JPH0321326A - 多段逆浸透濃縮装置 - Google Patents

多段逆浸透濃縮装置

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JPH0321326A JP1156197A JP15619789A JPH0321326A JP H0321326 A JPH0321326 A JP H0321326A JP 1156197 A JP1156197 A JP 1156197A JP 15619789 A JP15619789 A JP 15619789A JP H0321326 A JPH0321326 A JP H0321326A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は果汁等を濃縮する装置のうち特に膜モジュール
を備えた濃縮ユニットを直列に複数個配列したものに関
する。
（従来の技術） 果汁等を濃縮する装置として逆浸透膜を用いたものが従
来から知られている。この装置は逆浸透膜を組込んだ膜
モジュール内に原液を供給し、この原液に浸透圧以上の
圧力をかけて原液中の水分を膜透過せしめ、原液を濃縮
するようにしたものである。
（発明が解決しようとする課題） 上述したように逆浸透膜を用いて原液を濃縮するには、
当該原液の浸透圧以上に原液を加圧しなければならない
。
ところで溶液の浸透圧πは溶液の濃度Ｃと以下の関係が
ある。
ｒｔ　＝　１４．３６５３　Ｘ　Ｃ　＋６８．１０１６
　ｘ　Ｃ　３この式から明らかなように溶液（原液）の
浸透圧は濃度の上昇につれ級数的に大きくなり、極めて
大容量のポンプを使用しなければならず、また大容量の
ポンプを使用しても高濃度に濃縮するのは困難である。
（課題を解決するための手段） 上記課題を解決すべく本発明は、濃縮装置を複数の濃縮
ユニットを直列に配列した多段濃縮装置とし、上流段の
濃縮ユニットには完全阻止型のタイト逆浸透膜を組込み
、下流段のａ縮ユニットには不完全阻止型のルーズ逆浸
透膜を組込んだ。
ここで完全阻止型のタイト浸透膜とは溶質の阻止率が約
９９％以上のものを指し、またルーズ逆浸透膜とは最近
開発された膜で、逆浸透膜と限外濾過膜の中間に位置し
、その阻止率が例えば５０％程度のものを指す。
（作用） ポンプ容量等を考慮して上流段の濃縮ユニットによって
原液を所定濃度まで濃縮したならば、濃縮された原液を
下流段の濃縮ユニットに送り込む。下流段の濃縮ユニッ
トにあってはルーズ逆浸透膜によって濃縮するため透過
液中に溶質が混ざるが、原液側にかける圧力が小さくて
済む。
（実施例） 以下に本発明の実施例を添付図面に基いて説明する。
第１図は本発明に係る濃縮装置のうち３段の濃縮装置の
全体図であり、濃縮装置は上流側から下流側に向って、
原液供給ユニット１、第１段濃縮ユニット１０、第２段
濃縮ユニット２０及び第３段？ＩＡｌｍユニット３０を
直列に配置している。
原液供給ユニット１は果汁等の原液を貯えるリザーバタ
ンク２の底部からパイプ３を伸ばし、このパイブ３の途
中にポンブ４を設け、ポンプ４よりも下流側のパイプ３
にポンプ４によって加熱された原液を冷却するチラー５
を設け、このチラー４よりも下流側においてパイプ３を
分岐し一方をリザーバタンク２へ原液を戻す循環バイブ
６とし他方を第１濃縮ユニット１０へ原液を供給する供
給バイブ７とし、この供給パイブ７の途中にバルブ８を
設け、このバルブ８を第１濃縮ユニット１０のタンク１
２内に臨む液面計１１からの信号により開閉するように
している。
一方、各濃縮ユニット１０，２０．３０はタンク１２内
に上流側ユニットのバルブに開閉信号を送る撮而計１１
．２１．３１を臨ませ、各タンク１０，２０．３０の底
部から導出されるバイブ１３．２３．３３の途中にはポ
ンプ１４．２４．３４及びチラー１５．２５．３５を設
けている。
モしてチラー１５．２５．３５の下流に各濃縮ユニット
１０，２０．３０は膜モジュール１９，２９．３９を配
している。
これら膜モジュールのうち第１及び第２濃縮ユニット１
０．２０の膜モジュール１９．２９は透過阻止率が９９
％以上の完全阻止型のタイト逆浸透膜にて構成し、′４
３濃縮ユニット３ｏの膜モジュール３９は透過阻止率が
約５０％程度の不完全阻止型のルーズ逆浸透膜にて構成
している。
また、第１及び第２濃縮ユニット１０．２０にはバルブ
１８ａ，１８ｂ，ｔ８ｃ，２８ａ，２８ｂ，２８ｃを設
け、最終段の第３濃縮ユニット３０にはパルブ３８ａ，
３８ｂを設け、パルプ３８ｂについては密度計４０から
の信号によって開閉するようにし、更に第３゛濃縮ユニ
ット３０の膜モジュール３９の透過側には戻しバイプ４
１をつなげ、ルーズ逆浸透膜を透過した液を第１濃縮ユ
ニット１０のタンク１２１，’戻すようにしている。
以上の如き構成の？ＩＡ縮装置を用いた濃縮方法の一例
を以下に示す。
先ずバルブ８を開にした状態でボンプ４を駆動し、リザ
ーバタンク２内の原波を第１？！Ａ縮ユニット１０のタ
ンク１２内に送り、タンク１２内の液面が所定高さにな
った時点で液面計１１がこれを感知してバルブ８を閉じ
、一定量の原液を第１濃縮ユニット１０に送り込む。
第１濃縮ユニット１０においては、先ずバルブ１８ａ，
１８ｃを開とし、バルブ１８ｂを閉とした状態でポンプ
１４を駆動し、膜モジュール１９内にタンク１２内の原
液を供給し、膜モジュール１９のタイト逆浸透膜を透過
した水（若干の溶質は含まれる）を除去し、透過せず濃
縮された原液を循環パイプ１６を介してタンク１２に戻
す。これを連続的に繰返すことで原液を所定濃度まで濃
縮したら、バル．ブ１８ａを閉じバルブｔａｂを開け、
第１濃縮ユニット１０から第２濃縮ユニット２０に原液
を送り込み、この第２濃縮ユニット２０によって第１濃
縮ユニット１０と同様の操作を行った後、第３濃縮ユニ
ット３０に原液を送り込む。
Ｎ　３　？！４縮ユニット３０においてはルーズ逆浸透
膜を用いているため、透過液中にも大量の溶質が含まれ
ている。そこで透過液については戻しパイブ４１を介し
て第１濃縮ユニット１０のタンク１２に戻しつつ濃縮を
行う。そして密度計４０により第３　？Ｍ縮ユニット３
０により目的とする濃度まで原液が濃縮されたことを感
知したならば、バルブ３８ａを閉じバルブ３８ｂを開け
て濃縮液を回収する。
（発明の効果） 以下の［表］は本発明装置と従来装置を使用した実験結
果を示すものである。尚、実験は濃度１０．０〜１１．
ＯＢｒｉｘの清澄リンゴジュースを目標濃度４０．ＯＢ
ｒｉｘまで濃縮するようにし、実験に用いた膜モジュー
ルは全てスパイラルタイブで各段の有効膜面積は２．４
ｍ２とし、具体的にはタイト逆浸透膜についてはＮＴＲ
−７１９９　（日東電工社製）、ルーズ逆浸透膜につい
てはＮＴＲ−７４５０，ＮＴＲ−７４３０　　（日東電
工社製）を用いた。
（以下、余白） ［表］ この［表コからも明らかなように従来装置（段数．１）
に比較し本発明装置（段数２以上）は取り出し量、原液
処理量及び膜処理能力において大巾に優れていることが
分る。特に段数を３段とした場合にはその効果が飛躍的
に向上することが分る。
また、第２図乃至第１１図は２段〜１１段の濃縮ユニッ
トを用いた場合のルーズ逆浸透膜の阻止率と全供給量（
原７夜処理量）との関係を示すグラフであり、これらの
グラフからルーズ逆浸透膜の阻止率は６０±１０％の範
囲が最適であることが分る。
更に、第１２図は濃縮ユニットの段数と全供給量との関
係を示すグラフであり、このグラフから明らかように１
１段以上の濃縮ユニットを設けても全供給量をそれ以上
増加させることができなくなる。そこで段数としては１
１段以下で、特に効率の良い段数は３〜１１段といえる
。
尚、タイト逆浸透膜を用いた濃縮ユニットの数とルーズ
逆浸透膜を用いた濃縮ユニットの数であるが、前者が％
〜％となるのが好ましい。一例を挙げると全段数が８段
の場合は上流側の６段までをタイトとし、残りの２段を
ルーズとし、全段数が９段の場合には上流側の６段まで
をタイトとし、残りの３段をルーズとする。
以上の説明から明らかなように本発明によれば、以下の
如き効果を奏する。
■製品の取り出し量、原？１ｉ．処理量及びｍ．ｓ理能
力が大巾に向上する。
■ポンプの容量を従来のままとして高濃度の製品を得る
ことができる。
■今までより高濃度の製品を得ることができるので、製
品の貯蔵等において有利である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る濃縮装置のうち３段濃縮装置の全
体図、第２図乃至第１１図はルーズ逆浸透膜の阻止率と
全供給量との関係を示すグラフ、第１２図は濃縮ユニッ
トの段数と全供給量との関係を示すグラフである。 尚、図面中１・は供給ユニット、１０，２０．３０は濃
縮ユニット、１２，２２．３２はタンク、１４，２４．
３４はポンプ、１６，２６．３６は循環パイプ、１９．
２９．３９は膜モジュール、４１は戻しバイブである。 第２図 第２段阻止率 第３図 第３段阻止率 第４図 第４段阻止率 ［％］ 第５図 第５段阻止率 ［％］ 第８段阻止率 ［％］ 第９図 第９段ｍ止率 ［％］ 第６図 第６段阻止率 ［％】 第７図 第７段阻止率 ［％】 第１０図 第１０段阻止率 ［％１ 第１１図 第１１段阻止率 ［％］ 手続補正書（自発） 第１２図 段数 平成　１年ｒ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）上流から下流に向って複数段の濃縮ユニットを直
    列に配列し、各段の濃縮ユニットはポンプ及び膜モジュ
    ールを備え、上流段の濃縮ユニットの膜モジュールは完
    全阻止型のタイト逆浸透膜から成り、下流段の濃縮ユニ
    ットの膜モジュールは不完全阻止型のルーズ逆浸透膜か
    ら成ることを特徴とする多段逆浸透濃縮装置。
  2. （２）前記濃縮ユニットの段数は３段以上１１段以下と
    したことを特徴とする請求項１に記載の多段逆浸透濃縮
    装置。
  3. （３）前記濃縮ユニットの全段数のうち少くともに以上
    をタイト逆浸透膜を備えたものとしたことを特徴とする
    請求項１に記載の多段逆浸透濃縮装置。
  4. （４）前記濃縮ユニットには各ユニットの膜モジュール
    とタンクとをつなぐ循環パイプを設けたことを特徴とす
    る請求項１に記載の多段逆浸透濃縮装置。
  5. （５）前記濃縮ユニットのうちルーズ逆浸透膜を備えた
    濃縮ユニットの膜モジュールと第１段目の濃縮ユニット
    のタンクとの間には膜透過液を戻す戻しパイプを設けた
    ことを特徴とする請求項１に記載の多段逆浸透濃縮装置
    。
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