(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
強塩基性陰イオン交換樹脂と弱酸性陽イオン交換樹脂を充填してなる混床式ショ糖液精製装置を再生するにあたり、強塩基性陰イオン交換樹脂と弱酸性陽イオン交換樹脂との混床に塩酸溶液を接触させる第１工程、この混床の底部より食塩水を注入して強塩基性陰イオン交換樹脂層と弱酸性陽イオン交換樹脂層に成層分離する第２工程、上記強塩基性陰イオン交換樹脂層に苛性ソ−ダ溶液を接触させる第３工程、上記強塩基性陰イオン交換樹脂層と弱酸性陽イオン交換樹脂層とを混床にする第４工程を順次行なうことを特徴とする混床式ショ糖液精製装置の再生法。
【請求項２】
第２工程において使用する食塩水の比重を、混床を構成している強塩基性陰イオン交換樹脂の負荷形での比重と、同じく混床を構成している弱酸性陽イオン交換樹脂の再生形での比重との間に調整することを特徴とする請求項１記載の混床式ショ糖液精製装置の再生法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はショ糖液の脱塩、脱色精製工程で採られている強塩基性陰イオン交換樹脂と弱酸性陽イオン交換樹脂による混床式ショ糖液精製装置の再生法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ショ糖液を精製するため、イオン交換樹脂を使用し、脱色、脱塩を行なうことが知られており、従来精製法としてショ糖液を強塩基性陰イオン交換樹脂床、次いで弱酸性陽イオン交換樹脂床の二床に通液して精製する二床式処理法、いわゆるリバ−ス法が採られていた。
しかしながら、この処理法では、処理ショ糖液の脱塩純度(電気伝導率)があまり向上しないという欠点があった。そこで近年は、脱塩純度の高い処理ショ糖液が得られる強塩基性陰イオン交換樹脂と弱酸性陽イオン交換樹脂による混床に通液して精製する混床式処理法が多用されつつある。
【０００３】
しかし、混床式ではショ糖液通液前後における弱酸性陽イオン交換樹脂の体積変化が極めて大きいこと並びに通液状態下にある強塩基性陰イオン交換樹脂と、同じく通液状態下にある弱酸性陽イオン交換樹脂とは比重が比較的近接しているため、混床の再生時に両イオン交換樹脂の分離再生が不完全で、再生不良を生じ易いこと、更に強塩基性陰イオン交換樹脂には色素成分の吸着蓄積を防止するために酸、酸化剤等による回生操作が必須であるが、混床式ではこの回生操作に極めて煩雑な手順を要するため、回生操作をできるだけ回避しており、色素成分の吸着能力が徐々に低下していくという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は混床式ショ糖液精製装置における強塩基性陰イオン交換樹脂と弱酸性陽イオン交換樹脂との分離不完全による再生不良を解消し、かつ強塩基性陰イオン交換樹脂への色素成分の蓄積を防止し、常に液質の安定した処理ショ糖液が得られる再生法を提供することを目的とする。
【０００５】
本発明は上記目的を達成するものであって、その発明の要旨とするところは、強塩基性陰イオン交換樹脂と弱酸性陽イオン交換樹脂を充填してなる混床式ショ糖液精製装置を再生するにあたり、強塩基性陰イオン交換樹脂と弱酸性陽イオン交換樹脂との混床に塩酸溶液を接触させる第１工程、この混床の底部より食塩水を注入して強塩基性陰イオン交換樹脂層と弱酸性陽イオン交換樹脂層に成層分離する第２工程、上記強塩基性陰イオン交換樹脂層に苛性ソ−ダ溶液を接触させる第３工程、上記強塩基性陰イオン交換樹脂層と弱酸性陽イオン交換樹脂層とを混床にする第４工程を順次行なうことを特徴とする混床式ショ糖液精製装置の再生法に存する。
【０００６】
本発明の方法を添付の図１によって説明する。図１は本発明を実施するに当って用いられる混床式ショ糖液精製装置の一例の垂直断面略図であって、図中、１は樹脂塔、２は強塩基性陰イオン交換樹脂と弱酸性陽イオン交換樹脂とからなる混床、３は分散管、４は下部集液管、５は中間コレクタ−、６、７、８及び９は配管、１０は混床が成層分離処理に付されたときの両樹脂層の境界面に当る箇所を示す。
【０００７】
まず、再生に先だつショ糖液の精製処理について説明すると、ショ糖液は配管６、次いで分散管３を経て樹脂塔１内に導入され、混床２を下向流で流下し、ここで不純物が除去された後、下部集液管４、配管９を経て処理液として精製ショ糖液が得られる。ショ糖液は処理ショ糖液の純度が悪くなる傾向を示すまで、又は予め定められた量を処理するまで通液する。通液終了後は、樹脂塔１内に残留するショ糖液を回収し、しかる後、混床２の再生を行なう。
【０００８】
この混床２の再生処理に本発明の特徴があるが、従来の再生法との差を明確にするため、まず従来の再生法を説明する。従来法では、配管９、下部集液管４より脱塩水等の逆洗水を導入し、上層を強塩基性陰イオン交換樹脂層、下層を弱酸性陽イオン交換樹脂層に成層分離する。
次いで塩酸等の再生剤液を配管６、分散管３より通薬し、再生廃液を下部集液管４、配管９から排出することによって下層の弱酸性陽イオン交換樹脂層を再生する。
【０００９】
次に苛性ソ−ダ等の再生剤を配管６、分散管３より下向流で通薬して再生廃液は強塩基性陰イオン交換樹脂層と弱酸性陽イオン交換樹脂層の境界面に当る箇所１０の付近に設置した中間コレクタ−５より排出することにより、上層の強塩基性陰イオン交換樹脂層を再生する。再生剤の通薬が終了すると、必要に応じて脱塩水等の水洗水を分散管３及び下部集液管４より注入し、中間コレクタ−５より排出することにより両樹脂を混合状態にして混床を形成し、次のショ糖液の精製に供する。
【００１０】
このような従来法においては、強塩基性陰イオン交換樹脂と弱酸性陽イオン交換樹脂の比重が近接しているために良好な成層分離が行なわれ難く、そのため強塩基性陰イオン交換樹脂を再生する際に弱酸性陽イオン交換樹脂が苛性ソ−ダで汚染され、ショ糖液の脱塩純度が向上しない。
さらに、強塩基性陰イオン交換樹脂に吸着した色素成分を脱離させる回生操作を付加させないと、色素成分の蓄積が進行し、色素成分の吸着能力が徐々に低下していくおそれがある。
【００１１】
一方、本発明方法においては、まず配管６、分散管３から塩酸溶液を通薬して混床２に塩酸溶液を接触させ、再生廃液を下部集液管４、配管９より排出して弱酸性陽イオン交換樹脂を再生する第１工程を行なう。その際の塩酸溶液の通液条件は濃度3〜8重量％、空間速度(SV)2〜5／時、再生レベル60〜100 g(HCl)／1000 ml(陽イオン交換樹脂)を目安とし、弱酸性陽イオン交換樹脂の負荷状態に応じて調整変更する。
次いで、配管９、下部集液管４より食塩水を上向流で注入して廃液を分散管３、配管７より排出することにより、混床２を強塩基性陰イオン交換樹脂層及び弱酸性陽イオン交換樹脂層に成層分離する第２工程を行なう。
【００１２】
この第２工程で用いる食塩水は、大きな枠としては回生操作が行なわれる10〜20重量％の範囲から選ばれるが、その中から次の条件を満たす比重のものが使用される。即ち、上記第１工程を経た時点における両イオン交換樹脂それぞれの形のものの比重(強塩基性陰イオン交換樹脂ではそれの負荷形のものの比重と、弱酸性陽イオン交換樹脂ではそれの再生形のものの比重)の間の比重に食塩水の濃度調整を行ない、これを使用して両樹脂の完全な成層分離を図る。
【００１３】
食塩水の注入は両イオン交換樹脂が流動する流速5〜8 m／時で10分間程度、両樹脂の成層分離が完遂されるまで行なうが、食塩水の注入により、強塩基性陰イオン交換樹脂に吸着された色素成分の脱離、即ち回生操作も同時に行なわれるので、樹脂の汚染状況に応じて適宜注入時間を延長してもよいし、また50〜80℃程度に昇温して注入しても良い。
【００１４】
上記第２工程に続いて第３工程として強塩基性陰イオン交換樹脂の再生を行なうが、その操作手順は、さきに従来法において説明したと同じ手順、即ち再生剤としての苛性ソ−ダ溶液を、配管６、分散管３より下向流で通薬し、成層分離されて上層に位置する強塩基性陰イオン交換樹脂を再生した後、その廃液は中間コレクタ−５より排出する。
【００１５】
再生剤の苛性ソ−ダ溶液の通薬条件は濃度3〜5重量％、空間速度2〜6／時、再生レベル80〜100 g(NaOH)／1000 ml(陰イオン交換樹脂)の範囲である。苛性ソ−ダ溶液の通薬により強塩基性陰イオン交換樹脂の再生を行なった後は、必要に応じ上記従来法と同様な操作手順により脱塩水を導入して両樹脂層を水洗する。
これに続いて、成層分離されていた陰、陽両イオン交換樹脂層を、常法に従って混床状態にする第４工程を行ない、これが終れば次のショ糖液の精製工程に移る。
【００１６】
【実施例】
次に本発明方法の実施例を説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例によって制限を受けるものでない。
実施例１
強塩基性陰イオン交換樹脂であるダイヤイオンPA312[三菱化成(株)製,ダイヤイオンは同社登録商標]2000 mlと弱酸性陽イオン交換樹脂であるダイヤイオンWK11[三菱化成(株)製]1000 mlを内径10 cm,長さ100 cmのジャケット付ガラスカラムに充填して混床を形成させる。
【００１７】
この混床に5重量％の塩酸水溶液1200 mlをカラム上端から空間速度2.5／時の下向流で通薬し(第1工程)、次いで濃度17重量％(比重1.13)の食塩水をカラム底部より流速7.5 m／時の上向流で15分間注入し、強塩基性陰イオン交換樹脂層と弱酸性陽イオン交換樹脂層に成層分離する(第2工程)。この第2工程における食塩水の注入時、強塩基性陰イオン交換樹脂(ダイヤイオンPA312)は負荷形(Cl形)であって、そのときの比重は1.08であり、一方弱酸性陽イオン交換樹脂(ダイヤイオンWK11)は再生形(H形)であって、そのときの比重は1.16であり、使用した食塩水の比重は、上記のように両樹脂の比重の中間に当る。
【００１８】
上記第2工程に続いて濃度4重量％の苛性ソ−ダ水溶液3800 mlを空間速度5／時でカラム上端より下向流で通薬し、カラム底部より上方13 cmの位置にある中間コレクタ−より排出することにより強塩基性陰イオン交換樹脂層を再生する(第3工程)。次いで脱塩水の合計量40 lを空間速度5／時でカラムの上端及び底部より夫々20 lづつ注入し、中間コレクタ−より排出することにより両樹脂を水洗し、しかる後、カラム底部より加圧空気を送入して各樹脂層を混合し、混床を形成させる(第4工程)。
以上のようにして再生操作を終えた後、下記に示す物性からなるショ糖液(1回分50 l)を液温50℃、空間速度2／時でカラム混床に通液し、得られた処理液の電気伝導率とスタンマ−色価(SCV)を測定した。
【００１９】
(ショ糖液の物性)
電気伝導率      310μS／cm
ブリックス      50
ｐＨ            7.3
スタンマ−色価  0.3
【００２０】
上記ショ糖液の脱色、脱塩処理が終われば再び上記再生法により混床を再生し、このようにして、ショ糖液の精製処理と陰,陽イオン交換樹脂の再生処理を繰り返す。この繰り返しにおける第30回目の50 lのショ糖液の精製時に排出されてきた処理液について測定した電気伝導率[μS／cm・25℃]を図２に、またスタンマ−色価を図３に示す。
【００２１】
比較例１
上記実施例１におけると同じカラムを用い、同一銘柄の樹脂の同等量により混床を形成させたショ糖液精製装置で比較試験を行なった。
この比較例での樹脂の再生は次のように行なった。まず、カラム底部より脱塩水を流速7.5 m／時の上向流で15分間注入し、強塩基性陰イオン交換樹脂層と弱酸性陽イオン交換樹脂層に成層分離した。次にカラム上端より塩酸水溶液を下向流で通薬し、再生廃液をカラム底部より排出する。これに続いて苛性ソ−ダ水溶液をカラム上端より通薬し、再生廃液は中間コレクタ−より排出して両樹脂層を再生した。
【００２２】
各再生剤液の濃度、通薬条件は実施例１と同じにした。そして両樹脂層の再生を行なった後は、実施例１と同じ手順により水洗を行ない、しかる後、混床を形成させ、次のショ糖液の精製を行ない、更に再生を繰り返すというように、ショ糖液の精製処理とイオン交換樹脂の再生処理を繰り返す。そして、実施例１におけると同様に、30回目に処理されたショ糖液について電気伝導率とスタンマ−色価を測定する。その結果を実施例１のものと比較するため、電気伝導率の変化を図２に、スタンマ−色価の変化を図３に示す。
【００２３】
【発明の効果】食塩水を用いた混床の再生時に、強塩基性陰イオン交換樹脂層と弱酸性陽イオン交換樹脂層の成層分離が極めて良好に行われるので、分離不完全による再生不良が解消され、同時に強塩基性陰イオン交換樹脂には回生操作が付加されることになり、色素成分の蓄積が防止されるので、純度の安定した精製ショ糖液が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法を実施するにあたって使用する混床式ショ糖液精製装置の垂直断面略図。
【図２】実施例及び比較例における処理ショ糖液の電気伝導率の変化比較図。
【図３】実施例及び比較例における処理ショ糖液のスタンマ−色価の変化比較図。
【符号の説明】
１樹脂塔
２混床
３分散管
４下部集液管
５中間コレクタ−
【図１】
0003638624.tif 000002
【図２】
0003638624.tif 000003
【図３】
0003638624.tif 000004