(57)【要約】【課題】濃縮工程におけるエネルギ使用量や、メンテナンスに要する費用といったトータル的なランニングコストの低減を図り、かつ所望する濃度への濃縮を可能とする糖分含有水の濃縮システムを提供する。【解決手段】加温された糖分含有水を流入させる被濃縮液挿通路１４と、冷却水挿通路１８と、被濃縮液挿通路１４と冷却水挿通路１８との間に設けられた蒸留水精製路１６と、を有し、被濃縮液挿通路１４と蒸留水精製路１８との間の隔壁に疎水性多孔質膜２０を配置した膜蒸留装置１２を複数段備え、被濃縮液挿通路１４を真空引きする真空ポンプ２２を配置したことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
疎水性多孔質膜を備えた膜蒸留装置の被濃縮液挿通路に対して加温された糖分含有水を流入させると共に、冷却水挿通路に対して冷却水を流入させ、
前記被濃縮液挿通路における排出口側から、前記被濃縮液挿通路内を真空引きし、
前記糖分含有水から発散される水蒸気を分離させることを特徴とする糖分含有水濃縮方法。
【請求項２】
前記膜蒸留装置を用いた糖分含有水の濃縮を複数回繰り返すことを特徴とする請求項１に記載の糖分含有水濃縮方法。
【請求項３】
前段の前記膜蒸留装置から排出された前記糖分含有水を加温した後、後段の前記膜蒸留装置へ流入させることを特徴とする請求項２に記載の糖分含有水濃縮方法。
【請求項４】
前記膜蒸留装置を用いた第１濃縮工程を経た後、水蒸気により加温を行う多重効用缶による第２濃縮工程を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の糖分含有水濃縮方法。
【請求項５】
前記多重効用缶から排出された前記水蒸気を圧縮した後に再利用することを特徴とする請求項４に記載の糖分含有水濃縮方法。
【請求項６】
前記多重効用缶から排出された前記水蒸気を圧縮した後に、前記膜蒸留装置へ流入させる前記糖分含有水の加温に利用することを特徴とする請求項５に記載の糖分含有水濃縮方法。
【請求項７】
加温された糖分含有水を流入させる被濃縮液挿通路と、冷却水挿通路と、前記被濃縮液挿通路と前記冷却水挿通路との間に設けられた蒸留水精製路と、を有し、前記被濃縮液挿通路と前記蒸留水精製路との間の隔壁に疎水性多孔質膜を配置した膜蒸留装置を複数段備え、
前記被濃縮液挿通路を真空引きする真空ポンプを配置したことを特徴とする糖分含有水濃縮システム。
【請求項８】
前段の前記膜蒸留装置と後段の前記膜蒸留装置との間に、前記被濃縮液挿通路に挿通させる糖分含有水を加温する加温手段を備えることを特徴とする請求項７に記載の糖分含有水濃縮システム。
【請求項９】
加温された糖分含有水を流入させる被濃縮液挿通路と、冷却水挿通路と、前記被濃縮液挿通路と前記冷却水挿通路との間に設けられた蒸留水精製路と、を有し、前記被濃縮液挿通路と前記蒸留水精製路との間の隔壁に疎水性多孔質膜を配置した膜蒸留装置と、
前記膜蒸留装置の後段に配置され、前記膜蒸留装置により濃縮された前記糖分含有水を濃縮するための多重効用缶と、を備えることを特徴とする糖分含有水濃縮システム。
【請求項１０】
前記膜蒸留装置を多段に配置したことを特徴とする請求項９に記載の糖分含有水濃縮システム。
【請求項１１】
前記多重効用缶の後段に、前記多重効用缶から排出された水蒸気を圧縮する蒸気再圧縮システムを備え、
前記蒸気再圧縮システムから排出される高温高圧蒸気を前記多重効用缶の加熱、または前記糖分含有水の加温に利用する構成としたことを特徴とする請求項９又は１０に記載の糖分含有水濃縮システム。
【請求項１２】
前記被濃縮液挿通路には、前記疎水性多孔質膜に面した流路を長くするための邪魔板を配置したことを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の糖分含有水濃縮システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砂糖製造に関する技術に係り、特に、砂糖を精製する工程のうちの濃縮工程を行うための糖分含有水濃縮方法、及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
サトウキビやテンサイから砂糖を精製するには、圧搾工程、ろ過工程、濃縮工程、結晶工程、分離工程、洗糖工程等のさまざまな工程が必要となる。その中で特にエネルギを必要とする工程は、糖分を含んだ上澄み液（以下、糖分含有水と称す）を水蒸気を用いた多重効用缶で濃縮し、シラップとする工程である。この濃縮工程では、多量の水蒸気を用いることで、糖分濃度１０〜２０％程度の糖分含有水を６０〜８０％程度の糖分濃度に濃縮する。しかし、この水蒸気を発生させるには、多くの燃料を必要とし、省エネの観点から使用水蒸気量の低下が課題のひとつとなっている。
【０００３】
糖分含有水の加熱に用いる水蒸気量を減らした上で、糖分含有水の糖分濃度を上昇させる技術として、特許文献１、２に開示されているような方法が知られている。特許文献１に開示されている方法は、糖分含有水を分画分子量１０００以上、７０００以下の範囲にある分離膜でろ過した後、ろ過された糖分含有水を逆浸透膜やナノろ過膜を備えたろ過装置へ供給するというものである。
また、特許文献２には、糖分含有水を膜蒸留技術を用いて濃縮する旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１２８２１３号公報
【特許文献２】特許第４７３３７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献に開示されているように、逆浸透膜やナノろ過膜、及び膜蒸留技術を用いて濃縮工程を実施すれば、加熱のための水蒸気量を大幅に削減することができる。
しかし、特許文献１に開示されている技術を砂糖製造における濃縮工程に採用する場合、前処理に用いる分離膜を保護するため、分離膜の前段に、目の粗いフィルタを配置する必要がある。また、分離膜のメンテナンスが煩雑になり、ランニングコストの増大が懸念される。さらに、逆浸透膜を用いる場合には、高圧条件下でのろ過が行われるため、高圧化のためのエネルギが必要となってしまう。
【０００６】
また、引用文献１、２は、いずれもバイオエタノールの精製における単糖の濃縮であり、砂糖を精製する上で必要とされる濃度にまで糖分含有水を濃縮することを前提としていない。このため、糖分濃度が上昇した場合には、糖分含有水に滞留が生じ、効果的な濃縮を実現することができない虞がある。
【０００７】
そこで本発明では、濃縮工程におけるエネルギ使用量や、メンテナンスに要する費用といったトータル的なランニングコストの低減を図り、かつ所望する濃度への濃縮を可能とする糖分含有水濃縮方法、およびシステム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】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係る糖分含有水濃縮方法は、疎水性多孔質膜を備えた膜蒸留装置の被濃縮液挿通路に対して加温された糖分含有水を流入させると共に、冷却水挿通路に対して冷却水を流入させ、前記被濃縮液挿通路における排出口側から、前記被濃縮液挿通路内を真空引きし、前記糖分含有水から発散される水蒸気を分離させることを特徴とする。
【０００９】
また、上記特徴を有する糖分含有水濃縮方法では、前記膜蒸留装置を用いた糖分含有水の濃縮を複数回繰り返すようにすることが望ましい。このような方法を採ることにより、糖分含有水の糖分濃度を所望する値にまで引き上げることができる。
【００１０】
また、上記特徴を有する糖分含有水濃縮方法では、前段の前記膜蒸留装置から排出された前記糖分含有水を加温した後、後段の前記膜蒸留装置へ流入させるようにすると良い。このような方法を採ることにより、糖分含有水の温度低下に伴う粘度上昇を抑制し、流路内での滞留を防ぐとともに水分蒸発、すなわち高濃度化を促進することができる。
【００１１】
また、上記特徴を有する糖分含有水濃縮方法では、前記膜蒸留装置を用いた第１濃縮工程を経た後、水蒸気により加温を行う多重効用缶による第２濃縮工程を行うようにすると良い。同量の糖分含有水を濃縮する際に、多重効用缶による濃縮工程を行う前に膜蒸留装置による濃縮工程を実施することで、多重効用缶における第１の効用缶に供給する糖分含有水の量を減らすことができる。このため、第１の効用缶内において、糖分含有水を沸騰させるために用いる熱量を減らすことができ、エネルギ使用量の低減を図ることができる。
【００１２】
また、上記特徴を有する糖分含有水濃縮方法では、前記多重効用缶から排出された前記水蒸気を圧縮した後に再利用すると良い。このような方法を採ることにより、多重効用缶を加熱するために使用する水蒸気量を減らすことができる。よって、水蒸気を発生させるためのエネルギ使用量を抑制することができる。
【００１３】
さらに、上記特徴を有する糖分含有水濃縮方法では、前記多重効用缶から排出された前記水蒸気を圧縮した後に、前記膜蒸留装置へ流入させる前記糖分含有水の加温に利用することもできる。このような方法を採ることにより、製糖システム全体としてのエネルギ使用量を抑制することができる。
【００１４】
また、上記目的を達成するための本発明に係る糖分含有水濃縮システムは、加温された糖分含有水を流入させる被濃縮液挿通路と、冷却水挿通路と、前記被濃縮液挿通路と前記冷却水挿通路との間に設けられた蒸留水精製路と、を有し、前記被濃縮液挿通路と前記蒸留水精製路との間の隔壁に疎水性多孔質膜を配置した膜蒸留装置を複数段備え、前記被濃縮液挿通路を真空引きする真空ポンプを配置したことを特徴とする。
【００１５】
また、上記特徴を有する糖分含有水濃縮システムは、前段の前記膜蒸留装置と後段の前記膜蒸留装置との間に、前記被濃縮液挿通路に挿通させる糖分含有水を加温する加温手段を備えるようにすると良い。このような特徴を有することにより、糖分含有水の温度低下に伴う粘度上昇を抑制し、流路内での滞留を防ぐとともに水分蒸発、すなわち高濃度化を促進することができる。
【００１６】
また、上記目的を達成するための本発明に係る糖分含有水濃縮システムは、加温された糖分含有水を流入させる被濃縮液挿通路と、冷却水挿通路と、前記被濃縮液挿通路と前記冷却水挿通路との間に設けられた蒸留水精製路と、を有し、前記被濃縮液挿通路と前記蒸留水精製路との間の隔壁に疎水性多孔質膜を配置した膜蒸留装置と、前記膜蒸留装置の後段に配置され、前記膜蒸留装置により濃縮された前記糖分含有水を濃縮するための多重効用缶と、を備えることを特徴とすることもできる。
【００１７】
また、上記特徴を有する糖分含有水濃縮システムは、前記膜蒸留装置を多段に配置することが望ましい。このような特徴を有することによれば、多重効用缶に供給する糖分含有水の量を減らすことができる。このため、多重効用缶にて糖分含有水を沸騰させるための熱量を減らすことができる。よって、水蒸気量を減らし、エネルギ使用量の削減を図ることができる。
【００１８】
また、上記特徴を有する糖分含有水濃縮システムは、前記多重効用缶の後段に、前記多重効用缶から排出された水蒸気を圧縮する蒸気再圧縮システムを備え、前記蒸気再圧縮システムから排出される高温高圧蒸気を前記多重効用缶の加熱、または前記糖分含有水の加温に利用する構成とすると良い。このような特徴を有することによれば、熱エネルギを再利用することとなる。このため、エネルギ使用量の削減を図ることができる。
【００１９】
さらに、上記特徴を有する糖分含有水濃縮システムにおいて、前記被濃縮液挿通路には、前記疎水性多孔質膜に面した流路を長くするための邪魔板を配置することもできる。このような特徴を有することにより、糖分含有水が疎水性多孔質膜の膜面に沿って流れる時間が長くなる。このため、疎水性多孔質膜を介して蒸留水精製路へ移行される水蒸気量を増やすことができる。
【発明の効果】
【００２０】
上記特徴を有する糖分含有水濃縮方法、およびシステムによれば、濃縮工程におけるエネルギ使用量や、メンテナンスに要する費用といったトータル的なランニングコストの低減を図り、かつ所望する濃度への濃縮が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施形態に係る濃縮システムの構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態に用いる膜蒸留装置の構成を示す図である。
【図３】第２の実施形態に係る濃縮システムの構成を示すブロック図である。
【図４】実施形態に用いる膜蒸留装置における被濃縮液挿通路に邪魔板を設けた場合の構成を示す図である。
【図５】図４におけるＡ−Ａ断面を示す図である。
【図６】加温手段を膜蒸留装置に設ける場合の構成を示す図である。
【図７】膜蒸留装置に、加温手段と温度検出手段、および判定手段を付帯させる場合の構成を示す図である。
【図８】第３の実施形態に係る濃縮システムの構成を示すブロック図である。
【図９】第４の実施形態に係る濃縮システムの構成を示すブロック図である。
【図１０】第４の実施形態に係る濃縮システムの第１応用例であり、ＶＲＣシステムにより加熱された水蒸気により膜蒸留装置に供給される前の糖分含有水を加熱する場合の例を示すブロック図である。
【図１１】第４の実施形態に係る濃縮システムの第２応用例であり、膜蒸留装置を多段に備えた場合の例を示すブロック図である。
【図１２】各技法による濃縮工程の実施に要するメンテナンス頻度の多寡を示すグラフである。
【図１３】多重効用缶を用いた濃縮システムを基準とした場合に、各技法により濃縮工程を実施した際の水蒸気削減率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の糖分含有水濃縮方法、およびシステムに係る実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
第１の実施形態に係る糖分含有水濃縮システム（以下、単に濃縮システム１０と称す）は、図１に示すように、多段に配置された膜蒸留装置１２と、膜蒸留装置１２の後段に配置された真空ポンプ２２から成る。膜蒸留装置１２は、図２に詳細を示すように、被濃縮液挿通路１４と、冷却水挿通路１８とが設けられ、被濃縮液挿通路１４と冷却水挿通路１８との間に、蒸留水精製路１６が配置されている。そして、被濃縮液挿通路１４と蒸留水精製路１６との間の隔壁には、疎水性多孔質膜２０が配置されている。なお、冷却水挿通路１８と蒸留水精製路１６との間の隔壁には、金属など、比較的熱伝導率の高い素材を採用すると良い。疎水性多孔質膜２０を介して被濃縮液挿通路１４から蒸留水精製路１６へ入った水蒸気を蒸留水へ凝結させる冷却トラップとしての役割を担うためである。
【００２４】
被濃縮液挿通路１４には、糖分含有水が供給される。疎水性多孔質膜２０による水分の除去を目的とすることから、供給される糖分含有水は、６０℃〜１００℃に保たれたものとする。なお、製糖工程における糖分含有水は、粘性の低減、沈降速度促進、及び腐敗防止などの理由から、濃縮工程よりも前の工程で１００℃近くまで加温されていることが多い。この場合には、被濃縮液挿通路１４への供給のために糖分含有水を更に加温する必要性は無い。ここで、濃縮システム１０へ供給する糖分含有水は、例えば、糖分濃度を１３％、温度を１００℃のものとする。
【００２５】
冷却水挿通路１８に供給する冷却水は、蒸留水精製路１６との間で、冷却トラップが作用する温度であれば良い。すなわち、被濃縮液挿通路１４に供給される糖分含有水の温度が高ければ、冷却水の温度が高い場合であっても、両者の温度差が確保されるため、冷却トラップとしての機能を果たすことができる。例えば、糖分含有水の温度が１００℃程度である場合、冷却水の温度は、３０℃程度とすれば良い。
【００２６】
真空ポンプ２２は、多段に配置された膜蒸留装置１２の後段から、被濃縮液挿通路１４を真空引きすることで、通路内に供給された糖分含有水からの水分蒸発を促進させる役目を担う。これにより、膜蒸留をより促進することができる。
【００２７】
このような構成の濃縮システム１０では、例えば、糖分濃度１３％、温度１００℃の糖分含有水を１段目の膜蒸留装置１２における被濃縮液挿通路１４の供給口１４ａへ供給する。この時、冷却水挿通路１８の供給口１８ａには、温度３０℃程度の冷却水を供給している。１段目の膜蒸留装置１２における被濃縮液挿通路１４の排出口１４ｂからは、膜蒸留により含有水分が低下し、糖分濃度が上昇した糖分含有水が排出される。そして、冷却水挿通路１８の排出口１８ｂからは、蒸留水精製路１６との間で熱交換が行われて温度が上昇した冷却水が排出される。さらに、蒸留水精製路１６の排出口１６ｂからは、膜蒸留によって得られた蒸留水が排出される。
【００２８】
１段目の膜蒸留装置１２から排出された糖分含有水は、２段目、３段目の膜蒸留装置１２へと供給され、濃縮されて排出されることで、徐々に糖分濃度と粘度が上昇する。本実施形態では、多段に配置された膜蒸留装置１２における被濃縮液挿通路１４を後段側から真空引きすることで、糖分濃度の上昇、および温度低下が生じた場合であっても、糖分含有水からの水分蒸発を促進することができる。最終段に配置された膜蒸留装置１２から排出される糖分含有水は、その糖分濃度が６５％程度であれば良く、この時の温度が６５℃程度であれば、被濃縮液挿通路１４内での滞留を生じさせることなく、糖分含有水を効率的に濃縮し、排出することができる。
【００２９】
このような構成の濃縮システム１０によれば、糖分含有水を濃縮するにあたって水蒸気を使用することが無い。このため、エネルギ使用量を抑えることができる。
【００３０】
次に、本発明の糖分含有水濃縮方法、およびシステムに係る第２の実施形態について、図３を参照して説明する。
本実施形態に係る濃縮システム１０Ａは、その殆どの構成を第１の実施形態に係る濃縮システム１０と同様としている。第１の実施形態に係る濃縮システム１０と、本実施形態に係る濃縮システム１０Ａとの相違点は、加温手段２４の有無にある。
【００３１】
上述したように、糖分含有水は、濃縮システム１０Ａを構成する膜蒸留装置１２に供給される度に、糖分濃度が高められ、その粘度も上昇する。そして、糖分含有水は、濃縮システム１０Ａの後段側の膜蒸留装置１２に供給されるものほど、熱が奪われ、温度が低くなる。糖分含有水の温度が低下すると、糖分の結合が強くなり、粘度の上昇が著しくなる。このため、温度低下に伴い、糖分含有水の粘度が所定値以上となった場合には、糖分含有水が被濃縮液挿通路１４の内部に滞留してしまう虞がある。
【００３２】
これに対し本実施形態では、後段側に配置された膜蒸留装置１２における被濃縮液挿通路１４の供給口１４ａ側に、加温手段２４を設けることで、温度低下に伴う粘度の上昇を抑制し、糖分含有水の滞留を防止し、かつ水分蒸発、すなわち高濃度化を促進している。ここで、加温手段２４とは、他の工程における設備などから排出された排熱や、太陽熱などを利用するものであると良い。排熱や太陽熱を利用して加温を行うことで、エネルギ使用量を抑えることができる。なお、加温手段２４としては、ガス加熱や抵抗加熱、ランプ加熱などの手段であっても良い。
【００３３】
このような構成の濃縮システム１０Ａによれば、第１の実施形態に係る濃縮システム１０に比べ、膜蒸留装置１２の段数を増やした場合であっても、糖分含有水の粘度上昇を抑制することができ、効率的に糖分濃度の上昇を図ることが可能となる。なお、その他の構成、作用、効果については、上述した第１の実施形態に係る濃縮システム１０と同様である。
【００３４】
また、上記実施形態に適用される膜蒸留装置１２は、図４に示すように少なくとも被濃縮液挿通路１４に、九十九折状の流路を構成する邪魔板２６を備えるようにすると良い。疎水性多孔質膜２０を配置する面から被濃縮液挿通路１４を見た際に、図５に示すような九十九折状の流路が構成されていることで、膜蒸留装置１２を通過する際に糖分含有水が流れる流路を長くすることができる。糖分含有水が流れる流路が長くなることで、疎水性多孔質膜２０の膜面に接触しながら流れる距離が長くなる。このため、糖分含有水の濃縮を効率的に行うことが可能となる。
【００３５】
また、上記第２の実施形態では、加温手段２４は、膜蒸留装置１２から排出された糖分含有水を、次段の膜蒸留装置１２に供給する前に加温するように配置する旨記載した。しかしながら、加温手段２４は、図６に示すように、膜蒸留装置１２を構成する被濃縮液挿通路１４を直接加熱するようにしても良い。被濃縮液挿通路１４を加熱することで、内部を流れる糖分含有水も加温され、粘度上昇を抑制するとともに水分蒸発、すなわち高濃度化を促進することができるからである。また、図６に示すように、被濃縮液挿通路１４に邪魔板２６を配置した膜蒸留装置１２を採用している場合、膜蒸留装置１２の被濃縮液挿通路１４を加熱することで、邪魔板２６が伝熱フィンとして働くこととなる。このため、被濃縮液挿通路１４を流れる糖分含有水と加温部との接触面積が増加し、糖分含有水を効率的に加温することが可能となる。
【００３６】
また、上記第２の実施形態では、加温手段２４を１カ所のみに設けるように記載したが、加温手段２４を複数個所に設けるようにしても良い。このような構成とする場合、図７に示すように、加温手段２４に加え、温度検出手段２８、および判定手段３０を備えるようにすると良い。すなわち、ある段の膜蒸留装置１２から排出された糖分含有水の温度を温度検出手段２８により検出し、その温度情報を判定手段３０に対して出力する。判定手段３０には、基準温度が記録されており、温度検出手段２８により検出された温度と、基準温度とを比較し、検出温度よりも基準温度の方が高い場合に、加温手段２４に対して稼働信号を出力するようにプログラムされている。ここで、基準温度とは、単純に温度が定められているだけでも良いが、膜蒸留装置１２の段数に応じて推定される糖分含有水の糖分濃度の上昇に基づいて定めるようにしても良い。すなわち、濃度上昇に伴う粘度上昇に応じて、糖分含有水の粘度を許容粘度以下に保つために必要とされる温度を求め、これを基準温度とすれば良い。このような構成とした場合、膜蒸留装置１２の通過と共に糖分含有水の濃度が上昇した場合であっても、糖分含有水の滞留を防ぐことが可能な粘度を維持することのできる温度に保つことが可能となる。また、このような構成とした場合、判定手段３０による判定で、検出温度が基準温度よりも高い場合には、加温手段２４は稼働しないため、エネルギ使用量を抑えることができる。
【００３７】
次に、本発明の糖分含有水濃縮方法、およびシステムに係る第３の実施形態について、図８を参照して説明する。本実施形態に係る濃縮システム１０Ｂは、膜蒸留装置１２による糖分含有水の濃縮と、多重効用缶３２による糖分含有水の濃縮とを組み合わせていることを特徴としている。
【００３８】
効用缶３２ａ〜３２ｄは、高温蒸気で容器を加熱し、容器中に供給された糖分含有水を沸騰させることで水分を蒸発させて糖分含有水の糖分濃度を高めるという原理の濃縮装置である。多重効用缶３２の場合、前段の効用缶（例えば第１の効用缶３２ａ）において沸騰した糖分含有水から発生した水蒸気を後段の効用缶（例えば第２の効用缶３２ｂ）を加熱するために用いる構成としている。
【００３９】
同量の糖分含有水を濃縮する場合、多重効用缶３２の前段に膜蒸留装置１２を配置することで、多重効用缶３２のみで濃縮を行う場合に比べ、第１の効用缶３２ａに供給する糖分含有水の量を減らすことができる。このため、第１の効用缶３２ａにおいて、供給された糖分含有水を沸騰させるため（沸騰状態を維持するため）に必要とされる熱量を減らすことができる。よって、加熱のために供給する水蒸気の量を減らすことができ、エネルギ使用量の削減を図ることができる。
【００４０】
次に、本発明の糖分含有水濃縮方法、およびシステムに係る第４の実施形態について、図９を参照して説明する。本実施形態に係る濃縮システム１０Ｃは、その殆どの構成を第３の実施形態に係る濃縮システム１０Ｂと同様としている。相違点としては、多重効用缶３２の後段にＶＲＣ（Ｖａｐｏｒ  Ｒｅ−Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ：蒸気再圧縮）システム３４を配置している点にある。
【００４１】
ＶＲＣシステム３４は、低温低圧となった水蒸気を圧縮し、高温高圧の水蒸気へと還元するためのシステムである。本実施形態では、多重効用缶３２を構成する最後段の効用缶３２ｄから排出される水蒸気（低温低圧）を回収してＶＲＣシステム３４へ供給し、圧縮されて高温高圧となった水蒸気を多重効用缶３２の前段へ戻し、第１の効用缶３２ａへ供給される水蒸気の一部として利用する構成としている。
【００４２】
このため、第３の実施形態に係る濃縮システム１０Ｂに比べ、第１の効用缶３２ａに供給するために生成する水蒸気の量を削減することができ、エネルギ使用量の削減を図ることができる。
【００４３】
また、第４の実施形態では、ＶＲＣシステム３４から排出された圧縮蒸気は、多重効用缶３２を構成する第１の効用缶３２ａに供給する水蒸気の一部として利用する旨記載した。しかし、ＶＲＣシステ３４から排出された高温高圧の水蒸気は、図１０に示すように、膜蒸留装置１２に供給される糖分含有水の加温に利用しても良い。
【００４４】
高温高圧の水蒸気を濃縮工程よりも前の工程において糖分含有水を加熱する際に利用することで、製糖システム全体としてのエネルギ使用量の削減を図ることができる。
【００４５】
さらに、上記第３、第４の実施形態では、膜蒸留装置１２を１段とし、その後に多重効用缶３２を配置するというシステム構成を採る旨記載した。しかしながら、多重効用缶３２の前段に配置する膜蒸留装置１２は、図１１に示すように、多段に配置するものであっても良い。
【００４６】
膜蒸留装置１２を多段に配置した場合、膜蒸留装置１２の後段には、真空ポンプ２２の設置が必要となる。また、後段側に配置された膜蒸留装置１２内において、粘度上昇による滞留の発生が懸念される場合には、糖分含有水の加温が必要とされるが、ＶＲＣシステム３４から排出される蒸気を、膜蒸留装置１２間における糖分含有水の加温に利用するようにしても良い。
【００４７】
図１２、図１３に、従来の技法により濃縮工程を実施した場合と、本発明に係る実施形態により濃縮工程を実施した場合についてのメンテナンス頻度と水蒸気使用量の削減率を比較するグラフをそれぞれ示す。比較対象とする技法は、従来の技法として、多重効用缶のみで濃縮工程を実施する場合と、逆浸透膜と多重効用缶を組み合わせて濃縮工程を実施する場合を挙げている。また、本発明の実施形態に係る技法として、膜蒸留装置のみで濃縮工程を実施する場合と、膜蒸留装置と多重効用缶を組み合わせて濃縮工程を実施する場合、および膜蒸留装置と多重効用缶を組み合わせ、排出蒸気を再利用して濃縮工程を実施する場合について挙げている。
【００４８】
ここで、グラフ中では、その表示を簡単化するために、多重効用缶による濃縮工程については、「水蒸気」と示し、膜蒸留装置（Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ装置）による濃縮工程については、「ＭＤ」と示している。また、逆浸透膜（Ｒｅｖｅｒｓｅ  Ｏｓｍｏｓｉｓ膜）による濃縮工程については「ＲＯ」と示している。なお、水蒸気使用量の削減率は、多重効用缶のみを用いて濃縮工程を実施する従来の技法を基準として、その割合を示している。よって、図１３には「水蒸気」の項目を設けていない（削減率＝０であるため）。
【００４９】
まず、図１２を参照すると、メンテナンス頻度に関しては、「水蒸気」と「ＭＤ」、「ＭＤ＋水蒸気」、および「ＭＤ＋水蒸気＋ＶＲＣ」については、メンテナンス頻度に大きな差は無いことを読み取ることができる。一方、「ＲＯ＋水蒸気」に関しては、メンテナンス頻度が極端に高くなっていることを読み取ることができる。これは、ＲＯ膜の目が細かく、目詰まり等が生じ易いためであると考えられる。
【００５０】
次に、図１３に示す水蒸気削減率に関しては、多重効用缶による濃縮工程を付帯させない「ＭＤ」では、削減率が１００％となっている。そして、「ＭＤ＋水蒸気」、「ＭＤ＋水蒸気＋ＶＲＣ」、および「ＲＯ＋水蒸気」に関しては、削減率の違いは殆どない。これは、いずれも膜蒸留工程、あるいは膜分離工程の後に、多重効用缶を用いた濃縮工程を行うこととなるためである。このため、多重効用缶から排出された水蒸気を再加熱して利用する「ＭＤ＋水蒸気＋ＶＲＣ」の場合には、他の項目に比べ、水蒸気削減率が若干高くなっている。
【００５１】
また、多重効用缶のみで濃縮工程を実施する場合の消費電力量（エネルギ使用量）を１００とした場合における各処理での消費電力量の使用割合は、表１に示すようなものとなる。
【００５２】
【表１】
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表１によれば、消費電力量の使用割合は「ＭＤ」＜＜「ＭＤ＋水蒸気＋ＶＲＣ」＜「ＭＤ＋水蒸気」＜「ＲＯ＋水蒸気」＜「水蒸気」の関係にあることを読み取ることができる。
【００５３】
よって、本願に係る濃縮システムによる糖分含有水の濃縮は、エネルギ使用量や、メンテナンスに要する費用を含めたトータル的なランニングコストの低減を図ることができるものであるといえる。
【符号の説明】
【００５４】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ………濃縮システム、１２………膜蒸留装置、１４………被濃縮液挿通路、１４ａ………供給口、１４ｂ………排出口、１６………蒸留水精製路、１６ｂ………排出口、１８………冷却水挿通路、１８ａ………供給口、１８ｂ………排出口、２０………疎水性多孔質膜、２２………真空ポンプ、２４………加温手段、２６………邪魔板、２８………温度検出手段、３０………判定手段、３２………多重効用缶、３２ａ〜３２ｄ………効用缶、３４………ＶＲＣシステム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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