JP3264515B2 - Method and apparatus for extracting soluble matter from natural solid raw material - Google Patents
Method and apparatus for extracting soluble matter from natural solid raw materialInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、超臨界状態の二酸化
炭素を用いて、たばこ原料から可溶物を抽出する可溶物
抽出方法および可溶物抽出装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION This invention, in a supercritical state dioxide
The present invention relates to a soluble matter extraction method and a soluble matter extraction apparatus for extracting a soluble matter from a tobacco raw material using carbon .
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、たばこ、紅茶、コーヒー等の天然
固体原料からニコチン、カフェイン等の可溶物を取り除
く方法として、超臨界状態の不活性抽出剤を原料を通し
て流すことにより、原料中の可溶物を抽出剤に溶解させ
て抽出する方法が知られている。不活性抽出剤として、
例えば、二酸化炭素を加圧していくと密度が上昇し液体
あるいは超臨界(31.1℃以上、75.3kg/cm
2 以上)状態となり、物質を溶解する能力が向上する。
そして、このような超臨界状態の二酸化炭素(CO2 )
を例えばたばこ原料と接触させることにより、原料中の
ニコチンがCO2に溶解する。その後、ニコチンを含有
したCO2 は、減圧あるいは加熱によって膨張されるこ
とにより密度が低下して溶解力が低下し、ニコチンを析
出する。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for removing soluble substances such as nicotine and caffeine from natural solid raw materials such as tobacco, tea and coffee, an inert extractant in a supercritical state is passed through the raw materials to remove the soluble substances. There is known a method of extracting a soluble substance by dissolving it in an extractant. As an inert extractant,
For example, when carbon dioxide is pressurized, the density increases and the liquid or supercritical (31.1 ° C. or higher, 75.3 kg / cm
2 or more) state, and the ability to dissolve the substance is improved.
And such supercritical carbon dioxide (CO2)
Is contacted with, for example, a tobacco raw material, whereby nicotine in the raw material is dissolved in CO2. Thereafter, the CO2 containing nicotine expands under reduced pressure or heating to reduce its density and its dissolving power, thereby precipitating nicotine.
【0003】一方、水を不活性抽出剤と併用することに
より、原料から可溶物を効率良く抽出できることが知ら
れている。そのため、従来では、例えばたばこからニコ
チンを抽出する場合、たばこ原料に加湿するか、あるい
は、水を含有したCO2 を用いて抽出を行なうか、更に
は、その両方を併用する方法が取られている。一例とし
て、特公昭51-9838 号公報には、水の貯められた水槽を
通してCO2 を流すことにより、CO2 に水を添加する
方法が開示されている。On the other hand, it is known that a soluble substance can be efficiently extracted from a raw material by using water in combination with an inert extractant. For this reason, conventionally, for example, when nicotine is extracted from tobacco, a method of humidifying the tobacco raw material or performing extraction using CO2 containing water, or a method of using both together is adopted. . As an example, Japanese Patent Publication No. 51-9838 discloses a method of adding water to CO2 by flowing CO2 through a water tank in which water is stored.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、原料を
加湿する場合、加湿工程を実施するための設備が必要と
なり、抽出設備全体が大型化し処理時間も長くなる。ま
た、加湿することにより水分が、例えば、20%程度ま
で増加した原料は、変質し易くなり、貯蔵場所や貯蔵期
間が限定される。更に、水分を多く含んだ原料は、抽出
器に充填された際に固着し易く、固着した場合には、抽
出剤の偏流を起して処理後の原料の可溶物除去率が不均
一となる。However, when humidifying the raw material, equipment for performing the humidification step is required, so that the entire extraction equipment becomes large and the processing time becomes long. Further, the raw material whose moisture has been increased to, for example, about 20% by humidification tends to be deteriorated, and the storage place and the storage period are limited. Further, the raw material containing a large amount of water is easily fixed when filled in the extractor, and when the raw material contains a large amount of water, the flow of the extractant is caused to cause a non-uniform removal of the soluble matter of the raw material after the treatment. Become.
【0005】水槽内の水を通すことにより抽出剤に水を
添加する場合、水槽として、原料の処理圧力と同等の圧
力に耐えられる耐圧容器を用いる必要があり、処理装置
が高価になるとともに、容器の容量も大規模となる。ま
た、この方法の場合、抽出剤への加水量を調整すること
ができず、抽出剤は飽和に近い状態で水を含有してい
る。そのため、処理後の原料は多量の水分を含むことに
なり、その取扱いが困難になるとともに、乾燥等の後処
理工程も必要となる。更に、不活性抽出剤には、フロ
ン、亜酸化窒素等の水が溶解しにくいものもあり、上記
従来の方法では、このような抽出剤に充分な水を添加す
ることができないという問題もある。When water is added to an extractant by passing water in a water tank, it is necessary to use a pressure-resistant container capable of withstanding a pressure equivalent to the processing pressure of the raw material as the water tank, which makes the processing apparatus expensive and The capacity of the container is also large. In addition, in the case of this method, the amount of water added to the extractant cannot be adjusted, and the extractant contains water in a state close to saturation. For this reason, the raw material after the treatment contains a large amount of water, which makes it difficult to handle and requires a post-treatment step such as drying. Further, some of the inert extractants are difficult to dissolve in water such as chlorofluorocarbons and nitrous oxide, and the conventional method has a problem that sufficient water cannot be added to such an extractant. .
【0006】そこで、この発明の目的は、たばこ原料の
加湿あるいは乾燥等の処理を行なう必要がないととも
に、原料から所望量の可溶物を効率良く抽出することの
できる可溶物抽出方法および可溶物抽出装置を提供する
ことにある。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for extracting a soluble substance, which does not require humidifying or drying the tobacco raw material, and which can efficiently extract a desired amount of soluble substance from the raw material. It is an object of the present invention to provide a solute extractor.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の抽出方法によれば、超臨界状態の二酸化
炭素に水を供給し、供給された水と二酸化炭素とをライ
ンミキサにより混合して二酸化炭素に水を添加するとと
もに、二酸化炭素への給水量を調整して二酸化炭素の含
水率を二酸化炭素への水の飽和溶解量の50〜70%に
調整している。To achieve the above object, according to an aspect of, according to the extraction method of the present invention, the supercritical dioxide
Supplying water to the carbon, with the addition of water to carbon dioxide and mixed by the supplied water and carbon dioxide and a line mixer, by adjusting the amount of water supplied to carbon dioxide water content of carbon dioxide to carbon dioxide Is adjusted to 50 to 70% of the saturated dissolution amount of water .
【0008】また、この発明の抽出装置は、たばこ原料
を収容した抽出容器と、上記抽出容器を通して超臨界状
態の二酸化炭素を流す流通手段と、上記抽出容器の流入
側に設けられ、上記二酸化炭素に水を供給する給水手段
と、上記抽出容器の流入側に設けられ、上記供給された
水と二酸化炭素とを混合するラインミキサと、上記二酸
化炭素への給水量を調整して上記二酸化炭素の含水率を
二酸化炭素への水の飽和溶解量の50〜70%に調整す
る調整手段と、を備えている。ラインミキサは、配管中
で水と二酸化炭素とを混合する手段であり、邪魔板、機
械的撹拌機等を有する種々のタイプのものが知られてい
るが、特に好ましくは、スタティックミキサである。[0008] The extraction device of the present invention, an extraction vessel containing the tobacco material, and flow means for flowing the supercritical carbon dioxide through the extraction vessel, is provided on the inflow side of the extraction vessel, the carbon dioxide Water supply means for supplying water to the extraction vessel, a line mixer provided on the inflow side of the extraction vessel for mixing the supplied water and carbon dioxide, and the diacid
The water content of the carbon dioxide by adjusting the water supply to
Adjusting means for adjusting the saturated solubility of water in carbon dioxide to 50 to 70% . The line mixer is a means for mixing water and carbon dioxide in a pipe, and various types having a baffle, a mechanical stirrer, and the like are known, and a static mixer is particularly preferable.
【0009】[0009]
【作用】この発明にかかる抽出方法によれば、処理され
るたばこ原料の状態あるいは、処理後の原料の含水率あ
るいは水分値、ニコチン含有率等を考慮して二酸化炭素
の含水率を自由に調整することができる。それにより、
加湿等の前処理工程あるいは乾燥等の後処理工程を省略
することができ、敏速な処理が可能となる。また、水が
溶解混合しにくい不活性抽出剤に対しても水を容易に添
加することができ、使用可能な抽出剤の範囲を拡大する
ことができる。According to the extraction method of the present invention, the water content of carbon dioxide is considered in consideration of the state of the tobacco raw material to be treated or the water content or moisture value of the processed raw material, the nicotine content, and the like. Can be adjusted freely. Thereby,
A pre-processing step such as humidification or a post-processing step such as drying can be omitted, and prompt processing can be performed. In addition, water can be easily added to an inert extractant in which water is difficult to dissolve and mix, and the range of extractants that can be used can be expanded.
【0010】また、この発明にかかる抽出装置によれ
ば、調整手段により二酸化炭素の含水率を調整すること
ができ、原料から可溶物を効率よく抽出できるととも
に、所望の水分値および可溶物含有率を有するたばこ原
料を提供することができる。そして、加湿装置、乾燥装
置等を設ける必要がなく、装置の小型化およびコストの
低減を図ることができる。Further, according to the extraction apparatus of the present invention, the water content of carbon dioxide can be adjusted by the adjusting means, so that the soluble matter can be efficiently extracted from the raw material, and the desired moisture value and the soluble matter can be obtained. A tobacco raw material having a content can be provided. In addition, there is no need to provide a humidifying device, a drying device, and the like, and the size and cost of the device can be reduced.
【0011】[0011]
【実施例】以下図面を参照しながら、この発明の実施例
について詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0012】まず、この発明をたばこ原料からニコチン
を抽出するニコチン抽出装置に適応した実施例について
説明する。First, an embodiment in which the present invention is applied to a nicotine extraction apparatus for extracting nicotine from tobacco raw materials will be described.
【0013】図1に示すように、抽出装置は、原料とし
てのたばこ刻みが収容された抽出容器10を備え、この
抽出容器は、抽出容器内を通して不活性抽出剤としての
二酸化炭素(CO2 )を流すための閉塞回路12内に接
続されている。閉塞回路12は貯蔵タンク14を備え、
この貯蔵タンクには図示しない供給源から弁15および
第1の熱交換器17を介してCO2 が所定量供給され
る。CO2 は、第1の熱交換器に17によって冷却さ
れ、液化した状態で貯蔵タンク14に収納される。貯蔵
タンク14は、流量計16および第2の熱交換器18を
介して、第1のポンプ20の吸入口に接続されている。
第1のポンプ20は、可変容量型の液体ポンプで構成さ
れ、その吐出口は、第3の熱交換器22およびラインミ
キサとしてのスタティックミキサ24を介して抽出容器
10の下端に接続されている。As shown in FIG. 1, the extraction apparatus includes an extraction container 10 containing a tobacco cut as a raw material. The extraction container passes carbon dioxide (CO 2) as an inert extractant through the extraction container. It is connected in a closing circuit 12 for flowing. The closing circuit 12 includes a storage tank 14,
A predetermined amount of CO2 is supplied to this storage tank from a supply source (not shown) via a valve 15 and a first heat exchanger 17. The CO2 is cooled by the first heat exchanger 17 and stored in the storage tank 14 in a liquefied state. The storage tank 14 is connected to a suction port of a first pump 20 via a flow meter 16 and a second heat exchanger 18.
The first pump 20 is constituted by a variable displacement type liquid pump, and its discharge port is connected to the lower end of the extraction container 10 via a third heat exchanger 22 and a static mixer 24 as a line mixer. .
【0014】抽出容器10の上端部は、第1の圧力調整
弁26および第4の熱交換器27を介して分離器28に
接続され、分離器は、更に、第2の圧力調整弁30、ガ
ス精製器32および第5の熱交換器34を介して貯蔵タ
ンク14に接続されている。閉塞回路12を構成する上
述の要素は流通パイプ36により接続され、この発明に
おける流通手段を構成している。The upper end of the extraction vessel 10 is connected to a separator 28 via a first pressure regulating valve 26 and a fourth heat exchanger 27, and the separator is further connected to a second pressure regulating valve 30, It is connected to the storage tank 14 via a gas purifier 32 and a fifth heat exchanger 34. The above-mentioned elements constituting the closing circuit 12 are connected by a circulation pipe 36 and constitute a circulation means in the present invention.
【0015】図2に示すように、スタティックミキサ2
4は、流通パイプ36とほぼ同径の本体パイプ38と、
本体パイプ内にその軸方向に沿って配設された撹拌羽根
40とを備えている。本体パイプ38の各端はフランジ
38aを有し、このフランジにより流通パイプ36にそ
れぞれ連結されている。それにより、本体パイプ38
は、CO2 が流れる流通パイプ36の一部を構成してい
る。As shown in FIG. 2, the static mixer 2
4 is a main body pipe 38 having substantially the same diameter as the distribution pipe 36,
A stirring blade 40 is provided in the main pipe along the axial direction thereof. Each end of the main body pipe 38 has a flange 38a, and is connected to the flow pipe 36 by the flange. Thereby, the body pipe 38
Constitutes a part of the distribution pipe 36 through which CO2 flows.
【0016】撹拌羽根40は、矩形の板材を180度捻
って形成された3つの第1の要素40aと、同様に、矩
形の板材を第1の要素と反対の方向へ180度捻って形
成された3つの第2の要素40bと、を有し、第1の要
素と第2の要素とは交互に配列され、かつ、互いに90
度の角度をもって連結されている。The stirring blades 40 are formed by twisting a rectangular plate 180 degrees in the opposite direction to the first element, similarly to the three first elements 40a formed by twisting a rectangular plate 180 degrees. Three second elements 40b, the first elements and the second elements are arranged alternately, and are mutually 90 degrees apart.
They are connected at an angle of degrees.
【0017】本体パイプ38の上流側端部には給水パイ
プ42を介して第2のポンプ44が接続されている。第
2のポンプ44は、可変容量型の流体ポンプからなり、
スタティックミキサ24への給水量、つまり、加水量を
自由に調整可能となっている。そして、第2のポンプ4
4は、CO2 に水を供給する供給手段および給水量を調
整する調整手段を構成している。A second pump 44 is connected to an upstream end of the main body pipe 38 via a water supply pipe 42. The second pump 44 comprises a variable displacement fluid pump,
The amount of water supplied to the static mixer 24, that is, the amount of water added, can be freely adjusted. And the second pump 4
Reference numeral 4 designates a supply means for supplying water to CO2 and an adjusting means for adjusting the amount of supplied water.
【0018】上記のように構成されたニコチン抽出装置
を用いてたばこ原料からニコチンを抽出する方法につい
て説明する。A method for extracting nicotine from tobacco raw materials using the nicotine extraction apparatus configured as described above will be described.
【0019】まず、所定量のCO2 が貯蔵タンク14に
供給された後に弁15が閉じられ、続いて、第1のポン
プ20が作動される。すると、CO2 は貯蔵タンク14
から流量計16を介して第2の熱交換器18に流入し、
ここで再度冷却されて完全に液化される。そして、CO
2 は第1のポンプ20で所定の圧力に圧縮された後に第
3の熱交換器22に流入し、ここで約70℃に加熱され
て超臨界状態(31.1℃以上、75.3kg/cm2
以上)となる。超臨界状態のCO2 はスタティックミキ
サ24に流入する。同時に、スタティックミキサ24に
は、第2のポンプ44により所望の量に調整された水が
供給される。従って、CO2 および水は、スタティック
ミキサ24内を通って一緒に流れ、その際、撹拌羽根4
0の第1の要素40aにより例えば時計方向へ旋回さ
れ、第2の要素40bにより半時計方向へ旋回される。
そして、水は、CO2 と共に反転を繰り返しながらスタ
ティックミキサ24内を流れCO2 に混合溶解され、所
望の含水率を有するCO2 がスタティックミキサから流
出される。CO2 の含水率は、第2のポンプ44により
スタティックミキサ24への給水量を調整することによ
り、所望の値に設定することができる。好ましい含水率
は、各抽出温度および抽出圧力におけるCO2への水の
飽和溶解量の50〜70%、最も好ましくは60%であ
る。例えば、抽出容器内の抽出温度が60℃、抽出圧力
が300kg/cm2 の条件で抽出を行なう場合には、
水の添加量は、1.9〜2.7/kg−CO2 が好まし
い。First, after a predetermined amount of CO2 is supplied to the storage tank 14, the valve 15 is closed, and then the first pump 20 is operated. Then, CO2 is stored in storage tank 14
Flows into the second heat exchanger 18 through the flow meter 16 from the
Here, it is cooled again and completely liquefied. And CO
2 is compressed to a predetermined pressure by the first pump 20 and then flows into the third heat exchanger 22 where it is heated to about 70 ° C. to be in a supercritical state (31.1 ° C. or higher, 75.3 kg / cm2
Above). The supercritical CO2 flows into the static mixer 24. At the same time, water adjusted to a desired amount by the second pump 44 is supplied to the static mixer 24. Thus, CO2 and water flow together through the static mixer 24, with the stirring blades 4
The first element 40a of 0 is turned clockwise, for example, and the second element 40b is turned counterclockwise.
The water flows in the static mixer 24 while being repeatedly inverted with the CO2, and is mixed and dissolved in the CO2, and CO2 having a desired water content is discharged from the static mixer. The water content of CO2 can be set to a desired value by adjusting the amount of water supplied to the static mixer 24 by the second pump 44. The preferred moisture content is 50-70%, most preferably 60%, of the saturated solubility of water in CO2 at each extraction temperature and pressure. For example, when the extraction temperature in the extraction vessel is 60 ° C. and the extraction pressure is 300 kg / cm 2,
The addition amount of water is preferably 1.9 to 2.7 / kg-CO2.
【0020】また、抽出容器内な抽出温度は、好ましく
は50〜80℃であり、抽出圧力は150〜300kg
/cm2 であることが好ましい。The extraction temperature in the extraction container is preferably 50 to 80 ° C., and the extraction pressure is 150 to 300 kg.
/ Cm2.
【0021】続いて、水を含有した超臨界状態のCO2
は抽出容器10に流入し抽出容器内のたばこ刻み内を流
通する。その際、たばこ刻み内のニコチンはCO2 に溶
解し、たばこ刻みから抽出される。ニコチンを含有した
CO2 は、抽出容器10から第1の圧力調整弁26を通
り、ここで減圧される。減圧されることによりCO2の
溶解力が低下し、CO2 からニコチンが析出される。そ
して、CO2 は第4の熱交換器27を介して分離器28
に流入し、これらの熱交換器および分離器内で加熱され
て気化し水およびニコチンと分離される。析出した抽出
物質としてのニコチンおよび水は分離器28内に貯留さ
れ、抽出処理の終了後あるいは抽出処理中、弁46を介
して抽出装置の外方へ排出される。Subsequently, supercritical CO2 containing water is used.
Flows into the extraction container 10 and flows through the tobacco cuts in the extraction container. At that time, the nicotine in the tobacco cut is dissolved in CO2 and extracted from the tobacco cut. The nicotine-containing CO2 passes through the first pressure regulating valve 26 from the extraction container 10 and is reduced in pressure here. By reducing the pressure, the dissolving power of CO2 is reduced, and nicotine is precipitated from CO2. Then, CO2 is passed through a fourth heat exchanger 27 to a separator 28.
And is heated in these heat exchangers and separators to be vaporized and separated from water and nicotine. The precipitated nicotine and water as the extracted substance are stored in the separator 28 and discharged to the outside of the extraction device via the valve 46 after the completion of the extraction process or during the extraction process.
【0022】ニコチンが分離されたCO2 は、第2の圧
力調整弁30により更に減圧された後にガス精製器32
に流入し、ここでCO2 内に残留する水分および揮発性
成分等が除去されて精製される。精製器32内には、モ
レキュラーシーブ、活性アルミナ、シリカゲル、硫酸マ
グネシウム等の充填剤が充填されている。精製済みのC
O2 は第5の熱交換器34で冷却されて液化した後、貯
蔵タンク14へ戻される。The CO 2 from which nicotine has been separated is further decompressed by the second pressure regulating valve 30 and then subjected to a gas purifier 32.
, Where water and volatile components remaining in the CO2 are removed and purified. The purifier 32 is filled with a filler such as molecular sieve, activated alumina, silica gel, and magnesium sulfate. Purified C
O2 is cooled and liquefied in the fifth heat exchanger 34 and then returned to the storage tank 14.
【0023】以上の工程を所定時間繰り返すことによ
り、抽出容器10内のたばこ刻みからニコチンが抽出さ
れ、所望のニコチン含有率を有するたばこ刻みが生成さ
れる。By repeating the above steps for a predetermined time, nicotine is extracted from the tobacco cut in the extraction container 10, and a tobacco cut having a desired nicotine content is generated.
【0024】本願の発明者は、CO2 への水の添加方法
とニコチン除去率および処理後の原料の品質特性との関
係を調べるために、3種類の添加方法を用い、他は同一
条件としてニコチン抽出処理試験を行なった。The inventor of the present application used three kinds of addition methods in order to examine the relationship between the method of adding water to CO2 and the nicotine removal rate and the quality characteristics of the raw material after the treatment, and used nicotine under the same conditions as the other conditions. An extraction test was performed.
【0025】試験1では、上述した本実施例に係るニコ
チン抽出装置および抽出方法を用い、原料として製品用
に裁刻したたばこ刻み(ブレンド品、ニコチン含有率
2.2乾燥重量%)300gを内容積4リットルの抽出
容器に収容した。抽出容器に収納したたばこ刻みの水分
値は12.3重量%であり、取扱いに適した水分域にあ
る。この抽出容器を通してCO2 を抽出温度70℃、抽
出圧力300kg/cm2 、流速320g/minで
2.5時間流してニコチンの抽出を行なった。その際、
スタティックミキサの上流側端部に2.86g/kg−
CO2 の割合で水を供給してCO2 に混合溶解し、抽出
容器へ供給した。In Test 1, 300 g of a tobacco cut (blend product, nicotine content 2.2% by dry weight) cut into a product was used as a raw material by using the nicotine extraction apparatus and the extraction method according to the present embodiment described above. It was stored in an extraction container having a volume of 4 liters. The moisture value of the tobacco pieces stored in the extraction container is 12.3% by weight, which is in a moisture range suitable for handling. Through this extraction container, nicotine was extracted by flowing CO2 at an extraction temperature of 70 DEG C., an extraction pressure of 300 kg / cm @ 2, and a flow rate of 320 g / min for 2.5 hours. that time,
2.86 g / kg- at the upstream end of the static mixer
Water was supplied at the ratio of CO2, mixed and dissolved in CO2, and supplied to the extraction vessel.
【0026】試験2では、原料のたばこ刻み(水分値1
2.3重量%)にスプレー法により予め22.7重量%
まで加湿し、ポリプロピレン袋にいれて一夜放置したも
のを抽出容器に収容し、この抽出容器を通して無加水の
CO2 を流した。In Test 2, the raw material was cut into tobacco pieces (moisture value 1
2.3% by weight) and 22.7% by weight in advance by a spray method.
The extract was placed in a polypropylene bag, allowed to stand overnight, and then stored in an extraction container, through which water-free CO2 was passed.
【0027】試験3では、たばこ刻みを収容した抽出容
器の上流側に設置した水槽(内径10cm、高さ50c
m)に高さ10cmに水を溜め、水槽下部より温度70
℃、圧力300kg/cm2 の所定量のCO2 を流して
水を溶解させた後、抽出容器に供給した。In Test 3, a water tank (inner diameter 10 cm, height 50 c) was installed on the upstream side of the extraction container containing the tobacco cuts.
m), store water at a height of 10 cm, and set a temperature of 70 cm from the bottom of the water tank.
A predetermined amount of CO2 at a temperature of 300 DEG C. and a pressure of 300 kg / cm @ 2 was flowed to dissolve the water, and then supplied to the extraction vessel.
【0028】以下に示す表1は、各試験におけるニコチ
ン除去率と処理後のたばこ刻みの水分値を示している。
表1から分かるように、原料を予め加湿する試験2の場
合、他の2つの方法に比較してニコチン除去率がかなり
低くなる。また、処理後のたばこ刻みの水分値も3.8
重量%と非常に低くなり、抽出容器から取り出す際にた
ばこ刻みの破砕が多数生じた。水槽を通してCO2 に添
加する試験3の場合、ニコチン除去率は99%と最も優
れているが、処理後のたばこ刻みは水分値が23.3重
量%と非常に高く、取扱い上および品質上問題がある。Table 1 below shows the nicotine removal rate and the tobacco cut water value after the treatment in each test.
As can be seen from Table 1, in the case of Test 2 in which the raw materials are pre-humidified, the nicotine removal rate is considerably lower than in the other two methods. In addition, the water value of the tobacco cut after the treatment was 3.8.
% By weight, and many cigarette crushes occurred upon removal from the extraction container. In the case of Test 3 in which CO2 was added through a water tank, the nicotine removal rate was as excellent as 99%, but the tobacco chopped after treatment had a very high moisture value of 23.3% by weight, which caused problems in handling and quality. is there.
【0029】これに対して、スタティックミキサを用い
てCO2 に水を添加する試験1の場合、ニコチン除去率
は試験3の場合とほとんど変わらず、処理後のたばこ刻
みの水分値も14.7重量%となり取扱い上および品質
上も許容できる値が得られた。On the other hand, in Test 1 in which water was added to CO 2 using a static mixer, the nicotine removal rate was almost the same as in Test 3, and the water value of the tobacco cut after treatment was 14.7% by weight. %, And acceptable values in terms of handling and quality were obtained.
【0030】 表1 試験 原料刻みの CO2 へ 処理後刻み ニコチン 摘要 NO. 水分値(%) の添加法 水分値(%) 除去率(%) 1. 12.3 スタテツクミキサ 14.7 97 2. 22.7 なし 3.8 75 原料加湿 3. 12.3 水槽 23.3 99 Table 1 Test Cut to raw material cut to CO2 Cut after processing Nicotine Summary NO. How to add moisture value (%) Moisture value (%) Removal rate (%) 12.3 Stat mixer 14.7 97 2. 22.7 None 3.8 75 Humidification of raw materials 3. 12.3 Aquarium 23.3 99
【0031】 表2 CO2 への加水 処理後の刻み ニコチン 摘要 加水量 *加水割合 水分値 除去率 (g/kg-CO2) (%) (重量%) (%) 1.90 40 8.6 82 *CO2 への水の飽和 2.38 50 11.0 91 溶解度に対する加水 2.86 60 14.4 97 量の割合 3.33 70 18.1 98 3.81 80 23.2 99 上記表2から分かるように、加水量および加水割合が増
加するに従って、ニコチン除去率は増加するが、処理後
の刻みの水分値も上昇する。一般に、たばこ刻みの水分
値は、刻みの取扱い性および品質の面で、12%前後が
問題のない領域である。表2から、加水割合が50〜6
0%に設定されている場合、処理後の水分値が上記領域
にある処理品を得られることが判明した。また、加水割
合が50%以上の場合、ニコチン除去率も90%以上と
なった。Table 2 Minced after water treatment to CO2 Nicotine Summary Water content * Water content Water content Removal rate (g / kg-CO2) (%) (Weight%) (%) 1.90 40 8.6 82 * Water to CO2 2.38 50 11.0 91 Ratio of water to solubility 2.86 60 14.4 97 Amount 3.33 70 18.1 98 3.81 80 23.2 99 As can be seen from Table 2 above, as the amount of water and the ratio of water increase, the nicotine removal rate increases. The moisture value of the step after treatment also increases. Generally, the moisture value of the tobacco cut is about 12% in which there is no problem in terms of handleability and quality of the cut. From Table 2, the water content is 50 to 6
When it was set to 0%, it was found that a treated product having a moisture value after the treatment in the above range could be obtained. When the water content was 50% or more, the nicotine removal rate was 90% or more.
【0032】また、加水割合を60%に固定して、抽出
温度と処理後のたばこ刻みの水分値およびニコチン除去
率との関係を調べたところ、図3に示すような結果が得
られた。この場合、他の試験条件は、上述した試験1と
同一とした。図3から分かるように、いずれの抽出温度
においてもたばこ刻みの水分値は12%前後であり、抽
出温度70℃以上では、ニコチン除去率も95%以上の
値が得られた。When the proportion of water was fixed at 60% and the relationship between the extraction temperature and the water content of the tobacco cut after the treatment and the nicotine removal rate were examined, the results shown in FIG. 3 were obtained. In this case, the other test conditions were the same as in Test 1 described above. As can be seen from FIG. 3, the moisture value of the tobacco cut was about 12% at any of the extraction temperatures, and at an extraction temperature of 70 ° C. or more, the nicotine removal rate was 95% or more.
【0033】更に、処理前のたばこ刻みの水分値に起因
する、抽出容器内でのCO2 の偏流の発生状況を調べる
ため、図4に示すように、水分値の異なるたばこ刻み
(ニコチン含有率2.1乾燥重量%)15kgを円筒状
の抽出容器(内径35cm,高さ170cm)に収容
し、抽出容器を通してCO2 を抽出温度70℃、抽出圧
力250kg/cm2 、流速250g/minで6.5
時間流してニコチンの抽出を行なった。たばこ刻みは、
できるだけ均一に収容されるように手で抽出容器内に充
填し、5kg毎に金網48を入れて容器内をCO2 の流
入側から3つのブロック50a、50b、50cに分け
て抽出を行なった。そして、各ブロック内の5つの領域
A、B、C、D、Eから処理後のたばこ刻みを採取して
ニコチン含有率を調べた。試験結果は以下の表3に示さ
れている。Further, in order to investigate the occurrence of CO2 drift in the extraction vessel due to the water content of the tobacco cut before the treatment, as shown in FIG. 4, tobacco cuts having different moisture values (nicotine content 2 15 kg in a cylindrical extraction container (inner diameter 35 cm, height 170 cm), CO2 was extracted through the extraction container at an extraction temperature of 70 ° C., an extraction pressure of 250 kg / cm 2 and a flow rate of 250 g / min at 6.5.
The nicotine was extracted by flowing over time. Tobacco chopping
The extraction container was filled by hand so as to be contained as uniformly as possible, and a wire netting 48 was inserted every 5 kg, and the extraction was performed by dividing the container into three blocks 50a, 50b, and 50c from the CO2 inflow side. Then, the tobacco cut after processing was collected from the five regions A, B, C, D, and E in each block, and the nicotine content was examined. The test results are shown in Table 3 below.
【0034】 表3 試験1 原料水分値 処理刻みのニコチン含有率 NO. (重量%) A B C D E 平均値 変動係数(%) 1. 19.8 0.16 0.25 0.45 0.40 0.51 0.35 36.6 2. 12.5 0.22 0.25 0.20 0.20 0.25 0.22 10.0 表3から分かるように、水分値の高い(19.8重量
%)たばこ刻みに対して上記抽出処理を行なった試験1
の場合、水分値の低い(12.5重量%)たばこ刻みに
対して上記抽出処理を行なった試験2の場合に比較し
て、領域AないしEから採取した処理後のたばこ刻みの
ニコチン含有率はばらつきが大きく、これらニコチン含
有率の平均値も高い。このことから、原料のたばこ刻み
の水分値が高い場合、抽出容器内でCO2 の偏流が生じ
易いことが推察される。従って、処理前のたばこ原料に
加湿することは、ニコチンを均一に除去する上で好まし
くないことが確認された。Table 3 Test 1 Raw material moisture content Nicotine content at the processing step NO. (% By weight) ABCDE Average value Coefficient of variation (%) 19.8 0.16 0.25 0.45 0.40 0.51 0.35 36.6 2. 12.5 0.22 0.25 0.20 0.20 0.25 0.22 10.0 As can be seen from Table 3, test 1 in which the above-mentioned extraction treatment was performed on tobacco cuts having a high moisture value (19.8% by weight)
In the case of, the nicotine content of the cut tobacco cut from the areas A to E is lower than that of the test 2 in which the above-mentioned extraction treatment was performed on the cut tobacco having a low moisture value (12.5% by weight). Have large variations, and the average value of these nicotine contents is also high. From this fact, it is inferred that when the water content of the tobacco cut of the raw material is high, CO2 drift is likely to occur in the extraction vessel. Therefore, it was confirmed that humidifying the tobacco raw material before the treatment was not preferable for uniformly removing nicotine.
【0035】以上のように構成されたニコチン抽出装置
および抽出方法によれば、スタティックミキサ24への
給水量を調整することにより、たばこ刻みに送られるC
O2の含水率を飽和状態以下の所望の値に調整すること
ができるとともに、必要であれば過飽和状態とすること
もできる。そのため、処理後のたばこ原料の含水率(水
分値)が所望の値となるようにCO2 の含水率を調整す
ることにより、処理品が過度に加湿されることを防止で
き、処理後の乾燥工程を省略することがでる。従って、
運転コストおよび設備コストの低減を図ることができ
る。また、処理後のたばこ原料を最適な含水率に設定で
きることから、処理品の取扱い性および品質が大幅に向
上する。According to the nicotine extraction apparatus and the extraction method configured as described above, by adjusting the amount of water supplied to the static mixer 24, the C sent to the tobacco unit is adjusted.
The water content of O2 can be adjusted to a desired value which is equal to or lower than the saturated state, and can be set to a supersaturated state if necessary. Therefore, by adjusting the water content of CO2 so that the water content (moisture value) of the tobacco raw material after the treatment becomes a desired value, the treated product can be prevented from being excessively humidified, and the drying process after the treatment can be prevented. Can be omitted. Therefore,
Operation costs and equipment costs can be reduced. Further, since the tobacco raw material after the treatment can be set to the optimum moisture content, the handleability and quality of the treated product are greatly improved.
【0036】また、処理前にたばこ原料を加湿すること
なくニコチンを効率良く抽出することができ、前処理工
程の省略が可能であるとともに、抽出容器内におけるC
O2の偏流を防止できたばこ原料全体に渡って均一にニ
コチン抽出を行なうことができる。更に、処理前のたば
こ原料のニコチン含有率がその種類によって異なる場合
でも、CO2 の含水率を調整することにより、所望のニ
コチン除去率を得ることができる。Further, nicotine can be efficiently extracted without humidifying the tobacco raw material before the treatment, the pretreatment step can be omitted, and the C content in the extraction container can be reduced.
Nicotine can be uniformly extracted over the entire tobacco raw material, which can prevent O2 drift. Further, even if the nicotine content of the tobacco raw material before the treatment differs depending on the type, a desired nicotine removal rate can be obtained by adjusting the water content of CO2.
【0037】また、ポンプから供給された水を、スタテ
ィックミキサにより不活性抽出剤と混合して不活性抽出
剤に添加していることから、二酸化炭素に限らず、水の
溶解しにくい他の不活性抽出剤にも容易に水を添加させ
ることができる。従って、種々の不活性抽出剤を使用す
ることが可能となり、種々の天然固体原料から所望の可
溶物を抽出することができる。Further, since the water supplied from the pump is mixed with the inert extractant by the static mixer and added to the inert extractant, the water is not limited to carbon dioxide, but is not limited to carbon dioxide. Water can be easily added to the active extractant. Therefore, various inert extractants can be used, and desired soluble substances can be extracted from various natural solid raw materials.
【0038】なお、この発明は上述した実施例に限定さ
れることなく、この発明の範囲内で種々変更可能であ
る。The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified within the scope of the present invention.
【0039】例えば、上記実施例では、可変容量型のポ
ンプを用いてCO2 への給水量を調節するようにした
が、これに限らず、図5に示すように、定容量型のポン
プ44を使用し、このポンプとスタティックミキサとの
間に設けた流量調整手段としての流量制御弁52により
供給量を調節するようにしてもよい。また、この発明
は、たばこ原料からニコチンを抽出する場合に限らず、
他の天然固体原料、例えば、紅茶、緑茶、コーヒー等か
らカフェイン等の他の可溶物を抽出する場合にも適応で
きることは言うまでもない。更に、不活性抽出剤とし
て、臨界温度の低いフロン、亜酸化窒素、低級ハロゲン
炭化水素等、他の抽出剤を使用してもよい。For example, in the above-described embodiment, the amount of water supplied to CO2 is adjusted using a variable displacement pump. However, the present invention is not limited to this. As shown in FIG. It may be used, and the supply amount may be adjusted by a flow control valve 52 as flow adjustment means provided between the pump and the static mixer. In addition, the present invention is not limited to extracting nicotine from tobacco raw materials,
It is needless to say that the present invention can be applied to the case where other soluble substances such as caffeine are extracted from other natural solid raw materials, for example, black tea, green tea, coffee and the like. Further, as the inert extractant, another extractant such as Freon, nitrous oxide, or lower halogen hydrocarbon having a low critical temperature may be used.
【0040】[0040]
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、二酸化
炭素の含水率を所望の値に調節してたばこ原料に供給し
ていることから、原料の加湿あるいは乾燥等の処理を行
なう必要がないとともに、所望量のニコチンを効率良く
抽出することのできる可溶物抽出方法および可溶物抽出
装置を提供することができる。As described above, according to the present invention, the carbon dioxide
Since the water content of carbon is adjusted to a desired value and supplied to the tobacco raw material, it is not necessary to perform a treatment such as humidification or drying of the raw material, and it is possible to efficiently extract a desired amount of nicotine. A method for extracting a solute and an apparatus for extracting a solute can be provided.
【図1】この発明の一実施例に係るニコチン抽出装置を
概略的に示す図。FIG. 1 is a diagram schematically showing a nicotine extraction device according to one embodiment of the present invention.
【図2】上記ニコチン抽出装置のスタティックミキサを
拡大して示す断面図。FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a static mixer of the nicotine extraction device.
【図3】抽出温度とニコチン除去率および処理後のたば
こ刻みの水分値との関係を示す特性図。FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship between an extraction temperature, a nicotine removal rate, and a water value of a tobacco cut after treatment.
【図4】偏流発生試験に使用する抽出容器を示す概略
図。FIG. 4 is a schematic diagram showing an extraction container used for a drift generation test.
【図5】給水部の変形例を示す図2に対応の断面図。FIG. 5 is a sectional view corresponding to FIG. 2, showing a modification of the water supply unit.
10…抽出容器、12…閉塞回路、14…貯蔵タンク、
17、18、22、27、34…熱交換器、24…スタ
ティックミキサ、44…第2のポンプ。10 extraction container, 12 closing circuit, 14 storage tank,
17, 18, 22, 27, 34: heat exchanger; 24: static mixer; 44: second pump.
フロントページの続き (72)発明者 重松 仁 東京都品川区東品川4丁目12番62号 日 本たばこ産業株式会社内 (72)発明者 岡林 信夫 神奈川県平塚市黒部丘1番地77 日本た ばこ産業株式会社平塚工場内 (72)発明者 大内 誠 神奈川県平塚市黒部丘1番地77 日本た ばこ産業株式会社平塚工場内 (72)発明者 野添 平治 神奈川県平塚市黒部丘1番地77 日本た ばこ産業株式会社平塚工場内 (56)参考文献 特開 平2−103202(JP,A) 特開 昭63−83198(JP,A) 特開 昭64−67201(JP,A) 特開 平4−71603(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01D 11/00 - 11/04 Continued on the front page (72) Inventor Jin Shigematsu 4-12-62 Higashi Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Japan Tobacco Inc. (72) Inventor Nobuo Okabayashi 1-77, Kurobeoka, Hiratsuka-shi, Kanagawa Japan Tobacco Inside the Hiratsuka Plant of Sangyo Co., Ltd. (72) Makoto Ouchi 1-77, Kurobeoka, Hiratsuka-shi, Kanagawa Prefecture Japan Inside the Hiratsuka Plant of Tobacco Inc. (72) Inventor Heiji Nozoe 1-77, Kurobeoka, Hiratsuka-shi, Kanagawa Japan (56) References JP-A-2-103202 (JP, A) JP-A-63-83198 (JP, A) JP-A-64-67201 (JP, A) JP 4-71603 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B01D 11/00-11/04
Claims (4)
炭素を流すことによりたばこ原料から可溶物を抽出する
可溶物抽出方法において、 上記二酸化炭素に水を供給する工程と、 供給された水と二酸化炭素とをラインミキサで混合し
て、二酸化炭素に水を添加する工程と、 水の添加された二酸化炭素を上記たばこ原料を通して流
し、たばこ原料中の可溶物を上記二酸化炭素に溶解させ
る工程と、 上記二酸化炭素から溶解した上記可溶物を分離する工程
と、を備え、 上記添加する工程は、二酸化炭素への給水量を調整して
二酸化炭素の含水率を二酸化炭素への水の飽和溶解量の
50〜70%に調整する工程を含んでいることを特徴と
する可溶物抽出方法。Claims: 1. A supercritical carbon dioxide through tobacco raw material
In solubles extraction method for extracting solubles from tobacco material by passing a carbon, and supplying water to the carbon dioxide, by mixing the supplied water and carbon dioxide in the line mixer, carbon dioxide Adding water to the tobacco , flowing water-added carbon dioxide through the tobacco raw material , and dissolving a soluble substance in the tobacco raw material in the carbon dioxide, and dissolving the soluble substance dissolved from the carbon dioxide. And a step of separating, wherein the adding step adjusts a water supply amount to carbon dioxide .
Determine the water content of carbon dioxide as
A method for extracting a soluble matter, comprising a step of adjusting the concentration to 50 to 70% .
80℃、抽出圧力150〜300kg/cm 2 で行うこ
とを特徴とする請求項1に記載の可溶物抽出方法。 2. The method according to claim 1, wherein the dissolving step is performed at an extraction temperature of 50 to 50.
This performing 80 ° C., with extraction pressure 150~300kg / cm 2
2. The method for extracting a soluble matter according to claim 1, wherein:
抽出装置において、たばこ原料を収容した抽出容器と、 上記抽出容器を通して超臨界状態の二酸化炭素を流す流
通手段と、 上記抽出容器の流入側に設けられ、上記二酸化炭素に水
を供給する給水手段と、 上記抽出容器の流入側に設けられ、上記供給された水と
二酸化炭素とを混合するラインミキサと、 上記二酸化炭素への給水量を調整して上記二酸化炭素の
含水率を二酸化炭素への水の飽和溶解量の50〜70%
に調整する調整手段と、を備えたことを特徴とする可溶
物抽出装置。3. A solubles extraction apparatus for extracting soluble matter from the tobacco material, and the extraction vessel containing the tobacco material, and flow means for flowing the supercritical carbon dioxide through the extraction vessel, the above extraction vessel A water supply means provided on the inflow side and supplying water to the carbon dioxide; and a water supply means provided on the inflow side of the extraction vessel and provided with the supplied water.
A line mixer for mixing the carbon dioxide, by adjusting the amount of water supplied to the carbon dioxide 50% to 70% of the saturated dissolved amount of the water of the water content of the carbon to carbon dioxide
And an adjusting means for adjusting the temperature of the soluble matter.
酸化炭素を、抽出温度50〜80℃、抽出圧力150〜
300kg/cm 2 で上記抽出容器を通して流す手段を
備えていることを特徴とする請求項3に記載の可溶物抽
出装置。 4. The system according to claim 1, wherein said distribution means is provided with a water supply port.
The carbon oxide is extracted at an extraction temperature of 50 to 80 ° C and an extraction pressure of 150 to
Means to flow through the extraction vessel at 300 kg / cm 2
4. The extractable substance according to claim 3, wherein the extractable substance is provided.
Output device.
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