(57)【要約】  本発明は、  （Ａ）アミノ酸、  （Ｂ）１から５個のＣ原子を含む、アミノ酸とは異なるカルボン酸、および  （Ｃ）無機塩の各群からそれぞれ少なくとも１種の有用物質を含有する物質流を処理する方法に関し、この方法は、（１）ナノ濾過により物質流を処理して、有用物質（Ａ）が富化された濃縮水を取得し、（２）電気透析によりステップ（１）の透過水を処理して、有用物質（Ｃ）が富化された濃縮液を取得し、（３）直接または間接に接続している（４）および（５）の２段階からなる系（３）を使用して、ステップ（２）の希釈液を処理し、ここで、（４）一方の処理は、逆浸透により行い、（５）一方の処理は、電気透析により行い、それによって、有用物質（Ｂ）が富化された濃縮液を取得し、（６）ステップ（４）の濃縮水の少なくとも一部を、ステップ（５）に直接または間接に供給し、（７）ステップ（５）の希釈液の少なくとも一部を、ステップ（４）に直接または間接に供給する、の各工程を含んでなる。
2010512997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）アミノ酸、
（Ｂ）１から５個のＣ原子を含む、アミノ酸とは異なるカルボン酸、および
（Ｃ）無機塩
の各群からそれぞれ少なくとも１種の有用物質を含有する物質流を処理する方法であって、
（１）ナノ濾過により物質流を処理して、有用物質（Ａ）が富化された濃縮水を取得し、
（２）電気透析によりステップ（１）の透過水を処理して、有用物質（Ｃ）が富化された濃縮液を取得し、
（３）直接または間接に接続している（４）および（５）の２段階からなる系（３）を使用して、ステップ（２）の希釈液を処理し、ここで、
（４）一方の処理は、逆浸透により行い、
（５）一方の処理は、電気透析により行い、それによって、有用物質（Ｂ）が富化された濃縮液を取得し、
（６）ステップ（４）の濃縮水の少なくとも一部を、ステップ（５）に直接または間接に供給し、
（７）ステップ（５）の希釈液の少なくとも一部を、ステップ（４）に直接または間接に供給する、
の各工程を含んでなる方法。
【請求項２】
ステップ（４）および（５）が回路で接続されており、ステップ（４）の濃縮水の少なくとも一部をステップ（５）に供給し、ステップ（５）の希釈液の少なくとも一部をステップ（４）に戻すことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップ（２）の希釈液（２１）を、平衡レザバー（３１）に輸送し、ここからステップ（４）および（５）の両方に供給し、ここにステップ（４）の濃縮水の少なくとも一部およびステップ（５）の希釈液の一部を戻すことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ステップ（４）、（５）、（６）および（７）を定常運転で実施することを特徴とする、請求項１−３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
ステップ（１）から（７）を全て定常運転で実施することを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
ステップ（１）が、２段階または多段階のナノ濾過であり、ここで、好ましくは、第１段階の後に実施される段階のうちの少なくとも１つを透析濾過として構成することを特徴とする、請求項１−５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
ステップ（４）の透過水の少なくとも一部および／またはステップ（５）の希釈液の少なくとも一部を、ステップ（１）におけるナノ濾過に供給することを特徴とする、請求項１−６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
ステップ（１）において、一価無機塩に対して高い透過性を示し、これと比較して二価無機塩に対してより低い透過性を示す膜を使用することを特徴とする、請求項１−７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
使用される膜の材料は、永久親水化ポリエーテルスルホン、セラミクス、特にＴｉＯ２、ポリアミドおよび半芳香族ピペラジンポリアミドからなる群から選択されることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
ステップ（５）において単極電気透析を実施することを特徴とする、請求項１−９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
処理される物質流が、１から４．５のｐＨ値を有することを特徴とする、請求項１−１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
群（Ａ）の有用物質が蛋白質構成アミノ酸からなる群から選択される１種または複数のアミノ酸であることを特徴とする、請求項１−１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
群（Ｂ）の有用物質が乳酸であることを特徴とする、請求項１−１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
群（Ｃ）の有用物質が、塩化物塩、特に塩化ナトリウム、塩化カリウムおよび／またはそれらの混合物の群からの１種または複数の無機塩であることを特徴とする、請求項１−１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
処理される物質流が、生物起源の水性液体、特に、サイレージから得られる液体であることを特徴とする、請求項１−１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
請求項１−１５のいずれかに記載の方法を実施するためのプラントであって、
ナノ濾過装置（１）
第１電気透析装置（２）、
ナノ濾過装置（１）からの透過水を第１電気透析装置（２）に輸送するためのコンジット（１１）、
相互に直接または間接に接続しているユニット（４）および（５）からなる系（３）であって、
ユニット（４）は、逆浸透装置であり、
ユニット（５）は、第２電気透析装置である系、
第１電気透析装置（２）からの希釈液を系（３）に輸送するためのコンジット（２１）、
逆浸透装置（４）からの濃縮水の少なくとも一部を、第２電気透析装置（５）に直接または間接に輸送するコンジット（４１）、
第２電気透析装置からの希釈液の少なくとも一部を、逆浸透装置（４）に直接または間接に輸送するコンジット（５１）、
を含むプラント。
【請求項１７】
コンジット（４１）が、逆浸透装置（４）からの濃縮水を、第２電気透析装置（５）に直接に輸送することを特徴とする、請求項１６に記載のプラント。
【請求項１８】
コンジット（５１）が、第２電気透析装置（５）からの希釈液を、逆浸透装置（４）に直接に輸送することを特徴とする、請求項１６または１７に記載のプラント。
【請求項１９】
平衡レザバー（３１）が備えられており、この中に第１電気透析装置（２）からの希釈液のためのコンジット（２１）が入り、ここから逆浸透装置（４）および第２電気透析装置（５）の両方に供給され、ここに逆浸透装置（４）からの濃縮水のためのコンジット（４１）および第２電気透析装置からの希釈液のためのコンジット（５１）が戻ることを特徴とする、請求項１６に記載のプラント。
【請求項２０】
ナノ濾過装置が多段階設計を有し、ここで、好ましくは第１段階の後に実施される段階の少なくとも１つは透析濾過装置として構成されていることを特徴とする、請求項１６から１９のいずれかに記載のプラント。
【請求項２１】
逆浸透装置（４）からの透過水をナノ濾過装置（１）に戻すための、好ましくは、任意にナノ濾過装置（１）に備えられている第２段階またはさらなる段階に戻すためのコンジット（４２）が備えられていることを特徴とする、請求項１６から２０のいずれかに記載のプラント。
【請求項２２】
第２電気透析装置（５）からの透過水をナノ濾過装置（１）に戻すための、好ましくは、ナノ濾過装置（１）の第１段階に戻すためのコンジット（５２）が備えられていることを特徴とする、請求項１６から２１のいずれかに記載のプラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる化学的性質を有する数種の有用物質を含有する複合物質流を処理する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
その中に含有される様々な有用物質を濃縮するための複合物質流の分離または処理に関連する問題は、特に、例えば、発酵プロセスからの液体、特にサイレージから得られる液体などの生物起源の水性液体の分野で生じている。
【０００３】
ホールプラントサイレージまたは草原バイオマスから（例えば、牧草、クローバー、アルファルファ、ハーブなどから）のサイレージから得られる液体は、長い間、精製化学製品を得るための重要な原料と見なされてきた。以下では、「牧草サイレージ」との用語を、草原バイオマスからのサイレージ全てを表すために使用する。
【０００４】
非特許文献１の内容において、牧草などのサイレージプロセスの間に蓄積する有用物質、例えば乳酸および蛋白質構成アミノ酸は、生物起源の原材料である牧草をこのような有用物質を得るための潜在的に興味深い起源に変換することが示されている。この考えは特に、安価かつ再生可能な原料を使用する可能性のため、興味深い。
【０００５】
しかしながら、例えば、牧草サイレージで蓄積する複合物質流は、様々な化学的性質を有する複数の有用物質を含み、その分離が困難であることが問題である。
【０００６】
本発明は特に、
（Ａ）アミノ酸、
（Ｂ）１から５個のＣ原子を含む、アミノ酸とは異なるカルボン酸および
（Ｃ）無機塩
の群からそれぞれ少なくとも１種の有用物質を含有する複合物質流に関する。
【０００７】
有用物質のこれら３種の群の混合物は、特に、上述の牧草サイレージからの液体中に存在しうる。これらを下記では、まとめて「サイレージ液」との用語で示す。
【０００８】
非特許文献２は、牧草サイレージからの複合液から乳酸を分離するための電気透析プロセスの適用を記載している。
【０００９】
非特許文献３は、タンパク質に富んだ濃縮液を得るために、圧縮した牧草およびアルファルファからの液体に限外濾過を適用することを記載している。
【００１０】
非特許文献４は、牧草サイレージを処理するための２段階電気透析プロセスを記載している。上記プロセスの第１工程で物質流の広範な脱塩を、行い、第２工程では、乳酸を濃縮する。
【００１１】
非特許文献５は、サイレージ液を濾過する際のナノ濾過および細かい限外濾過膜の流量および保持挙動を試験している。
【００１２】
非特許文献６は、電気透析法とクロマトグラフィー法とを、サイレージ液を脱塩する際のそれらの有効性に関して比較している。
【００１３】
公表されている先行技術では、これまでのところ、前述の有用物質（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の群の内の１種、または良くて２種の濃縮しか記載されていない。
【００１４】
さらに、既知の方法は、広汎な選択性、特にアミノ酸（Ａ）と有機酸（Ｂ）との選択により特徴づけられる。広汎な分離を伴う一連のこのような処理工程はそれぞれ、低い収率、即ち、低い濃度の有用物質を伴う副流をもたらす。大部分の場合に、このような副流は、市場で使用することができないので、廃棄物である。
【００１５】
例えば、このような一連のプロセスをナノ濾過工程を用いて実施する場合には、望ましくない随伴する物質（Ｂ）および（Ｃ）を流し出すために、大量のプロセス水が追加的に必要である。
【００１６】
このような一連のプロセスを電気透析法を使用して実施する場合には、高収率を保証するために、不都合な濃度の有用物質を部分的に用いて、電気透析を行う必要がある。このような不都合ないし低い濃度の有用物質はそれぞれ、随伴物質の高い損失および故意でない移動を必要とする。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】Ｏｅｓｔｅｒｒｅｉｃｈｉｓｃｈｅｓ  Ｐｒｏｇｒａｍｍ  ｚｕｒ  Ｅｎｔｗｉｃｋｌｕｎｇ  ｄｅｒ  Ｇｒｅｅｎ  Ｂｉｏｒｅｆｉｎｅｒｙ［Ａｕｓｔｒｉａｎ  Ｐｒｏｇｒａｍｍｅ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｇｒｅｅｎ  Ｂｉｏｒｅｆｉｎｅｒｙ］
【非特許文献２】Ｈｏｎｇ  Ｔｈａｎｇら、Ｊ．Ｍｅｍｂｒ．Ｓｃ．２４９（２００５年）１７３〜１８２
【非特許文献３】Ｋｏｓｃｈｕｈら、Ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ  １６３（２００４年）２５４〜２５９
【非特許文献４】Ｈｏｎｇ  Ｔｈａｎｇら、Ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ  １６２（２００４年）３４３〜３５３
【非特許文献５】Ｋｏｓｃｈｕｈら、Ｊ．Ｍｅｍｂｒ．Ｓｃ．２６１（２００５年）１２１〜１２８
【非特許文献６】Ｈｏｎｇ  Ｔｈａｎｇら、Ｊ．Ｍｅｍｂｒ．Ｓｃ．２５６（２００５年）７８〜８８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の目的は、複合物質流に、特にサイレージ液に含有される有用物質（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の全ての群を、さらなる処理に十分な濃度で濃縮することができる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記の目的は、
（Ａ）アミノ酸、
（Ｂ）１から５個のＣ原子を含む、アミノ酸とは異なるカルボン酸および
（Ｃ）無機塩
の各群からそれぞれ少なくとも１種の有用物質を含有する物質流を処理する方法により達成される。この方法は、以下の工程を含む：
（１）ナノ濾過により、物質流を処理して、有用物質（Ａ）が富化された濃縮水を得るステップと、
（２）電気透析により、ステップ（１）の透過水を処理して、有用物質（Ｃ）が富化された濃縮液を得るステップと、
（３）直接または間接に接続している（４）および（５）の２段階からなる系（３）を使用して、ステップ（２）の希釈液を処理するステップとを含み、ここで、
（４）一方の処理は、逆浸透により行い、
（５）一方の処理は、電気透析により行い、それによって、有用物質（Ｂ）が富化された濃縮液を得、
（６）ステップ（４）の濃縮水の少なくとも一部を、ステップ（５）に直接または間接に供給し、
（７）ステップ（５）の希釈液の少なくとも一部を、ステップ（４）に直接または間接に供給する。
【００２０】
すなわち、ナノ濾過ステップを始めに行い、ここでは、有用物質（Ａ）、即ちアミノ酸が富化された濃縮水を得る。濃縮水を、全プロセスから排出する。
【００２１】
適切な条件下で実行される電気透析法を使用して、ステップ（１）のナノ濾過の透過水から、有用物質（Ｃ）、即ち無機塩が富化された濃縮液を得ることができる。濃縮液も同様に、全プロセスから排出する。
【００２２】
電気透析（２）の希釈液を、逆浸透（４）および電気透析（５）による処理を含む系（３）に供給し、ここで、段階（４）および（５）は、相互に直接または間接に接続している。
【００２３】
それによって、ステップ（４）の濃縮水の少なくとも一部を、ステップ（５）に直接または間接に供給し、ステップ（５）の希釈液の少なくとも一部を、ステップ（４）に直接または間接に供給する。
【００２４】
ステップ（２）の希釈液の再濃縮を、ステップ（４）での逆浸透処理により行う。
【００２５】
電気透析処理（５）では、有用物質（Ｂ）、即ち有機カルボン酸が富化された濃縮液が、適切な条件下に得られる。
【００２６】
ステップ（５）の電気透析からの希釈液を逆浸透（ステップ（４））に直接または間接に再循環させることにより、有用物質（Ｂ）の永続的なさらなる富化を達成する。
【００２７】
本発明による方法の一実施形態では、ステップ（４）および（５）は、回路で接続しており、ステップ（４）の濃縮水の少なくとも一部がステップ（５）に供給され、ステップ（５）の希釈液の少なくとも一部がステップ（４）に戻される。
【００２８】
これにより、ステップ（４）および（５）の間の直接的な循環が達成される。
【００２９】
本発明による方法のさらなる実施形態では、ステップ（２）の希釈液を、平衡レザバーに輸送し、ここからステップ（４）および（５）の両方に供給し、かつ、ここにステップ（４）の濃縮水の少なくとも一部およびステップ（５）の希釈液の一部を戻す。
【００３０】
これにより、平衡レザバーを介してステップ（４）および（５）の間での間接的な循環が達成される。
【００３１】
本発明による方法では、ステップ（４）、（５）、（６）および（７）、即ち、上記の循環は好ましくは定常運転で実施する。
【００３２】
特に好ましくは、ステップ（１）から（７）は全て定常運転で実施する。
【００３３】
本発明による方法のステップ（１）で提供されるナノ濾過は、好ましくは２段階または多段階のナノ濾過であり、ここで、好ましくは、第１段階の後に実施される段階のうちの少なくとも１つを透析濾過として構成する。特に、３段階以上が提供される場合、第１段階の後に提供される全ての段階を透析濾過として構成することができる。
【００３４】
好ましくは、本発明による方法では、ステップ（４）の透過水の一部および／またはステップ（５）の希釈液の少なくとも一部を、ステップ（１）でのナノ濾過に供給する。
【００３５】
特に、ステップ（４）の透過水全体、さらに任意に、ステップ（４）に再循環されないステップ（５）の希釈液の一部を、ステップ（１）でのナノ濾過に供給することにより、有用物質（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）が富化された物質流のみがここから排出される、実際的に閉じた回路を生じさせることができる。
【００３６】
好ましいように、ナノ濾過を２段階以上で行う場合、それぞれステップ（４）の透過水またはその一部、および／またはステップ（５）の希釈液の一部を、ナノ濾過の第２段階に、特に透析濾過段階に供給することが好ましい。
【００３７】
ステップ（１）のナノ濾過では、好ましくは、一価無機塩に対して高い透過性を示し、これと比較して二価無機塩に対してより低い透過性を示す膜を使用する。
【００３８】
使用される膜の材料は、好ましくは、永久親水化ポリエーテルスルホン、セラミクス、特にＴｉＯ２、ポリアミドおよび半芳香族ピペラジンポリアミドからなる群から選択することができる。カットオフポイント（「公称分子量カットオフ」、ＮＭＷＣＯ）は、１００から４０００Ｄａ、好ましくは１００から１０００Ｄａ、特に好ましくは１５０から３００Ｄａの範囲である。
【００３９】
例えば、次の物質が、段階（１）のナノ濾過プロセスのための膜として適している：
【表１】
2010512997.tif 000003
【００４０】
【表２】
2010512997.tif 000004
【００４１】
特に、クロリドイオンの好ましい輸送を含む単極電気透析プロセスが、ステップ（２）の電気透析法には適している。
【００４２】
例えば、次の膜タイプが、ステップ（２）のための膜材料として適している：
【表３】
2010512997.tif 000005
【００４３】
本発明によるプロセスのステップ（４）では、密な逆浸透膜を好ましくはらせん構造で使用する。
【００４４】
ステップ（４）の逆浸透は、好ましくは、高い水透過性を有し、塩化ナトリウムなどの無機塩の高い捕捉性を有する親水膜を使用して行う。
【００４５】
好ましくは、単極電気透析は、本発明によるプロセスのステップ（５）で実施する。電気透析の間のｐＨ値は、好ましくは２から５の範囲である。
【００４６】
本発明によるプロセスで処理される物質流は、典型的に１から４．５のｐＨ値を有する。
【００４７】
群（Ａ）の有用物質は好ましくは、１種または複数の蛋白質構成アミノ酸、例えば、ロイシンである。
【００４８】
群（Ｂ）の有用物質は特に乳酸である。
【００４９】
群（Ｃ）の有用物質は特に塩化物塩、特に塩化ナトリウム、塩化カリウムおよび／またはこれらの混合物の群からの１種または複数の無機塩である。
【００５０】
処理される物質流は特に、生物起源の水性液体、好ましくは例えば、牧草、クローバー、アルファルファ、ハーブ、さらにこれらの混合物のサイレージから得られる液体である。
【００５１】
本発明の方法を実施するためのプラントは以下を含む：
ナノ濾過装置１、
第１電気透析装置２、
ナノ濾過装置１からの透過水を、第１電気透析装置２に輸送するためのコンジット１１、
相互に直接または間接に接続しているユニット４および５からなる系３であって、
ユニット４は、逆浸透装置であり、
ユニット５は、第２電気透析装置であり、
第１電気透析装置２からの希釈液を系３に輸送するためのコンジット２１、
逆浸透装置４からの濃縮水の少なくとも一部を、第２電気透析装置５に直接または間接に輸送するコンジット４１および
第２電気透析装置からの希釈液の少なくとも一部を、逆浸透装置４に直接または間接に輸送するコンジット５１。
【００５２】
本発明によるプラントの一実施形態では、コンジット４１は、逆浸透装置４からの濃縮水を第２電気透析装置５に直接に輸送する。
【００５３】
本発明によるプラントのさらなる実施形態では、コンジット５１は、第２電気透析装置５からの希釈液を逆浸透装置４に直接に輸送する。
【００５４】
これによりユニット４および５の間での直接的な循環が達成される。
【００５５】
本発明によるプラントの別の実施形態では、平衡レザバー３１が備えられており、ここに第１電気透析装置２からの希釈液のためのコンジット２１が入り、ここから逆浸透装置４および第２電気透析装置５の両方に供給され、さらに、ここに逆浸透装置４からの濃縮水のためのコンジット４１および第２電気透析装置からの希釈液のためのコンジット５１が戻る。
【００５６】
これによりユニット４および５の間での間接的な循環が達成される。
【００５７】
本発明によるプラントでは、ナノ濾過装置は好ましくは多段階設計を有し、ここで、特に好ましくは、第１段階の後に実施される段階の少なくとも１つは、透析濾過装置として構成される。
【００５８】
さらに好ましくは、逆浸透装置４からの透過水をナノ濾過装置１に、特に好ましくは任意に提供されるナノ濾過装置１の第２段階またはさらなる段階に戻すためのコンジット４２が備えられている。
【００５９】
同様に、好ましくは、第２電気透析装置５からの希釈液をナノ濾過装置１に、特に好ましくはナノ濾過装置１の第１段階に戻すためのコンジット５２が備えられている。
【００６０】
本発明による方法は、次の利点を特徴とする：
本発明による方法の各部分プロセスは、別々に考えると、０．１から０．９５の分離能（インプット流中の有用物質に対する分離アウトプット流中の有用物質）で機能する。しかしながら、他の処理ステップとのバックカップリングにより、０．５を明らかに上回る全分離能が生じる。
【００６１】
本発明によるプロセスでは、特に、逆浸透装置（ステップ（４））からの透過水および第２電気透析装置（ステップ（５））からの希釈液が完全に循環され、廃棄フローは蓄積しない。
【００６２】
３種の生成物流（（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ））は全て、流入する物質流に関して濃縮される。
【００６３】
電気透析ステップ（２、５）と逆浸透ステップ（４）とは相互作用する。無機塩の分離（ステップ（２））および有機酸の分離（ステップ（５））は、低い浸透圧をもたらし、これは、ステップ（４）での逆浸透の効率を上げる。反対に、逆浸透による有用物質の再濃縮は、ステップ（５）での電気透析の効率の上昇をもたらす。
【００６４】
逆浸透（４）とナノ濾過（１）とは相互作用する。逆浸透からの水を好ましくは、第２ナノ濾過段階に混合して、有用物質（Ｂ）および（Ｃ）を好ましくは透析ステップで流し出すことができるようにする。
【００６５】
ナノ濾過（１）と電気透析（５）とは相互作用する。ナノ濾過のみでは、濃縮水中のアミノ酸の濃縮が生じ、透過水中への有機酸の分離は部分的である。電気透析のみでは、有機酸がアミノ酸の豊富な溶液から分離されて、アミノ酸のかなりの損失を伴う。本発明による方法では、ナノ濾過（１）は大部分のアミノ酸を保持することができ、一方、電気透析（２）は有機酸を連続的に、適切な質量比（（Ｂ）＞＞（Ａ））でほぼ分離することができる。部分的に脱塩された媒体を循環させることにより（ステップ（２）および（５）の後で）、ナノ濾過（１）からのアミノ酸損失が補償されて、乳酸の処理能が高まり、全プロセスを考慮した場合には、電気透析の分離能が、有機酸（Ｂ）の流入量の主な部分に影響を及ぼすようになる。
【００６６】
全体のプロセスを、アミノ酸（有用物質（Ａ））に有利であるように設計する。痕跡量の有用物質（Ｂ）の有用物質（Ａ）への混入は許容されるが、目的は、アミノ酸（Ａ）の最大収率を達成することである。
【００６７】
以下に、本発明を、図面および例示的実施形態により、さらに詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】図１は、本発明による方法および本発明によるプラントの実施形態の設計を示す。
【図２】図２は、本発明による方法および本発明によるプラントの別の実施形態の設計を示す。
【発明を実施するための形態】
【００６９】
図１を参照すると、物質Ｋの複合流は、ナノ濾過装置１に供給され、そこでナノ濾過される。その結果、アミノ酸が富化された濃縮水Ａが得られ、これは、プロセスから排出される。
【００７０】
無機塩（Ｃ）および有機酸（Ｂ）を含有するナノ濾過１の濃縮水は、コンジット１１を介して、第１電気透析装置２に供給される。電気透析の濃縮液は、無機塩が富化されており、有用物質Ｃの流として排出される。
【００７１】
第１電気透析装置の希釈液は、コンジット２１を介して、逆浸透装置４および第２電気透析装置５を包含する系３に供給される。
【００７２】
逆浸透装置４の濃縮水側は、コンジット４１を介して電気透析装置５に接続している。希釈液側では、コンジット５１が、電気透析装置５から逆浸透装置４に戻っている。
【００７３】
電気透析装置５からの濃縮液は、有機酸、例えば乳酸が富化されており、有用物質Ｂの流として排出される。コンジット５１を介して、電気透析装置５からの希釈液は少なくとも部分的に、逆浸透装置４に戻し循環される。図示されている通り、供給コンジット２１は例えば、コンジット５１へと流れるが、コンジット２１は逆浸透装置４に直接つながっていてもよい。
【００７４】
逆浸透装置４からの透過水の少なくとも一部を、コンジット４２を介して、特に透析濾過水としてナノ濾過装置に輸送する。
【００７５】
同様に、第２電気透析装置５からの希釈液の少なくとも一部を、コンジット５２を介してナノ濾過装置１に戻すことができる。
【００７６】
図２に図示されている実施形態では、受容容器３１が備えられており、第１電気透析装置２からの希釈液のためのコンジット２１は、ここに流れる。
【００７７】
受容容器３１から出発して、逆浸透装置４および電気透析装置５の両方に供給する。コンジット４１を介して、逆浸透４の濃縮水を受容容器３１に戻し供給する。同様に、電気透析５の希釈液の少なくとも一部を、コンジット５１を介して受容容器３１に戻し供給する。
【実施例１】
【００７８】
Ｌ−乳酸（９０％）２０ｇ、乳酸カリウム（５０％）３０ｇ、Ｌ−ロイシン３ｇおよび塩化カリウム１０ｇを、水に溶かし、１ｋｇに希釈する。
こうして得られた溶液は、次の濃度を有する：
乳酸  ２７．４ｇ／Ｌ、
Ｌ−ロイシン  ３．０ｇ／Ｌ、
カリウム  １１．３ｇ／Ｌ、
塩化物  ４．８ｇ／Ｌ。
【００７９】
溶液を、バッチセルでナノ濾過して、透過水２５００ｇおよび濃縮蓄積液５００ｇの体積濃縮係数とする。
透過水中の濃度は、次の通りである：
Ｌ−乳酸  １９．２ｇ／Ｌ、
Ｌ−ロイシン  ０．２ｇ／Ｌ、
カリウム  ９．０ｇ／Ｌ、
塩化物  ４．５ｇ／Ｌ。
【００８０】
濃縮液中の濃度は、次の通りである：
Ｌ−乳酸  ３５．６ｇ／Ｌ、
Ｌ−ロイシン  ５．９ｇ／Ｌ、
カリウム  １３．６ｇ／Ｌ、
塩化物  ５．０ｇ／Ｌ。
【実施例２】
【００８１】
Ｌ−乳酸（９０％）２０ｇ、乳酸カリウム（５０％）３０ｇ、Ｌ−グリシン３ｇおよび塩化カリウム１０ｇを、水に溶かし、１ｋｇに希釈する。
こうして得られた溶液は、次の濃度を有する：
乳酸  ２７．４ｇ／Ｌ、
Ｌ−グリシン  ３．０ｇ／Ｌ、
カリウム  １１．３ｇ／Ｌ、
塩化物  ４．８ｇ／Ｌ。
【００８２】
溶液を、バッチセルでナノ濾過して、透過水２５００ｇおよび濃縮蓄積液５００ｇの体積濃縮係数とする。
透過水中の濃度は、次の通りである：
Ｌ−乳酸  １９．２ｇ／Ｌ、
Ｌ−グリシン  ０．９ｇ／Ｌ、
カリウム  ９．０ｇ／Ｌ、
塩化物  ４．５ｇ／Ｌ。
【００８３】
濃縮液中の濃度は、次の通りである：
Ｌ−乳酸  ３５．６ｇ／Ｌ、
Ｌ−グリシン  ５．１ｇ／Ｌ、
カリウム  １３．６ｇ／Ｌ、
塩化物  ５．０ｇ／Ｌ。
【実施例３】
【００８４】
Ｌ−乳酸（９０％）２００ｇ、乳酸カリウム（５０％）３００ｇ、Ｌ−ロイシン３０ｇおよび塩化カリウム１００ｇを、水に溶かし、１０ｋｇに希釈する。
こうして得られた溶液は、次の濃度を有する：
乳酸  ２７．４ｇ／Ｌ、
Ｌ−ロイシン  ３．０ｇ／Ｌ、
カリウム  １１．３ｇ／Ｌ、
塩化物  ４．８ｇ／Ｌ。
【００８５】
溶液を、ナノ濾過装置でナノ濾過して、透過水２．５ｋｇおよび濃縮蓄積液５ｋｇの体積濃縮係数とする。
透過水中の濃度は、次の通りである：
Ｌ−乳酸  １９．２ｇ／Ｌ、
Ｌ−ロイシン  ０．２ｇ／Ｌ、
カリウム  ９．０ｇ／Ｌ、
塩化物  ４．５ｇ／Ｌ。
【００８６】
濃縮液中の濃度は、次の通りである：
Ｌ−乳酸  ３５．６ｇ／Ｌ、
Ｌ−ロイシン  ５．９ｇ／Ｌ、
カリウム  １３．６ｇ／Ｌ、
塩化物  ５．０ｇ／Ｌ。
【実施例４】
【００８７】
実施例３の透過水２ｋｇを単極電気透析の供給側に入れて使用する。濃縮液側では、水１ｋｇを供給する。濃縮液側で６．５の導電率値が達成されたら、電気透析を停止する。
供給側での濃度（希釈液）：
Ｌ−乳酸  １８．２ｇ／Ｌ、
Ｌ−ロイシン  ０．２ｇ／Ｌ、
カリウム  ４．６ｇ／Ｌ、
塩化物  ０．９ｇ／Ｌ。
【００８８】
濃縮液中の濃度は、次の通りである：
Ｌ−乳酸  ０．９ｇ／Ｌ、
Ｌ−ロイシン  ０．０ｇ／Ｌ、
カリウム  ８．９ｇ／Ｌ、
塩化物  ７．２ｇ／Ｌ。
【実施例５】
【００８９】
実施例４の希釈液の逆浸透
実施例４の電気透析希釈液２ｋｇを、逆浸透セルでナノ濾過し、透過水２１０００ｇおよび濃縮蓄積液１００ｇの体積濃縮係数とする。
透過水中の濃度は、次の通りである：
Ｌ−乳酸  ０．９ｇ／Ｌ、
Ｌ−ロイシン  ０．０ｇ／Ｌ、
カリウム  ０．２ｇ／Ｌ、
塩化物  ０．１ｇ／Ｌ。
【００９０】
濃縮液中の濃度は、次の通りである：
Ｌ−乳酸  ３５．６ｇ／Ｌ、
Ｌ−ロイシン  ０．４ｇ／Ｌ、
カリウム  ９．０ｇ／Ｌ、
塩化物  １．７ｇ／Ｌ。
【実施例６】
【００９１】
逆浸透濃縮液の電気透析  −  乳酸の抽出
実施例５の逆浸透濃縮液１ｋｇを単極電気透析の供給側に入れて使用する。濃縮液側では、水１ｋｇを供給する。
【００９２】
乳酸の６７％が輸送された後に、実験を停止する。
供給側での濃度は、次の通りである（希釈液）：
Ｌ−乳酸  １１．７ｇ／Ｌ、
Ｌ−ロイシン  ０．４ｇ／Ｌ、
カリウム  ２．３ｇ／Ｌ、
塩化物  ０．３ｇ／Ｌ。
【００９３】
濃縮液中の濃度は、次の通りである：
Ｌ−乳酸  ２３．８ｇ／Ｌ、
Ｌ−ロイシン  ０．０ｇ／Ｌ、
カリウム  ６．７ｇ／Ｌ、
塩化物  １．４ｇ／Ｌ。
【実施例７】
【００９４】
実施例１による組成を有する水溶液（Ｋ）１００ｋｇ／時を、本発明により構成された連続プロセスで処理する（図２参照）。
【００９５】
ナノ濾過１を２段階プロセスとして行う。電気透析５からの希釈液および段階４からの逆浸透透過水（水）を、コンジット４２および５２を介して、ナノ濾過の第１段階に戻す。加えて、段階４の逆浸透透過水の一部を、ナノ濾過の第２段階に戻す。
【００９６】
乳酸の濃度は、供給側で循環された量により調節する。第１段階では、２５ｇ／Ｌの乳酸濃度を達成し、第２段階では、１１ｇ／Ｌの乳酸濃度を達成する。
【００９７】
両方のナノ濾過段階からの透過水を合わせ、電気透析した（２）。分離されるイオン量を、電流強さの変動により調節することができるように、電気透析のイオン輸送能を構成する。その結果、塩化カリウムの好ましい輸送が得られた。
【００９８】
部分的に脱塩された希釈液を容器３１に集める。容器３１は、逆浸透装置４および第２電気透析装置５に、循環ポンプを介して接続されている。逆浸透装置の透過水アウトプットに従って成分の再濃縮が生じる。塩、特に乳酸カリウムおよび水素イオンの放出が、電気透析装置のイオン輸送能に従って生じる。
【００９９】
逆浸透装置４の透過水アウトプットを調節することにより（圧力上昇により強化）、乳酸濃度を電気透析に適した２２ｇ／Ｌに調節する。
【０１００】
ロイシン（Ａ）（４．２ｇ／ｋｇ）が富化されたナノ濾過濃縮液の流（７０ｋｇ／ｈ）が得られる。
【０１０１】
乳酸（Ｂ）（４９６ｇ／ｋｇ）が富化された電気透析濃縮液の流（２０ｋｇ／ｈ）が得られる。
【０１０２】
塩化カリウム（Ｃ）（７６．４ｇ／ｋｇ）が富化された電気透析濃縮液の流（２ｋｇ／ｈ）が得られる。
【符号の説明】
【０１０３】
１  ナノ濾過装置
２  第１電気透析装置
３  系
４  逆浸透装置
５  第２電気透析装置
３１  平衡レザバー
【図１】
2010512997.tif 000006
【図２】
2010512997.tif 000007
【国際調査報告】
2010512997.tif 000008
2010512997.tif 000009
2010512997.tif 000010
2010512997.tif 000011
2010512997.tif 000012
2010512997.tif 000013