JP6749649B2 - 植物油の製造方法および製造装置 - Google Patents
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Description
[1](A)粉砕した非食用の油糧種子を水で抽出し、抽出液と固形物を分離する工程、
(B)工程(A)で得られた固形物を炭素数1〜4のアルコールで抽出し、抽出液と固形物を分離する工程、および
(C)
(i)工程(B)で得られた固形物を炭素数5〜8の飽和炭化水素で抽出し植物油を得る工程、または
(ii)工程(B)で得られた固形物を搾油し植物油を得る工程
を含む植物油を製造する方法、
[2]さらに、(A)工程において得られる抽出液から糖類を得る工程を含む上記[1]記載の方法、
[3]さらに、(B)工程において得られる抽出液から薬効成分を得る工程を含む上記[1]または[2]記載の方法、
[4]非食用の油糧種子が、クロヨナ(Pongamia pinatta)、南洋アブラギリ(Jatropha curcas)、広東アブラギリ(Vernicia montana)、パラゴム(Hevea brasiliensis)およびテリハボク(Calophyllum inophyllum)からなる群より選択される少なくとも1種である上記[1]〜[3]のいずれかに記載の方法、
[5]炭素数1〜4のアルコールがメタノールまたはエタノールである上記[1]〜[4]のいずれかに記載の方法、
[6]薬効成分がビタミンEおよびフィトステロールである上記[1]〜[5]のいずれかに記載の方法、
[7]工程(A)、工程(B)および工程(C)(i)から選択される少なくとも1つの工程における抽出が、マイクロ波および超音波の少なくとも1つを照射して実施される上記[1]〜[6]のいずれかに記載の方法、ならびに
[8]非食用の油糧種子から、水、炭素数1〜4のアルコールおよび炭素数5〜8の飽和炭化水素を順次抽出溶媒として、それぞれ糖類、薬効成分および植物油を抽出するための装置であって、
粉砕した非食用の油糧種子を充填するための抽出槽と、
該抽出槽に溶媒を供給する溶媒供給口と、
該抽出槽から抽出液を排出する排出口と、
排出した抽出液を貯留する貯留部と
を備えた装置
に関する。
粉砕した油糧種子の水による抽出は、抽出液から糖類を得ることができる。この糖類としては単糖類や二糖類が挙げられ、スクロースが主な成分である。得られた糖類は、常法のエタノール発酵などによりバイオエタノールに変換することができる。
粉砕した油糧種子を上述の水抽出を行った後の固形物に対する炭素数1〜4のアルコールによる抽出では、抽出液から薬効成分を得ることができる。この薬効成分としては、炭素数1〜4のアルコールで抽出可能なものが挙げられ、例えば、トコフェロールやトコトリエノールなどのビタミンEや、β−シトステロール、カンペステロール、スティグマステロール、ブラシカステロールなどのフィトステロールなどが挙げられる。ビタミンEは抗酸化剤、コレステロール降下剤、抗がん剤として、フィトステロールはコレステロール降下剤として有用である。
油糧種子を水抽出し、次いで炭素数1〜4のアルコールで抽出した後の固形物からの植物油の抽出には、炭素数5〜8の飽和炭化水素を抽出溶媒として用いる。炭素数5〜8の飽和炭化水素としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタンが挙げられ、いずれの溶媒でも植物油の抽出を同様に行うことができるが、溶媒の回収という点から沸点のある程度高い、例えばヘキサンの沸点以上の沸点を有するヘキサン以上の炭素数を有する炭化水素を用いることが好ましい。さらにコストの点からもヘキサンを用いることが最も好ましい。
搾油は、油糧種子を水抽出し、次いで炭素数1〜4のアルコールで抽出した後の固形物を搾油機(例えば、サン精機社製のKT50−160など)に投入し、4〜5kg/時間のスピードで行うことができる。さらに多量の搾油は、KT100−200を用いれば、12kg/時間で可能である。
本発明を実施する場合、油糧種子を含有する槽に抽出溶媒を順次適用し、上述の工程(A)、(B)および(C)(i)を連続的に実施することができる。その場合の各工程には、上述した抽出条件をそれぞれ適用することができる。
本発明においては、油糧種子から、抽出溶媒を変更することにより順次糖類、薬効成分および植物油を抽出することができるため、1つの抽出槽のみを備えた装置で各成分を順次抽出分離することができる。具体的には、非食用の油糧種子から、水、炭素数1〜4のアルコールおよび炭素数5〜8の飽和炭化水素を順次抽出溶媒として、それぞれ糖類、薬効成分および植物油を抽出するための装置であって、粉砕した非食用の油糧種子を充填するための抽出槽と、該抽出槽に溶媒を供給する溶媒供給口と、該抽出槽から抽出液を排出する排出口と、排出した抽出液を貯留する貯留部とを備えた装置を用いることができる。抽出槽への溶媒供給口は1つであっても溶媒ごとに複数備えていてもよく、当該装置は、必要に応じ、抽出槽の撹拌手段、抽出槽の加温部、超音波照射部、マイクロ波照射部を備えていてもよい。
本発明の1つの実施形態は、上述したように、(A)粉砕した非食用の油糧種子を水で抽出し、抽出液と固形物を分離する工程、(B)工程(A)で得られた固形物を炭素数1〜4のアルコールで抽出し、抽出液と固形物を分離する工程、および(C)(i)工程(B)で得られた固形物を炭素数5〜8の飽和炭化水素で抽出し植物油を得る工程、または(ii)工程(B)で得られた固形物を搾油し植物油を得る工程を含む植物油を製造する方法であるが、本発明の別の実施形態として、上述の(B)工程の前に(A)で得られた固形物に対し(C)(i)工程を行う方法も提供される。このような形態は、炭素数1〜4のアルコールとして、炭素数2〜4のアルコールを用いる場合により有益に実施される。植物油の抽出を先に行うことにより、炭素数2〜4のアルコールを用いて薬効成分を抽出する際に油分の混入を懸念する必要がなくなるためである。その他の条件などは、上述の実施形態と特に異なるものではない。
上述したように、本発明のカスケード抽出の一工程として水抽出を行うことにより糖類を分離することができるが、糖類の抽出は、糖類のみを目的とする場合、本発明のカスケード抽出とは独立して行うこともできる。この場合、粉砕した油糧種子を水で抽出してもよいが、後述の炭素数1〜4のアルコールによる薬効成分抽出後の固形物に対して水抽出を行ってもよい。
上述したように、本発明のカスケード抽出においては、薬効成分は水抽出を行った後の固形物に対して炭素数1〜4のアルコールによる抽出を行うことにより得ている。しかしながら、薬効成分のみを目的とする場合、このようなカスケード抽出に限定されることなく、粉砕された油糧種子を炭素数1〜4のアルコールにより直接抽出することも可能である。
本発明で得られる植物油は、特別な処理をしなければ水分を含むものであるが、アルキルエステル化してバイオディーゼル燃料にする際、たとえばアセトンを用いる共溶媒法(国際公開第2010/106985号)を使用すれば数%水分を含んでいても特段問題になることはない。またこの共溶媒法を用いることで、副生する純度の高いグリセリンも利用することができ、さらに経済競争力の高いシステムとすることができる。
表1に示す各油糧種子中に含まれるスクロース、ビタミンE、フィトステロールおよび植物油の量を調べた。
(1−1)スクロースの抽出
破砕機(フジテックス社製のALI−mini;7.5kW)で堅い殻を破砕し、さらに粉砕機(ラボネクト社製のハイスピードミルHS20)で100メッシュに粉砕した種子10gに水30mLを加え、30℃で20kHzの超音波を15分間照射し、水層を分離した。同様の抽出操作をさらに4回繰り返し、得られた水層を合わせて減圧下、蒸発乾固して糖類を得た。得られた糖類を高速液体クロマトグラフ(HPLC)で分析した。糖類中のスクロースの含有量(質量%)およびスクロース量を表1に示す。
破砕機(フジテックス社製のALI−mini;7.5kW)で堅い殻を破砕し、さらに粉砕機(ラボネクト社製のハイスピードミルHS20)で100メッシュに粉砕した種子10gにメタノール30mLを加え、30℃で20kHzの超音波を15分間照射し、メタノール層を分離した。同様の抽出操作をさらに4回繰り返し、得られたメタノール層を合わせて減圧下、蒸発乾固した。固体をメタノールに溶解し、HPLCで分析した結果、3種のトコフェロール(α、β、γ)と4種のトコトリエノール(α、β、γ、δ)のビタミンE類およびフィトステロールが検出された。HPLCの分析結果から算出したビタミンEおよびフィトステロールの量を表1に示す。
破砕機(フジテックス社製のALI−mini;7.5kW)で堅い殻を破砕し、さらに粉砕機(ラボネクト社製のハイスピードミルHS20)で100メッシュに粉砕した種子10gにヘキサン30mLを加え、30℃で20kHzの超音波を15分間照射し、ヘキサン層を分離した。同様の抽出操作をさらに4回繰り返し、得られたヘキサン層を合わせて減圧下、ヘキサンを蒸発させて植物油を得た。結果を表1に示す。
粉砕機(ラボネクト社製のハイスピードミルHS20)で100メッシュに粉砕した南洋アブラギリの種子10gに水30mLを加え、表2に示す条件で抽出し、水層と固形物を分離した。同様の抽出操作をさらに2回繰り返し、得られた水層を合わせて減圧下、蒸発乾固して糖類を得た。得られた糖類を高速液体クロマトグラフで分析し、スクロースの量を算出した。全糖類に対するスクロースの割合は、いずれもほぼ86.7質量%であった。
粉砕機(ラボネクト社製のハイスピードミルHS20)で100メッシュに粉砕した南洋アブラギリの種子10gに水30mLを加え、30℃で20kHzの超音波を15分間照射し、水層と固形物を分離した。同様の抽出操作をさらに2回繰り返し、得られた水層を合わせて減圧下、蒸発乾固して糖類を得た。得られた糖類の全量は0.743gであった。HPLCで分析したところ、スクロースの濃度は、86.7%であり、純粋なスクロース0.644gを得た。
粉砕機(ラボネクト社製のハイスピードミルHS20)で100メッシュに粉砕した南洋アブラギリの種子10gに水30mLを加え、30℃で30分マグネチックスターラーで撹拌し(600rpm)、水層と固形物を分離した。得られた水層を減圧下、蒸発乾固して糖類を得た。得られた糖類を高速液体クロマトグラフで分析し、スクロースの量を算出した。全糖類に対するスクロースの割合は、いずれもほぼ86.7質量%であった。
各抽出工程における撹拌時間を3時間としたほかは、実施例11と同様に各成分を得た。
水による抽出工程において、マグネチックスターラーによる撹拌に代えて、マイクロ波(2.45GHz)を30秒照射し、その後、60℃で20kHzの超音波を10分間照射し、20%エタノールによる抽出工程およびヘキサンによる抽出工程において、マグネチックスターラーによる撹拌に代えて、マイクロ波(2.45GHz)を15秒照射し、その後、60℃で20kHzの超音波を10分間照射したほかは、実施例12と同様にして各成分を得た。
粉砕機(ラボネクト社製のハイスピードミルHS20)で100メッシュに粉砕したテリハボクの種子10gに水20mLを加え、30℃で30分マグネチックスターラーで撹拌し(600rpm)、水層と固形物を分離した。得られた水層を減圧下、蒸発乾固して糖類を得た。得られた糖類を高速液体クロマトグラフで分析し、スクロースの量を算出した。全糖類に対するスクロースの割合は、いずれもほぼ86.7質量%であった。
水による抽出工程において、マグネチックスターラーによる撹拌に代えて、マイクロ波(2.45GHz)を30秒照射し、その後、60℃で20kHzの超音波を10分間照射し、20%エタノールによる抽出工程およびヘキサンによる抽出工程において、マグネチックスターラーによる撹拌に代えて、マイクロ波(2.45GHz)を15秒照射し、その後、60℃で20kHzの超音波を10分間照射したほかは、実施例14と同様にして各成分を得た。
テリハボクの種子に代えて、広東アブラギリの種子を用いたほかは、実施例14と同様にして各成分を得た。
テリハボクの種子に代えて、広東アブラギリの種子を用いたほかは、実施例15と同様にして各成分を得た。
Claims (8)
- (A)粉砕した非食用の油糧種子を水で抽出し、抽出液と固形物を分離する工程、
(B)工程(A)で得られた固形物を炭素数1〜4のアルコールで抽出し、抽出液と固形物を分離する工程、および
(C)
(i)工程(B)で得られた固形物を炭素数5〜8の飽和炭化水素で抽出し植物油を得る工程、または
(ii)工程(B)で得られた固形物を搾油し植物油を得る工程
を含む植物油を製造する方法。 - さらに、(A)工程において得られる抽出液から糖類を得る工程を含む請求項1記載の方法。
- さらに、(B)工程において得られる抽出液から薬効成分を得る工程を含む請求項1または2記載の方法。
- 非食用の油糧種子が、クロヨナ(Pongamia pinatta)、南洋アブラギリ(Jatropha curcas)、広東アブラギリ(Vernicia montana)、パラゴム(Hevea brasiliensis)およびテリハボク(Calophyllum inophyllum)からなる群より選択される少なくとも1種である請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 炭素数1〜4のアルコールがメタノールまたはエタノールである請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 薬効成分がビタミンEおよびフィトステロールである請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 工程(A)、工程(B)および工程(C)(i)から選択される少なくとも1つの工程における抽出が、マイクロ波および超音波の少なくとも1つを照射して実施される請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 非食用の油糧種子から、水、炭素数1〜4のアルコールおよび炭素数5〜8の飽和炭化水素を順次抽出溶媒として、それぞれ糖類、薬効成分および植物油を抽出するための装置であって、
粉砕した非食用の油糧種子を充填するための抽出槽と、
該抽出槽に溶媒を供給する溶媒供給口と、
該抽出槽から抽出液を排出する排出口と、
排出した抽出液を貯留する貯留部と
を備えた装置。
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