(57)【要約】  溶質及び溶媒ｂを含有する原料液流ａと、誘導溶液流ｄとを、正浸透膜ｏを介して向流又は並流させ、原料液流ａ中の溶媒ｂを誘導溶液流ｄに移動させることによって、濃縮された原料液流である濃縮原料液流ｃと、希釈された誘導溶液流である希釈誘導溶液流ｅを得る、第一の工程を有する原料液流濃縮システムであって、誘導溶液流ｄが、誘導物質Ｘｍ、共通溶質Ｘｎ、及び溶媒ｂを含有し、原料液流ａ及び誘導溶液流ｄにおける溶媒ｂが、いずれも水を含み、共通溶質Ｘｎは、原料液流ａと誘導溶液流ｄとに共通する溶質であって、原料液流ａが含有する溶質のうちの少なくとも１種と同一の溶質であり、かつ、誘導溶液流ｄ中の共通溶質Ｘｎの濃度が、原料液流ａ中の共通溶質Ｘｎの濃度の１％以上１００％未満である、原料液流濃縮システム。
2020050282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも溶質及び溶媒を含有する原料液流と、誘導溶液流とを、正浸透膜を介して向流又は並流させ、前記原料液流中の溶媒を前記誘導溶液流に移動させることによって、濃縮された原料液流である濃縮原料液流と、希釈された誘導溶液流である希釈誘導溶液流を得る、第一の工程を有する原料液流濃縮システムであって、
前記誘導溶液流が、誘導物質、共通溶質、及び溶媒を含有し、
前記原料液流及び前記誘導溶液流における溶媒が、いずれも水を含み、
前記共通溶質は、前記原料液流と前記誘導溶液流とに共通する溶質であって、前記原料液流が含有する溶質のうちの少なくとも１種と同一の溶質であり、かつ、
前記誘導溶液流中の前記共通溶質の濃度が、前記原料液流中の前記共通溶質の濃度の１％以上１００％未満である、原料液流濃縮システム。
【請求項２】
前記共通溶質の数平均分子量が１５，０００以下である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記共通溶質が、エステル、テルペン、フェニルプロパノイド、核酸、タンパク質、タンパク製剤、ワクチン、糖、ペプチド、アミノ酸、天然物医薬品、低分子医薬品、抗生物質、抗生物質、ビタミン、無機塩、プロトン性極性有機化合物、及び非プロトン性極性有機化合物から選択される１種以上である、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記共通溶質が、
ナトリウム、マグネシウム、リン、カリウム、カルシウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、銅、亜鉛、セレン、及びモリブデンから選択される少なくとも１種の元素を含むカチオンと、
酸素、硫黄、窒素、塩素、及びヨウ素から選択される少なくとも１種の元素を含むアニオンと
の塩を含む、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記誘導溶液流中の前記共通溶質の濃度が、前記原料液流中の前記共通溶質の濃度の６％以上９６％以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記誘導溶液流中の前記共通溶質の濃度が、前記原料液流中の前記共通溶質の濃度の３０％以上９６％以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記誘導溶液流から溶媒を分離して、濃縮された誘導溶液流である濃縮誘導溶液流と、溶媒とを得る、第二の工程を更に有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記第一の工程で得られた希釈誘導溶液流と、前記第二の工程で得られた濃縮誘導溶液流とを混合して調製された誘導溶液流を、前記第一の工程で使用する手段を更に有する、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記第二の工程が、半透膜を用いる膜蒸留プロセスを用いて行われる、請求項７又は８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記正浸透膜が、複数の中空糸の糸束で構成される正浸透膜モジュールの形態で使用される、請求項１〜９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記正浸透膜が、中空糸状の多孔性支持膜の内表面に重合体薄膜から成る分離活性層を有する複合型中空糸である、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記原料液流が食品、医薬品、医薬品原体、医薬品原料、又は医薬品中間体である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料液流濃縮システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の分野において、原料液の濃縮を要することがある。
伝統的な濃縮方法としては、例えば、蒸発法及び逆浸透法が知られている。
蒸発法は、原料液の加熱を要するため、熱による品質の変化、固形成分の形状崩壊等の不具合が懸念される。
逆浸透は、加圧が必要なため、高濃度の原料液に使用すると膜の目詰まりが発生し易いことの他、濃縮効率が加圧ポンプの能力によって制限されるとの限界がある。【０００３】
原料液の濃縮方法としては、正浸透法も知られている。正浸透法は、原料液流と誘導溶液流とを、正浸透膜を介して隣接させることにより、原料液流から誘導溶液へ溶媒を移動させる方法である。正浸透法は、加圧を必要としないため、高濃度の原料液に適用した場合でも長時間にわたって高効率の濃縮を継続できると期待されている。【０００４】
しかし、原料液流中の溶質成分の一部が誘導溶液流に漏洩して、得られる濃縮液中の成分組成が変化することが懸念される。
この点、特許文献１に、誘導溶液流として濃縮後の原料液流自体を使用する技術が提案されている。
また、特許文献２には、原料液中の膜透過性溶質成分を、原料液中の濃度以上の濃度で誘導溶液流中に含有させることにより、当該膜透過性溶質成分が、原料液から誘導溶液流へ漏洩することを抑制する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１５０３０８号公報
【特許文献２】国際公開第２０１６／２１３３７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１には、当該特許文献に記載の技術によると、誘導溶液流から原料液流へ溶質成分が混入した場合でも、得られる濃縮液の成分組成への悪影響を防止し得ると説明されている。
しかし、この方法によると、誘導溶液流としての原料液流の濃縮物を調製する工程を要することの他、正浸透膜の両側に原料液流が存在することによって膜の目詰まりの発生を引き起こし、所望の濃縮倍率が得られないとの懸念がある。
また、特許文献１に記載の方法を実施するためには、原料液の濃縮物を調製する工程が必要である。このとき、原料液中の成分の損失、変質等が発生する懸念がある。成分の損失、変質が発生した濃縮液を誘導溶液流として使用すると、得られる濃縮物の成分バランスが崩れ、或いは、変質成分が原料液流中に漏洩拡散し、生成物の品質が損なわれるおそれがある。【０００７】
一方、特許文献２の方法によると、膜透過性溶質を、誘導溶液流中に高濃度で含有させる必要がある。そのため、当該膜透過性溶質を、大量に準備する必要がある。更に、特許文献２の方法を実施する際に、誘導溶液流中に高濃度で含まれる膜透過性溶質が、原料液流中に漏洩拡散するおそれがあり、得られる濃縮物の成分バランスが崩れることが懸念される。【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものである。
本発明の目的は、原料液流を簡易な方法によって、高い効率で濃縮することができ、かつ、原料液流中の溶質成分の誘導溶液流中への拡散が制御された、正浸透膜を利用する濃縮システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち，本発明は以下のとおりである。
《態様１》
少なくとも溶質及び溶媒を含有する原料液流と、誘導溶液流とを、正浸透膜を介して向流又は並流させ、前記原料液流中の溶媒を前記誘導溶液流に移動させることによって、濃縮された原料液流である濃縮原料液流と、希釈された誘導溶液流である希釈誘導溶液流を得る、第一の工程を有する原料液流濃縮システムであって、
前記誘導溶液流が、誘導物質、共通溶質、及び溶媒を含有し、
前記原料液流及び前記誘導溶液流における溶媒が、いずれも水を含み、
前記共通溶質は、前記原料液流と前記誘導溶液流とに共通する溶質であって、前記原料液流が含有する溶質のうちの少なくとも１種と同一の溶質であり、かつ、
前記誘導溶液流中の前記共通溶質の濃度が、前記原料液流中の前記共通溶質の濃度の１％以上１００％未満である、原料液流濃縮システム。
《態様２》
前記共通溶質の数平均分子量が１５，０００以下である、態様１に記載のシステム。
《態様３》
前記共通溶質が、エステル、テルペン、フェニルプロパノイド、核酸、タンパク質、タンパク製剤、ワクチン、糖、ペプチド、アミノ酸、天然物医薬品、低分子医薬品、抗生物質、抗生物質、ビタミン、無機塩、プロトン性極性有機化合物、及び非プロトン性極性有機化合物から選択される１種以上である、態様１又は２に記載のシステム。
《態様４》
前記共通溶質が、
ナトリウム、マグネシウム、リン、カリウム、カルシウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、銅、亜鉛、セレン、及びモリブデンから選択される少なくとも１種の元素を含むカチオンと、
酸素、硫黄、窒素、塩素、及びヨウ素から選択される少なくとも１種の元素を含むアニオンと
の塩を含む、態様３に記載のシステム。
《態様５》
前記誘導溶液流中の前記共通溶質の濃度が、前記原料液流中の前記共通溶質の濃度の６％以上９６％以下である、態様１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
《態様６》
前記誘導溶液流中の前記共通溶質の濃度が、前記原料液流中の前記共通溶質の濃度の３０％以上９６％以下である、態様１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
《態様７》
前記誘導溶液流から溶媒を分離して、濃縮された誘導溶液流である濃縮誘導溶液流と、溶媒とを得る、第二の工程を更に有する、態様１〜６のいずれか一項に記載のシステム。
《態様８》
前記第一の工程で得られた希釈誘導溶液流と、前記第二の工程で得られた濃縮誘導溶液流とを混合して調製された誘導溶液流を、前記第一の工程で使用する手段を更に有する、態様７に記載のシステム。
《態様９》
前記第二の工程が、半透膜を用いる膜蒸留プロセスを用いて行われる、態様７又は８に記載のシステム。
《態様１０》
前記正浸透膜が、複数の中空糸の糸束で構成される正浸透膜モジュールの形態で使用される、態様１〜９のいずれか一項に記載のシステム。
《態様１１》
前記正浸透膜が、中空糸状の多孔性支持膜の内表面に重合体薄膜から成る分離活性層を有する複合型中空糸である、態様１０に記載のシステム。
《態様１２》
前記原料液流が食品、医薬品、医薬品原体、医薬品原料、又は医薬品中間体である、態様１〜１１のいずれか一項に記載のシステム。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、正浸透膜を利用した濃縮システムにおいて、原料液を高い効率で濃縮することができ、かつ、原料液中の溶質成分の誘導溶液流中への拡散が制御されたシステムが提供される。
本発明は、例えば、食品、医薬品等の濃縮；化学合成の前駆体溶液の処理；シェールガス・油田等から排出される随伴水の処理等の用途に好適に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のシステムの一例を説明するための概念図である。
【図２】本発明のシステムの別の一例を説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
《原料液流濃縮システム》
本発明の原料液流濃縮システムは、
少なくとも溶質及び溶媒を含有する原料液流と、誘導溶液流とを、正浸透膜を介して向流又は並流させ、前記原料液流中の溶媒を前記誘導溶液流に移動させることによって前記原料液流の濃縮を行う工程（第一の工程）を有する、原料液流濃縮システムであって、
前記誘導溶液流が、誘導物質、共通溶質、及び溶媒を含有し、
前記原料液流及び前記誘導溶液流における溶媒が、いずれも水を含み、
前記共通溶質は、前記原料液流と前記誘導溶液流とに共通する溶質であって、前記原料液流が含有する溶質のうちの少なくとも１種と同一の溶質であり、かつ、
前記誘導溶液流中の前記共通溶質の濃度が、前記原料液流中の前記共通溶質の濃度の１％以上１００％未満であることを特徴とする。
【００１３】
本発明の原料液流濃縮システムは、前記誘導溶液流から前記溶媒を除去して濃縮された誘導溶液流である濃縮誘導溶液流を得る工程（第二の工程）を、更に有していてもよい。
【００１４】
先ず、本発明の原料液流濃縮システムの概要について、図１及び図２を参照しつつ説明する。
【００１５】
図１は、第一の工程を有する本発明の原料液流濃縮システムを説明するための概略図である。
第一の工程では、原料液流と、誘導溶液流とを、正浸透膜を介して向流又は並流させ、原料液流中の溶媒を誘導溶液流に移動させることによって原料液流の濃縮を行う。
【００１６】
図１の原料液流濃縮システムの第一の工程では、正浸透膜ｏを有し、正浸透プロセスを行うユニットＡを用いる。ユニットＡの内部空間は、正浸透膜ｏによって、原料液流側空間Ｒ及び誘導溶液流側空間Ｄの２つに分割されている。ユニットＡの原料液流側空間Ｒに、濃縮対象物である原料液流ａを導入する。ユニットＡの誘導溶液流側空間Ｄには、誘導溶液流ｄを導入する。
原料液流ａは、溶質Ｘｎ及び溶媒ｂを含有する。誘導溶液流ｄは、誘導物質Ｘｍ及び溶質（共通溶質）Ｘｎ、並びに溶媒ｂを含有する。ここで、原料液流ａ中の溶質Ｘｎと、誘導溶液流ｄ中の溶質Ｘｎとは、同じ種類の溶質であり、両方の流れに共通する共通溶質である。原料液流ａが複数種類の溶質を含有している場合、共通溶質は、該複数種類の溶質のうちの一部であってもよいし、全部であってもよい。
【００１７】
そして、原料液流ａと、誘導溶液流ｄとを、正浸透膜ｏを介して向流又は並流させると、両溶液の浸透圧差を駆動力として、原料液流ａ中の溶媒ｂが、正浸透膜ｏを通過して誘導溶液流ｄ側に移動する。これにより、濃縮された原料液流である濃縮原料液流cと、希釈された誘導溶液流である希釈誘導溶液流ｅとが得られる。図１における第一工程では、原料液流ａと誘導溶液流ｄとを向流させているが、並流でもよい。
ここで、誘導溶液流ｄ中の共通溶質Ｘｎの濃度は、原料液流ａ中の共通溶質Ｘｎの濃度よりも小さくなるように設定されている。これによって、原料液流ａ中の溶質Ｘｎが誘導溶液流ｄ側に移動する駆動力となる浸透圧差が緩和される。また、共通溶質Ｘｎの濃度は、誘導溶液流ｄの方が原料液流ａよりも小さいため、共通溶質Ｘｎが、誘導溶液流ｄから原料液流ａへ移動することはないと考えらえる。これらのことにより、溶質成分の変化を伴わずに、効果的に原料液流ａの濃縮を行うことが可能となる。
【００１８】
図２は、第一の工程及び第二の工程を有する本発明の原料液流濃縮システムを説明するための概略図である。
図２における第一の工程は、図１の場合と同様である。
図２における第二の工程では、誘導溶液流ｄから溶媒ｂを分離して、濃縮された誘導溶液流である濃縮誘導溶液流ｆを得る。
【００１９】
図２の原料液流濃縮システムの第二の工程では、半透膜ｐを有し、膜蒸留プロセスを行うユニットＢを用いる。ユニットＢの内部空間は、半透膜ｐによって、液相部Ｌ及び気相部Ｇの２つに分割されている。ユニットＢの液相部Ｌには、濃縮対象物である誘導溶液流ｄを導入する。ユニットＢの気相部Ｇの圧力は、減圧に設定される。
誘導溶液流ｄは、誘導物質Ｘｍ及び共通溶質Ｘｎ、並びに溶媒ｂを含有する。
そして、ユニットＢに導入された誘導溶液流ｄ中の溶媒ｂは、半透膜ｐを通過して減圧側キャビティ―に移動する。これにより、濃縮誘導溶液流ｆと、溶媒ｂとが得られる。
第二の工程では、膜蒸留プロセスの代わりに、蒸留プロセス、正浸透プロセス等を用いてもよい。
【００２０】
図２の原料液流濃縮システムでは、第一の工程と第二の工程とは、バッファータンクを介して連結されている。
図２に示したバッファータンクは、第一の工程で得られた希釈誘導溶液流ｅと、第二の工程で得られた濃縮誘導溶液流ｆとを、最適の配合量で混合して誘導溶液流ｄを調製する機能を有する。これにより、図２の原料液流濃縮システムでは、第一工程のユニットＡ及び第二工程のユニットＢに、それぞれ、誘導溶液流ｄを連続的に供給することができるから、正浸透膜を利用した原料液流の濃縮を長時間連続的に実施することが可能となる。
【００２１】
図２におけるｒ１及びｒ２は、それぞれ、送液ポンプであり、ｑ１は熱交換器であり、ｑ２は冷却装置である。
【００２２】
図２の原料液流濃縮システムでは、第一の工程と第二の工程とがバッファータンクを介して連結されている。しかしながら、本発明において、このバッファータンクは必須の要件ではない。例えば、第一の工程で得られた希釈誘導溶液流ｅを、第二の工程のユニットＢに直接送液し、第二の工程で得られた濃縮誘導溶液流ｆを、第一の工程における誘導溶液流ｄとして使用してもよい。
【００２３】
また、第二の工程において、膜蒸留プロセスを行うユニットＢを用いている。しかしながら、本発明では、第二の工程において、誘導溶液流ｄを濃縮して濃縮誘導溶液流ｆを得ることのできる他の手段を用いてよい。この濃縮手段としては、例えば、膜蒸留プロセス以外の蒸発手段であってよい。
第二の工程における、膜蒸留以外の蒸発手段としては、例えば、蒸留プロセス、減圧蒸留プロセス、自然乾燥プロセス等であってよい。しかしながら第二の工程を膜蒸留プロセスによると、本発明の原料液流濃縮システムを小型化することができる点で、好ましい。
【００２４】
第二の工程において、蒸発手段を用いる場合、本発明の原料液流濃縮システムは、発生した溶媒ｂの蒸気を断熱的に圧縮して高温の圧縮蒸気にするための、機械的蒸気再圧縮手段（ＭＶＲ： Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｒｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ)を更に有していてもよい。ＭＶＲにて得られた高温の圧縮蒸気の熱は、第二工程の蒸発手段に再利用することができる。
【００２５】
《原料液流濃縮システムの各要素》
以上、本発明の原料液流濃縮システムによる原料液流の濃縮方法の概要を説明した。引き続き、本発明の原料液流濃縮システムを構成する要素について、以下に詳説する。
【００２６】
〈原料液流ａ〉
原料液流ａとは、濃縮を目的とする溶質及び溶媒ｂを含有する流体である。この原料液流ａは、流体である限りにおいて乳化物であってもよい。
【００２７】
本発明に適用される原料液流ａを例示すると、例えば、食品、医薬品原料、海水、ガス田・油田から排出される随伴水等を挙げることができる。しかしながら、本発明の原料液流濃縮システムでは、誘導溶液流ｄが、原料液流ａとの共通溶質を、原料液流ａ中の共通溶質の濃度の１％以上１００％未満の範囲で含む。誘導溶液流ｄが、共通溶質を、この濃度範囲で含むことにより、原料液流ａから誘導溶液流ｄへの溶質の移動を制御することができ、原料液流ａの組成比が、そのまま又はほとんど維持された濃縮物が得られる。
なお、特許文献２の技術にしたがって、又はこれに準じて、誘導溶液流ｄ中の共通溶質の濃度を、原料液流ａ中の共通溶質の濃度と同等、又はこれ以上とすると、誘導溶液流ｄ中の共通溶質が原料液流ａ中に漏洩拡散し、得られる濃縮物中の成分組成比が崩れることが多い。
【００２８】
これに対して、本発明の原料液流濃縮システムでは、誘導溶液流ｄ中の共通溶質濃度が、原料液流ａ中の共通溶質の濃度よりも低い範囲、具体的には１％以上１００％未満の範囲に調整されている。そのため、誘導溶液流ｄ中の共通溶質が原料液流ａ中に漏洩拡散することが抑制されており、これにより、原料液流ａの成分組成比を、そのまま又はほとんど維持した濃縮が可能となるのである。
そのため、本発明の原料液流濃縮システムを食品に適用すると、香気成分、色味成分等の損失が少ない濃縮が可能となる。また，本発明のシステムを医薬品又はその原料の濃縮に適用すると、濃縮前後の成分バランスが実質的に維持されるため、医薬効能を維持した状態の濃縮が可能となる。
【００２９】
上述の理由から、本発明の原料液流濃縮システムでは、条件によっては正浸透膜（半透膜）を通過し得る低分子量溶質を含む溶液を、原料液流として用い、当該低分子量溶質のうちの少なくとも１種を、原料液流と誘導溶液流との共通溶質とすることが好ましい。
低分子量溶質は、数平均分子量が、例えば１５，０００以下の物質であってよい。低分子量溶質の数平均分子量は、例えば、３０以上、５０以上、１００以上、５００以上、１，０００以上、３，０００以上、又は６，０００以上であってよい。数平均分子量が６，０００以上の溶質は、条件によっては正浸透膜を通過し難い場合もあるが、実施条件を適宜に設定することにより、正浸透膜を通過させることができ、そのような場合であっても、本発明の所期の効果が有利に発揮される。
【００３０】
本発明に適用される原料液流ａとしては食品、医薬品、医薬品原体、医薬品原料、又は医薬品中間体が好ましい。
本発明の原料液流濃縮システムによって濃縮される食品としては、例えば、コーヒー抽出液、ジュース（例えば、オレンジジュース、トマトジュース等）、アルコール飲料（例えば、ワイン、ビール等）、乳製品（例えば、乳酸菌飲料、生乳等）、出汁（例えば、昆布出汁、鰹出汁等）、茶抽出液、香料乳化物（例えば、バニラエッセンス、ストロベリーエッセンス等の乳化物）、蜜類（例えば、メープルシロップ、蜂蜜等）、食品油乳化物（例えば、菜種油、オリーブオイル、ひまわり油、紅花、コーン等の乳化物）等を挙げることができる。
【００３１】
（原料液流ａの溶質）
本発明の原料液流濃縮システムによって濃縮される医薬品、医薬品原体、医薬品原料、又は医薬品中間体としては、溶質として、例えば、核酸、タンパク質、糖、ペプチド、アミノ酸、抗生物質、天然物医薬品、低分子医薬品、及びビタミンから成る群より選ばれる有用物質を含むものが挙げられる。これら溶質の数平均分子量は、薬効を確保する観点から、１００以上が好ましく、正浸透膜への付着を抑制する観点から、６，０００以下が好ましい。
【００３２】
医薬品、医薬品原体、医薬品原料、又は医薬品中間体に含まれる溶質の具体例は、例えば以下のとおりである。
核酸としては、例えば、オリゴヌクレオチド、ＲＮＡ、ｓｉＲＮＡ、ｍｉＲＮＡ、アプタマー、デコイ、ＣｐＧオリゴ、アンチセンス、ミボメルセン、エテプリルセン、ヌシネルセン、ペガプタニブ等を挙げられる。
タンパク質としては、例えば、タンパク製剤、ワクチン等が挙げられる。これらのうちのタンパク製剤としては、例えば、インターフェロンα、インターフェロンβ、インターロイキン１〜１２、成長ホルモン、エリスロポエチン、インスリン、顆粒状コロニー刺激因子（Ｇ−ＣＳＦ）、組織プラスミノーゲン活性化因子（ＴＰＡ）、ナトリウム利尿ペプチド、血液凝固第ＶＩＩＩ因子、ソマトメジン、グルカゴン、成長ホルモン放出因子、血清アルブミン、カルシトニン等が挙げられ、ワクチンとしては、例えば、Ａ型肝炎ワクチン、Ｂ型肝炎ワクチン、Ｃ型肝炎ワクチン等が挙げられる。
【００３３】
糖としては、例えば、単糖類（例えば、グルコース、フルクトース、ガラクトース、マンノース、リボース、デオキシリボース等）、二糖類（例えば、マルトース、スクロース、ラクトース等）、糖鎖（例えば、グルコース、ガラクトース、マンノース、フコース、キシロース、グルクロン酸、イズロン酸等の他；Ｎ−アセチルグルコサミン、Ｎ−アセチルガラクトサミン、Ｎ−アセチルノイラミン酸等の、糖類誘導体等）等が挙げられる。
ペプチドとは、任意のアミノ酸が２個以上結合した化合物を意味し、アミノ酸が２個結合したジペプチド、アミノ酸が３個結合したトリペプチド、アミノ酸が４〜１０個結合したオリゴペプチド、及びアミノ酸が１１個以上結合したポリペプチドを含む概念である。ペプチドは、鎖状であっても環状であってもよい。
【００３４】
アミノ酸としては、例えば、必須アミノ酸、非必須アミノ酸、非天然アミノ酸等を挙げることができる。必須アミノ酸としては、例えば、トリプトファン、リジン、メチオニン、フェニルアラニン、トレオニン、バリン、ロイシン、イソロイシン等が挙げられる。非必須アミノ酸としては、例えば、アルギニン、グリシン、アラニン、セリン、チロシン、システイン、アスパラギン、グルタミン、プロリン、アスパラギン酸、グルタミン酸等が挙げられる。
非天然アミノ酸とは、天然に存在しないアミノ酸を意味し、例えば、任意の標識化合物とアミノ酸骨格とを結合させた「標識アミノ酸」を挙げることができる。標識化合物は、例えば、色素、蛍光物質、化学発光物質、生物発光物質、酵素基質、補酵素、抗原性物質、タンパク質結合性物質等であってよい。非天然アミノ酸の具体例としては、例えば、光応答性アミノ酸、光スイッチアミノ酸、蛍光プローブアミノ酸、蛍光標識アミノ酸等が挙げられる。
【００３５】
抗生物質としては、例えば、ストレプトマイシン、バンコマイシン等が挙げられる。
天然物医薬品としては、例えば、シクロスポリン、エリブリン、ラパマイシン、タクロリムス等が挙げられる。
低分子医薬品としては、例えば、レジパスビル、レブリミド、フルチカゾン、ソフォスブビル、ロスバスタチン、プレギャバリン、イマチニブ、チオトロピウム、シタグリプチン、エムトリシタビン、アルトバスタチン、クロピドグレル、アムロジピン、エソメプラゾール、シンバスタチン、オランザピン、バルサルタン、ベンラファキシン、セルトラリン、ラニチジン、オメプラゾール、エナラプリル、ニフェジピン、フルオキセチン、プラバスタチン、ファモチジン、カプトリル、アセトアミノフェン等が挙げられる。これらの類似物質、原体、中間体等であってもよい。低分子医薬品は、分子量２，０００以下であることが好ましい。
ビタミンとしては、例えば、ビタミンＡ、ビタミンＢ群、ビタミンＣ等が挙げられ、これらの誘導体、塩等を含む。ビタミンＢ群としては、例えば、ビタミンＢ６、ビタミンＢ１２等が挙げられる。
【００３６】
（共通溶質）
原料液流ａの有する溶質のうちの少なくとも１種は、誘導溶液流ｄにも含有される。この溶質は、本明細書において、以下、原料液流ａと誘導溶液流ｄとに共通する共通溶質Ｘｎとして参照される。
共通溶質としては、原料液流ａの有する溶質のうち、例えば、エステル、テルペン（テルペノイド）、フェニルプロパノイド、核酸、タンパク質、タンパク製剤、ワクチン、糖、ペプチド、アミノ酸、天然物医薬品、低分子医薬品、抗生物質、抗生物質、ビタミン、無機塩、プロトン性極性有機化合物、非プロトン性極性有機化合物等を挙げることができる。これらのうちの１種以上を共通溶質とすることにより、香気成分の組成が維持された風味に優れる濃縮食品、又は薬効成分の組成が保持され医薬効能が維持された濃縮医薬品が得られ、好ましい。
【００３７】
これらの具体例としては、
エステルとして、例えば、酪酸エチル、イソ酪酸エチル、２−メチル酪酸メチル、メチルブタン酸エチル等を；
テルペンとして、例えば、α−ピネン、β−ピネン、サビネン、ミルセン、シメン、オシメン、テルピネン、リナロール、ボルネオ―ル、チモール、α−イオノン、β−イオノン、γ−イオノン、β−シトロネロール等を；
フェニルプロパノイドとして、例えば、けい皮酸、３，４−ジヒドロキシけい皮酸（別名：コーヒー酸）、オイゲノール、アネトール、セサミン、リグナン、リグニン、酢酸シンナミル等を；
それぞれ挙げることができる。
【００３８】
無機塩は、例えば、
ナトリウム、マグネシウム、リン、カリウム、カルシウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、銅、亜鉛、セレン、及びモリブデンから選択される少なくとも１種の元素を含むカチオンと、
酸素、硫黄、窒素、塩素、及びヨウ素から選択される少なくとも１種の元素を含むアニオンと
の塩であってよく、好ましくは、例えば、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属硝酸塩、アルカリ金属硫酸塩、アルカリ金属亜硫酸塩、アルカリ金属チオ硫酸塩、アルカリ土類金属ハロゲン化物、アルカリ土類金属炭酸塩、アルカリ土類金属硝酸塩、アルカリ土類金属硫酸塩、アルカリ土類金属亜硫酸塩、アルカリ土類金属チオ硫酸塩等の他、各種アンモニウム塩から選択されてよい。
無機塩として、具体的には例えば、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、炭酸アンモニウム等を挙げることができる。
【００３９】
共通溶質として好ましい核酸、タンパク質、タンパク製剤、ワクチン、糖、ペプチド、アミノ酸、天然物医薬品、低分子医薬品、抗生物質、抗生物質、及びビタミンの具体例については、原料液流に含まれる溶質として上記で例示した物質を、それぞれ挙げることができる。
プロトン性極性有機化合物としては、例えば、ｎ−ブタノール、イソプロパノール、ニトロメタン、エタノール、メタノール、酢酸等；
非プロトン性極性有機化合物としては、例えば、Ｎ−メチルピロリドン、テトラヒドロフラン、アセトン、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド等を；それぞれ挙げることができる。これらプロトン性極性有機化合物及び非プロトン性極性有機化合物は、それぞれ、本発明の原料液流濃縮システムに、例えば正浸透膜に欠陥を来たす等の悪影響を及ぼさない限りで、本発明における共通溶質として使用することができる。
【００４０】
（原料液流ａの溶媒）
原料液流ａにおける溶媒ｂは、水を含有する液体であり、水、又は水と水溶性有機溶媒との混合溶媒であってよく、上記の溶質を溶解又は分散できるものであることが好ましい。溶媒ｂは、水である場合が多い。
【００４１】
〈誘導溶液流ｄ〉
誘導溶液流ｄは、原料液流ａが含有する溶質のうちの少なくとも１種と同一の共通溶質Ｘｎと、誘導物質Ｘｍと、溶媒ｂとを含有し、原料液流ａよりも高い浸透圧を持ち、かつ、正浸透膜ｏを著しく変性させない流体である。共通溶質Ｘｎは、原料液流ａ中に含まれる溶質Ｘｎの一部又はすべてと共通する。誘導溶液流ｄ中の共通溶質Ｘｎの濃度は、原料液流ａ中の共通溶質Ｘｎの濃度の１％以上１００％未満に設定されている。共通溶質Ｘｎが複数種類である場合、共通溶質Ｘｎの種類ごとに、誘導溶液流ｄ中の濃度が原料液流ａ中の濃度の１％以上１００％未満となるように、濃度設定されていることが好ましい。
原料液流ａと、上記のような誘導溶液流ｄとを、半透膜である正浸透膜ｏを介して接触させると，原料液流ａ中の溶媒ｂが，正浸透膜ｏを透過して誘導溶液流ｄに移動するが、このときに原料液流ａ中の共通溶質Ｘｎが誘導溶液流ｄ側に移動することは抑制されている。
本発明では、このような誘導溶液流ｄを用いて正浸透プロセスを稼働させることにより、溶質成分の組成をそのままに、又はほとんど維持したまま、原料液流ａを濃縮することができる。
【００４２】
（共通溶質Ｘｎ）
誘導溶液流ｄ中の共通溶質Ｘｎとしては、濃縮の対象である原料液流ａの種類、性質、濃縮物の用途等に応じて、原料液流ａ中に含まれる溶質のうちから適宜の１種以上を選択して用いてよい。このことについては、上述した。
【００４３】
誘導溶液流ｄ中の共通溶質Ｘｎの濃度は、原料液流ａ中の共通溶質Ｘｎの濃度の１％以上１００％未満である。誘導溶液流ｄ中の共通溶質Ｘｎの濃度は、原料液流ａ中の共通溶質Ｘｎの濃度（質量％）に対して、１％以上９９％以下、又は６％以上９６％以下であることが、共通溶質Ｘｎの溶出抑制性能が顕著となる点から好ましい。より好ましい割合は３０％以上９６％以下であり、この範囲であれば、原料液流ａから誘導溶液流ｄへの共通溶質Ｘｎの溶出は、実質的に無視できる程度まで抑制される。
誘導溶液流ｄ中の共通溶質Ｘｎの濃度が、原料液流ａ中の共通溶質Ｘｎの濃度に対して１％以上であれば、誘導溶液流ｄからの共通溶質Ｘｎの漏出を抑制することができる。共通溶質Ｘｎの濃度が、原料液流ａ中の共通溶質Ｘｎの濃度に対して６％以上であれば、原料液流ａから誘導溶液流ｄへの共通溶質Ｘｎの溶出抑制性能が顕著に高くなり、好ましい。また、この割合が９６％以下であれば、正浸透膜ｏの目詰まり、誘導溶液流ｄからの共通溶質Ｘｎの漏出等が発生し難い傾向がある他、誘導溶液ｄ中で誘導物質Ｘｍの溶解性又は分散性が高くなり、高い浸透圧を得られるため、好ましい。
【００４４】
誘導溶液流ｄが、複数種の共通溶質Ｘｎを含む場合、そのうちの１種について、上記の濃度要件を満たせばよい。しかしながら、誘導溶液流ｄに含まれる共通溶質Ｘｎのすべてが、それぞれ、原料液流ａ中の対応する共通溶質Ｘｎの濃度（質量％）に対して１％以上１００％未満であることが好ましい。
なお、本発明における共通溶質Ｘｎの濃度は、当該共通溶質Ｘｎが溶媒ｂ中で電離したイオンとして存在する場合であっても、電離前の式量の値を基準として決定される。
【００４５】
（誘導物質Ｘｍ）
誘導物質Ｘｍは、誘導溶液流ｄ中に含有され、誘導溶液流ｄに、原料液流ａよりも高い浸透圧を付与する物質である。
本発明で使用可能な誘導物質Ｘｍとしては、例えば無機塩、糖、アルコール、重合体等を挙げることができる。
無機塩としては、例えば、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、炭酸アンモニウム等を；
糖としては、例えば、ショ糖，果糖，ブドウ糖等の一般的な糖類、及びオリゴ糖，希少糖等の特殊な糖類を；
アルコールとしては、例えば、メタノール，エタノール，１−プロパノール，２−プロパノール等のモノアルコール、及びエチレングルコール，プロピレングリコール等のグリコールを；
重合体としては、例えば、ポリエチレンオキシド，プロピレンオキシド等の重合体、及びこれらの共重合体等を；
それぞれ挙げることができる。
【００４６】
上記の誘導物質Ｘｍの例示は、共通溶質Ｘｎの例示と一部重複する。例示が重複している物質は、共通溶質Ｘｎとしても使用することができるし、誘導物質Ｘｍとしても使用することができる。しかしながら、ある物質を共通溶質Ｘｎとして含む原料液流ａの濃縮には、当該物質を誘導物質Ｘｍとして含む誘導溶液流ｄは使用できない。なぜならば、誘導溶液流ｄ中の共通溶質Ｘｎの濃度は、原料液流ａ中の共通溶質Ｘｎの濃度の１％以上１００％未満に制限されるため、そのような低濃度で誘導溶液流ｄに原料液流ａよりも高い浸透圧が付与されることは考え難いからである。
【００４７】
誘導溶液流ｄにおける誘導物質Ｘｍの濃度は、誘導溶液流ｄの浸透圧が原料液流ａの浸透圧よりも高くなるように設定される。誘導溶液流ｄの浸透圧は、原料液流ａの浸透圧より高ければ、その範囲内で変動しても構わない。
二つの液体間の浸透圧差を判断するには，以下のいずれかの方法によることができる。
（１）二つの液体を混合後、二相分離する場合：二相分離後に、体積が増えた方の液体の浸透圧が高いと判断する、又は、
（２）二つの液体を混合後、二相分離しない場合：正浸透膜ｏを介して二つの液体を接触させ、一定時間の経過後に体積が大きくなった液体の浸透圧が高いと判断する。このときの一定時間とは、その浸透圧差に依存するが、一般的には数分から数時間の範囲である。
【００４８】
誘導溶液流ｄの浸透圧の発生には、誘導物質Ｘｍとともに共通溶質Ｘｎも寄与する。したがって、誘導溶液流ｄ中の誘導物質Ｘｍの濃度の設定には、誘導溶液流ｄ中の共通溶質Ｘｎの濃度も加味したうえで、例えば、ファントホッフ（ｖａｎ’ｔ  Ｈｏｆｆ）の式等を用いてよい。
典型的な例として、溶媒ｂに水を使用し、誘導物質Ｘｍに水溶性の無機塩を使用する場合、誘導溶液流ｄ中の誘導物質Ｘｍの濃度として、例えば、１５質量％〜６０質量％の範囲を例示することができる。
【００４９】
（誘導溶液流ｄの溶媒）
誘導溶液流ｄにおける溶媒は、水を含有する液体であり、共通溶質Ｘｎ及び誘導物質Ｘｍを溶解又は分散できるものであることが好ましく、原料液流ａから分離すべき溶媒ｂと同種の溶媒とすることがより好ましい。例えば原料液流ａの溶媒が水である場合は、誘導溶液流ｄにおける溶媒も水であることが好ましい。
【００５０】
（誘導溶液流ｄの調製方法）
本発明で使用する誘導溶液流ｄは、共通溶質Ｘｎ及び誘導物質Ｘｍを溶媒ｂ中に溶解又は分散することにより、調製することができる。
上述したように、本発明の原料液流濃縮システムでは、誘導溶液中に含まれる共通溶質の濃度は、原料液流中の共通溶質の濃度の１％以上１００％未満であり、１％以上９９％以下、６％以上９６％以下、又は３０％以上９６％以下であってもよい。
共通溶質Ｘｎは、原料液流ａそのものの添加によって誘導溶液流ｄ中に導入されてもよいし、共通溶質Ｘｎに相当する成分の添加によって誘導溶液流ｄに導入されてもよい。
共通溶質Ｘｎを、誘導溶液流ｄ中に導入することを、原料液流ａそのものの添加によって行うと、原料液流の濃縮物、又は共通溶質を、予め大量に準備する必要がなく、簡易な手段によって、誘導溶液流ｄを調製することができる。
溶媒ｂへの共通溶質Ｘｎ及び誘導物質Ｘｍの添加は、システムの稼働中であればいつ行われてもよい。例えば、誘導溶液流ｄが、第一の工程のユニットＡへ導入される前、第二の工程のユニットＢへ導入される前が好ましいが、これに限られない。
【００５１】
原料液流ａの種類及び濃縮原料液流ｃの使用目的によっては、システム稼働中の任意の時点で原料液流ａから誘導溶液流ｄへの共通溶質Ｘｎの移動を阻止したい場合があり得る。このような場合には、例えば先ず誘導物質Ｘｍ及び溶媒ｂから成る誘導溶液流ｄにて運転を開始し、共通溶質Ｘｎの移動を阻止したい時点の前に、誘導溶液流ｄに所定濃度の共通溶質Ｘｎを添加することも、本発明の実施態様に含まれる。
【００５２】
〈第一の工程〉
本発明の原料液流濃縮システムの第一の工程では、正浸透膜ｏによって内部空間が原料液流側空間Ｒ及び誘導溶液流側空間Ｄの２つに分割されたユニットＡを用い、正浸透プロセスが行われる。
【００５３】
（正浸透ユニットの正浸透膜ｏ）
ユニットＡの正浸透膜ｏとは、溶媒ｂは透過させるが、溶質は透過させない、又は透過させ難い機能を有する膜である。
正浸透膜ｏの形状としては、例えば、中空糸状、平膜状、スパイラル膜状等が挙げられる。
正浸透膜ｏは、支持層（支持膜）上に分離活性層を有する複合型の膜が好ましい。上記支持膜は、平膜であっても中空糸膜であってもよい。
平膜を支持膜とする場合、支持膜の片面又は両面に分離活性層を有するものであってよい。
中空糸膜を支持膜とする場合、中空糸膜の外表面若しくは内表面、又はこれらの双方の面上に分離活性層を有するものであってよい。
【００５４】
本実施形態における支持膜とは、分離活性層を支持するための膜であり、これ自体は分離対象物に対して実質的に分離性能を示さないことが好ましい。この支持膜としては、公知の微細孔性支持膜、不織布等を含むどのようなものでも使用できる。
本実施形態において好ましい支持膜は、微細孔性中空糸支持膜である。この微細孔中空糸支持膜は、その内表面に、孔径が好ましくは０．００１μｍ以上０．１μｍ以下、より好ましくは０．００５μｍ以上０．０５μｍ以下の微細孔を有する。一方、微細孔性中空糸支持膜の内表面から膜の深さ方向に外表面までの構造については、透過する流体の透過抵抗を小さくするために、強度を保ち得る限りでできるだけ疎な構造であることが好ましい。この部分の疎な構造は、例えば網状、指状ボイド等、又はそれらの混合構造のいずれかであることが好ましい。
【００５５】
支持膜、特に微細孔性支持膜の素材としては、微細孔性支持膜として成形可能であり、かつ、分離活性層の形成に用いられるモノマー、溶媒等によって化学的に損傷を受けないものであれば、特別の制限はない。本実施形態においては、中空糸状の微細孔性支持膜に成形可能なものが好ましい。
支持膜の素材としては、例えば、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンエーテル、ポリフッ化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリイミン、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾイミダゾール、及びポリアミドから選ばれる少なくとも１種を主成分とすることが好ましく、より好ましくはポリスルホン及びポリエーテルスルホンから選ばれる少なくとも１種を主成分とすることであり、更に好ましくはポリエーテルスルホンを用いることである。
【００５６】
平膜状又は中空糸状の正浸透膜ｏにおける分離活性層としては、誘導物質の阻止率が高いことから、例えば、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフッ化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、酢酸セルロース等から選ばれる少なくとも１種を主成分とする重合体薄膜から成る層であることが好ましい。より好ましくは、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフッ化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、及びポリアミドから選ばれる少なくとも１種を主成分とすることであり、特に好ましくはポリアミドの層である。
分離活性層におけるポリアミドは、多官能性酸ハライド及び多官能性芳香族アミンの界面重合により形成されることができる。
【００５７】
多官能性芳香族酸ハライドとは、一分子中に２個以上の酸ハライド基を有する芳香族酸ハライド化合物である。具体的には、例えば、トリメシン酸ハライド、トリメリット酸ハライド、イソフタル酸ハライド、テレフタル酸ハライド、ピロメリット酸ハライド、ベンゾフェノンテトラカルボン酸ハライド、ビフェニルジカルボン酸ハライド、ナフタレンジカルボン酸ハライド、ピリジンジカルボン酸ハライド、ベンゼンジスルホン酸ハライド等を挙げることができ、これらを単独で、又はこれらの混合物を用いることができる。これらの芳香族酸ハライド化合物におけるハロゲン化物イオンとしては、例えば、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオン等を挙げることができる。本発明においては、特にトリメシン酸クロリド単独、又はトリメシン酸クロリドとイソフタル酸クロリドとの混合物、若しくはトリメシン酸クロリドとテレフタル酸クロリドとの混合物が好ましく用いられる。
【００５８】
多官能性芳香族アミンとは、一分子中に２個以上のアミノ基を有する芳香族アミノ化合物である。具体的には、例えば、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、３，３’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルアミン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル、３，３’−ジアミノジフェニルアミン、３，５−ジアミノ安息香酸、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、３，３’−ジアミノジフェニルスルホン、３，４’−ジアミノジフェニルスルホン、１，３，５−トリアミノベンゼン、１，５−ジアミノナフタレン等を挙げることができ、これらを単独で、又はこれらの混合物を用いることができる。本発明においては、特に、ｍ−フェニレンジアミン及びｐ−フェニレンジアミンから選ばれる１種以上が好適に用いられる。
【００５９】
多官能性酸ハライド及び多官能性芳香族アミンの界面重合は、公知の方法に従って実施することができる。
【００６０】
本実施形態における正浸透膜を構成する支持膜及び分子活性層の、表面若しくは内部、又はその双方に、ナノ粒子、小胞、コーティング剤等が含有されていてもよい。
ナノ粒子としては、例えば、オープンエンドカーボンナノチューブ、クローズドエンドカーボンナノチューブ、カーボンファイバー、ナノファイバー、ナノワイヤー、ナノロッド、ナノチューブ、金属ナノ粒子等を；
小胞としては、例えば、リポソーム、ポリマーソーム、自己集合ナノ構造体（例えばある種の膜貫通タンパク質及び界面活性剤等を含む自己集合体）等を；
コーティング剤としては、例えば、酸化グラフェン、ポリビニルアルコール、銀担持ポリマー、ポリドーパミン、ポリビニルピロリドン、ポリ（２−ヒドロキシエチルメタクリレート）、シクロデキストリン、シルセスキオキサン等を；
それぞれ挙げることができる。
【００６１】
本実施形態においては、中空糸状の正浸透膜を用いることが好ましく、特に中空糸状の多孔性支持膜の内表面に重合体薄膜から成る分離活性層を有する複合型中空糸を用いることが好ましい。
ユニットＡとしては、複数の正浸透膜の糸束が好ましくは適当なハウジング内に収納されて構成される、正浸透膜モジュールの形態にあるものを使用することが好ましい。
【００６２】
正浸透膜ｏの、溶媒ｂについての透過流束は、１〜１００ｋｇ／（ｍ２×ｈｒ）であることが好ましい。この透過流束が１ｋｇ／（ｍ２×ｈｒ）未満であれば、溶媒ｂの分離効率が損なわれる場合があり、１００ｋｇ／（ｍ２×ｈｒ）を超えると、正浸透膜ｏを介して誘導溶液流ｄから濃縮原料液流ｃへの誘導物質Ｘｍの移動量が多くなる場合がある。
本明細書における溶媒ｂについての透過流束とは、正浸透膜ｏを通過する溶媒ｂの量を、正浸透膜ｏの単位面積当たり、及び単位時間当たりに割り付けた量を意味しており、下記数式（１）により定義される。
Ｆ＝Ｌ／（Ｍ×Ｈ）      （１）
ここで、Ｆは溶媒ｂについての透過流束（ｋｇ／（ｍ２×ｈｒ））であり、Ｌは透過した溶媒ｂの量（ｋｇ）であり、Ｍは正浸透膜ｏの表面積（ｍ２）であり、Ｈは時間（ｈｒ）である。
溶媒ｂが水である場合の透過流束は、一般に「透水量」と呼ばれ、例えば、処理液として純水を用い、誘導溶液流として３．５質量％食塩水を用いて測定することができる。
【００６３】
（ユニットＡへの原料溶液流ａ及び誘導溶液流ｄの導入）
ユニットＡの原料液流側空間Ｒには濃縮対象物である原料液流ａが導入され、誘導溶液流側空間Ｄには誘導溶液流ｄが導入される。これらの流れの方向は、向流でも並流でもよい。
ユニットＡの原料液流側空間Ｒに導入される原料液流ａの流量は任意であるが、典型的な例として、ユニットＡ中の正浸透膜の表面積１ｍ２当たり、１分間当たり、５０ｍＬ／（ｍ２・分）〜１，５００ｍＬ／（ｍ２・分）の範囲を例示することができ、１００ｍＬ／（ｍ２・分）〜１，０００ｍＬ／（ｍ２・分）とすることが好ましい。
ユニットＡの誘導溶液流側空間Ｄに導入される誘導溶液流ｄの流量は任意であるが、１００ｍＬ／（ｍ２・分）〜５，０００ｍＬ／（ｍ２・分）の範囲を例示することができ、５００ｍＬ／（ｍ２・分）〜２，０００ｍＬ／（ｍ２・分）とすることが好ましい。
【００６４】
（原料液流ａ及び誘導溶液流ｄの温度）
第一の工程において、ユニットＡの原料液流側空間Ｒに導入される原料液流ａの温度は、特に制限されず、特に制御する必要はなく、例えば室温でもよい。
ユニットＡの誘導溶液流側空間Ｄに導入される誘導溶液流ｄの温度は、特に限定されないが，好ましくは５℃以上６０℃以下であり、より好ましくは１５℃以上４０℃以下である。理由は定かではないが、誘導溶液流ｄの温度が１５℃未満又は６０℃を超える温度のときは、正浸透膜ｏを介して誘導溶液流ｄから原料液流ａへ誘導物質Ｘｍが移動する量が多くなる場合が見られる。
【００６５】
〈第二の工程〉
本実施形態の溶媒分離システムにおいて任意的に採用される第二の工程は、
誘導溶液流ｄから溶媒ｂを分離して、濃縮された誘導溶液流である濃縮誘導溶液流ｆと、溶媒ｂとを得る工程である。
【００６６】
誘導溶液流ｄを、濃縮誘導溶液流ｆと溶媒ｂとに分離する工程には、例えば、蒸留プロセス、正浸透プロセス、膜蒸留プロセス等を用いることができる。
蒸留プロセスとは、誘導溶液流ｄを所定の温度に調整した後、蒸留塔に送入し、塔頂部から溶媒ｂを得るとともに、塔底部からは、溶媒ｂが除去されて濃縮された誘導溶液流である濃縮誘導溶液流ｆを得る工程である。
正浸透プロセスとは、誘導溶液流ｄを正浸透膜と接触するように流通させて、誘導溶液流ｄに含有される溶媒ｂが正浸透膜を通過するように構成することにより、溶媒ｂと、溶媒ｂが除去された濃縮誘導溶液流ｆとに分離する工程である。
膜蒸留プロセスは、例えば図２に第二の工程として示した構成によって行われてよい。この場合の膜蒸留プロセスは、半透膜ｐを用いて分離室を液相部Ｌと気相部Ｇとに分割し、誘導溶液流ｄに含有される溶媒ｂが、液相部Ｌから半透膜を通過して減圧の気相部Ｇに移動するように構成されており、これによって誘導溶液流ｄを、溶媒ｂと濃縮裕度溶液流ｆとに分離することができる。
【００６７】
第二の工程におけるプロセスとしては、設備サイズが小さい点で、正浸透膜を用いる正浸透プロセス、又は半透膜ｐを用いる膜蒸留プロセスが好ましく、誘導溶液流ｄから溶媒ｂへの誘導物質Ｘｍの移動を抑制できる点で、半透膜ｐを用いる膜蒸留プロセスであることがより好ましい。
【００６８】
（膜蒸留プロセスの半透膜ｐ）
膜蒸留プロセスに用いる半透膜ｐの形状としては、第一の工程における正浸透膜ｏの形状について上記に例示した形状から選択される任意の形状が挙げられ、具体的には例えば、中空糸状、平膜状、スパイラル膜状等が挙げられる。
平膜状の半透膜ｐは、例えば、単一の層から構成されるものであってもよいし、支持層と、該支持層上の分離活性層とを有するものであってもよい。中空糸状の半透膜ｐは、例えば、単一の層から構成される中空糸であってもよいし、中空糸状の支持層と、該支持層の外表面若しくは内表面、又はこれらの双方の面上の分離活性層とを有するものであってもよい。
半透膜ｐにおける支持層及び分離活性層の素材は、それぞれ、第一の工程における正浸透膜ｏについて上記に例示した素材から選択される任意のものから構成されていてよい。
【００６９】
半透膜ｐの、溶媒ｂについての透過流束は、１ｋｇ／（ｍ２×ｈｒ）以上２００ｋｇ／（ｍ２×ｈｒ）以下であることが好ましい。この透過流束が１ｋｇ／（ｍ２×ｈｒ）未満であれば、溶媒ｂの効率的な分離が損なわれる場合があり、２００ｋｇ／（ｍ２×ｈｒ）を超えると、半透膜ｐを介して誘導溶液流ｄから溶媒ｂへの誘導物質の移動量が多くなる場合がある。
この透過流束は、第一の工程における正浸透膜ｏの、溶媒ｂについての透過流束と同様に定義される。
【００７０】
（膜蒸留プロセスに導入される誘導溶液流ｄの温度）
誘導溶液流ｄは、液相部Ｌに導入される前に、２０℃以上９０℃以下の範囲に温度調整されていることが好ましい。この温度が２０℃未満であれば、膜蒸留による溶媒ｂの分離の効率が損なわれる場合があり、９０℃を超えると、誘導溶液流ｄに含まれる誘導物質Ｘｍが、半透膜ｐを介して溶媒ｂへ移動する量が増大する場合がある。
誘導溶液流ｄを加熱するための熱源として、例えば熱交換器ｑ１を用いることができ、又は産業プロセス等の排熱を用いることができる。熱源として排熱を利用すると、溶媒ｂの分離のために新たに消費されるエネルギー量を削減することができるため、好ましい。
【００７１】
（膜蒸留プロセスにおける気相部Ｇ）
膜蒸留プロセスに用いるユニットＢの気相部Ｇは、所定の圧力まで減圧されていることが好ましい。気相部Ｇの圧力は、装置のスケール、誘導溶液流ｄの濃度、所望の溶媒ｂの生成速度等に応じて適宜に設定されてよいが、例えば、０．１ｋＰａ以上８０ｋＰａ以下とすることが好ましく、１ｋＰａ以上５０ｋＰａ以下とすることがより好ましい。
ユニットＢの気相部Ｇを減圧するための減圧装置としては、例えば、ダイアフラム真空ポンプ、ドライポンプ、油回転真空ポンプ、エジェクタ、アスピレーター等が挙げられる。
【００７２】
（第二の工程の製品）
第二の工程により、誘導溶液流ｄから溶媒ｂが分離されて、濃縮された誘導溶液流である濃縮誘導溶液流ｆとなり、ユニットＢから排出される。
この濃縮誘導溶液流ｆは、希釈誘導溶液流ｅと混合されて所定の濃度に調整されたうえで、誘導溶液流ｄとして再利用することができる。濃縮誘導溶液流ｆの再利用の際、冷却装置ｑ２を用いて濃縮誘導溶液流ｆの温度を調整してもよい。冷却装置ｑ２としては、例えば、チラー、熱交換器等を用いることができる。
第二の工程によって誘導溶液流ｄから分離された溶媒ｂは、必要に応じて再利用してよい。
【００７３】
《誘導溶液流ｄの調製及び使用》
本発明の原料液流濃縮システムは、第一の工程で得られた希釈誘導溶液流ｅと、第二の工程で得られた濃縮誘導溶液流ｆとを混合して調製された誘導溶液流ｄを、第一の工程及び第２の工程で使用する手段を更に有していてよい。
図２のシステムでは、第一の工程と第二の工程とがバッファータンクを介して連結されている。このバッファータンクは、第一の工程で得られた希釈誘導溶液流ｅと、第二の工程で得られた濃縮誘導溶液流ｆとを、最適の配合量で混合して誘導溶液流ｄを調製する機能を有する。
バッファータンクで調製（再生）された誘導溶液流ｄは、第一の工程へは送液ポンプｒ１により、第二の工程へは送液ポンプｒ２により、それぞれ送られて各工程で使用することができる。
【００７４】
本発明の原料液流濃縮システムは、このような構成であることにより、第一工程のユニットＡ及び第二工程のユニットＢに、それぞれ、誘導溶液流ｄを連続的に供給することができるから、正浸透膜を利用した原料液流の濃縮を長時間連続的に実施することが可能となる。
【実施例】
【００７５】
以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例によって限定されるものではない。
以下の実施例及び比較例は、図２に示した構成の原料液流濃縮システムを使用して実施した。【００７６】
《原料液流濃縮システムの作製》
〈正浸透膜ｏを有するユニットＡの作製〉
（中空糸支持膜モジュールの作製）
ポリエーテルスルホン（ＢＡＳＦ社製、商品名「Ｕｌｔｒａｓｏｎ」）をＮ−メチル−２−ピロリドン（和光純薬（株）製）に溶解して２０質量％の中空糸紡糸原液を調製した。
二重紡口を装備した湿式中空糸紡糸機に上記の原液を充填し、水を満たした凝固槽に押し出し、相分離によって中空糸を形成した。得られた中空糸は巻き取り機に巻き取った。得られた中空糸の外径は１．０ｍｍ、内径は０．７ｍｍ、内表面の微細孔の径は０．０５μｍであった。
この中空糸を微細孔性の中空糸支持膜として用いた。
上記中空糸支持膜１３０本を、２ｃｍ径、１０ｃｍ長の円筒状プラスチックハウジング内に充填し、両端部を接着剤で固定することにより、有効膜内表面積０．０２３ｍ２の中空糸支持膜モジュールを作製した。【００７７】
〈正浸透膜モジュールであるユニットＡの作製〉
０．５Ｌ容器に、ｍ−フェニレンジアミン１０ｇ及びラウリル硫酸ナトリウム０．８ｇを入れ、さらに純水４８９．２ｇを加えて溶解し、界面重合に用いる第１溶液を０．５ｋｇ調製した。
別の１．０Ｌ容器に、トリメシン酸クロリド０．８ｇを入れ、ｎ−ヘキサン３９９．２ｇを加えて溶解し、界面重合に用いる第２溶液０．４ｋｇを調製した。
上記「中空糸支持膜モジュールの作製」で製造した中空糸支持膜モジュールのコア側（中空糸の内側）に第１溶液を充填し、５分静置した後に液を抜いて、中空糸の内側が第１溶液で濡れた状態とした。
次いで、コア側圧力調整装置によりコア側圧力を常圧に設定し、シェル側圧力調整装置によりシェル側圧力を絶対圧として９０ｋＰａの減圧に設定し、この状態で５分静置した。続いて、コア側に、５L／分の流量で窒素を５分間通す操作を行い、過剰な第１溶液を除去した。更に、シェル側の圧力を絶対圧として９０ｋＰａの減圧に維持したまま、第２溶液送液ポンプにより第２溶液をコア側に５０ｍＬ／分の流量で２分送液し、界面重合を行った。重合温度は２５℃とした。
次いで、中空糸支持膜モジュールのコア側に４０℃の窒素を１分間流してｎ−ヘキサンを蒸散除去した。更に、シェル側及びコア側の双方を純水にて洗浄することにより、中空糸支持膜の内表面にポリアミドから成る分離活性層を有する中空糸状の正浸透膜ｏのモジュールである、ユニットＡを作製した。【００７８】
〈半透膜ｐを有し膜蒸留プロセスを行うユニットＢの作製〉
平均一次粒径０．０１６μｍ、比表面積１１０ｍ２／ｇの疎水性シリカ（日本アエロジル社製、品名「ＡＥＲＯＳＩＬ−Ｒ９７２」）２３質量部、フタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）３１質量部、及びフタル酸ジブチル（ＤＢＰ）６質量部をヘンシェルミキサーで混合した後、重量平均分子量が３１０，０００のポリフッ化ビニリデン（ＳＯＬＶＡＹ社製、品名「Ｓｏｌｅｆ６０１０」）４０質量部を添加し、再度ヘンシェルミキサーで混合して混合物を得た。この混合物を２軸混練押し出し機によりペレット化した。
得られたペレットを、２軸混練押出機により２４０℃にて溶融混練し、中空糸状に押出して中空繊維を得た。このとき、押出機先端のヘッド内の押出口に、中空糸成形用紡口を装着し、溶融物押出用円環穴から混錬溶融物を押し出し、同時に、溶融物押出用円環穴の内側にある中空部形成流体吐出用の円形穴から窒素ガスを吐出させることにより、中空糸状に押出しを行った。
中空糸状物は、空走距離２０ｃｍにて水浴（４０℃）中に導入し、２０ｍ／分の速度で巻き取った。【００７９】
得られた中空糸状物を、連続的に一対の第一の無限軌道式ベルト引取機で２０ｍ／分の速度で引き取り、空間温度４０℃に制御した第一の加熱槽（０．８ｍ長）を経由させた。その後に、第二の無限軌道式ベルト引き取り機で４０ｍ／分の速度で引き取り、長さ方向に２．０倍に延伸した。次いで、空間温度８０℃に制御した第二の加熱槽（０．８ｍ長）を経由させた後に、２０℃の冷却水槽の水面にて周期的に折り曲げつつ冷却した。その後更に、第三の無限軌道式ベルト引取機で３０ｍ／分の速度で引き取り、延伸糸を長さ方向に１．５倍まで収縮（緩和）させた後、周長約３ｍの綛（カセ）で巻き取った。冷却水槽の水面における周期的な折り曲げは、一対の周長が約０．２０ｍであり、かつ４山の凹凸ロールを用い、１７０ｒｐｍの回転速度で中空糸状物を連続的に挟むことにより行った。【００８０】
上記処理後の中空糸状物を塩化メチレン中に浸漬して、ＤＯＰ及びＤＢＰを抽出除去した後、乾燥させた。次いで、中空糸状物を、５０質量％エチルアルコール水溶液中に浸漬した後、５質量％水酸化ナトリウム水溶液中に４０℃にて１時間浸漬して、シリカを抽出除去した。その後、水洗し、乾燥して中空糸膜を得た。得られた中空糸の外径は１．２５ｍｍ、内径は０．６８ｍｍ、内表面の微細孔の径は０．１μｍであった。この中空糸を半透膜として用いた。
上記中空糸から成る半透膜７０本を、２ｃｍ径、１０ｃｍ長の円筒状プラスチックハウジングに充填し、両端部を接着剤で固定することにより、有効膜内表面積０．０１２ｍ２の中空糸状半透膜ｐを有する膜蒸留モジュールであるユニットＢを作製した。【００８１】
《比較例１》
比較例１では、第一の工程におけるユニットＡとして上記で作製した正浸透ユニットＡを、第二の工程におけるユニットＢとして上記で作製した膜蒸留ユニットＢを、それぞれ使用した。
溶媒ｂとしては水を使用した。
誘導溶液流ｄとしては、誘導物質Ｘｍとして塩化マグネシウムを含有する水溶液を使用し、誘導溶液流ｄ中の塩化マグネシウム濃度は２０質量％とした。
原料液流ａとしては、塩化ナトリウムを含有する水溶液を用い、その初期濃度は５．０質量％とした。【００８２】
第一の工程のユニットＡに、原料液流ａを流速１０ｍＬ／分で、誘導溶液流ｄを流速は２４ｍＬ／分で、それぞれ流した。
第二の工程のユニットＢに誘導溶液流ｄを流速は６００ｍＬ／分にて流し、ユニットＢの気相部Ｇの圧力が絶対圧で１０ｋＰａになるように真空ポンプで調節した。
また、第一の工程で得られた希釈誘導溶液流ｅと、第二の工程で得られた濃縮誘導溶液流ｆとを、バッファータンク中で混合して誘導溶液を調製し、第一及び第二の工程で再利用した。
そして、第一の工程におけるユニットＡ内の誘導溶液流ｄの温度を２５℃、第二の工程におけるユニットＢ内の誘導溶液流ｄの温度を６５℃として、１０時間の運転を行うことにより、原料液流ａの濃縮を行った。【００８３】
《比較例２〜１０》
誘導溶液流ｄ中の誘導物質Ｘｍ、及び原料液流ａ中の溶質Ｘｎの種類及び濃度を、それぞれ表１に記載のように変更した他は、比較例１と同じ手順に従って、原料液流ａの濃縮を行った。【００８４】
《実施例１》
誘導溶液流ｄとして、誘導物質Ｘｍとしての塩化マグネシウムとともに、原料液流ａとの共通溶質Ｘｎとして塩化ナトリウムを４．８質量％の濃度で添加したものを用いた他は、比較例１と同じ手順に従って、原料液流ａの濃縮を行った。【００８５】
《実施例２〜１５》
誘導溶液流ｄ中の誘導物質Ｘｍの種類、並びに原料液流ａ及び誘導溶液流ｄ中の共通溶質Ｘｎの種類及びその濃度を、それぞれ表２に記載のように変更した他は、実施例１と同じ手順に従って原料液流ａの濃縮を行った。【００８６】
《評価》
（１）原料液流ａ中の溶質Ｘｎの溶出抑制性能の評価
ユニットＡから排出された原料液流ａ中に存在する溶質Ｘｎから電離したカチオン（溶質Ｘｎ由来カチオン）の量を、Ｔｈｅｒｍｏ  Ｆｉｓｈｉｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製のＩＣＰ−ＭＳ（誘導結合高周波プラズマ質量分析）装置、形式名「ｉＣＡＰ  Ｑ」を用いて連続的に測定した。
そして、運転開始から運転終了までのユニットＡにおける溶質Ｘｎの透過流速を、以下の数式（２）により算出した。なお、溶質Ｘｎの透過流速は、原料液流ａから正浸透膜ｏを介して誘導溶液流ｄ中に移動した溶質Ｘｎ由来カチオンの、単位時間当たりの量とした。
Ｆ’  ＝  Ｌ’／（Ｍ’×Ｈ’）      （２）
ここで、Ｆ’は溶質Ｘｎ由来カチオンの透過流速［ｇ／（ｍ２×ｈｒ）］であり、Ｌ’は透過した溶質Ｘｎ由来カチオンの総量（ｇ）であり、Ｍ’は正浸透膜ｏの表面積（ｍ２）であり、Ｈ’は運転時間（ｈｒ）である。
得られた溶質Ｘｎの透過流速Ｆ’の値から、以下の基準で評価した溶質の溶出抑制性能を表１に示した。
Ａ：溶質Ｘｎの透過流速が検出限界以下（０［ｇ／（ｍ２×ｈｒ）］）であった場合（極めて良好）
Ｂ:溶質Ｘｎの透過流速が０［ｇ／（ｍ２×ｈｒ）］を超え３．８［ｇ／（ｍ２×ｈｒ）］以下であった場合（良好）
Ｃ：溶質Ｘｎの透過流速が３．８［ｇ／（ｍ２×ｈｒ）］を超えた場合（不良）【００８７】
（２）誘導溶液流ｄへの共通溶質による溶質漏出抑制性能の評価
比較例１は、実施例１〜５において、誘導溶液流ｄに共通溶質Ｘｎを含有させなかった例であり、
比較例２は、実施例６において、誘導溶液流ｄに共通溶質Ｘｎを含有させなかった例であり、
比較例３は、実施例７及び８において、誘導溶液流ｄに共通溶質Ｘｎを含有させなかった例であり、そして、
比較例４〜１０は、それぞれ、実施例９〜１５において、それぞれ、誘導溶液流ｄに共通溶質Ｘｎを含有させなかった例である。
これら実施例及び比較例の、それぞれ対応する組み合わせについて、誘導溶液流ｄに共通溶質Ｘｎを含有させた場合と、含有させなかった場合とを、以下の指標によって比較した。【００８８】
上記数式（２）により算出された溶質Ｘｎの透過流速Ｆ’の値を用い、実施例におけるＦ’の値を「Ｆ’１」とし、当該実施例に対応する比較例におけるＦ’の値を「Ｆ’０」として、下記数式（３）により、共通溶質含有による溶質漏出抑制性能値Ｚ１を算出し、下記の基準で評価した。
Ｚ１＝｛Ｆ’１／Ｆ’０｝×１００（％）      （３）
（評価基準）
ＡＡ：Ｚ１の値が６０％以下であった場合（極めて良好）
Ａ：Ｚ１の値が６０％を超えて８０％未満であった場合（良好）
Ｂ：Ｚ１の値が８０%を超えて９５％未満であった場合（可）
Ｃ：Ｚ１の値が９５％を超えた場合【００８９】
比較例の評価結果は表１に、実施例の評価結果は表２に、それぞれ示した。【００９０】
【表１】
2020050282.tif 000003
【００９１】
【表２】
2020050282.tif 000004
【００９２】
【表３】
2020050282.tif 000005
【００９３】
《比較例１１》
比較例１１は、図１に示した原料液流濃縮システムを用いて実施した。ここで、第一の工程におけるユニットＡとしては、上記で作製した正浸透ユニットＡを使用した。
溶媒ｂとしては水を使用した。
誘導溶液流ｄとしては、誘導物質Ｘｍとして塩化マグネシウムを含有する水溶液を使用し、初期の誘導溶液流ｄ中の塩化マグネシウム濃度は２５質量％とした。
原料液流ａとしては、溶質Ｘｎとしてエタノールを含有する水溶液を用い、その初期濃度は５．０質量％とした。【００９４】
図１に示した原料液流濃縮システムにおける、第一の工程のユニットＡに、原料液流ａを流速１２０ｍＬ／分で、誘導溶液流ｄを流速は２３６ｍＬ／分で、それぞれ流した。
また、希釈誘導溶液流ｅを循環ポンプにて循環させ、再び誘導溶液流ｄとして供給した。
そして、第一の工程におけるユニットＡ内の原料液流ａ、および誘導溶液流ｄの温度を２５℃として、５時間の運転を行うことにより、原料液流ａの濃縮を行った。【００９５】
《比較例１２〜２０》
誘導溶液流ｄ中の誘導物質Ｘｍ、及び原料液流ａ中の溶質Ｘｎの種類及び濃度を、それぞれ表３に記載のように変更した他は、比較例１１と同じ手順に従って、原料液流ａの濃縮を行った。【００９６】
《実施例１６》
誘導溶液流ｄとして、誘導物質Ｘｍとしての塩化マグネシウムとともに、原料液流ａとの共通溶質Ｘｎとしてエタノールを１．０質量％の濃度で添加したものを用いた他は、比較例１１と同じ手順に従って、原料液流ａの濃縮を行った。【００９７】
《実施例１７〜２７及び比較例２１〜２３》
誘導溶液流ｄ中の誘導物質Ｘｍの種類、並びに原料液流ａ及び誘導溶液流ｄ中の共通溶質Ｘｎの種類及びその濃度を、それぞれ表４に記載のように変更した他は、実施例１６と同じ手順に従って、原料液流ａの濃縮を行った。
なお、共通溶質Ｘｎが誘導溶液流ｄに溶け難い場合であっても、溶液をよく撹拌して、可能な限り均一の濃度に保った状態で、原料液流ａの濃縮を行って評価した。【００９８】
《評価》
上記比較例１１〜２３及び実施例１６〜２７で行った原料液流ａの濃縮につき、溶質Ｘｎの量の測定を以下のようにした他は、比較例１と同様にして、（１）原料液流ａ中の溶質Ｘｎの溶出抑制性能の評価、及び（２）誘導溶液流ｄへの共通溶質含有による溶質漏出抑制性能の評価を行った。
ここで、ユニットＡから排出された希釈誘導溶液流ｅ中に存在する溶質Ｘｎの量は、溶質Ｘｎが有機物である場合と、無機塩である場合とに分け、それぞれ、以下のように測定した。
溶質Ｘｎが有機物である場合：
ｉ）有機物が１種類の場合
溶質Ｘｎの量を、全有機体炭素量（ＴＯＣ）として、市販のＴＯＣ測定装置（株）島津製作所製、「ＴＯＣ−５０００」）を用いて測定した。
ｉｉ）有機物が複数成分存在する場合
ＴＯＣ測定に加え、核磁気共鳴装置（ＮＭＲ；日本電子（株）製、型番「ＥＣＳ−４００」）、及びガスクロマトグラフィー質量分析（ＧＣ／ＭＳ；Ａｇｉｌｅｎｔ社製、型番「ＨＰ６８９０／５９７３」）を適宜用いて測定し、成分ごとに定量した。
溶質Ｘｎが無機塩である場合：比較例１と同様の方法によって測定した。
比較例１１〜２０の評価結果は表３に、実施例１６〜２７及び比較例２１〜２３の評価結果は表４に、それぞれ示した。
なお、表３及び表４における、溶質又は共通溶質欄中の略称は、それぞれ以下の意味である。
ＥｔＯＨ：エタノール
ＩＰＡ：イソプロパノール
ＥｔＯＡｃ：酢酸エチル
β−Ｃｉｔ：β−シトロネロール
ＡｃＣｉｎ：酢酸シンナミル
ＡＮ：アセトニトリル
Ｓｅｒ：Ｌ−セリン
また、表中の「逆流」とは、濃縮後の原料液流ａ中の共通溶質Ｘｎの総量が、濃縮前の原料液流ａ中の共通溶質Ｘｎの総量を上回ったことを表す。【００９９】
【表４】
2020050282.tif 000006
【０１００】
【表５】
2020050282.tif 000007
【０１０１】
【表６】
2020050282.tif 000008
【０１０２】
《比較例２４》
比較例２４では、図１に示した原料液流濃縮システムを用いて、赤ワインの濃縮を実施した。
ここで、第一の工程におけるユニットＡとしては、上記で作製した正浸透ユニットＡを使用した。
原料液流ａとしては、市販の赤ワイン（エタノール（ＥｔＯＨ）含量＝１２．０体積％）をそのまま使用した。したがって、原料液流ａの溶媒ｂは水である。誘導液流ｄの溶媒ｂとしては、水を使用した。
誘導溶液流ｄとしては、誘導物質Ｘｍとして塩化マグネシウムを含有する水溶液を使用し、初期の誘導溶液流ｄ中の塩化マグネシウム濃度は３２質量％とした。【０１０３】
図１に示した原料液流濃縮システムにおける、第一の工程のユニットＡに、原料液流ａを流速１２０ｍＬ／分で、誘導溶液流ｄを流速は２３６ｍＬ／分で、それぞれ流した。
また、希釈誘導溶液流ｅを循環ポンプにて循環させ、そのまま誘導溶液流ｄとして再供給した。
そして、第一の工程におけるユニットＡ内の原料液流ａ、および誘導溶液流ｄの温度を１０℃として、１時間の運転を行った。【０１０４】
《比較例２５》
誘導溶液流ｄとして、誘導物質Ｘｍとしての塩化マグネシウムとともに、原料液流ａとの共通溶質Ｘｎとしてエタノールを２０体積％の濃度で添加したものを用いた他は、比較例２４と同じ手順に従って、原料液流ａの濃縮を行った。【０１０５】
《実施例２８》
誘導溶液流ｄとして、誘導物質Ｘｍとして３２質量％濃度の塩化マグネシウム、及び原料液流ａと同じ赤ワインを添加した水溶液を用い、赤ワイン中の溶質の全種を共通溶質Ｘｎとした。誘導溶液流ｄへの赤ワインの添加量は、エタノール換算で２．０体積％となる量とした。【０１０６】
《評価》
（１）誘導溶液流ｄへの共通溶質による溶質漏出抑制性能の評価
比較例２５及び実施例２８は、それぞれ、比較例２４における誘導溶液流ｄに共通溶質Ｘｎを含有させた場合に相当する。そこで、比較例２５及び実施例２８のそれぞれについて、比較例２４を基準として、誘導溶液流ｄへの共通溶質含有による溶質漏出抑制性能の評価を、以下の手法によって行った。
原料液流ａ（赤ワイン）の濃縮につき、溶質Ｘｎとしてエタノールを選択し、その量の測定を後述の方法にて行い、評価基準を以下のように変更した他は、実施例１６と同様にして「（１）原料液流ａ中の溶質Ｘｎの溶出抑制性能の評価」を行い、各Ｆ’の値を得た。そして、実施例１６の「（２）誘導溶液流ｄへの共通溶質含有による溶質漏出抑制性能の評価」における数式（２）によって算出されたＺ１の値を用いて、下記の基準で評価した。
Ａ：Ｚ１の値が８０％以下であった場合（良好）
Ｃ：Ｚ１の値が８０％を超えて１００％以下であった場合（不良）
逆流：Ｚ１の値が１００％を超えた場合（極めて不良）【０１０７】
（２）溶質成分バランス維持性の評価
赤ワイン中の溶質として、エタノール、及び６種類の有機酸（酒石酸、クエン酸、リンゴ酸、乳酸、コハク酸、及び酢酸）の７種類の溶質成分を選択した。
濃縮前及び濃縮後の赤ワインそれぞれについて、これら７成分の濃度を後述の方法にて測定し、組成比を求めた。この組成比は質量基準とし、７成分の合計が１００になるように規格化された数値として求めた。これにより、濃縮前及び濃縮後の赤ワインについて、各成分の質量割合が、百分率（％）単位で算出された。
そして、成分ごとに、濃縮前の質量割合（％）と、濃縮後の質量割合（％）との差（％ｐｔ）を求め、以下の基準により評価した。
Ａ：７成分全部について、濃縮前後の質量割合（％）の差が５（％ｐｔ）以下であった場合（良好）
Ｃ：濃縮前後の質量割合（％）の差が５（％ｐｔ）を超える成分が１つ以上あった場合（不良）【０１０８】
上記「（１）誘導溶液流ｄへの共通溶質による溶質漏出抑制性能の評価」及び「（２）溶質設成分バランス維持性の評価」におけるエタノール量の分析は、それぞれ、京都電子工業（株）製の迅速アルコール測定キット、品名「ＳＤ−７００」を用いて行った。
上記「（２）溶質成分バランス維持性の評価」における有機酸の量の分析は、ＨＰＬＣを用いて、検量線法によって行った。【０１０９】
（３）官能評価
比較例２４及び２５、並びに実施例２８で得られた濃縮赤ワイン（濃縮原料液流ｃ）のそれぞれに、純水を加え、エタノール濃度が濃縮前の数値（１２．０体積％）となるように希釈して、濃縮還元赤ワインを得た。
６人の評価人に、これらの濃縮還元赤ワインと濃縮前赤ワインとをテイスティングさせ、渋み、甘み、及びアルコールのバランスの維持性を評価させ、以下の基準で得点化した。
３点：渋みと甘みとアルコールとのバランスが維持されている場合
１点：渋みと甘みとのバランスは維持されているが、アルコールのバランスが崩れた場合
０点：渋みと甘みとアルコールとのバランスが、すべて崩れた場合【０１１０】
そして、各比較例及び実施例について、６人の評価人の得点を合計して得られた総得点により、以下の基準で評価した。
Ａ：総得点が１５点以上であった場合（良好）
Ｂ：総得点が、１０点以上１４点以下であった場合（不良）
Ｃ：総得点が９点以下であった場合（極めて不良）【０１１１】
上記の結果を、表５に示す。【０１１２】
【表７】
2020050282.tif 000009
【符号の説明】
【０１１３】
ａ    原料液流
ｂ    溶媒
ｃ    濃縮原料液流
ｄ    誘導溶液流
ｅ    希釈誘導溶液流
ｆ    濃縮誘導溶液流
Ｘｎ    共通溶質
Ｘｍ    誘導物質
ｏ    正浸透膜
ｐ    半透膜
ｑ１    熱交換器
ｑ２    冷却装置
ｒ１、ｒ２    送液ポンプ
Ｄ    誘導溶液流側空間
Ｇ    気相部
Ｌ    液相部
Ｒ    原料液流側空間
【図１】
2020050282.tif 000010
【図２】
2020050282.tif 000011
【国際調査報告】
2020050282.tif 000012
2020050282.tif 000013
2020050282.tif 000014
2020050282.tif 000015