または中塩基性アニオ
ン交換樹脂（以下弱（中）塩基性アニオン交換樹脂とい
う）が使用されることが多い。

そしてその処理方法のひとつに彼処理糖液をまず強酸性
カチオン交予期間脂床に通し、その流出液を弱（中）塩
基性ァニオン交換樹脂床に通し「 この両者のイオン交
撫樹脂床で被処理糖液中に含まれる大部分の塩類を除去
し、次に強酸性カチオン交壬剣樹脂と強塩基性ァニオン
交換樹脂からなる凝床に通してのこりの塩類と弱酸アニ
オン、色素成分等を除去する方法がある。本処理方法は
再生薬品費の低下を目的として弱（中）塩基性アニオン
交ｆ鰯樹脂を使用するものであり、ぶどう糖液の精製等
に多く用いられている。ただし本処理方法は被処理糖液
中に弱酸性基を有する有機物が存在すると、使用サイク
ルを重ねるにしたがって当該有機物が不可逆的に弱（中
）塩基性アニオン交去勢樹脂に吸着されるいわゆる有機
物汚染により洗浄水量が増加するという欠点を有する。
これを以下に詳しく説明すると、たとえば弱酸性基とし
てカルボン酸基を有する有機物が弱（中）塩基性アニオ
ン交換樹脂に不可逆的に吸着された場合、当該有機物が
再生剤である苛性ソーダに接触すると‘１｝式で示した
反応によりカルポン酸ナトリウムを生成する。こうして
生成されたカルボン酸ナトリウムは弱（中）塩基性アニ
オン交換樹脂の再生後の水洗中に■式で示した反応によ
り加水分解を起し、苛性ソーダを生成する。

なお、｛１ーおよび｛２｝式中の（Ｒ−ＣＯＯ‐Ｈ＋）
または（Ｒ−ＣＯＯＮａ＋）は弱（中）塩基性アニオン
交≠奥脇脂に不可逆的に吸着されたカルボン酸基を有す
る有機物を示す。

このように弱酸性基を有する有機物が弱（中）塩基性ァ
ニオン交≠剣樹脂に不可逆的に吸着されると水洗中に苛
性ソーダが生成されるので、再生剤である苛性ソーダが
洗い流された後でも‘２１式の反応が続行するため、水
洗廃水中の苛性ソーダの量はなかなか低下しない。

この加水分解による苛性ソーダの漏出量は弱（中）塩基
性アニオン交換樹脂の当該有機物の汚染の度合によって
種々多様であるが、当該有機物によって汚染されていな
い弱（中）塩基性アニオン交擬樹脂の場合と当該有機物
によって汚染された弱（中）塩基性アニオン交去勢樹脂
の場合の水洗における苛性ソーダの漏出量を比較すると
、前者は洗浄開始から約６０分経過すれば、あるいは水
量的には充填樹脂量の約１２倍量ぐらいの水量で洗浄を
行なえば、水洗廃水中の苛性ソーダの量は２ｐｐｍａｓ
ＣａＣ０３前後となるが、後者は前者と同様な時間及び
水洗倍量において苛性ソーダの量が２００ｐｐｍａｓＣ
ａＣ０３前後となる場合がある。

このような場合、たとえ後段に強酸性カチオン交予期樹
脂と強塩基性アニオン交換樹脂とからなる混床があった
としても、当該温床は前段の弱（中）塩基性ァニオン交
去剣樹脂から漏出してくる沙ｐｍ（ａｓＣａＣ０３）前
後のカチオンと弱（中）塩基性アニオン交≠奥樹脂では
除去できない弱酸アニオン及び色素成分等を除去するた
めに設置されたものであるので、洗浄不十分のまま被処
理糖液を通液することは種々の障害を与える。まず第１
に温床の強酸性カチオン交換樹脂の持っている交換能力
をすぐに使いはたし、所期の処理容量に蓬するまえに処
理糖液中にナトリウムが漏出する。第２に一般に強塩基
性アニオン交去勢樹脂は使用サイクルが経過すると、強
塩基性の交換基である第４アンモニウム基が分解して弱
塩基性基が生成されるが、この生成された弱塩基性基が
塩形となっている場合、ここに２００ｐｐｍ（ａｓＣａ
Ｃ０３）もの苛性ソーダを含んだ被処理糖液が接触する
と、弱塩基性基の塩が脱着され処理糠液中に漏出して処
理糖液の純度を低下させる。第３にぶどう糖の精製のよ
うに温床で主に脱色を目的としているような場合、ここ
に２０的ｐｍ（ａｓＣａＣ０３）もの苛性ソーダを含ん
だｐＨの高い被処理糖液が接触すると脱色能力が低下す
ることがある。以上のように、たとえ後段に強酸性カチ
オン交玉灘樹脂と強塩基性ァニオン交換樹脂とからなる
演床があったとしても、その設計思想と大中にかけはな
れたイオン量を含む被処理糖液を混床に通液することは
できないので、弱（中）塩基性ァニオン交換樹脂に不可
逆的に弱酸性基を有する有機物が吸着された場合、当該
イオン交換樹脂を新品と交換するか、ないし後段の温床
及び処理液に影響を与えないようにするため、苛性ソー
ダの量が温床の設計思想に合致するまで洗浄を続行する
必要がある。しかし、一般にぶどう糖液等の被処理糖液
中には、水処理の場合と比較して、かなり多量の有機物
成分を含んでいるので比較的早い時期に弱（中）塩基性
アニオン交宅製樹脂が当該有機物によって汚染される。
したがってそう頻繁に弱（中）塩基性ァニオン交換樹脂
を新品と交換することは経済的見地から実施することは
不可能であるので、糖液の処理の場合は後段の温床及び
処理糖液に影響がなくなるまで十分に弱（中）塩基性ア
ニオン交灘樹脂を洗浄しているのが現状である。しかし
、ぶどう糖液等の有機物成分を多量に含む被処理糖液を
処理する場合、弱（中）塩基性アニオン交モ期樹脂の洗
浄廃水中には５０〜１０岬ｐｍ程度のＢＯＤを含有する
ので、単に洗浄廃水中の苛性ソーダを中和しただけでは
放流できず、生物処理等の必要があるため弱（中）塩基
性アニオン交換樹脂の洗浄水量が増加することは大きな
問題となっている。さらに水洗に要する時間的ロス、再
生用水量の増加等も無視できないものであった。本発明
は、従釆の強酸性カチオン交換樹脂床と弱（中）塩基性
ァニオン交換樹脂床と強酸性カチオン交擬樹脂と強塩基
性アニオン交灘樹脂とからなる濃床で、前述したような
有機物を多量に含んでいる被処理糖液をイオン交換処理
する場合に、弱（中）塩基性ァニオン交換樹脂の有機物
汚染に起因する洗浄廃水量増加という欠点を解決するも
ので、弱（中）塩基性アニオン交宇敷樹脂床と強酸性カ
チオン交予期樹脂と強塩基性アニオン交換樹脂からなる
温床の間に弱酸性カチオン交換樹脂床を設置し、当該弱
酸性カチオン交換樹脂床で前段の弱（中）塩基性アニオ
ン交換樹脂床から漏出する苛性ソーダを除去し、洗浄廃
水量の低減ないし弱（中）塩基性アニオン交換樹脂の洗
浄工程そのものを省略するものである。

弱酸性カチオン交換樹脂は中性塩を分解する能力はほと
んど持っていないが、アルカリに対応したカテオンの除
去、特に苛性ソーダの除去には優れた能力を有し、さら
に再生効率が極めてよいので苛性ソーダの除去の目的に
は最も適している。弱酸性カチオン交換樹脂は再生効率
が極めてよいので強酸性カチオン交換樹脂の再生廃液で
十分に再生することができるから、特に弱酸性カチオン
交健闘脂床の再生剤を用意する必要がなく、逆に強酸性
カチオン交換樹脂床の再生廃液を弱酸性カチオン交換樹
脂床に通すと、強酸性カチオン交手剣樹脂床の再生廃液
に含まれる過剰の酸を減少させるので中和に要するアル
カリの薬品量を低下させることができるという利点を有
している。さらに弱酸性カチオン交灘樹脂床の再生に強
酸性カチオソ交灘樹脂床の再生廃液を使用することによ
って弱酸性カチオン交換樹脂床用の再生剤液槽を設置す
る必要がなく、さらにまた弱酸性カチオン交≠剣樹脂は
強酸性カチオン交≠期間脂より単位容量あたりの苛性ソ
ーダ吸着容量が大きいので、使用するイオン交換樹脂量
もすくなくてすむという利点も有している。

なお、本発明の方法すなわち弱（中）塩基性アニオン交
擬樹脂床の後段に弱酸性カチオン交換樹脂床を設置する
ことによって、弱（中）塩基性アニオン交予灘樹脂床の
洗浄中に漏出する苛性ソーダを効率よく除去することで
洗浄水量を低減させることだけでなく、弱（中）塩基性
ァニオン交換樹脂床の苛性ソーダ道楽、押出しが終了し
た後に直ちに被処理糖液を弱（中）塩基性アニオン交換
樹脂床、弱酸性カチオン交≠剣樹脂床、混床の順に通液
することによって弱（中）塩基性アニオン交換樹脂床の
洗浄そのものを省略することも可能である。

弱（中）塩基性アニオン交換樹脂床の押出し後直ちに被
処理糖液を通液すると、その流出液には禾洗浄の再生剤
である苛性ソーダと前述した加水分解に起因する苛性ソ
ーダが含まれているが、これらの苛性ソーダは後段の弱
酸性カチオン交換樹脂床で吸着されるため最終段の温床
に流入することがない。要するに弱酸性カチオン交換樹
脂床を弱（中）塩基性アニオン交換樹脂床の後段に設置
することにより、被処理糖液そのものによって通液中に
弱（中）塩基性アニオン交換樹脂床を洗浄することが可
能となるのである。なお、洗浄工程を省略する場合は後
段の弱酸性カチオン交換樹脂床の負担を軽くするため弱
（中）塩基性アニオン交換樹脂床の通薬後の押出しを充
填樹脂量の２倍量程度の水量とした方がよい。このよう
に、本発明により従来では達成できなかった弱（中）塩
基性アニオン交換樹脂床の洗浄廃水量を低減させるだけ
でなく、弱く中）塩基性アニオン交換樹脂床の洗浄その
ものを省略することができるので、再生廃液を大中に低
減することが可能となり、さらに弱酸性カチオン交灘樹
脂床の再生に強酸性カチオン交換樹脂床の再生廃液を使
用することによって再生薬品費を増加させることなく、
さらにまた再生時間の短縮、再生用水量の低減及び再生
時間の短縮に伴う装置の稼動率の上昇などの種々の利益
をもたらすことが可能となつた。

なお、本発明の方法は、ぶどう糖液、果糖液及びぶどう
糖と果糖の混合糠液、乳糖液、藤糖液等の各種の糟液の
精製に用いることができ、特に弱酸性基を有する有機物
で弱（中）塩基性アニオン交換樹脂が汚染される場合に
大きな効果を発揮する。

以下、本発明の実施例を説明する。

実施例 ０１ 従来の処理方法の場合 従来の処理方法としてぶどう糖の精製における実装暦で
２４１サイクル使用した強酸性カチオン交換樹脂アンバ
ーライト（登録商標以下同様）ＩＲ−１２旧を２ク充填
したＫ筒、弱塩基性アニオン交換樹脂アンバーライトＩ
ＲＡ−９３を２．４〆充填したＡ筒、強酸性カチオン交
換樹脂アンバーライト２００を０．７そと強塩基性アニ
オン交換樹脂アンバーライトＩＲＡ−４１１を１．４そ
充填したＭＢ筒をそれぞれ用意し、常法通りＫ筒は５％
塩酸、Ａ筒は４％苛性ソーダ、ＭＢ筒はそれぞれ５％塩
酸、４％苛性ソーダを使用して再生を行なった。

なお、Ｋ節、ＭＢ筒の押出し、洗浄はそれぞれの充填樹
脂量のそれぞれ１倍量、１２倍量の水量で行ない、Ａ筒
の押出し、洗浄は充填樹脂量のそれぞれ１倍量、２４倍
量の水量で行なった。この時のＡ筒の洗浄水量に対する
洗浄廃水中の苛性ソーダの量及びｐＨの関係を第１図に
、３箇の合計の再生用水量及び再生廃液量を第１表に示
す。第１表 従来の処理方法における 再生用水量と再生廃液量 ‘２｝ 本発明の処理方法の場合 次に本発明の方法として前述の実施例のＡ筒とＭ眼筒と
の間に弱酸性カチオン交換樹脂アンバーライトＩＲＣ−
７５１．７そを充填したＷＫ筒を新たに設置し、各筒の
再生及び洗浄は次のごとく行なった。

Ｋ筒：常法通り５％塩酸を使用して塩酸通薬を行ない、
その後充填樹脂量の１倍量の水量で押出しを行ない、さ
らに同様に１２倍量の水量で洗浄を行なった。

なお、再生廃液は全てＷＫ筒に通した。

ＷＫ筒；Ｋ筒の再生廃液でＷＫ筒を再生した。

Ａ筒；従来の方法と同じく４％苛性ソーダを通薬した後
、再生剤の押出し工程を行ない押出し廃液のｐＨが１２
、苛性ソーダの量が５０他ｐｍ（ａｓＣａＣ０３）に達
するまで押出しを行なった。なお、押出し量は充填樹脂
量の２倍量を要した。そしてその後の洗浄を行なわなか
った。Ｍ旧節；前述した従来の処理方法の場合と全く同
様に行なった。

Ａ筒の押出し終了後直ちに８そ／日の流速で４５％（重
量％）のぶどう糖液をＫ筒、Ａ筒、ＷＫ筒、Ｍ旧筒の順
に通液した。

この時のＡ筒の通液倍量に対するＡ筒流出液及びＷＫ節
流出液の苛性ソーダの量及びｐＨの関係を第２図に、４
箇の合計の再生用水量及び再生廃液量を第２表に示す。
第２表 本発明の処理方法における 再生用水量と再生廃・濯度量 第２図に示したようにＡ筒の流出液に含まれる５００〜
２０のｐｍ（ａｓＣａＣ０３）の苛性ソーダはＷＫ筒で
完全に除去することができた。

また、以上の結果より再生用水量、再生廃水量について
は本発明の処理方法は従来の処理方法と比較してそれぞ
れ約３５％、約３８％も減少させることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の従来の処理方法におけるＡ筒の洗浄水
量に対する洗浄廃水中の苛性ソーダの量及びｐＨの関係
図であり、縦軸に洗浄廃水中の苛性ソーダの量及びｐＨ
を、機軸に洗浄水量を示す。 第２図は本発明の処理方法におけるＡ筒の通液倍量に対
するＡ筒流出液、ＷＫ筒流出液の苛性ソーダの量及びｐ
Ｈの関係図であり、縦軸に各流出液中の苛性ソーダの量
及びｐＨを示し、横軸にＡ筒の通液倍量を示す。第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被処理糖液を強酸性カチオン交換樹脂床に通し、そ
   の流出液を弱または中塩基性アニオン交換樹脂床に通し
   、その流出液を弱酸性カチオン交換樹脂床に通し、その
   流出液を強酸性カチオン交換樹脂と強塩基性アニオン交
   換樹脂からなる混床に通すことを特徴とする糖液の処理
   方法。 ２ 弱または中塩基性アニオン交換樹脂床に被処理糖液
   を通液するにあたり、弱または中塩基性アニオン交換樹
   脂床の再生剤の押出しが終了した後ただちに被処理糖液
   を通液する特許請求の範囲第１項記載の糖液の処理方法
   。 ３ 弱酸性カチオン交換樹脂床の再生にあたり、強酸性
   カチオン交換樹脂床の再生廃液を用いる特許請求の範囲
   第１項記載の糖液の処理方法。