JPS61259701A - 濃縮方法およびその装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、食品、薬品および化学製品等の製造プラント
に用いられる濃縮方法およびその装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

一般に、食品、薬品および化学製品等の原液等の濃縮は
、濃縮缶を用いバッチシステムによって行われている。

すなわち、濃度針を備えた濃縮缶に原液を入れ、濃縮計
によって原液の濃度を検出した後、上記濃縮缶を加熱し
て溶媒等を蒸発させ、得られた濃縮液の濃度を濃度針で
検出し、下記の（１）式より濃縮率を求める。

求められた濃縮率が設定値になるまで原液の濃縮を続け
、設定値になったところで濃縮を止め濃縮缶より濃縮液
を取り出すことが行われている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のようなバッチシステムによる濃縮は、１回の濃縮
ごとに原液の投入、加熱、濃度計による濃度チェツ先濃
縮液の取り出しが必要であり、作業が極めて煩雑であっ
た。また、１個の濃縮缶で最初から最後迄作業を行うた
め原液の濃縮缶内滞溜時間が長くなり製品の品質劣化を
招くというような問題も生じているうえ、濃度計の濃度
検出範囲が比較的狭いため、低濃度の原液を高濃度に濃
縮するとき等には検出範囲の異なる数種類の濃７度計を
用いなければならないというような不都合が生じていた
。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、濃度
計を用いることなく、一定の濃縮率の濃縮液を連続して
得ることができる濃縮方法および　　　　　　□その装
置の提供を目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記の目的を達成するため、濃縮缶内に供給
される原液を濃縮倍加熱源により加熱し、設定濃縮率に
濃縮する濃縮方法であって、上記濃縮缶内の圧力を一定
に制御する工程と、上記設　　　　　　。

定濃縮率を目標として濃縮缶に供給する原液の供給液量
および濃縮缶から濃縮液を抜き出す抜出液量とをそれぞ
れ所定の値に設定する工程と、供給　　　　　　］ゝ液
量と抜出液量とを上記設定値通りに制御している状態に
おける濃縮缶内の液面レベルを基準レベルとして設定す
る工程と、濃縮缶内の液面レベルが基準レベルから外れ
たときにその液面レベルを基準レベルに戻すよう上記濃
縮倍加熱源の加熱量を制御する制御工程を備えている濃
縮方法をその第１の要旨とし、濃縮缶内に供給される原
液を濃縮倍加熱源により加熱し、設定濃縮率に濃縮する
濃縮方法であって、上記濃縮缶内に圧力を一定に制御す
る工程と、上記設定濃縮率を目標として濃縮缶に供給す
る原液の供給液量および濃縮缶から濃縮液を抜き出す抜
出液量とをそれぞれ所定の値に設定する工程と、供給液
量と抜出液量とを上記設定値通りに制御している状態に
おける濃縮缶内の液面レベルを基準レベルとして設定す
る工程と、濃縮缶内の液面レベルが基準レベルから外れ
たときにその液面レベルを基準レベルに戻すよう上記濃
縮倍加熱源の加熱量を謡御するとともに、上記設定濃縮
率における供給液量と抜出液量との相互の割合を維持し
たまま上記供給液量および抜出液量を増減制御する制御
工程を備えている濃縮方法をその第２の要旨とし、濃縮
缶と、この濃縮缶に原液を供給する供給路と、濃縮缶で
濃縮された濃縮液を抜き出す抜出路と、濃縮缶内の液体
を加熱蒸発させる加熱手段と、この加熱手段に加熱媒体
を送り込む送込路と、制御手段と、濃縮缶内の液面レベ
ルを検出しその液面が基準レベルから外れたときに注意
信号を上記制御手段に出力する液面計と、上記供給路を
流れる原液の流量を上記制御手段の制御信号にもとづき
調節する第１の開度可変弁と、上記抜出路を流れる濃縮
液の流量を上記制御手段の制御信号にもとづき調節する
第２の開度可変弁と、上記送込路を流れる加熱媒体の流
量を上記制御手段の制御信号にもとづき関節する第３の
開度可変弁を備え、上記制御手段が、原液の設定濃縮率
にもとづき上記第１および第２の開度可変弁に対して制
御信号を送って供給液量と抜出液量との割合を一定に制
御し、かつ液面針から注意信号が出力されたときに液面
レベルを基準レベルに戻すよう上記第３の開度可変弁に
対して加熱媒体量の増または減の信号を出力するととも
に、上記第１および第２の開度可変弁に対して供給液１
と抜出液量との上記割合を維持した上でそれらの流量を
増または減する信号を出力するようになっている濃縮装
置を第３の要旨とするものである。

つぎに、本発明を実施例にもとづいて詳しく説明する。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示している。図において、
１は濃縮缶であり、原液を供給する供給パイプ２と濃縮
された濃縮液を抜き出す抜出パイプ３が接続されている
。これら供給パイプ２および抜出パイプ３には、それぞ
れの液量を検出する流量計４．５および液量を調節する
開度可変弁６．７が設けられている。８は熱交換機であ
り、ポンプ９を備えたパイプ１０によって濃縮缶１の底
部に溜まる濃縮液１）が送り込まれる。１２はこの熱交
換器８に加熱媒体としての蒸気を送り込む蒸気送込パイ
プであり、この蒸気送込パイプ１２を流れる蒸気量を検
出する流量計１３と、熱交換器８に送り込む蒸気量を関
節する開度可変弁１４が備えられている。１５は熱交換
器８内で蒸気と熱交換★縛えて昇温した濃縮液１）を濃
縮缶１の上部に戻すパイプ、１６は熱交換器８内で濃縮
液と熱交換を終え温度降下した蒸気を外気中に排気する
パイプである。１７は真空ポンプであり、濃縮缶工に備
えられた圧力計１８の検出信号にしたがって濃縮缶１の
内部の圧力を減圧状態で一定にするようにパイプ１９を
介して吸引する。これにより上記熱交換器８での加熱に
よる蒸発した濃縮缶１内の蒸気が吸引除去され、パイプ
２０から系外に放出される。２１は演算機能および制御
信号出力機能等を備えているコンピュータ、２２は濃縮
缶１内の濃縮液１）の液面レベルを検出する検出針で、
そのデータをコンピュータ２１の入力部２３に入力する
ようになっている。このコンピュータ２１の入力部２３
には、上記流量計４．５゜１３からのそれぞれの流量が
入力される。コンピュータの出力部２４からは、コンピ
ュータ２１でデータ処理された出力信号がそれぞれの開
度可変弁６，７．１４に出力′される。

動作において、濃縮缶１内に供給される原液量は、濃縮
缶１内で蒸発し除去される蒸発液量と、蒸発せずに濃縮
缶１内に残存する濃縮液量とになる。そして、濃縮缶１
内に溜まる濃縮液量が一定の状態では、濃縮缶ｌ内にお
ける蒸発量は、供給パイプ２より供給される原液の供給
量と抜出パイプ３より抜き出す濃縮液の抜出量との差に
なる。

これを式で示せば、下記の（２）式になる。

蒸発液量＝供給液量−抜出液量・・・（２）また、上記
の関係において、原液は、濃縮缶１内で蒸発した蒸発液
量だけ濃縮されているのであるから、濃縮率は供給液量
と抜出液量との比で表される。このことを式で示せば下
記の（３）式になる。

上記（３）式より濃縮率を一定するということは、供給
液量および抜出液量における上記比率を一定に保つこと
であり、その比率を保った上で両液を増減しても濃縮率
は一定に保たれるのである。

本発明者らは以上のことから、一定の濃縮率で濃縮を行
うためには、まず、濃縮缶１内に溜まる濃縮液量を一定
にすることが必要であり、それを実現するためには、濃
縮缶１内における濃縮液の液面レベルを一定にし、その
うえで、供給液量および抜出液量を所望の濃縮率に応じ
て一定に制御すればよいことを見いだしたのである。

この実施例では、濃縮缶１内の液面レベルを、つぎに示
すようにして一定に維持する。すなわち、あらかじめ設
定液面レベル（基準レベル）を設定し、この基準レベル
をコンピュータ２１４こ入力する。コンピュータ２１は
、液面レベルに変動力く生じた場合、液面計２２からコ
ンピュータ２１）こ入力される液面レベルの実測データ
と、蒸気量を検出する流量計１３からコンピュータ２１
に入力される蒸気量の・実測データとを処理し、濃縮缶
１内の液面レベルが基準レベルと同一位置で、常時保た
れるように蒸気送込パイプ１２の弁１４を制御する。こ
の制御により、濃縮缶ｌ内の濃縮液の温度が上昇または
下降し、それによって蒸発液量が増加または減少するた
め、上記液面レベルが上記基準レベルに保持されるよう
になる。

また、供給パイプ２より濃縮缶１に供給される原液の供
給液量および抜出パイプ３により抜き出される濃縮液の
抜出液量については、つぎに示すようにしてそれぞれ一
定に維持する。すなわち、あらかじめコンピュータ２１
に、前記（３）式により算出された設定供給液量および
設定抜出液量を入力する。これにより、コンピュータ２
１は、流量計４，５より入力されるそれぞれの液量のデ
ータを処理し、上記設定供給液量および設定抜出量にな
るように弁６．７を制御する。その結果、濃縮缶１に供
給される原液の供給液量および濃縮缶１より抜き出され
る濃縮液の抜出液量がそれぞれ設定値どおりになる。こ
のように、濃縮缶１内の液面レベルが基準レベルに保た
れ、原液の供給液量および濃縮液の抜出液量が上記のよ
うに設定値に制御されることにより、一定温縮率の濃縮
液が連続的に得られるようになる。

つぎに、上記液面レベルの制御についてより詳しく説明
する。

濃・縮缶１内の液面レベルを変動させる外乱としてあげ
られるのは、濃縮缶１内に供給される原液の温度変化、
熱交換器８内における交換熱量の変化等である。これら
の外乱によって濃縮缶ｌ内の液面レベルが、例えば基準
レベルより低下した場合、コンピュータ２１は直ちに弁
１４を制御して、熱交換器８に送り込まれる蒸気量を減
する。その結果、濃縮缶ｌ内の濃縮液の液温は下降し、
蒸発液量が少なくなるため、濃縮缶１内の液面レベルが
上昇し基準レベルに戻るようになる。逆に、液面レベル
が基準レベルより上昇すると、上記とは逆の操作をして
、熱交換器８に送り込まれる蒸気量を増加させ蒸気量を
多くして液面レベルを低下させ基準レベルに戻すように
する。コンピュータ２１は、このように、液面計２２に
よって検出された液面レベルの変動に追従して弁１４を
制御することにより、濃縮缶１内の蒸発液量を増減させ
て、液面レベルを常時基準レベルに合致させる。

また、前記の外乱の大きさによって、蒸気量の増減のみ
の操作では、液面レベルを一定に維持することが困難な
場合、直ちにコンピュータ２１は上記蒸気量の増減に加
えて、供給液量および抜出液量の増減をし、液面レベル
が基準レベルにいち速く復帰するように、それぞれの弁
６，７を制御する。すなわち、供給液量および抜出液量
について、設定濃縮率における両液の比率を保った上で
、弁６．７を制御して両液を増加もしくは減少し、これ
を上記蒸気量の増減に加算し、濃縮缶ｌの液面レベルを
基準レベルに速やかに戻すのである。

このように、液面レベルの大きな変動に対して、蒸気量
、供給液量および抜出液量をコンピュータ２１によって
適宜制御を行うことにより、短時間に基準レベルに戻す
ことができる。液面レベルが基準レベルに戻った時点で
上記蒸気量、供給液量および抜出液量は、それぞれ初期
設定値に復帰し、その状態で濃縮が継続される。

この実施例は連続濃縮運転が可能であり、従来のバッチ
システムにおけるような原液の供給、濃縮液の抜き出し
等の煩雑な作業をな（することができる。また、連続運
転であるため、濃縮缶１内における原液の滞留時間が短
く、かつ濃縮缶１内の圧力が真空ポンプ９によって減圧
されていて原液の蒸発が促進されている。その結果、濃
縮時間の短縮化および原液の品質劣化を抑制しうるよう
になる。

なお、上記実施例において、バイブ１０に設けられたポ
ンプ９は、濃縮缶１内の濃縮液を循環させているため、
攪拌効果を奏するものであり、濃縮缶１内の濃度を常に
均一に維持することができる。

第２図は他の実施例を示している。この実施例は、第１
図の装置の流量計４．５を除去して構造を簡素化してお
り、液面レベル検出計２２の出力信号によってコンピュ
ータ２１が弁６，７．１４を制御し上記実施例と同様の
濃縮を行うものである。それ以外の部分は第１図と同じ
である。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように構成しているため、一定の濃縮率
の濃縮液を連続的に、かつ濃度計を用いず得ることがで
き、従来のバッチシステムにおけるような煩雑な作業を
不要化できる。また、原液の濃縮缶内における滞留時間
を短縮しうるため、原液の変質等を有効に防止でき、微
妙な変質を生じる薬品１食品の原液の濃縮に応用するこ
とにより好結果が得られるようになるのである。特に本
発明の装置は、全体が自動化されており、全く人手を要
さない優れたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は他の実施
例の構成図である。 Ｉ・・・濃縮缶　２・・・供給バイブ　３・・・抜出バ
イブ４．５．１３・・・流量計　６．７．１４・・・開
度可変弁　１２・・・蒸気送込バイブ　２１・・・コン
ピュータ　２２・・・液面計 第１　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）濃縮缶内に供給される原液を濃縮缶加熱源により
   加熱し、設定濃縮率に濃縮する濃縮方法であつて、上記
   濃縮缶内の圧力を一定に制御する工程と、上記設定濃縮
   率を目標として濃縮缶に供給する原液の供給液量および
   濃縮缶から濃縮液を抜き出す抜出液量とをそれぞれ所定
   の値に設定する工程と、供給液量と抜出液量とを上記設
   定値通りに制御している状態における濃縮缶内の液面レ
   ベルを基準レベルとして設定する工程と、濃縮缶内の液
   面レベルが基準レベルから外れたときにその液面レベル
   を基準レベルに戻すよう上記濃縮缶加熱源の加熱量を制
   御する制御工程を備えていることを特徴とする濃縮方法
   。 （２）設定濃縮率になるように濃縮缶に供給する原液の
   供給液量および濃縮缶より濃縮液を抜き出す抜出液量と
   をそれぞれ設定することを、下記の（１）式により算出
   する特許請求の範囲第１項記載の濃縮方法。 Ｄ＝Ｆ＿２／Ｆ＿１・・・（１） 〔式（１）において、Ｄ＝設定濃縮率、Ｆ＿１＝設定抜
   出液量、Ｆ＿２＝設定供給液量である。〕（３）濃縮缶
   内に供給される原液を濃縮缶加熱源により加熱し、設定
   濃縮率に濃縮する濃縮方法であつて、上記濃縮缶内に圧
   力を一定に制御する工程と、上記設定濃縮率を目標とし
   て濃縮缶に供給する原液の供給液量および濃縮缶から濃
   縮液を抜き出す抜出液量とをそれぞれ所定の値に設定す
   る工程と、供給液量と抜出液量とを上記設定値通りに制
   御している状態における濃縮缶内の液面レベルを基準レ
   ベルとして設定する工程と、濃縮缶内の液面レベルが基
   準レベルから外れたときにその液面レベルを基準レベル
   に戻すよう上記濃縮缶加熱源の加熱量を制御するととも
   に、上記設定濃縮率における供給液量と抜出液量との相
   互の割合を維持したまま上記供給液量および抜出液量を
   増減制御する制御工程を備えていることを特徴とする濃
   縮方法。 （４）設定濃縮率になるように濃縮缶に供給する原液の
   供給液量および濃縮缶より濃縮液を抜き出す抜出液量と
   をそれぞれ設定することを、下記の（２）式により算出
   する特許請求の範囲第３項記載の濃縮方法。 Ｄ＝Ｆ＿２／Ｆ＿１・・・（２） 〔式（２）において、Ｄ＝設定濃縮率、Ｆ＿１＝設定抜
   出液量、Ｆ＿２＝設定供給液量である。〕（５）濃縮缶
   と、この濃縮缶に原液を供給する供給路と、濃縮缶で濃
   縮された濃縮液を抜き出す抜出路と、濃縮缶内の液体を
   加熱蒸発させる加熱手段と、この加熱手段に加熱媒体を
   送り込む送込路と、制御手段と、濃縮缶内の液面レベル
   を検出しその液面が基準レベルから外れたときに注意信
   号を上記制御手段に出力する液面計と、上記供給路を流
   れる原液の流量を上記制御手段の制御信号にもとづき調
   節する第１の開度可変弁と、上記抜出路を流れる濃縮液
   の流量を上記制御手段の制御信号にもとづき調節する第
   ２の開度可変弁と、上記送込路を流れる加熱媒体の流量
   を上記制御手段の制御信号にもとづき調節する第３の開
   度可変弁を備え、上記制御手段が、原液の設定濃縮率に
   もとづき上記第１および第２の開度可変弁に対して制御
   信号を送つて供給液量と抜出液量との割合を一定に制御
   し、かつ液面計から注意信号が出力されたときに液面レ
   ベルを基準レベルに戻すよう上記第３の開度可変弁に対
   して加熱媒体量の増または減の信号を出力するとともに
   、上記第１および第２の開度可変弁に対して供給液量と
   抜出液量との上記割合を維持した上でそれらの流量を増
   または減する信号を出力するようになつていることを特
   徴とする濃縮装置。 （６）制御手段が、コンピュータである特許請求の範囲
   第５項記載の濃縮装置。