(57)【要約】  液体を連続的に精製するための方法が提供されており、該方法は、未精製の液体を反応槽（２ａ）に注入するステップと、少なくとも不純物を凝集させるための凝集剤と空気とを未精製の液体に注入するステップと、空気を含む凝集した未精製の液体（１２）を、注入位置（１６ｂ）より下側に位置する第１の抽出位置（１６ａ）において、反応槽から回収するステップと、空気を含む凝集した未精製の液体を、浮揚タンク（２ｂ）に輸送するステップと、空気を含む凝集した未精製の液体にポリマーを加えるステップと、空気を含む凝集した未精製の液体及びポリマー（１３）を浮揚タンクに注入するステップと、凝集した不純物を含むスラッジ（６）を、浮揚タンクから、連続的又は所定の時間の間に除去するステップと、少なくとも部分的に精製された液体を浮揚タンクから連続的に抽出するステップと、を含んでいる。さらに、該方法を実施するための設備が提供されている。
2016529913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を連続的に精製するための方法であって、
‐未精製の液体を反応槽（２ａ）に連続的に注入するステップと、
‐少なくとも不純物を凝集させるための凝集剤と空気とを前記未精製の液体に注入するステップと、
‐空気を含む凝集した未精製の液体（１２）を、注入位置（１６ｂ）より下側に位置する第１の抽出位置（１６ａ）において、前記反応槽（２ａ）から回収するステップと、
‐前記空気を含む凝集した未精製の液体（１２）を、浮揚タンク（２ｂ）に輸送するステップと、
‐前記空気を含む凝集した未精製の液体（１２）にポリマーを加えるステップと、
‐空気を含む凝集した未精製の液体及びポリマー（１３）を前記浮揚タンク（２ｂ）に注入するステップと、
‐凝集した不純物を含むスラッジ（６）を、前記浮揚タンク（２ｂ）から、連続的又は所定の時間の間に除去するステップと、
‐少なくとも部分的に精製された液体（５）を前記浮揚タンク（２ｂ）から連続的に抽出するステップと、を含む方法。
【請求項２】
前記空気を含む凝集した未精製の液体（１２）が、前記反応槽（２ａ）から抽出された後、再循環経路（２ｄ）を経由して、再循環ポンプ（９）を用いて前記反応槽（２ａ）に連続的に再循環される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記空気を含む凝集した未精製の液体（１２）が、少なくとも１つのスタティックミキサーを用いて、前記ポリマーと混合され、前記空気を含む凝集した未精製の液体（１２）が前記浮揚タンク（２ｂ）に向かって流れる速度に応じた、又は、前記浮揚タンク（２ｂ）内に存在する前記空気を含む凝集した未精製の液体（１２）の量に応じた量の前記ポリマーが加えられる、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記空気を含む凝集した未精製の液体及びポリマー（１３）の前記浮揚タンク（２ｂ）への注入は、前記浮揚タンク（２ｂ）の頂部に向かって円錐形の流れを形成するように、前記浮揚タンク（２ｂ）内に所定の高さの分だけ突出している円錐形要素（１７）を用いて調整される、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも部分的に精製された液体（５）が、前記円錐形要素（１７）の所定の高さの下側の位置において、前記浮揚タンク（２ｂ）から抽出される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも部分的に精製された液体（５）が、前記空気を含む凝集した未精製の液体及びポリマー（１３）の前記浮揚タンク（２ｂ）への注入位置（１６ｃ）から、前記浮揚タンクの半径の１／４から１／２の間の範囲の値として計算された距離を置いて、前記浮揚タンク（２ｂ）から抽出される、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記反応槽（２ａ）及び／又は前記浮揚タンク（２ｂ）の液位が、レベルメーター（８）によって監視され、前記反応槽（２ａ）及び／又は前記浮揚タンク（２ｂ）内への液体の流れが、測定された液位値に基づいて制御される、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記スラッジ（６）が、前記スラッジ（６）の質量及び／又は前記浮揚タンク（２ｂ）内の液位及び／又は前記空気を含む凝集した未精製の液体及びポリマー（１３）を前記浮揚タンク（２ｂ）に注入する速度に応じた速度で、前記浮揚タンク（２ｂ）から除去される、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
少なくとも１つの付加的な化合物が、入口（１６ｂ）の位置において、前記反応槽（２ａ）に導入され、前記付加的な化合物は、脱色剤、ｐＨ値調整剤、消泡剤、粘度低下剤から成る群から選択される、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記注入位置（１６ｂ）と前記第１の抽出位置（１６ａ）との間の距離が、未精製の液体の粘度、前記凝集剤及び空気の注入圧力、前記空気を含む凝集した未精製の液体（１２）の抽出速度、注入された空気の気泡の浮力、前記反応槽から抽出される気泡の最大直径、前記反応槽（２ａ）の形状、の内少なくとも１つに基づいて計算されるが、それに限定されるものではない、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法を実施するための、液体の連続的な精製のための設備（１）であって、
‐未精製の液体を凝集させるための反応槽（２ａ）、及び、前記未精製の液体を精製するための浮揚タンク（２ｂ）と、
‐少なくとも不純物を凝集させるための凝集剤を、注入位置（１６ｂ）において、前記反応槽（２ａ）に注入するための、少なくとも１つの入口（Ａ〜Ｄ）と、
‐前記未精製の液体を前記反応槽（２ａ）に再循環させるための再循環回路（２ｄ）及び再循環ポンプ（９）と、
‐第１の抽出位置（１６ａ）において、前記反応槽（２ａ）から抽出された、凝集した未精製の液体（１２、１３）を、前記浮揚タンク（２ｂ）に輸送するための第１の導管（２ｃ）と、
‐少なくとも部分的に精製された液体を、第２の抽出位置（１６ｄ）において、前記浮揚タンク（２ｂ）から回収するための出力ポンプ（１４）と、を含んでおり、
前記第１の抽出位置（１６ａ）は、前記注入位置（１６ｂ）よりも下側に位置している設備（１）。
【請求項１２】
空気を含む凝集した未精製の液体（１２）にポリマーを導入するための補助ポンプをさらに含んでいる、請求項１１に記載の設備。
【請求項１３】
輸送ポンプ（１１）が、凝集した未精製の液体（１２、１３）を前記浮揚タンク（２ｂ）に輸送するために用いられる、請求項１１又は１２に記載の設備。
【請求項１４】
前記浮揚タンク（２ａ）が、その頂部領域に、頂部に向かって開口し、スラッジ（６）を除去するための傾斜した流出管に接続された同心の導管（１５）を含んでいる、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の設備。
【請求項１５】
空気を含む凝集した未精製の液体及びポリマー（１３）の注入角度を調整するための円錐形要素（１７）は、第１の導管（２ｃ）の出口（１６ｃ）に配置され、所定の高さの分だけ前記浮揚タンク（２ｂ）内に突出している、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の設備。
【請求項１６】
前記注入位置（１６ｂ）と、前記再循環回路（１６ｅ）への入口の位置とは、同軸には配置されていない、請求項１１から１５のいずれか一項に記載の設備。
【請求項１７】
前記注入位置（１６ｂ）が、前記第１の抽出位置（１６ａ）からの距離に関して、特に２０ｃｍから５０ｃｍの距離の範囲内で調整可能である、請求項１１から１６のいずれか一項に記載の設備。
【請求項１８】
糖溶液、特に甘蔗糖を含有する糖溶液を、特に前記糖溶液のリン酸処理に関連して精製及び／若しくは脱色するため、又は、廃水を浄化するための、請求項１１から１７のいずれか一項に記載の設備（１）の使用。
【請求項１９】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法を実施するための、液体の連続的な精製のための設備（１）であって、
‐未精製の液体を凝集させるための反応槽（２ａ）、及び、前記未精製の液体を精製するための浮揚タンク（２ｂ）と、
‐前記未精製の液体を前記反応槽（２ａ）に再循環させるための再循環回路（２ｄ）及び再循環ポンプ（９）と、
‐第１の抽出位置（１６ａ）において、前記反応槽（２ａ）から抽出された、凝集した未精製の液体（１２、１３）を、前記浮揚タンク（２ｂ）に輸送するための第１の導管（２ｃ）と、
‐少なくとも部分的に精製された液体を、第２の抽出位置（１６ｄ）において、前記浮揚タンク（２ｂ）から回収するための出力ポンプ（１４）と、を含んでいる設備（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１３年９月１３日に出願された国際特許出願番号ＰＣＴ／ＣＨ２０１３／０００１６３に基づく優先権の利益を主張しており、当該国際特許出願の内容全体は、参照することによって本願に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、独立請求項に記載の、特に食品産業において、液体、特に砂糖を含有する水溶液を精製するための方法と、当該方法を実施するための設備と、に関する。
【０００３】
液体を精製するための装置が知られている。例えば、このような装置は、食品産業において、飲料の製造の間に、砂糖を含有する水溶液を精製するために用いられる。飲料は、殆どの場合、複数の原料から構成される。多くの場合、飲料は、１つの原料として、糖溶液を含んでいる。製造ステップの本質は、糖溶液を脱色し、糖溶液の特定の成分に起因する望ましくない味への影響を回避するために、糖溶液を精製することにある。以下において不純物と呼ばれる、このような粒子は、例えば甘蔗糖に含まれるコロイド状のワックス粒子であり得る。これらの粒子は、精密ろ過用フィルターのメッシュ幅と比較すると、寸法が小さいので、機械的な方法では溶液から分離され得ない。従って、分離を物理的方法及び化学的方法で行う必要がある。知られているように、これは、いわゆる凝集剤を添加することによって行われる。凝集剤は、粉末又は液体の形状の化学組成物であり、不純物の分子に付着し、それによって、その寸法を増大させる特性を有している。このように形成される分子は、マイクロフロックと呼ばれる。続いて、凝集した溶液にポリマーが添加され、マイクロフロックが形成される。当該ポリマーは、凝集した不純物分子よりも小さいメッシュ幅を有する「ネット」を形成し、凝集した不純物をメッシュに引掛けながら、溶液の表面に流れ着き、溶液の表面にスラッジケーキを形成する。次に、当該スラッジケーキが除去され、部分的に精製された糖溶液が得られ、当該糖溶液は、さらなる処理ユニットに搬送され得る。
【０００４】
当該プロセスの問題点は、当該ネットを形成しているポリマー鎖が、容易に破壊されることにある。従って、利用可能な溶液は、溶液の表面に流れ着くために不純物によって必要とされる時間の間に浮揚タンクに留まる溶液の量を確実にするために、バッチ処理を用いる。当該溶液は、所望される程度まで精製されるとすぐに浮揚タンクから抽出され、別の未精製の溶液が処理され得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の全体的な目的は、液体の精製に関して改善された機能を有する方法及び設備を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様では、液体を連続的に精製するための方法が規定されている。当該方法は、
‐反応槽に未精製の液体を連続的に注入するステップ、
‐少なくとも不純物を凝集させるための凝集剤及び空気を、未精製の液体に注入するステップ、
‐注入位置よりも下側の、第１の抽出位置において、空気を含む凝集した未精製の液体を反応槽から回収するステップ、
‐空気を含む凝集した未精製の液体を、浮揚タンクに向けて輸送するステップ、
‐ポリマーを、空気を含む凝集した未精製の液体に加えるステップ、
‐空気を含む凝集した未精製の液体及びポリマーを、浮揚タンクに注入するステップ、
‐凝集した不純物を含むスラッジを、連続的に、又は、所定の時間の間、浮揚タンクから除去するステップ、及び、
‐少なくとも部分的に精製された液体を、浮揚タンクから連続的に抽出するステップ、
を含んでいる。
【０００７】
態様において、少なくとも部分的に精製された液体は、空気を含む凝集した未精製の液体及びポリマーが浮揚タンクに注入される位置から、浮揚タンクの半径の１／４から１／２の間の範囲の値として計算された距離を置いて、浮揚タンクから抽出される。このような方法で、流入する未精製の液体に含まれる凝集した不純物をも抽出してしまわないように、少なくとも部分的に精製された液体の抽出が、未精製の液体を浮揚タンクに注入する位置から十分に離れた位置で実施されることが確実にされる。
【０００８】
態様において、空気を含む凝集した液体は、反応槽から抽出された後、再循環経路を通じて、再循環ポンプを用いて、反応槽に連続的に再循環される。
【０００９】
態様において、空気を含む凝集した未精製の液体は、少なくとも１つのスタティックミキサーによって、ポリマーと混合される。空気を含む凝集した未精製の液体が浮揚タンクに向かって流れる速さ、又は、浮揚タンク内の空気を含む凝集した未精製の液体の量に応じた量のポリマーが加えられる。このような方法で、空気を含む凝集した未精製の液体に注入されるべきポリマーの正確な量を調整することが可能である。
【００１０】
態様において、空気を含む凝集した未精製の液体及びポリマーの浮揚タンクへの注入は、浮揚タンクの頂部に向かって円錐形の流れを形成するように、浮揚タンク内に所定の高さの分だけ突出している円錐形要素を用いて調整される。
【００１１】
態様において、少なくとも部分的に精製された液体は、円錐形要素の所定の高さより下側の位置において、浮揚タンクから抽出される。静穏域は、円錐形要素の出口の下側に形成される。当該静穏域では、液体は、最高の精製度合を有する。なぜなら、円錐形要素から流出する未精製の液体との混合は、ほとんど生じないか、全く生じないからである。従って、この静穏域は、少なくとも部分的に精製された液体の抽出に非常に適している。
【００１２】
好ましくは、反応槽及び／又は浮揚タンクの液位は、レベルメーターによって監視され、反応槽及び／又は浮揚タンク内への液体の流れは、測定された液位値に基づいて制御される。
【００１３】
好ましくは、スラッジは、スラッジの質量及び／又は浮揚タンク内の液位及び／又は空気を含む凝集した未精製の液体及びポリマーを浮揚タンクに注入する速度に応じた速度で、浮揚タンクから除去される。
【００１４】
液位の監視及び調整によって、システム内の流速を監視することが可能になる。さらに、浮揚タンク内の液位の監視によって、特に、スラッジが、除去されるため、例えば流出管に流入するために十分な高さに位置しているかを監視することが可能になる。
【００１５】
本発明の第２の態様では、本発明に係る方法を実施するために、砂糖を含有する液体を連続的に精製するための設備が規定されている。当該設備は、
‐未精製の液体を凝集させるための反応槽、及び、未精製の液体を精製するための浮揚タンクと、
‐不純物の凝集のために、注入位置において、反応槽に少なくとも凝集剤を注入するための少なくとも１つの入口と、
‐未精製の液体を反応槽に再循環させるための再循環回路及び再循環ポンプと、
‐第１の抽出位置（１６ｂ）において、反応槽（２ａ）から抽出された、空気を含む凝集した未精製の液体を、浮揚タンク（２ｂ）に輸送するための第１の導管と、
‐少なくとも部分的に精製された液体を、第２の抽出位置（１６ｄ）において、浮揚タンクから回収するための出力ポンプと、
を含んでおり、第１の抽出位置は、注入位置よりも下側に配置されている。
【００１６】
態様において、当該設備はさらに、空気を含む凝集した未精製の液体にポリマーを導入するための補助ポンプを含んでいる。
【００１７】
一態様において、輸送ポンプが、凝集した未精製の液体を浮揚タンクに輸送するために用いられる。当該設備に輸送ポンプを加えることによって、液体の再循環を、浮揚タンクへの輸送から切り離すことが可能である。
【００１８】
一態様において、浮揚タンクは、その頂部領域に、頂部に向かって開口し、スラッジを除去するための傾斜した流出管に接続された同心の導管を含んでいる。有利なことに、この配置は、専用のポンプを用いることを必要とせずに、単純な方法でスラッジを除去することを可能にする。
【００１９】
態様において、空気を含む凝集した未精製の液体及びポリマーの注入角度を調整する円錐形要素は、第１の導管の出口に配置され、所定の高さ分だけ浮揚タンク内に突出している。円錐形要素を用いることによって、液体の円錐形の流れを形成することが可能である。さらに、すでに述べたように、実質的に層流である液体の流れが、円錐形要素の出口開口部の下側の、浮揚タンクの領域に到達する。以下において抽出領域と呼ばれる当該領域において、液体は最も高い精製度合を有する。
【００２０】
好ましくは、反応槽及び／又は浮揚タンクは、周囲温度が液体に与える影響を回避するために、断熱層を含んでいる。
【００２１】
好ましくは、注入位置と、再循環回路への入口の位置とは、反応槽内で同軸には配置されていない。それによって、再循環回路から反応槽に注入された液体が、再循環回路に直接逆流はしないことが確実にされる。
【００２２】
本発明に係る設備は、好ましくは、糖溶液、特に甘蔗糖を含む糖溶液の精製及び／若しくは脱色、又は、廃水の浄化に用いられる。
【００２３】
砂糖の精製への使用に関しては、当該設備は、好ましくは、糖溶液又はシロップのリン酸処理（phosphatation）／フロテーション法に関連して用いられる。
【００２４】
上述の設備の代わりに、代替的な設備を用いても良い。この、液体の連続的な精製のための設備は、
‐未精製の液体を凝集させるための反応槽、及び、未精製の液体を精製するための浮揚タンクと、
‐未精製の液体を反応槽に再循環させるための再循環回路及び再循環ポンプと、
‐第１の抽出位置において、反応槽から抽出された、凝集した未精製の液体を、浮揚タンクに輸送するための第１の導管と、
‐少なくとも部分的に精製された液体を、第２の抽出位置において、浮揚タンクから回収するための出力ポンプと、を含んでいる。
【００２５】
第１の設備の有利な、又は、好ましい態様は、代替的な設備にも適用可能である。特に、従属クレームに記載された第１の設備の要素を、代替的な設備で用いても良い。
【００２６】
以下の詳細な説明を考慮することで、本発明はより良く理解され、上述した以外の目的も明らかになるであろう。このような説明は、添付された図面に言及している。図１は、本発明に係る、砂糖を含有する水溶液を精製するための設備の一態様を示している。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る、砂糖を含有する水溶液を精製するための設備の一態様を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
「頂部」、「底部」という言葉は、重力の方向に関連している。単純化するために、「溶液」という言葉は、対応する文脈にとって溶液の状態が重要でない場合には、精製されるべき液体、又は、精製された液体に関する一般的な用語として用いられる。溶液の精製度合に関連する「部分的に」という言葉は、一般的に、精製プロセスを実施するための何らかの知られた溶液で到達した精製度合を示している。砂糖を含有する水溶液は、本発明に係る設備によって精製され得る液体の一例に過ぎないと理解される。当該設備は、非水溶液、懸濁液、分散及びエマルションのような、他の種類の液体を精製するために用いても良い。
【００２９】
当該図面は、本発明に係る設備１の態様を示している。反応槽２ａは、図示されていない導管を通じて、砂糖を含有する未精製の水溶液（糖溶液）で満たされる。反応槽２ａは、未精製の溶液の凝集に用いられる。当該反応槽は、溶液が反応槽から抽出された後、溶液を反応槽２ａに返送するための再循環回路２ｄをさらに含んでいる。再循環ポンプ９は、溶液を再循環回路２ｄを通過するように輸送するために用いられる。再循環回路２ｄは、溶液を凝集剤及び空気と徹底的に混合し、混合物の均質性を増大させるという課題を有する。再循環回路のさらなる利点は、反応槽における乱流の形成を支援することにある。これは特に、一定の粒子が反応槽の底部に沈殿する傾向を有するような、不均質な液体にとって有利である。
【００３０】
レベルメーター８は、反応槽２ａ内の液位を測定する。当然のことながら、このようなレベルメーター８は、浮揚タンク２ｂ内の液位を測定するために配置されても良い。
【００３１】
反応槽２ａは、第１の導管２ｃによって、糖溶液を精製するための浮揚タンク２ｂに接続されている。輸送ポンプ１１は、溶液を浮揚タンク２ｂに輸送するために用いられる。浮揚タンク２ｂはさらに、精製された溶液を当該浮揚タンクから除去するための出口管２ｅに接続されている。精製された糖溶液は、排出ポンプ１４を用いて、さらなる処理設備Ｆに輸送される。
【００３２】
代替的な態様（図示せず）では、再循環ポンプ９及び輸送ポンプ１１として、１つのポンプのみを用いても良い。この態様では、空気を含む凝集した未精製の溶液の輸送経路は、反応槽２ａへの再循環経路２ｄと浮揚タンク２ｂへの輸送経路２ｃとの間で、弁を切り替えることによって選択される。
【００３３】
反応槽２ａ及び浮揚タンク２ｂは、断熱層７によって熱的に絶縁される。
【００３４】
レベルメーター８は、第１の導管２ｃを通る流れを、供給管から反応槽２ａへの未精製の溶液の流速に応じて増大させる、又は、減少させるために、制御装置（図示せず）と、弁１０とに接続されている。再循環回路２ｄは、溶液に様々な物質を加えるための、複数の入口Ａ〜Ｄを有している。これらの物質は、空気及び凝集剤を含んでいる。付加的な成分を溶液に加えても良い。
【００３５】
浮揚タンク２ｂは、その頂部領域に、スラッジ６を溶液から除去し、スラッジ処理ユニットＧへ誘導するための傾斜した流出管１５を備えた（浮揚タンクの長手軸に関して）同心の導管を有している。
【００３６】
以下に、前記付加的な成分について、より詳細に説明する。
【００３７】
上述した目的を有する凝集剤は、例えばオルトリン酸、Ｈ３ＰＯ４とも呼ばれる、食品等級のリン酸であって良く、入口Ａ〜Ｄを経由して未精製の溶液に導入される。石灰Ｃａ（ＯＨ）２が、別の入口Ａ〜Ｄを経由して、水を有するスラリー（乳状石灰）として加えられる。可変な組成の不溶性のリン酸カルシウムが、溶液中で沈殿する。コロイド及び他の粒子は、集塊状の沈殿物に吸着されるか、又は、巻き込まれる。このプロセスは、リン酸処理と呼ばれている。
【００３８】
代替的又は付加的に、硫酸アルミニウムＡｌ２（ＳＯ４）３も、凝集剤として用いられ、不純物が凝集する。さらに、様々な会社によって販売されている、多くの特注の組み合わせが存在する。従って、食品産業に関して利用可能な全ての凝集剤は、場合によって、単独で、又は、組み合わせて用いられ得る。確かに、食品産業の標準の基礎とはならないその他の液体の精製に関しては、他の種類の凝集剤を用いることが可能である。
【００３９】
用いられる凝集剤に応じて、凝集した溶液のｐＨ値は、多かれ少なかれアルカリ性にシフトする可能性がある。従って、砂糖の転化を回避するために、ｐＨ調整剤を、凝集した溶液に、入口Ａ〜Ｄの内１つを経由して導入しても良い。上述したリン酸処理の場合、リン酸は、凝集した溶液を酸性化することによって、ｐＨ値を修正する。その結果、溶液は中性か、又は、わずかに酸性となり、ｐＨ値は、例えば７．０から７．４の間の範囲になる。
【００４０】
さらに消泡剤を、入口Ａ〜Ｄの内１つを経由して加えても良い。このような消泡剤は、例えばＡＶＩＦＯＡＭ  Ｓ３０のように、市場で容易に入手可能である。
【００４１】
その他の添加剤を、溶液の脱色のために、入口Ａ〜Ｄの内１つを経由して導入しても良い。当該添加剤は、例えば、粒状活性炭（ＧＡＣ）又はＴａｌｏｆｌｏｃ（登録商標）又はＣｏｌｏｒｇｏｎｅ（登録商標）である。
【００４２】
粘度低下剤等のような、その他の薬剤を、入口Ａ〜Ｄを経由して溶液内に供給しても良い。
【００４３】
このとき、凝集した溶液は、マイクロフロックを含んでおり、マイクロフロックについては、当初の不純物よりも除去が容易である。マイクロフロックを除去するために、ポリマー分配ユニットＥから第１の導管２ｃにポリマーが注入される。このポリマーは、不純物を含む凝集した粒子のためのフロテーションの補助として用いられる。一方では、当該ポリマーは、マイクロフロックを結合させ、結果として、溶液の表面に浮上するネットの形状のマイクロフロックが生じる。他方では、溶液中に残存する不純物は、ネットで表面まで引き摺られる。広範なこのようなポリマーは、ポリアクリルアミド（Ｃ３Ｈ５ＮＯ）ｎに基づいており、食品産業で用いるために入手可能である。このような製品は、例えばＢＡＳＦによって製造されたＭａｇｎａｆｌｏｃ（登録商標）ＬＴ２７である。これは、アニオン性高分子電解質として作用する、アクリルアミドとアクリル酸との共重合体である。代替的な製品はＴａｌｏｆｌｏｔｅ（登録商標）である。
【００４４】
異なる課題のための上述の薬剤は、明確に名付けられた薬剤には限定されないということを指摘しておく。特に、例が、糖溶液のために選択された。しかしながら、本発明は、糖溶液には限定されず、精製プロセスを行う必要のある多様な液体又は溶液に対して利用され得る。従って、上述の添加剤は、精製されるべき溶液に応じて変化し得る。凝集剤及び／又はポリマーは、粉末として、又は、液体として存在していても良く、通常は合成化合物であることも指摘しておく。凝集剤及び／又はポリマーが粉末として存在している場合は、当該粉末を水と混合し、この溶液を反応槽に導入することが可能である。
【００４５】
必要な薬剤の量は、実質的に、精製される溶液に要求される質に応じて変化して良い。例えば、６０°Ｂｘである、１トンの砂糖と７００Ｌの水との未精製の当初の溶液中の凝集剤の量は、０．１５％（１．５ｋｇ）であって良い。この量を、石灰及び硫酸アルミニウムのような、異なる凝集剤の間で配分しても良い。ポリアクリルアミドのような、固体の形状におけるポリマーの量は、０．０５％より少なくて良く、当該ポリマーには水が加えられる。食品用の液体が精製される場合には、ポリマーの量は、指示値として与えられるものであるが、健康上の安全を保証するために許容されたポリマーの最大量に関する国別の規制に応じては、はるかに少なくて良いことに注意が必要である。その他の用途に関しては、ポリマーの量は、前記最大値を超過しても良い。
【００４６】
精製される溶液に要求される質は、その国の規制に依存する。各国は、部分的に精製された糖溶液中の灰分等の特定の不純物に関して、許容される最大量を明確に規定している。ここでは部分的に精製された液体とも呼ばれている、部分的に精製された糖溶液は、本明細書の文脈では、精製された溶液が常に、除去され得ないが許容されている残存する不純物を有していることを意味している。例えば、精製されたと見なされる糖溶液は、砂糖の種類と許容される灰分のパーセンテージとに応じて、４０％から７０％の間の範囲の精製度合を有し得る。溶液の質は、ＩＣＵＭＳＡで、比色計／光度計を用いて、知られている方法で測定される。比色計／光度計は、精製度合の高い砂糖を分析する場合には、ＩＣＵＭＳＡ４５という低い結果を戻し、粗糖を分析する場合には、ＩＣＵＭＳＡ１０００以上という比較的高い評価を戻す。
【００４７】
以下に、未精製の水溶液を精製するためのステップを、より詳細に記載する。
【００４８】
未精製の水溶液が、反応槽２ａに注入される。反応槽２ａは、通常、溶液に応じて凝集に最適な温度を有している。例えば、砂糖を含有する水溶液の場合、この温度は約８５℃であり得る。不純物を凝集させるための凝集剤及び空気が、注入位置１６ｂにおいて、未精製の水溶液に加えられる。用いられる凝集剤の量は、ここでは詳細に説明されない従来の方法によって計算される。凝集した未精製の溶液は、連続的に再循環され、再循環による混合物の均質化によって、溶液の不純物と凝集剤との間の化学反応が促進される。当該化学反応と反応時間とは、当業者によって知られている。
【００４９】
続いて、空気を含む凝集した未精製の溶液が、注入位置１６ｂよりも下側に位置する第１の抽出位置１６ａにおいて、反応槽２ａから回収される。
【００５０】
溶液に加えられた空気は、注入位置１６ｂにおいて、気泡として反応槽２ａに流入する。これは、図面では、反応槽２ａ内の点によって表現されている。典型的には、気泡は様々な寸法を有しており、従って、反応槽２ａに流入する際に異なる浮力を受ける。その結果、気泡は反応槽２ａの表面に、異なる速度で流れ着き、タンクの雰囲気に漏出する。確かに、反応槽２ａは、周囲の雰囲気への接続を有しているので、余剰の空気は反応槽２ａから漏出し得る。上述した浮力の違いから、より大きな泡は、小さな泡よりも速く、表面に流れ着く。本件の場合、フロテーションに用いられる小さな泡は、１ｍｍより小さいか、１ｍｍの直径を有すると考えられる。
【００５１】
空気を含む凝集した未精製の溶液１２を、注入位置１６ｂよりも低い位置に存在する第１の抽出位置１６ａにおいて抽出することによって、気泡を「分類」することが可能である。これは、注入位置１６ｂと第１の抽出位置１６ａとの間の領域には、小さい泡３のみが存在するという事実に基づいている。その結果、精製プロセスのために、小さい気泡３のみを含む凝集した未精製の溶液が、反応槽２ａから第１の導管２ｃに抽出される。
【００５２】
注入位置１６ｂと抽出位置１６ａとの間の距離は、入口Ａ〜Ｄから流出する空気を含む凝集した溶液の出力圧力に依存する。高圧は、距離が比較的大きいことを意味しており、低圧は、距離が比較的小さいことを意味している。確かに、気泡／添加剤混合物に作用する抵抗力に関連する未精製の溶液／液体の粘度、様々な直径の泡の浮力、凝集剤及び空気の注入圧力、空気を含む凝集した未精製の液体の抽出速度、反応槽２ａから抽出されるべき気泡の最大直径、及び、反応槽２ａの形状のような、他のパラメータも考慮する必要があるかも知れない。通常は、図１に見られるように、反応槽はその底部が円錐形であり、抽出位置１６ａは円錐形の頂部である。勾配の大きい円錐の場合、注入位置１６ｂは、勾配の小さい円錐の場合よりも反応槽の低い位置に配置され得る。指示値は、注入位置１６ｂを、円錐の端部（円錐底面）とほぼ同じ高さに配置している。例えば、距離は３０ｃｍと５０ｃｍとの間であって良い。一態様では、距離は、注入位置１６ｂを調整することによって調整され得る。この目的のために、対応する導管は、注入位置１６ｂに向かって伸縮自在な端部を有していて良い。しかしながら、入口導管の移動のような、他の可能性を用いても良い。
【００５３】
気泡分離の所望される副次的効果は、溶液の表面に流れ着く大きな泡が、溶液中に乱流を形成することによって、凝集剤と未精製の溶液との混合を支援することにある。こうして、凝集剤と不純物との反応時間を加速させても良い。
【００５４】
すでに述べたように、空気を含む凝集した未精製の溶液１２は、浮揚タンク２ｂに輸送される。第１の導管２ｃを通じて輸送される間、ポリマーが、空気を含む凝集した未精製の溶液１２に加えられる。浮揚タンク２ｂ内でポリマーを加えることも可能である。空気を含む凝集した未精製の溶液は、少なくとも１つのスタティックミキサー（図示せず）を用いて、ポリマーと混合される。浮揚タンクへ向かう凝集した溶液の流速に応じた量のポリマーが加えられる。続いて、空気を含む凝集した未精製の溶液及びポリマー１３が、浮揚タンク２ｂの底部領域に導入される。
【００５５】
すでに述べたように、ポリマーは、実質的に水平な「ネット」を形成する。当該ネットは、浮揚タンク２ｂの表面に流れ着き、マイクロフロック（付着した凝集剤粒子を伴う不純物粒子）をマクロフロックとして押し流し、溶液中に残存する不純物を引き摺って行く。なぜなら、ポリマーのネットのメッシュ幅は、殆どの不純物の粒径よりも小さいからである。このステップにおいて、本発明の重要な利点が明確になる；溶液１３は、ほぼ同じ寸法の泡のみを含んでいるので、ポリマーのネットは、その横断面にわたって比較的均一な気泡の助けによって、表面に運ばれる。反応槽２ａ内で前もって実施された泡の寸法の選別が無い場合、大きな泡は、非常に速く表面に流れ着く傾向があるので、繊細なポリマーのネットを破壊し、その結果、多くの不純物が浮揚タンクの底部領域に残存するか、非常に緩慢にのみ表面に流れ着くことになるであろう。明らかに、精製プロセスは速度を落とすであろう。
【００５６】
凝集した不純物粒子を運ぶポリマーのネットは、浮揚タンク２ｂの頂部に向かって流れるので、浮揚タンク２ｂの頂部にはスラッジケーキ６が形成される。この、凝集した不純物を含んでいるスラッジケーキ６は、連続的に、又は、所定の時間の間に除去される。好ましくは、スラッジ６は、スラッジ６の質量及び／又は浮揚タンク２ｂ内の液位及び／又は空気を含む凝集した未精製の溶液とポリマー１３とを浮揚タンク２ｂに注入する速度に応じた速度で、浮揚タンク２ｂから除去される。この除去は、頂部に向かって開口した同心の導管１５を通じて行われる。このようにして、導管１５の縁部に浮上したスラッジ６は、導管１５に流れ込み、傾斜した排出管を通じて廃棄される。スラッジ６を、砂糖の残留物が抽出され得るさらなる処理ユニット（図示せず）に誘導しても良い。
【００５７】
すでに述べたように、浮揚タンク２ｂへの、空気を含む凝集した未精製の溶液及びポリマー１３の注入は、浮揚タンク２ｂの頂部に向かって円錐形の流れを形成するように調整される。これは、空気を含む凝集した未精製の溶液及びポリマー１３の注入角度を制御するための円錐形要素１７によって行われ、当該円錐形要素は、第１の導管２ｃの浮揚タンク２ｂへの出口１６ｃに配置されており、所定の高さの分だけ浮揚タンク２ｂ内に突出しており、溶液の円錐形の流れ４の形成を担う。
【００５８】
少なくとも部分的に精製された水溶液５は、１６ｄの位置、好ましくは浮揚タンク２ｂの底部において、浮揚タンク２ｂから抽出される。第２の抽出位置１６ｄは、空気を含む凝集した未精製の溶液及びポリマー１３の注入位置１６ｃから、浮揚タンク２ｂの半径の１／４から１／２の間として計算された距離を置いて配置されている。当該距離は、浮揚タンク２ｂの形状及び寸法に依存し、上述の好ましい範囲から変化し得ると理解される。このような方法で、流入する未精製の溶液１３に含まれる凝集した不純物も抽出してしまわないように、空気を含む未精製の液体及びポリマー１３の円錐形の流れの導入を妨げることなく、少なくとも部分的に精製された溶液のみが抽出されることが確実にされる。
【００５９】
主張される方法及び設備は、砂糖を含有する水溶液の精製プロセスを、連続的な精製プロセスを可能にすることによって最適化したという利点を有している。凝集した不純物粒子の溶液表面への輸送を促進し、当該粒子に関して円錐形の流れを形成するために小さい気泡のみを用いることによって、精製された溶液を、浮揚タンクの円錐形の流れの外側の領域から連続的に抽出することが可能である。
【００６０】
本発明の好ましい態様が図示かつ説明されてきたが、本発明はそれに限定されるものではなく、以下の請求項の範囲内で様々に具体化かつ実施され得るということは明らかに理解されるべきである。従って、「好ましい」又は「具体的に」又は「特に」又は「有利には」といった言葉は、選択的かつ例示的な態様を示しているに過ぎない。
【符号の説明】
【００６１】
１  設備
２ａ  反応槽
２ｂ  浮揚タンク
２ｃ  第１の導管
２ｄ  再循環回路
２ｅ  出口管
３  小さい気泡
４  溶液の円錐形の流れ
５  少なくとも部分的に精製された水溶液
６  スラッジ
７  断熱層
８  レベルメーター
９  再循環ポンプ
１０  弁
１１  輸送ポンプ
１２  空気を含む凝集した未精製の溶液
１３  空気を含む凝集した未精製の溶液及びポリマー
１４  出力ポンプ
１５  導管
１６ａ  第１の抽出位置
１６ｂ  注入位置
１６ｃ  出口
１６ｄ  第２の抽出位置
１７  円錐形要素
Ａ〜Ｄ  入口
Ｅ  ポリマー分配ユニット
Ｆ  さらなる処理設備
Ｇ  スラッジ処理ユニット
【図１】
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【国際調査報告】
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