JP2007245095A - マイクロ波を利用した植物バイオマス処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】大量の植物バイオマスの処理が可能で精油抽出操作を連続的に省エネルギーで実施できると共に、精油抽出残渣の有効利用をも図ることができる、マイクロ波を利用した植物バイオマス処理システムを提供する。
【解決手段】植物バイオマスを粉砕する粉砕装置と、粉砕装置に接続され、マイクロ波加熱によって植物バイオマスから精油を抽出するマイクロ波抽出装置と、を備え、マイクロ波抽出装置内に、植物バイオマスを搬送する搬送手段を設け、マイクロ波による植物バイオマスの過剰加熱を防止する構成としたことを特徴とするマイクロ波を利用した植物バイオマス処理システム。
【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロ波を利用して植物バイオマスを処理する処理システムに関する。

地球温暖化対策の一環として、バイオマスを燃料に用いた発電技術が知られている。バイオマスには、都市ごみ、食品残渣、下水汚泥等の産業系バイオマス、家畜糞尿等の動物系バイオマス、栽培植物、伐採木や農作物残渣等の植物系バイオマスがある。植物系バイオマスは、粉砕物もしくは加工物（炭化物、液化物、ガス化物など）を燃料として発電する。

しかし、固体バイオマスは嵩高く、収集・運搬エネルギーが多く必要なため、大量に調達しなければならない場合や、遠方にて発電を実施する場合には、不向きである。これを解消するために、バイオマスの液化やガス化（エタノール化、ＤＭＥ化、水素化）の技術があるが、現状ではいずれも大規模な装置を必要としたり（エタノール化では培養装置など）、高コスト（ＤＭＥ化、水素化など）である。

また、各種バイオマスは様々な成分を含んでおり、それらの中には付加価値の高い精油成分も含まれているが、現状のバイオマスの利用方法では、それらの付加価値の高い成分も燃料として消費してしまっているか、あるいは燃料加工の際に消失（揮発、分解）して、全く利用されないでいる。

植物バイオマスから精油を抽出する方法としては、従来より、圧搾、水蒸気、熱水、有機溶媒やラード等による方法が実施されているが、圧搾では抽出効率が低くなり、水蒸気蒸留では抽出時間が長くかつエネルギー消費量が多くなり、熱水や有機溶媒による抽出では抽出時間が長い、或いは繁雑でかつエネルギー消費量も多いと言った課題がある。加熱手段として、水浴や電気ヒーターを用いた場合は、反応容器も加熱しなければならず、かつ反応物を期待する温度に過熱するためには加熱ロスを含めてそれ以上の温度設定にて加熱を行う必要があった。また、固体からの抽出である場合は、抽出効率を上げるために抽出対象物を細かく粉砕したり、或いは、長時間抽出反応を行うことが必要であった。また、抽出物が熱に弱い場合には、長時間の加熱により抽出物が分解、劣化するおそれがある。

そこで、近年、マイクロ波を用いた抽出方法（特許文献１等）、マイクロ波を利用した加熱装置（特許文献２〜４）が提案されてきている。特許文献１は、粉砕した原料植物と抽出溶媒（水、多価アルコール）の混合物を、マイクロ波発生装置に囲まれたエンドレススクリューを備えたガラスチューブからなる装置の中でマイクロ波（１５００Ｗ、２４５０ＭＨｚ）を３０秒間照射し、原料植物から植物抽出物を抽出する方法を開示している。

また、特許文献２は、マイクロ波を利用して、カレー、ジャムのような流動性のある液体や、薬液等の液体を加熱する液体加熱装置を開示している。特許文献３は、被加熱物が加熱槽に搬入され搬出される際にマイクロ波電力の照射を断続させる必要がなくかつマイクロ波電力の漏洩を防止できるマイクロ波連続加熱装置を、特許文献４はさらに被加熱物へのマイクロ波電力の均一照射によって加熱物の品質向上を実現するためのマイクロ波連続加熱装置を開示している。
特開２００４−０８９７８６号公報 特開平１０−２７６８５号公報 特開２００３−１００４４１号公報 特開２００３−１０６７７３号公報

上記の事情に鑑み、本発明者らは、マイクロ波照射により加熱することで、短時間で、省エネ、低コストにて植物バイオマスから精油を抽出する方法、装置（特願２００５−２５８６８１）、さらに、マイクロ波による過剰な加熱を防止できる装置（特願２００６−５６４２９）を提案した。

しかしながら、上記の抽出装置は、植物バイオマスと溶媒にマイクロ波を照射し加熱することで、抽出物を分解、劣化させることなく、精油を抽出できる点で優れているが、バッチ式の装置であるため処理能力に限界があった。

本発明は、大量の植物バイオマスの処理が可能で精油抽出操作を連続的に省エネルギーで実施できると共に、精油抽出残渣の有効利用をも図ることができる、マイクロ波を利用した植物バイオマス処理システムを提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は次の手段をとるものである。

すなわち、本発明は以下のとおりである。
（１）植物バイオマスを粉砕する粉砕装置と、
粉砕装置に接続され、マイクロ波加熱によって植物バイオマスから精油を抽出するマイクロ波抽出装置と、を備え、
マイクロ波抽出装置内に、植物バイオマスを搬送する搬送手段を設け、マイクロ波による植物バイオマスの過剰加熱を防止する構成としたことを特徴とするマイクロ波を利用した植物バイオマス処理システム。
（２）植物バイオマスを搬送する搬送手段は、ベルトコンベア又はスクリューコンベアであって、植物バイオマスの搬送方向に沿った前記ベルトコンベア又はスクリューコンベアの途中部分をマイクロ波抽出装置内のマイクロ波照射域内に配置した前記（１）に記載のマイクロ波を利用した植物バイオマス処理システム。
（３）植物バイオマスを搬送する搬送手段は、ベルトコンベア又はスクリューコンベアであって、ベルトコンベア又はスクリューコンベアの一端側にマイクロ波照射部を配置した前記（１）に記載のマイクロ波を利用した植物バイオマス処理システム。
（４）スクリュー軸は、空洞かつマイクロ波吸収性の少ない材料で形成されている前記（１）〜（３）のいずれかに記載のマイクロ波を利用した植物バイオマス処理システム。
（５）マイクロ波抽出装置には、溶媒凝縮装置及び精油回収装置が接続され、精油回収装置には、凝縮された溶媒分を前記抽出装置に戻す戻り管が備えられている前記（１）〜（４）のいずれかに記載のマイクロ波を利用した植物バイオマス処理システム。
（６）マイクロ波抽出装置には、溶媒が導入されるようになっている前記（１）〜（５）のいずれかに記載のマイクロ波を利用した植物バイオマス処理システム。
（７）抽出溶媒は、水である前記（１）〜（６）のいずれかに記載のマイクロ波を利用した植物バイオマス処理システム。
（８）植物バイオマスは、栽培系植物バイオマス又は廃棄物系植物バイオマスである前記（１）〜（７）のいずれかに記載のマイクロ波を利用した植物バイオマス処理システム。
（９）マイクロ波抽出装置内の温度は、溶媒の沸点以上２００℃以下である前記（１）〜（８）のいずれかに記載のマイクロ波を利用した植物バイオマス処理システム。
（１０）マイクロ波抽出装置には、精油抽出後の植物バイオマス残渣を炭化するマイクロ波加熱装置が接続され、該マイクロ波加熱装置内に、植物バイオマス残渣を搬送する搬送手段を設けた前記（１）〜（９）のいずれかに記載のマイクロ波を利用した植物バイオマス処理システム。
（１１）マイクロ波加熱装置内の温度は、３００〜１３００℃である前記（１０）に記載のマイクロ波を利用した植物バイオマス処理システム。
（１２）マイクロ波抽出装置において用いられた精油抽出溶媒液を、エタノール発酵槽に導入し、エタノールを生産する前記（１）〜（１１）のいずれかに記載のマイクロ波を利用した植物バイオマス処理システム。

請求項１に係る本発明によれば、マイクロ波被照射部を搬送式にし、マイクロ波による植物バイオマスの過剰加熱を防止するように構成しているので、大量の植物バイオマスを、マイクロ波を十分照射しながら連続的に処理することができる。

請求項２に係る本発明によれば、植物バイオマスの搬送方向に沿ったベルトコンベア又はスクリューコンベアの途中部分をマイクロ波抽出装置内のマイクロ波照射域内に配置したので、植物バイオマスの局部加熱が無く、マイクロ波を均一に照射することができ、抽出物が分解、劣化するおそれがない。

請求項３に係る本発明によれば、ベルトコンベア又はスクリューコンベアの一端側にマイクロ波照射部を配置することにより、粉砕された植物バイオマスは、直にマイクロ波が照射されて加熱された後、装置内を搬送されるので、植物バイオマスの加熱が速やかに行われ、しかも局部的加熱が無くマイクロ波を均一に照射することができ、抽出物が分解、劣化するおそれがない。

請求項４に係る本発明によれば、スクリュー軸は空洞で、かつ、マイクロ波吸収性の少ない材料で形成されているので、スクリュー軸を介してマイクロ波を抽出装置内に導くことができ、マイクロ波を効率よく植物バイオマスに照射することができる。

請求項５に係る本発明によれば、精油回収装置が凝縮溶媒を抽出装置内に戻す機能を備えているので、過加熱を避け適度な溶媒蒸気を保つことができ、精油の抽出及び回収をより迅速に行うことができる。

請求項６に係る本発明によれば、マイクロ波抽出装置には溶媒が導入されるようになっているので、植物バイオマス内蔵水で不足する水分を、外部から補うことにより、抽出操作の円滑化と溶媒不足による過剰加熱を防止することができる。

請求項７に係る本発明によれば、抽出溶媒として水を使用すれば、より安価でより安全な処理システムを構築できる。

請求項８に係る本発明によれば、栽培系植物バイオマス又は廃棄物系植物バイオマスを利用することにより、精油回収量が多くなる利点がある。

請求項９に係る本発明によれば、抽出装置内を温度１００〜２００℃に保持することにより、精油を分解、劣化させることなく抽出を実施することができる。

請求項１０に係る本発明によれば、マイクロ波抽出装置には、精油抽出残植物バイオマスを炭化するマイクロ波加熱装置が接続されているので、抽出後の植物バイオマス残渣（従来の水蒸気蒸留法と違ってほぼ乾燥状態にできる）を炭化処理することにより、加熱も最小限にすることができ、省エネルギー化が図れると共に、揮発ガスや炭化物を燃料等として利用することができる。

請求項１１に係る本発明によれば、抽出装置内を温度３００〜１３００℃に保持することにより、ガス化反応が進行するので、原料の熱変換効率を高めることができる。

請求項１２に係る本発明によれば、マイクロ波抽出装置において用いられた精油抽出溶媒をエタノール発酵槽に導入することにより、溶媒水に溶解した糖類からエタノールを生産することができる。

以下、本発明に係るマイクロ波を利用した植物バイオマス処理システムの好ましい実施形態を挙げ、図面を参照しながら詳細に説明する。

（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１に係るマイクロ波を利用した植物バイオマス処理システムの概略構成図である。本処理システムは、植物バイオマス１を粉砕する粉砕装置１０と、粉砕装置１０に接続され、マイクロ波加熱によって植物バイオマス１から精油を抽出するマイクロ波抽出装置１２と、を備え、マイクロ波抽出装置１２内に、植物バイオマスを搬送する搬送手段を設け、マイクロ波による植物バイオマスの過剰加熱を防止する構成となっている。植物バイオマスを搬送する搬送手段は、ベルトコンベア又はスクリューコンベア等が好ましく、植物バイオマスの搬送方向に沿ったベルトコンベア又はスクリューコンベアの途中部分をマイクロ波抽出装置１２内のマイクロ波照射域内に配置し、抽出装置１２の上部に設置したマイクロ波照射部からマイクロ波を照射している。図１は、搬送手段としてベルトコンベアを設置した例である。

図１に例示した処理システムに従い、まず、葉、実、枝等の植物バイオマス１を粉砕する。粉砕装置は、植物バイオマスを細かく粉砕する装置であれば、二軸カッター、ミルカッター等を単独で、或いは、組み合わせて使用することができる。

次いで、粉砕した植物バイオマスを、マイクロ波抽出装置１２内に設置されたテトラフルオロエチレン等の耐熱性樹脂製のエンドレスベルト１３上に供給する。ベルトコンベアは、搬送装置１４ａ，１４ｂを駆動させながら、マイクロ波照射域内を０．５分〜６０分、好ましくは１分〜３０分（走行速度に換算して約５ｃｍ〜６ｍ／分）で走行させ、途中部分がマイクロ波照射域内に配置させるようにする。植物バイオマスは、それ自体水分を保有しているので（下表１参照）、この植物バイオマスの内蔵水を利用して精油を抽出することもできるが、マイクロ波抽出装置には、溶媒６が導入されるようになっているので、必要に応じて溶媒を添加して抽出することもできる。抽出溶媒６は、マイクロ波による局部的加熱を防止するため、エンドレスベルト（或いはスクリュー）に接触しない高さまで入れることが好ましい。

下表１は、各種植物バイオマスの水分含有量を示すデータであり、植物バイオマスは種類や部分によって異なるが、約３０〜６０質量％の水分を含有する。そのため、マイクロ波照射によって溶媒及び植物バイオマス表面の水分が加熱されると共に、植物バイオマス中に含まれる水分によって内部から加熱されることで、加熱溶媒によって植物バイオマス中の精油成分が効率よく抽出される。

精油抽出時は、マイクロ波照射部１１から抽出装置１２内にマイクロ波を照射すると同時に、ベルトコンベアを一定速度で走行させて植物バイオマスを搬送するので、マイクロ波が植物バイオマス１に均一に照射される。抽出時の抽出装置１２内の温度は、通常、溶媒の沸点以上２００℃以下であるが、３５℃〜１６０℃に保持されていることが好ましく、より好ましくは７５℃〜１２０℃である。反応温度をこの範囲に保持することにより、抽出される精油成分の分解を防止し、抽出効率を高めることができる。抽出時間は、約３０秒〜１時間、好ましくは約１分〜３０分である。

マイクロ波抽出装置１２には、溶媒凝縮装置１５及び精油回収装置１６が接続され、精油回収装置には、凝縮された溶媒分を前記抽出装置に戻す戻り管１８が備えられている。マイクロ波照射時間の経過につれて、精油成分及び溶媒が蒸発し、蒸発管１７を通して抽出装置１２外に出た後、溶媒凝縮装置１５で凝縮された溶媒と精油が、精油回収装置１６に回収される。精油回収装置には戻り管１８が備えられているので、精油回収装置に回収された精油と溶媒の量が、戻り管１７の頂点とほぼ同じ高さになった時点で、精油回収装置１６から溶媒が抽出装置１２内に戻り、回収部水位と戻り管の出口位置高さが同じになると、大気圧が等しくなるので、水流が停止する。この操作は１回ないし複数回繰り返し行われる。植物バイオマスの搬送が終了した段階でマイクロ波の照射を停止し、抽出された精油成分を精油回収装置１６に備え付けたコック等の開閉操作により回収する。溶媒蒸気凝縮装置１５における冷媒の温度は、通常−２０〜１０℃とし、溶媒が水の場合は−１０〜５℃の範囲とするのが好ましい。

植物バイオマスとしては、栽培系植物バイオマス及び廃棄物系植物バイオマスが、主に使用される。これらの植物バイオマスは１種又は２種以上を混合して用いることもできる。 栽培系植物バイオマスとしては、ユーカリ、ポプラ、ヤナギ、パームヤシ、マツ、スギ、クスノキ、ツバキ、ウツギ、エノキ、ラタン等の樹木バイオマスやサトウキビ、ミスカンタス、ナタネ、スイッチグラス、ソルガム、トウモロコシ等の草本バイオマス等の木や草の葉、実、枝、根などが挙げられる。樹種としては、フトモモ科、クスノキ科、ミカン科等が好ましく、フトモモ科ユーカリ属、フトモモ科Eugenia caryophylata、クスノキ科Cinnamomum cassia（カシア樹）、クスノキ科Aniba rosaeodora、クスノキ科Cinnamomum camphora var. glaucescens、クスノキ科Ocotea pretiosa (＝O.cymbarum)、クスノキ科Cinnamomum comphora、クスノキ科Cinnamomum zeylanicum、フクロウソウ科ぺラルゴニウム属Pelargonium graveolensその他の亜種、ミカン科ビッターオレンジ樹Citrus aurantium amara、ミカン科Citrus aurantifolia、モクレン科Illicium verum、エゴノキ科Styrax tonkinensis、Styrax benzoinが挙げられる。

廃棄物系植物バイオマスとしては、木材、間伐材、伐採木、剪定枝、おがくず、樹皮、チップ、端材、流木、竹、笹、木質建築廃材等の林産系バイオマス；モミ殻、稲藁、麦藁、バガス、アブラヤシ（パーム油の原料）のヤシ殻等の農産系バイオマス；食品工場や外食産業から出る食品残渣等の食物系バイオマスなどが挙げられる。

これらの植物バイオマスの中でも、精油含有量が多いという観点では、栽培系植物バイオマスや前記食物系バイオマスが好適で、成分の安定性では栽培系植物バイオマスが好適である。また、栽培系植物バイオマスの中でも、実や葉が好ましく、一般的には広葉樹より針葉樹が好ましい。

抽出溶媒としては、水、エーテル類、メタノールやエタノールなどのアルコール類、酢酸エチル、ピリジン、テトラヒドロフラン、クロロホルム、アセトン等を挙げることができる。中でも、水は安価で、入手容易であり、スパーク時の引火性など安全性の面からも好ましい溶媒である。抽出溶媒の植物バイオマスに対する割合は特に限定されないが、植物バイオマス：溶媒＝１：０．１〜１：５（質量／質量）とするのが好ましい。前記割合より抽出溶媒が少ない場合は精油の抽出効率が低下し、一方、多い場合は加熱に要するエネルギーが大きくなるため好ましくない。

マイクロ波発生装置から照射するマイクロ波の出力や周波数、照射方法は、特に限定されるものではなく、反応温度が所定の範囲に保持できるよう電気的に制御すればよい。出力が低すぎる場合は溶媒蒸気発生量が少なくなり、出力が高すぎる場合はバイオマスの発火、溶媒の突沸や急激な蒸発が起こるため、電気的に制御しながら１０Ｗ〜２０ｋＷの範囲とするのが好ましい。マイクロ波の周波数は０．５〜１０ＧＨｚが好ましい。０．５ＧＨｚ未満の周波数では溶媒分子が電界の向きに追従可能で加熱効率が悪く、又、１０ＧＨｚを超える周波数では、バイオマス以外の材料まで加熱されてしまい効率的でない。マイクロ波の照射は連続照射、間欠照射のいずれの方法であってもよいが、電気的に制御しながら連続照射するのが好ましい。マイクロ波発振器としては、マグネトロン等のマイクロ波発振器や、固体素子を用いたマイクロ波発振器等を適宜用いることができる。

精油抽出後の植物バイオマスは乾燥状態にある。これを、マイクロ波抽出装置に接続された、精油抽出後の植物バイオマス残渣２を炭化するマイクロ波加熱装置２２に導入し、マイクロ波を利用してさらに加熱処理してもよい。マイクロ波加熱装置内には、植物バイオマス残渣を搬送する搬送手段が設けられている。植物バイオマス残渣を搬送する搬送手段としては、スクリューコンベア等が好ましく、植物バイオマスの搬送方向に沿ったスクリューコンベアの途中部分をマイクロ波加熱装置２２内のマイクロ波照射域内に配置し、マイクロ波照射部２１よりマイクロ波を照射する。マイクロ波の照射条件は、抽出装置１２の場合と同様である。加熱処理時は、マイクロ波照射部２１から加熱装置２２内にマイクロ波を照射すると同時に、スクリューを一定速度で駆動させて植物バイオマスを搬送するので、マイクロ波が植物バイオマス残渣に均一に照射される。炭化用加熱装置として、外熱式の連続式横型スクリュー式炭化炉を用い、加熱手段にマイクロ波を用いることもできる。

植物バイオマス残渣加熱時の加熱装置２２内の温度は、植物バイオマスの種類等によって炭化に相応しい温度が異なるため、特に限定されないが、原料のガス化反応が進行すると共に、燃料比の高い炭化物５が得られ、原料の熱変換効率を高めることができる点より、３００℃〜１３００℃に保持されていることが好ましく、より好ましくは７００℃〜１３００℃である。加熱時間は、約１０分〜１０時間、好ましくは約１〜４時間である。加熱処理時には、ＣＨ_４、ＣＯ、Ｈ_２等の揮発性ガス４が発生するので、これらの揮発性ガスを捕集することにより、燃料や原料ガスとして利用することができる。

一方、植物バイオマス抽出装置１２において用いられた溶媒３は、通常、植物バイオマスから溶出した６炭糖、５炭糖等の単糖類、デンプン等を約５〜３０質量％含有するので、これらの溶出成分を含有する溶媒液をエタノール発酵槽に導入し、酵母や菌を添加し発酵させてエタノールを生産することができる。前記の溶媒液には、植物バイオマスの内蔵水や付着水も含まれている。

エタノール発酵槽に添加できる菌としては、Saccharomyces cerevisiaeやSaccharomyces kluyveriなどのサッカロマイセス属に属する酵母等や、Zymomonas mobilis などのザイモモナス属に属するアルコール発酵菌等や、Mucor javanicusなどのアミロ菌等、アルコール発酵産業において通常使用される酵母が挙げられる。発酵時間は特に限定されないが、約１０〜１００時間、好ましくは約２０〜６０時間である。

（実施形態２）
図２は本発明の実施形態２に係るマイクロ波を利用した植物バイオマス処理システムの概略構成図である。本処理システムの主な構成は実施形態１と同様であるが、本実施形態では、バイオマス粉砕装置１０を、バイオマス抽出装置１２の上部に接続し、粉砕された植物バイオマスが稼動エンドレスベルト１３の上に連続的に供給可能な構成となっている。従って、本実施形態によれば、粉砕後、揮発しやすい成分をロスすることなく抽出装置に導入することができ、また、葉など水分量が多くやわらかく供給部につまりやすいバイオマスの場合も、円滑に供給することが出来る利点がある。

（実施形態３）
図３は本発明の実施形態３に係るマイクロ波を利用した植物バイオマス処理システムの概略構成図である。本処理システムの主な構成は実施形態１と同様であるが、本実施形態では実施形態２と同様、バイオマス粉砕装置１０をバイオマス抽出装置１２の上部に接続し、粉砕された植物バイオマスが稼動エンドレスベルト１３の上に連続的に供給可能な構成となっている。また、マイクロ波照射部を、搬送手段であるベルトコンベアの一端側に配置した構成となっている。従って、本実施形態によれば、マイクロ波の直進性を生かし、抽出装置１２の奥部までマイクロ波を照射することができる利点がある。

（実施形態４）
図４は本発明の実施形態４に係るマイクロ波を利用した植物バイオマス処理システムの概略構成図である。本処理システムの主な構成は実施形態１と同様であるが、本実施形態では実施形態２と同様、バイオマス粉砕装置１０をバイオマス抽出装置１２の上部に接続し、粉砕された植物バイオマスが搬送手段の上に連続的に供給可能な構成となっている。本実施形態では、マイクロ波照射部を、搬送手段であるスクリューコンベアの一端側に配置した構成となっている。

本実施形態において、スクリュー軸１９を空洞にし、かつ、マイクロ波吸収性の少ない材料で形成し、スクリュー軸をマイクロ波導管として利用することが好ましい。該スクリュー軸を介してマイクロ波を伝達することにより、マイクロ波を抽出装置１２の奥部まで伝達することで、植物バイオマスに効率よく照射することが可能になる。

上記のスクリュー軸１９は、マイクロ波吸収性の少ない材料で構成されているので、このスクリュー軸への入射、軸内での反射、軸外への出射を繰り返しながら、マイクロ波がスクリュー上の植物バイオマスまで伝達される。スクリュー軸の材質は、特に限定されるものではなく、マイクロ波を透過する材質であれば、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ポリフェニレンサルフォン（ＰＰＳＵ）樹脂、ポリアリレート（ＰＡＲ）樹脂、ポリサルフォン（ＰＳＦ）樹脂、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）樹脂、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、液晶ポリエステル（ＬＣＰ）樹脂、液晶ポリマー（ＬＣＰ）樹脂、ポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂、ポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂等の耐熱性樹脂等を用いることができる。

搬送手段の一端部に配置したマイクロ波照射部１１から照射されたマイクロ波は、照射部１１に近い植物バイオマスには照射されるものの、抽出装置１２の出口に行くに従い植物バイオマスに届き難い。本実施形態に例示するように、スクリュー軸を介してマイクロ波を伝達することで、照射部１１から離れた植物バイオマスにもマイクロ波が届くようになり、精油の抽出効率が向上する。

本発明のマイクロ波を利用した植物バイオマス処理システムにより、植物バイオマスから様々な精油を抽出し、それを製薬、化粧品、食品、芳香剤、染色剤などの様々な産業分野で利用することが可能となる。また、抽出後の植物バイオマスは、燃料として利用することができる。さらに、抽出溶媒からエタノールを生産することもできる。

本発明の実施形態１に係る処理システムの概略を示す構成図である。 本発明の実施形態２に係る処理システムの概略を示す構成図である。 本発明の実施形態３に係る処理システムの概略を示す構成図である。 本発明の実施形態４に係る処理システムの概略を示す構成図である。

符号の説明

１ 植物バイオマス
２ 乾燥バイオマス残渣
３ 溶媒
４ 揮発性ガス
５ 炭化物
６ 溶媒
１０ 粉砕装置
１１ マイクロ波照射部
１２ マイクロ波抽出装置
１３ エンドレスベルト
１４ａ，１４ｂ 搬送装置
１５ 溶媒凝縮装置
１６ 精油回収装置
１７ 蒸発管
１８ 戻り管
１９ スクリュー軸
２１ マイクロ波照射部
２２ マイクロ波加熱装置
３１ エタノール発酵槽

Claims (12)

1. 植物バイオマスを粉砕する粉砕装置と、
   粉砕装置に接続され、マイクロ波加熱によって植物バイオマスから精油を抽出するマイクロ波抽出装置と、を備え、
   マイクロ波抽出装置内に、植物バイオマスを搬送する搬送手段を設け、マイクロ波による植物バイオマスの過剰加熱を防止する構成としたことを特徴とするマイクロ波を利用した植物バイオマス処理システム。
2. 植物バイオマスを搬送する搬送手段は、ベルトコンベア又はスクリューコンベアであって、植物バイオマスの搬送方向に沿った前記ベルトコンベア又はスクリューコンベアの途中部分をマイクロ波抽出装置内のマイクロ波照射域内に配置した請求項１に記載のマイクロ波を利用した植物バイオマス処理システム。
3. 植物バイオマスを搬送する搬送手段は、ベルトコンベア又はスクリューコンベアであって、ベルトコンベア又はスクリューコンベアの一端側にマイクロ波照射部を配置した請求項１に記載のマイクロ波を利用した植物バイオマス処理システム。
4. スクリュー軸は、空洞かつマイクロ波吸収性の少ない材料で形成されている請求項１〜３のいずれかに記載のマイクロ波を利用した植物バイオマス処理システム。
5. マイクロ波抽出装置には、溶媒凝縮装置及び精油回収装置が接続され、精油回収装置には、凝縮された溶媒分を前記抽出装置に戻す戻り管が備えられている請求項１〜４のいずれかに記載のマイクロ波を利用した植物バイオマス処理システム。
6. マイクロ波抽出装置には、溶媒が導入されるようになっている請求項１〜５のいずれかに記載のマイクロ波を利用した植物バイオマス処理システム。
7. 抽出溶媒は、水である請求項１〜６のいずれかに記載のマイクロ波を利用した植物バイオマス処理システム。
8. 植物バイオマスは、栽培系植物バイオマス又は廃棄物系植物バイオマスである請求項１〜７のいずれかに記載のマイクロ波を利用した植物バイオマス処理システム。
9. マイクロ波抽出装置内の温度は、溶媒の沸点以上２００℃以下である請求項１〜８のいずれかに記載のマイクロ波を利用した植物バイオマス処理システム。
10. マイクロ波抽出装置には、精油抽出後の植物バイオマス残渣を炭化するマイクロ波加熱装置が接続され、該マイクロ波加熱装置内に、植物バイオマス残渣を搬送する搬送手段を設けた請求項１〜９のいずれかに記載のマイクロ波を利用した植物バイオマス処理システム。
11. マイクロ波加熱装置内の温度は、３００〜１３００℃である請求項１０に記載のマイクロ波を利用した植物バイオマス処理システム。
12. マイクロ波抽出装置において用いられた精油抽出溶媒液を、エタノール発酵槽に導入し、エタノールを生産する請求項１〜１１のいずれかに記載のマイクロ波を利用した植物バイオマス処理システム。

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