(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
疎水性多孔質膜により区画された原水部及び凝縮部と、
前記凝縮部を減圧状態に維持する減圧手段と、
前記凝縮部を冷却する冷却手段とを備え、
加熱された揮発温度が異なる複数の成分を有する被処理液を前記原水部に導入し、前記被処理液の蒸気を前記疎水性多孔質膜に透過させることで、該被処理液を濃縮して濃縮液を生成するとともに前記凝縮部で蒸留液を生成する膜蒸留装置を２段以上備える分留システムであって、
前記前段の膜蒸留装置の蒸留液を次段の膜蒸留装置の原水部に導入する流路と、前記膜蒸留装置の濃縮液の一部を回収する一方、残部を該膜蒸留装置前記原水部側に還流する分流機構とを有することを特徴とする分留システム。
【請求項２】
前記膜蒸留装置を３段以上備えることを特徴とする請求項１に記載の分留システム。
【請求項３】
前記濃縮液の回収及び循環の割合を調整可能な調整機構を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の分留システム。
【請求項４】
前記被処理液が、果汁、液糖あるいは蜂蜜の食品関連溶液であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の濃縮システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分留効率が良く、簡単に低コストで被処理液成分を効率よく分留できる分留ユニットに関し、特に真空式膜蒸留装置を用いた膜蒸留分留ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、分留技術として、石油精製の蒸留塔、例えば、棚段式多段蒸留塔がよく知られている。棚段式多段蒸留塔は、塔内に水平な棚板（トレイ）をいくつも設置して区切ったタイプのものであり、棚板は、蒸気が上下方向に通過できるように、スノコのように多数の穴があいている。このような棚段式多段蒸留塔において、被処理液は、塔中央部付近の棚段に供給される。各棚段においては、気液平衡が成立しており、より揮発性の高い成分は気相で上の段へ移動し、より揮発性の低い成分は、棚板の切り欠き部分（液の流通口）から液相で下の段へ流れ落ち、そこでまた気液平衡が成立する。このようにして、塔上部の段ほど揮発性の高い成分に富む一方、下部の段ほど揮発性の低い成分に富むことになり、各段において揮発性に従って成分が分離される。
【０００３】
上述したような棚段式多段蒸留塔による分留において留意すべきは段効率である。段効率低下の主原因は、棚段上における飛沫同伴である。飛沫同伴による液滴は棚段上で発生する蒸気に比較して、より高沸点成分に富むために効率を低下させるだけでなく、不揮発性成分を同伴するため、塔内および留出物を汚染する原因ともなる。飛沫同伴量は、蒸気及び液流量の影響が大きく、特に減圧蒸留塔では多い。これらの理由により蒸留塔を用いた分留技術では、飛沫同伴による各棚段での分留効率の低下は程度の差はあれ避けられなかった。
【０００４】
一方、海水淡水化、溶媒や油からの脱水などの他、食品プロセスでの濃縮を想定した用途で、省エネルギー、省スペースの技術として、膜蒸留技術に期待が寄せられている。特に、最近真空式膜蒸留装置への関心が高まっている。
【０００５】
この真空式膜蒸留装置は、水を弾く疎水性多孔質膜（水蒸気のみを透過する）を介して、片側に６０℃から８０℃程度の被処理液を通液する流路（原水室）と、疎水性膜を透過した水蒸気を被処理液と反対側にある凝縮部へ導き凝縮させて蒸留液を得る凝縮室とが配置された構造を単位構造体とし、この単位構造体を複数段、直列に配置してなる。これにより単位構造体の１段目で濃縮された被濃縮液は、直列配置された２段目で更に濃縮され、２段目で濃縮された被処理液は、さらに３段目で濃縮され、というように次々と濃縮され、最終段で所望とする濃度にまで濃縮された後回収される。一方、凝縮室は疎水性膜を透過した水蒸気を凝縮させて蒸留液を得るため、被処理液側よりも数度以上低温である。この凝縮室で水蒸気は凝縮して蒸留液となり、濃縮液とは別に回収される。このような真空式膜蒸留装置としては、特許文献１、２に示すような技術が公知であり、疎水性多孔質膜には、撥水性の高いテフロン（登録商標）樹脂膜が汎用されている。
【０００６】
図３に示すようにこのような膜蒸留装置４１は、疎水性多孔質膜４２を備えており、この疎水性多孔質膜４２により区画されることで原水室４３と凝縮室４４とが形成されている。原水室４３は被処理液ｗを導入する原水部の一例であり、凝縮室４４は疎水性多孔質膜４２を通過した蒸気Ｓを凝縮する凝縮部の一例である。
【０００７】
疎水性多孔質膜４２は、原水室４３に導入された被処理液ｗの蒸気のみを選択的に通過させる手段の一例である。この疎水性多孔質膜４２としては、耐熱性に優れていることからフッ素樹脂製多孔質膜を好適に用いることができる。この疎水性多孔質膜４２においては、被処理液ｗの蒸気Ｓのみを透過させ、膜透過蒸気量に対する被処理液ｗの浸透圧や粘度の影響を受けにくく、蒸気透過性が高いので、被処理液ｗの懸濁成分などの濃縮を効率的に行うことができる。
【０００８】
原水室４３には、被処理液ｗを導入する原水ライン４５が接続している。一方、凝縮室４４には真空ポンプ４６が接続され、凝縮室４４の壁面には冷却部４７が備えられている。そして、凝縮室４４とともに原水室４３が真空ポンプ４６により減圧されて減圧状態に維持され、冷却部４７は接触する蒸気Ｓを凝縮する程度の温度に冷却手段（図示せず）により冷却されている。なお、４８は原水室４３から濃縮液ｗ１を回収する濃縮液回収ラインであり、４９は凝縮室４４から蒸留液ｗ２を回収する蒸留液排出ラインである。
【０００９】
上述したような膜蒸留装置４１において、まず被処理液ｗは、図示しない熱交換器により所定の温度、例えば１００℃未満、好ましくは４０℃〜９０℃、特に５０℃〜８０℃程度になるように温度調整され、原水ライン４５から供給される。ここで、各真空式膜蒸留装置４１内は一台の真空ポンプ４６により減圧されている。このため被処理液ｗは、膜蒸留装置４１の原水室４３内へと吸いこまれる。
【００１０】
この場合、凝縮室４４が減圧状態に維持されるので、蒸気Ｓを引き込む機能だけでなく、被処理液ｗの沸点をより降下させる機能を有する。これにより、被処理液ｗから生じる蒸気Ｓが顕著となり、疎水性多孔質膜４２を透過する蒸気量が増大する。この結果、原水室４３で濃縮液ｗ１が得られる。つまり、被処理液ｗから多くの蒸気Ｓが凝縮除去されて濃縮液ｗ１に変換されるので、原水室４３の被処理液ｗが効率的に濃縮される。したがって、原水室４３から多くの濃縮液ｗ１が生成され、濃縮液回収ライン４８から回収される。一方、蒸気Ｓは凝縮室４４の冷却部４７に触れ凝縮して水滴Ｌが生じる。これにより、冷却部４７では蒸気Ｓが結露して蒸留液ｗ２が蒸留液排出ライン４９から排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１１−１７３０９７号公報
【特許文献２】特開２０１３−２１２４６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述したような真空式膜蒸留装置は、被処理液ｗが流通する原水室４３と、凝縮室４４とが気体のみを通す疎水性多孔質膜４２を介して完全に分画されているため、被処理液ｗの飛沫が、凝縮室４４に同伴されることがないため、各蒸留段における分留効率が高い技術であると考えられるが、本来、膜蒸留装置は、被処理液ｗを濃縮するためのものであり、分留による各成分の回収を効果的に行うのは困難である。このため、膜蒸留装置を分留技術として活用する技術は提案されていなかった。
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、分留効率が良く簡単で低コストに被処理液成分を効率よく分留できる膜蒸留装置を用いた分留ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明は、疎水性多孔質膜により区画された原水部及び凝縮部と、前記凝縮部を減圧状態に維持する減圧手段と、前記凝縮部を冷却する冷却手段とを備え、加熱された被処理液を前記原水部に導入し、前記被処理液の蒸気を前記疎水性多孔質膜に透過させることで、該被処理液を濃縮して濃縮液を生成するとともに前記凝縮部で蒸留液を生成する膜蒸留装置を２段以上備える分留システムであって、前記前段の膜蒸留装置の蒸留液を次段の膜蒸留装置の原水部に導入する流路と、前記膜蒸留装置の濃縮液の一部を回収する一方、残部を該膜蒸留装置前記原水部側に還流する分流機構を有することを特徴とする分留システムを提供する（発明１）。ここで前記膜蒸留装置は３段以上備えるのが好ましい（発明２）。
【００１５】
かかる発明（発明１、２）によれば、被処理液は揮発温度が異なる複数の成分を有するが、初段の膜蒸留装置により加熱された被処理液を蒸留すると、当該被処理液の温度で揮発する全ての成分が揮発して蒸留液となる一方、揮発しない成分と揮発回収しきれなかった成分が濃縮液となるので、濃縮液の一部を回収し残部を循環して原水部に再度導入して揮発回収を繰り返すことで揮発回収しきれなかった成分の回収率を所望のものとすることができる。そして、疎水性多孔質膜を透過した揮発性の内、揮発温度の高い揮発成分は、凝縮部で液化するので一部は蒸留液として回収し、残りの液体と凝縮しなかった気体は次段の膜蒸留装置の原水部へ供給される。そして、次段の膜蒸留装置では、被処理液の温度が前段よりも低下しているので、前段より低い温度で揮発する成分が揮発して蒸留液となる一方、揮発しない揮発温度の高い成分と揮発回収しきれなかった成分が濃縮液となるので、濃縮液の一部を回収し残部を循環して原水部に再度導入して揮発回収を繰り返すことで揮発回収しきれなかった揮発温度の高い揮発成分の回収率を所望のものとすることができる。そして、疎水性多孔質膜を透過した揮発性の内、揮発温度のやや低い揮発成分が、凝縮部で液化するので一部は蒸留液として回収し、残りの液体と凝縮しなかった気体は次段の膜蒸留装置の原水部へ供給される。このような操作を複数段、特に三段以上繰り返すことにより、揮発温度の異なる３種類以上の成分を効率良く分留して回収することができる。
【００１６】
上記発明（発明１、２）においては、前記濃縮液の回収及び循環の割合を調整可能な調整機構を備えるのが好ましい（発明３）。
【００１７】
かかる発明（発明３）によれば、被処理液を構成する揮発温度の異なる成分の分留効率を所望のものに調整することができる。
【００１８】
上記発明（発明１〜３）においては、前記被処理液が、果汁、液糖あるいは蜂蜜の食品関連溶液であるのが好ましい（発明４）。
【００１９】
かかる発明（発明４）によれば、これらの食品関連溶液には、揮発温度の低い成分に限らず、揮発温度の高い成分も含まれており。それぞれ分留して所望の成分を濃縮液に再度添加するのが望ましいが、本発明の方法を適用することにより、これら揮発温度の異なる成分を効率よく分別回収することができ、所望の成分を濃縮液に添加することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の分留システムによれば、膜蒸留装置を２段以上備え、前段の膜蒸留装置の蒸留液が次段の膜蒸留装置の原水部に導入する導入一方、濃縮液の一部を回収し、残部を循環して原水部に再度導入する操作を各膜蒸留装置で繰り返すものであるので、被処理液は温度により揮発成分が異なるが、初段の膜蒸留装置により加熱された被処理液を蒸留すると、当該被処理液の温度で揮発する全ての成分が揮発して蒸留液となる一方、沸騰しない揮発性のない成分と揮発回収しきれなかった成分が濃縮液となるので、濃縮液の一部を回収し残部を循環して原水部に導入して揮発回収を繰り返すことで揮発回収しきれなかった成分の回収率を所望のものとすることができる。これを繰り返すことで揮発温度の異なる２種類以上の成分を効率良く分留して回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る分留システムを示す概略図である。
【図２】比較例１の分留システムを示す概略図である。
【図３】膜蒸留装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る分留システムを示す概略図である。図１において、被処理液Ｗの分留システム１は、図３に示す膜蒸留装置を３段直列に接続、すなわち一段目の第一の膜蒸留装置２と二段目の第二の膜蒸留装置３と三段目の第三の膜蒸留装置４とを連続的に接続してなる。そして、第一の膜蒸留装置２の上流側には熱交換器などの図示しない加熱手段が配置されている。
【００２３】
上記第一の膜蒸留装置２には、疎水性多孔質膜５が備えられており、この疎水性多孔質膜５を挟んで被処理液Ｗが流通する第一の原水室６と第一の凝縮室７とが形成されている。これにより第一の膜蒸留装置２において、被処理液Ｗの懸濁成分や不揮発成分を濃縮するとともに、一次蒸留液Ｗ１を排出可能となっている。また、第二の膜蒸留装置３には、疎水性多孔質膜８が備えられており、この疎水性多孔質膜８を挟んで一次蒸留液Ｗ１が流通する第二の原水室９と第二の凝縮室１０とが形成されている。これにより第二の膜蒸留装置３において、一次蒸留液Ｗ１中の揮発成分を濃縮するとともに、二次蒸留液Ｗ２を排出可能となっている。さらに、第三の膜蒸留装置４には、疎水性多孔質膜１１が備えられており、この疎水性多孔質膜１１を挟んで二次蒸留液Ｗ２が流通する第三の原水室１２と第三の凝縮室１３とが形成されている。これにより第三の膜蒸留装置４において、二次蒸留液Ｗ２中の揮発成分を濃縮するとともに、三次蒸留液Ｗ３を排出可能となっている。
【００２４】
上述したような分留システム１において、第一の膜蒸留装置２の第一の原水室６には、被処理液Ｗの流入路１４と排出路１５とが接続しており、これら流入路１４及び排出路１５は連通していて、これにより被処理液Ｗが循環可能な循環路１６が形成されていて、この循環路１６には回収路１７が接続している。そして、この循環路１６と回収路１７とは分流機構として機能し、それぞれ調整機構としての開閉バルブ１８、１９が設けられていて、これらの開度をそれぞれ調整することにより、一次濃縮液Ｗ４の回収量と循環量とが調整可能となっている。
【００２５】
一方、第一の凝縮室７には、排出路２０が接続されていて、この排出路２０は第二の膜蒸留装置３の第二の原水室９に流入路２２として連通しているとともに、回収バルブ２１が設けられていて、この開度を調整することにより、一次蒸留液Ｗ１の回収量と、二次蒸留量とを調整可能となっている。
【００２６】
同様に第二の膜蒸留装置３の第二の原水室９には、一次蒸留液Ｗ１の流入路２２と排出路２３とが接続しており、これら流入路２２及び排出路２３が連通することで一次蒸留液Ｗ１が循環可能な循環路２４が形成されていて、この循環路２４に回収路２５が接続している。そして、この循環路２４と回収路２５には、それぞれ調整機構としての開閉バルブ２６、２７が設けられていて、これらの開度をそれぞれ調整することにより、二次濃縮液Ｗ５の回収量と循環量とが調整可能となっている。
【００２７】
一方、第二の凝縮室１０には、排出路２８が接続されていて、この排出路２８は第三の膜蒸留装置４の第三の原水室１２の流入路３０として連通しているとともに、回収バルブ２９が設けられていて、この開度を調整することにより、二次蒸留液Ｗ２の回収量と、三次蒸留量とを調整可能となっている。
【００２８】
さらに、同様に第三の膜蒸留装置４の第三の原水室１２には、二次蒸留液Ｗ２の流入路３０と排出路３１とが接続しており、これら流入路３０及び排出路３１が連通することで二次蒸留液Ｗ２が循環可能な循環路３２が形成されていて、この循環路３２に回収路３３が接続している。そして、この循環路３２と回収路３３には、それぞれ調整機構としての開閉バルブ３４、３５が設けられていて、これらの開度をそれぞれ調整することにより、三次濃縮液Ｗ６の回収量と循環量とが調整可能となっている。
【００２９】
そして、第三の凝縮室１３には、排出路３６が接続されていて、三次蒸留液Ｗ３を排出可能となっている。
【００３０】
次に上述したような３台の膜蒸留装置２、３及び４を直列に接続してなる本実施形態の分留システム１の作用について、揮発温度の異なるＡ、Ｂ、Ｃ成分（揮発温度の高い順で、いずれも後述する熱交換器による加熱温度以下の揮発温度を有する）を含有する被処理液Ｗを分留する場合について説明する。
【００３１】
まず、被処理液Ｗは図示しない熱交換器により所定の温度、例えば１００℃未満、好ましくは５０℃〜９０℃程度になるように温度調整され、流入路１４から第一の膜蒸留装置２の第一の原水室６に供給される。ここで、第一の膜蒸留装置２の第一の凝縮室７は図示しない真空ポンプにより減圧されている。このため蒸気を引き込む機能だけでなく、被処理液Ｗの沸点をより降下させる機能を発揮する。これにより被処理液Ｗの揮発成分Ａ、Ｂ、Ｃは蒸発した水分とともに疎水性多孔質膜５を透過する。この結果、被処理液Ｗから揮発成分Ａ、Ｂ、Ｃが所定の割合で除去された一次濃縮液Ｗ４が得られる。なお、この際熱交換器による加熱温度を超える揮発温度の成分は除去されずに一次濃縮液Ｗ４に残留する。
【００３２】
このとき揮発性成分Ａ、Ｂ、Ｃは全部が揮発せず、揮発し損ねた一部が一次濃縮液Ｗ４に残存する。しかしながら、本実施形態においては、流入路１４と排出路１５とを接続して循環路１６を形成しているので、一次濃縮液Ｗ４は循環することになる。そこで、開閉バルブ１８、１９の開度を調整することにより、揮発性成分Ａ、Ｂ、Ｃの含有率が所望の比率にまで低下するように回収路１７からの一次濃縮液Ｗ４の回収量と循環量とを調整することが可能となっている。
【００３３】
一方、揮発成分Ａ、Ｂ、Ｃとともに蒸発した水分は第一の凝縮室７の冷却部に触れ凝縮して最も揮発温度の高い揮発成分Ａを多く含む水滴が生じる。この水滴は一次蒸留液Ｗ１として、排出路１５（流入路２２）の回収バルブ２１から一部が回収される。また、残りの一次蒸留液Ｗ１と、揮発成分Ｂ、Ｃを多く含む気体とが次段の第二の膜蒸留装置３の第二の原水室９に供給される。
【００３４】
第二の膜蒸留装置３では、第二の凝縮室１０は図示しない真空ポンプにより減圧されている。このとき一次蒸留液Ｗ１は、第一の膜蒸留装置２での処理により、揮発成分Ａの揮発温度以下で揮発成分Ｂ、Ｃの揮発温度より高い温度にまでその温度が低下している。したがって、揮発成分Ａは、疎水性多孔質膜８を透過しないが、揮発成分Ｂ、Ｃは蒸発した水分とともに疎水性多孔質膜８を透過する。この結果、一次蒸留液Ｗ１から揮発成分Ｂ、Ｃが所定の割合で除去されて揮発成分Ａを豊富に含む二次濃縮液Ｗ５が得られる。一方、第二の凝縮室１０の冷却部に触れ凝縮して揮発成分Ｂ、Ｃを含む水滴が生じる。これにより、この水滴が二次蒸留液Ｗ２として、排出路２８から排出される。
【００３５】
このとき揮発性成分Ｂ、Ｃは、全部が揮発せず、揮発し損ねた一部が二次濃縮液Ｗ５に残存する。しかしながら、本実施形態においては、流入路２２と排出路２３とを接続して循環路２４を形成しているので、二次濃縮液Ｗ５は循環することになる。そこで、揮発性成分Ｂ、Ｃの含有率が所望の割合に低下するまで循環するように開閉バルブ２６、２７の開度を調整して、回収路２５からの二次濃縮液Ｗ５の回収量と循環量とを調整することができる。これらにより揮発成分Ａの回収率を向上することが可能となっている。
【００３６】
一方、揮発成分Ｂ、Ｃとともに蒸発した水分は第二の凝縮室１０の冷却部に触れ凝縮して次に揮発温度の高い揮発成分Ｂを多く含む水滴が生じる。この水滴は二次蒸留液Ｗ２として、排出路２８（流入路３０）の回収バルブ２９から回収される。また、残りの二次蒸留液Ｗ２と、揮発成分Ｃを多く含む気体とが次段の第三の膜蒸留装置４の第三の原水室１２に供給される。
【００３７】
第三の膜蒸留装置３では、第三の凝縮室１３は図示しない真空ポンプにより減圧されている。このとき二次蒸留液Ｗ２は、第二の膜蒸留装置３での処理により、揮発成分Ｂの揮発温度以下で揮発成分Ｃの揮発温度より高い温度にまでその温度が低下している。したがって、揮発成分Ｂは、疎水性多孔質膜１１を透過しないが、揮発成分Ｃは蒸発した水分とともに疎水性多孔質膜１１を透過する。この結果、二次蒸留液Ｗ２から揮発成分Ｃが所定の割合で除去された揮発成分Ｂを豊富に含む三次濃縮液Ｗ６として、排出路２８から排出されるのでこれを回収することができる。
【００３８】
このとき揮発性成分Ｃは、全部が揮発せず、揮発し損ねた一部が三次濃縮液Ｗ６に残存する。しかしながら、本実施形態においては、流入路３０と排出路３１とを接続して循環路３２を形成しているので、三次濃縮液Ｗ６は循環することになる。そこで、揮発性成分Ｃの含有率が所望の割合に低下するまで循環するように開閉バルブ３４、３５の開度を調整して、回収路３３からの三次濃縮液Ｗ６の回収量と循環量とを調整することができる。これらにより揮発成分Ｂの回収率を向上することが可能となっている。
【００３９】
一方、揮発成分Ｃとともに蒸発した水分は第三の凝縮室１３の冷却部に触れ凝縮して最も揮発温度の低い揮発成分Ｃを多く含む水滴が生じる。これにより、揮発成分Ｃを豊富に含む水滴が三次蒸留液Ｗ３として、排出路３６から排出されるのでこれを回収することができる。
【００４０】
なお、上記濃縮対象となる被処理液Ｗとしては、果汁、液糖、蜂蜜などの糖分を含む食品関連溶液が好適である。ここで、被処理液Ｗは、糖分などの目的とする濃縮成分の初期濃度が１０％以下、特に２〜７％程度である。また、海水淡水化、溶媒や油からの脱水などの工業プロセスでのプロセス排出にも好適に適用することができる。
【００４１】
以上、本発明について説明してきたが、本発明は前記実施形態に限らず種々の変形実施が可能である。例えば、分留システム１の構成としては、３段に限らず、分留回収したい成分の数に応じて４段以上の構成としてもよい。また、この分留システム１において、被処理液Ｗは食品プロセス水に限らず、医薬やその他の産業分野のプロセス水を濃縮するのに適用することができる。
【実施例】
【００４２】
＜実施例１＞
図１に示す構成を有する分留システムを用い、果汁（被処理液Ｗ）を分留したところ、同伴飛沫を伴うことなく３種類の揮発成分を効率よく分留することができた。
【００４３】
＜比較例１＞
比較例１においては、図２に示す構成を有する分留システムを用いた。
【００４４】
図２において、被処理液Ｗの分留システム１は、図１に示す分留システム１における膜蒸留装置２、３、４と同じ幕蒸留装置を用いたものであり、実施例１と同一の構成には同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。なお、第一の膜蒸留装置２の上流側には熱交換器などの図示しない加熱手段が配置されている。
【００４５】
上記第一の膜蒸留装置２には、疎水性多孔質膜５が備えられており、この疎水性多孔質膜５を挟んで被処理液Ｗが流通する第一の原水室６と第一の凝縮室７とが形成されている。これにより第一の膜蒸留装置２において、被処理液Ｗの懸濁成分や不揮発成分を濃縮するとともに、一次蒸留液Ｗ１を排出可能となっている。また、第二の膜蒸留装置３には、疎水性多孔質膜８が備えられており、この疎水性多孔質膜８を挟んで一次蒸留液Ｗ１が流通する第二の原水室９と第二の凝縮室１０とが形成されている。これにより第二の膜蒸留装置３において、一次蒸留液Ｗ１の低揮発成分を濃縮するとともに、二次蒸留液Ｗ２を排出可能となっている。さらに、第三の膜蒸留装置４には、疎水性多孔質膜１１が備えられており、この疎水性多孔質膜１１を挟んで二次蒸留液Ｗ２が流通する第三の原水室１２と第三の凝縮室１３とが形成されている。これにより第三の膜蒸留装置４において、二次蒸留液Ｗ２の中揮発成分を濃縮するとともに、三次蒸留液Ｗ３を排出可能となっている。
【００４６】
上述したような分留システム１において、第一の膜蒸留装置２の第一の原水室６には、被処理液Ｗの流入路１４と一次濃縮液Ｗ４の排出路１５とが接続しており、この排出路１５は後段の第二の膜蒸留装置３の流入路２２に連通している。一方、第一の凝縮室７には、一次蒸留液Ｗ１の排出路２０が接続されている。
【００４７】
同様に第二の膜蒸留装置３の第二の原水室９には、一次濃縮液Ｗ４の流入路２２と二次濃縮液Ｗ２の排出路２３とが接続しており、この排出路２３は後段の第三の膜蒸留装置４の流入路３０に連通している。一方、第二の凝縮室１０には、二次蒸留液Ｗ２の排出路２８が接続されている。
【００４８】
さらに、同様に第三の膜蒸留装置４の第三の原水室１２には、二次濃縮液Ｗ２の流入路３０と三次濃縮液Ｗ３の排出路３１とが接続している。一方、第三の凝縮室１３には、排出路３６が接続されている。
【００４９】
上述したような３台の膜蒸留装置２、３及び４を直列に接続してなる比較例１の分留システム１においては、第一の膜蒸留装置２で濃縮された一次濃縮液Ｗ４を第二の膜蒸留装置３でさらに濃縮し、この濃縮された二次濃縮液Ｗ５をさらに第三の膜蒸留装置４でさらに濃縮して、最終的に三次濃縮液Ｗ６を得るとともに、膜蒸留装置２、３及び４の凝縮室７、１０、１３で蒸留液Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３を回収する分留システムとなっている。
【００５０】
このような比較例１の分留システムにより、実施例１と同じ果汁（被処理液Ｗ）を分留したところ、果汁の濃縮はできたが、各成分を十分な精度で分留することができなかった。そこで、この対策として、凝縮室７、１０、１３に同様な膜蒸留装置をさらに設置することにより、分留精度を向上させることが考えられるが、装置が大きくなり設備コストも非常に高くなるため実用的でない。
【符号の説明】
【００５１】
１…分留システム
２…第一の膜蒸留装置
３…第二の膜蒸留装置
４…第三の膜蒸留装置
５…疎水性多孔質膜
６…第一の原水室
７…第一の凝縮室
８…疎水性多孔質膜
９…第二の原水室
１０…第二の凝縮室
１１…疎水性多孔質膜
１２…第三の原水室
１３…第三の凝縮室
１４…流入路
１５…排出路
１６…循環路
１７…回収路
１８…開閉バルブ
１９…開閉バルブ
２０…排出路
２１…回収バルブ
２２…流入路
２３…排出路
２４…循環路
２５…回収路
２６…開閉バルブ
２７…開閉バルブ
２８…排出路
２９…回収バルブ
３０…流入路
３１…排出路
３２…循環路
３３…回収路
３４…開閉バルブ
３５…開閉バルブ
３６…排出路
Ｗ…被処理液
Ｗ１…一次蒸留液
Ｗ２…二次蒸留液
Ｗ３…三次蒸留液
Ｗ４…一次濃縮液
Ｗ５…二次濃縮液
Ｗ６…三次濃縮液
Ｓ…蒸気
【図１】
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【図２】
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【図３】
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