(57)【要約】【課題】高粘度スラリー中の固形分の平均粒径を基準値以下に調整する高粘度スラリーの粒径調整方法及び芋焼酎粕の濃縮方法を提供すること。【解決手段】高粘度スラリーを遠心分離機２に導入して、高粘度スラリーの粘性を利用して粒径の大きい固形分を優先的に分離する遠心分離工程と、平均粒径検出器３により、遠心分離処理が施された高粘度スラリー中の固形分の平均粒径を測定する平均粒径検出工程とを有し、平均粒径検出工程における測定値が、あらかじめ設定された基準値を超える場合に、遠心分離処理が施された高粘度スラリーを遠心分離機２に返送するように制御して、高粘度スラリー中の固形分の平均粒径を基準値以下に調整する高粘度スラリーの粒径調整方法、及び、前記高粘度スラリーの粒径調整方法によって、固形分の平均粒径を基準値以下に調整した芋焼酎粕を、多重効用缶１５で濃縮する芋焼酎粕の濃縮方法。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高粘度スラリーを遠心分離機に導入して、高粘度スラリーの粘性を利用して粒径の大きい固形分を優先的に分離する遠心分離工程と、
平均粒径検出器により、遠心分離処理が施された高粘度スラリー中の固形分の平均粒径を測定する平均粒径検出工程とを有し、
平均粒径検出工程における測定値が、あらかじめ設定された基準値を超える場合に、遠心分離処理が施された高粘度スラリーを遠心分離機に返送するように制御して、高粘度スラリー中の固形分の平均粒径を基準値以下に調整することを特徴とする高粘度スラリーの粒径調整方法。
【請求項２】
前記遠心分離機に導入する高粘度スラリーの粘性は、１〜１００ＰａＳであることを特徴とする請求項１記載の高粘度スラリーの粒径調整方法。
【請求項３】
前記遠心分離機に導入する高粘度スラリーの温度を調整して、前記高粘度スラリーの粘性を１〜１００ＰａＳとすることを特徴とする請求項２記載の高粘度スラリーの粒径調整方法。
【請求項４】
前記高粘度スラリーは、芋焼酎粕であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の高粘度スラリーの粒径調整方法。
【請求項５】
請求項４記載の高粘度スラリーの粒径調整方法によって、固形分の平均粒径を基準値以下に調整した芋焼酎粕を、多重効用缶で濃縮することを特徴とする芋焼酎粕の濃縮方法。
【請求項６】
前記基準値は、１００〜１５０μｍであることを特徴とする請求項５記載の芋焼酎粕の濃縮方法。
【請求項７】
前記多重効用缶で、焼酎粕中の固形分濃度を３０％以上に濃縮することを特徴とする請求項５又は６記載の芋焼酎粕の濃縮方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高粘度スラリーの粒径調整方法に関し、詳しくは、高粘度スラリー中の固形分の平均粒径を基準値以下に調整する高粘度スラリーの粒径調整方法及び芋焼酎粕の濃縮方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
我国の蒸留酒の代表例である焼酎は、その製造工程において、一般に、製品である焼酎とほぼ同量の蒸留残渣液（焼酎粕）を生じる。
【０００３】
焼酎粕は、海洋投棄や堆肥化（農地への散布）などによって処分されていたが、腐敗性が強いため、汚染や悪臭の発生を防止する点から規制され、新たな処分法が必要となっている。
【０００４】
焼酎粕は、ヒトが消化できないセルロース成分を含んでいるため、そのまま食材にすることはできないが、クエン酸などのオキシカルボン酸類、グルタミン酸などのアミノ酸類、ポリフェノール類などを含有するほか、粗タンパク成分も含まれているので、家畜用の配合飼料としての価値は高い。
【０００５】
しかし、焼酎粕は、外気温下で半日乃至一日放置すると、腐敗臭が発生し、家畜の嗜好性も低下する欠点がある。
【０００６】
このような腐敗は、固形分（ＴＳ）濃度が僅か５〜１０重量％程度である焼酎粕を濃縮することによって防止できる。
【０００７】
つまり、焼酎粕はクエン酸や酢酸などの腐敗を防止する成分を比較的多く含有しているため、濃縮により腐敗防止成分の濃度を上昇させることで、腐敗防止性（抗菌性）が改善される。さらに、同時に、粗タンパク等の栄養分の濃度も上昇し、また濃縮による減容効果も得られるため、飼料価値や流通性、さらに、配合飼料としての配合の自由度が向上する。
【０００８】
濃縮による上記効果を得るためには、焼酎粕中の固形分濃度が、少なくとも３０％程度にまで濃縮されていることが必要である。
【０００９】
一般的に、液体の濃縮には、蒸発法や膜法が用いられているが、焼酎粕の場合は、固形分の他に、糖蜜等の粘着成分を多く含むため、そのままの性状で膜（透析膜、浸透膜、イオン交換膜）を用いる濃縮法を適用することが困難であるため、蒸発法が適用されている。
【００１０】
蒸発法としては、燃費のよい多重効用缶による蒸発が専ら行われているが、多重効用缶は、液体を処理の対象としているため、濃縮後において、焼酎粕が十分な流動性を保っている必要がある。
【００１１】
さらに、実用化においては、ローリー車等による輸送時や、冬場の貯蔵タンク中においても、流動性が維持されることを考慮する必要があり、濃縮焼酎粕に対する流動性の要求は高い。
【００１２】
その好ましい流動性は、約５℃まで冷却される冬場の貯蔵タンク中において、振動型粘度計で測定する数値として０．１ＰａＳ程度のレベルまでである。
【００１３】
焼酎粕は、その原料により、黒糖焼酎粕、麦焼酎粕又は芋焼酎粕等に分類され、流動性については、それぞれ異なった性質を有する。
【００１４】
黒糖焼酎粕及び麦焼酎粕は、そのまま多重効用缶に供し、固形分濃度を３０％程度まで濃縮しても流動性が保持されるが、芋焼酎粕は、濃縮により、すぐに流動性が失われる問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００７−２６７７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明者は、芋焼酎粕の流動性を保持しながら固形分濃度を３０％以上に濃縮させるためには、多重効用缶への導入の前処理として、芋焼酎粕中の粒径の大きい固形分を除去して平均粒径を１００〜１５０μｍ以下に調整することが有効であることを実験により見出した。なお、未処理芋焼酎粕中の固形分の粒径は、数μｍレベルから数百μｍ乃至１ｍｍレベルまで広く分布している。
【００１７】
しかるに、芋焼酎粕のような高粘度スラリーの粒径調整は困難である。
【００１８】
即ち、通常のスラリーであれば、所望の開口を有するメッシュを用いた処理により、所望の粒径以上の固形分を容易に除去することができるが、高粘度スラリーの場合は、メッシュ通過に長時間を要し、更に目詰まりを頻発するため、実用化は困難であり、特に、大量に発生する焼酎粕の処理に適用することは極めて困難である。
【００１９】
本発明者は、処理量の観点から遠心分離機の適用を検討したが、遠心分離機は制御が困難であり、特に粘度等による除去性能の変動が大きい。
【００２０】
除去性能の変動により、平均粒径が基準値以上の芋焼酎粕を多重効用缶に供すると、多重効用缶の内部で濃縮液が固化する恐れがあり、このような場合、復旧は極めて困難である。
【００２１】
そこで、本発明の課題は、高粘度スラリー中の固形分の平均粒径を基準値以下に調整する高粘度スラリーの粒径調整方法及び芋焼酎粕の濃縮方法を提供することにある。
【００２２】
また本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記課題は、以下の各発明によって解決される。
【００２４】
（請求項１）
高粘度スラリーを遠心分離機に導入して、高粘度スラリーの粘性を利用して粒径の大きい固形分を優先的に分離する遠心分離工程と、
平均粒径検出器により、遠心分離処理が施された高粘度スラリー中の固形分の平均粒径を測定する平均粒径検出工程とを有し、
平均粒径検出工程における測定値が、あらかじめ設定された基準値を超える場合に、遠心分離処理が施された高粘度スラリーを遠心分離機に返送するように制御して、高粘度スラリー中の固形分の平均粒径を基準値以下に調整することを特徴とする高粘度スラリーの粒径調整方法。
【００２５】
（請求項２）
前記遠心分離機に導入する高粘度スラリーの粘性は、１〜１００ＰａＳであることを特徴とする請求項１記載の高粘度スラリーの粒径調整方法。
【００２６】
（請求項３）
前記遠心分離機に導入する高粘度スラリーの温度を調整して、前記高粘度スラリーの粘性を１〜１００ＰａＳとすることを特徴とする請求項２記載の高粘度スラリーの粒径調整方法。
【００２７】
（請求項４）
前記高粘度スラリーは、芋焼酎粕であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の高粘度スラリーの粒径調整方法。
【００２８】
（請求項５）
請求項４記載の高粘度スラリーの粒径調整方法によって、固形分の平均粒径を基準値以下に調整した芋焼酎粕を、多重効用缶で濃縮することを特徴とする芋焼酎粕の濃縮方法。
【００２９】
（請求項６）
前記基準値は、１００〜１５０μｍであることを特徴とする請求項５記載の芋焼酎粕の濃縮方法。
【００３０】
（請求項７）
前記多重効用缶で、焼酎粕中の固形分濃度を３０％以上に濃縮することを特徴とする請求項５又は６記載の芋焼酎粕の濃縮方法。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、高粘度スラリー中の固形分の平均粒径を基準値以下に調整する高粘度スラリーの粒径調整方法及び芋焼酎粕の濃縮方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る高粘度スラリーの粒径調整方法を実施する装置の一例を説明する図
【図２】本発明に係る芋焼酎粕の濃縮方法を実施する装置の一例を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下に、図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。
【００３４】
図１は、本発明に係る高粘度スラリーの粒径調整方法を実施する装置の一例を説明する図である。
【００３５】
図１において、１は、高粘度スラリーを貯留する高粘度スラリー貯留タンクであり、２は、高粘度スラリー貯留タンク１から導入される高粘度スラリーに遠心分離処理を施す遠心分離機である。
【００３６】
本発明に係る高粘度スラリーの粒径調整方法は、高粘度スラリーを遠心分離機２に導入して、高粘度スラリーの粘性を利用して粒径の大きい固形分を優先的に分離する機能を有する遠心分離工程を備える。
【００３７】
本発明において、高粘度スラリーとは、固形分が液体に混ざって高粘性の泥状になっているものをいう。
【００３８】
本発明に用いられる遠心分離機としては、限定されるものではないが、供給される高粘度スラリーを連続的に遠心分離処理して、連続的に液体分画（高粘度スラリー）を排出可能な連続式遠心分離機であることが好ましい。
【００３９】
連続式遠心分離機としては、高粘度スラリーの保持が容易な縦型の遠心分離機等を好ましく例示できる。
【００４０】
また、本発明に用いられる遠心分離機は、バッチ式の遠心分離機であってもよい。
【００４１】
本発明では、遠心分離工程において、高粘度スラリー中の粒径の大きい固形分を優先的に分離するが、ここで、高粘度スラリー中の粒径の大きい固形分とは、高粘度スラリー中の固形分の粒径分布において、相対的に粒径の大きい固形分を意味する。
【００４２】
高粘度スラリー中の粒径の大きい固形分を優先的に分離する原理について、以下に説明する。
【００４３】
遠心分離装置による遠心力が作用した際の固形分の移動速度は、固形分を移動させようとする遠心力と、固形分を留まらせようとする摩擦力との影響を受ける。
【００４４】
固形分に加わる遠心力は、固形分の質量に比例する。このとき、固形分の密度が粒径に依存しないと見做すことにより、固形分に加わる遠心力は、固形分の体積に比例する。従って、遠心力は、粒径の３乗に比例する。
【００４５】
一方、固形分と高粘性スラリーの摩擦力は、固形分と高粘性スラリーの間に形成される界面の面積、即ち、固形分の表面積に比例する。従って、摩擦力は、粒径の２乗に比例する。
【００４６】
従って、固形分の移動速度は、固形分の粒径が大きいほど、移動を促す遠心力が支配的となり、固形分の粒径が小さいほど、移動を抑止する摩擦力が支配的となる。
【００４７】
ところで、摩擦力の作用は、スラリーの粘度に伴って大きくなる。低粘度スラリーにおいては、摩擦力の作用が小さいので、固形分の移動速度の粒径依存性は小さい。これに対して、高粘度スラリー中においては、摩擦力の作用が大きいので、固形分の移動速度の粒径依存性が大きくなる。
【００４８】
本発明の遠心分離装置では、高粘度スラリーの高い粘度に着目し、遠心分離装置による遠心力が作用した際に、固形分の移動速度が粒径に伴って大きく増加する現象を利用して、粒径の大きい固形分を優先的に沈降させて、これを分離する。
【００４９】
粒径の大きい固形分の優先的な分離を好適に行うために、本発明において、遠心分離機に供される高粘度スラリーの粘度は、１〜１００ＰａＳであることが好ましい。
【００５０】
高粘度スラリーの粘度は、温度依存性が高いため、例えば高粘度スラリー貯留タンクにスチームコイルを内蔵する等による加温、又は、冷却により、温度調整を行って、高粘度スラリーの粘度を上記範囲となるように調整することは好ましいことである。
【００５１】
図１において、３は、平均粒径検出器である。
【００５２】
本発明に係る高粘度スラリーの粒径調整方法は、平均粒径検出器３により、遠心分離処理が施された高粘度スラリー中の固形分の平均粒径を測定する機能を有する平均粒径検出工程を備える。
【００５３】
本発明における平均粒径検出器３は、高粘度スラリー中の固形分について平均粒径を検出可能なものであり、一例として、粒径分画毎に固形分数を計測して平均粒径を検出する検出器が挙げられる。平均粒径検出器の好ましい具体例として、光遮蔽型自動固形分測定装置であるリオン社製「液中パーティクルセンサＫＳ−４２Ｄ」等が挙げられる。
【００５４】
平均粒径検出器３は、得られた平均粒径の測定値Ｄを、制御部４に入力する。
【００５５】
制御部４では、あらかじめ設定された平均粒径の基準値Ｄ０と、平均粒径検出器３から入力された平均粒径の測定値Ｄを比較し、測定値Ｄが基準値Ｄ０以下の場合（Ｄ≦Ｄ０）は、高粘度スラリーを高粘度スラリー貯蔵タンク５に送り、測定値Ｄが基準値Ｄ０を超える場合（Ｄ＞Ｄ０）は、高粘度スラリーを遠心分離機２に返送する制御を行う。
【００５６】
図１において、Ｖ１は、高粘度スラリー貯留タンク１と遠心分離機２を接続する配管上に設けられた第１の調整バルブ、Ｖ２は、遠心分離機２からの高粘度スラリーを遠心分離器２に返送する配管上に設けられた第２の調整バルブ、Ｖ３は、遠心分離機からの高粘度スラリーを高粘度スラリー貯蔵タンク５に送る配管上に設けられた第３の調整バルブである。
【００５７】
運転開始時において、第１の調整バルブＶ１は開放され、第２の調整バルブＶ２は閉鎖され、第３の調整バルブＶ３は開放されており、貯留タンク１から遠心分離機２への高粘度スラリーの供給を可能とすると共に、遠心分離機２からの高粘度スラリーを、高粘度スラリー貯蔵タンク５に送液可能とするように設定されている。
【００５８】
制御部４は、測定値Ｄが基準値Ｄ０を超える場合（Ｄ＞Ｄ０）、第１の調整バルブＶ１を閉鎖し、第２の調整バルブＶ２を開放し、第３の調整バルブＶ３を閉鎖して、貯留タンク１から遠心分離機２への高粘度スラリーの供給を停止すると共に、遠心分離機２からの高粘度スラリーを、遠心分離器２に返送するように、第１〜３の調整バルブＶ１〜３に制御信号を出力する。
【００５９】
一方、制御部４は、測定値Ｄが基準値Ｄ０以下の場合（Ｄ≦Ｄ０）、第１の調整バルブＶ１を開放し、第２の調整バルブＶ２を閉鎖し、第３の調整バルブＶ３を開放して、貯留タンク１から遠心分離機２への高粘度スラリーの供給を開始すると共に、遠心分離機２からの高粘度スラリーを、高粘度スラリー貯蔵タンク５に送るように、第１〜３の調整バルブＶ１〜３に制御信号を出力する。
【００６０】
本発明に係る高粘度スラリーの粒径調整方法では、以上に説明したような制御を行うことで、高粘度スラリー中の固形分の平均粒径を基準値以下に調整することができる。
【００６１】
本発明の高粘度スラリーの粒径調整方法は、高粘度スラリーを利用するに際して、又は何らかの処理に供するに際して、固形分の平均粒径を基準値以下に調整する必要がある場合に好ましく用いることができる。
【００６２】
本発明の高粘度スラリーの粒径調整方法において用いられる高粘度スラリーとして、具体的には、芋焼酎粕等の焼酎粕、その他の発酵残液、各種の食品加工工程中の廃液、製陶の原料スラリー等を好ましく例示できる。
【００６３】
例えば、メタン発酵槽から生成するメタン発酵残液（消化液）の一部は、メタン発酵工程の後段に設けられたバイオガス脱硫塔の気液接触部に、硫黄酸化細菌含有液として循環供給される。その際、メタン発酵原料に由来する大型の固形分が消化液中に存在すると、気液接触部において目詰まりや圧力損失の増大を生じ、バイオガスの脱硫効率が低下する問題を生じる。これに対して、本発明の高粘度スラリーの粒径調整方法を用いて、消化液中の固形分の平均粒径を基準値以下に調整することで、硫黄酸化細菌を好適に含有したまま、目詰まりや圧力損失の増大の原因となる粒径の大きい固形分が分離された消化液が得られ、これにより気液接触部における目詰まりや圧力損失の増大が回避され、脱硫効率が向上する。
【００６４】
以下に、本発明の高粘度スラリーの粒径調整方法を用いた芋焼酎粕の濃縮方法について詳述する。
【００６５】
図２は、本発明の芋焼酎粕の濃縮方法を実施する装置の一例を示す説明図である。
【００６６】
図２に示すように、芋焼酎粕は、例えばタンクローリーにより処理設備に搬入され、焼酎粕貯留タンク１１に貯留される。焼酎粕貯留タンク１１は、芋焼酎粕の粘度調整のためにスチームコイルを内蔵しており、タンク内の温度は、芋焼酎粕温度が６０〜８０℃となるように保たれる。６０〜８０℃においては、芋焼酎粕の腐敗が防止される効果も得られる。また焼酎粕貯留タンク１１には固形分の沈降防止のために攪拌機（図示せず）を設けることが好ましい。
【００６７】
焼酎粕貯留タンク１１に搬入される芋焼酎粕は固形分濃度が約５〜１０重量％の範囲である。
【００６８】
焼酎粕貯留タンク１１に貯留された芋焼酎粕は、ポンプにより遠心分離機１２に送られる。
【００６９】
遠心分離機１２での遠心分離処理により、芋焼酎粕から粒径の大きい固形分が優先的に分離される。
【００７０】
平均粒径検出器１３は、遠心分離処理後の芋焼酎粕の平均粒径を検出し、測定値Ｄを制御部１４に入力する。
【００７１】
制御部１４では、あらかじめ設定された平均粒径の基準値Ｄ０と、平均粒径検出器１３から入力された平均粒径の測定値Ｄを比較し、測定値Ｄが基準値Ｄ０以下の場合（Ｄ≦Ｄ０）は、芋焼酎粕を多重効用缶１５に送り、測定値Ｄが基準値Ｄ０を超える場合（Ｄ＞Ｄ０）は、芋焼酎粕を遠心分離機１２に返送する制御を行う。
【００７２】
平均粒径の基準値Ｄ０は、後述する多重効用缶１５における芋焼酎粕の濃縮を好適に行えるようにするために、好ましくは、１００〜１５０μｍの値に設定される。
【００７３】
図２において、Ｖ１１は、焼酎粕貯留タンク１１と遠心分離機１２を接続する配管上に設けられた第１の調整バルブ、Ｖ１２は、遠心分離機１２からの芋焼酎粕を遠心分離器１２に返送する配管上に設けられた第２の調整バルブ、Ｖ３は、遠心分離機からの芋焼酎粕を多重効用缶１５に送る配管上に設けられた第３の調整バルブである。
【００７４】
運転開始時において、第１の調整バルブＶ１１は開放され、第２の調整バルブＶ１２は閉鎖され、第３の調整バルブＶ１３は開放されており、貯留タンク１１から遠心分離機１２への芋焼酎粕の供給を可能とすると共に、遠心分離機１２からの芋焼酎粕を、多重効用缶１５に送液可能とするように設定されている。
【００７５】
制御部１４は、測定値Ｄが基準値Ｄ０を超える場合（Ｄ＞Ｄ０）、第１の調整バルブＶ１１を閉鎖し、第２の調整バルブＶ１２を開放し、第３の調整バルブＶ１３を閉鎖して、貯留タンク１１から遠心分離機１２への芋焼酎粕の供給を停止すると共に、遠心分離機１２からの芋焼酎粕を、遠心分離器１２に返送するように、第１〜３の調整バルブＶ１１〜１３に制御信号を出力する。
【００７６】
一方、制御部１４は、測定値Ｄが基準値Ｄ０以下の場合（Ｄ≦Ｄ０）、第１の調整バルブＶ１１を開放し、第２の調整バルブＶ１２を閉鎖し、第３の調整バルブＶ１３を開放して、貯留タンク１１から遠心分離機１２への芋焼酎粕の供給を開始すると共に、遠心分離機１２からの芋焼酎粕を、多重効用缶１５に送るように、第１〜３の調整バルブＶ１１〜１３に制御信号を出力する。
【００７７】
多重効用缶１５によって濃縮された濃縮液は、濃縮液貯蔵タンク１６に貯蔵された後、タンクローリーなどにより外部に搬出され、液体の飼料原料として飼料製造会社に販売される。
【００７８】
上記の構成により、有効利用が困難な分離固形分量の生成量を最小限に抑えることができ、価値の高い芋焼酎粕濃縮液の収量が増加する。
【００７９】
また、上記の構成により、多重効用缶１５に導入される芋焼酎粕は、粒径の大きい固形分が分離され、平均粒径が、基準値以下、好ましくは、１００〜１５０μｍ以下に調整されていることにより、この芋焼酎粕を高度に濃縮することが可能となり、得られた濃縮液は、腐敗することなく、流動性を保持し、保存、流通がよく、配合飼料として使いやすい芋焼酎粕濃縮液となる。
【００８０】
本発明では、固形分の平均粒径を１００〜１５０μｍ以下に調整した芋焼酎粕を、多重効用缶で濃縮することにより、固形分（ＴＳ）濃度３０重量％以上の高濃度の濃縮液を製造する場合でも、流動性の低下によって多重効用缶１５から摘出できなくなる等の問題が回避されると共に、流動性に優れた良質な芋焼酎粕濃縮液を得ることができる。
【符号の説明】
【００８１】
１：高粘度スラリー貯留タンク
２：遠心分離機
３：平均粒径検出器
４：制御部
５：高粘度スラリー貯蔵タンク
１１：焼酎粕貯留タンク
１２：遠心分離機
１３：平均粒径検出器
１４：制御部
１５：多重効用缶
１６：濃縮液貯蔵タンク
【図１】
2011211975.tif 000003
【図２】
2011211975.tif 000004