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課題

被濾過流体カフェイン除去及び清澄化の両者を良好に実現でき、しかも柔軟で種々の形状に加工可能である、フィルター及びその製造方法、並びに該フィルターを用いた濾過システム、カフェイン除去システム及びカフェイン除去方法の提供。

解決手段

酸性白土若しくは活性白土又はこれらの組合せ、セルロース繊維、及びポリアミンエピクロロヒドリン樹脂を含むフィルター及びその製造方法、並びにこれを備える濾過システム、カフェイン除去システム及びカフェイン除去方法が提供される。

概要

背景

従来、被濾過流体から所望の成分を除去するための種々の濾過材が提案されている。
特許文献1は、微細粒状物質及びセルロース繊維粘着性マトリックスを含む濾過材シートにおいて、前記の微細な粒状物質及び前記のセルロース繊維の少なくとも一方の表面がポリアミドポリアミンエピクロロヒドリンカチオン型樹脂によって調整され、そして前記マトリックスはカナダ標準濾水度で600ml以下を示すような叩解されたセルロース繊維から成ることを特徴とする濾過材シートを記載する。特許文献1は上記粒状物質としてケイソウ土及びパーライトを記載する。

特許文献2は、セルロースパルプ及び微粒フィルター要素無機カチオン表面荷電改質剤によって処理して、引き続く無機アニオン性荷電改質剤の付着に対して該フィルター要素の表面を受容性とする工程、次いで熱処理フィルター要素を無機アニオン性荷電改質剤にて荷電改変する工程、及び該フィルター要素を、負のゼータ電位及び少なくとも2.5kg/2.54cmの湿潤強さを有するシートに成形する工程を含む、アニオン性電気動学的捕集電位を有するカチオン性超微細混入物用のフィルター媒体製法を記載する。

特許文献3は、セルロース繊維とシリカベースとする粒状物又は繊維との濾過エレメント及びエレメントの表面に結合された電荷変性量の陽電荷変性系を具備する濾材を記載する。

特許文献4は、内部に固定した微粒濾過助剤と微粒イオン交換樹脂粒子を有する自立繊維マトリックスからなり、前記微粒濾過助剤と微粒イオン交換樹脂粒子が前記マトリックスの横断面全体に実質的に均一に分散されていることを特徴とするフィルターシートを記載する。また、特許文献4は、該フィルターシートをホトレジスト溶液からのイオン不純物の除去に用いることを記載する。

また従来、コーヒー等のカフェイン含有飲料からカフェインを除去する方法が種々提案されている。

特許文献5は、カフェインを含有する水溶液活性白土または酸性白土と接触させることにより、水溶液から選択的にカフェインを除去する方法を記載する。

特許文献6は、緑茶抽出物を、エタノールと水の重量比が91/9〜97/3の混合溶液に溶解させ、活性炭及び酸性白土又は活性白土と接触させる方法によって得られた低カフェイン緑茶抽出物を配合した、非重合体カテキン類を0.03〜1.0重量%含有する容器詰飲料を記載する。

特許文献7は、フィルタマトリックスの質量を基準として20質量%〜80質量%の範囲で平均粒径が0.1μm〜100μmである活性白土粉末若しくは酸性白土粉末と、フィルタマトリックスの質量を基準として80質量%〜20質量%の範囲で超高分子量ポリエチレン粉末若しくは高分子量ポリエチレン粉末結着剤として)と、を含むフィルタマトリックス、を有する、フィルターを記載する。

概要

被濾過流体のカフェイン除去及び清澄化の両者を良好に実現でき、しかも柔軟で種々の形状に加工可能である、フィルター及びその製造方法、並びに該フィルターを用いた濾過システム、カフェイン除去システム及びカフェイン除去方法の提供。酸性白土若しくは活性白土又はこれらの組合せ、セルロース繊維、及びポリアミンエピクロロヒドリン樹脂を含むフィルター及びその製造方法、並びにこれを備える濾過システム、カフェイン除去システム及びカフェイン除去方法が提供される。

目的

本発明は、上記の問題に鑑み、被濾過流体の清澄化及び及びカフェイン除去の両者を良好に実現でき、しかも柔軟で種々の形状に加工可能である、フィルター及びその製造方法、並びに該フィルターを用いた濾過システム、カフェイン除去システム及びカフェイン除去方法の提供を目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

請求項2

30質量%以上79質量%以下の、前記酸性白土若しくは活性白土又はこれらの組合せ、20質量%以上69質量%以下の前記セルロース繊維、及び1質量%以上3質量%以下の前記ポリアミンエピクロロヒドリン樹脂を含み、前記酸性白土若しくは活性白土又はこれらの組合せが、粒径0.1μm以上100μm以下の粒子状であり、前記セルロース繊維のカナダ標準濾水度が800ml以下である、請求項1に記載のフィルター。

請求項3

厚み2mm以上9mm以下のシートである、請求項1又は2に記載のフィルター。

請求項4

フィルターの製造方法であって、30質量部以上79質量部以下の、酸性白土若しくは活性白土又はこれらの組合せ、20質量部以上69質量部以下のセルロース繊維、1質量部以上3質量部以下のポリアミンエピクロロヒドリン樹脂、及び分散媒を含む分散体を調製すること、前記分散体を支持体上に配置し、次いで前記分散媒を除去して前記支持体上にフィルターを形成すること、及び前記フィルターから前記支持体を除去することを含み、前記酸性白土若しくは活性白土又はこれらの組合せが粒径0.1μm以上100μm以下の粒子状であり、前記セルロース繊維のカナダ標準濾水度が800ml以下である、方法。

請求項5

請求項1〜3のいずれか一項に記載のフィルターを備える、濾過システム

請求項6

カフェイン含有流体を導入するための導入口を有する容器と、前記容器内に配置された請求項1〜3のいずれか一項に記載のフィルターと、を備える、カフェイン除去ステム

請求項7

カフェイン含有流体からカフェインを除去する方法であって、請求項1〜3のいずれか一項に記載のフィルターでカフェイン含有流体を濾過することを含む、方法。

技術分野

0001

本発明は、フィルター及びその製造方法、並びに濾過システムに関する。本発明の特定の態様はカフェイン除去ステム及びカフェイン除去方法に関する。

背景技術

0002

従来、被濾過流体から所望の成分を除去するための種々の濾過材が提案されている。
特許文献1は、微細粒状物質及びセルロース繊維粘着性マトリックスを含む濾過材シートにおいて、前記の微細な粒状物質及び前記のセルロース繊維の少なくとも一方の表面がポリアミドポリアミンエピクロロヒドリンカチオン型樹脂によって調整され、そして前記マトリックスはカナダ標準濾水度で600ml以下を示すような叩解されたセルロース繊維から成ることを特徴とする濾過材シートを記載する。特許文献1は上記粒状物質としてケイソウ土及びパーライトを記載する。

0003

特許文献2は、セルロースパルプ及び微粒フィルター要素無機カチオン表面荷電改質剤によって処理して、引き続く無機アニオン性荷電改質剤の付着に対して該フィルター要素の表面を受容性とする工程、次いで熱処理フィルター要素を無機アニオン性荷電改質剤にて荷電改変する工程、及び該フィルター要素を、負のゼータ電位及び少なくとも2.5kg/2.54cmの湿潤強さを有するシートに成形する工程を含む、アニオン性電気動学的捕集電位を有するカチオン性超微細混入物用のフィルター媒体製法を記載する。

0004

特許文献3は、セルロース繊維とシリカベースとする粒状物又は繊維との濾過エレメント及びエレメントの表面に結合された電荷変性量の陽電荷変性系を具備する濾材を記載する。

0005

特許文献4は、内部に固定した微粒濾過助剤と微粒イオン交換樹脂粒子を有する自立繊維マトリックスからなり、前記微粒濾過助剤と微粒イオン交換樹脂粒子が前記マトリックスの横断面全体に実質的に均一に分散されていることを特徴とするフィルターシートを記載する。また、特許文献4は、該フィルターシートをホトレジスト溶液からのイオン不純物の除去に用いることを記載する。

0006

また従来、コーヒー等のカフェイン含有飲料からカフェインを除去する方法が種々提案されている。

0007

特許文献5は、カフェインを含有する水溶液活性白土または酸性白土と接触させることにより、水溶液から選択的にカフェインを除去する方法を記載する。

0008

特許文献6は、緑茶抽出物を、エタノールと水の重量比が91/9〜97/3の混合溶液に溶解させ、活性炭及び酸性白土又は活性白土と接触させる方法によって得られた低カフェイン緑茶抽出物を配合した、非重合体カテキン類を0.03〜1.0重量%含有する容器詰飲料を記載する。

0009

特許文献7は、フィルタマトリックスの質量を基準として20質量%〜80質量%の範囲で平均粒径が0.1μm〜100μmである活性白土粉末若しくは酸性白土粉末と、フィルタマトリックスの質量を基準として80質量%〜20質量%の範囲で超高分子量ポリエチレン粉末若しくは高分子量ポリエチレン粉末結着剤として)と、を含むフィルタマトリックス、を有する、フィルターを記載する。

先行技術

0010

特開昭55−129124号公報
特開昭56−124415号公報
特開平4−504379号公報
特表2000−516133号公報
特開平6−142405号公報
特開2005−176760号公報
特開2013−123662号公報

発明が解決しようとする課題

0011

活性白土粉末及び酸性白土粉末は強い吸着能及び触媒能を有し、カフェインを良好に吸着することが知られている。しかし、例えば特許文献5及び6に記載されるような粉末状の濾過材を用いる方法では、カフェイン等の目的成分を除去した後の濾液から濾過材を除去するために追加の固液分離処理が必要であり、工程が煩雑になるという問題があった。そして、活性白土粉末及び酸性白土粉末は通常微細な粒子粒径数10nm〜数μm)であるため、使用後に活性白土粉末又は酸性白土粉末と濾液とを分離することは困難であった。一方、例えば特許文献7に記載されるような濾過材は、柔軟性に乏しいため、表面積が大きい(従って濾過処理効率がより良好な)フィルターを成形することが困難であるという問題があった。

0012

更に、例えばカフェイン含有飲料等のカフェイン含有流体においては、濁った外観を呈することが不都合な場合がある。そして、このような濁った外観が望まれない場合には、カフェインの除去に加えて、濁り及び濁りの前駆物質、例えば茶抽出液に含まれる成分(例えばカテキンアミノ酸、糖類、各種の高分子化合物等)を除去する処理が必要である。しかし、カフェイン含有流体の清澄化及びカフェイン除去を同時に、すなわち同一のフィルターで、実現できるようなフィルターは従来提供されていない。

0013

本発明は、上記の問題に鑑み、被濾過流体の清澄化及び及びカフェイン除去の両者を良好に実現でき、しかも柔軟で種々の形状に加工可能である、フィルター及びその製造方法、並びに該フィルターを用いた濾過システム、カフェイン除去システム及びカフェイン除去方法の提供を目的とする。

課題を解決するための手段

0014

本発明の一態様は、酸性白土若しくは活性白土又はこれらの組合せ、セルロース繊維、及びポリアミンエピクロロヒドリン樹脂を含むフィルターを提供する。

0015

本発明の別の態様は、上記フィルターを備える濾過システムを提供する。

0016

本発明の更に別の態様は、カフェイン含有流体を導入するための導入口を有する容器と、該容器内に配置された上記フィルターと、を備える、カフェイン除去システムを提供する。

0017

本発明の更に別の態様は、カフェイン含有流体からカフェインを除去する方法であって、上記フィルターでカフェイン含有流体を濾過することを含む、方法を提供する。

0018

本発明の更に別の態様は、フィルターの製造方法であって、
30質量部以上79質量部以下の、酸性白土若しくは活性白土又はこれらの組合せ、
20質量部以上69質量部以下のセルロース繊維、
1質量部以上3質量部以下のポリアミンエピクロロヒドリン樹脂、及び
分散媒
を含む分散体を調製すること、
該分散体を支持体上に配置し、次いで該分散媒を除去して該支持体上にフィルターを形成すること、及び
該フィルターから該支持体を除去すること
を含み、
該酸性白土若しくは活性白土又はこれらの組合せが粒径0.1μm以上100μm以下の粒子状であり、
該セルロース繊維のカナダ標準濾水度が800ml以下である、方法を提供する。

発明の効果

0019

本発明によれば、被濾過流体の清澄化及びカフェイン除去の両者を良好に実現でき、しかも柔軟で種々の形状に加工可能である、フィルター及びその製造方法、並びに該フィルターを用いた濾過システム、カフェイン除去システム及びカフェイン除去方法が提供される。

図面の簡単な説明

0020

本発明の一態様に係るカフェイン除去システムの例を示す図である。
本発明の一態様に係るカフェイン除去システムにおける容器及びフィルターの例を示す図である。

0021

以下、本発明の典型的な実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されず、本発明の範囲内において当業者が種々変形又は改変できることが意図される。

0022

<フィルター>
本発明の一態様は、酸性白土及び/又は活性白土、セルロース繊維、及びポリアミンエピクロロヒドリン樹脂を含む、フィルターを提供する。酸性白土及び活性白土は高いカフェイン除去性能を有し、従って本開示のフィルターは高いカフェイン除去性能を有する。

0023

本開示のフィルターは、酸性白土及び/又は活性白土とセルロース繊維とを含むため、酸性白土及び/又は活性白土はセルロース繊維のネットワークによって良好に保持されていることができる。従って本開示のフィルターによれば、比較的多量の酸性白土及び/又は活性白土の使用によってもセルロース繊維の寄与によりフィルターからの酸性白土及び/又は活性白土の脱落は生じにくいため、良好なカフェイン除去性能の長期間の持続が可能である。また、酸性白土及び活性白土自体の通液性は必ずしも良好ではないと考えられるが、本開示のフィルターにおいては、酸性白土及び/又は活性白土がセルロース繊維間に分布していることによって良好な通液性が実現される。従って本開示のフィルターにおいてはカフェイン除去性能(すなわち単位通液量当たりのカフェイン除去量)と通液性とがともに良好であることによって、優れたカフェイン除去処理効率が実現される。更に、本開示のフィルターは被濾過流体の清澄化にも有効である。すなわち本開示のフィルターは被濾過流体のカフェイン除去と清澄化とを同時に実現しうるという特異な利点を有する。

0024

ポリアミンエピクロロヒドリン樹脂は、セルロース繊維に正のゼータ電位を与え、セルロース繊維間の結合剤として有効である。これにより、セルロース繊維を含むフィルターマトリクスが良好な機械強度を有して形成される。また、本開示のフィルターは、セルロース繊維を用いていることにより、従来のフィルター、例えば前述の特許文献7に記載されるような超高分子量ポリエチレン粉末又は高分子量ポリエチレン粉末と活性白土粉末又は酸性白土粉末との組み合せを含むフィルターと比べて柔軟性に極めて優れる。柔軟なフィルターは種々の形状に加工可能であり、従って所望に応じた種々の装置設計(例えば濾過面積)を可能にする。よってこのような柔軟なフィルターによれば良好な濾過効率を容易に実現できる。特に、本開示のフィルターは、比較的多量の酸性白土及び/又は活性白土を有しながら比較的薄い(例えば約2mm〜約9mmのような)シート状とすることが可能である。このようなシート状フィルターは、例えばブロック状のフィルターと比べて清澄化性能及びカフェイン除去性能を大きくできるという利点を有する。

0025

以下、フィルターの各成分について更に説明する。

0026

(酸性白土及び活性白土)
本開示のフィルターは、酸性白土若しくは活性白土又はこれらの組合せを含む。
本開示で、「酸性白土」とは、モンモリロナイトを主成分とし、水に懸濁させるとH+を放出する粘土を意図する。酸性白土は天然産出するモンモリロナイト系粘土であることができる。典型的な態様において、酸性白土は、少量のクリスバル石を含む。本開示で、「活性白土」とは、上記酸性白土を熱酸処理して得られるものを意図する。酸性白土及び活性白土は、それぞれ、一般的な化学成分として、SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等を含有することができる。好ましい態様において、酸性白土及び活性白土は、それぞれ、SiO2/Al2O3比約3以上約12以下、又は約4以上約10以下を有することができる。好ましい態様において、酸性白土及び活性白土は、それぞれ、Fe2O3を約1.0質量%以上約5質量%以下、CaOを約0質量%以上約1.5質量%以下、MgOを約1質量%以上約7質量%以下含有することができる。好ましい態様において、酸性白土は、主な化学組成SiO2約70%〜約75%及びAl2O3約13%〜約15%を有し、他にH2O、OH-等を含むことができる。また、好ましい態様において、活性白土は、主な化学組成SiO2約70%〜約80%及びAl2O3約8%〜約15%を有することができる。好ましい態様においてフィルターは酸性白土を含む。

0027

好ましい態様において、酸性白土及び活性白土はそれぞれ粒子状である。好ましい態様において、粒子状の酸性白土及び活性白土は、それぞれ、粒径約0.1μm以上約100μm以下、又は約10μm以上約50μm以下を有する。本開示で、粒径とは、レーザ回折散乱法で測定される体積基準で測定したメジアン径である。粒径が約0.1μm以上である場合、酸性白土及び/又は活性白土の取り扱い性が良好であることによってフィルターの製造が容易である点で有利であり、約100μm以下である場合、フィルターのカフェイン除去性能が良好であるとともにフィルターから酸性白土及び/又は活性白土が脱落しにくい点で有利である。

0028

好ましい態様において、酸性白土及び活性白土の比表面積は、それぞれ約1m2/g以上約500m2/g以下、又は約50m2/g以上約350m2/g以下である。また、酸性白土についての好ましい態様において、比表面積は約50m2/g以上約150m2/g以下である。本開示で、比表面積は、BET方法で測定される値である。上記比表面積が約1m2/g以上である場合、フィルターのカフェイン除去性能が良好であり、約500m2/g以下である場合、酸性白土及び/又は活性白土の取り扱い性が良好であることによってフィルターの製造が容易である。

0029

酸性白土及び活性白土はそれぞれ市販品であってもよい。市販で入手可能な酸性白土の例としては、ミズカエース#600(水澤化学社(日本国東京都中央区)から市販で入手可能)等が挙げられる。市販で入手可能な活性白土の例としては、「ガレオアースV2」(水澤化学社製商品名(日本国東京都中央区))、及び「活性白土SA35」(東新化成株式会社製商品名(日本国東京都中央区))が挙げられる。

0030

好ましい態様において、フィルター全質量基準での酸性白土及び/又は活性白土の量は、合計で、約30質量%以上約79質量%以下、又は約60質量%以上約79質量%以下である。酸性白土及び/又は活性白土の量が約30質量%以上である場合、フィルターのカフェイン除去性能が良好であり、約79質量%以下である場合、セルロース繊維を本開示で記載する好適量使用することによる利点を良好に得ることができる。

0031

好ましい態様において、セルロース繊維100質量部に対する酸性白土及び/又は活性白土の量は、合計で、約50質量部以上約500質量部以下、又は約100質量部以上約400質量部以下である。セルロース繊維100質量部に対する酸性白土及び/又は活性白土の量が約50質量部以上である場合、カフェイン除去性能が良好であり、約500質量%以下である場合、フィルターの成形性、形状維持性及び柔軟性が良好であり、また酸性白土及び/又は活性白土の脱落を良好に回避できる。

0032

(セルロース繊維)
セルロース繊維は、種々の任意のセルロース源、例えば木材パルプコットン等から得ることができ、より典型的には木材パルプから得ることができる。セルロース繊維は天然セルロース繊維でも再生セルロース繊維でもよい。典型的な態様においてセルロース繊維は天然セルロース繊維である。

0033

好ましい態様において、セルロース繊維のカナダ標準濾水度は約800ml以下である。本開示で、カナダ標準濾水度とは、カナダ標準濾水度法(JIS P 8121 2012年度版、又はISO5267に準拠)に従って測定される値であり、本開示のフィルターが含むセルロース繊維全体として測定したときの値である。セルロース繊維のカナダ標準濾水度が約800ml以下である場合、フィルターの清澄化及びカフェイン除去の性能が良好である。セルロース繊維のカナダ標準濾水度は、原料を叩解してセルロース繊維を生成する際の叩解条件を調整することで所望範囲に制御できる。

0034

好ましい態様において、本開示のフィルターが含むセルロース繊維は、カナダ標準濾水度が約+100mlから約−600mlであるように精砕されたセルロースパルプ(以下、高精製パルプともいう。)と、通常の寸法(例えばカナダ標準濾水度が+400mlから+800ml)であるセルロースパルプ(以下、標準セルロースパルプともいう。)とのブレンド物であることができる。上記の標準セルロースパルプ及び高精製パルプは、例えば特開2000−516133号公報に記載されているような方法で得ることができる。上記のブレンド物の好ましい態様において、標準セルロースパルプ:高精製パルプの質量比は、約0.6:1〜約30:1であることができる。標準セルロースパルプと高精製パルプとのこのようなブレンド物は、例えば標準セルロースパルプのみで構成されているセルロース繊維と比べて、酸性白土及び/又は活性白土のより良好な保持の観点でより有利である。

0035

例示の態様において、セルロース繊維の原料(例えば木材パルプ)のカナダ標準濾水度は、例えば約400ml以上約800ml以下の範囲であることができる。

0036

好ましい態様において、フィルター全質量基準でのセルロース繊維の量は、約20質量%以上約69質量%以下、又は約20質量%以上約50質量%以下、又は約20質量%以上約30質量%以下である。セルロース繊維の量が約20質量%以上の場合、フィルターの成形性、形状維持性及び柔軟性が良好であるとともにセルロース繊維が酸性白土及び/又は活性白土を良好に保持でき、約69質量%以下の場合、酸性白土及び/又は活性白土を本開示で記載する好適量使用することによる利点を良好に得ることができる。

0037

(ポリアミンエピクロロヒドリン樹脂)
本開示のフィルターはポリアミンエピクロロヒドリン樹脂を含む。ポリアミンエピクロロヒドリン樹脂は、正のゼータ電位を安定的に与えてフィルターにおけるセルロース繊維の結合剤としての作用を良好に発揮する。

0038

ポリアミンエピクロロヒドリン樹脂は、例えばポリアミドポリアミンとエピクロロヒドリンとの反応生成物等であることができる。ポリアミドポリアミンは、例えばジカルボン酸ポリアルキレンアミンとを反応させて得ることができる。

0039

ジカルボン酸としては、芳香像及び脂肪族のジカルボン酸を例示でき、例えばアジピン酸アゼライン酸ジグリコール酸シュウ酸マロン酸等が挙げられる。

0040

ポリアルキレンポリアミンとしては、少なくとも2つの第1級アミン基と少なくとも1つの第2級アミン基とを含むポリアルキレンポリアミン、例えばジエチレントリアミントリエチレンテトラミンテトラエチレンペンタミン等が挙げられる。

0041

ポリアミンエピクロロヒドリン樹脂は、より具体的には、例えば米国特許第2,926,116号、第2,926,154号、第3,224,986号、第3,332,901号及び第3,382,096号明細書に記載されるものであってよく、また市販品であってもよい。市販品としては、ポリカップ(POLYCUP)、カスカミド(CUSCAMID)、ノプコボンド(NOPCOBOND)等を例示できる。

0042

好ましい態様において、フィルター全質量基準でのポリアミンエピクロロヒドリン樹脂の量は、約1質量%以上約3質量%以下、又は約1質量%以上約2質量%以下である。ポリアミンエピクロロヒドリン樹脂の量が約1質量%以上である場合、フィルターの機械強度が良好であるとともに、酸性白土及び/又は活性白土の脱落が良好に回避される。一方、ポリアミンエピクロロヒドリン樹脂の量が多すぎると柔軟性が低下する傾向があるが、約3質量%以下である場合、このような不都合のおそれを良好に回避できる。

0043

(フィルターの形状及び特性)
フィルターの形状は種々可能であり、シート、ブロック等が挙げられる。濾過効率が良好である点で、フィルターは好ましくはシートである。好ましい態様において、シートの厚みは約2mm以上約9mm以下、又は約3mm以上約8mm以下である。シートの厚みが約2mm以上である場合、フィルターの機械強度及び濾過性能が良好であり、約9mm以下である場合、フィルターが良好な柔軟性を有するため優れた成形性が得られ、従って良好な濾過効率を与えるような所望に応じた設計が容易である。

0044

好ましい態様において、47mmディスクで、毎分30mLにて、カフェイン濃度0.2mg/mlのカフェイン水溶液を流した時の初期圧損は、約0MPa以上約0.1MPa以下、又は約0MPa以上約0.05MPa以下である。初期圧損が上記範囲である場合、フィルターの濾過性能及び通液性が良好である。

0045

また、通液性の観点から、マノメーター及びフローメーターを備えた装置を使用して測定される、フィルターの通気抵抗は、好ましくは約1.0inH2O以上約50inH2O以下、又は約5inH2O以上約45inH2O以下である。

0046

<フィルターの製造方法>
本発明の別の態様は、フィルターの製造方法を提供する。好ましい態様において、フィルターの製造方法は、
約30質量部以上約79質量部以下の、酸性白土若しくは活性白土又はこれらの組合せ、
約20質量部以上約69質量部以下のセルロース繊維、
約1質量部以上約3質量部以下のポリアミンエピクロロヒドリン樹脂、及び
分散媒
を含む分散体を調製すること、
該分散体を支持体上に配置し、次いで該分散媒を除去して該支持体上にフィルターを形成すること、及び
該フィルターから該支持体を除去すること
を含み、
該酸性白土若しくは活性白土又はこれらの組合せが粒径約0.1μm以上約100μm以下の粒子状であり、
該セルロース繊維のカナダ標準濾水度が約800ml以下である、方法である。

0047

好ましい態様において、上記酸性白土及び活性白土は、それぞれ粒径約0.1μm以上約100μm以下の粒子状である。酸性白土及び活性白土の好ましい態様の詳細はフィルターに関して前述したとおりである。

0048

好ましい態様において、上記セルロース繊維のカナダ標準濾水度は約800ml以下である。セルロース繊維の好ましい態様の詳細はフィルターに関して前述したとおりである。

0049

以下、上記の方法のより具体的な手順の例を説明する。

0050

予め、分散媒(典型的には水)に撹拌しながら酸性白土及び/又は活性白土を添加して分散させて第1の分散液を調製する。これとは別に、セルロース繊維及びポリアミンエピクロロヒドリン樹脂が分散媒(典型的には水)に分散されている第2の分散液を調製する。第2の分散液中に第1の分散液を投入する。例えばこのようにして分散体を得ることができる。

0051

次に、この分散体を支持体上に配置する。支持体はメッシュ等であることができる。公知の抄紙装置等を用いてもよい。次いで、例えば吸引等によって分散媒を除去する。これにより、高多孔度微細孔構造物としてフィルターを支持体上に形成できる。最後に、得られたフィルターから支持体を除去する。

0052

<フィルターの用途>
本発明の別の態様は、上述した本発明の一態様に係るフィルターを備える濾過システム、特にカフェイン除去システムを提供する。好ましい態様において、濾過システム、例えばカフェイン除去システムは、被濾過流体、例えばカフェイン含有流体を導入するための導入口を有する容器と、該容器内に配置された、上述した本発明の一態様に係るフィルターと、を備える。本開示の濾過システムにおいては、フィルター内の酸性白土及び/又は活性白土がセルロース繊維間に良好に保持されているため、処理済流体から酸性白土及び/又は活性白土を分離すること等の追加の処理が不要であるとともに、酸性白土及び/又は活性白土の飛散による作業環境の悪化が生じないという利点が得られる。

0053

濾過システム、例えばカフェイン除去システムの好ましい態様において、フィルターはシート状である。濾過システムにおけるフィルターの好ましい態様の詳細はフィルターに関して前述したとおりである。

0054

本開示のフィルターは清浄化及びカフェイン除去のいずれにおいても優れた性能を有し、本開示の濾過システムは特に有利にはカフェイン除去システムである。しかし例えばカフェインの除去を目的とせず清浄化を目的とする用途に本開示のフィルターを使用することも可能である場合がある。

0055

以下、カフェイン除去システムの例について更に説明する。図1は、本発明の一態様に係るカフェイン除去システムの例を示す図であり、図2は、本発明の一態様に係るカフェイン除去システムにおける容器及びフィルターの例を示す図である。図1及び2を参照し、本開示のカフェイン除去システム1は、カフェイン含有流体を導入するための導入口を有する容器11と、該容器内に配置されたフィルター12とを備えていればよく、任意の構成が可能である。
例示の態様において、図1を参照し、カフェイン除去システム1は、流体供給部10とカフェイン除去部20とを有するように構成できる。カフェイン除去部20は容器11及びこの中に配置されたフィルター12を有することができる。この構成では、流体供給部10から流路L1を介してカフェイン除去部20にカフェイン含有流体が供給され、カフェイン除去部20においてカフェインが除去された処理済流体が流路L2を介して送出される。

0056

図2を更に参照し、カフェイン除去システム1は、カフェイン含有流体を導入するための導入口111を有する容器11と、容器11内に配置されたフィルター12とを備える。より典型的な態様に係るカフェイン除去システムは、図2に示すように、導入口111及び送出口112を有する容器11、及びフィルター12を備え、導入口111が流路L1によって例えば流体供給部と接続されており、容器11内でフィルター12によってカフェインが除去された処理済流体が送出口112及び流路L2を介して容器外に送出されるように構成されている。

0057

カフェイン除去システムは、所望のカフェイン濃度を有する処理済流体が与えられるように当業者が構成できる。例えば、カフェイン除去システムは、液空間速度SV液温等が可変であるように構成される。

0058

カフェイン含有流体としては、茶(例えば緑茶紅茶ウーロン茶等)、コーヒー、コーラ等の飲料;茶、コーヒー、他のカフェイン含有植物等の抽出液;等が挙げられる。

0059

容器11の材質及びサイズは種々可能であるが、例えば12ZPNフィルターハウジングスリエム社(米国ミネソタ州)製)等のステンレス製容器等が挙げられる。

0060

流体供給部10は、カフェイン含有流体(例えば、コーヒー、茶等のカフェイン含有飲料)の貯蔵タンク等であることができる。

0061

前述したように、フィルター12の形状は、種々可能であるが、好ましい態様においてはシートである。容器内のシートの配置は種々可能であるが、濾過処理効率を良好にする観点から、一般的にはより大きい濾過面積が好ましい。フィルターの濾過面積を大きくする手段としては従来公知の手段を適宜採用できる。例えば前述の特許文献3(特開平4−504379号公報)の第5図及び第6図に記載されるような複数のディスク状のフィルターによって構成されるフィルターカートリッジを本開示のカフェイン除去システムにおいても採用できる。

0062

例えば、バッチ式によるカフェイン除去システムの一例としては、カフェイン濃度0.2mg/mlのカフェイン含有流体からカフェインを90%除去する場合の例として、図2を参照し、容量約4000〜約20000L、例えば約10000L程度の容器11内に、厚み約5mm〜約7mm、直径約12インチ程度の2枚のシート121a,121bを周縁にてシール部材121cでシールして成るセル121を複数セル(例えば16セル)重ねたカートリッジを約10本程度配置した構成を例示できる。

0063

上記のカフェイン除去システムは適宜変更が可能である。例えば、上記流体供給部10に代えて、別のカフェイン除去システムに流路L1を接続し、当該システムから供給される処理済流体から更にカフェインを除去することができる。
また、上記に代えて、下記(a)〜(c)のうちの一種以上の手段を経たカフェイン含有流体をカフェイン除去部20に供給することができる。
(a)遠心分離手段
(b)限外濾過微細濾過精密濾過逆浸透膜濾過、電気透析、又は生物機能性膜等の膜濾過手段
(c)イオン交換樹脂、活性炭若しくはゼオライト等の吸着剤充填されているカラムフィルタープレス、又はスパクラを有する濾過手段
例えば、遠心分離によってカフェイン含有流体を得た場合には、これをそのままカフェイン除去部20に供給することができる。
更に、カフェイン除去部20の後段に、上記(a)〜(c)のうちの一種以上の手段を更に設けることができる。

0064

本発明の別の態様は、カフェイン含有流体からカフェインを除去する方法であって、上述した本発明の一態様に係るフィルターでカフェイン含有流体を濾過することを含む、方法を提供する。この方法では、本開示のフィルターを用いることにより、カフェイン除去に加えて清澄化も良好に実現可能である。

0065

以上で例説したように、本開示は以下の態様を包含する。
[1]酸性白土若しくは活性白土又はこれらの組合せ、セルロース繊維、及びポリアミンエピクロロヒドリン樹脂を含む、フィルター。
[2] 30質量%以上79質量%以下の、該酸性白土若しくは活性白土又はこれらの組合せ、
20質量%以上69質量%以下の該セルロース繊維、及び
1質量%以上3質量%以下の該ポリアミンエピクロロヒドリン樹脂
を含み、
該酸性白土若しくは活性白土又はこれらの組合せが、粒径0.1μm以上100μm以下の粒子状であり、
該セルロース繊維のカナダ標準濾水度が800ml以下である、[1]に記載のフィルター。
[3] 厚み2mm以上9mm以下のシートである、[1]又は[2]に記載のフィルター。
[4] フィルターの製造方法であって、
30質量部以上79質量部以下の、酸性白土若しくは活性白土又はこれらの組合せ、
20質量部以上69質量部以下のセルロース繊維、
1質量部以上3質量部以下のポリアミンエピクロロヒドリン樹脂、及び
分散媒
を含む分散体を調製すること、
該分散体を支持体上に配置し、次いで該分散媒を除去して該支持体上にフィルターを形成すること、及び
該フィルターから該支持体を除去すること
を含み、
該酸性白土若しくは活性白土又はこれらの組合せが粒径0.1μm以上100μm以下の粒子状であり、
該セルロース繊維のカナダ標準濾水度が800ml以下である、方法。
[5] [1]〜[3]のいずれか一項に記載のフィルターを備える、濾過システム。
[6]カフェイン含有流体を導入するための導入口を有する容器と、
該容器内に配置された[1]〜[3]のいずれか一項に記載のフィルターと、を備える、カフェイン除去システム。
[7] カフェイン含有流体からカフェインを除去する方法であって、[1]〜[3]のいずれか一項に記載のフィルターでカフェイン含有流体を濾過することを含む、方法。

0066

以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明はこれら実施例には何ら限定されない。

0067

[実施例1〜5]
(フィルターの作製)
レーザ回折・散乱法で測定される体積基準でのメジアン径が17μmの粉末酸白土(水澤化学社(日本国東京都中央区)製、商品名「ミズカエース 600」)、カナダ標準濾水度が800ml以下である叩解セルロースを含むセルロース繊維(CarterHoltHarvey社(本社ニュージーランド)から入手可能、カナダ標準濾水度が+400〜+800mlのセルロース繊維と、カナダ標準濾水度が−250mlのセルロース繊維とのブレンド物)、及びポリアミンエピクロロヒドリン樹脂(NOPCO(本社ノルウェー)から入手可能、商品名「NOPCOBOND 1213」)を、表1に示す配合比率にて水に懸濁し、撹拌機で混合した。

0068

上記で得られた懸濁液を、メッシュ及び吸引機構を備えた縦345mm、横240mm、高さ77mmの箱型手すき紙装置に入れ吸引した。生成した湿潤シートを取り出し、オーブン内で温度180℃で20分間乾燥させた。得られた乾燥シートを直径47mmにカットして、実施例1〜5のシート状フィルターを得た。これらフィルターの濾過面積を表1に示す。

0069

(フィルターの評価)
得られたフィルターについて、以下の方法に従って、カフェイン除去性能、お茶の清澄度、及びショア硬度の評価を行った。

0070

1.カフェイン除去性能
カフェイン含有流体(以下、原液という。)は、和光純薬工業製(日本国大阪府)の「無水カフェイン試薬超純水にカフェイン濃度0.2mg/mLとなるように溶解させて調製した。次に、マスターフレックス液ポンプ、L/S17チューブを使用して送液量30mL/分に設定し、実施例1〜5のフィルターのそれぞれに上記原液を通液させた。
1000mLの原液を処理し、100mL毎に濾液のサンプリングを行った。

0071

なお、原液及び濾液中のカフェイン濃度は、それぞれの20倍希釈液(超純水で希釈)について、HACH社(アメリカ合衆国コロラド州)製DR500分光光度計を用いて273nmの波長に対する吸光度を測定し、予め作成した検量線に基づき算出した。

0072

得られた原液のカフェイン濃度及び濾液のカフェイン濃度から、濾液における原液からのカフェイン除去率(%)を求め、カフェイン除去率(%)と処理量(すなわち濾液の総量)との関係をプロットした。これに最小二乗法近似曲線多項式近似)を適用し、カフェイン除去率90%における処理量を求めた。結果を表1に示す。

0073

2.清澄度
カフェイン含有流体として、アサヒ社製の商品名「あじわい緑茶」を用意した。次に、マスターフレックス送液ポンプ、L/S17チューブを使用して送液量30mL/分に設定し、実施例1〜5のフィルターのそれぞれにカフェイン含有流体を通液させた。カフェイン含有流体の総処理量は400mLとした。カフェイン含有流体及び濾液の清澄度として、日本電色工業株式会社(日本)製Water Analyzer 2000Nを用いてカオリン濁度を測定した。結果を表1に示す。

0074

3.ショア硬度
デジタルゴム硬度計DD2−A型(ASKER高分子計器株式会社))を用いてフィルターのショアA硬度を測定した。サンプル当たり5点測定して数平均値を算出した。結果を表1に示す。

0075

[比較例1]
レーザ回折・散乱法で測定される体積基準でのメジアン径が13μmである粉末酸性白土(水澤化学社(日本国東京都中央区)製、商品名「ミズカエース 600」)50質量部と、嵩密度が0.23g/cm3であり、重量平均分子量が4.5×106g/molであり、平均粒径が35μmである超高分子量ポリエチレン粉末PE−1(Ticona社(アメリカ合衆国ケンタッキー州)製、商品名「GUR2126」)50質量部とをブレードミキサーで混合して混合粉末を得た。該混合粉末を金型内に充填し、これをオーブン内で温度155℃にて10分間焼成した。得られた焼成物をカットして、直径47mm、平均厚み約5mmの円盤状フィルターを得た。

0076

シート状フィルターに代えて上記円盤状フィルターを用いた他は実施例と同様の手順でフィルターの評価を行った。結果を表1に示す。

実施例

0077

0078

本発明に係るフィルターは、カフェイン除去用途等の濾過用途において好適に使用される。

0079

1カフェイン除去システム
10流体供給部
20 カフェイン除去部
11容器
111 導入口
112送出口
12フィルター
121セル
121a,121bシート
121c シール部材

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