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糖液の精製
客先は他社のイオン交換樹脂を長年使われているが、度重なる値上げのために製造コストが上昇し続けており、コストダウンのためイオン交換樹脂銘柄の変更を検討された。当社への相談内容はコストダウンが第一であるが、イオン交換樹脂の性能は現行品と同等であることも必須条件とされた。具体的には、糖液の管理項目である、脱色性能を示す色価、脱塩性能を示す電気伝導率とpH、糖液特有のBrixと濁度が既存品と同等であるというもの。
【試験概要】
客先での処理フローと同様に、イオン交換樹脂による多段処理を行った。処理液の液質が既存品と同等であることを確認するため、既存品と当社提案品の2系列を準備し、糖液の通液試験を行った。評価項目は客先から希望のあった、色価、電気伝導率、pH、Brix、濁度とし、両方のイオン交換樹脂処理液を分析して各値を比較した。
【課題】
①コストダウン
既存品と同等性能かつ、より安価な品目を選定する必要がある。
②評価項目の実数値における実機との差
実機において、評価項目は基準値が設けられている。ラボにおける小規模検証では、同一品目においても実機と同等の数値が得られるとは限らない。
③実機における加温
糖液は粘性が高く、実機においては加温しながらの通液となる。
④繰り返し性能の確認
通液と再生を繰り返しての運用となる。糖液処理においては、有機物がイオン交換樹脂表面に付着し、反応性を低下させる恐れがある。よって繰り返し性能を評価するため、ラボ評価においても薬液再生およびその後の性能を確認する必要がある。
室町ケミカルの解決方法
①コストダウン
世界中のメーカー品の中から、基本物性が既存品と同等かつ安価な品目を選定した。さらにその中から製糖業界へ納入実績のある品目を選び、提案した。提案品の基本物性以外の部分について、既存品との同等性を確認するため、比較試験を実施する。
②評価項目数値における実機との差
当社提案品だけではなく、客先が現在使われているイオン交換樹脂との比較とした。提案品、既存品ともに同じ条件で試験を行うことでスケール差がなくなり、比較が容易となった。ラボ評価においては、実機の基準値でなく同一試験における現行品の数値を基準とし、提案品の性能を評価した。
③実機における加温
試験でも同条件で加温しながら通液することで粘性の問題は解決し、より実機に近い条件で試験を実施できた。原液充填用の容器をウォーターバスに浸漬させ、指定の温度で保持した。また、イオン交換樹脂充填用のカラムにはジャケットカラムを採用し、ジャケットカラムに温水を循環させることで通液中の温度も保持できるようにした。
④繰り返し使用性能の確認
繰り返し使用における性能を評価するためサイクル試験を実施した。糖液通液→再生を1サイクルとし、3サイクル繰り返した。
【結果】
3サイクルの繰り返し試験において、2系列の処理液評価項目を比較した。
① 電気伝導率
現行品・提案品ともに処理液電気伝導率は0.3～0.6µS/cmの範囲であった。値の差は見られるものの1µS/cm以下という非常に低いレベルであり、原液の値を比較しても非常に低い範囲にある。よって2系列の処理液電気伝導率は同等とみなした。
② pH・Brix
現行品・提案品の結果は同等であった。イオン交換樹脂に通液することによる、原液の変性も生じなかった。
③ 着色・濁度
現行品・提案品の結果は同等であった。
以上の結果より提案品は現行品と同等の性能を備えると判断する。