JPH0780205A

JPH0780205A - 選択的脱気方法及びその装置

Info

Publication number: JPH0780205A
Application number: JP18910793A
Authority: JP
Inventors: Katsuhisa Honda; 克久本田; Masazumi Yamashita; 正純山下; Jun Kuboi; 潤久保井
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1993-06-30
Publication date: 1995-03-28

Abstract

(57)【要約】【目的】複数種の気体を溶存する液体から目的とする
種類の溶存気体のみを選択的に除去可能で、イニシャル
コスト並びに、ランニングコストが低く、簡単な構成で
処理可能な脱気方法並びにその装置を提供すること。【構成】気体透過膜の一方の側に被処理液体を流通さ
せ、他方の側に除去しようとする以外の種類の気体を流
通させて、目的とする溶存気体を除去することを特徴と
する選択的脱気方法、並びに、気体透過膜(11)を備えた
脱気モジュール(10)の一端に被処理液体の供給ライン(1
2)を、他端に排出ライン(13)を夫々接続し、上記気体透
過膜(11)の一方の側を被処理液体を導入する液相側、他
方の側を上記気体を導入する気相側となし、この気体透
過膜(11)の気相側に対して、除去しようとする以外の種
類の気体を供給する気体供給ライン(14)を接続したこと
を特徴とする選択的脱気装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、発泡性アルコール飲
料，炭酸飲料等の飲料のように品質保持の上で脱酸素処
理が必要な液体や、医薬品、化粧品等のように品質上、
気泡の除去が必要な液体等から、選択的に所望の種類の
気体のみを除去する脱気方法、並びにその装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、液体中の溶存酸素は、酸
化の要因とされており、その液体自体が製品の場合は、
液体中の成分の劣化を引き起こし、洗浄用途等に用いる
場合には、被洗浄物を酸化させる。例えば、清酒，ワイ
ン，焼酎等の酒類や、清涼飲料、果汁飲料等において
は、飲料中に溶存する酸素の影響により、風味の劣化、
変色等が生じる。

【０００３】そこで、液体中から溶存酸素を除去し、こ
のような現象を防止するために、種々の方法、即ち、曝
気法（ガス置換法）、加熱脱気法、真空脱気法、化学的
脱気法等が提案されている。曝気法（ガス置換法）で
は、酸素以外の高純度ガス（例えば、窒素ガス、炭酸ガ
ス）を、タンク内の液体に吹き込み、高純度ガスと液体
を直接接触させ、液中の酸素分圧を下げることにより、
物理的に溶存酸素を除去する。加熱脱気法は、液体を適
宜の手段で加熱し、溶存気体を放出除去する。真空脱気
法は、脱気塔を用い、液との接触雰囲気を真空にするこ
とによりガス分圧を下げ、液中の溶存気体を脱気する方
法である。近年では、真空脱気法の一つとして、水を通
さず気体のみを透過させる気体透過膜（疎水性高分子
膜）を用い、この膜を介して水中の溶存酸素を減圧下の
気相へ析出させる膜式真空脱気法も実用化されている。
化学的脱気法は、脱酸素剤等の薬品を使用するものであ
る。

【０００４】しかし、ビール、スパークリング・ワイン
等の発泡酒や炭酸飲料のように、特定の気体（この場合
は炭酸ガス）を溶存させておく必要のある液体の場合、
上記のような真空脱気法、加熱脱気法では、溶存酸素の
みならず、この種製品としての風味の重要な要素である
炭酸ガスまで除去されてしまう。そのため、後で炭酸ガ
スを再添加する必要が生じるが、この再添加するための
炭酸ガスのコストが非常に高価である。更に、加熱脱気
法においては、上記の問題のほか、開放系で脱気するた
め運転上の不注意や機器の不具合によって酸素が再溶存
する可能性があり、また、熱によって変質するものには
適用できない。また、化学的脱気法は、脱酸素剤等の薬
品を使用するため、風味を損なったり、安全性の面で問
題がある。そのため、このような種類の液体において
は、高純度ガスとして炭酸ガスを用いて曝気法によって
脱酸素していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように発泡酒や
炭酸飲料のような特定のガス（炭酸ガス）を含んだ液体
から溶存酸素を除去しようとする場合、炭酸ガスを用い
た曝気によって行っているが、液体中の溶存酸素濃度を
低レベルまで低減させるには、極めて高純度の炭酸ガス
を用いる必要が有り、また、液体中に吹き込む炭酸ガス
の泡の大きさを小さくして液体とガスとの接触面積を増
加させたりするなどの工夫が必要であり、また時間も多
くかかる。具体的には、ビールをタンク内において、炭
酸ガスを用い、４０分間曝気しても溶存酸素量を1ppm以
下にするのは難しい。また、装置構成の制約上、曝気は
陽圧下で行われるが、雰囲気圧力が高いと溶存酸素の除
去が難しい。

【０００６】またこの曝気方法では、バッチ式で行わ
れるため、曝気する気体が大量に必用であるのに加え、
曝気により大量の気泡が発生し、タンクの有効容積が小
さくなるため、大掛かりな曝気槽が必要になる。更に、
このような曝気槽でビール等を炭酸ガス曝気した場合、
曝気槽上部のエア抜きより、ビールの泡が出入りするた
め、外からの菌汚染の可能性があり、衛生上も良くな
い。この発明は、上述の膜式脱気装置の問題点を解決
し、低コストで且つ簡単な装置構成で、液状製品中に含
まれる複数種の溶存気体のうちから、必要な種類の気体
は除去せず、所定の種類の気体のみを除去することを目
的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、上述の課題
に鑑みてなされたもので、膜式脱気法とガス置換法を組
み合わせ、真空吸引手段や、大容量の曝気槽を用いるこ
となく、気体透過膜の両側における分圧の差を利用して
目的の溶存気体のみを除去するものである。

【０００８】具体的には、複数の種類の溶存気体を含有
する液状製品から選択的に目的とする種類の溶存気体の
みを除去するに際して、気体透過膜の一方の側に液状製
品を流通させ、他方の側に除去しようとする以外の種類
の気体を流通させて、目的とする溶存気体を除去するこ
とを特徴とする選択的脱気方法であり、気体透過膜を備
えた脱気モジュールの一端に被処理液体の供給ライン
を、他端に排出ラインを夫々接続し、上記気体透過膜の
一方の側を被処理液体を導入する液相側、他方の側を上
記気体を導入する気相側となし、この気体透過膜の気相
側に対して、除去しようとする以外の種類の気体を供給
する気体供給ラインを接続したことを特徴とする選択的
脱気装置である。

【０００９】

【作用】この発明によれば、気体透過膜を介して、複数
種の気体が溶存する液体と、除去しようとする以外の種
類の気体とを接触させ、気相側と液相側との分圧差によ
り、目的とする溶存気体のみを選択的に除去する。

【００１０】

【実施例】以下、この発明方法の実施例について説明す
る。まず、選択的脱気処理を行う液体について、その液
体中に残留させる必要のある気体（気体Ａと称す。）と
除去する気体（気体Ｘと称す。）とを決定する。そし
て、この気体透過膜の一方の側に被処理液体を流通させ
（以下、この側を液相側と称す。）、他方の側に前項で
決定した残留させる必要のある気体Ａと同一種類の気体
Ａを流通させる（以下、この側を気相側と称す。）。す
ると、各気体Ａ，Ｘは、液相側と気相側における気体Ａ
と気体Ｘの分圧の比が均等となるように、気相側と液相
側の間を相互に移動する。

【００１１】ここで、気相側には気体Ａのみが供給され
ているため、初期の段階においては気体Ｘの分圧は０で
ある。従って、気体Ｘは、液相側から気相側へ、気体Ａ
は気相側から液相側に気体透過膜を介して移動するた
め、液相側の気体Ａの分圧は増加するが、気体Ｘの分圧
は減少し、結果として、被処理液体から気体Ｘが除去さ
れる。この際、気相側に気体Ａのみを供給し、気体Ｘの
分圧を可及的に０に保つことにより、液相側の気体Ｘ
を、実質上０となるまで除去することができる。

【００１２】以上では、比処理液体中に、残留させる必
要のある気体が１種類のみ溶存しているものとして説明
したが、残留させる必要のある気体が２種類以上の場合
にはその分圧の比を測定、或は、決定しておき、この分
圧比でもって混合した気体を気相側に供給する。このよ
うにすると、液相側の被処理液体中の溶存気体のうち、
気相側に供給した混合気体以外の種類の気体のみを除去
することができ、また、処理後の液体中の溶存気体の分
圧比は、気相側に供給した混合気体の分圧比と実質上等
しくなる。従って、気相側に供給する混合気体の分圧比
或は組成を予め決定しておくことにより、処理液体中の
溶存気体の分圧比を調整することができる。また、この
発明においては、脱気に際して上記のように分圧差を利
用するため、気相側に供給する気体は、加圧状態での供
給が望ましく、この場合、被処理液中の目的とする溶存
気体をより効果的に除去する一方、除去不要の気体の溶
存量の減少を有効に防止することができる。

【００１３】次に、この発明方法を適用した装置の一例
を図１を参照しながら説明する。図面において、脱気モ
ジュール(10)は、内部に、中空糸状或いは平膜状等の気
体透過膜(11)を収容したもので、この気体透過膜(11)に
よって脱気モジュール(10)の内部空間を被処理液を流通
させる液相側と、気体を流通させる気相側とに区画して
ある。

【００１４】この脱気モジュール(10)の液相側の一端に
は被処理液の供給ライン(13)を、他端には処理液の排出
ライン(14)を接続してあり、気相側の一端には気体供給
ライン(14)を、他端には排気ライン(15)を接続してあ
る。

【００１５】気体供給ライン(14)は、上述したように、
被処理液体中に残留させる必要のある単一種の気体、或
は、所定の組成比の混合気体を供給するためのもので、
この気体Ａは、気体供給ライン(14)の上流に接続したボ
ンベ(17)内に収容してある。このボンベ(17)と脱気モジ
ュール(10)との間には、圧力調整弁(16)を介在させ、脱
気モジュール(10)内の気相側への供給圧力を調整可能と
している。

【００１６】一方の排気ライン(15)の途中には、流量計
(18)、並びに、流量調整弁(19)を接続して有り、この流
量計(18)と流量調整弁(19)によっても、脱気モジュール
(10)内の気相側への供給圧力を調整可能としている。

【００１７】上記の構成において、被処理液体を供給ラ
イン(13)から脱気モジュール(10)内の液相側に供給する
と共に、気体供給ライン(14)から被処理液体中に残留さ
せる必要のある単一種の気体、或は、複数種の混合気体
を、圧力調整弁(16)、流量調整弁(19)によって、所定の
圧力、流量に調整して供給する。すると、上述のよう
に、脱気モジュール(10)内の気相部と液相部での気体の
分圧比の違いから、被処理液中にのみ存在する気体Ｘ
は、液相側から気体透過膜(11)を介して気相側に移動
し、上記供給気体Ａが液相側に移動し、結果として被処
理液から気体Ｘが除去される。そして、気相側の供給気
体Ａは、気体Ｘを含んだ状態で排気ライン(15)から系外
に排出される。

【００１８】尚、この排気ライン(15)の下流側に更に気
体分離装置を設けることにより、供給気体Ａと気体Ｘを
分離し、夫々を再使用することもできる。例えば、供給
気体Ａが炭酸ガス、気体Ｘが酸素の場合、凝縮器を用い
ることにより両者を容易に分離することができる。

【００１９】以上の選択的脱気方法並びにその装置につ
いて、より具体的な適用例を以下に説明する。まず、前
掲のビールに適用した場合について説明する。周知のよ
うに、ビールは、醗酵直後のビール原液は、酵母により
酸素が消費されており、溶存酸素は実質上含まれない
が、後工程の濾過工程において、空気の巻込み等によっ
て、この際に酸素が溶存する。そのため、ビールにおけ
るこの工程以降、容器に充填する充填工程との間に設け
てある。

【００２０】この濾過後のビールを、上記脱気装置の比
処理液供給ライン(13)から脱気モジュール(10)に供給
し、気体供給ライン(14)から、ビールの風味の主要要素
である炭酸ガスを供給すると、上述のように、ビールか
らは、溶存酸素のみが選択的に除去され、従来のよう
に、後で炭酸ガスの再添加の必要もない。従って、この
脱気後のビールは、以後の工程、並びに、工場出荷後の
流通過程において、溶存酸素による風味の劣化が防止で
きる。

【００２１】この脱気処理の際に消費される炭酸ガスの
量は、従来の炭酸ガス曝気による脱気酸素方法に比べ、
極めて少量で済む。更に、従来の曝気による脱酸素方法
では、大掛かりな曝気槽設備が必要であり、また、バッ
チ式でしか脱酸素処理を行えないが、この発明によれ
ば、以上のような簡単な小型の設備で、連続的な脱酸素
処理を行うことができる。実際に、従来の曝気法とに本
発明による脱気方法とで、ビールを同程度にまで脱酸素
処理した場合の炭酸ガスの消費量を比較すると、ビール
１キロリットル当たり、曝気法では３５０リットルの消費である
が、本発明によると３６〜４４リットルと、約１／８〜１／
１０程度の消費量にまで激減した。

【００２２】尚、この脱酸素処理の場合、多少の炭酸ガ
スが液相側のビールに付加されるが、この炭酸ガスは、
ビールに必要なものであり、かえって泡立ちのよいビー
ルとすることができる。

【００２３】次に、清酒に適用する場合については、気
体透過膜(10)の気相側にアルコール（蒸気として）を含
む窒素ガスを流通させることにより、アルコールの飛散
を伴わず、溶存酸素を除去できる。また、この際に、窒
素ガス中に清酒からの飛散を避けたい吟醸香等の香気成
分（一般に、高級アルコール・高級エステル類）を含む
気体を流すと、そのような香気成分を飛散させることな
く、脱酸素処理を行なうことができる。

【００２４】次に、生物実験、例えば、バクテリア等の
培養液、或は、金魚等の飼育用水に適用する場合につい
ては、気体透過膜(10)の気相側に酸素を流しながら、液
相側に、炭酸ガスを含む液（或は水）を流せば、溶存酸
素を除去することなく、炭酸ガスのみを選択的に除去で
きる。この場合、気相側に流す気体の組成（例えば酸
素、窒素ガス等と炭酸ガスの比率）を調整すれば、処理
液の脱炭酸ガスの割合を調整できるため、所定のＢＯＤ
（Biochemical Oxgen Demand）値、或はＣＯＤ（Chemic
al Oxgen Demand ）値の培養液、飼育用水を得ることが
できる。

【００２５】尚、以上の適用例以外にも、その他の発泡
性のワイン，焼酎等の酒類、その他の飲料、醤油等の液
体調味料、化粧液等の液状製品や、それらの原料液とし
ての濃縮原液、割り水等の製造ライン中においても容易
に適用することができる。

【００２６】

【発明の効果】この発明によれば、気体透過膜を介し
て、複数種の気体が溶存する液体と、除去しようとする
以外の種類の気体とを接触させることにより、目的とす
る溶存気体のみを選択的に除去することができるため、
従来、曝気法によるしかなかった各種の液体における選
択的な脱気処理を、簡単な構成の小型の装置で容易に、
しかも連続して行える。

【００２７】又、従来の曝気法によると大量の高純度ガ
ス（或は所定組成のガス）を消費していたが、この発明
によればその消費量を大幅に削減することができる。更
に、気体透過膜の使用により、曝気法に比べ、液相部と
気相部の接触面積を増大させることができるため、脱気
効率が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る装置の一実施例を示す概略構成
図である。

【符号の説明】

(10) 脱気モジュール (11) 気体透過膜 (12) 被処理液供給ライン (13) 処理水排出ライン (14) 気体供給ライン (15) 排気ライン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ１２Ｃ 11/00 Ｃ１２Ｇ 1/06 3/02 １１９Ｓ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数種の気体を溶存する液体から目的と
する種類の溶存気体のみを選択的に除去する脱気方法で
あって、気体透過膜の一方の側に被処理液体を流通さ
せ、他方の側に除去しようとする以外の種類の気体を流
通させて、目的とする溶存気体を除去することを特徴と
する選択的脱気方法。
【請求項２】複数種の気体を溶存する液体から目的と
する種類の溶存気体のみを選択的に除去する脱気装置で
あって、気体透過膜(11)を備えた脱気モジュール(10)の
一端に被処理液体の供給ライン(12)を、他端に排出ライ
ン(13)を夫々接続し、上記気体透過膜(11)の一方の側を
被処理液体を導入する液相側、他方の側を上記気体を導
入する気相側となし、この気体透過膜(11)の気相側に対
して、除去しようとする以外の種類の気体を供給する気
体供給ライン(14)を接続したことを特徴とする選択的脱
気装置。