JP2711845B2 - 分離方法 - Google Patents

分離方法

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JP2711845B2
JP2711845B2 JP63012662A JP1266288A JP2711845B2 JP 2711845 B2 JP2711845 B2 JP 2711845B2 JP 63012662 A JP63012662 A JP 63012662A JP 1266288 A JP1266288 A JP 1266288A JP 2711845 B2 JP2711845 B2 JP 2711845B2
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    • B01D11/00Solvent extraction
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    • B01D11/0407Solvent extraction of solutions which are liquid with a supercritical fluid the supercritical fluid acting as solvent for the solute
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    • B01D11/0415Solvent extraction of solutions which are liquid in combination with membranes

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は天然物などから有用物を高純度で分離精製す
る方法または不純物や有害物を効率よく分離する方法に
関するものである。
(従来技術) 天然物などから有用物質を高純度で分離する方法や不
純物や有害物を100%近く除去する方法としては、膜分
離や超臨界抽出技術が注目されている。またこの二つの
技術を組み合せた技術として、例えば下記のような複合
分離技術(以下単純複合分離技術と称す)が考えられ
る。
(1)膜分離により透過しなかつた物質に対して更に超
臨界抽出分離を行う。
(2)超臨界抽出分離を行つて分離された抽出物を更に
膜で分離する。
またここでいう膜とは圧力を駆動力として、溶液中か
ら特定の物質または物質群を分離するろ過膜を指し、多
孔性、非多孔性の区別、孔径の範囲、無機性膜、有機性
膜等の膜材質の区別を問わない。なおこの膜はいわゆる
フイルターのように全ろ過でも用いることができる。全
ろ過で用いるいわゆるフイルターと超臨界抽出装置を組
み合せる技術としては超臨界抽出装置の抽出槽にフイル
ターを取りつけ、溶けていない物質が溶媒とともに流出
しないようにしたものがある。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、前述の単純複合分離技術は分離システ
ムの当該技術分野の技術者が行ういわゆる設計行為の範
囲内のものであり、このように単に組み合せるだけで
は、分離のための操作時間も長くかゝり全体の装置が複
雑となり、分離できる物質も限定されるものであつた。
また超臨界抽出槽の中に単にフイルターを配置しただ
けのものには次のような多くの欠点がある。
(1)フイルタの役割は単なる不溶解性物質(非抽出物
質)の除去のみであるため不必要な抽出物質は除去でき
ない場合が多かつた。
(2)全ろ過で用いるため、透過しない物質が、フイル
ター部に堆積し抽出物を溶解した超臨界流体の流量が減
少したり、フイルター部に過大な差圧がかゝるなどの現
象が起り易い。極端な場合にはこの差圧のためフイルタ
ーが破損することがある。
(3)抽出を短時間で行うためには溶媒を流動させる流
量を大として、溶媒と抽出対象物を良くかき混ぜる必要
があるが(2)の欠点のためこの流量を大とすることが
できない。良くかき混ぜるためには別個にかく拌機を取
りつける必要があつた。
(4)また流量を大とすることができたとしても抽出槽
から分離槽に吐出された溶媒を回収しようとすると、必
ず多大なエネルギー損失を伴う。即ち、分離槽では超臨
界状態ではないので、再び抽出槽に戻すためには超臨界
状態にするため圧力を上昇させるか、温度を上昇させる
かなどの操作のためのエネルギーが必要である。
本発明の目的は従来のろ過技術と超臨界抽出分離の単
純複合分離方法の欠点を解消し、同時に超臨界抽出装置
の抽出槽出口にフイルターを設置した従来の超臨界抽出
方法の欠点をも除去する分離方法を提供することであ
る。
(発明の構成) 本発明は、 1.超臨界状態にある溶媒(S)に3種以上の物質よりな
る混合物を接触させて、前記混合物のうち少なくとも2
種の物質又は物質群(A又はA′)と(B又はB′)を
溶解せしめ、少なくとも物質(A)又は物質群(A′)
と物質(B)又は物質群(B′)と溶媒Sよりなる一次
分離流体を得、該一次分離流体を、前記溶解した物質
(B)又は物質群(B′)並びに溶媒(S)に溶解しな
かつた物質(C)又は物質群(C′)が透過し難い膜壁
部が設けられ、且つ、該膜壁部の一次分離流体が接触す
る側と反対側に一次分離流体よりも低圧の二次分離流体
を流した循環流路中に流入させることによつて、前記物
質(A)又は物質群(A′)を膜透過させることを特徴
とする少なくとも物質(A)又は物質群(A′)を含む
3種以上の混合物から物質(A)又は物質群(A′)を
分離する方法。
及び、 2.超臨界状態にある溶媒(S)に2種以上の物質よりな
る混合物を接触させて、前記混合物のうち少なくとも1
種の物質(A)又は物質群(A′)を溶解せしめ、物質
A又は物質群A′と溶媒(S)を含む一次分離流体を
得、該一次分離流体を、溶解しなかつた物質(C)及び
物質群(C′)が透過し難い膜壁部が設けられ、且つ、
該膜壁部の一次分離流体が接触する側と反対側に一次分
離流体よりも低圧の二次分離流体を流した循環流路中に
流入させることによつて、前記物質(A)又は物質群
(A′)を膜透過させることを特徴とする少なくとも物
質(A)又は物質群(A′)と物質(C)又は物質群
(C′)とを含む2種以上の混合物から物質(A)又は
物質群(A′)を分離する方法。
である。
本発明においては上記の如く構成することにより、抽
出槽出口に設けるフイルターを目の荒いものとすること
ができ、また何等かの理由によりフイルターが破損した
場合にも、目的物を純粋に得ることができる。
更に特許請求の範囲第1記載の発明においては超臨界
抽出により抽出(溶解)された物質又は物質群の中の目
的とする物質又は物質群を容易に抽出分離することがで
きる。
(実施例) 本発明方法に関する実施例を図面により説明する。第
1図は超臨界の状態で膜分離を行い、膜を透過した溶液
を分離する場合である。即ち物質AとBとCより構成さ
れる混合物A+B+Cを抽出槽1に入れ、更にその後炭
酸ガスなどの溶媒Sを注入し、ポンプ2を運転し超臨界
状溶媒中にAおよびBを溶解し、場合によつてはCも一
部混入して流れるようにする。
即ち、ポンプ2を運転しながら、同時に熱交換器3に
温水などを流し、この熱交換器における交換熱量を調節
することにより所定の超臨界状態の溶媒とともにA,B,C
も流動させる。
また溶媒は通常の液状溶媒と異なり、拡散係数が大き
いので、A+B(+C)+Sが均一成分となる時間が非
常にはやい。このポンプ2を運転する際の循環径路には
膜分離槽4があり、ここで流体中のAは膜5を透過する
がBは透過しない。即ち、膜分離槽4は円筒形状となつ
ており、円筒の内部に同じく円筒状の膜が装備されてい
て、この円筒膜5の内側をA+B(+C)+Sが流れ、
円筒膜5の外側6は同じく超臨界炭酸ガスSが充満され
ているが内側よりも多少圧力を低くしてあるので、Aは
この膜を透過する。
なお、この膜としてはCが通常の液体では透過するが
超臨界状態では透過しないものまたはいずれの場合も透
過しないものが選定されているのでB(+C)はこの膜
円筒内側をバイパスするだけで再び抽出槽1に戻る。従
つて、ポンプ2の流量を多くして抽出槽1内のかきまぜ
効果を大とすることができる。かくして、ポンプ2をし
ばらく運転すると抽出槽内のA成分は少なくなり、円筒
膜5の外側は(A+S)流体となる。
なおBはSに溶けるが本システムに用いられている円
筒膜5はBを透過しないものが用いられているので、B
は膜分離されることになる。次にこの状態から円筒膜5
の外側のA+Sを昇圧器7により冷却器8を通して、分
離槽9に移送する。その際冷却器8により冷却され、こ
の分離槽9内が超臨界状態でなくなり、その溶解特性に
よりAとSが分離される。即ちいわゆる超臨界抽出分離
を行うことができる。なお抽出後のSは加熱器8′によ
り加熱されて再び超臨界状態となる。なお12′は僅かな
量のCO2などの溶媒を放出することにより円筒膜5の外
側6の圧力を調節するための調節弁である。
分離完了後、バルブ10,11を閉じ、バルブ12を開放し
分離された物質Aを取り出す。
この際溶媒Sも放出されるが分離槽以外に充満してい
る溶媒は放出されないので、次の分離に再び使用でき
る。
また超臨界状態では液状のときよりも粘度が小さいの
で、膜の部分でAを透過させるための差圧を小さくする
ことができ、また、抽出槽内液が短時間で均一となる効
果がある。しかも、ポンプ2の流量を増やすことがで
き、かきまぜ効果も大とすることができる。
このようにして、物質A+B+CはAと(B+C)に
分離することができる。その際、目的抽出物はAの場合
が多いが(B+C)でも良く、またその両方でも良い。
また(B+C+S)液から超臨界抽出すればBとCを分
離することも可能である。例えば、もし、Bが抽出槽に
留まつている場合には、バルブ13からCO2などのSを放
出すれば膜分離槽下部14から物質Bを取り出すことがで
きる。
以上、本発明の分離方法の一例について述べたが、本
発明は物理的な性質を利用したものであるから、物質に
より限定されるものではない。超臨界状態でAとB(+
C)が膜分離でき、且つ、AとSが超臨界抽出分離でき
るものなら何でもよい。
つぎに特許請求の範囲第2記載の発明の例として高純
度卵黄レシチンの製造方法に本発明の分離方法を適用し
た場合について説明する。
装置としては第1図に示すものと大略同じであるが第
2図に示すように溶媒供給部分がCO2とエタノールの2
種類供給できるような装置が用いられる。
分離の第1段階としては溶媒Sとしてバルブ15からCO
2を供給する。即ち、市販の卵黄粉末を抽出槽に収容
し、超臨界状態のCO2を流して、卵黄粉末をこのCO2とと
もに流動させ、卵黄中の中性脂質Aを抽出する。そし
て、この中性脂質のみが膜5を透過するようにして、中
性脂質の系外に取り出す。この中性脂質はトリグリセリ
ドとコレステロール等から構成されているので、抽出槽
1または膜分離槽下部14に分離された物質はこれだけで
も健康卵黄として利用することができる。
分離の第2段階としては溶媒Sとしてバルブ15と16よ
りCO2とエタノールを供給して混合溶媒を用いる。分離
対象物としては第1段階で得られた中性脂質をとりのぞ
いた卵黄が用いられる。即ち、この場合はA=レシチ
ン、C=たんぱく質(備考:この場合Bはない)S=CO
2+エタノールとして作動させ、レシチンとたんぱく質
に分離することができる。結局第1段階と第2段階との
分離で卵黄粉はコレステロールを含む中性脂質と、レシ
チンと、たんぱく質に分離することができる。
つぎに、小麦胚芽からトコフエロール(ビタミンE)
を分離する方法について説明する。
即ちトコフエロール(A)、高分子油脂分(B)及び
胚芽残渣(C)からなる小麦胚芽をAとBとCに分離す
る際、第1図に示す装置を用い、溶媒(S)として炭酸
ガスを用い超臨界状態においてAとBを溶かし、Aは透
過するがDは透過しない)膜で分離すればAとBとCと
に分離することができる。
また第3図は膜分離と超臨界抽出を同時に行う場合を
説明するためのものである。即ち、超臨界状態の溶媒S
を抽出槽1→連絡管17→膜分離槽4内の円筒膜5の外側
19→連絡配管18→ポンプ2→熱交換器3→抽出槽1と循
環させ抽出槽内のAを溶解する。
また円筒膜5の内側20は外側より圧力が低くなつてい
る。即ち、外側は超臨界状態であるが内側は調節弁21か
ら微量のCO2を放出することにより超臨界状態でなくな
つている。従つて膜を透過したAは溶媒Sから分離し抽
出される。
(発明の効果) 本発明の分離方法は下記のような優れた効果がある。
(1)超臨界抽出分離の場合は分離すべき対象以外のも
のも溶けてしまい分別分離ができない場合が多いが、膜
と併用することにより、今まで分別できなかつた物質の
分離が可能となる。
(2)溶媒の流量を大とすることにより、いわゆるかき
まぜ効果を大とすることができる。
(3)超臨界状態であるので、液体より粘度が小さく膜
の圧力損失が小さくてすむ。
(4)第3図に示す方法の場合には膜分離槽だけで、膜
分離と超臨界抽出分離操作を同時に行うことができ、装
置がコンパクトとなり、且つ、分離時間も短縮できる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図及び第3図は夫々本発明の異なる実施例
を説明するためのフロー概略図を示す。 1……抽出槽、4……膜分離槽、5……膜、9……分離
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−158223(JP,A) 特開 昭62−129102(JP,A) 特開 昭61−100536(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】超臨界状態にある溶媒(S)に、3種以上
    の物質よりなる混合物を接触させて、前記混合物のうち
    少なくとも2種の物質又は物質群(A又はA′)と(B
    又はB′)を溶解せしめ、少なくとも物質(A)又は物
    質群(A′)と物質(B)又は物質群(B′)と溶媒S
    よりなる一次分離流体を得、該一次分離流体を、前記溶
    解した物質(B)又は物質群(B′)並びに溶媒(S)
    に溶解しなかつた物質(C)又は物質群(C′)が透過
    し難い膜壁部が設けられ、且つ、該膜壁部の一次分離流
    体が接触する側と反対側に一次分離流体よりも低圧の二
    次分離流体を流した循環流路中に流入させることによつ
    て、前記物質(A)又は物質群(A′)を膜透過させる
    ことを特徴とする少なくとも物質(A)又は物質群
    (A′)を含む3種以上の混合物から物質(A)又は物
    質群(A′)を分離する方法。
  2. 【請求項2】超臨界状態にある溶媒(S)に、2種以上
    の物質よりなる混合物を接触させて、前記混合物のうち
    少なくとも1種の物質(A)又は物質群(A′)を溶解
    せしめ、物質A又は物質群A′と溶媒(S)を含む一次
    分離流体を得、該一次分離流体を、溶解しなかつた物質
    (C)及び物質群(C′)が透過し難い膜壁部が設けら
    れ、且つ、該膜壁部の一次分離流体が接触する側と反対
    側に一次分離流体よりも低圧の二次分離流体を流した循
    環流路中に流入させることによつて、前記物質(A)又
    は物質群(A′)を膜透過させることを特徴とする少な
    くとも物質(A)又は物質群(A′)と物質(C)又は
    物質群(C′)とを含む2種以上の混合物から物質
    (A)又は物質群(A′)を分離する方法。
  3. 【請求項3】二次分離流体側を超臨界状態でない状態と
    することにより物質(A)又は物質群(A′)を含む2
    種又は3種以上の混合物から物質(A)又は物質群
    (A′)を分離する特許請求の範囲第1項又は第2項記
    載の物質(A)又は物質群(A′)を分離する方法。
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