JPH09187601A - Ultrasonic fractional distillation method and apparatus therefore and separation of high-density alcohol and apparatus therefor - Google Patents
Ultrasonic fractional distillation method and apparatus therefore and separation of high-density alcohol and apparatus thereforInfo
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- JPH09187601A JPH09187601A JP8000307A JP30796A JPH09187601A JP H09187601 A JPH09187601 A JP H09187601A JP 8000307 A JP8000307 A JP 8000307A JP 30796 A JP30796 A JP 30796A JP H09187601 A JPH09187601 A JP H09187601A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、被処理液の気液界面に
超音波を照射してその気液界面から発生するミストを回
収する、超音波分溜方法及びその装置、並びに高濃度ア
ルコール分離方法及びその装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic fractionation method and apparatus for irradiating a gas-liquid interface of a liquid to be treated with ultrasonic waves to recover mist generated from the gas-liquid interface, and a high-concentration alcohol. The present invention relates to a separation method and its device.
【０００２】[0002]
【従来技術】従来、分離・分画方法としては、蒸発を利
用した蒸留塔や蒸発缶が多用されてきた。蒸留は溶液中
の沸点の違いを利用した最も代表的な分離・分画方法で
ある。しかしこの方法は、次の二点において問題点を有
していた。第一に、蒸留は本来溶液を構成する各成分を
一旦分子単位にまでバラバラにし、これを再び冷却する
という操作であるため、非常に大きなエネルギーを必要
とした。この時必要なエネルギーが潜熱である。第二
に、広く知られているように、エタノールと水のような
溶液は共沸混合物と呼ばれ、エタノールが高濃度になっ
た溶液では水との分離が非常に困難であった。この様な
場合には蒸留塔を高くし段数を上げなければならない
が、装置コストが大きくなる。2. Description of the Related Art Conventionally, a distillation column or an evaporation can utilizing evaporation has been widely used as a separation / fractionation method. Distillation is the most typical separation / fractionation method that utilizes the difference in boiling points in the solution. However, this method has problems in the following two points. First, since distillation is an operation in which each component that originally constitutes a solution is once broken into molecular units and then cooled again, it requires a very large amount of energy. The energy required at this time is latent heat. Second, as is widely known, a solution such as ethanol and water is called an azeotrope, and a solution having a high concentration of ethanol is very difficult to separate from water. In such a case, it is necessary to elevate the distillation column and increase the number of stages, but the apparatus cost increases.
【０００３】特開昭５８−１５２４７２号、特開平３−
２４４３７５号公報で超音波を利用した分離・分画方法
も提案されている。これらの分離・分画方法の特徴の一
つは、振動部材を希薄アルコール溶液中に設置すること
である。ところが、これは以下の理由により高いアルコ
ール濃度の溶液を効率よく安定して得るためには好まし
くない。 （１）振動部材を被処理溶液中に設置すると、清酒を始
めとして発酵生産物はアルコールのみならず様々な物質
を含んでおり、中には電解質も著量存在するため、これ
ら電解質の影響を受けてセラミックス等でできた振動部
材上にコーティングされた金属が析出、剥離、溶解する
などして、振動部材の長期使用に悪影響を及ぼすだけで
なく、清酒のような食品中への金属の移行は誠に好まし
くないことであった。 （２）特開平７−２３４０４４号公報で報告されている
ように、被処理液の温度がアルコールの分離能に極めて
強く影響を与え、温度が上昇するとアルコールの分離能
が低下する。ところが、振動部材を被処理液中に設ける
と振動による発熱により被処理液の温度が上昇し、アル
コール分離能が低下する。 （３）振動部材と液表面との距離は霧化能力において非
常に重要な因子であり、最適な距離が存在する。ところ
が、振動子と液表面の間を全て被処理液で満たしてしま
うと、アルコール濃度の高い気体が発生した後に残るア
ルコール濃度の低い溶液はすぐさま被処理液と混ざりあ
って、せっかく分離したアルコール濃度の低い溶液を活
用できなくなってしまう。これは極めて効率の悪いこと
である。JP-A-58-152472 and JP-A-3-
Japanese Patent No. 244375 also proposes a separation / fractionation method using ultrasonic waves. One of the features of these separation / fractionation methods is to install the vibrating member in a dilute alcohol solution. However, this is not preferable for efficiently and stably obtaining a solution having a high alcohol concentration for the following reasons. (1) When the vibrating member is installed in the solution to be treated, the fermentation products including sake include various substances as well as alcohol, and electrolytes are present in a considerable amount in the product. The metal that is received and coated on the vibrating member made of ceramics, etc. is deposited, peeled off, dissolved, etc., which not only adversely affects the long-term use of the vibrating member, but also the migration of the metal into food such as sake. Was very unfavorable. (2) As reported in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-234044, the temperature of the liquid to be treated has a very strong influence on the alcohol separating ability, and when the temperature rises, the alcohol separating ability decreases. However, when the vibrating member is provided in the liquid to be treated, the temperature of the liquid to be treated rises due to the heat generated by the vibration, and the alcohol separating ability decreases. (3) The distance between the vibrating member and the liquid surface is a very important factor in atomization ability, and there is an optimum distance. However, when the space between the oscillator and the liquid surface is completely filled with the liquid to be treated, the solution with a low alcohol concentration that remains after the gas with a high alcohol concentration is mixed with the liquid to be treated immediately, and the alcohol concentration separated You will not be able to utilize a low solution. This is extremely inefficient.
【０００４】以上のことから振動部材と被処理液を分離
することによって、振動部材が被処理液と直接接触し
ないようにし、振動子の発熱から被処理液の温度上昇
を防ぎ、被処理液の液厚を極力薄くして高いアルコー
ル濃度の溶液を得た後の被処理液を元の被処理液と分け
ることが望まれる。From the above, by separating the vibrating member and the liquid to be treated, the vibrating member is prevented from coming into direct contact with the liquid to be treated, the temperature rise of the liquid to be treated is prevented from the heat generated by the vibrator, and the liquid to be treated is prevented. It is desirable to separate the liquid to be treated from the liquid to be treated after obtaining the solution having a high alcohol concentration by making the liquid thickness as thin as possible.
【０００５】さらに、特開昭５８−１５２４７２号公報
および特開平３−２４４３７５号公報に記載されている
発明の特徴である、「超音波処理を密閉した容器中で行
うこと」は、気体の発生に伴う装置内の圧力の上昇によ
る装置からのアルコールの漏れを考慮しなければならな
い。また、密閉することによって超音波発生装置の雰囲
気中にアルコールが充満し、超音波処理によってさらに
アルコールが気相中へ移行することを妨げてしまう。し
たがって、気体なりミストが発生してくる液面に、常に
アルコールが存在しない外気などを導入することが必要
となる。Furthermore, "to perform ultrasonic treatment in a closed container", which is a feature of the invention described in JP-A-58-152472 and JP-A-3-244375, is the generation of gas. Leakage of alcohol from the device due to the increase in pressure in the device due to must be taken into account. Further, the airtightness causes the atmosphere of the ultrasonic generator to be filled with alcohol, which prevents the alcohol from being transferred into the gas phase by the ultrasonic treatment. Therefore, it is necessary to constantly introduce outside air, which is free of alcohol, to the liquid surface where gas or mist is generated.
【０００６】加えて、「気体の回収装置を超音波処理装
置とは独立して別に用意し、発生した気体を回収装置へ
と導く流路を持つこと」は、超音波発生装置において発
生してきたミストなり気体なりを回収装置へ導く際に、
狭い流路へと気体が殺到するためにその部分で断熱圧縮
が生じ、ミストなり気体が液化凝縮して再び被処理液に
戻り、高いアルコール濃度の溶液を回収する効率を低下
させてしまう。したがって、流路を設けず、気体の発生
とその回収する装置を一体化することが必要不可欠とな
る。In addition, "a gas recovery device is provided separately from the ultrasonic treatment device and has a flow path for guiding the generated gas to the recovery device" has occurred in the ultrasonic wave generation device. When guiding mist or gas to the recovery device,
The gas rushes into the narrow flow path, and adiabatic compression occurs in that portion, causing mist to liquefy and condense the gas and return to the liquid to be treated again, thereby lowering the efficiency of collecting a solution having a high alcohol concentration. Therefore, it is indispensable to integrate a device for generating and recovering gas without providing a flow path.
【０００７】また、これらの特許は、発生してくるミス
トなり気体の全てを回収液化することを前提としてい
る。ところが、超音波を照射して得られるミストには粒
度にばらつきがあり、機械的な衝突によって回収のし易
い比較的大きなミストは相対的にアルコール濃度が低
く、小さなミストはアルコール濃度が高い。そして、大
きなミストのみを集めた場合には、元の被処理液中のア
ルコール濃度よりもむしろ低くなっているのである。し
たがって、発生してくるミストを全て同一のアルコール
濃度とみなして回収してしまうとアルコールの分離効率
が悪くなってしまうのである。よって、ミスト粒度に応
じて分別回収しなくてはならない。しかし、前記特許特
開昭５８−１５２４７２号および特開平３−２４４３７
５号公報は、それらミストの粒径に応じて回収した場合
に得られる溶液中のアルコール濃度がそれぞれ異なって
いることを何ら示唆するものではない。Further, these patents assume that all of the generated mist or gas is recovered and liquefied. However, the mist obtained by irradiating ultrasonic waves has a variation in particle size, and a relatively large mist that is easy to collect by mechanical collision has a relatively low alcohol concentration, and a small mist has a high alcohol concentration. When only large mist is collected, the alcohol concentration in the liquid to be treated is lower than the original alcohol concentration. Therefore, if all the generated mists are regarded as having the same alcohol concentration and are collected, the alcohol separation efficiency will be deteriorated. Therefore, it must be separated and collected according to the mist particle size. However, the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open Nos. 58-152472 and 3-243437.
The publication No. 5 does not suggest that the alcohol concentration in the solution obtained when the mist is collected is different depending on the particle size.
【０００８】特開平３−１４３５０１号〜特開平３−１
４３５０５号公報では超音波を利用した他の分離方法も
提案されている。しかし、これらの方法はいずれも超音
波をスプレー式の噴霧器として利用しているだけで、噴
霧に供する溶液の全てがミストとなるので、ミスト中の
成分の比率と霧化される前の供給液の成分の比率は、な
んら異なるものではない。被濃縮液をミストにすること
により気液境界面積を大きくして蒸発を効率的に行わせ
ることにより不蒸発成分の濃縮を行うものであった。JP-A-3-143501 to JP-A3-1
Japanese Patent No. 43505 also proposes another separation method using ultrasonic waves. However, all of these methods only use ultrasonic waves as a spray-type atomizer, and all of the solution to be sprayed becomes mist, so the ratio of the components in the mist and the supply liquid before atomization The proportions of the ingredients are not different. The non-evaporable component is concentrated by increasing the gas-liquid boundary area by making the liquid to be concentrated into a mist to efficiently evaporate.
【０００９】特開昭５６−１３８６４５号公報では噴霧
器以外の濃縮方法としても提案されているが、この濃縮
法は超音波を照射したことによって発生したミストを、
別の容器に移し、そのミストに熱を加えることによっ
て、ミスト中の溶媒を蒸発させて溶質を濃縮させるとい
うものである。したがって、超音波を照射したことによ
って得られる効果はミストを得ることであって、この方
法も気液界面面積を広げることを目的としているのであ
り、ミストの生成が成分濃度の違いを引き起こすことを
利用したものではない。加えて、濃縮の推進力はあくま
で熱を加えることによって得られている。Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 56-138645 proposes a concentrating method other than a sprayer. In this concentrating method, mist generated by irradiating ultrasonic waves,
By transferring to another container and applying heat to the mist, the solvent in the mist is evaporated and the solute is concentrated. Therefore, the effect obtained by irradiating with ultrasonic waves is to obtain mist, and this method is also intended to widen the gas-liquid interface area, and it is possible that the generation of mist causes a difference in component concentration. Not used. In addition, the driving force for enrichment is obtained only by applying heat.
【００１０】また、特開平５−１８４８４８号公報に
は、ミクロ粒子の濃縮法として、粒径の異なる懸濁粒子
及び分散粒子を含有した液体を霧化装置によって霧化
し、放出するミスト内にそれより小さな粒径の分子を包
含させ、それより大きい粒径もしくは包含されにくい大
きさの粒子を濃縮する装置が提案されている。しかし、
該ミクロ粒子の濃縮法は、濃縮したい成分がいずれもミ
ストの粒径に比して大きなものであって、あくまで被濃
縮物の粒径を利用したものでしかない。したがって、ミ
ストの径よりも圧倒的に小さな径を持つ低分子成分を分
別することができることを示唆するものではない。Further, in Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 5-184848, as a method for concentrating microparticles, a liquid containing suspended particles and dispersed particles having different particle diameters is atomized by an atomizer and is then discharged into a mist. Devices have been proposed that include molecules of smaller size and concentrate particles of larger size or size that are less likely to be included. But,
In the method of concentrating the microparticles, all the components to be concentrated are larger than the particle size of the mist, and only the particle size of the substance to be concentrated is used. Therefore, it does not suggest that it is possible to separate low-molecular components having a diameter much smaller than the diameter of mist.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記事情を
鑑みてなされたもので、低温常圧下で操作でき、所要エ
ネルギーが小さく効率的な分溜方法及びその装置であっ
て、超音波発生手段を用いて被処理液を蒸発し、そのミ
ストから高濃度溶液又は低濃度溶液若しくはそれらを分
離回収するものを提供するものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an efficient fractionation method and apparatus which can be operated under a low temperature and normal pressure, requires a small amount of energy, and produces ultrasonic waves. It is intended to provide a high-concentration solution or a low-concentration solution, or a method for separating and recovering the high-concentration solution or the low-concentration solution from the mist by evaporating the liquid to be treated by using a means.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記目的を
達成すべく、鋭意研究を重ねた結果、超音波振動子と被
処理液を分離するための膜によって超音波振動子が被処
理液に直接接触しないようにし、該膜と超音波発生手段
との間に第二の液体を導入した分溜装置を用い、この第
２の液体を介して気相に向けて超音波を照射して被処理
液を霧化および気化させ、発生したミストをその粒度に
応じて回収し、得られたそれぞれの溶液について目的物
質の成分を測定したところ、元の被処理液とミストの粒
度ごとに回収した溶液中の濃度がそれぞれ異なっている
ことを見いだした。さらに、前記被処理液の温度を様々
に変えて成分濃度を調べてみたところ、元の被処理液中
と粒度に応じて回収した溶液中の成分濃度の違いが低い
温度に保ったときほど大きくなっていることを見いだ
し、本発明を完成するに至った。Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted extensive studies in order to achieve the above-mentioned object, and as a result, the ultrasonic vibrator is treated by a film for separating the ultrasonic vibrator and the liquid to be treated. Using a fractionating device in which the second liquid is introduced between the membrane and the ultrasonic wave generating means without direct contact with the liquid, ultrasonic waves are radiated toward the gas phase through the second liquid. Atomize and vaporize the liquid to be treated, collect the generated mist according to the particle size, and measure the components of the target substance in each of the obtained solutions. It was found that the concentrations in the recovered solutions were different. Furthermore, when the temperature of the liquid to be treated was variously examined and the component concentrations were examined, the difference in the component concentrations in the original liquid to be treated and the solution recovered depending on the particle size was larger when the temperature was kept low. It has been found that the present invention has been completed and the present invention has been completed.
【００１３】具体的に、本発明の超音波分溜方法は、被
処理液の気液界面に該被処理液から隔離された第２の液
体を介して超音波を照射し、前記気液界面から発生する
ミストを回収するものである。Specifically, in the ultrasonic distilling method of the present invention, ultrasonic waves are radiated to the gas-liquid interface of the liquid to be treated through the second liquid separated from the liquid to be treated, and the gas-liquid interface is obtained. The mist generated from the is collected.
【００１４】別の超音波分溜方法は、被処理液の気液界
面に該被処理液から隔離された第２の液体を介して超音
波を照射し、前記気液界面から発生するミストをその粒
径に応じて分離し回収するものである。In another ultrasonic fractionation method, ultrasonic waves are radiated to the gas-liquid interface of the liquid to be processed through the second liquid separated from the liquid to be processed, and the mist generated from the gas-liquid interface is generated. It is separated and collected according to its particle size.
【００１５】さらに別の超音波分溜方法は、被処理液で
あるアルコール溶液の気液界面に該被処理液から隔離さ
れた第２の液体を介して超音波を照射し、前記気液界面
から発生するミストのうち所定粒径以上のものを分離し
回収して被処理液よりも低濃度のアルコール溶液を得る
ものである。In still another ultrasonic fractionation method, ultrasonic waves are applied to a gas-liquid interface of an alcohol solution which is a liquid to be processed through a second liquid separated from the liquid to be processed, and the gas-liquid interface is used. The mist generated from the above is separated and collected to obtain an alcohol solution having a lower concentration than the liquid to be treated.
【００１６】前記気液界面は大気圧に保つのが好まし
い。また、これらの超音波分溜方法は、被処理液が、清
酒、ビール、ワイン、又はその他の酒類である場合に好
適に用いられる。The gas-liquid interface is preferably kept at atmospheric pressure. Further, these ultrasonic fractionation methods are preferably used when the liquid to be treated is sake, beer, wine, or other liquor.
【００１７】前記分溜方法を実施するための超音波分溜
装置は、被処理液を該被処理液が気液界面を有するよう
に収容する第１の部屋と、第２の液体を収容する第２の
部屋と、前記第１の部屋と第２の部屋を区画し被処理液
と第２の液体とを隔離する分離区画手段と、前記第２の
液体と分離区画手段とを介して被処理液の気液界面に超
音波を照射する超音波発生手段と、前記気液界面から発
生するミストを液化し回収する回収手段とを備えてい
る。An ultrasonic distilling apparatus for carrying out the distilling method contains a first chamber for containing a liquid to be treated so that the liquid to be treated has a gas-liquid interface, and a second liquid. A second chamber, a separation partition means for partitioning the first room and the second room to separate the liquid to be treated from the second liquid, and a separation compartment means for separating the liquid to be treated from the second liquid. An ultrasonic wave generation means for irradiating the gas-liquid interface of the treatment liquid with ultrasonic waves and a recovery means for liquefying and recovering the mist generated from the gas-liquid interface are provided.
【００１８】別の超音波分溜装置は、第１の部屋と、該
第１の部屋内に収容された被処理液と、該被処理液の気
液界面に超音波を照射する超音波発生手段と、前記気液
界面から発生するミストをその粒径に応じて分離して液
化回収する回収手段とを備えている。Another ultrasonic distilling device is an ultrasonic wave generator for irradiating an ultrasonic wave to a first chamber, a liquid to be treated contained in the first chamber, and a gas-liquid interface of the liquid to be treated. And means for collecting and liquefying and collecting the mist generated from the gas-liquid interface according to the particle size.
【００１９】さらに別の超音波分溜装置は、被処理液を
該被処理液が気液界面を有するように収容する第１の部
屋と、第２の液体を収容する第２の部屋と、前記第１の
部屋と第２の部屋を区画しかつ被処理液と第２の液体と
を隔離する分離区画手段と、前記第２の液体と分離区画
手段とを介して被処理液の気液界面に超音波を照射する
超音波発生手段と、前記気液界面から発生するミストを
その粒径に応じて分離して液化回収する回収手段とを備
えている。Still another ultrasonic distilling apparatus comprises a first chamber for containing a liquid to be treated so that the liquid to be treated has a gas-liquid interface, and a second chamber for containing a second liquid. Separation and partition means for partitioning the first chamber and the second chamber and separating the liquid to be processed and the second liquid, and a gas-liquid of the liquid to be processed via the second liquid and the separation and partition means The interface is provided with an ultrasonic wave generation unit for irradiating ultrasonic waves, and a collection unit for separating and liquefying and collecting the mist generated from the gas-liquid interface according to the particle size.
【００２０】これらの超音波分溜装置は、第１の部屋を
大気圧に保つための手段を有し、前記被処理液がアルコ
ール溶液であり、前記回収手段が所定粒径以上のミスト
を分離し回収して被処理液よりも低濃度のアルコール溶
液を得るものとすることもできる。These ultrasonic fractionation devices have means for keeping the first chamber at atmospheric pressure, the liquid to be treated is an alcohol solution, and the recovery means separates mist having a predetermined particle size or more. Then, an alcohol solution having a concentration lower than that of the liquid to be treated can be obtained by collecting the alcohol solution.
【００２１】また、前記分離区画手段としては、ポリエ
チレン又はポリプロピレンからなるシートが好適に用い
られる。さらに、前記被処理液、第２の液体の少なくと
もいずれか一方を冷却する手段を設けるのが好ましい。
なお、第２の液体としては水が利用できる。さらにま
た、前記ミストの液化回収は第１の部屋で行うのが好ま
しい。A sheet made of polyethylene or polypropylene is preferably used as the separating / dividing means. Further, it is preferable to provide a means for cooling at least one of the liquid to be treated and the second liquid.
Water can be used as the second liquid. Furthermore, it is preferable to liquefy and recover the mist in the first chamber.
【００２２】その他の高濃度アルコール分離方法は、ア
ルコール溶液に気泡を導入し、該気泡に超音波を照射し
てこれを微細化し、微細化された気泡を回収して該気泡
中のミストを回収するものである。また、この分離方法
を実施するための装置は、アルコール溶液を収容する容
器と、前記アルコール溶液に気泡を導入する手段と、前
記気泡に超音波を当てて微細化する超音波発生手段と、
微細化された気泡を回収し該気泡中のミストを回収する
手段とを備えている。Another high-concentration alcohol separation method is to introduce bubbles into an alcohol solution, irradiate the bubbles with ultrasonic waves to miniaturize the bubbles, collect the fine bubbles, and collect the mist in the bubbles. To do. Further, an apparatus for carrying out this separation method is a container for containing an alcohol solution, a means for introducing bubbles into the alcohol solution, and an ultrasonic wave generating means for applying ultrasonic waves to the bubbles to make them finer.
And means for collecting finely divided bubbles and collecting mist in the bubbles.
【００２３】[0023]
【発明の実施の形態】既に述べたように、超音波の発生
によってアルコール等の溶液の分離操作を行おうとする
場合、振動部材を被処理液中に設置すると、次の理由に
より高濃度の溶液を効率よく安定して得るためには好ま
しくない。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION As described above, when the separation operation of a solution such as alcohol is to be performed by the generation of ultrasonic waves, when the vibrating member is installed in the liquid to be treated, the high concentration solution is Is not preferable in order to obtain efficiently and stably.
【００２４】（１）振動部材を被処理液中に設置する
と、清酒を始めとして発酵生産物はアルコールのみなら
ず様々な物質を含んでおり、中には電解質も著量存在す
るため、これら電解質の影響を受けてセラミックス等で
できた振動部材上にコーティングされた金属が析出、剥
離、溶解するなどして、振動部材の長期使用に悪影響を
及ぼすだけでなく、清酒のような食品中への金属の移行
は好ましくない。 （２）被処理液の温度がアルコール等の分離能に極めて
強く影響を与え、温度が上昇すると分離能が低下する。
ところが、振動部材を被処理液中に設けると振動による
発熱により被処理液の温度が上昇し、アルコール分離能
が低下する。 （３）振動部材と液表面との距離は霧化能力において非
常に重要な因子であり、最適な距離が存在する。ところ
が、振動子と液表面の間を全て被処理液で満たしてしま
うと、濃度の高い気体が発生した後に残る濃度の低い溶
液はすぐさま該処理液と混ざりあって、せっかく分離し
た濃度の低い溶液を活用できなくなってしまう。これは
極めて効率の悪いことである。(1) When the vibrating member is installed in the liquid to be treated, the fermentation product including sake contains various substances as well as alcohol, and since a large amount of electrolyte is present therein, these electrolytes are also present. Under the influence of, the metal coated on the vibrating member made of ceramics, etc. will be deposited, peeled off, melted, etc., and will not only adversely affect the long-term use of the vibrating member, Metal migration is not preferred. (2) The temperature of the liquid to be treated has an extremely strong influence on the separating ability of alcohol and the like, and the separating ability decreases as the temperature rises.
However, when the vibrating member is provided in the liquid to be treated, the temperature of the liquid to be treated rises due to the heat generated by the vibration, and the alcohol separating ability decreases. (3) The distance between the vibrating member and the liquid surface is a very important factor in atomization ability, and there is an optimum distance. However, if the space between the oscillator and the liquid surface is completely filled with the liquid to be treated, the low-concentration solution that remains after the generation of the high-concentration gas immediately mixes with the treatment liquid, and the low-concentration solution is carefully separated. Will not be able to utilize. This is extremely inefficient.
【００２５】ところが、本発明は以下の理由により前記
の問題を解決することができる。振動部材と被処理液を
分離することによって、振動部材が被処理液と直接接
触しないようにし、振動子の発熱から被処理液の温度
上昇を防ぎ、被処理液の液厚を極力薄くして高いアル
コール濃度の溶液を得た後の被処理液を元の被処理液と
分けることが望まれる。However, the present invention can solve the above problems for the following reasons. By separating the vibrating member from the liquid to be treated, the vibrating member does not come into direct contact with the liquid to be treated, the temperature rise of the liquid to be treated is prevented from the heat generated by the vibrator, and the liquid thickness of the liquid to be treated is made as thin as possible. It is desired to separate the liquid to be treated after obtaining the solution having a high alcohol concentration from the original liquid to be treated.
【００２６】図１は本発明にかかる超音波分溜装置２の
一具体例を示す。この分溜装置２において、超音波分溜
容器４は分離区画手段であるシート６により、このシー
ト６の上と下にそれぞれ位置する第１の部屋８と第２の
部屋１０が形成されており、第１の部屋８には被処理液
１２として例えばアルコールが収容され、第２の部屋１
０には第２の液体１４が封入されている。容器４はまた
第１の部屋８に空気を導入する導入路１６と容器内の空
気を回収する回収路１８とを備えており、被処理液１２
上の空間は大気圧状態に保たれている。第２の部屋１０
の内部には超音波発生手段である超音波振動子２０が設
けてあり、この超音波振動子２０で発生した超音波が第
２の液体１４とシート６を介して被処理液１２の気液界
面２２に向けて照射されるようにしてある。前記シート
６としては、ポリエチレンもしくはポリプロピレンから
なるものが好適に用いられる。ただし、シートの材質は
これらに限るものでなく、超音波が照射されることによ
って損傷することがなく、また超音波の有無に拘わらず
被処理液１２の性質に影響を及ぼすことがないものであ
れば利用可能である。第２の液体１４としては、超音波
の伝導性に優れたものを利用するのが好ましく、例えば
水が一般的に利用できる。FIG. 1 shows a specific example of the ultrasonic fractionation device 2 according to the present invention. In this distilling device 2, the ultrasonic distilling container 4 has a first chamber 8 and a second chamber 10 located above and below the sheet 6 formed by a sheet 6 which is a separating and partitioning means. For example, alcohol is contained as the liquid 12 to be processed in the first room 8 and the second room 1
The second liquid 14 is enclosed in 0. The container 4 also includes an introduction path 16 for introducing air into the first chamber 8 and a recovery path 18 for recovering the air in the container.
The space above is kept at atmospheric pressure. Second room 10
An ultrasonic oscillator 20 as an ultrasonic wave generating means is provided inside the ultrasonic wave generator, and the ultrasonic wave generated by the ultrasonic oscillator 20 is a gas-liquid liquid of the liquid 12 to be treated via the second liquid 14 and the sheet 6. Irradiation is directed toward the interface 22. As the sheet 6, a sheet made of polyethylene or polypropylene is preferably used. However, the material of the sheet is not limited to these, and it is not damaged by the irradiation of ultrasonic waves and does not affect the properties of the liquid to be treated 12 regardless of the presence or absence of ultrasonic waves. Available if available. As the second liquid 14, it is preferable to use a liquid having excellent ultrasonic conductivity, and for example, water can be generally used.
【００２７】この超音波分溜装置２では、超音波振動子
２０から発射された超音波は、第２の液体１４、シート
６、被処理液１２を介して被処理液１２の気液界面２２
に伝播し、この気液界面２２に液柱２４を形成する。こ
の液柱２４表面には被処理液１２のミスト２６が発生す
る。ミスト２６は、導入路１６から容器４内に導入され
る空気の流れによって回収路１８から回収装置（以下の
実施例で詳細に説明する）に回収される。この時、配置
する振動子の出力および発振周波数は、被処理液例えば
アルコールの分離の度合い、装置形状にもよるが、振動
子一個当たり、それぞれ１０〜１００Ｗ程度、０．１Ｍ
Ｈｚ以上とするのが望ましい。In this ultrasonic distilling device 2, the ultrasonic waves emitted from the ultrasonic transducer 20 are passed through the second liquid 14, the sheet 6 and the liquid 12 to be processed, and the gas-liquid interface 22 of the liquid 12 to be processed is passed.
To form a liquid column 24 at the gas-liquid interface 22. A mist 26 of the liquid to be treated 12 is generated on the surface of the liquid column 24. The mist 26 is recovered from the recovery passage 18 to a recovery device (which will be described in detail in the following embodiments) by the flow of air introduced into the container 4 from the introduction path 16. At this time, the output and the oscillating frequency of the oscillator to be arranged depend on the degree of separation of the liquid to be treated, such as alcohol, and the shape of the apparatus, but are about 10 to 100 W and 0.1 M per oscillator, respectively.
It is desirable to set it to Hz or higher.
【００２８】超音波処理を密閉した容器中で行うこと
は、気体の発生に伴う装置内の圧力の上昇による装置か
らのアルコールの漏れを考慮しなければならない。ま
た、密閉することによって超音波発生装置の雰囲気中に
アルコールが充満し、超音波処理によってさらにアルコ
ールが気相中へ移行することを妨げてしまう。したがっ
て、気体なりミストが発生してくる液面に、常にアルコ
ールが存在しない外気などを導入することが必要とな
る。このように、密閉した装置は好ましくない。When the ultrasonic treatment is performed in a closed container, it is necessary to consider the leakage of alcohol from the apparatus due to the increase in the pressure inside the apparatus due to the generation of gas. Further, the airtightness causes the atmosphere of the ultrasonic generator to be filled with alcohol, which prevents the alcohol from being transferred into the gas phase by the ultrasonic treatment. Therefore, it is necessary to constantly introduce outside air, which is free of alcohol, to the liquid surface where gas or mist is generated. Thus, a closed device is not preferred.
【００２９】また、発生してくるミストないし気体の全
てを回収液化することは、既に述べた次の理由により好
ましくない。超音波を照射して得られるミストには粒度
にばらつきがあり、機械的な衝突によって回収のし易い
比較的大きなミストは相対的にアルコール濃度が低く、
小さなミストはアルコール濃度が高い。そして、大きな
ミストのみを集めた場合には、元の被処理液中のアルコ
ール濃度よりもむしろ低くなっているのである。したが
って、発生してくるミストを全て同一のアルコール濃度
とみなして回収してしまうとアルコールの分離効率が悪
くなってしまうのである。よって、ミスト粒度に応じて
分別回収しなくてはならない。Further, it is not preferable to recover and liquefy all of the generated mist or gas for the following reasons already described. The mist obtained by irradiating ultrasonic waves has a variation in particle size, and a relatively large mist that is easy to collect by mechanical collision has a relatively low alcohol concentration,
Small mist has a high alcohol concentration. When only large mist is collected, the alcohol concentration in the liquid to be treated is lower than the original alcohol concentration. Therefore, if all the generated mists are regarded as having the same alcohol concentration and are collected, the alcohol separation efficiency will be deteriorated. Therefore, it must be separated and collected according to the mist particle size.
【００３０】本発明によれば、次の具体例に示すように
以上の問題を解決することができる。図２は本発明を実
現した一具体例である。この図に示す超音波分溜装置３
０において、ガラス製の容器３２はその上部に空気導入
路３４とミスト回収路３６を備えており、内部（第１の
部屋）３８に被処理液（例えば清酒）４０が収容されて
いる。この容器３２は水槽４２に収容されており、水槽
内（第２の部屋）４４に収容した第２の液体（例えば
水）４６と被処理液４０とが容器３２によって分離され
ている。水槽４２内には超音波発生手段である超音波振
動子４８が設けてある。この超音波振動子４８は超音波
発生器５０の駆動に基づいて超音波を発振し、その超音
波は第２の液体４６、容器３２、被処理液４０を介して
この被処理液４０の気液界面５１に照射されるようにな
っている。水槽４２はまた、超音波振動子４８の発熱に
よる温度上昇を防止するとともに第２の液体４６の温度
を所定の温度に維持するために、クーラ５２とヒータ５
４を備えている。なお、これらのクーラ５２とヒータ５
４は容器３２に設けてもよい。According to the present invention, the above problems can be solved as shown in the following specific examples. FIG. 2 is a specific example of realizing the present invention. Ultrasonic fractionation device 3 shown in this figure
In No. 0, the glass container 32 has an air introduction passage 34 and a mist collection passage 36 in the upper portion thereof, and the liquid to be treated (for example, sake) 40 is contained in the inside (first chamber) 38. The container 32 is housed in the water tank 42, and the second liquid (for example, water) 46 housed in the water tank (second chamber) 44 and the liquid to be treated 40 are separated by the container 32. An ultrasonic transducer 48, which is an ultrasonic wave generating means, is provided in the water tank 42. The ultrasonic oscillator 48 oscillates ultrasonic waves based on the drive of the ultrasonic generator 50, and the ultrasonic waves pass through the second liquid 46, the container 32, and the liquid 40 to be treated, and then the gas of the liquid 40 to be treated is passed through. The liquid interface 51 is irradiated. The water tank 42 also has a cooler 52 and a heater 5 in order to prevent the temperature rise due to heat generation of the ultrasonic transducer 48 and to maintain the temperature of the second liquid 46 at a predetermined temperature.
4 is provided. In addition, these cooler 52 and heater 5
4 may be provided in the container 32.
【００３１】前記ミスト回収路３６はミストセパレータ
５６に接続されており、ミスト回収路３６からミストセ
パレータ５６に導入されたミストは、所定粒径以上の大
きなものが貯留槽５８に流下し、それ以外の小さなもの
はさらに濃縮装置であるコンデンサ６０に送られ、ここ
で冷却されたミストが凝結し貯留槽６２に溜められるよ
うになっている。なお、ミストセパレータ５６として
は、公知のサイクロン方式のものが好適に用いられる。The mist collecting passage 36 is connected to the mist separator 56, and the mist introduced from the mist collecting passage 36 into the mist separator 56 has a large particle size of a predetermined size or more and flows down to the storage tank 58, and other than that. The smaller mist is sent to the condenser 60 which is a concentrating device, and the cooled mist is condensed and stored in the storage tank 62. A known cyclone type mist separator 56 is preferably used.
【００３２】以上の構成を有する超音波分溜装置３０で
は、超音波発生装置５０の駆動に基づいて超音波振動子
４８が超音波を発振する。なお、超音波振動子４８の発
生する熱は第２の液体４６に伝わるが、第２の液体４６
の温度はクーラ５２とヒータ５４によって適正な温度に
保たれる。超音波振動子４８で発生した超音波は、第２
の液体４６、容器３２、被処理液４０を介して該被処理
液４０の気液界面５０に伝播し、液柱６４を形成する。
また、液柱６４の回りに形成されるミストは、空気導入
路３４から導入される空気の流れに乗ってミスト回収路
３６を介してミストセパレータ５６に送られる。ミスト
セパレータ５６では、所定粒径以上の大きなミストとそ
れ以下の小さなミストに分離され、大きなミストは貯留
槽５８に流下し、他方小さなミストはコンデンサ６０に
導かれて冷却凝結して別の貯留槽６２に溜められる。な
お、ミストを運搬した空気は大気中に放出される。この
時、粒径の大きなミストを集めた貯留槽５８のアルコー
ル濃度は元の清酒（被処理液）４０よりも低く、貯留槽
６２のアルコール濃度は元の清酒４０よりも高い。In the ultrasonic distilling device 30 having the above structure, the ultrasonic transducer 48 oscillates ultrasonic waves based on the driving of the ultrasonic wave generating device 50. Although the heat generated by the ultrasonic transducer 48 is transmitted to the second liquid 46,
Is maintained at an appropriate temperature by the cooler 52 and the heater 54. The ultrasonic waves generated by the ultrasonic transducer 48 are
Through the liquid 46, the container 32, and the liquid to be processed 40, and propagates to the gas-liquid interface 50 of the liquid to be processed 40 to form a liquid column 64.
Further, the mist formed around the liquid column 64 is sent to the mist separator 56 via the mist recovery passage 36 along with the flow of air introduced from the air introduction passage 34. In the mist separator 56, a large mist having a predetermined particle size or more and a smaller mist having a smaller particle size are separated, and the large mist flows down to the storage tank 58, while the small mist is guided to the condenser 60 to be cooled and condensed to be another storage tank. It is stored in 62. The air carrying the mist is released into the atmosphere. At this time, the alcohol concentration of the storage tank 58 in which the mist having a large particle size is collected is lower than that of the original sake (liquid to be treated) 40, and the alcohol concentration of the storage tank 62 is higher than that of the original sake 40.
【００３３】被処理液と超音波振動子を分離する構成は
以上のものに限るものでなく、図３に示すようにしても
よい。この図に示す実施例において、超音波振動子７０
はケース７２にマウントされており、シート７４によっ
て被処理液７６と分離されている。また、超音波振動子
７０とシート７４との間の密封空間には第２の液体７８
が封入されている。なお、８０はシート押さえ、８２は
パッキンで、シート７４はこれらシート押さえ８０とパ
ッキン８２によって圧着保持されているので、第２の液
体７８を収容した空間に被処理液が侵入し振動子７０と
接触することはない。The structure for separating the liquid to be treated from the ultrasonic transducer is not limited to the above, and may be as shown in FIG. In the embodiment shown in this figure, the ultrasonic transducer 70
Is mounted on the case 72 and separated from the liquid to be treated 76 by the sheet 74. In addition, the second liquid 78 is placed in the sealed space between the ultrasonic transducer 70 and the sheet 74.
Is enclosed. In addition, since 80 is a sheet presser, 82 is a packing, and the sheet 74 is pressure-bonded and held by the sheet presser 80 and the packing 82, the liquid to be treated enters the space in which the second liquid 78 is accommodated and the oscillator 70 and There is no contact.
【００３４】気体の回収装置を超音波処理装置とは独立
して別に用意し、発生した気体を回収装置へと導く流路
を持つことは、超音波発生装置において発生してきたミ
ストなり気体なりを回収装置へ導く際に、狭い流路へと
気体が殺到するためにその部分で断熱圧縮が生じ、ミス
トなり気体が液化凝縮して再び被処理液に戻り、高いア
ルコール濃度の溶液を回収する効率を低下させてしま
う。したがって、流路を設けず、気体の発生とその回収
する装置を一体化することが必要不可欠となる。It is necessary to prepare a gas recovery device separately from the ultrasonic treatment device and to have a flow path for guiding the generated gas to the recovery device so that the mist or gas generated in the ultrasonic wave generation device is eliminated. When the gas is led to the recovery device, adiabatic compression occurs in that part because the gas rushes into the narrow flow path, and it becomes a mist and the gas is liquefied and condensed and returns to the liquid to be treated again, and the efficiency of recovering a solution with a high alcohol concentration is high. Will be reduced. Therefore, it is indispensable to integrate a device for generating and recovering gas without providing a flow path.
【００３５】この問題を解決した具体例として、図４の
ごとき超音波分溜装置を構成することもできる。この超
音波分溜装置９０において、ハウジング９２の上部には
超音波処理部９４が設けてある。この超音波処理部９４
の容器９６はポリエチレンシート９８によってその上部
と下部に位置する第１の部屋と第２の部屋に分離されて
おり、第１の部屋には被処理液１００が収容され、第２
の部屋に第２の液体１０２である水が封入されている。
また、容器９６の底部には複数の超音波振動子１０４が
設けてあり、被処理液１００の気液界面に向けて超音波
が発振できるようになっている。超音波処理部９４の上
に位置する空間１０６は、ハウジング側部に設けた前室
１０８を介して分離回収室１１０に連絡しており、超音
波処理部９４で発生したミストがシロッコファン１１２
で導入された外気の流れに乗って分離回収室１１０に送
られるようになっている。As a concrete example of solving this problem, an ultrasonic distilling device as shown in FIG. 4 can be constructed. In this ultrasonic wave distilling device 90, an ultrasonic wave processing portion 94 is provided above the housing 92. This ultrasonic processing unit 94
The container 96 is separated by a polyethylene sheet 98 into a first chamber and a second chamber located at the upper and lower portions thereof, and the liquid to be treated 100 is contained in the first chamber and the second chamber is separated from the second chamber.
Water, which is the second liquid 102, is enclosed in the room.
Further, a plurality of ultrasonic transducers 104 are provided on the bottom of the container 96 so that ultrasonic waves can be oscillated toward the gas-liquid interface of the liquid to be processed 100. The space 106 located above the ultrasonic processing unit 94 communicates with the separation / collection chamber 110 via a front chamber 108 provided on the side of the housing, and the mist generated in the ultrasonic processing unit 94 is sirocco fan 112.
The air is introduced into the separation / recovery chamber 110 and is sent to the separation / recovery chamber 110.
【００３６】分離回収室１１０の前室１０８側には所定
の間隔を置いて貫通孔１１２を形成した複数のパンチン
グメタル１１４（図５参照）が多段に配置されている。
パンチングメタル１１４の下流側には活性炭素繊維で構
成した複数の通気性ボード１１６を多段に設けてある。
ボード１１６は、図示するように鉛直方向に配置し、ミ
ストとの接触効率を高めるのが好ましい。ボード１１６
の下流側には、冷媒配管を蛇腹状に配設した板状の熱交
換器１１８が設けてある。また、パンチングメタル１１
４、ボード１１６、及び熱交換器１１８の下方にはそれ
ぞれドレン抜き１２０、１２２、１２４が設けてある。On the front chamber 108 side of the separation / recovery chamber 110, a plurality of punching metals 114 (see FIG. 5) having through holes 112 formed at predetermined intervals are arranged in multiple stages.
On the downstream side of the punching metal 114, a plurality of breathable boards 116 made of activated carbon fiber are provided in multiple stages.
The board 116 is preferably arranged vertically as shown in the drawing to enhance the contact efficiency with the mist. Board 116
A plate-shaped heat exchanger 118 in which refrigerant pipes are arranged in a bellows shape is provided on the downstream side of. Also, punching metal 11
4, drain boards 120, 122, and 124 are provided below the board 116 and the heat exchanger 118, respectively.
【００３７】以上の構成を有する超音波分溜装置９０で
は、超音波振動子１０４で発振された超音波が第２の液
体１０２、ポリエチレンシート９８、被処理液１００を
介してこの被処理液１００の気液界面に伝播し、そこで
被処理液１００のミストが形成される。このミストは、
シロッコファン１１２で導入された外気と共に空間１０
６、前室１０８を介して分離回収室１１０に送られる。
分離回収室１１０に導入されたミストは、パンチングメ
タル１１４で仕切られた複数の部屋を通過する間に、図
６に示すようにパンチングメタル１１４と衝突する。こ
のとき、粒径の大きなミストほどパンチングメタル１１
４に衝突する確率が高い。逆に、粒径の小さなミストほ
どパンチングメタル１１４と衝突することなく貫通孔１
１２を通過する確率が高い。パンチングメタル１１４に
衝突したミストは順に液化して流下し、底部に溜まった
液体がドレン抜き１２０から系外へと回収される。パン
チングメタル１１４に衝突することなく通過した小さな
ミストは活性炭素繊維ボード１１６を通過する際にこれ
と接触して液化し、その液体はドレン抜き１２２で系外
に回収される。ボード１１６をも通過したミストは熱交
換器１１８で冷却されて凝結し、その液体がドレン抜き
１２４で系外へと回収される。最後にミストを運んだ空
気はほとんど全ての液化すべき成分を回収された後開口
部１２６から大気中に捨てられる。In the ultrasonic distilling apparatus 90 having the above structure, the ultrasonic wave oscillated by the ultrasonic vibrator 104 passes through the second liquid 102, the polyethylene sheet 98, and the liquid to be processed 100 to be processed. Of the liquid 100 to be processed, and a mist of the liquid 100 to be processed is formed therein. This mist is
Space 10 with outside air introduced by sirocco fan 112
6. It is sent to the separation collection chamber 110 via the front chamber 108.
The mist introduced into the separation / collection chamber 110 collides with the punching metal 114 as shown in FIG. 6 while passing through a plurality of chambers partitioned by the punching metal 114. At this time, the larger the grain size of the mist, the punching metal 11
There is a high probability of collision with 4. On the contrary, the mist having a smaller particle size does not collide with the punching metal 114 and the through hole 1
The probability of passing 12 is high. The mist colliding with the punching metal 114 is liquefied and flows down in order, and the liquid accumulated at the bottom is recovered from the drainage 120 to the outside of the system. The small mist that has passed without colliding with the punching metal 114 contacts the activated carbon fiber board 116 and is liquefied when passing through the activated carbon fiber board 116, and the liquid is recovered outside the system by the drain 122. The mist that has also passed through the board 116 is cooled and condensed by the heat exchanger 118, and the liquid is collected outside the system by the drain 124. Finally, the air carrying the mist is discarded into the atmosphere through the opening 126 after almost all the components to be liquefied are recovered.
【００３８】以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説
明するが、これらの実施例は本発明を何ら限定するもの
ではない。Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but these examples do not limit the present invention in any way.
【００３９】実施例１ まず、対照実験として図１に示した装置においてシート
の無い状態で清酒を容器に入れ、さらに、ステンレス製
の金属片を２本入れてそのそれぞれの金属片の一端に単
３乾電池の両極を接続した。この時の温度は、３０℃に
保ち、超音波振動数２．３ＭＨｚ、２０Ｗの超音波を連
続的に１２時間照射した。この時、振動子表面を肉眼に
て観察したところ、次第に黄銅色の光沢が現れはじめ、
表面のニッケル蒸着したメッキが剥がれていることが確
認された。実験終了後に実体顕微鏡にて振動子表面を観
察したところ、酒に接触していた部分としていなかった
部分に段差が観察され、ニッケルが清酒中もしくは金属
片へと移行したことが明らかであった。この実験は、実
機スケールのプラントを作成した場合に、何らかの電位
差が生じると振動子表面から金属が溶出するであろうこ
とを示唆しており、振動子の安定的使用および食品への
金属への移行という点で問題があることがわかった。Example 1 First, as a control experiment, sake was put in a container without a sheet in the apparatus shown in FIG. 1, two metal pieces made of stainless steel were put, and one piece of each metal piece was placed at one end. Both electrodes of three dry batteries were connected. The temperature at this time was kept at 30 ° C., and ultrasonic waves with an ultrasonic frequency of 2.3 MHz and 20 W were continuously irradiated for 12 hours. At this time, when observing the surface of the vibrator with the naked eye, brassy luster gradually began to appear,
It was confirmed that the nickel-evaporated plating on the surface was peeled off. When the surface of the oscillator was observed with a stereoscopic microscope after the experiment was completed, it was clear that a step was observed in the part that was in contact with the sake and the part that was not in contact with it, and it was clear that nickel was transferred to sake or to metal pieces. . This experiment suggests that the metal will be leached from the oscillator surface when any potential difference is generated when a full-scale plant is created. It turns out that there is a problem in terms of migration.
【００４０】一方、図１に示した装置によって清酒と振
動子をシートで分離した場合には、同様の実験を行って
も振動子には何の影響もなかった。On the other hand, when the sake and the vibrator were separated by the sheet using the apparatus shown in FIG. 1, the vibrator was not affected even if the same experiment was performed.
【００４１】実施例２ 図２に示す装置を用いて、清酒の原酒（アルコール濃度
２０．１ｖ／ｖ％）を処理した。水槽中の水温を２０℃
に保ち、振動数２．３ＭＨｚ、２０Ｗの振動子によって
超音波を発振させたとき、２つの貯留槽（５８、６２）
に得られた酒中のアルコール濃度を測定した。その結果
を示したのが図９の表である。この表から明らかなよう
に、貯留槽（５８）中に得られた清酒は、同じ時点の元
の清酒中の成分と比較すると、アルコール濃度が低く、
エキス濃度が高く、酸度、アミノ酸度がそれぞれ高い濃
醇な酒となっている。一方、貯留槽（６２）中に得られ
た清酒は、同じ時点の元の清酒中の成分と比較すると、
アルコール濃度が高く、エキス濃度、酸度、アミノ酸度
がそれぞれ低い高アルコール酒となった。図７は、図９
の表の元の清酒中のアルコール濃度と貯留槽（５８）中
のアルコール濃度をプロットしたものであるが、グラフ
中の上側の直線は縦軸と横軸が同じアルコール濃度にな
る場合を示している。●印でプロットした貯留槽（５
８）中のアルコール濃度は、元の清酒中のアルコール濃
度に比例して、かつ、元のアルコール濃度より低くなっ
ているのが明らかである。このように、粒径の大きなミ
ストのみを集めることによって、元の清酒よりも低いア
ルコール濃度の清酒を得ることが可能であった。また、
貯留槽（６２）に得られる高アルコール濃度の清酒は貯
留槽（５８）の低アルコール分のミストを先に除去して
いるので、より高いアルコール濃度の清酒として分取す
ることが可能であった。加えて、貯留槽（５８）中に得
られた清酒をさらにアルコール濃度が１０ｖ／ｖ％とな
るように水で希釈してきき酒試験に供したところ、非常
に香味の優れた清酒であると評された。Example 2 Sake original sake (alcohol concentration 20.1 v / v%) was treated using the apparatus shown in FIG. The water temperature in the water tank is 20 ℃
And the ultrasonic waves were oscillated by a 20 W oscillator with a frequency of 2.3 MHz, two storage tanks (58, 62)
The alcohol concentration in the obtained sake was measured. The results are shown in the table of FIG. As is clear from this table, the sake obtained in the storage tank (58) has a low alcohol concentration as compared with the components in the original sake at the same time,
It is a rich sake with high extract concentration and high acidity and amino acid content. On the other hand, the sake obtained in the storage tank (62) is compared with the components in the original sake at the same time,
It became a high alcoholic liquor with a high alcohol concentration and a low extract concentration, acidity and amino acid content. FIG. 7 shows FIG.
It is a plot of the alcohol concentration in the original sake and the alcohol concentration in the storage tank (58) in the table of, but the upper straight line in the graph shows the case where the vertical axis and the horizontal axis have the same alcohol concentration. There is. Reservoir plotted with ● (5
It is clear that the alcohol concentration in 8) is proportional to the alcohol concentration in the original sake and is lower than the original alcohol concentration. Thus, it was possible to obtain sake with a lower alcohol concentration than the original sake by collecting only the mist having a large particle size. Also,
Since the high alcohol concentration sake obtained in the storage tank (62) first removes the low alcohol content mist in the storage tank (58), it was possible to fractionate it as higher alcohol concentration sake. . In addition, the sake obtained in the storage tank (58) was further diluted with water so that the alcohol concentration became 10 v / v%, and the sake was tested. Was done.
【００４２】高濃度アルコール分離方法及びその装置を
具体化した装置について図８を参照して説明する。図８
の高濃度アルコール分離装置１３０において、容器１３
２は導入口１３４と通気口１３６とを備えており、導入
口１３４から被処理液であるアルコール溶液１３８、通
気口１３６から気体（気泡１４０）が容器１３２内に導
入されるようになっている。なお、気体は空気でもよい
が、被処理液が酒などの食品の場合には窒素ガス、又は
炭酸ガスとするのが好ましい。容器１３２はまた排出路
１４２を介して気液分離槽１４４に接続されており、ポ
ンプ１４６によって容器１３２内のアルコール溶液１３
８と気泡１４０が気液分離槽に排出されるようになって
いる。容器１３２はその内側又は外側に超音波振動子１
４８を備えており、この超音波振動子１４８から発振さ
れた超音波によって通気口１３６から導入された空気の
気泡１４０が細かく砕かれるようになっている。なお、
超音波振動子１４８は、容器１３２の天井部、底部、又
は側部、それらの複数の箇所に設けてもよい。A method for separating a high-concentration alcohol and an apparatus embodying the apparatus will be described with reference to FIG. FIG.
In the high-concentration alcohol separator 130 of
Reference numeral 2 includes an inlet 134 and a vent 136, and an alcohol solution 138 as a liquid to be treated is introduced from the inlet 134 and a gas (bubble 140) is introduced into the container 132 from the vent 136. . The gas may be air, but when the liquid to be treated is food such as sake, it is preferable to use nitrogen gas or carbon dioxide gas. The container 132 is also connected to the gas-liquid separation tank 144 via the discharge path 142, and the alcohol solution 13 in the container 132 is pumped by the pump 146.
8 and bubbles 140 are discharged to the gas-liquid separation tank. The container 132 has an ultrasonic transducer 1 inside or outside thereof.
The air bubble 140 introduced from the vent 136 is finely crushed by the ultrasonic waves oscillated from the ultrasonic oscillator 148. In addition,
The ultrasonic oscillator 148 may be provided at the ceiling portion, the bottom portion, or the side portion of the container 132, or at a plurality of locations thereof.
【００４３】この装置１３０では、ポンプ１４６の駆動
に基づいて容器１３２内にアルコール溶液１３８が導入
される。他方、通気口１３６を介して空気の気泡１４０
が容器１３２内に導入され、これが超音波振動子１４８
から発振される超音波により細かく砕かれる。このと
き、アルコール溶液１３８中のアルコール分が微細化さ
れた気泡１４０中に含まれる。なお、微細化した気泡１
４０が液中で均一に混合されずに偏在する場合には撹拌
機などを設けて気液を十分混合する。In this apparatus 130, the alcohol solution 138 is introduced into the container 132 based on the driving of the pump 146. On the other hand, air bubbles 140 through the vent 136
Is introduced into the container 132, which is the ultrasonic transducer 148.
It is finely crushed by the ultrasonic waves emitted from. At this time, the alcohol content in the alcohol solution 138 is contained in the microscopic bubbles 140. In addition, micronized bubbles 1
When 40 is not uniformly mixed in the liquid but is unevenly distributed, a stirrer or the like is provided to sufficiently mix the gas and liquid.
【００４４】微細化された気泡１４０を含むアルコール
溶液１３８はポンプ１４６によって排出路１４２から気
液分離槽１４４に排出され、アルコール溶液１３８と微
細化した気泡１４０によって運ばれたアルコール分が分
離され、アルコール溶液は液体出口１５０から排出さ
れ、分離されたアルコール分は気体出口１５２から図示
しない分離装置（例えば図４の分離回収室）に送られ、
ミストの大きさに応じて液化して回収される。The alcohol solution 138 containing the microscopic bubbles 140 is discharged from the discharge path 142 to the gas-liquid separation tank 144 by the pump 146, and the alcohol solution 138 and the alcohol content carried by the microscopic bubbles 140 are separated, The alcohol solution is discharged from the liquid outlet 150, and the separated alcohol component is sent from the gas outlet 152 to a separator (not shown) (for example, the separation / collection chamber in FIG. 4),
It is liquefied and collected depending on the size of the mist.
【００４５】[0045]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の超音波分
離方法及び装置によれば、超音波振動子と被処理液を分
離することによって、超音波振動子を長期間に渡って安
定的に使用でき、食品などへ金属イオンの移行を防ぎ、
かつ低温常圧下で操作できる所要エネルギが小さく効率
的な、アルコールを始めとした成分の分離が可能とな
る。加えて、本分溜装置において、発生してくるミスト
粒径に応じてミストを液化回収することによって、粒径
の小さなミストおよび蒸気を凝縮したものは非常にアル
コール濃度が高く、一方、ミスト粒径の大きなものはア
ルコールが低くなっているので、効率的なアルコールの
分離が可能となる。また、本発明の高濃度アルコール分
離方法及び装置によっても効率的なアルコールの分離が
可能となる。As described above, according to the ultrasonic separating method and apparatus of the present invention, the ultrasonic vibrator is stable for a long period of time by separating the ultrasonic vibrator and the liquid to be treated. Can be used to prevent the transfer of metal ions to foods,
In addition, the required energy that can be operated at low temperature and normal pressure is small, and the components such as alcohol can be efficiently separated. In addition, in this fractionating device, the mist liquefied and collected according to the mist particle size that is generated makes it possible to condense the mist with a small particle size and vapor that has a very high alcohol concentration, while the mist particle Since alcohol with a large diameter has a low alcohol content, efficient alcohol separation is possible. Further, the method and apparatus for separating a high-concentration alcohol according to the present invention can also efficiently separate alcohol.
【図１】 本発明における超音波振動子と被処理液を分
離する一具体例を示すものである。FIG. 1 shows a specific example of separating an ultrasonic transducer and a liquid to be treated in the present invention.
【図２】 実施例２を行うための超音波分溜装置を示し
たものである。FIG. 2 shows an ultrasonic fractionation device for carrying out Example 2.
【図３】 超音波振動子と被処理液が直接接触しないよ
うにした新規な超音波振動子を示したものである。FIG. 3 shows a novel ultrasonic transducer in which the ultrasonic transducer and the liquid to be treated do not come into direct contact with each other.
【図４】 超音波振動子と被処理液を分離し、かつ発生
してくるミスト粒径に応じて分別する超音波霧化分溜装
置を示している。FIG. 4 shows an ultrasonic atomization and fractionation device that separates an ultrasonic transducer and a liquid to be treated and separates the liquid according to the particle size of mist generated.
【図５】 図４中で使用したパンチングメタルを詳細に
説明したものである。5 is a detailed description of the punching metal used in FIG. 4. FIG.
【図６】 図５のパンチングメタルにおいてミストの流
れを示したものである。FIG. 6 shows a flow of mist in the punching metal of FIG.
【図７】 図２に示した装置を用いて清酒を処理したと
きの、元の清酒中のアルコール濃度を横軸に取り、同じ
時点に貯留槽に得られた溜液のアルコール濃度を縦軸に
プロットしたものである。FIG. 7 shows the alcohol concentration in the original sake when the sake is treated using the apparatus shown in FIG. 2 on the horizontal axis and the alcohol concentration of the distillate obtained in the storage tank at the same time on the vertical axis. It is plotted in.
【図８】 本発明にかかる高濃度アルコール分離装置の
概略構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of a high-concentration alcohol separation device according to the present invention.
【図９】 図２に示した装置を用いて清酒を処理したと
きの、元の清酒の成分と２つの貯留槽に回収された液体
の成分を示すものである。9 shows the components of the original sake and the components of the liquid recovered in the two storage tanks when the sake was treated using the apparatus shown in FIG.
【符号の説明】 ２…超音波分溜装置、４…容器、６…シート、８…第１
の部屋、１０…第２の部屋、１２…被処理液、１４…第
２の液体、２０…超音波振動子、２２…気液界面、２６
…ミスト。[Explanation of Codes] 2 ... Ultrasonic fractionating device, 4 ... Container, 6 ... Sheet, 8 ... First
Room, 10 ... second room, 12 ... liquid to be treated, 14 ... second liquid, 20 ... ultrasonic transducer, 22 ... gas-liquid interface, 26
…mist.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 正典 愛知県豊橋市大岩町字小山塚20番地 本多 電子株式会社内 (72)発明者 佐々木 浩 東京都中央区京橋２丁目16番１号京橋清水 ビル 株式会社服部セイコー内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Masanori Sato 20 Koyamazuka, Oiwa-cho, Toyohashi-shi, Aichi Honda Electronics Co., Ltd. (72) Inventor Hiroshi Sasaki 2-16-1 Kyobashi, Chuo-ku, Tokyo Kyobashi Shimizu Building Co., Ltd. in Hattori Seiko
Claims (15)
離された第２の液体を介して超音波を照射し、前記気液
界面から発生するミストを回収する超音波分溜方法。1. An ultrasonic fractionation method of irradiating ultrasonic waves to a gas-liquid interface of a liquid to be processed through a second liquid separated from the liquid to be processed, and collecting mist generated from the liquid-gas interface. .
離された第２の液体を介して超音波を照射し、前記気液
界面から発生するミストをその粒径に応じて分離し回収
する超音波分溜方法。2. A gas-liquid interface of a liquid to be processed is irradiated with ultrasonic waves through a second liquid isolated from the liquid to be processed, and mist generated from the gas-liquid interface is separated according to its particle size. Ultrasonic collection method.
面に該被処理液から隔離された第２の液体を介して超音
波を照射し、前記気液界面から発生するミストうち所定
粒径以上のものを分離し回収して被処理液よりも低濃度
のアルコール溶液を得る超音波分溜方法。3. A predetermined particle size of mist generated from the gas-liquid interface by irradiating an ultrasonic wave to a gas-liquid interface of an alcohol solution, which is a liquid to be processed, through a second liquid separated from the liquid to be processed. An ultrasonic fractionation method for separating and collecting the above to obtain an alcohol solution having a lower concentration than the liquid to be treated.
ら３のいずれかの超音波分溜方法。4. The ultrasonic fractionation method according to claim 1, wherein the gas-liquid interface is kept at atmospheric pressure.
ン、又はその他の酒類である請求項１から４のいずれか
の超音波分溜方法。5. The ultrasonic distilling method according to claim 1, wherein the liquid to be treated is sake, beer, wine, or other liquor.
るように収容する第１の部屋と、第２の液体を収容する
第２の部屋と、前記第１の部屋と第２の部屋を区画し被
処理液と第２の液体とを隔離する分離区画手段と、前記
第２の液体と分離区画手段とを介して被処理液の気液界
面に超音波を照射する超音波発生手段と、前記気液界面
から発生するミストを液化し回収する回収手段とを備え
た超音波分溜装置。6. A first chamber containing a liquid to be treated such that the liquid to be treated has a gas-liquid interface, a second chamber containing a second liquid, the first chamber and the second chamber. And a separation partition means for partitioning the chamber to separate the liquid to be treated from the second liquid, and an ultrasonic wave for irradiating the liquid-vapor interface of the liquid to be treated with ultrasonic waves through the separation liquid and the separation liquid means. An ultrasonic distilling apparatus comprising: a generating unit and a collecting unit that liquefies and collects mist generated from the gas-liquid interface.
れた被処理液と、該被処理液の気液界面に超音波を照射
する超音波発生手段と、前記気液界面から発生するミス
トをその粒径に応じて分離して液化回収する回収手段と
を備えた超音波分溜装置。7. A first chamber, a liquid to be treated contained in the first chamber, an ultrasonic wave generation means for irradiating a liquid-vapor interface of the liquid to be treated with ultrasonic waves, and the liquid-vapor interface. An ultrasonic distilling device, comprising: a collection unit that separates and liquefies and collects mist generated from the mist according to its particle size.
るように収容する第１の部屋と、第２の液体を収容する
第２の部屋と、前記第１の部屋と第２の部屋を区画し被
処理液と第２の液体とを隔離する分離区画手段と、前記
第２の液体と分離区画手段とを介して被処理液の気液界
面に超音波を照射する超音波発生手段と、前記気液界面
から発生するミストをその粒径に応じて分離して液化回
収する回収手段とを備えた超音波分溜装置。8. A first chamber containing a liquid to be treated such that the liquid to be treated has a gas-liquid interface, a second chamber containing a second liquid, the first chamber and the second chamber. And a separation partition means for partitioning the chamber to separate the liquid to be treated from the second liquid, and an ultrasonic wave for irradiating the liquid-vapor interface of the liquid to be treated with ultrasonic waves through the separation liquid and the separation liquid means. An ultrasonic distilling apparatus comprising: a generating unit; and a collecting unit that separates and liquefies and recovers mist generated from the gas-liquid interface according to its particle size.
段を有し、前記被処理液がアルコール溶液であり、前記
回収手段が所定粒径以上のミストを分離し回収して被処
理液よりも低濃度のアルコール溶液を得る請求項７又は
８の超音波分溜装置。9. A process for maintaining the first chamber at atmospheric pressure, the liquid to be treated is an alcohol solution, and the recovering device separates and collects mist having a predetermined particle size or more to process the mist. The ultrasonic distilling device according to claim 7, wherein an alcohol solution having a concentration lower than that of the liquid is obtained.
ポリプロピレンからなるシートである請求項６又は８の
超音波分溜装置。10. The ultrasonic fractionation device according to claim 6 or 8, wherein the separation partition means is a sheet made of polyethylene or polypropylene.
もいずれか一方を冷却する手段を有する請求項６又は８
の超音波分溜装置。11. The method according to claim 6, further comprising means for cooling at least one of the liquid to be treated and the second liquid.
Ultrasonic fractionation device.
は８の超音波分溜装置。12. The ultrasonic fractionation device according to claim 6, wherein the second liquid is water.
行われる請求項６から１２のいずれかの超音波分溜装
置。13. The ultrasonic fractionation device according to claim 6, wherein the liquefaction and recovery of the mist is performed in the first chamber.
泡に超音波を照射してこれを微細化し、微細化された気
泡を回収して該気泡中のアルコール分を回収する高濃度
アルコール分離方法。14. A high-concentration alcohol separation method comprising introducing bubbles into an alcohol solution, irradiating the bubbles with ultrasonic waves to make the bubbles fine, recovering the fine bubbles to recover an alcohol content in the bubbles. .
記アルコール溶液に気泡を導入する手段と、前記気泡に
超音波を当てて微細化する超音波発生手段と、微細化さ
れた気泡を回収し該気泡中のアルコール分を回収する手
段とを備えた高濃度アルコール分離装置。15. A container for containing an alcohol solution, a means for introducing bubbles into the alcohol solution, an ultrasonic wave generating means for applying ultrasonic waves to the bubbles to make them fine, and collecting the fine bubbles. A high-concentration alcohol separator equipped with means for collecting the alcohol content in the bubbles.
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