JP4909145B2 - Forward freeze concentration method - Google Patents
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Description
本発明は前進凍結濃縮方法に関する。食品や医薬品等の被濃縮液を濃縮する方法として、優れた品質の濃縮物を得ることができる凍結濃縮方法が注目されている。凍結濃縮方法には懸濁結晶方法と前進凍結濃縮方法とが知られているが、これらのうちで本発明は、前進凍結濃縮方法に関し、特に被濃縮液及び冷媒を循環させつつ該被濃縮液を前進凍結濃縮する方法の改良に関する。 The present invention relates to a forward freeze concentration method. As a method of concentrating liquids to be concentrated such as foods and pharmaceuticals, a freeze concentration method capable of obtaining a concentrate of excellent quality has attracted attention. Among the freeze concentration methods, the suspension crystallization method and the forward freeze concentration method are known. Of these, the present invention relates to the forward freeze concentration method, and more particularly to the concentrated solution and the refrigerant while circulating the concentrated solution and the refrigerant. It is related with improvement of the method of forward freeze concentration.
従来、前進凍結濃縮方法として、被濃縮液を凍結濃縮器の被濃縮液流路に循環させつつ、冷媒を該凍結濃縮器の冷媒流路に循環させて、該被濃縮液流路の壁面に氷結晶を順次形成して成長させることにより、該被濃縮液を凍結濃縮する方法が知られている(例えば非特許文献1及び2並びに特許文献1参照)。 Conventionally, as a forward freeze concentration method, the refrigerant is circulated through the refrigerant flow path of the freeze concentrator while the liquid to be concentrated is circulated through the refrigerant flow path of the freeze concentrator. A method of freeze-concentrating the liquid to be concentrated by sequentially forming and growing ice crystals is known (see, for example, Non-Patent Documents 1 and 2 and Patent Document 1).
かかる前進凍結濃縮方法においては、被濃縮液を効率的に凍結濃縮する上で、凍結濃縮中における凍結界面での被濃縮液の流速及び氷結晶の成長速度の二つの因子が大きな影響を及ぼす。例えば、凍結界面での被濃縮液の流速が遅いと、それに応じて氷結晶への溶質取込率が高くなり、逆に凍結界面での被濃縮液の流速が速いと、それに応じて凍結濃縮装置への負荷が大きくなる。また例えば、氷結晶の成長速度が速いと、それに応じて氷結晶への溶質取込率が高くなり、逆に氷結晶の成長速度が遅いと、それに応じて凍結濃縮時間が長くなる。前記のような前進凍結濃縮方法においては、凍結濃縮中における凍結界面での被濃縮液の流速、言い替えれば凍結濃縮器の被濃縮液流路における被濃縮液の流速及び氷結晶の成長速度を最適値に制御することが重要なのであるが、そのためには先ずもって、凍結濃縮器の被濃縮液流路の壁面全域に亘ってできるだけ均一な厚みの氷結晶を成長させるようにすることが必要である。凍結濃縮器の被濃縮液流路の場所によってその壁面に成長する氷結晶の厚みが異なると、そのような場所によって被濃縮液の流速も異なることとなり、しかも氷結晶の厚い部分によって圧損が増大し、これにより被濃縮液循環用のポンプの脈動が大きくなって、更に被濃縮液の流速が不安定になる。 In such a forward freeze concentration method, two factors, the flow rate of the concentrated solution at the freezing interface and the growth rate of ice crystals, have a great influence on efficiently concentrating the concentrated solution. For example, if the flow rate of the concentrated liquid at the freezing interface is slow, the solute uptake rate into the ice crystals increases accordingly. The load on the device increases. Further, for example, if the growth rate of ice crystals is fast, the solute uptake rate into the ice crystals increases accordingly, and conversely, if the growth rate of ice crystals is slow, the freeze concentration time increases accordingly. In the above-described forward freeze concentration method, the flow rate of the concentrated solution at the freezing interface during freeze concentration, in other words, the flow rate of the concentrated solution in the concentrated solution flow path of the freeze concentrator and the growth rate of ice crystals are optimized. Although it is important to control the value, it is necessary to grow ice crystals with a uniform thickness as much as possible over the entire wall surface of the concentrate flow path of the freeze concentrator. . If the thickness of the ice crystals growing on the wall surface varies depending on the location of the concentrated liquid flow path of the freeze concentrator, the flow rate of the concentrated liquid also varies depending on the location, and the pressure loss increases due to the thick portion of the ice crystals. As a result, the pulsation of the pump for circulating the liquid to be concentrated increases, and the flow rate of the liquid to be concentrated becomes unstable.
しかし、従来は一般に、被濃縮液の前進凍結濃縮に際して、被濃縮液を、被濃縮液循環用のポンプにより凍結濃縮器の被濃縮液流路に一定方向で循環させ、また冷媒を、冷媒循環用のポンプにより該凍結濃縮器の冷媒流路に一定方向で循環させているため、被濃縮液循環用のポンプの下流側では、他の部分、例えば上流側よりも、被濃縮液流路の壁面に成長する氷結晶の厚みが薄くなり、また被濃縮液と冷媒とが同じ方向に流れる並流域では、双方が逆方向に流れる向流域よりも、被濃縮液流路の壁面に成長する氷結晶の厚みが薄くなるという問題がある。前記した特許文献1の従来法では、被濃縮液流路に被濃縮液の体積膨張量検出手段を接続し、該体積膨張量検出手段で検出した体積膨張量から該被濃縮液流路の壁面に成長した氷結晶の厚みを求め、この厚みに基づく所定の操作を介して、該被濃縮液流路における被濃縮液の流速及び氷結晶の成長速度を設定値となるよう制御しているが、前記したように、そもそも凍結濃縮器の被濃縮液流路の場所によってその壁面に成長する氷結晶の厚みが異なってくると、かかる制御を精度良く行なうことが難しくなり、特に被濃縮液の濃度が高くなってその影響が大きくなる凍結濃縮の後半においてかかる制御を精度良く行なうことがより難しくなるのである。
本発明が解決しようとする第1の課題は、被濃縮液を凍結濃縮器の被濃縮液流路に循環させつつ、冷媒を該凍結濃縮器の冷媒流路に循環させて、該被濃縮液流路の壁面に氷結晶を順次形成して成長させることにより、該被濃縮液を凍結濃縮する前進凍結濃縮において、凍結濃縮器の被濃縮液流路の壁面全域に亘って均一な厚みの氷結晶を成長させることができる方法を提供する処にあり、また第2の課題は、かかる第1の課題を克服した上で、被濃縮液を効率的に凍結濃縮する上で大きな影響を及ぼす二つの因子、すなわち凍結濃縮中における凍結界面での被濃縮液の流速及び氷結晶の成長速度を最適値、言い替えれば設定値に精度良く制御することができる方法を提供する処にある。 A first problem to be solved by the present invention is to circulate a refrigerant in the refrigerant flow path of the freeze concentrator while circulating the liquid to be concentrated in the liquid concentrate flow path of the freeze concentrator. In forward freeze concentration, in which ice crystals are successively formed and grown on the wall surface of the flow path to freeze and concentrate the concentrated liquid, ice having a uniform thickness over the entire wall surface of the concentrated liquid flow path of the freeze concentrator The second problem is to provide a method capable of growing crystals, and the second problem is to overcome the first problem and to have a great influence on efficiently freezing and concentrating the liquid to be concentrated. The present invention is to provide a method capable of accurately controlling one factor, that is, the flow rate of the liquid to be concentrated at the freezing interface and the growth rate of ice crystals during freeze concentration to the optimum values, in other words, the set values.
前記の課題を解決する本発明は、被濃縮液を凍結濃縮器の被濃縮液流路に循環させつつ、冷媒を該凍結濃縮器の冷媒流路に循環させて、該被濃縮液流路の壁面に氷結晶を順次形成して成長させることにより、該被濃縮液を凍結濃縮する前進凍結濃縮において、被濃縮液の凍結濃縮中に、該被濃縮液の被濃縮液流路における循環方向を変えることを特徴とする前進凍結濃縮方法に係る。 The present invention for solving the above-mentioned problems is to circulate the refrigerant to the refrigerant flow path of the freeze concentrator while circulating the liquid to be concentrated to the liquid concentrate flow path of the freeze concentrator. In forward freeze concentration in which the concentrated liquid is frozen and concentrated by sequentially forming and growing ice crystals on the wall surface, during the freeze concentration of the concentrated liquid, the circulation direction of the concentrated liquid in the concentrated liquid channel is changed. The present invention relates to a forward freeze concentration method characterized by changing.
本発明に係る前進凍結濃縮方法(以下、単に本発明の方法という)は、被濃縮液を凍結濃縮器の被濃縮液流路に循環させつつ、冷媒を該凍結濃縮器の冷媒流路に循環させて、該被濃縮液流路の壁面に氷結晶を順次形成して成長させることにより、該被濃縮液を凍結濃縮する前進凍結濃縮において、凍結濃縮器の被濃縮液流路の壁面全域に亘って均一な厚みの氷結晶を成長させる方法である。 The forward freeze concentration method according to the present invention (hereinafter simply referred to as the method of the present invention) circulates the refrigerant to the refrigerant flow path of the freeze concentrator while circulating the liquid to be concentrated to the liquid concentrate flow path of the freeze concentrator. In the forward freeze concentration in which the concentrated liquid is freeze-concentrated by sequentially forming and growing ice crystals on the wall surface of the concentrated liquid flow path, the entire area of the wall surface of the concentrated liquid flow path of the freeze concentrator is This is a method for growing ice crystals having a uniform thickness over the entire area.
凍結濃縮器としては、それ自体は各種の形式のものを用いることができるが、2重以上の多重筒状管で構成されたものを用いるのが好ましく、かかる多重筒状管を2本以上備え、各多重筒状管の被濃縮液流路が全体として直列に接続され、また各多重筒状管の冷媒流路が全体として並列に接続されたものがより好ましく、なかでもかかる多重筒状管が2重円筒管であり、各2重円筒管の内側に被濃縮液流路が形成され、また外側に冷媒流路が形成されたものが特に好ましい。ここで例えば、凍結濃縮器が合計10本の2重円筒管を備え、各2重円筒管の内側に形成された被濃縮液流路が全体として直列に接続され、また各2重円筒管の外側に形成された冷媒流路が全体として並列に接続されたものというのは、各2重円筒管の被濃縮液流路の全てが直列に接続されており、また各2重円筒管の冷媒流路の全てが並列に接続されている場合の他に、隣接する2本の2重円筒管が1組となって合計5組が形成され、各組のなかでは被濃縮液流路は並列に接続されているが、合計5組の各組の間では被濃縮液流路が直列に接続されており、逆に各組のなかでは冷媒流路は直列に接続されているが、合計5組の間では冷媒流路が並列に接続されているような場合を含む意味である。 As the freeze concentrator, various types of freeze concentrators can be used. However, it is preferable to use one composed of two or more multi-tubular tubes, and two or more such multi-tubular tubes are provided. More preferably, the concentrated liquid flow paths of the multiple cylindrical tubes are connected in series as a whole, and the refrigerant flow paths of the multiple cylindrical tubes are connected in parallel as a whole. Is a double cylindrical tube, in which a concentrated liquid flow path is formed inside each double cylindrical pipe, and a refrigerant flow path is formed outside. Here, for example, the freeze concentrator includes a total of 10 double cylindrical tubes, the concentrated liquid flow paths formed inside each double cylindrical tube are connected in series as a whole, and each double cylindrical tube The refrigerant flow paths formed on the outside are connected in parallel as a whole because all the concentrated liquid flow paths of the double cylindrical tubes are connected in series, and the refrigerant of each double cylindrical tube In addition to the case where all of the flow paths are connected in parallel, two pairs of adjacent double cylindrical tubes are combined to form a total of 5 sets, and the concentrated liquid flow paths are parallel in each set. However, the liquid flow paths to be concentrated are connected in series between each of the total of 5 sets, and conversely, the refrigerant flow paths are connected in series in each set. It means that the refrigerant flow paths are connected in parallel between the groups.
本発明の方法では、前記のような凍結濃縮器を用いて被濃縮液を前進凍結濃縮するとき、被濃縮液の凍結濃縮中に、該被濃縮液の被濃縮液流路における循環方向を変える。前記した従来法のように、凍結濃縮中、冷媒は冷媒循環用のポンプにより凍結濃縮器の冷媒流路に常時一定方向で循環させるが、被濃縮液をも被濃縮液循環用のポンプにより該凍結濃縮器の被濃縮液流路に常時一定方向で循環させるのではなく、その循環方向を変えるのである。 In the method of the present invention, when the concentrated solution is forward freeze-concentrated using the freeze concentrator as described above, the circulation direction of the concentrated solution in the concentrated solution flow path is changed during freeze concentration of the concentrated solution. . As in the conventional method described above, during freeze concentration, the refrigerant is always circulated through the refrigerant flow path of the freeze concentrator in a fixed direction by a refrigerant circulation pump, and the concentrated liquid is also circulated by the concentrated liquid circulation pump. Instead of always circulating in the concentrating liquid flow path of the freeze concentrator in a constant direction, the circulation direction is changed.
凍結濃縮器の被濃縮液流路における被濃縮液の循環方向を変える手段としては、バルブ操作により行なうこともできるが、被濃縮液循環用のポンプを正転から反転、また反転から正転させることにより行なうのが好ましい。また被濃縮液の循環方向を変える時期としては、通常は定期的に行なうが、目標濃縮度の凍結濃縮物を得るために必要な凍結濃縮時間はほぼ計算できるので、かかる凍結濃縮時間を等分するような時期に被濃縮液の循環方向を変えるのが好ましく、この意味で被濃縮液の循環方向を1回以上の奇数回変えるのがより好ましい。例えば、凍結濃縮時間が60分の場合、凍結濃縮開始から30分の1回のみ、又は凍結濃縮開始から15分、30分及び45分の合計3回、被濃縮液の循環方向を変えるのである。 As a means for changing the circulation direction of the concentrated liquid in the concentrated liquid flow path of the freeze concentrator, it can be performed by a valve operation, but the pump for circulating the concentrated liquid is reversed from normal rotation to normal rotation from reverse rotation. Preferably. In addition, the period for changing the circulation direction of the concentrate to be concentrated is usually done periodically, but the freeze concentration time required to obtain the freeze concentrate with the target concentration can be calculated approximately. It is preferable to change the circulation direction of the liquid to be concentrated at such a time, and in this sense, it is more preferable to change the circulation direction of the liquid to be concentrated once or an odd number of times. For example, when the freeze concentration time is 60 minutes, the circulation direction of the liquid to be concentrated is changed only once every 30 minutes from the start of freeze concentration, or three times in total, 15 minutes, 30 minutes and 45 minutes from the start of freeze concentration. .
本発明の方法では、被濃縮液の凍結濃縮中、前記したように凍結濃縮器の被濃縮流路における被濃縮液の循環方向を通常は定期的に変え、これにより被濃縮液循環用のポンプの下流側でも上流側と同じように、また被濃縮液と冷媒とが同じ方向に流れる並流域でも双方が逆方向に流れる向流域と同じように、凍結濃縮器の被濃縮液流路の壁面全域に亘って均一な厚みの氷結晶を成長させるが、これと共に、被濃縮液を効率的に凍結循環する上で制御することが必要な前記した二つの因子、すなわち凍結濃縮中での凍結濃縮器の被濃縮液流路における被濃縮液の流速及び氷結晶の成長速度の二つの因子を最適値に制御することが好ましい。 In the method of the present invention, during the freeze concentration of the liquid to be concentrated, as described above, the circulation direction of the liquid to be concentrated in the flow path to be concentrated of the freeze concentrator is usually periodically changed, whereby a pump for circulating the liquid to be concentrated is obtained. The wall of the concentrated liquid flow path of the freeze concentrator in the same way as the upstream side of the freezing concentrator, and also in the cocurrent flow area where the liquid to be concentrated and the refrigerant flow in the same direction, as in the countercurrent area where both flow in the opposite direction. The above-mentioned two factors that need to be controlled in order to efficiently freeze and circulate the liquid to be concentrated, that is, freeze concentration during freeze concentration, grow ice crystals of uniform thickness over the entire area. It is preferable to control two factors, the flow rate of the concentrated liquid in the concentrated liquid flow path of the vessel and the growth rate of ice crystals, to the optimum values.
凍結濃縮器の被濃縮液流路における被濃縮液の流速の制御は該凍結濃縮器の被濃縮液流路における被濃縮液の循環量を調節することにより行ない、またかかる被濃縮液流路における氷結晶の成長速度の制御は該凍結濃縮器の冷媒流路における冷媒の温度及び/又は循環量を調節することにより行なうが、凍結濃縮中においてこれらを最適値すなわち設定値となるよう制御する方法としては、各種の方法を適用できる。 The flow rate of the concentrated liquid in the concentrated liquid flow path of the freeze concentrator is controlled by adjusting the circulation amount of the concentrated liquid in the concentrated liquid flow path of the frozen concentrator. The ice crystal growth rate is controlled by adjusting the temperature and / or circulation rate of the refrigerant in the refrigerant flow path of the freeze concentrator, and a method for controlling these to the optimum value, that is, the set value during freeze concentration. As such, various methods can be applied.
かかる方法の一つは、凍結濃縮中での凍結濃縮器の被濃縮液流路における被濃縮液の流速及び氷結晶の成長速度を予測し、かかる予測にしたがって、凍結濃縮の時間経過に伴い被濃縮液循環用のポンプの回転数を順次低くし、また冷媒の温度を順次低くする方法である。しかし、この方法によると、実際のところ、被濃縮物の流速や氷結晶の成長速度が大きく変動することがある。 One such method predicts the flow rate of the concentrate and the growth rate of ice crystals in the concentrate flow path of the freeze concentrator during freeze concentration, and in accordance with such prediction, the concentration is increased as time passes for freeze concentration. In this method, the number of rotations of the pump for circulating the concentrate is sequentially decreased, and the temperature of the refrigerant is sequentially decreased. However, according to this method, in fact, the flow rate of the concentrate and the growth rate of ice crystals may greatly vary.
別の方法の一つは、前記した特許文献1に記載されている方法である。この方法では先ず、凍結濃縮器の被濃縮液流路に被濃縮液の体積膨張量検出手段を接続し、該体積膨張量検出手段で検出した体積膨張量から該被濃縮液流路における氷結晶厚を求める。被濃縮液の凍結濃縮を進めると、その時間経過に伴って被濃縮液流路の壁面に氷結晶が順次形成されて成長する。かかる氷結晶の成長により体積膨張が生じ、見掛け上、その体積膨張分だけ被濃縮液量が増加する。結果として生じる被濃縮液のかかる増加量すなわち該被濃縮液の体積膨張量を被濃縮液流路に接続した体積膨張量検出手段で検出する。被濃縮液流路の形状や大きさ、例えば径や長さは既知であるので、検出した体積膨張量から該被濃縮液流路における氷結晶厚を計算するのである。この方法では次に、前記のようにして求めた被濃縮液流路における氷結晶厚に基づいて、下記の操作A及びBを行ない、該被濃縮液流路における被濃縮液の流速及び氷結晶の成長速度を設定値となるよう制御する。操作Aでは、氷結晶厚から被濃縮液流路における氷結晶の内径を計算し、該内径と該被濃縮液流路における被濃縮液の流速の設定値とから該被濃縮液流路における該被濃縮液の所要流量を計算して、該被濃縮液流路における該被濃縮液の実測流量が該所要流量となるよう該被濃縮液の循環量を調節する。また操作Bでは、氷結晶厚から被濃縮液流路における氷結晶の成長速度を計算し、該成長速度が設定値となるよう冷媒の温度及び/又は循環量を調節する。この方法によると、被濃縮液の流速や氷結晶の成長速度を最適値すなわち設定値となるよう相応に安定して制御することができるが、別に被濃縮液の体積膨張量検出手段を設ける必要がある。 Another method is the method described in Patent Document 1 described above. In this method, first, a volume expansion amount detecting means of the liquid to be concentrated is connected to the liquid concentrate flow path of the freeze concentrator, and ice crystals in the liquid concentrate flow path are detected from the volume expansion amount detected by the volume expansion amount detecting means. Find the thickness. As freeze concentration of the liquid to be concentrated proceeds, ice crystals are sequentially formed on the wall surface of the liquid to be concentrated and grow as time passes. The growth of ice crystals causes volume expansion, and apparently the amount of liquid to be concentrated increases by the volume expansion. The resulting increase amount of the liquid to be concentrated, that is, the volume expansion amount of the liquid to be concentrated is detected by the volume expansion amount detecting means connected to the liquid channel to be concentrated. Since the shape and size of the concentrated liquid channel, for example, the diameter and length are known, the ice crystal thickness in the concentrated liquid channel is calculated from the detected volume expansion. Next, in this method, the following operations A and B are performed based on the ice crystal thickness in the concentrated liquid flow path obtained as described above, and the flow rate of the concentrated liquid and the ice crystals in the concentrated liquid flow path are performed. To control the growth rate to be a set value. In operation A, the inner diameter of the ice crystal in the concentrated liquid channel is calculated from the ice crystal thickness, and the flow rate of the concentrated liquid in the concentrated liquid channel is determined from the inner diameter and the set value of the flow rate of the concentrated liquid in the concentrated liquid channel. The required flow rate of the liquid to be concentrated is calculated, and the circulation amount of the liquid to be concentrated is adjusted so that the actual flow rate of the liquid to be concentrated in the flow path of the concentrated liquid becomes the required flow rate. In operation B, the ice crystal growth rate in the concentrated liquid flow path is calculated from the ice crystal thickness, and the refrigerant temperature and / or circulation rate is adjusted so that the growth rate becomes a set value. According to this method, the flow rate of the liquid to be concentrated and the growth rate of ice crystals can be controlled stably correspondingly to the optimum value, that is, the set value, but it is necessary to separately provide a means for detecting the volume expansion amount of the liquid to be concentrated. There is.
これら二つの方法に対して、凍結濃縮器の被濃縮液流路における被濃縮液の循環量の調節を下記の操作Mにしたがって行ない、また該凍結濃縮器の冷媒流路における冷媒の温度及び/又は循環量の調節を下記の操作Nにしたがって行なうと、別に被濃縮液の体積膨張量検出手段を設ける必要もなく、被濃縮液の流速や氷結晶の成長速度を最適値すなわち設定値となるよう安定して制御することができる。 For these two methods, the circulation amount of the concentrated liquid in the concentrated liquid flow path of the freeze concentrator is adjusted according to the following operation M, and the temperature of the refrigerant in the refrigerant flow path of the frozen concentrated condenser and / or Alternatively, if the amount of circulation is adjusted according to the following operation N, it is not necessary to separately provide a means for detecting the volume expansion amount of the liquid to be concentrated, and the flow rate of the liquid to be concentrated and the growth rate of ice crystals become optimum values, that is, set values. So that it can be controlled stably.
操作M:被濃縮液の濃縮前の実測Brix値B0と、凍結濃縮中の実測Brix値Bnと、該実測Brix値Bnに応じて予め定めた被濃縮液流路の氷結晶に取り込まれる溶質の割合Anとから該被濃縮液流路における氷結晶量を求め、該氷結晶量から氷結晶の内径を計算し、該内径と該被濃縮液流路における該被濃縮液の流速の設定値とから該被濃縮液流路における該被濃縮液の所要流量を計算して、該被濃縮液流路における該被濃縮液の実測流量が該所要流量となるよう該被濃縮液の循環量を調節する操作。
操作N:操作Mにおける氷結晶量から氷結晶の厚みを計算し、該氷結晶の厚みから被濃縮液流路における氷結晶の成長速度を計算して、該成長速度が設定値となるよう冷媒の温度及び/又は循環量を調節する操作。
Operation M: The measured Brix value B 0 before concentration of the concentrated liquid, the measured Brix value B n during freeze concentration, and the ice crystals of the concentrated liquid flow path determined in advance according to the measured Brix value B n determine the ice crystals amount and a ratio a n of the solute in該被concentrate flow path, calculates the inner diameter of the ice crystals from the ice crystal volume, the flow rate of該被concentrate in said inner and該被concentrate passage To calculate the required flow rate of the liquid to be concentrated in the flow path of the concentrated liquid from the set value of Operation to adjust the circulation rate.
Operation N: The ice crystal thickness is calculated from the ice crystal amount in operation M, the ice crystal growth rate in the concentrated liquid flow path is calculated from the ice crystal thickness, and the refrigerant is set so that the growth rate becomes a set value. To adjust the temperature and / or the circulation rate.
操作Mでは、被濃縮液の凍結濃縮前の実測Brix値B0と、凍結濃縮中の実測Brix値Bnと、該実測Brix値Bnに応じて予め定めた被濃縮液流路の氷結晶に取り込まれる溶質の割合Anとから、該被濃縮液流路における氷結晶量を求める。被濃縮液流路の形状や大きさ、例えば径や長さは既知であるので、求めた氷結晶量から該被濃縮液流路における氷結晶の内径を計算し、該内径と該被濃縮液流路における該被濃縮液の流速の設定値とから該被濃縮液流路における該被濃縮液の所要流量を計算して、該被濃縮液流路における該被濃縮液の実測流量が該所要流量となるよう該被濃縮液の循環量を調節する。また操作Nでは、前記の操作Mにおける氷結晶量から氷結晶の厚みを計算し、該氷結晶の厚みから被濃縮液流路における氷結晶の成長速度を計算して、該成長速度が設定値となるよう冷媒の温度及び/又は循環量を調節する。 In operation M, the measured Brix value B 0 before freeze concentration of the liquid to be concentrated, the measured Brix value B n during freeze concentration, and the ice crystals in the flow path of the liquid to be concentrated predetermined according to the measured Brix value B n and a ratio a n of the solute to be incorporated in, obtaining the ice crystal amount in該被concentrate flow path. Since the shape and size of the concentrated liquid channel, for example, the diameter and length are known, the inner diameter of the ice crystal in the concentrated liquid channel is calculated from the obtained amount of ice crystals, and the inner diameter and the concentrated liquid are calculated. The required flow rate of the concentrated liquid in the concentrated liquid channel is calculated from the set value of the flow rate of the concentrated liquid in the flow channel, and the actual flow rate of the concentrated liquid in the concentrated liquid channel is calculated as the required flow rate. The circulation amount of the liquid to be concentrated is adjusted so that the flow rate is adjusted. In the operation N, the ice crystal thickness is calculated from the ice crystal amount in the operation M, the ice crystal growth rate in the concentrated liquid flow path is calculated from the ice crystal thickness, and the growth rate is a set value. The refrigerant temperature and / or circulation rate is adjusted so that
操作Mにおいて、被濃縮液流路の氷結晶に取り込まれる溶質の割合Anは、凍結濃縮中の実測Brix値Bnに応じ、下記の方法のようにして予め定めることができる。その一つの方法は、事前に予備的な凍結濃縮実験を行ない、実測Brix値B0からB1まで凍結濃縮したときの氷結晶のBrix値C1を測定し、C1/B1でそのときの氷結晶に取り込まれた溶質の割合A1を求める。同様にして、B1からB2まで凍結濃縮したときのA2、B2からB3まで凍結濃縮したときのA3、・・最後にBn−1からBnまで凍結濃縮したときのAnを求める。そして実際に凍結濃縮するときは、実測Brix値B0からB1まではA1を、B1からB2まではA2を、B2からB3まではA3を、・・Bn−1からBnまではAnを用いる方法である。他の一つの方法は、前記のB1〜Bnに対するA1〜Anのデータから、Anを計算するためのBnを変数とする近似式を求め、例えばAn=a×Bn−bのような近似式を求め、かかる近似式から、凍結濃縮中の実測Brix値Bnに応じたAnを求める。 In the operation M, the ratio of the solute A n taken into the ice crystals in the liquid channel to be concentrated can be determined in advance by the following method according to the measured Brix value B n during freeze concentration. One method is to conduct preliminary freeze-concentration experiments in advance and measure the Brix value C 1 of ice crystals when freeze-concentrated from the measured Brix value B 0 to B 1, and then at C 1 / B 1 The ratio A 1 of the solute taken into the ice crystals is determined. Similarly, A when frozen concentrated from B 1 B A 2 when frozen concentrated to 2, B 2 from B 3 A 3 when frozen concentrated to, to ... from the end B n-1 to B n Find n . When actually freeze-concentrating, the measured Brix values B 0 to B 1 are A 1 , B 1 to B 2 are A 2 , B 2 to B 3 are A 3 , and B n- 1 to B n is a method of using the a n. Other one way, from the data of A 1 to A n for said B 1 .about.B n, obtains an approximate expression for the variable B n for calculating A n, for example, A n = a × B n obtains an approximate expression such as -b, from such approximate expression determines the a n in accordance with the measured Brix value B n in freeze concentration.
操作Mにおける被濃縮液の循環量の調節手段としては、それ自体は各種の方式のものを用いることができるが、該被濃縮液を被濃縮液流路に循環させるためのポンプすなわち被濃縮液循環用のポンプの周波数を制御して回転数を制御することによるものが好ましい。また操作Bにおける冷媒の温度の調節手段としては、これもそれ自体は各種の方式のものを用いることができるが、該冷媒を冷却するための冷却機の作動を制御することによるものが好ましく、該冷媒を冷却するための冷却機に接続された冷媒タンクから冷媒流路の入口へと供給される冷媒と、該冷媒流路の出口から排出されて該冷媒タンクを介することなく該冷媒流路の入口へと返送される冷媒の流量制御をすることによるものがより好ましい。更に操作Bにおける冷媒の循環量の調節手段としては、これもそれ自体は各種の方式のものを用いることができるが、該冷媒を冷媒流路に循環させるためのポンプすなわち冷媒循環用のポンプの周波数を制御して回転数を制御することによるものが好ましい。 As the means for adjusting the circulation amount of the liquid to be concentrated in the operation M, various types of means can be used. However, a pump for circulating the liquid to be concentrated in the liquid channel to be concentrated, that is, the liquid to be concentrated It is preferable to control the rotation speed by controlling the frequency of the circulation pump. Further, as the means for adjusting the temperature of the refrigerant in the operation B, it is possible to use various types of means per se, but it is preferable to control the operation of a cooler for cooling the refrigerant, A refrigerant supplied from a refrigerant tank connected to a cooler for cooling the refrigerant to an inlet of the refrigerant channel, and the refrigerant channel discharged from the outlet of the refrigerant channel without passing through the refrigerant tank It is more preferable to control the flow rate of the refrigerant returned to the inlet. Further, as a means for adjusting the circulation amount of the refrigerant in the operation B, various methods can be used as such, but a pump for circulating the refrigerant in the refrigerant flow path, that is, a refrigerant circulation pump is used. It is preferable to control the rotation speed by controlling the frequency.
本発明によると、被濃縮液を凍結濃縮器の被濃縮液流路に循環させつつ、冷媒を該凍結濃縮器の冷媒流路に循環させて、該被濃縮液流路の壁面に氷結晶を順次形成して成長させることにより、該被濃縮液を凍結濃縮する前進凍結濃縮において、凍結濃縮器の被濃縮液流路の壁面全域に亘って均一な厚みの氷結晶を成長させることができ、これによって被濃縮液を効率的に凍結濃縮する上で大きな影響を及ぼす二つの因子すなわち凍結濃縮中における凍結界面での被濃縮液の流速及び氷結晶の成長速度を設定値通りに制御することができる。 According to the present invention, the refrigerant is circulated through the refrigerant flow path of the freeze concentrator while the liquid to be concentrated is circulated in the liquid concentrate flow path of the freeze concentrator, and ice crystals are formed on the wall surface of the liquid concentrate. By forming and growing sequentially, in the forward freeze concentration in which the concentrated solution is freeze-concentrated, ice crystals with a uniform thickness can be grown across the entire wall surface of the concentrated solution flow path of the freeze concentrator, This makes it possible to control the concentration rate of the concentrate at the freezing interface and the growth rate of ice crystals according to the set values. it can.
図1は本発明の方法の実施形態を略示する系統図である。内側に被濃縮液流路11a,12a・・30aが形成され、外側に冷媒流路11b,12b・・30bが形成された合計20本の2重円筒管11,12・・30が並んで立設されており、被濃縮液流路11a,12a・・30aは直列に接続されて一つの循環流路11cを形成している。2重円筒管11,12の上方には被濃縮液の供給容器41が配置されており、供給容器41は循環流路11cに接続されている。冷媒流路11b,12b・・30bはそれらの上部及び下部で連通された並列に接続されており、それらの下部には冷媒の入口が、また上部には冷媒の出口が設けられていて、これらの入口及び出口は冷却機51に接続されている。
FIG. 1 is a system diagram schematically illustrating an embodiment of the method of the present invention. A total of 20 double
被濃縮液流路11aの上流側における循環流路11cには被濃縮液循環用のポンプ61が介装されており、冷媒流路30bへの冷媒の入口と冷却機51との間には冷媒循環用のポンプ62が介装されている。また被濃縮液流路30aの下流側における循環流路11cにはポンプ61に到るまでの間で糖度計71及び流量計72が介装されており、ポンプ62と冷媒流路30bへの冷媒の入口との間には温度計73が介装されている。糖度計71、流量計72及び温度計73は演算制御装置81に接続されており、演算制御装置81は冷却機51及びポンプ61に接続されている。
A circulation channel 11c on the upstream side of the concentrated liquid channel 11a is provided with a
図1に略示した系統図では、供給容器41から被濃縮液流路11a,12a・・30aを含む循環流路11cに被濃縮液を満注する。ポンプ61を作動させて、被濃縮液を、被濃縮液流路11a,12a・・30aを含む循環流路11cに右旋回で循環させると共に、冷却機51及びポンプ62を作動させて、冷却機51で冷却した冷媒を冷媒流路11b,12b・・30bへ循環させる。被濃縮液流路11a,12a・・30aの壁面すなわち2重円筒管11,12・・30の内側の円筒管の内壁面に氷結晶が順次形成されて成長し、これにより被濃縮液は凍結濃縮されるが、かかる凍結濃縮中、定期的に、演算制御装置81から発せられる信号によりポンプ61を正転から反転させ、必要があれば更に反転から正転させて、再び正転から反転させる。ポンプ61の反転により、被濃縮液は、被濃縮液流路11a,12a・・30aを含む循環流路11cを左旋回で循環する。
In the system diagram schematically shown in FIG. 1, the liquid to be concentrated is fully poured from the
図1の系統図では先ず、前記したように予備的な凍結濃縮実験を行ない、得られたB1〜Bnに対するA1〜Anのデータから、An=a×Bn−bの近似式を求め(ここで、Anは凍結濃縮中に氷結晶に取り込まれる溶質の割合、Bnは凍結濃縮中の被濃縮液のBrix値)、この近似式を演算制御装置81に入力しておく。そして凍結濃縮中は、被濃縮液のBrix値Bnを糖度計71で逐次検出し、その信号を演算制御装置81へ逐次入力する。演算制御装置81では、被濃縮液の凍結濃縮前の実測Brix値B0と、凍結濃縮中の実測Brix値Bnと、この実測Brix値Bnに応じて前記の近似式から求められるそのときの氷結晶に取り込まれる溶質の割合Anとから、氷結晶量を逐次計算する。
First, in the system diagram of Figure 1 performs a preliminary freeze concentration experiments as described above, from the data of A 1 to A n for the resulting B 1 .about.B n, the approximation of A n = a × B n -b An expression is obtained (where An is the ratio of the solute taken into the ice crystals during freeze concentration, B n is the Brix value of the liquid to be concentrated during freeze concentration), and this approximate expression is input to the arithmetic and
演算制御装置81には予め被濃縮液流路11a,12a・・30aにおける被濃縮液の流速及び氷結晶の成長速度の設定値を入力しておくが、図1の系統図では次に、前記の氷結晶量から被濃縮流路11a,12a・・30aにおける氷結晶の内径を計算し、この内径と被濃縮液流路11a,12a・・30aにおける被濃縮液の流速の設定値とから被濃縮液流路11a,12a・・30aにおける被濃縮液の所要流量を計算して、流量計72bで検出される被濃縮液流路11a,12a・・30aにおける被濃縮液の実測流量がこの所要流量となるよう、演算制御装置81から発せられる信号によりポンプ61の周波数を制御して回転数を制御し、被濃縮液の循環量を調節する。これと同時に、前記の氷結晶量から被濃縮液流路11a,12a・・30aにおける氷結晶の厚みを計算し、この厚みから氷結晶の成長速度を計算して、この成長速度が設定値となるよう、演算制御装置81から発せられる信号により冷却機51の作動を制御し、温度計73で検出される冷媒の温度を調節する。
The set values of the flow rate of the liquid to be concentrated and the growth rate of ice crystals in the liquid channels to be concentrated 11a, 12a,... 30a are input in advance to the arithmetic and
図2は本発明の方法の他の実施形態を略示する系統図である。内側に被濃縮液流路31a,32a・・40aが形成され、外側に冷媒流路31b,32b・・40bが形成された合計10本の2重円筒管31,32・・40が並んで立設されており、合計10本の2重円筒管31,32・・40は隣接する2本が1組となって、合計5組が形成されている。各組のなかでは2重円筒管の被濃縮液流路は並列に接続されているが、例えば1組を形成する2重円筒管31,32のなかでは被濃縮液流路31a,32aは並列に接続されているが、各組の間では被濃縮液流路は直列に接続されていて、これらの被濃縮液流路31a,32a・・40aは一つの循環流路31cを形成している。2重円筒管31,32の上方には被濃縮液の供給容器42が配置されており、供給容器42は循環流路31cに接続されている。冷媒流路31b,32b・・40bはそれらの上部及び下部で連通された並列に接続されており、それらの下部には冷媒の入口が、また上部には冷媒の出口が設けられていて、これらの入口及び出口は冷媒タンク53に接続され、冷媒タンク53は冷却機52に接続されている。
FIG. 2 is a system diagram schematically illustrating another embodiment of the method of the present invention. Concentrated
被濃縮液流路31aの上流側における循環流路31cには被濃縮液循環用のポンプ63が介装されており、冷媒流路40bへの冷媒の入口と冷媒タンク53との間には冷媒循環用のポンプ64が介装されている。また被濃縮液流路40aの下流側における循環流路31cにはポンプ63に到るまでの間で糖度計74及び流量計75が介装されており、ポンプ64と冷媒流路40bへの冷媒の入口との間には温度計76が介装されている。そして冷媒流路40bからの冷媒の出口と冷媒タンク53との間には三方バルブ65が介在されており、三方バルブ65からは冷媒タンク53とポンプ64とを接続する接続管にバイパスが渡されている。糖度計74、流量計75及び温度計76は演算制御装置82に接続されており、演算制御装置82はポンプ63及び三方バルブ65に接続されている。
A
図2に略示した系統図では、供給容器42から被濃縮液流路31a,32a・・40aを含む循環流路31cに被濃縮液を満注する。ポンプ63を作動させて、被濃縮液を、被濃縮液流路31a,32a・・40aを含む循環流路31cに右旋回で循環させると共に、冷却機52及びポンプ64を作動させて、冷却機52で冷却した冷媒を冷媒タンク53を介して冷媒流路31b,32b・・40bへ循環させる。被濃縮液流路31a,32a・・40aの壁面すなわち2重円筒管31,32・・40の内側の円筒管の内壁面に氷結晶が順次形成されて成長し、これにより被濃縮液は凍結濃縮されるが、かかる凍結濃縮中、定期的に、演算制御装置82から発せられる信号によりポンプ63を正転から反転させ、必要があれば更に反転から正転させて、再び正転から反転させる。ポンプ63の反転により、被濃縮液は、被濃縮液流路31a,32a・・40aを含む循環流路31cを左旋回で循環する。
In the system diagram schematically shown in FIG. 2, the liquid to be concentrated is filled from the
図2の系統図では先ず、前記したように予備的な凍結濃縮実験を行ない、得られたB1〜Bnに対するA1〜Anのデータから、An=a×Bn−bの近似式を求め(ここで、Anは凍結濃縮中に氷結晶に取り込まれる溶質の割合、Bnは凍結濃縮中の被濃縮液のBrix値)、この近似式を演算制御装置82に入力しておく。そして凍結濃縮中は、被濃縮液のBrix値Bnを糖度計74で逐次検出し、その信号を演算制御装置82へ逐次入力する。演算制御装置82では、被濃縮液の凍結濃縮前の実測Brix値B0と、凍結濃縮中の実測Brix値Bnと、この実測Brix値Bnに応じて前記の近似式から求められるそのときの氷結晶に取り込まれる溶質の割合Anとから、氷結晶量を逐次計算する。
First, in the system diagram of FIG. 2 performs a preliminary freeze concentration experiments as described above, from the data of A 1 to A n for the resulting B 1 .about.B n, the approximation of A n = a × B n -b An expression is obtained (where An is the ratio of the solute taken into the ice crystals during freeze concentration, B n is the Brix value of the liquid to be concentrated during freeze concentration), and this approximate expression is input to the arithmetic and control unit 82. deep. During freeze concentration, the Brix value Bn of the liquid to be concentrated is sequentially detected by the
演算制御装置82には予め被濃縮液流路31a,32a・・40aにおける被濃縮液の流速及び氷結晶の成長速度の設定値を入力しておくが、図2の系統図では次に、前記の氷結晶量から被濃縮流路31a,32a・・40aにおける氷結晶の内径を計算し、この内径と被濃縮液流路31a,32a・・40aにおける被濃縮液の流速の設定値とから被濃縮液流路31a,32a・・40aにおける被濃縮液の所要流量を計算して、流量計75で検出される被濃縮液流路31a,32a・・40aにおける被濃縮液の実測流量がこの所要流量となるよう、演算制御装置82から発せられる信号によりポンプ63の周波数を制御して回転数を制御し、被濃縮液の循環量を調節する。これと同時に、前記の氷結晶量から被濃縮液流路31a,32a・・40aにおける氷結晶の厚みを計算し、この厚みから氷結晶の成長速度を計算して、この成長速度が設定値となるよう、演算制御装置82から発せられる信号により三方バルブ65の開度を調節し、冷媒タンク53から冷媒流路40bの入口へと供給される冷媒の流量と冷媒流路40bの出口から排出されて冷媒タンク53に到ることなく三方バルブ65及び前記のバイパスを介し冷媒流路40bの入口へと返送される冷媒の流量とを制御して、温度計76で検出される冷媒の温度を調節する。
The preset values of the flow rate of the liquid to be concentrated and the growth rate of ice crystals in the
実施例
図1について前述した系統図にしたがい、次の条件下で被濃縮液を凍結濃縮した。
被濃縮液:水、Brix3.0に調整した異性化糖水溶液及びBrix10.0に調整した異性化糖水溶液の3種
冷媒:プロピレングリコールを主成分とする混合液(丸善ケミカル社製の商品名ナイブラインNFP)の83%水溶液
被濃縮液流路における被濃縮液の流速の設定値:2.0m/s
被濃縮液流路における氷結晶の成長速度の設定値:8.0mm/h
凍結濃縮時間:ポンプ61を正転で30分間及び反転で30分間の合計60分間
用いた近似式:被濃縮液が水の場合はAn=0、Brix3.0に調整した異性化糖水溶液の場合はAn=0.0096×Bn−0.043、Brix10.0に調整した異性化糖水溶液の場合はAn=0.0108×Bn−0.053(Anは凍結濃縮中に氷結晶に取り込まれる溶質の割合、Bnは凍結濃縮中の被濃縮液のBrix)
尚、前記の近似式は、Brix3.0又は10.0に調整した異性化糖水溶液を同様の予備的な凍結濃縮実験に供し、Brix3.0に調整した異性化糖水溶液の場合、1回目はBrix3.0からBrix4.5に、2回目はBrix4.5からBrix6.8に凍結濃縮したときの下記の表1の結果から求め、またBrix10.0に調整した異性化糖水溶液の場合、1回目はBrix10.0からBrix14.7に、2回目はBrix14.7からBrix22.6に凍結濃縮したときの下記の表1の結果から求めた。
Example According to the system diagram described above with reference to FIG. 1, the liquid to be concentrated was frozen and concentrated under the following conditions.
Concentrated liquid: water, isomerized sugar aqueous solution adjusted to Brix 3.0, and isomerized sugar aqueous solution adjusted to Brix 10.0 Refrigerant: Mixed liquid mainly composed of propylene glycol NFP) 83% aqueous solution Set value of flow rate of concentrated liquid in concentrated liquid flow path: 2.0 m / s
Set value of ice crystal growth rate in the concentrated liquid flow path: 8.0 mm / h
Freeze concentration Time: 30 minutes pump 61 in the forward and the approximate using a total of 60 minutes of 30 minutes inversion formula: the concentrate A n = 0 in the case of water, the isomerized sugar aqueous solution adjusted to Brix3.0 a n = 0.0096 × B n -0.043 if, a n = 0.0108 × B n -0.053 (a n in the case of isomerized sugar aqueous solution adjusted to Brix10.0 during freeze concentration The ratio of the solute taken into the ice crystals, Bn is the Brix of the liquid to be concentrated during freeze concentration)
Note that the above approximate expression is obtained by subjecting the aqueous isomerized sugar solution adjusted to Brix 3.0 or 10.0 to the same preliminary freeze concentration experiment, and in the case of the aqueous isomerized sugar solution adjusted to Brix 3.0, the first time Obtained from Brix 3.0 to Brix 4.5, the second time from the results of Table 1 below when freeze-concentrated from Brix 4.5 to Brix 6.8, and in the case of an isomerized sugar aqueous solution adjusted to Brix 10.0, the first time Was obtained from the results in Table 1 below when freeze-concentrated from Brix10.0 to Brix14.7 and secondly from Brix14.7 to Brix22.6.
比較例
全体としては実施例と同様に、但しここでは、凍結濃縮中にポンプ61を反転させることなく、正転のままで被濃縮液を凍結濃縮した。
Comparative Example As a whole, as in the example, except that the
凍結濃縮後に、合計20本の2重円筒管11,12・・30の被濃縮液流路11a,12a・・30aの壁面に形成されている氷結晶の厚みを測定し、その結果を表2に示した。
After freeze concentration, the thickness of ice crystals formed on the wall surfaces of the concentrated
図3は前記した実施例のうちでBrix10.0に調整した異性化糖水溶液を凍結濃縮したときの凍結濃縮中における結果を示すグラフである。横軸に凍結濃縮時間(分)を目盛っており、左縦軸に被濃縮液流路における計算された氷結晶の成長速度(mm/h)を目盛っていて、右縦軸にポンプ61の吐出圧(MPa)を目盛っている。そして、図中の白抜き丸印を結ぶ線Aは計算された氷結晶の成長速度(mm/h)を示しており、黒塗り丸印を結ぶ線Bはポンプ61の吐出圧(MPa)を示していて、破線Cは氷結晶の成長速度(mm/h)の設定値を示している。
FIG. 3 is a graph showing the results during freeze concentration when the aqueous isomerized sugar solution adjusted to Brix 10.0 in the above-described Examples was freeze concentrated. The horizontal axis shows the freeze concentration time (min), the left vertical axis shows the calculated ice crystal growth rate (mm / h) in the concentrated liquid flow path, and the right vertical axis shows the
表3は前記した実施例及び比較例のうちでBrix10.0に調整した異性化糖水溶液を凍結濃縮したときの凍結濃縮結果を示している。表3中の分配係数は、氷結晶のBrix(%)/[{凍結濃縮前の被濃縮液のBrix(%)+凍結濃縮後の濃縮液のBrix(%)}/2]で求められる値であり、この値が高いほど氷結晶への溶質取込率が高く、逆にこの値が低いほど氷結晶への溶質取込率が低いことを示していて、この値が1の場合には凍結濃縮が全く進行していないことを意味している。 Table 3 shows the result of freeze concentration when the isomerized sugar aqueous solution adjusted to Brix 10.0 in the above-described Examples and Comparative Examples was freeze concentrated. The partition coefficient in Table 3 is a value determined by Brix (%) of ice crystals / [{Brix (%) of the concentrate before freeze concentration + Brix (%) of the concentrate after freeze concentration} / 2]. The higher this value is, the higher the solute uptake rate into ice crystals, and the lower this value is, the lower the solute uptake rate into ice crystals is. This means that freeze concentration has not progressed at all.
表2、図3及び表3の結果からも、本発明によると、凍結濃縮器の被濃縮液流路の壁面全域に亘って均一な厚みの氷結晶を成長させることができ、よって凍結濃縮中における凍結界面での該被濃縮液の流速及び氷結晶の成長速度を設定値通りに制御することができるので、該被濃縮液を効率的に凍結濃縮できることが解る。 From the results of Table 2, FIG. 3 and Table 3, according to the present invention, ice crystals having a uniform thickness can be grown over the entire wall surface of the liquid flow path of the concentrate to be frozen. It can be understood that the flow rate of the liquid to be concentrated at the freezing interface and the growth rate of ice crystals at the freezing interface can be controlled as set values, so that the liquid to be concentrated can be freeze-concentrated efficiently.
11〜40 2重円筒管
11a〜40a 被濃縮液流路
11b〜40b 冷媒流路
11c,31c 循環流路
41,42 供給容器
51,52 冷却機
53 冷媒タンク
61〜64 ポンプ
65 三方バルブ
71,74 糖度計
72,75 流量計
73,76 温度計
81,82 演算制御装置
11-40 Double cylindrical tube 11a-40a Concentrated liquid flow path 11b-40b
Claims (11)
操作M:被濃縮液の濃縮前の実測Brix値B0と、凍結濃縮中の実測Brix値Bnと、該実測Brix値Bnに応じて予め定めた被濃縮液流路の氷結晶に取り込まれる溶質の割合Anとから該被濃縮液流路における氷結晶量を求め、該氷結晶量から氷結晶の内径を計算し、該内径と該被濃縮液流路における該被濃縮液の流速の設定値とから該被濃縮液流路における該被濃縮液の所要流量を計算して、該被濃縮液流路における該被濃縮液の実測流量が該所要流量となるよう該被濃縮液の循環量を調節する操作。
操作N:操作Mにおける氷結晶量から氷結晶の厚みを計算し、該氷結晶の厚みから被濃縮液流路における氷結晶の成長速度を計算して、該成長速度が設定値となるよう冷媒の温度及び/又は循環量を調節する操作。 The circulation amount of the liquid to be concentrated in the concentrated liquid passage of the freeze concentrator is adjusted according to the following operation M, and the temperature and / or circulation amount of the refrigerant in the refrigerant flow path of the freeze concentrator is adjusted as follows. The forward freeze concentration method according to claim 6, which is performed according to operation N.
Operation M: The measured Brix value B 0 before concentration of the concentrated liquid, the measured Brix value B n during freeze concentration, and the ice crystals of the concentrated liquid flow path determined in advance according to the measured Brix value B n determine the ice crystals amount and a ratio a n of the solute in該被concentrate flow path, calculates the inner diameter of the ice crystals from the ice crystal volume, the flow rate of該被concentrate in said inner and該被concentrate passage To calculate the required flow rate of the liquid to be concentrated in the flow path of the concentrated liquid from the set value of Operation to adjust the circulation rate.
Operation N: The ice crystal thickness is calculated from the ice crystal amount in operation M, the ice crystal growth rate in the concentrated liquid flow path is calculated from the ice crystal thickness, and the refrigerant is set so that the growth rate becomes a set value. To adjust the temperature and / or the circulation rate.
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