WO2020050282A1 - 原料液流濃縮システム - Google Patents

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WO2020050282A1
WO2020050282A1 PCT/JP2019/034656 JP2019034656W WO2020050282A1 WO 2020050282 A1 WO2020050282 A1 WO 2020050282A1 JP 2019034656 W JP2019034656 W JP 2019034656W WO 2020050282 A1 WO2020050282 A1 WO 2020050282A1
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raw material
stream
solute
material liquid
induction solution
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PCT/JP2019/034656
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大輔 堀田
充 藤田
美河　正人
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旭化成株式会社
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    • B01D63/02—Hollow fibre modules

Definitions

  • the present invention relates to a raw material liquid stream concentration system.
  • an evaporation method and a reverse osmosis method are known.
  • the evaporation method since the raw material liquid needs to be heated, there are concerns about problems such as a change in quality due to heat and a shape collapse of a solid component.
  • reverse osmosis requires pressurization, if it is used for a high-concentration raw material liquid, clogging of the membrane is likely to occur, and there is a limit that the concentration efficiency is limited by the capacity of the pressure pump.
  • a forward osmosis method is also known as a method for concentrating a raw material liquid.
  • the forward osmosis method is a method in which the solvent is moved from the raw material liquid stream to the induction solution by adjoining the raw material liquid stream and the induction solution flow via a forward osmosis membrane. Since the forward osmosis method does not require pressurization, it is expected that highly efficient concentration can be continued for a long time even when applied to a high-concentration raw material liquid.
  • Patent Literature 1 proposes a technique in which a raw material liquid stream itself after concentration is used as an induction solution flow.
  • Patent Document 2 discloses that a membrane-permeable solute component in a raw material liquid is contained in a flow of an induction solution at a concentration equal to or higher than the concentration in the raw material liquid, so that the membrane-permeable solute component is derived from the raw material liquid. Techniques have been proposed to suppress leakage into the solution stream.
  • JP 2016-150308 A International Publication No. WO 2016/21337
  • Patent Literature 1 describes that according to the technology described in the patent literature, even when a solute component is mixed into a raw material liquid stream from an induction solution stream, it is possible to prevent an adverse effect on the component composition of the obtained concentrated liquid. I have. However, according to this method, a step of preparing a concentrate of the raw material liquid stream as the induction solution flow is required, and clogging of the membrane is caused by the presence of the raw material liquid stream on both sides of the forward osmosis membrane. There is a concern that a desired concentration ratio cannot be obtained. In addition, in order to carry out the method described in Patent Document 1, a step of preparing a concentrate of a raw material liquid is required.
  • An object of the present invention is to provide a forward osmosis membrane in which a raw material liquid stream can be concentrated with high efficiency by a simple method, and in which diffusion of a solute component in the raw material liquid stream into the induction solution flow is controlled.
  • An object of the present invention is to provide a concentration system to be used.
  • a raw material liquid stream containing at least a solute and a solvent, and a draw solution flow are caused to flow countercurrently or cocurrently through a forward osmosis membrane, and the solvent in the raw material liquid flow is moved to the draw solution flow, thereby being concentrated.
  • Concentrated raw material liquid stream that is a raw material liquid stream, to obtain a diluted induction solution flow that is a diluted induction solution flow, a raw material liquid stream concentration system having a first step,
  • the draw solution stream contains a draw material, a common solute, and a solvent
  • Both the solvent in the raw material liquid stream and the induction solution stream include water
  • the common solute is a solute common to the raw material liquid stream and the induction solution flow, and is the same solute as at least one of the solutes contained in the raw material liquid stream
  • a feed stream concentrating system wherein the concentration of the common solute in the draw solution stream is 1% or more and less than 100% of the concentration of the common solute in the feed stream.
  • ⁇ Aspect 2 The system of embodiment 1, wherein the common solute has a number average molecular weight of 15,000 or less.
  • ⁇ Aspect 3 The common solute is an ester, terpene, phenylpropanoid, nucleic acid, protein, protein preparation, vaccine, sugar, peptide, amino acid, natural product drug, small molecule drug, antibiotic, antibiotic, vitamin, inorganic salt, protic polarity
  • the system according to aspect 1 or 2 wherein the system is one or more selected from an organic compound and an aprotic polar organic compound.
  • the common solute is A cation containing at least one element selected from sodium, magnesium, phosphorus, potassium, calcium, chromium, manganese, iron, cobalt, copper, zinc, selenium, and molybdenum; Aspect 4.
  • ⁇ Aspect 5 >> The system according to any one of aspects 1 to 4, wherein the concentration of the common solute in the flow of the induction solution is 6% or more and 96% or less of the concentration of the common solute in the stream of the raw material.
  • ⁇ Aspect 6 The system according to any one of aspects 1 to 4, wherein the concentration of the common solute in the flow of the induction solution is 30% or more and 96% or less of the concentration of the common solute in the raw material liquid stream.
  • ⁇ Aspect 7 7.
  • ⁇ Aspect 8 Means for using in the first step the induction solution stream prepared by mixing the diluted induction solution stream obtained in the first step and the concentrated induction solution stream obtained in the second step, The system according to aspect 7, further comprising: ⁇ Aspect 9 >> 9.
  • ⁇ Aspect 10 The system according to any one of aspects 1 to 9, wherein the forward osmosis membrane is used in the form of a forward osmosis membrane module composed of a bundle of a plurality of hollow fibers.
  • ⁇ Aspect 11 The system according to embodiment 10, wherein the forward osmosis membrane is a composite hollow fiber having a separation active layer composed of a polymer thin film on the inner surface of a hollow fiber-shaped porous support membrane.
  • ⁇ Aspect 12 >> The system according to any one of aspects 1 to 11, wherein the raw material liquid stream is a food, a pharmaceutical, a drug substance, a pharmaceutical raw material, or a pharmaceutical intermediate.
  • a system in which a raw material liquid can be concentrated with high efficiency and diffusion of a solute component in the raw material liquid into a flow of an induction solution is controlled. Is done.
  • INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be suitably applied to applications such as, for example, concentration of foods and pharmaceuticals; treatment of a precursor solution for chemical synthesis; treatment of associated water discharged from shale gas and oil fields.
  • the raw material liquid stream concentrating system of the present invention comprises: The raw material liquid stream containing at least a solute and a solvent, and the induction solution flow are caused to flow countercurrently or cocurrently through a forward osmosis membrane, and the solvent in the raw material liquid flow is moved to the induction solution flow to thereby obtain the raw material liquid.
  • a raw material liquid stream concentration system having a step (first step) of concentrating a liquid stream, Wherein the draw solution stream contains a draw material, a common solute, and a solvent, Both the solvent in the raw material liquid stream and the induction solution stream include water,
  • the common solute is a solute common to the raw material liquid stream and the induction solution flow, and is the same solute as at least one of the solutes contained in the raw material liquid stream, and
  • the concentration of the common solute in the induction solution stream is 1% or more and less than 100% of the concentration of the common solute in the raw material solution stream.
  • the raw material liquid stream concentration system of the present invention may further include a step (second step) of removing the solvent from the derivative solution stream to obtain a concentrated derivative solution stream that is a concentrated derivative solution stream. Good.
  • FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a raw material liquid stream concentrating system of the present invention having a first step.
  • the raw material liquid flow and the induction solution flow are caused to flow countercurrently or cocurrently through the forward osmosis membrane, and the solvent in the raw material liquid flow is moved to the induction solution flow, thereby concentrating the raw material liquid flow. I do.
  • a unit A having a forward osmosis membrane o and performing a forward osmosis process is used.
  • the internal space of the unit A is divided by the forward osmosis membrane o into two of a raw material liquid flow side space R and an induction solution flow side space D.
  • a raw material stream a which is an object to be concentrated, is introduced into the raw material stream side space R of the unit A.
  • the induction solution flow d is introduced into the induction solution flow side space D of the unit A.
  • the raw material liquid stream a contains the solute Xn and the solvent b.
  • the draw solution stream d contains the inducer Xm and the solute (common solute) Xn, and the solvent b.
  • the solute Xn in the raw material liquid stream a and the solute Xn in the induction solution stream d are the same solute, and are common solutes common to both streams.
  • the common solute may be a part or all of the types of solutes.
  • the solvent b in the raw material liquid stream a becomes After passing through the forward osmosis membrane o, it moves to the induction solution flow d side.
  • a concentrated raw material liquid stream c which is a concentrated raw material liquid stream
  • a diluted induction solution flow e which is a diluted induction solution flow
  • the concentration of the common solute Xn in the induction solution stream d is set to be lower than the concentration of the common solute Xn in the raw material stream a.
  • the difference in osmotic pressure which is the driving force for moving the solute Xn in the raw material liquid stream a to the induction solution stream d, is reduced.
  • the concentration of the common solute Xn is lower in the induction solution flow d than in the raw material liquid flow a, it is considered that the common solute Xn does not move from the induction solution flow d to the raw material liquid flow a.
  • the raw material liquid stream a can be effectively concentrated without changing the solute component.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the raw material liquid stream concentrating system of the present invention having a first step and a second step.
  • the first step in FIG. 2 is the same as in FIG.
  • the solvent b is separated from the induction solution stream d to obtain a concentrated induction solution stream f, which is a concentrated induction solution stream.
  • a unit B having a semipermeable membrane p and performing a membrane distillation process is used.
  • the internal space of the unit B is divided by the semipermeable membrane p into two parts, a liquid phase part L and a gas phase part G.
  • Induction liquid stream d to be concentrated is introduced into liquid phase portion L of unit B.
  • the pressure of the gas phase part G of the unit B is set to a reduced pressure.
  • the draw solution stream d contains the inducer Xm and the common solute Xn, and the solvent b.
  • the solvent b in the induction solution flow d introduced into the unit B passes through the semipermeable membrane p and moves to the reduced pressure side cavity. Thereby, a concentrated induction solution flow f and a solvent b are obtained.
  • a distillation process, a forward osmosis process, or the like may be used instead of the membrane distillation process.
  • the first step and the second step are connected via a buffer tank.
  • the buffer tank shown in FIG. 2 mixes the diluted induction solution stream e obtained in the first step and the concentrated induction solution stream f obtained in the second step with an optimal blending amount, and mixes the induction solution It has the function of preparing the stream d.
  • the induction solution flow d can be continuously supplied to the unit A of the first step and the unit B of the second step, respectively, the forward osmosis membrane is used. It is possible to continuously concentrate the raw material liquid stream for a long time.
  • ⁇ Circle around (1) ⁇ r1 and r2 in FIG. 2 are liquid sending pumps, q1 is a heat exchanger, and q2 is a cooling device.
  • the first step and the second step are connected via a buffer tank.
  • this buffer tank is not an essential requirement.
  • the diluted induction solution stream e obtained in the first step is directly sent to the unit B in the second step, and the concentrated induction solution stream f obtained in the second step is used in the first step. It may be used as the draw solution stream d.
  • a unit B for performing a membrane distillation process is used.
  • another means capable of concentrating the induction solution stream d to obtain a concentrated induction solution stream f may be used.
  • concentration means for example, an evaporation means other than the membrane distillation process may be used.
  • Evaporation means other than membrane distillation in the second step may be, for example, a distillation process, a vacuum distillation process, a natural drying process, or the like.
  • it is preferable to use the membrane distillation process for the second step because the raw material liquid stream concentrating system of the present invention can be reduced in size.
  • the raw material liquid stream concentrating system of the present invention comprises a mechanical vapor recompression means for adiabatically compressing the generated solvent b vapor into high-temperature compressed vapor.
  • MVR Mechanical ⁇ Vapor ⁇ Recompression
  • the raw material liquid stream a is a fluid containing a solute and a solvent b for the purpose of concentration.
  • This raw material liquid stream a may be an emulsion as long as it is a fluid.
  • the raw material liquid stream a applied to the present invention examples include, for example, foods, pharmaceutical raw materials, seawater, and associated water discharged from gas fields and oil fields.
  • the induction solution flow d contains the common solute with the raw material liquid stream a in a range of 1% or more and less than 100% of the concentration of the common solute in the raw material liquid stream a.
  • the transfer of the solute from the source solution stream a to the induction solution stream d can be controlled, and the composition ratio of the source solution stream a can be used as it is or An almost maintained concentrate is obtained.
  • the concentration of the common solute in the induction solution flow d is equal to or higher than the concentration of the common solute in the raw material liquid flow a according to or according to the technique of Patent Document 2, the induction solution flow
  • the common solute in d leaks and diffuses into the raw material liquid stream a, and the component composition ratio in the obtained concentrate often collapses.
  • the concentration of the common solute in the induction solution stream d is lower than the concentration of the common solute in the raw material stream a, specifically, 1% or more and 100% or more. Adjusted to less than the range. Therefore, the common solute in the induction solution stream d is suppressed from leaking and diffusing into the raw material stream a, whereby the component composition ratio of the raw material stream a can be concentrated as it is or almost maintained. It is. Therefore, when the raw material liquid stream concentrating system of the present invention is applied to foods, it is possible to concentrate the components such as aroma components and color components with little loss. In addition, when the system of the present invention is applied to the concentration of a drug or a raw material thereof, the component balance before and after the concentration is substantially maintained, so that the concentration while maintaining the pharmaceutical efficacy can be performed.
  • a solution containing a low molecular weight solute that can pass through a forward osmosis membrane (semi-permeable membrane) is used as the raw material liquid stream depending on the conditions, and among the low molecular weight solutes, Is preferably a common solute of the raw material liquid stream and the induction solution stream.
  • the low molecular weight solute may be a substance having a number average molecular weight of, for example, 15,000 or less.
  • the number average molecular weight of the low molecular weight solute may be, for example, 30 or more, 50 or more, 100 or more, 500 or more, 1,000 or more, 3,000 or more, or 6,000 or more.
  • a solute having a number average molecular weight of 6,000 or more may be difficult to pass through a forward osmosis membrane depending on conditions.However, by appropriately setting operating conditions, it is possible to pass through a forward osmosis membrane. Even in this case, the desired effects of the present invention can be advantageously exerted.
  • the raw material liquid stream a applied to the present invention is preferably a food, a drug, a drug substance, a drug material, or a drug intermediate.
  • the food to be concentrated by the raw material liquid concentration system of the present invention include coffee extract, juice (eg, orange juice, tomato juice, etc.), alcoholic beverage (eg, wine, beer, etc.), dairy product (eg, Lactic acid bacteria drinks, raw milk, etc.), broth (eg, kelp broth, bonito broth, etc.), tea extract, flavoring emulsion (eg, emulsion of vanilla essence, strawberry essence, etc.), nectar (eg, maple syrup, honey, etc.) ), Food oil emulsions (e.g., rapeseed oil, olive oil, sunflower oil, safflower, corn, etc.).
  • juice eg, orange juice, tomato juice, etc.
  • alcoholic beverage eg, wine, beer, etc.
  • dairy product eg, Lactic acid bacteria drinks, raw milk, etc.
  • Drugs, drug substances, drug substances, or drug intermediates that are concentrated by the raw material liquid stream concentration system of the present invention include, as solutes, for example, nucleic acids, proteins, sugars, peptides, amino acids, antibiotics, natural products, Examples include low-molecular-weight drugs and those containing useful substances selected from the group consisting of vitamins.
  • the number average molecular weight of these solutes is preferably 100 or more from the viewpoint of ensuring drug efficacy, and is preferably 6,000 or less from the viewpoint of suppressing adhesion to a forward osmosis membrane.
  • solutes contained in a drug, a drug substance, a drug material, or a drug intermediate are, for example, as follows.
  • the nucleic acid include oligonucleotide, RNA, siRNA, miRNA, aptamer, decoy, CpG oligo, antisense, mibomersen, eteprilsen, nucinersen, pegaptanib and the like.
  • proteins include protein preparations, vaccines, and the like.
  • protein preparations include, for example, interferon ⁇ , interferon ⁇ , interleukins 1 to 12, growth hormone, erythropoietin, insulin, granular colony stimulating factor (G-CSF), tissue plasminogen activator (TPA) ), Natriuretic peptide, blood coagulation factor VIII, somatomedin, glucagon, growth hormone releasing factor, serum albumin, calcitonin and the like.
  • vaccines include hepatitis A vaccine, hepatitis B vaccine, hepatitis C vaccine. And the like.
  • sugars include monosaccharides (eg, glucose, fructose, galactose, mannose, ribose, deoxyribose, etc.), disaccharides (eg, maltose, sucrose, lactose, etc.), sugar chains (eg, glucose, galactose, mannose, Fucose, xylose, glucuronic acid, iduronic acid, and the like; saccharide derivatives such as N-acetylglucosamine, N-acetylgalactosamine, and N-acetylneuraminic acid).
  • monosaccharides eg, glucose, fructose, galactose, mannose, ribose, deoxyribose, etc.
  • disaccharides eg, maltose, sucrose, lactose, etc.
  • sugar chains eg, glucose, galactose, mannose, Fucose, xylose, glucuronic
  • Peptide refers to a compound in which two or more arbitrary amino acids are bonded, a dipeptide in which two amino acids are bonded, a tripeptide in which three amino acids are bonded, an oligopeptide in which 4 to 10 amino acids are bonded, and an amino acid in which 11 to 11 amino acids are bonded.
  • This is a concept that includes a polypeptide in which two or more polypeptides are bound.
  • the peptide may be linear or cyclic.
  • amino acids include essential amino acids, non-essential amino acids, and unnatural amino acids.
  • the essential amino acids include, for example, tryptophan, lysine, methionine, phenylalanine, threonine, valine, leucine, isoleucine and the like.
  • Non-essential amino acids include, for example, arginine, glycine, alanine, serine, tyrosine, cysteine, asparagine, glutamine, proline, aspartic acid, glutamic acid and the like.
  • An unnatural amino acid means an amino acid that does not exist in nature, and includes, for example, a “labeled amino acid” in which an arbitrary labeled compound is bound to an amino acid skeleton.
  • the labeling compound may be, for example, a dye, a fluorescent substance, a chemiluminescent substance, a bioluminescent substance, an enzyme substrate, a coenzyme, an antigenic substance, a protein binding substance and the like.
  • unnatural amino acids include, for example, photoresponsive amino acids, photoswitch amino acids, fluorescent probe amino acids, fluorescently labeled amino acids, and the like.
  • antibiotics examples include streptomycin, vancomycin and the like.
  • natural products include cyclosporine, eribulin, rapamycin, tacrolimus and the like.
  • low-molecular-weight drugs for example, repipasvir, revlimid, fluticasone, sofosbuvir, rosuvastatin, pregabalin, imatinib, tiotropium, sitagliptin, emtricitabine, altvastatin, clopidogrel, amlodipine, esomeprazole, simvastatin, olanzapine, valsarbentan, valsarbentan, Sertraline, ranitidine, omeprazole, enalapril, nifedipine, fluoxetine, pravastatin, famotidine, captoril, acetaminophen and the like.
  • the low molecular weight drug preferably has a molecular weight of 2,000 or less.
  • vitamins include vitamin A, vitamin B group, vitamin C, and the like, and include derivatives and salts thereof.
  • the vitamin B group include vitamin B6 and vitamin B12.
  • At least one of the solutes contained in the raw material stream a is also contained in the induction solution stream d.
  • This solute is hereinafter referred to as a common solute Xn common to the raw material liquid stream a and the induction solution stream d.
  • the common solute of the solutes in the raw material liquid stream a, for example, esters, terpenes (terpenoids), phenylpropanoids, nucleic acids, proteins, protein preparations, vaccines, sugars, peptides, amino acids, natural medicines, and low molecular medicines , Antibiotics, antibiotics, vitamins, inorganic salts, protic polar organic compounds, aprotic polar organic compounds, and the like.
  • esters for example, ethyl butyrate, ethyl isobutyrate, methyl 2-methylbutyrate, ethyl methylbutanoate
  • terpene examples include ⁇ -pinene, ⁇ -pinene, sabinene, myrcene, cymene, ocimene, terpinene, linalool, borneol, thymol, ⁇ -ionone, ⁇ -ionone, ⁇ -ionone, ⁇ -citronellol
  • phenylpropanoid include cinnamic acid, 3,4-dihydroxycinnamic acid (also called caffeic acid), eugenol, anethole, sesamin, lignan, lignin, cinnamyl acetate; Each can be mentioned.
  • Inorganic salts include, for example, A cation containing at least one element selected from sodium, magnesium, phosphorus, potassium, calcium, chromium, manganese, iron, cobalt, copper, zinc, selenium, and molybdenum; It may be a salt with an anion containing at least one element selected from oxygen, sulfur, nitrogen, chlorine, and iodine, and is preferably, for example, an alkali metal halide, an alkali metal carbonate, an alkali metal nitrate, or an alkali metal.
  • Specific examples of the inorganic salt include sodium chloride, potassium chloride, magnesium chloride, calcium chloride, sodium sulfate, magnesium sulfate, sodium thiosulfate, sodium sulfite, ammonium chloride, ammonium sulfate, and ammonium carbonate.
  • nucleic acids, proteins, protein preparations, vaccines, sugars, peptides, amino acids, natural products, low-molecular drugs, antibiotics, antibiotics, and vitamins that are preferred as common solutes are described above as solutes contained in the raw material stream.
  • the protic polar organic compound include n-butanol, isopropanol, nitromethane, ethanol, methanol, acetic acid and the like;
  • the aprotic polar organic compound include N-methylpyrrolidone, tetrahydrofuran, acetone, dimethylformamide, acetonitrile, dimethylsulfoxide and the like.
  • protic polar organic compounds and aprotic polar organic compounds are each used as a common solute in the present invention, as long as they do not adversely affect the raw material liquid stream concentrating system of the present invention, for example, causing defects in the forward osmosis membrane. Can be used.
  • the solvent b in the raw material liquid stream a is a liquid containing water, and may be water or a mixed solvent of water and a water-soluble organic solvent, and is preferably one capable of dissolving or dispersing the above solute.
  • the solvent b is often water.
  • the induction solution stream d contains the same common solute Xn as at least one of the solutes contained in the source liquid stream a, the inducer Xm, and the solvent b, and has a higher osmotic pressure than the source liquid stream a. It is a fluid that has and does not significantly denature the forward osmosis membrane o.
  • the common solute Xn is common to some or all of the solute Xn contained in the raw material liquid stream a.
  • the concentration of the common solute Xn in the induction solution stream d is set to be 1% or more and less than 100% of the concentration of the common solute Xn in the raw material stream a.
  • the concentrations are set such that the concentration in the induction solution flow d is 1% or more and less than 100% of the concentration in the raw material liquid flow a for each type of the common solutes Xn. Is preferred.
  • the solvent b in the raw material flow a passes through the forward osmosis membrane o. Then, the common solute Xn in the raw material liquid stream a is suppressed from moving toward the induction solution stream d.
  • the raw material stream a can be concentrated while the composition of the solute component is maintained or almost maintained.
  • the common solute Xn in the derivation solution stream d may be any one of the solutes contained in the stock solution stream a depending on the type and properties of the stock solution stream a to be concentrated, the use of the concentrate, and the like. More than one species may be selected and used. This has been described above.
  • the concentration of the common solute Xn in the induction solution stream d is 1% or more and less than 100% of the concentration of the common solute Xn in the raw material stream a.
  • the concentration of the common solute Xn in the induction solution stream d may be 1% or more and 99% or less, or 6% or more and 96% or less with respect to the concentration (% by mass) of the common solute Xn in the raw material liquid stream a. This is preferable because the elution suppressing performance of the common solute Xn becomes remarkable.
  • a more preferable ratio is 30% or more and 96% or less, and within this range, elution of the common solute Xn from the raw material liquid stream a to the induction solution stream d is suppressed to a substantially negligible extent. If the concentration of the common solute Xn in the induction solution stream d is 1% or more of the concentration of the common solute Xn in the raw material liquid stream a, it is possible to suppress the leakage of the common solute Xn from the induction solution stream d. it can.
  • the concentration of the common solute Xn is at least 6% of the concentration of the common solute Xn in the raw material liquid stream a
  • the elution suppressing performance of the common solute Xn from the raw material liquid stream a to the induction solution flow d is remarkably high. And is preferred. If this ratio is 96% or less, clogging of the forward osmosis membrane o, leakage of the common solute Xn from the induction solution flow d, and the like tend to be unlikely to occur. It is preferable because solubility or dispersibility is increased and a high osmotic pressure can be obtained.
  • the derivation solution stream d includes a plurality of types of common solutes Xn, one of them may satisfy the above concentration requirement. However, it is preferable that all of the common solutes Xn contained in the induction solution stream d are each at least 1% and less than 100% with respect to the concentration (% by mass) of the corresponding common solute Xn in the raw material stream a. Note that the concentration of the common solute Xn in the present invention is determined based on the value of the formula before ionization even when the common solute Xn exists as an ionized ion in the solvent b.
  • the derivatizing substance Xm is a substance contained in the deriving solution stream d and imparting a higher osmotic pressure to the deriving solution stream d than the raw material stream a.
  • Examples of the inducer Xm that can be used in the present invention include inorganic salts, sugars, alcohols, and polymers.
  • Examples of the inorganic salt include sodium chloride, potassium chloride, magnesium chloride, calcium chloride, sodium sulfate, magnesium sulfate, sodium thiosulfate, sodium sulfite, ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium carbonate, and the like;
  • Examples of the saccharide include common saccharides such as sucrose, fructose and glucose, and special saccharides such as oligosaccharides and rare sugars;
  • Examples of the alcohol include monoalcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol and 2-propanol, and glycols such as ethylene glycol and propylene glycol;
  • Examples of the polymer include polymers such as polyethylene oxide and propylene oxide, and copolymers thereof; Each can be mentioned.
  • the inducer Xm described above partially overlap with those of the common solute Xn.
  • the substances whose examples are duplicated can be used both as the common solute Xn and as the inducer Xm.
  • the derivative solution stream d containing the substance as the derivative substance Xm cannot be used for the concentration of the raw material liquid stream a containing a certain substance as the common solute Xn.
  • the concentration of the common solute Xn in the induction solution stream d is limited to 1% or more and less than 100% of the concentration of the common solute Xn in the raw material stream a. This is because it is difficult to imagine that the osmotic pressure higher than that of the raw material liquid stream a is applied.
  • the concentration of the inducing substance Xm in the inducing solution stream d is set such that the osmotic pressure of the inducing solution stream d is higher than the osmotic pressure of the raw material solution stream a.
  • the osmotic pressure of the induction solution flow d may fluctuate within the range as long as it is higher than the osmotic pressure of the raw material liquid flow a.
  • any of the following methods can be used.
  • the common solute Xn together with the inducer Xm contributes to the generation of the osmotic pressure of the induction solution stream d. Therefore, in setting the concentration of the inducer Xm in the induction solution flow d, the concentration of the common solute Xn in the induction solution flow d is also taken into consideration, and for example, a van't Hoff equation or the like is used. May be.
  • a van't Hoff equation or the like is used. May be.
  • the concentration of the inducer Xm in the derivative solution stream d is, for example, 15% by mass to 60% by mass. Can be exemplified.
  • the solvent in the derivation solution stream d is a liquid containing water, and is preferably capable of dissolving or dispersing the common solute Xn and the derivation substance Xm, and a solvent similar to the solvent b to be separated from the raw material stream a. Is more preferable.
  • the solvent of the raw material liquid stream a is water
  • the solvent in the induction solution stream d is also water.
  • the induction solution stream d used in the present invention can be prepared by dissolving or dispersing the common solute Xn and the induction substance Xm in the solvent b.
  • the concentration of the common solute contained in the induction solution is 1% or more and less than 100% of the concentration of the common solute in the raw material liquid stream, and 1% or more and 99% or less. % Or less, 6% or more and 96% or less, or 30% or more and 96% or less.
  • the common solute Xn may be introduced into the induction solution stream d by adding the raw material stream a itself, or may be introduced into the induction solution stream d by adding a component corresponding to the common solute Xn.
  • the common solute Xn is introduced into the induction solution stream d by adding the raw material liquid stream a itself, the concentrate of the raw material liquid stream or the common solute does not need to be prepared in a large amount in advance, which is simple. By means, the draw solution stream d can be prepared.
  • the addition of the common solute Xn and the inducer Xm to the solvent b may be performed at any time during the operation of the system. For example, it is preferable, but not limited to, before the induction solution flow d is introduced into the unit A in the first step and before it is introduced into the unit B in the second step.
  • the operation is first started with the induction solution stream d composed of the induction substance Xm and the solvent b, and before the movement of the common solute Xn is to be prevented, the induction solution stream d has a predetermined concentration in the induction solution stream d.
  • the addition of the solute Xn is also included in the embodiment of the present invention.
  • forward osmosis is performed by using a unit A in which the internal space is divided into two of a raw material liquid flow side space R and an induction solution flow side space D by a forward osmosis membrane o. The process takes place.
  • the forward osmosis membrane o of the unit A is a membrane having a function of allowing the solvent b to permeate but not permeating the solute or hardly permeating.
  • Examples of the shape of the forward osmosis membrane o include a hollow fiber shape, a flat membrane shape, and a spiral membrane shape.
  • the forward osmosis membrane o is preferably a composite membrane having a separation active layer on a support layer (support membrane).
  • the support membrane may be a flat membrane or a hollow fiber membrane. When the flat membrane is used as the support membrane, the support membrane may have a separation active layer on one side or both sides. When the hollow fiber membrane is used as the support membrane, the hollow fiber membrane may have a separation active layer on the outer surface or inner surface, or on both surfaces.
  • the support membrane in the present embodiment is a membrane for supporting the separation active layer, and it is preferable that the support itself does not substantially exhibit separation performance with respect to an object to be separated.
  • the support membrane any one including a known microporous support membrane and a nonwoven fabric can be used.
  • a preferred support membrane in this embodiment is a microporous hollow fiber support membrane.
  • the microporous hollow fiber support membrane has micropores on the inner surface thereof having a pore diameter of preferably 0.001 ⁇ m or more and 0.1 ⁇ m or less, more preferably 0.005 ⁇ m or more and 0.05 ⁇ m or less.
  • the structure is as sparse as possible as long as the strength can be maintained, in order to reduce the permeation resistance of the permeating fluid.
  • the sparse structure of this portion is, for example, any of a mesh, a finger-like void, and the like, or a mixed structure thereof.
  • any material that can be molded as a microporous support membrane and that is not chemically damaged by the monomers, solvents, etc. used to form the separation active layer there are no special restrictions.
  • a material that can be formed into a hollow fiber-shaped microporous support membrane is preferable.
  • the material of the support film for example, at least one selected from polyethersulfone, polysulfone, polyketone, polyetheretherketone, polyphenyleneether, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, polyimine, polyimide, polybenzoxazole, polybenzimidazole, and polyamide It is preferable to use one type as a main component, more preferably to use at least one type selected from polysulfone and polyether sulfone as a main component, and more preferably to use polyether sulfone.
  • the layer is preferably a layer composed of a polymer thin film containing at least one selected from cellulose and the like as a main component. More preferably, the main component is at least one selected from polysulfone, polyethersulfone, polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, and polyamide, and a polyamide layer is particularly preferable.
  • the polyamide in the separation active layer can be formed by interfacial polymerization of a polyfunctional acid halide and a polyfunctional aromatic amine.
  • a polyfunctional aromatic acid halide is an aromatic acid halide compound having two or more acid halide groups in one molecule.
  • halide ions in these aromatic acid halide compounds include chloride ions, bromide ions, and iodide ions.
  • trimesic acid chloride alone, a mixture of trimesic acid chloride and isophthalic acid chloride, or a mixture of trimesic acid chloride and terephthalic acid chloride is particularly preferably used.
  • Polyfunctional aromatic amine is an aromatic amino compound having two or more amino groups in one molecule.
  • Interfacial polymerization of the polyfunctional acid halide and the polyfunctional aromatic amine can be carried out according to a known method.
  • Nanoparticles, vesicles, coating agents, and the like may be contained on the surface, inside, or both of the support membrane and the molecular active layer constituting the forward osmosis membrane in this embodiment.
  • the nanoparticles include open-ended carbon nanotubes, closed-ended carbon nanotubes, carbon fibers, nanofibers, nanowires, nanorods, nanotubes, and metal nanoparticles;
  • Vesicles include, for example, liposomes, polymersomes, self-assembled nanostructures (e.g., self-assembled including certain transmembrane proteins and surfactants);
  • the coating agent include graphene oxide, polyvinyl alcohol, a silver-carrying polymer, polydopamine, polyvinylpyrrolidone, poly (2-hydroxyethyl methacrylate), cyclodextrin, and silsesquioxane; Each can be mentioned.
  • a hollow fiber-like forward osmosis membrane it is preferable to use a hollow fiber-like forward osmosis membrane, and it is particularly preferable to use a composite type hollow fiber having a hollow fiber-like porous support membrane having a separation active layer made of a polymer thin film on the inner surface.
  • the unit A it is preferable to use a unit in the form of a forward osmosis membrane module in which a plurality of forward osmosis membrane yarn bundles are preferably housed in a suitable housing.
  • the permeation flux for the solvent b of the forward osmosis membrane o is preferably 1 to 100 kg / (m 2 ⁇ hr). If the permeation flux is less than 1 kg / (m 2 ⁇ hr), the separation efficiency of the solvent b may be impaired. If the permeation flux exceeds 100 kg / (m 2 ⁇ hr), the flux may be induced through the forward osmosis membrane o. The transfer amount of the inducer Xm from the solution stream d to the concentrated raw material liquid stream c may increase.
  • the permeation flux for the solvent b in the present specification means the amount of the solvent b passing through the forward osmosis membrane o, per unit area of the forward osmosis membrane o, and per unit time, It is defined by the following equation (1).
  • F L / (M ⁇ H) (1)
  • F is the permeation flux (kg / (m 2 ⁇ hr)) for the solvent b
  • L is the amount (kg) of the permeated solvent b
  • M is the surface area (m 2 )
  • H time (hr).
  • the permeation flux when the solvent b is water is generally referred to as “permeation amount”, and can be measured using, for example, pure water as a treatment liquid and 3.5% by mass saline as an induction solution flow. it can.
  • the raw material liquid flow a which is the object to be concentrated, is introduced into the raw liquid flow side space R of the unit A, and the induction solution flow d is introduced into the induction solution flow side space D.
  • the direction of these flows may be countercurrent or cocurrent.
  • the flow rate of the raw material liquid stream a introduced into the raw material liquid stream side space R of the unit A is arbitrary, but a typical example is 50 mL / min per minute per 1 m 2 of the surface area of the forward osmosis membrane in the unit A.
  • (m 2 ⁇ min) can be exemplified range of ⁇ 1,500 mL / (m 2 ⁇ min), it is preferable that the 100 mL / (m 2 ⁇ min) ⁇ 1,000 mL / (m 2 ⁇ min) .
  • unit flow rate of the draw solution stream d is introduced into the draw solution stream side space D of A is optional, to illustrate the range of 100mL / (m 2 ⁇ min) ⁇ 5,000mL / (m 2 ⁇ min) can be, it is preferable to 500mL / (m 2 ⁇ min) ⁇ 2,000mL / (m 2 ⁇ min).
  • the temperature of the raw material liquid stream a introduced into the raw material liquid stream side space R of the unit A is not particularly limited and need not be particularly controlled, and may be, for example, room temperature.
  • the temperature of the induction solution flow d introduced into the induction solution flow side space D of the unit A is not particularly limited, but is preferably 5 ° C or more and 60 ° C or less, more preferably 15 ° C or more and 40 ° C or less.
  • the induction material Xm moves from the induction solution flow d to the raw material liquid flow a via the forward osmosis membrane o. In some cases, the amount is large.
  • the second step optionally employed in the solvent separation system of the present embodiment includes: In this step, the solvent b is separated from the induction solution stream d to obtain a concentrated induction solution stream f, which is a concentrated induction solution stream, and a solvent b.
  • a distillation process for example, a forward osmosis process, a membrane distillation process, or the like can be used.
  • the distillation process is to adjust the induction solution stream d to a predetermined temperature, and then feed the distillation solution into a distillation column to obtain a solvent b from the top of the column, and from the bottom, remove the solvent b and concentrate the induction solution.
  • This is a step of obtaining a concentrated induction solution stream f which is a stream.
  • the forward osmosis process is to circulate the induction solution flow d so as to be in contact with the forward osmosis membrane, and to configure the solvent b contained in the induction solution flow d to pass through the forward osmosis membrane, so that the solvent b And a concentrated induction solution stream f from which the solvent b has been removed.
  • the membrane distillation process may be performed, for example, by the configuration shown as the second step in FIG.
  • the separation chamber is divided into a liquid phase portion L and a gas phase portion G by using a semipermeable membrane p, and the solvent b contained in the induction solution flow d is separated from the liquid phase portion L by half. It is configured to pass through the permeable membrane and move to the reduced-pressure gas phase part G, whereby the induction solution stream d can be separated into the solvent b and the concentrated margin solution stream f.
  • a forward osmosis process using a forward osmosis membrane or a membrane distillation process using a semi-permeable membrane p is preferable because the equipment size is small, and a derivative Xm from the derivative solution stream d to the solvent b is preferred. It is more preferable to use a membrane distillation process using the semipermeable membrane p, in that the movement of the particles can be suppressed.
  • the shape of the semipermeable membrane p used in the membrane distillation process includes any shape selected from the shapes exemplified above for the shape of the forward osmosis membrane o in the first step, and specifically, for example, a hollow fiber shape , Flat film, spiral film and the like.
  • the flat membrane-shaped semipermeable membrane p may be composed of, for example, a single layer, or may have a support layer and a separation active layer on the support layer.
  • the hollow fiber-shaped semipermeable membrane p may be, for example, a hollow fiber composed of a single layer, a hollow fiber-shaped support layer, and an outer surface or an inner surface of the support layer, or both of them.
  • the materials of the support layer and the separation active layer in the semipermeable membrane p may be each composed of any material selected from the materials exemplified above for the forward osmosis membrane o in the first step.
  • the permeation flux of the solvent b of the semipermeable membrane p is preferably 1 kg / (m 2 ⁇ hr) or more and 200 kg / (m 2 ⁇ hr) or less. If the permeation flux is less than 1 kg / (m 2 ⁇ hr), efficient separation of the solvent b may be impaired. If the permeation flux exceeds 200 kg / (m 2 ⁇ hr), the solvent b may pass through the semipermeable membrane p. Thus, the amount of the transfer of the inducer from the induction solution stream d to the solvent b may increase. This permeation flux is defined similarly to the permeation flux of the forward osmosis membrane o in the first step with respect to the solvent b.
  • the temperature of the induction solution flow d be adjusted to a range of 20 ° C. or more and 90 ° C. or less before being introduced into the liquid phase part L. If the temperature is lower than 20 ° C., the efficiency of separation of the solvent b by membrane distillation may be impaired. If the temperature is higher than 90 ° C., the inducer Xm contained in the induction solution stream d passes through the semipermeable membrane p. In some cases, the amount transferred to the solvent b may increase.
  • a heat exchanger q1 can be used, or waste heat from an industrial process or the like can be used. It is preferable to use waste heat as a heat source because the amount of energy newly consumed for separating the solvent b can be reduced.
  • the gas phase G of the unit B used in the membrane distillation process is preferably reduced to a predetermined pressure.
  • the pressure of the gas phase part G may be appropriately set according to the scale of the apparatus, the concentration of the induction solution flow d, the desired rate of generation of the solvent b, and the like, for example, from 0.1 kPa to 80 kPa. More preferably, it is 1 kPa or more and 50 kPa or less.
  • a decompression device for decompressing the gas phase part G of the unit B for example, a diaphragm vacuum pump, a dry pump, an oil rotary vacuum pump, an ejector, an aspirator and the like can be mentioned.
  • the solvent b is separated from the induction solution stream d to become a concentrated induction solution stream f, which is a concentrated induction solution stream, and is discharged from the unit B.
  • the concentrated inducing solution stream f can be reused as the inducing solution stream d after being adjusted to a predetermined concentration by being mixed with the diluted inducing solution stream e.
  • the temperature of the concentrated induction solution stream f may be adjusted using the cooling device q2.
  • the cooling device q2 for example, a chiller, a heat exchanger, or the like can be used.
  • the solvent b separated from the draw solution stream d by the second step may be recycled if necessary.
  • the raw material liquid stream concentrating system of the present invention comprises an induction solution stream d prepared by mixing the diluted induction solution stream e obtained in the first step and the concentrated induction solution stream f obtained in the second step. May be further provided in the first step and the second step.
  • the first step and the second step are connected via a buffer tank.
  • This buffer tank is used to prepare an induction solution stream d by mixing the diluted induction solution stream e obtained in the first step and the concentrated induction solution stream f obtained in the second step with an optimum blending amount. It has a function to do.
  • the induction solution flow d prepared (regenerated) in the buffer tank may be sent to the first step by the liquid sending pump r1 and to the second step by the liquid sending pump r2 to be used in each step. it can.
  • the induction solution flow d can be continuously supplied to the unit A of the first step and the unit B of the second step, respectively.
  • the concentration of the raw material liquid stream using the forward osmosis membrane can be continuously performed for a long time.
  • the outer diameter of the obtained hollow fiber was 1.0 mm, the inner diameter was 0.7 mm, and the diameter of the fine pores on the inner surface was 0.05 ⁇ m.
  • This hollow fiber was used as a microporous hollow fiber support membrane.
  • a hollow fiber supporting membrane module having an effective membrane inner surface area of 0.023 m 2 is obtained. Produced.
  • unit A that is a forward osmosis membrane module
  • 10 g of m-phenylenediamine and 0.8 g of sodium lauryl sulfate were added, and 489.2 g of pure water was added and dissolved to prepare 0.5 kg of a first solution used for interfacial polymerization.
  • 0.8 g of trimesic acid chloride was added, and 399.2 g of n-hexane was added and dissolved to prepare 0.4 kg of a second solution used for interfacial polymerization.
  • the core side (inside of the hollow fiber) of the hollow fiber supporting membrane module manufactured in the above “Production of hollow fiber supporting membrane module” is filled with the first solution, left for 5 minutes, and then drained to remove the inside of the hollow fiber. Was made wet with the first solution.
  • the core-side pressure was set to normal pressure by the core-side pressure adjuster, and the shell-side pressure was set to 90 kPa as absolute pressure by the shell-side pressure adjuster. Subsequently, an operation of passing nitrogen through the core at a flow rate of 5 L / min for 5 minutes was performed to remove excess first solution.
  • the second solution was sent to the core side at a flow rate of 50 mL / min for 2 minutes by the second solution sending pump to perform interfacial polymerization.
  • the polymerization temperature was 25 ° C.
  • n-hexane was evaporated off by flowing nitrogen at 40 ° C. for 1 minute on the core side of the hollow fiber supporting membrane module.
  • a unit A which is a module of a hollow fiber-shaped forward osmosis membrane o having a separation active layer made of polyamide on the inner surface of the hollow fiber support membrane, is obtained. Produced.
  • AEROSIL-R972 hydrophobic silica
  • SOLVAY product name “Solef6010”
  • This mixture was pelletized by a twin-screw kneading extruder.
  • the obtained pellets were melt-kneaded at 240 ° C. by a twin-screw kneading extruder and extruded into hollow fibers to obtain hollow fibers.
  • a spout for hollow fiber molding is attached to the extrusion port in the head at the tip of the extruder, and the kneaded melt is extruded from the ring hole for melt extrusion, and at the same time, the inside of the ring hole for melt extrusion is Was ejected into a hollow fiber by discharging nitrogen gas from a circular hole for discharging a hollow portion forming fluid.
  • the hollow fiber was introduced into a water bath (40 ° C.) at an idle distance of 20 cm, and was wound at a speed of 20 m / min.
  • the obtained hollow fiber-like material is continuously taken up at a speed of 20 m / min by a pair of first endless belt belt take-up machines, and a first heating tank (0.8 m length) controlled at a space temperature of 40 ° C. Through. Thereafter, the belt was pulled at a speed of 40 m / min with a second endless track belt puller, and stretched 2.0 times in the length direction. Next, after passing through a second heating tank (0.8 m length) controlled at a space temperature of 80 ° C., cooling was performed while periodically bending the water surface of a cooling water tank at 20 ° C.
  • the drawn yarn is further taken off at a speed of 30 m / min by a third endless belt type belt take-up machine, and the drawn yarn is shrunk (relaxed) to 1.5 times in the length direction.
  • the periodic bending of the water surface of the cooling water tank was performed by continuously sandwiching the hollow fiber-like material at a rotation speed of 170 rpm using a pair of concave and convex rolls having a circumference of about 0.20 m.
  • the hollow fiber after the above treatment was immersed in methylene chloride to extract and remove DOP and DBP, and then dried.
  • the hollow fiber material was immersed in a 50% by mass aqueous solution of ethyl alcohol, and then immersed in a 5% by mass aqueous solution of sodium hydroxide at 40 ° C. for 1 hour to extract and remove silica. Then, it was washed with water and dried to obtain a hollow fiber membrane.
  • the outer diameter of the obtained hollow fiber was 1.25 mm, the inner diameter was 0.68 mm, and the diameter of the fine pores on the inner surface was 0.1 ⁇ m. This hollow fiber was used as a semipermeable membrane.
  • Unit B which is a membrane distillation module having a membrane p, was produced.
  • Comparative Example 1 In Comparative Example 1, the forward osmosis unit A prepared above was used as the unit A in the first step, and the membrane distillation unit B prepared above was used as the unit B in the second step. Water was used as the solvent b. An aqueous solution containing magnesium chloride as the inducing substance Xm was used as the inducing solution stream d, and the concentration of magnesium chloride in the inducing solution stream d was 20% by mass. An aqueous solution containing sodium chloride was used as the raw material liquid stream a, and its initial concentration was 5.0% by mass.
  • the raw material liquid stream a was flowed at a flow rate of 10 mL / min, and the induction solution flow d was flowed at a flow rate of 24 mL / min.
  • the induction solution flow d was passed through the unit B in the second step at a flow rate of 600 mL / min, and the pressure in the gas phase G of the unit B was adjusted by a vacuum pump so that the absolute pressure was 10 kPa.
  • the diluted induction solution stream e obtained in the first step and the concentrated induction solution stream f obtained in the second step are mixed in a buffer tank to prepare an induction solution. Reused in the second step.
  • the temperature of the induction solution flow d in the unit A in the first step is 25 ° C.
  • the temperature of the induction solution flow d in the unit B in the second step is 65 ° C.
  • the operation is performed for 10 hours.
  • the raw material liquid stream a was concentrated.
  • Comparative Examples 2 to 10 According to the same procedure as in Comparative Example 1, except that the type and concentration of the inducer Xm in the induction solution stream d and the solute Xn in the source solution stream a were changed as shown in Table 1, Was concentrated.
  • Comparative Example 1 was the same as Comparative Example 1, except that magnesium chloride as the inducer Xm was used as the induction solution stream d, and sodium chloride was added at a concentration of 4.8% by mass as the common solute Xn with the raw material stream a. According to the procedure, the raw material liquid stream a was concentrated.
  • Example 2 to 15 Example 1 except that the type of the inducer Xm in the induction solution stream d and the type and concentration of the common solute Xn in the raw material stream a and the induction solution stream d were changed as shown in Table 2, respectively.
  • the raw material liquid stream a was concentrated according to the same procedure as described above.
  • the permeation flow rate of the solute Xn was the amount per unit time of the cation derived from the solute Xn that moved from the raw material liquid stream a into the induction solution stream d via the forward osmosis membrane o.
  • F ′ L ′ / (M ′ ⁇ H ′) (2)
  • F ′ is the permeation flow rate of the cation derived from solute Xn [g / (m 2 ⁇ hr)]
  • L ′ is the total amount (g) of the permeated cation derived from solute Xn
  • M ′ is the forward osmosis membrane o.
  • H ′ is the operation time (hr).
  • Comparative Example 1 is an example in which the induction solution stream d did not contain the common solute Xn in Examples 1 to 5.
  • Comparative Example 2 is an example in which the common solute Xn was not contained in the induction solution flow d in Example 6.
  • Comparative Example 3 is an example in which the inducing solution stream d did not contain the common solute Xn in Examples 7 and 8, and Comparative Examples 4 to 10 are examples in which the inducing solution stream d did not contain the common solute Xn in Examples 9 to 15, respectively.
  • the case where the common solute Xn was contained in the induction solution flow d and the case where it was not contained were compared by the following indices.
  • the solute leakage suppression performance value Z1 due to the inclusion of the common solute was calculated by the following equation (3), and evaluated based on the following criteria.
  • Z1 ⁇ F′1 / F′0 ⁇ ⁇ 100 (%) (3) (Evaluation criteria) AA: When the value of Z1 is 60% or less (very good) A: When the value of Z1 is more than 60% and less than 80% (good) B: When the value of Z1 is more than 80% and less than 95% (possible) C: When the value of Z1 exceeds 95%
  • Table 1 shows the evaluation results of the comparative examples
  • Table 2 shows the evaluation results of the examples.
  • Comparative Example 11 was carried out using the raw material liquid flow concentration system shown in FIG.
  • the forward osmosis unit A produced above was used as the solvent b.
  • An aqueous solution containing magnesium chloride as the inducing substance Xm was used as the inducing solution stream d, and the initial concentration of magnesium chloride in the inducing solution stream d was 25% by mass.
  • As the raw material liquid stream a an aqueous solution containing ethanol as the solute Xn was used, and its initial concentration was 5.0% by mass.
  • the raw material liquid stream a and the induction solution stream d were flowed at a flow rate of 120 mL / min and the flow rate of 236 mL / min, respectively, to the unit A in the first step. Further, the diluent induction solution stream e was circulated by a circulation pump, and supplied again as the induction solution stream d. Then, the temperature of the raw material liquid stream a and the induction solution stream d in the unit A in the first step was set at 25 ° C., and the raw material liquid stream a was concentrated by performing the operation for 5 hours.
  • Comparative Examples 12 to 20 According to the same procedure as in Comparative Example 11, except that the type and concentration of the inducer Xm in the induction solution stream d and the solute Xn in the source solution stream a were changed as shown in Table 3, Was concentrated.
  • Example 16 The same procedure as in Comparative Example 11 except that as the induction solution stream d, magnesium chloride as the induction substance Xm was used, and ethanol as a common solute Xn with the raw material stream a was added at a concentration of 1.0% by mass. According to the above, the raw material liquid stream a was concentrated.
  • Example 16 except that the type of the inducer Xm in the induction solution stream d and the type and concentration of the common solute Xn in the raw material stream a and the induction solution stream d were changed as described in Table 4, respectively. According to the same procedure as described above, the raw material liquid stream a was concentrated. In addition, even when the common solute Xn was hardly soluble in the induction solution stream d, the raw material stream a was concentrated by thoroughly stirring the solution while maintaining the concentration as uniform as possible, and evaluated.
  • solute Xn is organic: i) In the case of one kind of organic substance The amount of solute Xn was measured as the total amount of organic carbon (TOC) using a commercially available TOC measuring apparatus (TOC-5000, manufactured by Shimadzu Corporation). ii) When a plurality of organic substances exist In addition to the TOC measurement, a nuclear magnetic resonance apparatus (NMR; manufactured by JEOL Ltd., model number “ECS-400”), and gas chromatography / mass spectrometry (GC / MS; manufactured by Agilent) , Model number “HP6890 / 5973”) as appropriate, and quantified for each component.
  • solute Xn is an inorganic salt: Measured in the same manner as in Comparative Example 1.
  • Comparative Example 24 red wine was concentrated using the raw material liquid flow concentration system shown in FIG.
  • the forward osmosis unit A produced above was used as the unit A in the first step.
  • An aqueous solution containing magnesium chloride as the inducer Xm was used as the induction solution flow d, and the concentration of magnesium chloride in the initial induction solution flow d was 32% by mass.
  • the raw material liquid stream a and the induction solution stream d were flowed at a flow rate of 120 mL / min and the flow rate of 236 mL / min, respectively, to the unit A in the first step.
  • the diluted induction solution stream e was circulated by a circulation pump, and was supplied again as the induction solution stream d.
  • the temperature of the raw material liquid stream a and the induction solution stream d in the unit A in the first step was set to 10 ° C., and the operation was performed for 1 hour.
  • Comparative Example 25 According to the same procedure as in Comparative Example 24, except that as the induction solution stream d, magnesium chloride as the induction substance Xm was used, and ethanol as a common solute Xn with the raw material stream a was added at a concentration of 20% by volume. The raw material liquid stream a was concentrated.
  • Example 28 As the induction solution stream d, an aqueous solution to which 32% by mass of magnesium chloride was added as the induction substance Xm and the same red wine as in the raw material stream a was used, and all the solutes in the red wine were defined as a common solute Xn.
  • the amount of red wine added to the derivation solution stream d was 2.0 vol% in terms of ethanol.
  • Comparative Example 25 and Example 28 each correspond to a case where the common solute Xn was included in the induction solution stream d in Comparative Example 24.
  • the evaluation of the solute leakage suppression performance due to the inclusion of the common solute in the induction solution flow d was performed based on Comparative Example 24 by the following method.
  • concentration of the raw material liquid stream a (red wine) was selected as the solute Xn
  • the amount was measured by the method described below, and the evaluation criteria were changed as follows, except that the evaluation criteria were changed as follows.
  • solute component balance As solutes in red wine, seven types of solute components of ethanol and six types of organic acids (tartaric acid, citric acid, malic acid, lactic acid, succinic acid, and acetic acid) were selected. . For each of the red wine before and after concentration, the concentrations of these seven components were measured by the method described below, and the composition ratio was determined. This composition ratio was determined on a mass basis, and was determined as a numerical value standardized so that the sum of the seven components would be 100. As a result, the mass ratio of each component was calculated in terms of percentage (%) for red wine before and after concentration.
  • the difference (% pt) between the mass ratio (%) before concentration and the mass ratio (%) after concentration was determined and evaluated according to the following criteria.

Abstract

溶質及び溶媒ｂを含有する原料液流ａと、誘導溶液流ｄとを、正浸透膜ｏを介して向流又は並流させ、原料液流ａ中の溶媒ｂを誘導溶液流ｄに移動させることによって、濃縮された原料液流である濃縮原料液流ｃと、希釈された誘導溶液流である希釈誘導溶液流ｅを得る、第一の工程を有する原料液流濃縮システムであって、誘導溶液流ｄが、誘導物質Ｘｍ、共通溶質Ｘｎ、及び溶媒ｂを含有し、原料液流ａ及び誘導溶液流ｄにおける溶媒ｂが、いずれも水を含み、共通溶質Ｘｎは、原料液流ａと誘導溶液流ｄとに共通する溶質であって、原料液流ａが含有する溶質のうちの少なくとも１種と同一の溶質であり、かつ、誘導溶液流ｄ中の共通溶質Ｘｎの濃度が、原料液流ａ中の共通溶質Ｘｎの濃度の１％以上１００％未満である、原料液流濃縮システム。

Description

原料液流濃縮システム
　本発明は、原料液流濃縮システムに関する。
　種々の分野において、原料液の濃縮を要することがある。
　伝統的な濃縮方法としては、例えば、蒸発法及び逆浸透法が知られている。
　蒸発法は、原料液の加熱を要するため、熱による品質の変化、固形成分の形状崩壊等の不具合が懸念される。
　逆浸透は、加圧が必要なため、高濃度の原料液に使用すると膜の目詰まりが発生し易いことの他、濃縮効率が加圧ポンプの能力によって制限されるとの限界がある。
　原料液の濃縮方法としては、正浸透法も知られている。正浸透法は、原料液流と誘導溶液流とを、正浸透膜を介して隣接させることにより、原料液流から誘導溶液へ溶媒を移動させる方法である。正浸透法は、加圧を必要としないため、高濃度の原料液に適用した場合でも長時間にわたって高効率の濃縮を継続できると期待されている。
　しかし、原料液流中の溶質成分の一部が誘導溶液流に漏洩して、得られる濃縮液中の成分組成が変化することが懸念される。
　この点、特許文献１に、誘導溶液流として濃縮後の原料液流自体を使用する技術が提案されている。
　また、特許文献２には、原料液中の膜透過性溶質成分を、原料液中の濃度以上の濃度で誘導溶液流中に含有させることにより、当該膜透過性溶質成分が、原料液から誘導溶液流へ漏洩することを抑制する技術が提案されている。
特開２０１６－１５０３０８号公報 国際公開第２０１６／２１３３７号
　特許文献１には、当該特許文献に記載の技術によると、誘導溶液流から原料液流へ溶質成分が混入した場合でも、得られる濃縮液の成分組成への悪影響を防止し得ると説明されている。
　しかし、この方法によると、誘導溶液流としての原料液流の濃縮物を調製する工程を要することの他、正浸透膜の両側に原料液流が存在することによって膜の目詰まりの発生を引き起こし、所望の濃縮倍率が得られないとの懸念がある。
　また、特許文献１に記載の方法を実施するためには、原料液の濃縮物を調製する工程が必要である。このとき、原料液中の成分の損失、変質等が発生する懸念がある。成分の損失、変質が発生した濃縮液を誘導溶液流として使用すると、得られる濃縮物の成分バランスが崩れ、或いは、変質成分が原料液流中に漏洩拡散し、生成物の品質が損なわれるおそれがある。
　一方、特許文献２の方法によると、膜透過性溶質を、誘導溶液流中に高濃度で含有させる必要がある。そのため、当該膜透過性溶質を、大量に準備する必要がある。更に、特許文献２の方法を実施する際に、誘導溶液流中に高濃度で含まれる膜透過性溶質が、原料液流中に漏洩拡散するおそれがあり、得られる濃縮物の成分バランスが崩れることが懸念される。
　本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものである。
　本発明の目的は、原料液流を簡易な方法によって、高い効率で濃縮することができ、かつ、原料液流中の溶質成分の誘導溶液流中への拡散が制御された、正浸透膜を利用する濃縮システムを提供することにある。
　すなわち，本発明は以下のとおりである。
　《態様１》
　少なくとも溶質及び溶媒を含有する原料液流と、誘導溶液流とを、正浸透膜を介して向流又は並流させ、前記原料液流中の溶媒を前記誘導溶液流に移動させることによって、濃縮された原料液流である濃縮原料液流と、希釈された誘導溶液流である希釈誘導溶液流を得る、第一の工程を有する原料液流濃縮システムであって、
　前記誘導溶液流が、誘導物質、共通溶質、及び溶媒を含有し、
　前記原料液流及び前記誘導溶液流における溶媒が、いずれも水を含み、
　前記共通溶質は、前記原料液流と前記誘導溶液流とに共通する溶質であって、前記原料液流が含有する溶質のうちの少なくとも１種と同一の溶質であり、かつ、
　前記誘導溶液流中の前記共通溶質の濃度が、前記原料液流中の前記共通溶質の濃度の１％以上１００％未満である、原料液流濃縮システム。
　《態様２》
　前記共通溶質の数平均分子量が１５，０００以下である、態様１に記載のシステム。
　《態様３》
　前記共通溶質が、エステル、テルペン、フェニルプロパノイド、核酸、タンパク質、タンパク製剤、ワクチン、糖、ペプチド、アミノ酸、天然物医薬品、低分子医薬品、抗生物質、抗生物質、ビタミン、無機塩、プロトン性極性有機化合物、及び非プロトン性極性有機化合物から選択される１種以上である、態様１又は２に記載のシステム。
　《態様４》
　前記共通溶質が、
　ナトリウム、マグネシウム、リン、カリウム、カルシウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、銅、亜鉛、セレン、及びモリブデンから選択される少なくとも１種の元素を含むカチオンと、
　酸素、硫黄、窒素、塩素、及びヨウ素から選択される少なくとも１種の元素を含むアニオンと
の塩を含む、態様３に記載のシステム。
　《態様５》
　前記誘導溶液流中の前記共通溶質の濃度が、前記原料液流中の前記共通溶質の濃度の６％以上９６％以下である、態様１～４のいずれか一項に記載のシステム。
　《態様６》
　前記誘導溶液流中の前記共通溶質の濃度が、前記原料液流中の前記共通溶質の濃度の３０％以上９６％以下である、態様１～４のいずれか一項に記載のシステム。
　《態様７》
　前記誘導溶液流から溶媒を分離して、濃縮された誘導溶液流である濃縮誘導溶液流と、溶媒とを得る、第二の工程を更に有する、態様１～６のいずれか一項に記載のシステム。
　《態様８》
　前記第一の工程で得られた希釈誘導溶液流と、前記第二の工程で得られた濃縮誘導溶液流とを混合して調製された誘導溶液流を、前記第一の工程で使用する手段を更に有する、態様７に記載のシステム。
　《態様９》
　前記第二の工程が、半透膜を用いる膜蒸留プロセスを用いて行われる、態様７又は８に記載のシステム。
　《態様１０》
　前記正浸透膜が、複数の中空糸の糸束で構成される正浸透膜モジュールの形態で使用される、態様１～９のいずれか一項に記載のシステム。
　《態様１１》
　前記正浸透膜が、中空糸状の多孔性支持膜の内表面に重合体薄膜から成る分離活性層を有する複合型中空糸である、態様１０に記載のシステム。
　《態様１２》
　前記原料液流が食品、医薬品、医薬品原体、医薬品原料、又は医薬品中間体である、態様１～１１のいずれか一項に記載のシステム。
　本発明によると、正浸透膜を利用した濃縮システムにおいて、原料液を高い効率で濃縮することができ、かつ、原料液中の溶質成分の誘導溶液流中への拡散が制御されたシステムが提供される。
　本発明は、例えば、食品、医薬品等の濃縮；化学合成の前駆体溶液の処理；シェールガス・油田等から排出される随伴水の処理等の用途に好適に適用することができる。
本発明のシステムの一例を説明するための概念図である。 本発明のシステムの別の一例を説明するための概念図である。
　《原料液流濃縮システム》
　本発明の原料液流濃縮システムは、
　少なくとも溶質及び溶媒を含有する原料液流と、誘導溶液流とを、正浸透膜を介して向流又は並流させ、前記原料液流中の溶媒を前記誘導溶液流に移動させることによって前記原料液流の濃縮を行う工程（第一の工程）を有する、原料液流濃縮システムであって、
　前記誘導溶液流が、誘導物質、共通溶質、及び溶媒を含有し、
　前記原料液流及び前記誘導溶液流における溶媒が、いずれも水を含み、
　前記共通溶質は、前記原料液流と前記誘導溶液流とに共通する溶質であって、前記原料液流が含有する溶質のうちの少なくとも１種と同一の溶質であり、かつ、
　前記誘導溶液流中の前記共通溶質の濃度が、前記原料液流中の前記共通溶質の濃度の１％以上１００％未満であることを特徴とする。
　本発明の原料液流濃縮システムは、前記誘導溶液流から前記溶媒を除去して濃縮された誘導溶液流である濃縮誘導溶液流を得る工程（第二の工程）を、更に有していてもよい。
　先ず、本発明の原料液流濃縮システムの概要について、図１及び図２を参照しつつ説明する。
　図１は、第一の工程を有する本発明の原料液流濃縮システムを説明するための概略図である。
　第一の工程では、原料液流と、誘導溶液流とを、正浸透膜を介して向流又は並流させ、原料液流中の溶媒を誘導溶液流に移動させることによって原料液流の濃縮を行う。
　図１の原料液流濃縮システムの第一の工程では、正浸透膜ｏを有し、正浸透プロセスを行うユニットＡを用いる。ユニットＡの内部空間は、正浸透膜ｏによって、原料液流側空間Ｒ及び誘導溶液流側空間Ｄの２つに分割されている。ユニットＡの原料液流側空間Ｒに、濃縮対象物である原料液流ａを導入する。ユニットＡの誘導溶液流側空間Ｄには、誘導溶液流ｄを導入する。
　原料液流ａは、溶質Ｘｎ及び溶媒ｂを含有する。誘導溶液流ｄは、誘導物質Ｘｍ及び溶質（共通溶質）Ｘｎ、並びに溶媒ｂを含有する。ここで、原料液流ａ中の溶質Ｘｎと、誘導溶液流ｄ中の溶質Ｘｎとは、同じ種類の溶質であり、両方の流れに共通する共通溶質である。原料液流ａが複数種類の溶質を含有している場合、共通溶質は、該複数種類の溶質のうちの一部であってもよいし、全部であってもよい。
　そして、原料液流ａと、誘導溶液流ｄとを、正浸透膜ｏを介して向流又は並流させると、両溶液の浸透圧差を駆動力として、原料液流ａ中の溶媒ｂが、正浸透膜ｏを通過して誘導溶液流ｄ側に移動する。これにより、濃縮された原料液流である濃縮原料液流cと、希釈された誘導溶液流である希釈誘導溶液流ｅとが得られる。図１における第一工程では、原料液流ａと誘導溶液流ｄとを向流させているが、並流でもよい。
　ここで、誘導溶液流ｄ中の共通溶質Ｘｎの濃度は、原料液流ａ中の共通溶質Ｘｎの濃度よりも小さくなるように設定されている。これによって、原料液流ａ中の溶質Ｘｎが誘導溶液流ｄ側に移動する駆動力となる浸透圧差が緩和される。また、共通溶質Ｘｎの濃度は、誘導溶液流ｄの方が原料液流ａよりも小さいため、共通溶質Ｘｎが、誘導溶液流ｄから原料液流ａへ移動することはないと考えらえる。これらのことにより、溶質成分の変化を伴わずに、効果的に原料液流ａの濃縮を行うことが可能となる。
　図２は、第一の工程及び第二の工程を有する本発明の原料液流濃縮システムを説明するための概略図である。
　図２における第一の工程は、図１の場合と同様である。
　図２における第二の工程では、誘導溶液流ｄから溶媒ｂを分離して、濃縮された誘導溶液流である濃縮誘導溶液流ｆを得る。
　図２の原料液流濃縮システムの第二の工程では、半透膜ｐを有し、膜蒸留プロセスを行うユニットＢを用いる。ユニットＢの内部空間は、半透膜ｐによって、液相部Ｌ及び気相部Ｇの２つに分割されている。ユニットＢの液相部Ｌには、濃縮対象物である誘導溶液流ｄを導入する。ユニットＢの気相部Ｇの圧力は、減圧に設定される。
　誘導溶液流ｄは、誘導物質Ｘｍ及び共通溶質Ｘｎ、並びに溶媒ｂを含有する。
　そして、ユニットＢに導入された誘導溶液流ｄ中の溶媒ｂは、半透膜ｐを通過して減圧側キャビティ―に移動する。これにより、濃縮誘導溶液流ｆと、溶媒ｂとが得られる。
　第二の工程では、膜蒸留プロセスの代わりに、蒸留プロセス、正浸透プロセス等を用いてもよい。
　図２の原料液流濃縮システムでは、第一の工程と第二の工程とは、バッファータンクを介して連結されている。
　図２に示したバッファータンクは、第一の工程で得られた希釈誘導溶液流ｅと、第二の工程で得られた濃縮誘導溶液流ｆとを、最適の配合量で混合して誘導溶液流ｄを調製する機能を有する。これにより、図２の原料液流濃縮システムでは、第一工程のユニットＡ及び第二工程のユニットＢに、それぞれ、誘導溶液流ｄを連続的に供給することができるから、正浸透膜を利用した原料液流の濃縮を長時間連続的に実施することが可能となる。
　図２におけるｒ１及びｒ２は、それぞれ、送液ポンプであり、ｑ１は熱交換器であり、ｑ２は冷却装置である。
　図２の原料液流濃縮システムでは、第一の工程と第二の工程とがバッファータンクを介して連結されている。しかしながら、本発明において、このバッファータンクは必須の要件ではない。例えば、第一の工程で得られた希釈誘導溶液流ｅを、第二の工程のユニットＢに直接送液し、第二の工程で得られた濃縮誘導溶液流ｆを、第一の工程における誘導溶液流ｄとして使用してもよい。
　また、第二の工程において、膜蒸留プロセスを行うユニットＢを用いている。しかしながら、本発明では、第二の工程において、誘導溶液流ｄを濃縮して濃縮誘導溶液流ｆを得ることのできる他の手段を用いてよい。この濃縮手段としては、例えば、膜蒸留プロセス以外の蒸発手段であってよい。
　第二の工程における、膜蒸留以外の蒸発手段としては、例えば、蒸留プロセス、減圧蒸留プロセス、自然乾燥プロセス等であってよい。しかしながら第二の工程を膜蒸留プロセスによると、本発明の原料液流濃縮システムを小型化することができる点で、好ましい。
　第二の工程において、蒸発手段を用いる場合、本発明の原料液流濃縮システムは、発生した溶媒ｂの蒸気を断熱的に圧縮して高温の圧縮蒸気にするための、機械的蒸気再圧縮手段（ＭＶＲ： Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｒｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ)を更に有していてもよい。ＭＶＲにて得られた高温の圧縮蒸気の熱は、第二工程の蒸発手段に再利用することができる。
　《原料液流濃縮システムの各要素》
　以上、本発明の原料液流濃縮システムによる原料液流の濃縮方法の概要を説明した。引き続き、本発明の原料液流濃縮システムを構成する要素について、以下に詳説する。
　〈原料液流ａ〉
　原料液流ａとは、濃縮を目的とする溶質及び溶媒ｂを含有する流体である。この原料液流ａは、流体である限りにおいて乳化物であってもよい。
　本発明に適用される原料液流ａを例示すると、例えば、食品、医薬品原料、海水、ガス田・油田から排出される随伴水等を挙げることができる。しかしながら、本発明の原料液流濃縮システムでは、誘導溶液流ｄが、原料液流ａとの共通溶質を、原料液流ａ中の共通溶質の濃度の１％以上１００％未満の範囲で含む。誘導溶液流ｄが、共通溶質を、この濃度範囲で含むことにより、原料液流ａから誘導溶液流ｄへの溶質の移動を制御することができ、原料液流ａの組成比が、そのまま又はほとんど維持された濃縮物が得られる。
　なお、特許文献２の技術にしたがって、又はこれに準じて、誘導溶液流ｄ中の共通溶質の濃度を、原料液流ａ中の共通溶質の濃度と同等、又はこれ以上とすると、誘導溶液流ｄ中の共通溶質が原料液流ａ中に漏洩拡散し、得られる濃縮物中の成分組成比が崩れることが多い。
　これに対して、本発明の原料液流濃縮システムでは、誘導溶液流ｄ中の共通溶質濃度が、原料液流ａ中の共通溶質の濃度よりも低い範囲、具体的には１％以上１００％未満の範囲に調整されている。そのため、誘導溶液流ｄ中の共通溶質が原料液流ａ中に漏洩拡散することが抑制されており、これにより、原料液流ａの成分組成比を、そのまま又はほとんど維持した濃縮が可能となるのである。
　そのため、本発明の原料液流濃縮システムを食品に適用すると、香気成分、色味成分等の損失が少ない濃縮が可能となる。また，本発明のシステムを医薬品又はその原料の濃縮に適用すると、濃縮前後の成分バランスが実質的に維持されるため、医薬効能を維持した状態の濃縮が可能となる。
　上述の理由から、本発明の原料液流濃縮システムでは、条件によっては正浸透膜（半透膜）を通過し得る低分子量溶質を含む溶液を、原料液流として用い、当該低分子量溶質のうちの少なくとも１種を、原料液流と誘導溶液流との共通溶質とすることが好ましい。
　低分子量溶質は、数平均分子量が、例えば１５，０００以下の物質であってよい。低分子量溶質の数平均分子量は、例えば、３０以上、５０以上、１００以上、５００以上、１，０００以上、３，０００以上、又は６，０００以上であってよい。数平均分子量が６，０００以上の溶質は、条件によっては正浸透膜を通過し難い場合もあるが、実施条件を適宜に設定することにより、正浸透膜を通過させることができ、そのような場合であっても、本発明の所期の効果が有利に発揮される。
　本発明に適用される原料液流ａとしては食品、医薬品、医薬品原体、医薬品原料、又は医薬品中間体が好ましい。
　本発明の原料液流濃縮システムによって濃縮される食品としては、例えば、コーヒー抽出液、ジュース（例えば、オレンジジュース、トマトジュース等）、アルコール飲料（例えば、ワイン、ビール等）、乳製品（例えば、乳酸菌飲料、生乳等）、出汁（例えば、昆布出汁、鰹出汁等）、茶抽出液、香料乳化物（例えば、バニラエッセンス、ストロベリーエッセンス等の乳化物）、蜜類（例えば、メープルシロップ、蜂蜜等）、食品油乳化物（例えば、菜種油、オリーブオイル、ひまわり油、紅花、コーン等の乳化物）等を挙げることができる。
　（原料液流ａの溶質）
　本発明の原料液流濃縮システムによって濃縮される医薬品、医薬品原体、医薬品原料、又は医薬品中間体としては、溶質として、例えば、核酸、タンパク質、糖、ペプチド、アミノ酸、抗生物質、天然物医薬品、低分子医薬品、及びビタミンから成る群より選ばれる有用物質を含むものが挙げられる。これら溶質の数平均分子量は、薬効を確保する観点から、１００以上が好ましく、正浸透膜への付着を抑制する観点から、６，０００以下が好ましい。
　医薬品、医薬品原体、医薬品原料、又は医薬品中間体に含まれる溶質の具体例は、例えば以下のとおりである。
　核酸としては、例えば、オリゴヌクレオチド、ＲＮＡ、ｓｉＲＮＡ、ｍｉＲＮＡ、アプタマー、デコイ、ＣｐＧオリゴ、アンチセンス、ミボメルセン、エテプリルセン、ヌシネルセン、ペガプタニブ等を挙げられる。
　タンパク質としては、例えば、タンパク製剤、ワクチン等が挙げられる。これらのうちのタンパク製剤としては、例えば、インターフェロンα、インターフェロンβ、インターロイキン１～１２、成長ホルモン、エリスロポエチン、インスリン、顆粒状コロニー刺激因子（Ｇ－ＣＳＦ）、組織プラスミノーゲン活性化因子（ＴＰＡ）、ナトリウム利尿ペプチド、血液凝固第ＶＩＩＩ因子、ソマトメジン、グルカゴン、成長ホルモン放出因子、血清アルブミン、カルシトニン等が挙げられ、ワクチンとしては、例えば、Ａ型肝炎ワクチン、Ｂ型肝炎ワクチン、Ｃ型肝炎ワクチン等が挙げられる。
　糖としては、例えば、単糖類（例えば、グルコース、フルクトース、ガラクトース、マンノース、リボース、デオキシリボース等）、二糖類（例えば、マルトース、スクロース、ラクトース等）、糖鎖（例えば、グルコース、ガラクトース、マンノース、フコース、キシロース、グルクロン酸、イズロン酸等の他；Ｎ－アセチルグルコサミン、Ｎ－アセチルガラクトサミン、Ｎ－アセチルノイラミン酸等の、糖類誘導体等）等が挙げられる。
　ペプチドとは、任意のアミノ酸が２個以上結合した化合物を意味し、アミノ酸が２個結合したジペプチド、アミノ酸が３個結合したトリペプチド、アミノ酸が４～１０個結合したオリゴペプチド、及びアミノ酸が１１個以上結合したポリペプチドを含む概念である。ペプチドは、鎖状であっても環状であってもよい。
　アミノ酸としては、例えば、必須アミノ酸、非必須アミノ酸、非天然アミノ酸等を挙げることができる。必須アミノ酸としては、例えば、トリプトファン、リジン、メチオニン、フェニルアラニン、トレオニン、バリン、ロイシン、イソロイシン等が挙げられる。非必須アミノ酸としては、例えば、アルギニン、グリシン、アラニン、セリン、チロシン、システイン、アスパラギン、グルタミン、プロリン、アスパラギン酸、グルタミン酸等が挙げられる。
　非天然アミノ酸とは、天然に存在しないアミノ酸を意味し、例えば、任意の標識化合物とアミノ酸骨格とを結合させた「標識アミノ酸」を挙げることができる。標識化合物は、例えば、色素、蛍光物質、化学発光物質、生物発光物質、酵素基質、補酵素、抗原性物質、タンパク質結合性物質等であってよい。非天然アミノ酸の具体例としては、例えば、光応答性アミノ酸、光スイッチアミノ酸、蛍光プローブアミノ酸、蛍光標識アミノ酸等が挙げられる。
　抗生物質としては、例えば、ストレプトマイシン、バンコマイシン等が挙げられる。
　天然物医薬品としては、例えば、シクロスポリン、エリブリン、ラパマイシン、タクロリムス等が挙げられる。
　低分子医薬品としては、例えば、レジパスビル、レブリミド、フルチカゾン、ソフォスブビル、ロスバスタチン、プレギャバリン、イマチニブ、チオトロピウム、シタグリプチン、エムトリシタビン、アルトバスタチン、クロピドグレル、アムロジピン、エソメプラゾール、シンバスタチン、オランザピン、バルサルタン、ベンラファキシン、セルトラリン、ラニチジン、オメプラゾール、エナラプリル、ニフェジピン、フルオキセチン、プラバスタチン、ファモチジン、カプトリル、アセトアミノフェン等が挙げられる。これらの類似物質、原体、中間体等であってもよい。低分子医薬品は、分子量２，０００以下であることが好ましい。
　ビタミンとしては、例えば、ビタミンＡ、ビタミンＢ群、ビタミンＣ等が挙げられ、これらの誘導体、塩等を含む。ビタミンＢ群としては、例えば、ビタミンＢ６、ビタミンＢ１２等が挙げられる。
　（共通溶質）
　原料液流ａの有する溶質のうちの少なくとも１種は、誘導溶液流ｄにも含有される。この溶質は、本明細書において、以下、原料液流ａと誘導溶液流ｄとに共通する共通溶質Ｘｎとして参照される。
　共通溶質としては、原料液流ａの有する溶質のうち、例えば、エステル、テルペン（テルペノイド）、フェニルプロパノイド、核酸、タンパク質、タンパク製剤、ワクチン、糖、ペプチド、アミノ酸、天然物医薬品、低分子医薬品、抗生物質、抗生物質、ビタミン、無機塩、プロトン性極性有機化合物、非プロトン性極性有機化合物等を挙げることができる。これらのうちの１種以上を共通溶質とすることにより、香気成分の組成が維持された風味に優れる濃縮食品、又は薬効成分の組成が保持され医薬効能が維持された濃縮医薬品が得られ、好ましい。
　これらの具体例としては、
　エステルとして、例えば、酪酸エチル、イソ酪酸エチル、２－メチル酪酸メチル、メチルブタン酸エチル等を；
　テルペンとして、例えば、α－ピネン、β－ピネン、サビネン、ミルセン、シメン、オシメン、テルピネン、リナロール、ボルネオ―ル、チモール、α－イオノン、β－イオノン、γ－イオノン、β－シトロネロール等を；
　フェニルプロパノイドとして、例えば、けい皮酸、３，４－ジヒドロキシけい皮酸（別名：コーヒー酸）、オイゲノール、アネトール、セサミン、リグナン、リグニン、酢酸シンナミル等を；
それぞれ挙げることができる。
　無機塩は、例えば、
　ナトリウム、マグネシウム、リン、カリウム、カルシウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、銅、亜鉛、セレン、及びモリブデンから選択される少なくとも１種の元素を含むカチオンと、
　酸素、硫黄、窒素、塩素、及びヨウ素から選択される少なくとも１種の元素を含むアニオンと
の塩であってよく、好ましくは、例えば、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属硝酸塩、アルカリ金属硫酸塩、アルカリ金属亜硫酸塩、アルカリ金属チオ硫酸塩、アルカリ土類金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属炭酸塩、アルカリ土類金属硝酸塩、アルカリ土類金属硫酸塩、アルカリ土類金属亜硫酸塩、アルカリ土類金属チオ硫酸塩等の他、各種アンモニウム塩から選択されてよい。
　無機塩として、具体的には例えば、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、炭酸アンモニウム等を挙げることができる。
　共通溶質として好ましい核酸、タンパク質、タンパク製剤、ワクチン、糖、ペプチド、アミノ酸、天然物医薬品、低分子医薬品、抗生物質、抗生物質、及びビタミンの具体例については、原料液流に含まれる溶質として上記で例示した物質を、それぞれ挙げることができる。
　プロトン性極性有機化合物としては、例えば、ｎ－ブタノール、イソプロパノール、ニトロメタン、エタノール、メタノール、酢酸等；
　非プロトン性極性有機化合物としては、例えば、Ｎ－メチルピロリドン、テトラヒドロフラン、アセトン、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド等を；それぞれ挙げることができる。これらプロトン性極性有機化合物及び非プロトン性極性有機化合物は、それぞれ、本発明の原料液流濃縮システムに、例えば正浸透膜に欠陥を来たす等の悪影響を及ぼさない限りで、本発明における共通溶質として使用することができる。
　（原料液流ａの溶媒）
　原料液流ａにおける溶媒ｂは、水を含有する液体であり、水、又は水と水溶性有機溶媒との混合溶媒であってよく、上記の溶質を溶解又は分散できるものであることが好ましい。溶媒ｂは、水である場合が多い。
　〈誘導溶液流ｄ〉
　誘導溶液流ｄは、原料液流ａが含有する溶質のうちの少なくとも１種と同一の共通溶質Ｘｎと、誘導物質Ｘｍと、溶媒ｂとを含有し、原料液流ａよりも高い浸透圧を持ち、かつ、正浸透膜ｏを著しく変性させない流体である。共通溶質Ｘｎは、原料液流ａ中に含まれる溶質Ｘｎの一部又はすべてと共通する。誘導溶液流ｄ中の共通溶質Ｘｎの濃度は、原料液流ａ中の共通溶質Ｘｎの濃度の１％以上１００％未満に設定されている。共通溶質Ｘｎが複数種類である場合、共通溶質Ｘｎの種類ごとに、誘導溶液流ｄ中の濃度が原料液流ａ中の濃度の１％以上１００％未満となるように、濃度設定されていることが好ましい。
　原料液流ａと、上記のような誘導溶液流ｄとを、半透膜である正浸透膜ｏを介して接触させると，原料液流ａ中の溶媒ｂが，正浸透膜ｏを透過して誘導溶液流ｄに移動するが、このときに原料液流ａ中の共通溶質Ｘｎが誘導溶液流ｄ側に移動することは抑制されている。
　本発明では、このような誘導溶液流ｄを用いて正浸透プロセスを稼働させることにより、溶質成分の組成をそのままに、又はほとんど維持したまま、原料液流ａを濃縮することができる。
　（共通溶質Ｘｎ）
　誘導溶液流ｄ中の共通溶質Ｘｎとしては、濃縮の対象である原料液流ａの種類、性質、濃縮物の用途等に応じて、原料液流ａ中に含まれる溶質のうちから適宜の１種以上を選択して用いてよい。このことについては、上述した。
　誘導溶液流ｄ中の共通溶質Ｘｎの濃度は、原料液流ａ中の共通溶質Ｘｎの濃度の１％以上１００％未満である。誘導溶液流ｄ中の共通溶質Ｘｎの濃度は、原料液流ａ中の共通溶質Ｘｎの濃度（質量％）に対して、１％以上９９％以下、又は６％以上９６％以下であることが、共通溶質Ｘｎの溶出抑制性能が顕著となる点から好ましい。より好ましい割合は３０％以上９６％以下であり、この範囲であれば、原料液流ａから誘導溶液流ｄへの共通溶質Ｘｎの溶出は、実質的に無視できる程度まで抑制される。
　誘導溶液流ｄ中の共通溶質Ｘｎの濃度が、原料液流ａ中の共通溶質Ｘｎの濃度に対して１％以上であれば、誘導溶液流ｄからの共通溶質Ｘｎの漏出を抑制することができる。共通溶質Ｘｎの濃度が、原料液流ａ中の共通溶質Ｘｎの濃度に対して６％以上であれば、原料液流ａから誘導溶液流ｄへの共通溶質Ｘｎの溶出抑制性能が顕著に高くなり、好ましい。また、この割合が９６％以下であれば、正浸透膜ｏの目詰まり、誘導溶液流ｄからの共通溶質Ｘｎの漏出等が発生し難い傾向がある他、誘導溶液ｄ中で誘導物質Ｘｍの溶解性又は分散性が高くなり、高い浸透圧を得られるため、好ましい。
　誘導溶液流ｄが、複数種の共通溶質Ｘｎを含む場合、そのうちの１種について、上記の濃度要件を満たせばよい。しかしながら、誘導溶液流ｄに含まれる共通溶質Ｘｎのすべてが、それぞれ、原料液流ａ中の対応する共通溶質Ｘｎの濃度（質量％）に対して１％以上１００％未満であることが好ましい。
　なお、本発明における共通溶質Ｘｎの濃度は、当該共通溶質Ｘｎが溶媒ｂ中で電離したイオンとして存在する場合であっても、電離前の式量の値を基準として決定される。
　（誘導物質Ｘｍ）
　誘導物質Ｘｍは、誘導溶液流ｄ中に含有され、誘導溶液流ｄに、原料液流ａよりも高い浸透圧を付与する物質である。
　本発明で使用可能な誘導物質Ｘｍとしては、例えば無機塩、糖、アルコール、重合体等を挙げることができる。
　無機塩としては、例えば、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、炭酸アンモニウム等を；
　糖としては、例えば、ショ糖，果糖，ブドウ糖等の一般的な糖類、及びオリゴ糖，希少糖等の特殊な糖類を；
　アルコールとしては、例えば、メタノール，エタノール，１－プロパノール，２－プロパノール等のモノアルコール、及びエチレングルコール，プロピレングリコール等のグリコールを；
　重合体としては、例えば、ポリエチレンオキシド，プロピレンオキシド等の重合体、及びこれらの共重合体等を；
それぞれ挙げることができる。
　上記の誘導物質Ｘｍの例示は、共通溶質Ｘｎの例示と一部重複する。例示が重複している物質は、共通溶質Ｘｎとしても使用することができるし、誘導物質Ｘｍとしても使用することができる。しかしながら、ある物質を共通溶質Ｘｎとして含む原料液流ａの濃縮には、当該物質を誘導物質Ｘｍとして含む誘導溶液流ｄは使用できない。なぜならば、誘導溶液流ｄ中の共通溶質Ｘｎの濃度は、原料液流ａ中の共通溶質Ｘｎの濃度の１％以上１００％未満に制限されるため、そのような低濃度で誘導溶液流ｄに原料液流ａよりも高い浸透圧が付与されることは考え難いからである。
　誘導溶液流ｄにおける誘導物質Ｘｍの濃度は、誘導溶液流ｄの浸透圧が原料液流ａの浸透圧よりも高くなるように設定される。誘導溶液流ｄの浸透圧は、原料液流ａの浸透圧より高ければ、その範囲内で変動しても構わない。
　二つの液体間の浸透圧差を判断するには，以下のいずれかの方法によることができる。
（１）二つの液体を混合後、二相分離する場合：二相分離後に、体積が増えた方の液体の浸透圧が高いと判断する、又は、
（２）二つの液体を混合後、二相分離しない場合：正浸透膜ｏを介して二つの液体を接触させ、一定時間の経過後に体積が大きくなった液体の浸透圧が高いと判断する。このときの一定時間とは、その浸透圧差に依存するが、一般的には数分から数時間の範囲である。
　誘導溶液流ｄの浸透圧の発生には、誘導物質Ｘｍとともに共通溶質Ｘｎも寄与する。したがって、誘導溶液流ｄ中の誘導物質Ｘｍの濃度の設定には、誘導溶液流ｄ中の共通溶質Ｘｎの濃度も加味したうえで、例えば、ファントホッフ（ｖａｎ’ｔ　Ｈｏｆｆ）の式等を用いてよい。
　典型的な例として、溶媒ｂに水を使用し、誘導物質Ｘｍに水溶性の無機塩を使用する場合、誘導溶液流ｄ中の誘導物質Ｘｍの濃度として、例えば、１５質量％～６０質量％の範囲を例示することができる。
　（誘導溶液流ｄの溶媒）
　誘導溶液流ｄにおける溶媒は、水を含有する液体であり、共通溶質Ｘｎ及び誘導物質Ｘｍを溶解又は分散できるものであることが好ましく、原料液流ａから分離すべき溶媒ｂと同種の溶媒とすることがより好ましい。例えば原料液流ａの溶媒が水である場合は、誘導溶液流ｄにおける溶媒も水であることが好ましい。
　（誘導溶液流ｄの調製方法）
　本発明で使用する誘導溶液流ｄは、共通溶質Ｘｎ及び誘導物質Ｘｍを溶媒ｂ中に溶解又は分散することにより、調製することができる。
　上述したように、本発明の原料液流濃縮システムでは、誘導溶液中に含まれる共通溶質の濃度は、原料液流中の共通溶質の濃度の１％以上１００％未満であり、１％以上９９％以下、６％以上９６％以下、又は３０％以上９６％以下であってもよい。
　共通溶質Ｘｎは、原料液流ａそのものの添加によって誘導溶液流ｄ中に導入されてもよいし、共通溶質Ｘｎに相当する成分の添加によって誘導溶液流ｄに導入されてもよい。
　共通溶質Ｘｎを、誘導溶液流ｄ中に導入することを、原料液流ａそのものの添加によって行うと、原料液流の濃縮物、又は共通溶質を、予め大量に準備する必要がなく、簡易な手段によって、誘導溶液流ｄを調製することができる。
　溶媒ｂへの共通溶質Ｘｎ及び誘導物質Ｘｍの添加は、システムの稼働中であればいつ行われてもよい。例えば、誘導溶液流ｄが、第一の工程のユニットＡへ導入される前、第二の工程のユニットＢへ導入される前が好ましいが、これに限られない。
　原料液流ａの種類及び濃縮原料液流ｃの使用目的によっては、システム稼働中の任意の時点で原料液流ａから誘導溶液流ｄへの共通溶質Ｘｎの移動を阻止したい場合があり得る。このような場合には、例えば先ず誘導物質Ｘｍ及び溶媒ｂから成る誘導溶液流ｄにて運転を開始し、共通溶質Ｘｎの移動を阻止したい時点の前に、誘導溶液流ｄに所定濃度の共通溶質Ｘｎを添加することも、本発明の実施態様に含まれる。
　〈第一の工程〉
　本発明の原料液流濃縮システムの第一の工程では、正浸透膜ｏによって内部空間が原料液流側空間Ｒ及び誘導溶液流側空間Ｄの２つに分割されたユニットＡを用い、正浸透プロセスが行われる。
　（正浸透ユニットの正浸透膜ｏ）
　ユニットＡの正浸透膜ｏとは、溶媒ｂは透過させるが、溶質は透過させない、又は透過させ難い機能を有する膜である。
　正浸透膜ｏの形状としては、例えば、中空糸状、平膜状、スパイラル膜状等が挙げられる。
　正浸透膜ｏは、支持層（支持膜）上に分離活性層を有する複合型の膜が好ましい。上記支持膜は、平膜であっても中空糸膜であってもよい。
　平膜を支持膜とする場合、支持膜の片面又は両面に分離活性層を有するものであってよい。
　中空糸膜を支持膜とする場合、中空糸膜の外表面若しくは内表面、又はこれらの双方の面上に分離活性層を有するものであってよい。
　本実施形態における支持膜とは、分離活性層を支持するための膜であり、これ自体は分離対象物に対して実質的に分離性能を示さないことが好ましい。この支持膜としては、公知の微細孔性支持膜、不織布等を含むどのようなものでも使用できる。
　本実施形態において好ましい支持膜は、微細孔性中空糸支持膜である。この微細孔中空糸支持膜は、その内表面に、孔径が好ましくは０．００１μｍ以上０．１μｍ以下、より好ましくは０．００５μｍ以上０．０５μｍ以下の微細孔を有する。一方、微細孔性中空糸支持膜の内表面から膜の深さ方向に外表面までの構造については、透過する流体の透過抵抗を小さくするために、強度を保ち得る限りでできるだけ疎な構造であることが好ましい。この部分の疎な構造は、例えば網状、指状ボイド等、又はそれらの混合構造のいずれかであることが好ましい。
　支持膜、特に微細孔性支持膜の素材としては、微細孔性支持膜として成形可能であり、かつ、分離活性層の形成に用いられるモノマー、溶媒等によって化学的に損傷を受けないものであれば、特別の制限はない。本実施形態においては、中空糸状の微細孔性支持膜に成形可能なものが好ましい。
　支持膜の素材としては、例えば、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンエーテル、ポリフッ化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリイミン、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾイミダゾール、及びポリアミドから選ばれる少なくとも１種を主成分とすることが好ましく、より好ましくはポリスルホン及びポリエーテルスルホンから選ばれる少なくとも１種を主成分とすることであり、更に好ましくはポリエーテルスルホンを用いることである。
　平膜状又は中空糸状の正浸透膜ｏにおける分離活性層としては、誘導物質の阻止率が高いことから、例えば、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフッ化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、酢酸セルロース等から選ばれる少なくとも１種を主成分とする重合体薄膜から成る層であることが好ましい。より好ましくは、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフッ化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、及びポリアミドから選ばれる少なくとも１種を主成分とすることであり、特に好ましくはポリアミドの層である。
　分離活性層におけるポリアミドは、多官能性酸ハライド及び多官能性芳香族アミンの界面重合により形成されることができる。
　多官能性芳香族酸ハライドとは、一分子中に２個以上の酸ハライド基を有する芳香族酸ハライド化合物である。具体的には、例えば、トリメシン酸ハライド、トリメリット酸ハライド、イソフタル酸ハライド、テレフタル酸ハライド、ピロメリット酸ハライド、ベンゾフェノンテトラカルボン酸ハライド、ビフェニルジカルボン酸ハライド、ナフタレンジカルボン酸ハライド、ピリジンジカルボン酸ハライド、ベンゼンジスルホン酸ハライド等を挙げることができ、これらを単独で、又はこれらの混合物を用いることができる。これらの芳香族酸ハライド化合物におけるハロゲン化物イオンとしては、例えば、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン等を挙げることができる。本発明においては、特にトリメシン酸クロリド単独、又はトリメシン酸クロリドとイソフタル酸クロリドとの混合物、若しくはトリメシン酸クロリドとテレフタル酸クロリドとの混合物が好ましく用いられる。
　多官能性芳香族アミンとは、一分子中に２個以上のアミノ基を有する芳香族アミノ化合物である。具体的には、例えば、ｍ－フェニレンジアミン、ｐ－フェニレンジアミン、３，３’－ジアミノジフェニルメタン、４，４’－ジアミノジフェニルアミン、４，４’－ジアミノジフェニルエーテル、３，４’－ジアミノジフェニルエーテル、３，３’－ジアミノジフェニルアミン、３，５－ジアミノ安息香酸、４，４’－ジアミノジフェニルスルホン、３，３’－ジアミノジフェニルスルホン、３，４’－ジアミノジフェニルスルホン、１，３，５－トリアミノベンゼン、１，５－ジアミノナフタレン等を挙げることができ、これらを単独で、又はこれらの混合物を用いることができる。本発明においては、特に、ｍ－フェニレンジアミン及びｐ－フェニレンジアミンから選ばれる１種以上が好適に用いられる。
　多官能性酸ハライド及び多官能性芳香族アミンの界面重合は、公知の方法に従って実施することができる。
　本実施形態における正浸透膜を構成する支持膜及び分子活性層の、表面若しくは内部、又はその双方に、ナノ粒子、小胞、コーティング剤等が含有されていてもよい。
　ナノ粒子としては、例えば、オープンエンドカーボンナノチューブ、クローズドエンドカーボンナノチューブ、カーボンファイバー、ナノファイバー、ナノワイヤー、ナノロッド、ナノチューブ、金属ナノ粒子等を；
　小胞としては、例えば、リポソーム、ポリマーソーム、自己集合ナノ構造体（例えばある種の膜貫通タンパク質及び界面活性剤等を含む自己集合体）等を；
　コーティング剤としては、例えば、酸化グラフェン、ポリビニルアルコール、銀担持ポリマー、ポリドーパミン、ポリビニルピロリドン、ポリ（２－ヒドロキシエチルメタクリレート）、シクロデキストリン、シルセスキオキサン等を；
それぞれ挙げることができる。
　本実施形態においては、中空糸状の正浸透膜を用いることが好ましく、特に中空糸状の多孔性支持膜の内表面に重合体薄膜から成る分離活性層を有する複合型中空糸を用いることが好ましい。
　ユニットＡとしては、複数の正浸透膜の糸束が好ましくは適当なハウジング内に収納されて構成される、正浸透膜モジュールの形態にあるものを使用することが好ましい。
　正浸透膜ｏの、溶媒ｂについての透過流束は、１～１００ｋｇ／（ｍ２×ｈｒ）であることが好ましい。この透過流束が１ｋｇ／（ｍ２×ｈｒ）未満であれば、溶媒ｂの分離効率が損なわれる場合があり、１００ｋｇ／（ｍ２×ｈｒ）を超えると、正浸透膜ｏを介して誘導溶液流ｄから濃縮原料液流ｃへの誘導物質Ｘｍの移動量が多くなる場合がある。
　本明細書における溶媒ｂについての透過流束とは、正浸透膜ｏを通過する溶媒ｂの量を、正浸透膜ｏの単位面積当たり、及び単位時間当たりに割り付けた量を意味しており、下記数式（１）により定義される。
　　　 Ｆ＝Ｌ／（Ｍ×Ｈ）　　　（１）
　ここで、Ｆは溶媒ｂについての透過流束（ｋｇ／（ｍ２×ｈｒ））であり、Ｌは透過した溶媒ｂの量（ｋｇ）であり、Ｍは正浸透膜ｏの表面積（ｍ２）であり、Ｈは時間（ｈｒ）である。
　溶媒ｂが水である場合の透過流束は、一般に「透水量」と呼ばれ、例えば、処理液として純水を用い、誘導溶液流として３．５質量％食塩水を用いて測定することができる。
　（ユニットＡへの原料溶液流ａ及び誘導溶液流ｄの導入）
　ユニットＡの原料液流側空間Ｒには濃縮対象物である原料液流ａが導入され、誘導溶液流側空間Ｄには誘導溶液流ｄが導入される。これらの流れの方向は、向流でも並流でもよい。
　ユニットＡの原料液流側空間Ｒに導入される原料液流ａの流量は任意であるが、典型的な例として、ユニットＡ中の正浸透膜の表面積１ｍ２当たり、１分間当たり、５０ｍＬ／（ｍ２・分）～１，５００ｍＬ／（ｍ２・分）の範囲を例示することができ、１００ｍＬ／（ｍ２・分）～１，０００ｍＬ／（ｍ２・分）とすることが好ましい。
　ユニットＡの誘導溶液流側空間Ｄに導入される誘導溶液流ｄの流量は任意であるが、１００ｍＬ／（ｍ２・分）～５，０００ｍＬ／（ｍ２・分）の範囲を例示することができ、５００ｍＬ／（ｍ２・分）～２，０００ｍＬ／（ｍ２・分）とすることが好ましい。
　（原料液流ａ及び誘導溶液流ｄの温度）
　第一の工程において、ユニットＡの原料液流側空間Ｒに導入される原料液流ａの温度は、特に制限されず、特に制御する必要はなく、例えば室温でもよい。
　ユニットＡの誘導溶液流側空間Ｄに導入される誘導溶液流ｄの温度は、特に限定されないが，好ましくは５℃以上６０℃以下であり、より好ましくは１５℃以上４０℃以下である。理由は定かではないが、誘導溶液流ｄの温度が１５℃未満又は６０℃を超える温度のときは、正浸透膜ｏを介して誘導溶液流ｄから原料液流ａへ誘導物質Ｘｍが移動する量が多くなる場合が見られる。
　〈第二の工程〉
　本実施形態の溶媒分離システムにおいて任意的に採用される第二の工程は、
　誘導溶液流ｄから溶媒ｂを分離して、濃縮された誘導溶液流である濃縮誘導溶液流ｆと、溶媒ｂとを得る工程である。
　誘導溶液流ｄを、濃縮誘導溶液流ｆと溶媒ｂとに分離する工程には、例えば、蒸留プロセス、正浸透プロセス、膜蒸留プロセス等を用いることができる。
　蒸留プロセスとは、誘導溶液流ｄを所定の温度に調整した後、蒸留塔に送入し、塔頂部から溶媒ｂを得るとともに、塔底部からは、溶媒ｂが除去されて濃縮された誘導溶液流である濃縮誘導溶液流ｆを得る工程である。
　正浸透プロセスとは、誘導溶液流ｄを正浸透膜と接触するように流通させて、誘導溶液流ｄに含有される溶媒ｂが正浸透膜を通過するように構成することにより、溶媒ｂと、溶媒ｂが除去された濃縮誘導溶液流ｆとに分離する工程である。
　膜蒸留プロセスは、例えば図２に第二の工程として示した構成によって行われてよい。この場合の膜蒸留プロセスは、半透膜ｐを用いて分離室を液相部Ｌと気相部Ｇとに分割し、誘導溶液流ｄに含有される溶媒ｂが、液相部Ｌから半透膜を通過して減圧の気相部Ｇに移動するように構成されており、これによって誘導溶液流ｄを、溶媒ｂと濃縮裕度溶液流ｆとに分離することができる。
　第二の工程におけるプロセスとしては、設備サイズが小さい点で、正浸透膜を用いる正浸透プロセス、又は半透膜ｐを用いる膜蒸留プロセスが好ましく、誘導溶液流ｄから溶媒ｂへの誘導物質Ｘｍの移動を抑制できる点で、半透膜ｐを用いる膜蒸留プロセスであることがより好ましい。
　（膜蒸留プロセスの半透膜ｐ）
　膜蒸留プロセスに用いる半透膜ｐの形状としては、第一の工程における正浸透膜ｏの形状について上記に例示した形状から選択される任意の形状が挙げられ、具体的には例えば、中空糸状、平膜状、スパイラル膜状等が挙げられる。
　平膜状の半透膜ｐは、例えば、単一の層から構成されるものであってもよいし、支持層と、該支持層上の分離活性層とを有するものであってもよい。中空糸状の半透膜ｐは、例えば、単一の層から構成される中空糸であってもよいし、中空糸状の支持層と、該支持層の外表面若しくは内表面、又はこれらの双方の面上の分離活性層とを有するものであってもよい。
　半透膜ｐにおける支持層及び分離活性層の素材は、それぞれ、第一の工程における正浸透膜ｏについて上記に例示した素材から選択される任意のものから構成されていてよい。
　半透膜ｐの、溶媒ｂについての透過流束は、１ｋｇ／（ｍ２×ｈｒ）以上２００ｋｇ／（ｍ２×ｈｒ）以下であることが好ましい。この透過流束が１ｋｇ／（ｍ２×ｈｒ）未満であれば、溶媒ｂの効率的な分離が損なわれる場合があり、２００ｋｇ／（ｍ２×ｈｒ）を超えると、半透膜ｐを介して誘導溶液流ｄから溶媒ｂへの誘導物質の移動量が多くなる場合がある。
　この透過流束は、第一の工程における正浸透膜ｏの、溶媒ｂについての透過流束と同様に定義される。
　（膜蒸留プロセスに導入される誘導溶液流ｄの温度）
　誘導溶液流ｄは、液相部Ｌに導入される前に、２０℃以上９０℃以下の範囲に温度調整されていることが好ましい。この温度が２０℃未満であれば、膜蒸留による溶媒ｂの分離の効率が損なわれる場合があり、９０℃を超えると、誘導溶液流ｄに含まれる誘導物質Ｘｍが、半透膜ｐを介して溶媒ｂへ移動する量が増大する場合がある。
　誘導溶液流ｄを加熱するための熱源として、例えば熱交換器ｑ１を用いることができ、又は産業プロセス等の排熱を用いることができる。熱源として排熱を利用すると、溶媒ｂの分離のために新たに消費されるエネルギー量を削減することができるため、好ましい。
　（膜蒸留プロセスにおける気相部Ｇ）
　膜蒸留プロセスに用いるユニットＢの気相部Ｇは、所定の圧力まで減圧されていることが好ましい。気相部Ｇの圧力は、装置のスケール、誘導溶液流ｄの濃度、所望の溶媒ｂの生成速度等に応じて適宜に設定されてよいが、例えば、０．１ｋＰａ以上８０ｋＰａ以下とすることが好ましく、１ｋＰａ以上５０ｋＰａ以下とすることがより好ましい。
　ユニットＢの気相部Ｇを減圧するための減圧装置としては、例えば、ダイアフラム真空ポンプ、ドライポンプ、油回転真空ポンプ、エジェクタ、アスピレーター等が挙げられる。
　（第二の工程の製品）
　第二の工程により、誘導溶液流ｄから溶媒ｂが分離されて、濃縮された誘導溶液流である濃縮誘導溶液流ｆとなり、ユニットＢから排出される。
　この濃縮誘導溶液流ｆは、希釈誘導溶液流ｅと混合されて所定の濃度に調整されたうえで、誘導溶液流ｄとして再利用することができる。濃縮誘導溶液流ｆの再利用の際、冷却装置ｑ２を用いて濃縮誘導溶液流ｆの温度を調整してもよい。冷却装置ｑ２としては、例えば、チラー、熱交換器等を用いることができる。
　第二の工程によって誘導溶液流ｄから分離された溶媒ｂは、必要に応じて再利用してよい。
　《誘導溶液流ｄの調製及び使用》
　本発明の原料液流濃縮システムは、第一の工程で得られた希釈誘導溶液流ｅと、第二の工程で得られた濃縮誘導溶液流ｆとを混合して調製された誘導溶液流ｄを、第一の工程及び第２の工程で使用する手段を更に有していてよい。
　図２のシステムでは、第一の工程と第二の工程とがバッファータンクを介して連結されている。このバッファータンクは、第一の工程で得られた希釈誘導溶液流ｅと、第二の工程で得られた濃縮誘導溶液流ｆとを、最適の配合量で混合して誘導溶液流ｄを調製する機能を有する。
　バッファータンクで調製（再生）された誘導溶液流ｄは、第一の工程へは送液ポンプｒ１により、第二の工程へは送液ポンプｒ２により、それぞれ送られて各工程で使用することができる。
　本発明の原料液流濃縮システムは、このような構成であることにより、第一工程のユニットＡ及び第二工程のユニットＢに、それぞれ、誘導溶液流ｄを連続的に供給することができるから、正浸透膜を利用した原料液流の濃縮を長時間連続的に実施することが可能となる。
　以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例によって限定されるものではない。
　以下の実施例及び比較例は、図２に示した構成の原料液流濃縮システムを使用して実施した。
　《原料液流濃縮システムの作製》
　〈正浸透膜ｏを有するユニットＡの作製〉
　（中空糸支持膜モジュールの作製）
　ポリエーテルスルホン（ＢＡＳＦ社製、商品名「Ｕｌｔｒａｓｏｎ」）をＮ－メチル－２－ピロリドン（和光純薬（株）製）に溶解して２０質量％の中空糸紡糸原液を調製した。
　二重紡口を装備した湿式中空糸紡糸機に上記の原液を充填し、水を満たした凝固槽に押し出し、相分離によって中空糸を形成した。得られた中空糸は巻き取り機に巻き取った。得られた中空糸の外径は１．０ｍｍ、内径は０．７ｍｍ、内表面の微細孔の径は０．０５μｍであった。
　この中空糸を微細孔性の中空糸支持膜として用いた。
　上記中空糸支持膜１３０本を、２ｃｍ径、１０ｃｍ長の円筒状プラスチックハウジング内に充填し、両端部を接着剤で固定することにより、有効膜内表面積０．０２３ｍ２の中空糸支持膜モジュールを作製した。
　〈正浸透膜モジュールであるユニットＡの作製〉
　０．５Ｌ容器に、ｍ－フェニレンジアミン１０ｇ及びラウリル硫酸ナトリウム０．８ｇを入れ、さらに純水４８９．２ｇを加えて溶解し、界面重合に用いる第１溶液を０．５ｋｇ調製した。
　別の１．０Ｌ容器に、トリメシン酸クロリド０．８ｇを入れ、ｎ－ヘキサン３９９．２ｇを加えて溶解し、界面重合に用いる第２溶液０．４ｋｇを調製した。
　上記「中空糸支持膜モジュールの作製」で製造した中空糸支持膜モジュールのコア側（中空糸の内側）に第１溶液を充填し、５分静置した後に液を抜いて、中空糸の内側が第１溶液で濡れた状態とした。
　次いで、コア側圧力調整装置によりコア側圧力を常圧に設定し、シェル側圧力調整装置によりシェル側圧力を絶対圧として９０ｋＰａの減圧に設定し、この状態で５分静置した。続いて、コア側に、５L／分の流量で窒素を５分間通す操作を行い、過剰な第１溶液を除去した。更に、シェル側の圧力を絶対圧として９０ｋＰａの減圧に維持したまま、第２溶液送液ポンプにより第２溶液をコア側に５０ｍＬ／分の流量で２分送液し、界面重合を行った。重合温度は２５℃とした。
　次いで、中空糸支持膜モジュールのコア側に４０℃の窒素を１分間流してｎ－ヘキサンを蒸散除去した。更に、シェル側及びコア側の双方を純水にて洗浄することにより、中空糸支持膜の内表面にポリアミドから成る分離活性層を有する中空糸状の正浸透膜ｏのモジュールである、ユニットＡを作製した。
　〈半透膜ｐを有し膜蒸留プロセスを行うユニットＢの作製〉
　平均一次粒径０．０１６μｍ、比表面積１１０ｍ２／ｇの疎水性シリカ（日本アエロジル社製、品名「ＡＥＲＯＳＩＬ－Ｒ９７２」）２３質量部、フタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）３１質量部、及びフタル酸ジブチル（ＤＢＰ）６質量部をヘンシェルミキサーで混合した後、重量平均分子量が３１０，０００のポリフッ化ビニリデン（ＳＯＬＶＡＹ社製、品名「Ｓｏｌｅｆ６０１０」）４０質量部を添加し、再度ヘンシェルミキサーで混合して混合物を得た。この混合物を２軸混練押し出し機によりペレット化した。
　得られたペレットを、２軸混練押出機により２４０℃にて溶融混練し、中空糸状に押出して中空繊維を得た。このとき、押出機先端のヘッド内の押出口に、中空糸成形用紡口を装着し、溶融物押出用円環穴から混錬溶融物を押し出し、同時に、溶融物押出用円環穴の内側にある中空部形成流体吐出用の円形穴から窒素ガスを吐出させることにより、中空糸状に押出しを行った。
　中空糸状物は、空走距離２０ｃｍにて水浴（４０℃）中に導入し、２０ｍ／分の速度で巻き取った。
　得られた中空糸状物を、連続的に一対の第一の無限軌道式ベルト引取機で２０ｍ／分の速度で引き取り、空間温度４０℃に制御した第一の加熱槽（０．８ｍ長）を経由させた。その後に、第二の無限軌道式ベルト引き取り機で４０ｍ／分の速度で引き取り、長さ方向に２．０倍に延伸した。次いで、空間温度８０℃に制御した第二の加熱槽（０．８ｍ長）を経由させた後に、２０℃の冷却水槽の水面にて周期的に折り曲げつつ冷却した。その後更に、第三の無限軌道式ベルト引取機で３０ｍ／分の速度で引き取り、延伸糸を長さ方向に１．５倍まで収縮（緩和）させた後、周長約３ｍの綛（カセ）で巻き取った。冷却水槽の水面における周期的な折り曲げは、一対の周長が約０．２０ｍであり、かつ４山の凹凸ロールを用い、１７０ｒｐｍの回転速度で中空糸状物を連続的に挟むことにより行った。
　上記処理後の中空糸状物を塩化メチレン中に浸漬して、ＤＯＰ及びＤＢＰを抽出除去した後、乾燥させた。次いで、中空糸状物を、５０質量％エチルアルコール水溶液中に浸漬した後、５質量％水酸化ナトリウム水溶液中に４０℃にて１時間浸漬して、シリカを抽出除去した。その後、水洗し、乾燥して中空糸膜を得た。得られた中空糸の外径は１．２５ｍｍ、内径は０．６８ｍｍ、内表面の微細孔の径は０．１μｍであった。この中空糸を半透膜として用いた。
　上記中空糸から成る半透膜７０本を、２ｃｍ径、１０ｃｍ長の円筒状プラスチックハウジングに充填し、両端部を接着剤で固定することにより、有効膜内表面積０．０１２ｍ２の中空糸状半透膜ｐを有する膜蒸留モジュールであるユニットＢを作製した。
　《比較例１》
　比較例１では、第一の工程におけるユニットＡとして上記で作製した正浸透ユニットＡを、第二の工程におけるユニットＢとして上記で作製した膜蒸留ユニットＢを、それぞれ使用した。
　溶媒ｂとしては水を使用した。
　誘導溶液流ｄとしては、誘導物質Ｘｍとして塩化マグネシウムを含有する水溶液を使用し、誘導溶液流ｄ中の塩化マグネシウム濃度は２０質量％とした。
　原料液流ａとしては、塩化ナトリウムを含有する水溶液を用い、その初期濃度は５．０質量％とした。
　第一の工程のユニットＡに、原料液流ａを流速１０ｍＬ／分で、誘導溶液流ｄを流速は２４ｍＬ／分で、それぞれ流した。
　第二の工程のユニットＢに誘導溶液流ｄを流速は６００ｍＬ／分にて流し、ユニットＢの気相部Ｇの圧力が絶対圧で１０ｋＰａになるように真空ポンプで調節した。
　また、第一の工程で得られた希釈誘導溶液流ｅと、第二の工程で得られた濃縮誘導溶液流ｆとを、バッファータンク中で混合して誘導溶液を調製し、第一及び第二の工程で再利用した。
　そして、第一の工程におけるユニットＡ内の誘導溶液流ｄの温度を２５℃、第二の工程におけるユニットＢ内の誘導溶液流ｄの温度を６５℃として、１０時間の運転を行うことにより、原料液流ａの濃縮を行った。
　《比較例２～１０》
　誘導溶液流ｄ中の誘導物質Ｘｍ、及び原料液流ａ中の溶質Ｘｎの種類及び濃度を、それぞれ表１に記載のように変更した他は、比較例１と同じ手順に従って、原料液流ａの濃縮を行った。
　《実施例１》
　誘導溶液流ｄとして、誘導物質Ｘｍとしての塩化マグネシウムとともに、原料液流ａとの共通溶質Ｘｎとして塩化ナトリウムを４．８質量％の濃度で添加したものを用いた他は、比較例１と同じ手順に従って、原料液流ａの濃縮を行った。
　《実施例２～１５》
　誘導溶液流ｄ中の誘導物質Ｘｍの種類、並びに原料液流ａ及び誘導溶液流ｄ中の共通溶質Ｘｎの種類及びその濃度を、それぞれ表２に記載のように変更した他は、実施例１と同じ手順に従って原料液流ａの濃縮を行った。
　《評価》
　（１）原料液流ａ中の溶質Ｘｎの溶出抑制性能の評価
　ユニットＡから排出された原料液流ａ中に存在する溶質Ｘｎから電離したカチオン（溶質Ｘｎ由来カチオン）の量を、Ｔｈｅｒｍｏ　Ｆｉｓｈｉｅｒ　Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製のＩＣＰ－ＭＳ（誘導結合高周波プラズマ質量分析）装置、形式名「ｉＣＡＰ　Ｑ」を用いて連続的に測定した。
　そして、運転開始から運転終了までのユニットＡにおける溶質Ｘｎの透過流速を、以下の数式（２）により算出した。なお、溶質Ｘｎの透過流速は、原料液流ａから正浸透膜ｏを介して誘導溶液流ｄ中に移動した溶質Ｘｎ由来カチオンの、単位時間当たりの量とした。
　　Ｆ’　＝　Ｌ’／（Ｍ’×Ｈ’）　　　（２）
　ここで、Ｆ’は溶質Ｘｎ由来カチオンの透過流速［ｇ／（ｍ２×ｈｒ）］であり、Ｌ’は透過した溶質Ｘｎ由来カチオンの総量（ｇ）であり、Ｍ’は正浸透膜ｏの表面積（ｍ２）であり、Ｈ’は運転時間（ｈｒ）である。
　得られた溶質Ｘｎの透過流速Ｆ’の値から、以下の基準で評価した溶質の溶出抑制性能を表１に示した。
　　Ａ：溶質Ｘｎの透過流速が検出限界以下（０［ｇ／（ｍ２×ｈｒ）］）であった場合（極めて良好）
　　Ｂ:溶質Ｘｎの透過流速が０［ｇ／（ｍ２×ｈｒ）］を超え３．８［ｇ／（ｍ２×ｈｒ）］以下であった場合（良好）
　　Ｃ：溶質Ｘｎの透過流速が３．８［ｇ／（ｍ２×ｈｒ）］を超えた場合（不良）
　（２）誘導溶液流ｄへの共通溶質による溶質漏出抑制性能の評価
　比較例１は、実施例１～５において、誘導溶液流ｄに共通溶質Ｘｎを含有させなかった例であり、
　比較例２は、実施例６において、誘導溶液流ｄに共通溶質Ｘｎを含有させなかった例であり、
　比較例３は、実施例７及び８において、誘導溶液流ｄに共通溶質Ｘｎを含有させなかった例であり、そして、
　比較例４～１０は、それぞれ、実施例９～１５において、それぞれ、誘導溶液流ｄに共通溶質Ｘｎを含有させなかった例である。
　これら実施例及び比較例の、それぞれ対応する組み合わせについて、誘導溶液流ｄに共通溶質Ｘｎを含有させた場合と、含有させなかった場合とを、以下の指標によって比較した。
　上記数式（２）により算出された溶質Ｘｎの透過流速Ｆ’の値を用い、実施例におけるＦ’の値を「Ｆ’１」とし、当該実施例に対応する比較例におけるＦ’の値を「Ｆ’０」として、下記数式（３）により、共通溶質含有による溶質漏出抑制性能値Ｚ１を算出し、下記の基準で評価した。
　　Ｚ１＝｛Ｆ’１／Ｆ’０｝×１００（％）　　　（３）
　（評価基準）
　　ＡＡ：Ｚ１の値が６０％以下であった場合（極めて良好）
　　Ａ：Ｚ１の値が６０％を超えて８０％未満であった場合（良好）
　　Ｂ：Ｚ１の値が８０%を超えて９５％未満であった場合（可）
　　Ｃ：Ｚ１の値が９５％を超えた場合
　比較例の評価結果は表１に、実施例の評価結果は表２に、それぞれ示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　《比較例１１》
　比較例１１は、図１に示した原料液流濃縮システムを用いて実施した。ここで、第一の工程におけるユニットＡとしては、上記で作製した正浸透ユニットＡを使用した。
　溶媒ｂとしては水を使用した。
　誘導溶液流ｄとしては、誘導物質Ｘｍとして塩化マグネシウムを含有する水溶液を使用し、初期の誘導溶液流ｄ中の塩化マグネシウム濃度は２５質量％とした。
　原料液流ａとしては、溶質Ｘｎとしてエタノールを含有する水溶液を用い、その初期濃度は５．０質量％とした。
　図１に示した原料液流濃縮システムにおける、第一の工程のユニットＡに、原料液流ａを流速１２０ｍＬ／分で、誘導溶液流ｄを流速は２３６ｍＬ／分で、それぞれ流した。
　また、希釈誘導溶液流ｅを循環ポンプにて循環させ、再び誘導溶液流ｄとして供給した。
　そして、第一の工程におけるユニットＡ内の原料液流ａ、および誘導溶液流ｄの温度を２５℃として、５時間の運転を行うことにより、原料液流ａの濃縮を行った。
　《比較例１２～２０》
　誘導溶液流ｄ中の誘導物質Ｘｍ、及び原料液流ａ中の溶質Ｘｎの種類及び濃度を、それぞれ表３に記載のように変更した他は、比較例１１と同じ手順に従って、原料液流ａの濃縮を行った。
　《実施例１６》
　誘導溶液流ｄとして、誘導物質Ｘｍとしての塩化マグネシウムとともに、原料液流ａとの共通溶質Ｘｎとしてエタノールを１．０質量％の濃度で添加したものを用いた他は、比較例１１と同じ手順に従って、原料液流ａの濃縮を行った。
　《実施例１７～２７及び比較例２１～２３》
　誘導溶液流ｄ中の誘導物質Ｘｍの種類、並びに原料液流ａ及び誘導溶液流ｄ中の共通溶質Ｘｎの種類及びその濃度を、それぞれ表４に記載のように変更した他は、実施例１６と同じ手順に従って、原料液流ａの濃縮を行った。
　なお、共通溶質Ｘｎが誘導溶液流ｄに溶け難い場合であっても、溶液をよく撹拌して、可能な限り均一の濃度に保った状態で、原料液流ａの濃縮を行って評価した。
　《評価》
　上記比較例１１～２３及び実施例１６～２７で行った原料液流ａの濃縮につき、溶質Ｘｎの量の測定を以下のようにした他は、比較例１と同様にして、（１）原料液流ａ中の溶質Ｘｎの溶出抑制性能の評価、及び（２）誘導溶液流ｄへの共通溶質含有による溶質漏出抑制性能の評価を行った。
　ここで、ユニットＡから排出された希釈誘導溶液流ｅ中に存在する溶質Ｘｎの量は、溶質Ｘｎが有機物である場合と、無機塩である場合とに分け、それぞれ、以下のように測定した。
　　溶質Ｘｎが有機物である場合：
　ｉ）有機物が１種類の場合
　溶質Ｘｎの量を、全有機体炭素量（ＴＯＣ）として、市販のＴＯＣ測定装置（株）島津製作所製、「ＴＯＣ－５０００」）を用いて測定した。
　ｉｉ）有機物が複数成分存在する場合
　ＴＯＣ測定に加え、核磁気共鳴装置（ＮＭＲ；日本電子（株）製、型番「ＥＣＳ－４００」）、及びガスクロマトグラフィー質量分析（ＧＣ／ＭＳ；Ａｇｉｌｅｎｔ社製、型番「ＨＰ６８９０／５９７３」）を適宜用いて測定し、成分ごとに定量した。
　　溶質Ｘｎが無機塩である場合：比較例１と同様の方法によって測定した。
　比較例１１～２０の評価結果は表３に、実施例１６～２７及び比較例２１～２３の評価結果は表４に、それぞれ示した。
　なお、表３及び表４における、溶質又は共通溶質欄中の略称は、それぞれ以下の意味である。
　　ＥｔＯＨ：エタノール
　　ＩＰＡ：イソプロパノール
　　ＥｔＯＡｃ：酢酸エチル
　　β－Ｃｉｔ：β－シトロネロール
　　ＡｃＣｉｎ：酢酸シンナミル
　　ＡＮ：アセトニトリル
　　Ｓｅｒ：Ｌ－セリン
　また、表中の「逆流」とは、濃縮後の原料液流ａ中の共通溶質Ｘｎの総量が、濃縮前の原料液流ａ中の共通溶質Ｘｎの総量を上回ったことを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　《比較例２４》
　比較例２４では、図１に示した原料液流濃縮システムを用いて、赤ワインの濃縮を実施した。
　ここで、第一の工程におけるユニットＡとしては、上記で作製した正浸透ユニットＡを使用した。
　原料液流ａとしては、市販の赤ワイン（エタノール（ＥｔＯＨ）含量＝１２．０体積％）をそのまま使用した。したがって、原料液流ａの溶媒ｂは水である。誘導液流ｄの溶媒ｂとしては、水を使用した。
　誘導溶液流ｄとしては、誘導物質Ｘｍとして塩化マグネシウムを含有する水溶液を使用し、初期の誘導溶液流ｄ中の塩化マグネシウム濃度は３２質量％とした。
　図１に示した原料液流濃縮システムにおける、第一の工程のユニットＡに、原料液流ａを流速１２０ｍＬ／分で、誘導溶液流ｄを流速は２３６ｍＬ／分で、それぞれ流した。
　また、希釈誘導溶液流ｅを循環ポンプにて循環させ、そのまま誘導溶液流ｄとして再供給した。
　そして、第一の工程におけるユニットＡ内の原料液流ａ、および誘導溶液流ｄの温度を１０℃として、１時間の運転を行った。
　《比較例２５》
　誘導溶液流ｄとして、誘導物質Ｘｍとしての塩化マグネシウムとともに、原料液流ａとの共通溶質Ｘｎとしてエタノールを２０体積％の濃度で添加したものを用いた他は、比較例２４と同じ手順に従って、原料液流ａの濃縮を行った。
　《実施例２８》
　誘導溶液流ｄとして、誘導物質Ｘｍとして３２質量％濃度の塩化マグネシウム、及び原料液流ａと同じ赤ワインを添加した水溶液を用い、赤ワイン中の溶質の全種を共通溶質Ｘｎとした。誘導溶液流ｄへの赤ワインの添加量は、エタノール換算で２．０体積％となる量とした。
　《評価》
　（１）誘導溶液流ｄへの共通溶質による溶質漏出抑制性能の評価
　比較例２５及び実施例２８は、それぞれ、比較例２４における誘導溶液流ｄに共通溶質Ｘｎを含有させた場合に相当する。そこで、比較例２５及び実施例２８のそれぞれについて、比較例２４を基準として、誘導溶液流ｄへの共通溶質含有による溶質漏出抑制性能の評価を、以下の手法によって行った。
　原料液流ａ（赤ワイン）の濃縮につき、溶質Ｘｎとしてエタノールを選択し、その量の測定を後述の方法にて行い、評価基準を以下のように変更した他は、実施例１６と同様にして「（１）原料液流ａ中の溶質Ｘｎの溶出抑制性能の評価」を行い、各Ｆ’の値を得た。そして、実施例１６の「（２）誘導溶液流ｄへの共通溶質含有による溶質漏出抑制性能の評価」における数式（２）によって算出されたＺ１の値を用いて、下記の基準で評価した。
　　Ａ：Ｚ１の値が８０％以下であった場合（良好）
　　Ｃ：Ｚ１の値が８０％を超えて１００％以下であった場合（不良）
　　逆流：Ｚ１の値が１００％を超えた場合（極めて不良）
　（２）溶質成分バランス維持性の評価
　赤ワイン中の溶質として、エタノール、及び６種類の有機酸（酒石酸、クエン酸、リンゴ酸、乳酸、コハク酸、及び酢酸）の７種類の溶質成分を選択した。
　濃縮前及び濃縮後の赤ワインそれぞれについて、これら７成分の濃度を後述の方法にて測定し、組成比を求めた。この組成比は質量基準とし、７成分の合計が１００になるように規格化された数値として求めた。これにより、濃縮前及び濃縮後の赤ワインについて、各成分の質量割合が、百分率（％）単位で算出された。
　そして、成分ごとに、濃縮前の質量割合（％）と、濃縮後の質量割合（％）との差（％ｐｔ）を求め、以下の基準により評価した。
　　Ａ：７成分全部について、濃縮前後の質量割合（％）の差が５（％ｐｔ）以下であった場合（良好）
　　Ｃ：濃縮前後の質量割合（％）の差が５（％ｐｔ）を超える成分が１つ以上あった場合（不良）
　上記「（１）誘導溶液流ｄへの共通溶質による溶質漏出抑制性能の評価」及び「（２）溶質設成分バランス維持性の評価」におけるエタノール量の分析は、それぞれ、京都電子工業（株）製の迅速アルコール測定キット、品名「ＳＤ－７００」を用いて行った。
　上記「（２）溶質成分バランス維持性の評価」における有機酸の量の分析は、ＨＰＬＣを用いて、検量線法によって行った。
　（３）官能評価
　比較例２４及び２５、並びに実施例２８で得られた濃縮赤ワイン（濃縮原料液流ｃ）のそれぞれに、純水を加え、エタノール濃度が濃縮前の数値（１２．０体積％）となるように希釈して、濃縮還元赤ワインを得た。
　６人の評価人に、これらの濃縮還元赤ワインと濃縮前赤ワインとをテイスティングさせ、渋み、甘み、及びアルコールのバランスの維持性を評価させ、以下の基準で得点化した。
　　３点：渋みと甘みとアルコールとのバランスが維持されている場合
　　１点：渋みと甘みとのバランスは維持されているが、アルコールのバランスが崩れた場合
　　０点：渋みと甘みとアルコールとのバランスが、すべて崩れた場合
　そして、各比較例及び実施例について、６人の評価人の得点を合計して得られた総得点により、以下の基準で評価した。
　　Ａ：総得点が１５点以上であった場合（良好）
　　Ｂ：総得点が、１０点以上１４点以下であった場合（不良）
　　Ｃ：総得点が９点以下であった場合（極めて不良）
　上記の結果を、表５に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
　ａ　　原料液流
　ｂ　　溶媒
　ｃ　　濃縮原料液流
　ｄ　　誘導溶液流
　ｅ　　希釈誘導溶液流
　ｆ　　濃縮誘導溶液流
　Ｘｎ　　共通溶質
　Ｘｍ　　誘導物質
　ｏ　　正浸透膜
　ｐ　　半透膜
　ｑ１　　熱交換器
　ｑ２　　冷却装置
　ｒ１、ｒ２　　送液ポンプ
　Ｄ　　誘導溶液流側空間
　Ｇ　　気相部
　Ｌ　　液相部
　Ｒ　　原料液流側空間

Claims (12)

  1. 　少なくとも溶質及び溶媒を含有する原料液流と、誘導溶液流とを、正浸透膜を介して向流又は並流させ、前記原料液流中の溶媒を前記誘導溶液流に移動させることによって、濃縮された原料液流である濃縮原料液流と、希釈された誘導溶液流である希釈誘導溶液流を得る、第一の工程を有する原料液流濃縮システムであって、
    　前記誘導溶液流が、誘導物質、共通溶質、及び溶媒を含有し、
    　前記原料液流及び前記誘導溶液流における溶媒が、いずれも水を含み、
    　前記共通溶質は、前記原料液流と前記誘導溶液流とに共通する溶質であって、前記原料液流が含有する溶質のうちの少なくとも１種と同一の溶質であり、かつ、
    　前記誘導溶液流中の前記共通溶質の濃度が、前記原料液流中の前記共通溶質の濃度の１％以上１００％未満である、原料液流濃縮システム。
  2. 　前記共通溶質の数平均分子量が１５，０００以下である、請求項１に記載のシステム。
  3. 　前記共通溶質が、エステル、テルペン、フェニルプロパノイド、核酸、タンパク質、タンパク製剤、ワクチン、糖、ペプチド、アミノ酸、天然物医薬品、低分子医薬品、抗生物質、抗生物質、ビタミン、無機塩、プロトン性極性有機化合物、及び非プロトン性極性有機化合物から選択される１種以上である、請求項１又は２に記載のシステム。
  4. 　前記共通溶質が、
    　ナトリウム、マグネシウム、リン、カリウム、カルシウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、銅、亜鉛、セレン、及びモリブデンから選択される少なくとも１種の元素を含むカチオンと、
    　酸素、硫黄、窒素、塩素、及びヨウ素から選択される少なくとも１種の元素を含むアニオンと
    の塩を含む、請求項３に記載のシステム。
  5. 　前記誘導溶液流中の前記共通溶質の濃度が、前記原料液流中の前記共通溶質の濃度の６％以上９６％以下である、請求項１～４のいずれか一項に記載のシステム。
  6. 　前記誘導溶液流中の前記共通溶質の濃度が、前記原料液流中の前記共通溶質の濃度の３０％以上９６％以下である、請求項１～４のいずれか一項に記載のシステム。
  7. 　前記誘導溶液流から溶媒を分離して、濃縮された誘導溶液流である濃縮誘導溶液流と、溶媒とを得る、第二の工程を更に有する、請求項１～６のいずれか一項に記載のシステム。
  8. 　前記第一の工程で得られた希釈誘導溶液流と、前記第二の工程で得られた濃縮誘導溶液流とを混合して調製された誘導溶液流を、前記第一の工程で使用する手段を更に有する、請求項７に記載のシステム。
  9. 　前記第二の工程が、半透膜を用いる膜蒸留プロセスを用いて行われる、請求項７又は８に記載のシステム。
  10. 　前記正浸透膜が、複数の中空糸の糸束で構成される正浸透膜モジュールの形態で使用される、請求項１～９のいずれか一項に記載のシステム。
  11. 　前記正浸透膜が、中空糸状の多孔性支持膜の内表面に重合体薄膜から成る分離活性層を有する複合型中空糸である、請求項１０に記載のシステム。
  12. 　前記原料液流が食品、医薬品、医薬品原体、医薬品原料、又は医薬品中間体である、請求項１～１１のいずれか一項に記載のシステム。
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