　Kobe University Repository : Kernel Title 砂糖の精製に関する研究 (III) : イオン交換性活性炭について (第二報) : 洗糖蜜の清浄について Author(s) 河本, 正彦 / 河村, 恒徳 Citation 兵庫農科大學研究報告. 農芸化学編 , 1(2): 57-60 Issue date 1954-12 Resource Type Departmental Bulletin Paper / 紀要論文 Resource Version publisher URL http://www.lib.kobe-u.ac.jp/handle_kernel/81008132 Create Date: 2014-10-27 砂糖の精 : 製に関する研究 (! [ ) イオン交換性活性炭について: (第二報) 一一洗糖蜜の清昨について一一河本.]E彦，河村恒徳.c農産製造学講座} Research on the Sugar Refining ( I I I ) On t h巴 ionexchangeableactivecarbon. (Part2 ) ー Ont he c 1arification of a伍 nation syruplA MasahikoKOMOTOandT u n e n o r i KAWAMUI 前報(11 に於てイオン交換性活性茨 ( 1 .A .C )の諸性質す l o g を検討し，脱色力及び揚イ*ン交換飽カを兼備せる木清浄剤j を精機工業に利用する事が有望なる事を指摘した. 1 m 二三の突験を試みた. ち洗結蜜は主として原籾糖蜜膜 0.2 目。問。に由来する各種不純物を含み，濯過性小さく極めて清海困難なものであるが，木実験ではそれの / .A .C の清治効果について . 今回は洗糖蜜に対する 1 。 I . A . Cによる { ) . 6・ 0.2 0 . 4・脱色，塩類除去，溜過性の改善その他を検討してみた. .A.C は前報仰に準じて調製し本試験に使用せる 1 た.供試洗脳蜜の一般的性質は T a b l e1 の如くである Tab.1 .C o m p o s i t i o no ft h ea f f i n a t i o ns y r u p 1司ιρーit~'IRedltci位協)阿習 I Cお;e 両工￨抵75 O 3 St 9.61%ω124 I ( 1 ) 1 .A .C による洗t~蜜の生類除去 F i g .1 d s o r p t i o ni s o t h e r m si nt h ea d s o r p t i o n .A o fs e v e r a lc a t i o n s from t h o s ec h l o r i d e ) yt a t2 s o l u t i o nb h e1 .A .C ( 00C ( a ) 基礎突験洗結 J~ 中に含有される無機塩類に対 .C の挙1WJ， .A する 1 性能等を検討するに先立って次 i ) の主主礎実験を行った. 即ち ( 1 .A .C添加茸と陽イ .A Tab.2 d s o r b e d amounts o fs e v e r a l c a t i o n s byt .A .C i nt h e1 h es t a t i ci o n e x c h a n g e i i ) 単独に存在する各種湯イオンにオン交換量の関係、 ( ;A i .A i i ) 1 .C による陽 .C の交換暖着陸 ( 対する 1 i v ) 混在せるイオン段着に於ける対立陰イオンの影響 ( … ( 1 0 0 c co r f訪仙仙叫n，I .ん C 0 . 5 0 0g ，却℃ 1h r ) .A .C の選択疲菅陸等につい各種場イオンに対する 1 て実験を試みた.その結果 F i g .1 ，T a b .2 ，3 ，4に示 i g .1の如く 1 .A す. F .C 添加呈の増加につれて全交 .A .C の単位置量当りの交換量換量も又僧加するが 1 叶叶肘 H ￨K+INa+IBa Ca++IM . ，n 1 nn . ， . A d s o r b e dc a t i o n l n 1 n I n . n n 1 n n n l n . n ' . 4U . 4 6 4 1u 3 6 10 4 2 3 . 2 1 2 1 0 . 3 5 8 0 . 3 0 8 1U 0 L . . ， t 0 . lJ U .l.G >O ù1 I U . " ' E q / g .1 .A .C IU~". I I I.. I1 ' : i は却って減少する.イオン交換体の交換性に関して未だ確たる法則はないがm，この:m象は段着現象に似ている合同一価イオンに於ては交換誌の順位が離液1 列と逆の 1 m .A .C を波茂剤として論を進める. ので以下 1 関係になる. F i g . 1によれば各種蕩イオンの被交換成育陸には差異陽イオン変換設に対する対立陰イオンの影響はイオンが認められる.この点に関して Tab.2に示さる L如く交換樹脂について殆んど研究が行われていないがカ P埠陽イオンの 1 .A .C による被交換量の順位は， %Fe+++>~Ba++> 弘 Ca++>~Mg++>K+>Na+ についてみれU Iん C に於ては Tab.3 の如く対立陰イオンは T Z E H A R D Yの法則に従うものの様である. となり S cu口L S04-->Cl->NOs5 7 第 1巻第 2号兵庫農科大学研究報告 Tab;5 ; V a r i a t i o nOIt h ec o m p o s i t i o no fa 伍n a t i o n y i -upbythetreatmentof1，A.C s ( 3 . 0 %1 .A .C、p e r5 0 l i d so fa 伍n a t i o n5 y r u p，8 0 O C ，30min) の1 ) 頂に陽イオンの交換量を大ならしめ，即ち陰イオンの Tab.3 .E f f c to fc o r r e s p o n d i n ga n i o n s on t h e i l d s o r b e damounto fK+byt h e1 :A.C ￨内恒三周己こ恒三 ons y r u p l e l i m i n a - K (2127bfA.c)￨Z12la88￨叩叩r i t y Truep 8 0 . 0 5 7 8 . 7 5 9 . 8 0 9 . 6 1 8t ) 6 1 . 7 C o ! o rv a l u e。 9 3 2 4 3 2 . 9 0_ 2 4 . 3 Su! fa t e da s 3 . 8 3 ※1 2 . 5 nond i s s o l ~d 3 . 7 3 . 2 8 1 . 0 2 . 1 0 . 5 S iO2 1 0 0 F~ 0 3 1 . 1 4 0 . 0 P2 05 0 . 7 0 . 5 MgO 2 4 . 7 8 . 5 8 .4 Ca0 1 3 .3 3 8 .7 1 6 . 5 1 5 . 3 3 1 . 7 SOs 1 7 . 0 4 9 . 0 1 2. 4 KzO+Na20 5 6 . 4 6 . 2 5 . 3 -~ ※t h e' e l i m i n a t e d% o fashw e r ec a l c u l a t e df r o i n f o l l o w i n gf o r m u l a Re d u c i n gS : a r 離液1 ) 頂列に従い 7 1'<.和傾向の大なる陰イオン程，対立陽イオンの交換丑が層大する. 以上の実験は各種塩類溶液をそれぞれ単独に 1 .ん C と接1強せしめたものであるが. Tab.4は対立陰イオンを同じくする各種猛類を同ー当量ずつ混合せる場合の結果を示したものである. ー Tab.4 .A d s o r b e d amounts o fs e v e r a lc a t i o n s .C from t h e mixed s a l t s byt h e1 .A s o l u t i o nc o n t a i n e dsame e q u i v a l e n to f l OO c co f mixed c o r r e s p o n d i n gs a l t . ( s a 1 ts o l n .c o n t a i n e de a c h5mi 1 1ie q u i v a . 5 0 0 go f1 . A.C， l e n to fc h l o r i d e，0 2 00C .1 h r ) 100x 8 i n g l es a1 t5 0 1 n Mixed5 a l t5 0 1 n m.eq/ι1.A.C 3 : 8 3 - し、. ! I0 . 43 6 I1 . 2 1 2 I.A.C による洗摺蜜の灰分除去には見るべきものが 1A .C 処理によりおt 機宣の pHが低下し還元熔分が摺加する事抑 It r I. 0 . 1 7 2 I1 . 1 1 Eにつは製糖化学的見地から好ましからぬ事である.洗f ￨K+ ICa++IFe 山 -一旦旦色主主」 2 . 9 0 O r i g i n a lash~6 ー 1. A .Ct r e a f e Oa s h% x O r i g i n a la s h%. 日間 a b l e5 に示される通りある事が判明したが T いてこの点を検討しω適当遣の石灰乳添加により pH低これたよればよ E-NaOE1 1 0 %Fe+++>~Ca++> K+ の)J民位となれ混合陽イオンの場合も各陽イオンの被交換I J 民位はやはり S C U U L T Z E J lA回Zの法則に従う事が判閉し7 こ. ( b ) I.ん C による洗糖蜜の趨類除去 Bx60" に調整せる供試洗t~f~ り3 %の).A.Cを加え 5 0 0 g rに対し固形分当 I I 80"Cにて 3 0 分間抜=触せしめたる後その躍液の一部を分析に供し残りを蒸発皿にて 0C にて完 0 0 一旦茨化せしめる.これを白金皿に入れ 8 i l U l c供試洗糖密を同様の方法で灰イむ全に灰化Lせしめ:5.. せしめ両者を慣行の定量法により分析した.その結果を T a b ! c5に示す. Tab.5の如く 1 .A .C による灰分除去率は 24.3%であったが灰分中の各組成分の除去率は決してム様ではな a ) にて知り得た如く Fc，Ca，Mg，K等い.然し実験 ( C! IU L T Z E H A ' lDYの法則に従うものの様の除去率はー広 S 05或は 8 である. 然し P Z 1 0 2 その他が比較的多量?と除去されている事は興味深い.これはそれ阜のものが洗糖蜜中のヨロイ，.'物質の一成分として存在して居り I . A . Cによりイオン交換奴定以外の何等かの機構により除去されたものであり今後この点について検討を加えてみた 5 8 Jf-IfaS04CC 1 0 F i g . 2 . T i t r a t i o n .c u r v e s. o ft h ea f f il ) .a t i o n5 y r U p andaCubanraw5 u g a rl i q u o r 5 5 < > ) 1:a f f in a t i o n5 y r u p (Bx II:araws u g a rl i q u o r( ' /) XII ， 1954 農ヲ，~ 化 : z ， ; 下の防止が可能な事を突証した.洗H If宜の場合も同様の見さ4 弘儒子・ Tab.7. D e c o l o r i z i n go fa 白n a t i o n， s y r u pby s e v e r a l id ) c a r b o n s( 3 . 0 %ons o1 事が期待できるが Fig.2の如くその経箇能が比較的大 I c .A .C 処理後の pH 低下であるため洗治液に比し， 1 ! はμ A Iρ Z ロC α 1 凶￨A B はより小である.前報(1)に述べT こ如く1.A .C処理に久 t o t a l .160.0￨7M7B.571.6￨17130.039.6 c O J O rr e m o v e a l より遊離する酸の全量は 0 . 2 8 5 m .r n oJ .C aO/gI . A.Cで . 2 8 5 .m.r n o1 .CaO/gI . 予め洗措蜜に対し 0 あるから，で1.A .C 及び一般活性茨による洗摺亙滋過試験を試 A.Cの石灰乳を添加すれば pHの低下を防止し得る事みた. Table.6に予め洗糖宣に対し前記呈の石灰乳になる実験方法は Bx5 50 に調整せるお: I t J l i 蛮 1 0 0 g r に対しを尉日しずこ後各種量の1.A .C 処理せる場合及び市販 ] . 6 5 g r (対固形分 3%) の1.A.C 又は活性炭を加え活性茨処理せる場合の各灰分除去率を示す. 8 0 ' Cにて 3 0分間際蝕せしめた後，小型溜過試験器を用 2の条件にて恒温恒圧癌過を行う. い向日O ' C，]k g / c r n Tab.' 6D e a s h i n go fa 伍n a t i o ns y r日pbyt h e1 .A .C ands e v e r a la c t i v ec a r b o n s ( 8 0 O C， 30r n i n ) I~吋 I A C i m z叶 i n a l l 1 . 32 . 63 . 9. ' i. 0I b o n3 . 0 fa t e dI Su1 a s h %1 3 . 8 3， 3 . 2 33 . ] 73 . ] 23 . 0 ③ 3 . 7 0 ( p e rs o l i d ) L ー一一一一一一一司 i m i 引 1 1 5 . 61 7 . 21 8 . 52 4 . 5 1 3. 4 e o ' / ( )I … l r gσ b 叩 o nlS n 卸t 民 ε a r ηT C . 3 3 g (対固形分 0 . 6 % ) のl l i 3 1 土にて p r c c o a t 湿布は 0 ptEamc a 「 I b o n 3.0% 2 である . j す.滋遇面積は ] 3 . 5 c m 苛1.ん C 処理の場合は添加せる石灰乳;及び1.A .C 中の水分による i 党結 3 . 7 8 蜜の稀釈が見られるから，このE 音波法皮と向ーにするた一一一 1] . 3 l l i!Rに予め適当量の7 . K め一般の活性茨の場合には供試洗t l を加えた a 活過時間と泊過萱(単位間過面積当りの謂液 ( I I ) I .A .C による洗糖蜜の脱色中の固形分E量にて表わす) の関係を Fig.4に示す. 洗f 皆蛮に対し固形分当り 3 %のI.A .C 処理により 61 .7 %の脱色がみられたが実験[1J( b )に述べた如く1. ( 叫 e3;0 υ 、 A.C単独による処理は pHの低下を来す.故に適正な “ . . d pH維持に必要にして充分な 0 . 2 8 5m.r n o1 . CaO/gI .A . t 再 C の石灰乳を予め洗階玄に添加せる場合の1.A.C に。2.0 ー ' て = 。・百自f 件は 8 0C，3 0分についても脱色試験を行った. 接条 ! 3 也... よる洗傍玄脱色試験を試みた. !じ授のための市販活性茨う ' " g .3} ; えび間で・あった.脱色試験法ーは前報Eりに準ずる. F . . b l l Tab.7の如く1.A.C の脱色力は市寂の底化亜銘附活 ) 官茨と 7 .K蒸気附活茨とのほ立中聞に位する. 1.0 . . . U v d E "0 乱』，じ G -o . . '百 U 6 0 < ! ) t 再 E . . 色噌 G o もJ 。 ¥ 、。言・， . o ー 2 0 25 30 ラ 10 15， t i m e ( r n i n s ) F i g .4 . E f f e c to fI .A. C and s e v e r a lc a r b o n s ont h e五l t r a b i l i t yo fa 伍n a t i o ns y r u p . 1:1 .A.C 4:S t e a m c a r b o nA ' 3 :1 .A .Cnonp re -c o a t e d 2 ZnCh c a r b o nA 5:S t e a m . c a r b o nL ' 6 :ZnCh ・c a r b o nB 8 S t e a r n . c a r b o nC / 7 Z n C l z c a r b O nA，nonp re -c o a t e d < ! ) 4 0 。 Fig.4の如く活性炭 A以外の一般活性茨は1.A.C 2 4 6 d o s e% o fc a f o n s e c o l o r i z i n go fa F i g . 3 . D 伍n a t i o ns y r u p by s ε v e r a lc a r b o n s . に比し主主かに沼通性は;J、さい. 珪lZ~土による prc-coat をしない場合は活性炭'1¥b I .A .C に.叱しその路過性が還に小さい事は注目すべき点である. [ I I I ) 1.ん C の洗tfJf~涜過性に与える影響 .C の与える溜液は沼過の初期から光極性が伶1.A 実験(I) (II)に於て1.A .C が市販活性茨に比し，かなり良好な滋過性を与える唱が定性的に観察されたのあり全く透明であるのに反し一般活性炭は全て初期は微粉末の漏出により混淘せる癌液を与えた. 59 兵庫農科大学研究報告 ( IV) 洗糖蜜滑浄に於ける茨酸法と 1 .A .C の組合せ著者は洗糖蜜に対する炭酸法を試み二三の結果を得た (1)即ち茨酸法実施に際し適切な飽充条件を選ぶならば洗糖蜜の謂過性を改善し得る.即ちある条件では未処理洗 0 倍の溜過速皮を得る事ができた. この事は糖蜜の約2 ( I I I )に於て 1 .A.C が未処理洗糖蜜の約 8倍の溜過速度を与えた事と対比すれば極めて重要な事である.更に茨酸法により洗精霊純熔率の上昇，脱色及び塩類除去が見られる.然し茨酸法により洗糖蜜の澗過速皮を高めんとする方向と色価を低下せしめんとする方向が逆であり大なる謂過速度を与える飽充条件では色価の低下率が比較的小である. 又茨眠法により処理せる洗精霊穂波の pHが高い事は種々の困難性を残す. 1 .A. C は ( 1 )( I I )( I I I ) の突験に示される如く一般活性茨に比し洗糖蜜清海に於てはかなり高い性簡を有するもの L様了である J然し炭酸冶処理による洗糖蜜の純 .A .C 処理によ倍率上昇皮が 3-4であるのに比し 1 るそれは 1前後である. 以上の諸事実から帰納し得る事は高躍過性を与える茨陛法飽充条件により処理せる洗糖蜜を 1 .A.C処理し . 0前後に引き下げる方法を洗て色価を改善し， pHを 7 糖蜜清浄法のーっとして検討する必要性があるという事である. 0 Tab.8に Bx55 . 3 ，終洗糖蜜に対し飽充時 pH9 末 pH9 . 2，石灰添加量 1.5% (対洗糖蜜固形分)， 5 50C の飽充条件で茨酸法を行ったものに対固形分 2 %のI . A . C を作用せしめた場合の結果を示す. 0C，石灰乳添加 0 の没穏蜜に対し 5 5 .同じく Bx55 量 1 .5-4 . 6 % ， pH9 . 3，で茨酸法を行い招過後，第二茨酸飽充を行い pH8 . 5にせるものに 2% p c rs o l i dの I .A .Cを作用せしめた結果を示した. Tab.8より知れる事は茨酸決を行った洗糖蜜の pH は 1 .A .Cにより低下するがその程度は 2 %の 1 .A . C を添加する場合は炭酸法突施後躍液の pHを 8 . 5前後にしなければならない.然し乍ら上記の事から茨酸法 .A .C の組合せは洗縮蜜清浄法として優れたものと 1 と考え得る. Tab.8 . E任e c to f1 .A .C ont h ec 1a r i f i e da f f i n a t i o n s y r u p .byc a r b o n a t a t i o np r o c e s s d i t i o n s C a r b o n a t i n g∞n pH pH CaO 。 C 第 1巻第 2号 ι . l 順眠位は So 四E 凹皿 ELT ' . o IE-HA 腿R 叩D 町Yの法則に従う同-fI価面陽イオオ.ン順蹟位は離液1 順 )￨眠民列と逆の関係になる.叉陽イに於てはそのl 1 民列に従い 7 1<.和傾向のオン交換主主は対立陰イオンの離液1 大なる程大となる.又対立陰イオンを同じくする各種塩類を同一当量ずつ混合せる場合も各陽イオンの被交換量順位はSClIULTZE-HARDY の法H iJに従う. 3~6対図形分のI. A.C で処理された洗糖蜜の灰分除去率は約24% であったが洗糖蜜中の F ， c Ca，Mg.K 等の除去もー応 SCHULTZE・HARDY の法則に従う事が判明した. ( 2 ) I .A. C による洗糖蜜の脱色率は市販の塩化亜鉛附活茨と水蒸気附活茨の中聞に位する. ( 3 ) I .A.C 処理により洗糖密の櫨過速度は未処理のもの L約 8倍に達した.同一試験淡による市版活性茨は室土による p r c 一例を除き遥かに低い性簡を示した.迭E c o a t i n g を行わない場合は全ての活性茨がより低い性能を示した. 仏)洗糖蜜に対し茨酸冶を行うと可成りの清浄効果がみられるが，倫相当量の灰分，非糖性有機成分，色素を含有し，然もその pHは高い.この茨酸法施行後の洗糖 e rs o l i dの 1 .A.C を作用せしめる蜜に対して 2% p とき次の如き滑浄効果が認められた. 1 ) 脱色率 40-50~6 2 ) 灰分除去率 17-19% . 0 4 ) pHの低下 1 . 8 1 . 9 3 ) 純結率の上昇度約 1 (終始御懇篤な御指導を賜わりし浜口栄次郎先生に深茜の諮j 忍-を表する) . Summary .C)p r e p a r e d Ani o n e x c h a n g e a b l ea c t i v ec a r b o n( 1 .A bys u l p h o n a t i o no fcarbon3:'?~ous _ mate~ials，. wa~ i n v e s t i g a t e dw i t hav i e wt ou t i l i z e_f o rt h cc 1a r i f i c a t i o n 侃n a t i o ns y r u pi ns u g a rr c f i n e r y . o fa Fort h i sp u r p o s e .t h ea u t h o re x a m i n e d .t h ed e a s h i n g c o l o rr e m o v a land五l t r a b i l i t yo ft h ea f f i n a t i o ns y r u p byt h e1 .A. C .B e s i d e st h o s ， e h ei n v e s t i g a t e d-t h e c o m b i n e dmcthodo ft h cc a r b o n a t i o np r o c c s sandt h e 1a r i 五c a t i o no fa f f i n a t i o n 1 .A.C a p p l i c a t i o ni nt h ec s y r u p . Thcr e s u l t swぽ . csummarizeda sf o l l o w s ; ( 1 ) Thed e a s h i n gp c rc c n to ft h ea伍 n a t i o ns y r u p byt h e1 .A.C (3%on s o l i di nt h cs y r u p ) wasn c a r f y24%.andt h e_ra~k o f~he .~emoved a m o _ u n t so f F e .C a .MgandK fromt h ea 伍n a t i o ns y r u pf o l l o w e d t z e Hardy'sl a w . t ot h eSchu1 ( 2 ) Thec o l o rr e . m o v a lo f~he a 筒n a t i o ns y r u pby 缶 na nds t a n d a r d t h e1 .A.C r a n k e db e t w e e nC a r b o r a N o r i tt y p e . .f o rt h 巴 f i 1 tr a b i l i t y .t h ea 缶n a t i o ns y r u pt r e (3)λs a t e d .w i t ht h e1 .A.C showeda b o u te i g h tt i m e sa s . su n t r e a t e do n e . muchf l o wr a t ea ‘n o n s u g a r s . ( 4 ) Thec o n s i d e r a b l eamountsofω九 l 1r e m a i n e d c o l o r i n gm a t t e r sanda l k a l i n es u b s t a n c e ss ti i nt h ea f f i i n a t i o ns y r u p sa f t e rt h ec a r b o n a t i o no fi t . Thea u t h o rexaminedt h ee f f e c to fthe1 .A .C ( 2% ons o l i di nt h es y r u p ) ont h ec 1 a r i f i e ds y r u pb yc a r b o n a t a t i o np r o s e s s .Ther e s u l t sw e r ea sf o l l o w s ; ] ) c o l o rr e m o v a lw e r e40・50~6 2 ) d e a s h i n gw e r e1 7 ・ 19% 3 ) pHd r o p p e d1 . 8 ・ 1 . 9 4 ) t r u ep u r i t yr a i s e da b o u t1 . 0 . 引用文献 (1)河本E彦:兵庫農大研究報告， l (良化銘)， ( 1 9 5 3 ) 1 9 ( 2 ) 小田良平，潜水博:イオン交換樹脂(19 5 0 ) ( 1 9 5 3 ) ( 3 ) 石垣秀閲:兵庫農大研究報告別農化笥)15 総括仏) 浜口栄次郎，潜水俊秀，河本正彦:精糖皮術研究会誌 3 .8 7( 1 9 5 4 ) ( 1 ) 各種湯イオンの 1 .A .C による被交換庇諸君主の 60