JP7337422B1

JP7337422B1 - 油分抽出装置、および、油分抽出方法

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Publication number: JP7337422B1
Application number: JP2023003024A
Authority: JP
Inventors: 久水野
Original assignee: JISSEN KANKYO KENKYUSHO CO.,LTD.
Current assignee: JISSEN KANKYO KENKYUSHO CO.,LTD.
Priority date: 2023-01-12
Filing date: 2023-01-12
Publication date: 2023-09-04
Anticipated expiration: 2043-01-12

Abstract

【課題】油脂植物から油分を抽出する油分抽出装置において、油脂植物に含まれる油分を効率的に抽出する技術を提供する。【解決手段】油分抽出装置は、水蒸気が流れる流路を有し、流路を流れる水蒸気を加熱することで過熱蒸気を生成する管状発熱体と、管状発熱体によって生成された過熱蒸気を用いて、油脂植物を加熱し、油分を抽出する抽出部と、を備え、管状発熱体は、流路の幅に対する流路の長さの比が、４５以上１５００以下である。【選択図】図１

Description

本発明は、油分抽出装置、および、油分抽出方法に関する。

従来から、油脂植物から油分を抽出する油分抽出装置が知られている。例えば、特許文献１には、パーム椰子から油分を抽出する技術が開示されている。

特開２００９－１９１０８４号公報

しかしながら、特許文献１のような先行技術によっても、油分抽出装置において、油脂植物に含まれる油分を効率的に抽出する技術については、なお、改善の余地があった。例えば、特許文献１に開示されている技術では、パーム椰子を各部に分離したのち、分離された各部の状態に適した圧搾を行うことで油分を抽出する。しかしながら、各部の状態に適した圧搾であっても油分を取りきることは困難であり、例えば、熱処理のためのエネルギが必要となる。このため、油脂植物に含まれる油分を効率的に抽出する方法が求められていた。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、油脂植物から油分を抽出する油分抽出装置において、油脂植物に含まれる油分を効率的に抽出する技術を提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、油脂植物から油分を抽出する油分抽出装置が提供される。この油分抽出装置では、水蒸気が流れる流路を有し、前記流路を流れる水蒸気を加熱することで過熱蒸気を生成する管状発熱体と、前記管状発熱体によって生成された過熱蒸気を用いて、油脂植物を加熱し、油分を抽出する抽出部と、を備え、前記管状発熱体は、前記流路の幅に対する前記流路の長さの比が、４５以上１５００以下である。

この構成によれば、油分抽出装置は、管状発熱体によって生成される過熱蒸気を用いて、油脂植物を加熱し、油分を抽出する。管状発熱体は、流路の幅に対する流路の長さの比が４５以上１５００以下となっているため、流路の一方の入口から流入する水蒸気が加熱されて生成される過熱蒸気は、さらに加熱されて膨張する。流路を流れる過熱蒸気は、流路の他方の入口に向かう方向にしか熱膨張できないため、過熱蒸気の水分子の移動速度が大きくなりやすい。移動速度が大きい高速の水分子を含む過熱蒸気が抽出部において油脂植物に接触すると、油脂植物は、過熱蒸気によって加熱されるとともに、高速の水分子によって表面に穴が形成される。これにより、油脂植物の内部に含まれる油分が気化すると、油脂植物から放出されやすくなる。したがって、油脂植物の油分を効率的に抽出することができる。

（２）上記形態の油分抽出装置において、前記管状発熱体は、前記流路の幅が１５ｍｍ以上１００ｍｍ以下であり、前記流路の長さが４．５ｍ以上２０ｍ以下であってもよい。この構成によれば、管状発熱体の流路は、非常に細長い形状を有している。これにより、過熱蒸気の水分子の移動速度がさらに大きくなるため、油脂植物の表面に穴が形成されやすくなる。したがって、油脂植物の油分をさらに効率的に抽出することができる。

（３）上記形態の油分抽出装置において、前記管状発熱体は、導電性材料から形成されており、前記油分抽出装置は、さらに、電源と、前記電源が供給する電気を降圧する降圧器と、を備え、前記管状発熱体は、前記降圧器によって降圧された電気が供給されることで発熱してもよい。この構成によれば、管状発熱体は、降圧器によって降圧された電気が供給されると発熱する。同じ電力が管状発熱体に供給される場合、低電圧の方が、電流値が大きい電気が管状発熱体に供給されるため、管状発熱体の発熱量は、電流値の２乗に比例して大きくなる。これにより、過熱蒸気の温度が上昇しやすくなるため、過熱蒸気の水分子の移動速度がさらに大きくなる。したがって、油脂植物の表面に穴が形成されやすくなるため、油脂植物の油分をさらに効率的に抽出することができる。

（４）上記形態の油分抽出装置において、前記管状発熱体は、前記流路を形成する管状部と、前記管状部の内側に設けられ、内側の内周面から突出する突出部と、を備えてもよい。この構成によれば、管状発熱体は、管状部の内側に、内側の内周面から突出するように形成される突出部を備える。これにより、管状発熱体の熱が、流路を流れる水蒸気および過熱蒸気に伝わりやすくなるため、過熱蒸気が生成されやすく、かつ、過熱蒸気の温度が上昇しやすくなる。したがって、過熱蒸気の水分子の移動速度がさらに大きくなるため、油分をさらに効率的に抽出することができる。

（５）上記形態の油分抽出装置において、前記管状発熱体は、前記抽出部を囲むように配置されていてもよい。この構成によれば、管状発熱体は、抽出部を囲むように配置されているため、管状発熱体で発生する熱を利用して、抽出部内の油脂植物を加熱することができる。これにより、抽出部内の油脂植物を加熱するためのエネルギが節約できるため、油脂植物からの油分の抽出に必要なエネルギを低減することができる。

（６）上記形態の油分抽出装置において、前記抽出部は、油脂植物としての植物の種子から、油分を抽出してもよい。この構成によれば、抽出部は、外殻が比較的固いため、内部に含まれる油分を抽出しにくい、植物の種子から油分を抽出する。抽出部では、過熱蒸気に含まれる高速の水分子を用いて、種子の外殻に穴を形成することができるため、種子の内部に含まれる油分を容易に抽出することができる。したがって、植物の種子に含まれる油分を効率的に抽出することができる。

（７）上記形態の油分抽出装置において、前記抽出部は、油分が抽出された油脂植物の残渣として、炭素を主成分とする固体物を生成してもよい。この構成によれば、抽出部では、油分が抽出された油脂植物の残渣が発生する。この油脂植物の残渣は、効率的に油分が抽出されているため、内部に残っている油分の量が比較的少なく、炭素が主成分となっている。これにより、抽出部で生成される油脂植物の残渣は、炭素を主成分とする固体物となるため、例えば、吸着材の原料にするなど、再利用することができる。

（８）本発明の別の形態によれば、油脂植物から油分を抽出する油分抽出方法が提供される。この油分抽出方法は、管状発熱体に形成されている流路に水蒸気を供給する第１の工程と、前記第１の工程で供給された水蒸気を前記管状発熱体で加熱することで、過熱蒸気を生成する第２の工程と、前記第２の工程で生成された過熱蒸気を用いて、油脂植物から油分を抽出する第３の工程と、を備え、前記管状発熱体は、前記流路の幅に対する前記流路の長さの比が４５以上１５００以下である。この構成によれば、第３の工程では、管状発熱体によって生成される過熱蒸気によって油脂植物が加熱される。管状発熱体は、流路の幅に対する流路の長さの比が４５以上１５００以下となっている。これにより、第２の工程では、水蒸気が加熱されて生成される過熱蒸気は、さらに加熱されて、流路の他方の入口に向かう方向に膨張するため、過熱蒸気の水分子の移動速度が大きくなりやすい。したがって、管状発熱体で生成された過熱蒸気を用いて油脂植物を加熱すると、油脂植物は、加熱されつつ、高速の水分子によって油脂植物の表面に穴が形成されるため、内部の油分が外部に放出されやすくなり、油脂植物の油分を効率的に抽出することができる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、管状発熱体を含む装置、油分抽出装置を含むシステム、これら装置およびシステムの制御方法、これら装置およびシステムにおいて油脂植物からの油分の抽出を実行させるコンピュータプログラム、等の形態で実現することができる。

第１実施形態の油分抽出装置の構成の概略を示す模式図である。第１実施形態の管状発熱体の配置を説明する模式図である。第１実施形態の管状発熱体の断面図である。第２実施形態の油分抽出装置の構成の概略を示す模式図である。第２実施形態の油分抽出装置の部分断面図である。第２実施形態の管状発熱体の第１の断面図である。第２実施形態の管状発熱体の第２の断面図である。第２実施形態の管状発熱体の第３の断面図である。第２実施形態の油分抽出部の構造を説明する模式図である。第２実施形態の油分抽出装置の変形例の構成の概略を示す模式図である。第２実施形態の油分抽出部の変形例の構造を説明する模式図である。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の油分抽出装置１の構成の概略を示す模式図である。第１実施形態の油分抽出装置１は、油脂植物から油分を抽出するために用いられる。本実施形態では、油分抽出装置１は、油脂植物、例えば、特に油分の含有量が多いジャトロファの種子から、油分を抽出する。油分抽出装置１は、油分抽出部１０と、水蒸気生成部２０と、管状発熱体３０と、分離部４０と、電源部５０と、制御部６０と、を備える。なお、油分抽出装置１において油分が抽出される油脂植物の種類は、綿実、大豆、サフラワ、なたね、亜麻、蓖麻、はぜ、オリーブ、胡麻、椿、落花生、パーム椰子、アブラヤシ、ココヤシ、コーヒー、ひまわりなどの種子であってもよい。また、油分抽出装置１において油分が抽出される油脂植物の部分は、種子に限定されず、茎、葉、根、殻などを含んでもよい。１種類の油脂植物を単独で使用してもよいし、２種類以上の油脂植物を混合して使用してもよい。

油分抽出部１０は、過熱蒸気を用いて油脂植物から油分を抽出する。本実施形態の油分抽出部１０は、いわゆる、バッチ式の処理炉であって、中空の炉本体部１１と、油脂植物を炉本体部１１の炉内１１ａに投入するための投入口１２と、油脂植物から油分を抽出した後に炉内１１ａに残る固体物を外部に排出するための排出口１３と、を備える。油分抽出部１０では、投入口１２から炉内１１ａに投入される油脂植物（図１に示す白抜き矢印Ｍｊ）は、炉内１１ａにおいて、過熱蒸気によって加熱されることで含有する油分が気化し、抽出される。油脂植物から気化した油分は、後述する分離部４０に送られる。油分が抽出された油脂植物の残渣（固体物）は、排出口１３から排出される（図１に示す白抜き矢印Ｒｄ）。

水蒸気生成部２０は、例えば、ＬＮＧを燃料とする燃焼ボイラであって、図示しない水供給部から供給される液体の水を加熱し、水蒸気を生成する。本実施形態では、水蒸気生成部２０が生成する水蒸気は、飽和水蒸気となっている。水蒸気生成部２０が生成する水蒸気は、水蒸気供給管２１を通って、管状発熱体３０に供給される。

管状発熱体３０は、管状の部材であって、通電によって熱を発生可能な導電性材料、例えば、ニッケル７０％－クロム２５％をベースとする金属である、インコネル（登録商標）やハステロイ（登録商標）から形成されている。管状発熱体３０は、水蒸気生成部２０から供給される水蒸気を加熱することで過熱蒸気を生成する。

図２は、管状発熱体３０の配置を説明する模式図である。管状発熱体３０は、内側に、水蒸気生成部２０が生成する水蒸気が流れる流路３０ａが形成されている。管状発熱体３０は、後述する電源部５０から供給される電気が流れることで発熱する。これにより、流路３０ａを流れる水蒸気が管状発熱体３０自身の熱によって加熱され、過熱蒸気となる。本実施形態では、図２に示すように、管状発熱体３０は、炉本体部１１を囲むように配置されている。これにより、電気が流れることで発生する管状発熱体３０の熱が炉本体部１１に伝わり、炉本体部１１の温度を上昇させたり、炉本体部１１を高温で維持したりすることができる。なお、炉本体部１１に、管状発熱体とは別の発熱体を設けることによって、過熱蒸気と組み合わせて、油脂植物を加熱してもよい。

本実施形態では、管状発熱体３０は、流路３０ａの幅Ｗに対する流路３０ａの長さの比が４５以上１５００以下となっている。また、管状発熱体３０は、流路３０ａの幅Ｗが１５ｍｍ以上１００ｍｍ以下であり、流路３０ａの一方の開口３０ｂから他方の開口３０ｃまでの長さが４．５ｍ以上２０ｍ以下となっている。なお、管状発熱体３０の流路３０ａの幅Ｗに対する流路３０ａの長さの比は、９０以上７００以下が好ましく、流路３０ａの幅が、１５ｍｍ以上５０ｍｍ以下であり、流路３０ａの長さが、４．５ｍ以上１０ｍ以下となることが好ましい。管状発熱体３０では、水蒸気生成部２０で生成された水蒸気が、流路３０ａの一方の開口３０ｂから流路３０ａに流入し、管状発熱体３０の形状に沿って流れる（図２の白抜き矢印Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３）。管状発熱体３０の形状に沿って流れる水蒸気は、管状発熱体３０の熱によって加熱され、過熱蒸気となる。本実施形態では、過熱蒸気は、過熱蒸気となった後も流路３０ａを流れている間、加熱され続けるため、熱膨張する。このとき、過熱蒸気は、流路３０ａの他方の開口３０ｃに向かう方向にしか膨張できないため、過熱蒸気の水分子の移動速度が大きくなり、高速化する。高速の水分子を含む過熱蒸気は、流路３０ａの他方の開口３０ｃから炉内１１ａに流入する（図２の白抜き矢印Ｆ４）。

図３は、管状発熱体３０の断面図である。管状発熱体３０は、流路３０ａを形成する管状部３１と、管状部３１の内側に設けられ、内側の内周面３１ａから突出するように形成される複数の突出部３２と、を備える、管状部３１は、図３に示すように、水蒸気が流れる方向、すなわち、管状部３１の中心軸Ｃ３１に垂直な断面形状が円環状となるように形成されている。複数の突出部３２のそれぞれは、内周面３１ａから管状部３１の中心軸Ｃ３１に向かって突出するよう形成されている。本実施形態では、突出部３２のそれぞれは、管状部３１の中心軸Ｃ３１から見て中心角が９０度となる間隔で設けられている。これにより、断面が真円の流路に比べ、管状発熱体３０と流路３０ａを流れる水蒸気との接触面積が大きくなるため、流路３０ａを流れる水蒸気が加熱されやすくなる。なお、管状発熱体３０は、突出部３２を有していなくてもよい。

分離部４０は、例えば、冷却塔であって、中空筒状に形成されており、油分輸送管４１を介して、油分抽出部１０に接続されている。分離部４０の内部には、冷却水が循環する冷却水パイプ４２が設けられている。分離部４０は、油分抽出部１０の炉本体部１１に接続されており、炉内１１ａで発生した、油脂植物の油分や水の混合物（気体状態）が冷却塔の上部から内部に送られる。分離部４０では、気体状態の混合物が冷却水パイプ４２に接触することで液化し、図１に示すように、冷却塔の下部に液体状態でたまる。このとき、油分と水とは比重によって分離するため、油分Ｏｃと水Ｗｔとして分離され、回収することができる。回収した油分Ｏｃに複数の成分が含まれる場合には、さらに蒸留などによって分離してもよい。なお、炉内１１ａで発生した気体状態の混合物を処理する方法は、これに限定されない。

油分輸送管４１には、フィルタ４３が設けられている。フィルタ４３には、リン酸とカルシウムとを含む燐灰石（アパタイト）が収容されている。本実施形態では、フィルタ４３には、アパタイトの一種であるハイドロキシアパタイト（Ｃａ₁₀（ＰＯ₄）₆（ＯＨ）₂）が収容されている。ハイドロキシアパタイトは、例えば、ホタテの貝殻など生体由来のアパタイトであって、複数の物質が混ざり合っているものに含まれる酸成分を吸着または吸収し、除去することが可能である。これにより、油分抽出部１０から分離部４０に送られる気体状の混合物に含まれる酸成分を混合物から除去することができるため、分離部４０において回収される油分の酸性度を低下させることができる。なお、フィルタ４３には、油分輸送管４１における気体状の混合物の流れに対してアパタイトの上流側に、気体状の混合物に含まれる水分を吸着除去するための吸着材が収容されていてもよい。これにより、フィルタ４３は、気体状の混合物に含まれる酸ヒュームを除去することも可能となるため、分離部４０において回収される油分の酸性度をさらに低下させることができる。

電源部５０は、電源５１と、降圧器５２と、を備える。電源５１は、例えば、電圧が２００Ｖの電気を供給する。降圧器５２は、電源５１が供給する電気の電圧を、例えば、２００Ｖから４０Ｖに降圧する。これにより、管状発熱体３０には、例えば、４０Ｖの電気が供給されるが、電源５１が出力する電力に着目すると、降圧することで、管状発熱体３０には、２００Ｖの電気が供給される場合に比べ、５倍の電流が流れることとなる。これにより、管状発熱体３０における発熱量は、電流値の２乗に比例することから、同じ電力でも発熱量は増大する。したがって、電源５１が供給する電気の電圧を降圧器５２によって降圧することで、管状発熱体３０の発熱量を大きくすることができる。

制御部６０は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、および、ＣＰＵを含んで構成されるコンピュータである。制御部６０は、主に、油分抽出部１０と、水蒸気生成部２０と、電源部５０と、に電気的に接続している。制御部６０は、油分抽出装置１全体の制御を行う。具体的には、水蒸気生成部２０における水蒸気の発生量を制御するとともに、油分抽出部１０の炉本体部１１に投入する油脂植物の投入量を制御しつつ、図示しない温度センサを用いて、炉内１１ａの温度を管理する。また、制御部６０は、電源部５０によって管状発熱体３０に供給される電力を調整する。

次に、本実施形態の油脂植物からの油分の抽出方法を説明する。本実施形態の油分抽出方法は、油分抽出装置１の操作者による開始の指示によって実行可能である。

最初に、制御部６０からの指令に応じて、水蒸気生成部２０が飽和水蒸気を生成する。生成された飽和水蒸気は、管状発熱体３０の流路３０ａに送られる。管状発熱体３０では、電源部５０が供給する電気が流れると抵抗加熱によって熱が発生する。水蒸気生成部２０から送られる水蒸気は、管状発熱体３０の流路３０ａの一方の開口３０ｂから流路３０ａに流入すると、管状発熱体３０の熱によって加熱され、過熱蒸気になる。このとき、過熱蒸気は、管状発熱体３０の流路３０ａを流れる途中でさらに加熱されるため、温度が、例えば、３５０℃から９００℃程度まで、好ましくは、５００℃から８００℃程度まで、上昇する。流路３０ａを流れる過熱蒸気中の水分子は、流路３０ａの他方の開口３０ｃの方向にしか熱膨張することができないため、移動速度が急激に大きくなり、高速化する。

油分抽出部１０では、投入口１２から炉本体部１１に油脂植物が投入される。その後、流路３０ａの他方の開口３０ｃから放出される過熱蒸気が炉内１１ａに導入される。炉本体部１１は、炉内１１ａに導入される過熱蒸気と、炉本体部１１を囲むように配置されている管状発熱体３０自身の熱によって加熱され、炉内１１ａの温度が、例えば、３５０℃から４００℃程度となる。これにより、加熱される油脂植物に含まれる油分は気化しやすくなる。さらに、本実施形態では、炉内１１ａの油脂植物は、過熱蒸気の高速の水分子が衝突することで表面に穴が形成されるため、気化しやすくなっている油脂植物に含まれる油分は、油脂植物の表面に形成された穴を通って、油脂植物の外部に放出されやすい。本実施形態では、炉内１１ａの温度を調節することで、油脂植物から放出される油分を、例えば、軽油、灯油、重油、タールとなるように、調整することができる。なお、本実施形態では、炉内１１ａには過熱蒸気が充満するため、炉内１１ａは低酸素雰囲気となり、油脂植物から放出される油分が燃焼することはない。また、油脂植物は、過熱蒸気によって加熱されると、油脂植物に含まれる水分が蒸発し気化するため、必然的に乾燥される。したがって、油脂植物からの油分の抽出処理において、前処理として、油脂植物をあらかじめ乾燥しておく必要がなくなり、油分の抽出処理にかかるコストや時間を節約することができる。

油脂植物から放出される油分は、炉内１１ａの水蒸気とともに、気体状態の混合物として、油分輸送管４１を通って、分離部４０に送られる。このとき、油分輸送管４１を通る気体状態の混合物に含まれる酸成分は、フィルタ４３によって除去される。分離部４０は、気体状態の混合物を冷却することで、比重によって油分と水とに分離する。油分に複数の成分が含まれる場合には、分離部４０は、さらに、成分ごとに分離する。また、油分が抽出された油脂植物の残渣（固体物）は、油脂植物からの油分の抽出処理後に、例えば、重力によって排出される。炉内１１ａから排出される固体物は、油分が比較的多く抜けているため、主成分が炭素となっている。本実施形態の油分抽出装置１では、炉内１１ａから排出される固体物は、炭素の含有量が、例えば、６０％以上となっている。これにより、炉内１１ａから排出される固体物を活性炭などの吸着材の原料とするなどの再利用が可能である。また、本実施形態では、上述した炉内１１ａの温度を調整することで、炉内１１ａから排出される固体物に、タールなどの油分を意図的に残すことも可能である。これにより、炉内１１ａから排出される固体物を固体燃料として利用したり、残っているタールを用いて固体物に賦活処理を施したりすることができる。

以上説明した、本実施形態の油分抽出装置１によれば、管状発熱体３０によって生成される過熱蒸気を用いて、油脂植物を加熱し、油分を抽出する。管状発熱体３０は、流路３０ａの幅Ｗに対する流路３０ａの長さの比が４５以上１５００以下となっているため、流路３０ａの一方の開口３０ｂから流入する水蒸気が加熱されて生成される過熱蒸気は、さらに加熱されて膨張する。流路３０ａを流れる過熱蒸気は、流路３０ａの他方の開口３０ｃに向かう方向にしか熱膨張できないため、過熱蒸気の水分子の移動速度が大きくなりやすい。移動速度が大きい高速の水分子を含む過熱蒸気が油分抽出部１０において油脂植物に接触すると、油脂植物は、過熱蒸気によって加熱されるとともに、高速の水分子によって表面に穴が形成される。これにより、油脂植物の内部に含まれる油分は、気化すると油脂植物から放出されやすくなる。したがって、油脂植物の油分を効率的に抽出することができる。

また、本実施形態の油分抽出装置１によれば、管状発熱体３０の流路３０ａは、幅Ｗが１５ｍｍ以上１００ｍｍ以下であって、長さが４．５ｍ以上２０ｍ以下となっており、非常に細長い形状を有している。これにより、過熱蒸気の水分子の移動速度がさらに大きくなるため、油脂植物の表面に穴が形成されやすくなる。したがって、油脂植物の油分をさらに効率的に抽出することができる。

また、本実施形態の油分抽出装置１によれば、管状発熱体３０は、降圧器５２によって降圧された電気が供給されることで発熱する。管状発熱体３０は、降圧器５２を介して供給される電源５１からの電気が流れることで起こる抵抗加熱によって熱を発生する。これにより、比較的安価に過熱蒸気を生成することができるため、油分抽出装置１のランニングコストを低減することができる。また、同じ電力が管状発熱体３０に供給される場合、低電圧の方が、電流値が大きい電気が管状発熱体３０に供給されるため、管状発熱体３０の発熱量は、電流値の２乗に比例して大きくなる。これにより、過熱蒸気の温度が上昇しやすくなるため、過熱蒸気の水分子の移動速度がさらに大きくなる。したがって、油脂植物の表面に穴が形成されやすくなるため、油脂植物の油分をさらに効率的に抽出することができる。

また、本実施形態の油分抽出装置１によれば、管状発熱体３０は、管状部３１の内側に、内側の内周面３１ａから突出するように形成される複数の突出部３２を備える。これにより、管状発熱体３０の熱が、流路３０ａを流れる水蒸気および過熱蒸気に伝わりやすくなるため、過熱蒸気が生成されやすく、かつ、過熱蒸気の温度が上昇しやすくなる。したがって、過熱蒸気の水分子の移動速度がさらに大きくなるため、油分をさらに効率的に抽出することができる。

また、本実施形態の油分抽出装置１によれば、管状発熱体３０は、炉本体部１１を囲むように配置されている。これにより、管状発熱体３０の熱を利用して、炉内１１ａの油脂植物を加熱することができる。したがって、炉内１１ａの油脂植物を加熱するためのエネルギが節約できるため、油脂植物からの油分の抽出に必要なエネルギを低減することができる。

また、本実施形態の油分抽出装置１によれば、油分抽出部１０は、外殻が比較的固いため、内部に含まれる油分を抽出しにくい油脂植物である、例えば、ジャトロファの種子から油分を抽出する。油分抽出部１０では、過熱蒸気に含まれる高速の水分子を用いて、油脂植物の外殻に穴を形成することができるため、油脂植物の内部に含まれる油分を容易に抽出することができる。したがって、油脂植物に含まれる油分を効率的に抽出することができる。

また、本実施形態の油分抽出装置１によれば、油分抽出部１０では、油分が抽出された油脂植物の残渣が発生する。この油脂植物の残渣は、高速の水分子を含む過熱蒸気によって油分が抽出されているため、炭素が主成分となっており、残っている油分の量が比較的少ない。これにより、油分抽出部１０から排出される油脂植物の残渣は、炭素を主成分とする固体物となっているため、例えば、活性炭の原料にするなどにして、再利用することができる。

また、本実施形態の油分抽出方法によれば、油分抽出部１０において、流路３０ａの幅Ｗに対する流路３０ａの長さの比が４５以上１５００以下となっている管状発熱体３０によって生成される過熱蒸気によって油脂植物が加熱される。管状発熱体３０で生成される過熱蒸気に含まれる水分子の移動速度は大きくなりやすいため、管状発熱体３０で生成された過熱蒸気と油脂植物とを接触させると、油脂植物には、高速の水分子によって表面に穴が形成される。これにより、内部の油分が外部に放出されやすくなるため、油脂植物の油分を効率的に抽出することができる。

＜第２実施形態＞
図４は、第２実施形態の油分抽出装置の概略構成を示す模式図である。第２実施形態の油分抽出装置２は、第１実施形態の油分抽出装置１（図１）と比較すると、抽出部の構成と管状発熱体の形状および配置が異なる。

第２実施形態の油分抽出装置２は、油分抽出部７０と、水蒸気生成部２０と、複数の管状発熱体８０と、分離部４０と、電源部５０と、制御部６０と、を備える。油分抽出装置２は、ジャトロファの種子などの油脂植物に対して、連続的に油分抽出を行うことが可能な装置である。

油分抽出部７０は、過熱蒸気を用いて、油脂植物から油分を抽出する。本実施形態の油分抽出部７０は、いわゆる、連続式の処理炉であって、中空の炉本体部７１と、油脂植物を炉本体部７１の炉内７１ａに投入するための投入口７２と、油脂植物から油分を抽出した後に炉内７１ａに残る固体物を外部に排出するための排出口７３と、を備える。炉本体部７１は、図４に示すように、投入口７２側の端部から排出口７３側の端部にかけて低くなるように、傾斜して配置されている。投入口７２を介して炉本体部７１内に投入される油脂植物Ｍｊは、排出口７３に向かって移動する。なお、図４では、各部の大きさの関係は、説明の都合上、実際の大きさの関係とは異なっている。

図５は、本実施形態の油分抽出装置２の部分断面図である。炉本体部７１は、両端が閉塞されている筒形状を有しており、炉内７１ａには撹拌ばね７４が収容されている。撹拌ばね７４は、回転（図５に示す白抜き矢印Ｒ１）することにより、炉内７１ａの油脂植物Ｍｊを撹拌し、炉内７１ａに供給される過熱蒸気と油脂植物Ｍｊとの接触の機会を増やす。また、撹拌ばね７４は、回転することで、炉内７１ａの油脂植物Ｍｊを排出口７３に向けて押し出すことも可能である。

本実施形態の油分抽出装置２は、６本の管状発熱体８０を備える。６本の管状発熱体８０のそれぞれには、水蒸気生成部２０が生成する水蒸気が流れる流路８０ａが形成されている。本実施形態の油分抽出装置２では、図５に示すように、流路８０ａの断面形状が異なる３種類の管状発熱体８０を２本ずつ備えている。６本の管状発熱体８０のそれぞれは、水蒸気生成部２０と、電源部５０とのそれぞれと個別に接続されている。制御部６０は、６本の管状発熱体８０のそれぞれについて、水蒸気生成部２０が供給する水蒸気量と、電源部５０が供給する電気量とのそれぞれを調整可能である。管状発熱体８０では、水蒸気生成部２０が生成する水蒸気は、流路８０ａの一方の開口８０ｂから他方の開口３０ｃに向かって流れる（図４参照）。管状発熱体８０は、電源部５０から供給される電気が流れることで発熱する。これにより、流路８０ａを流れる水蒸気が管状発熱体８０自身の熱によって加熱され、過熱蒸気となる。６本の管状発熱体８０のそれぞれにおいて生成される過熱蒸気は、合流し、炉本体部７１の排出口７３側の端部から、炉内７１ａに供給される。

本実施形態では、６本の管状発熱体８０のそれぞれは、流路８０ａの幅Ｗに対する流路８０ａの長さの比が４５以上１５００以下となっている。また、６本の管状発熱体８０のそれぞれは、流路８０ａの幅Ｗが１５ｍｍ以上１００ｍｍ以下であり、流路８０ａの一方の開口８０ｂから他方の開口８０ｃまでの長さが４．５ｍ以上２０ｍ以下となっている。なお、管状発熱体８０における流路８０ａの幅Ｗに対する流路８０ａの長さの比は、９０以上７００以下が好ましく、流路８０ａの幅が、１５ｍｍ以上５０ｍｍ以下であり、流路８０ａの長さが、４．５ｍ以上１０ｍ以下となることが好ましい。本実施形態では、６本の管状発熱体８０のそれぞれは、炉本体部７１の長手方向に沿って外壁７１ｂに近接するように、直線形状を有している。本実施形態では、６本の管状発熱体８０のそれぞれは、隣接する管状発熱体８０に対して等間隔となるように、配置されている。すなわち、６本の管状発熱体８０は、炉本体部７１を囲むように配置されている。６本の管状発熱体８０のそれぞれに電気が流れることで発生する熱が炉本体部７１に伝わり、炉本体部７１の温度を上昇させたり、炉本体部７１を高温で維持したりすることができる。なお、炉本体部７１の外壁７１ｂに近接するように配置される管状発熱体８０の本数は、６本に限定されない。油分抽出部７０の処理能力に応じて、例えば、１本から１５本まで増減させることが可能である。

図６は、管状発熱体８０の第１の断面図である。図６は、油分抽出装置２が備える３種類の管状発熱体８０のうちの１つの管状発熱体８０の断面図を示している。図６に示す管状発熱体８０は、流路８０ａを形成する管状部８１を備える。管状部８１は、水蒸気が流れる方向、すなわち、管状部８１の中心軸Ｃ８１に垂直な断面形状が、図６に示すように、円環状となるように形成されている。

図７は、管状発熱体８０の第２の断面図である。図７は、油分抽出装置２が備える３種類の管状発熱体８０のうち、図６に示す管状発熱体８０とは異なる管状発熱体８０の断面図を示している。図７に示す管状発熱体８０は、流路８０ａを形成する管状部８１と、管状部８１の内側に設けられ、内側の内周面８１ａから突出するように形成される６つの突出部８２と、を備える。６つの突出部８２のそれぞれは、管状部８１の中心軸Ｃ８１に垂直な断面において、略円弧状となるように形成されており、内周面８１ａから管状部８１の中心軸Ｃ８１に向かって突出している。本実施形態では、突出部８２のそれぞれは、管状部８１の中心軸Ｃ８１から見て中心角が６０度となる間隔で設けられている。管状発熱体８０は、図７に示すような管状発熱体８０の中心軸Ｃ８１に垂直な断面において、管状部８１の内周面８１ａのうち、突出部８２が設けられていない露出面８１ａｅの合計の長さと、突出部８２が設けられている設置面８１ａｓの合計の長さとの比が、一対一となっている。これにより、流路８０ａを流れる水蒸気が加熱されやすくなる。なお、露出面８１ａｅの合計の長さと、設置面８１ａｓの合計の長さとの比である一対一は、厳密な意味での一対一だけでなく、一見して一対一に見える場合も含まれる。

図８は、管状発熱体８０の第３の断面図である。図８は、油分抽出装置２が備える３種類の管状発熱体８０のうち、図６および図７に示す管状発熱体８０とは異なる管状発熱体８０の断面図を示している。図８に示す管状発熱体８０は、流路８０ａを形成する管状部８１と、管状部８１の内側に設けられ、内側の内周面８１ａから突出するように形成される３つの突出部８３と、を備える。３つの突出部８３のそれぞれは、図８に示す管状部８１の中心軸Ｃ８１に垂直な断面において、先端に行くほど先細る略三角形状となるように形成されており、内周面８１ａから管状部８１の中心軸Ｃ８１に向かって突出している。本実施形態では、突出部８３のそれぞれは、管状部８１の中心軸Ｃ８１から見て中心角が１２０度となる間隔で設けられている。なお、隣接する突出部８３の間隔は、１２０度に限定されず、０度より大きく１８０度以下であってもよい。

第２実施形態の油分抽出装置２が備える６本の管状発熱体８０は、図６から図８に示すように、流路８０ａの断面形状が異なっている。しかしながら、複数の管状発熱体８０において、流路８０ａの断面形状が同じであってもよい。例えば、本実施形態において、６本の管状発熱体８０のそれぞれの流路８０ａの断面形状が図６の形状であってもよいし、図７の形状であってもよい。また、上述したように、油分抽出部７０の処理能力に応じて、管状発熱体８０の本数を１本から１５本まで増減させる場合も同様に、全ての管状発熱体８０の流路８０ａのそれぞれの断面形状が同じあってもよいし、図５に示すように、異なっていてもよい。

図９は、本実施形態の油分抽出部７０の構造を説明する模式図である。炉本体部７１の炉内７１ａには、炉内７１ａを複数の空間に仕切る仕切り板７５が設けられている。仕切り板７５には、図９に示すように、油脂植物Ｍｊが通ることが可能な切り欠き７５ａが形成されている。例えば、油脂植物Ｍｊがジャトロファの種子である場合、油脂植物は、球形状に近い形状を有しているため、炉内７１ａを移動するとき、重力によって転がりやすく、炉内７１ａでの滞留時間が短くなるおそれがある。本実施形態では、炉内７１ａに複数の仕切り板７５を設けることで、油脂植物Ｍｊの白抜き矢印Ｆ５の方向への移動を一定程度抑制し、炉内７１ａでの滞留時間を稼ぐことができる。

以上説明した、本実施形態の油分抽出装置２によれば、流路８０ａの幅Ｗに対する流路８０ａの長さの比が４５以上１５００以下となっている管状発熱体８０によって生成される過熱蒸気を用いて、油脂植物を加熱し、油分を抽出する。管状発熱体８０によって生成される過熱蒸気に含まれる水分子は、移動速度が大きくなるため、移動速度が大きい高速の水分子を含む過熱蒸気と油脂植物とが油分抽出部７０において接触すると、油脂植物には、高速の水分子によって表面に穴が形成される。これにより、油脂植物の内部に含まれる油分が気化すると油脂植物から放出されやすくなる。したがって、油脂植物の油分を効率的に抽出することができる。

また、本実施形態の油分抽出装置２によれば、６本の管状発熱体８０の一部は、管状部８１の内側に内周面８１ａから突出するように形成される複数の突出部８２，８３を備える。これにより、管状発熱体８０の熱が、流路８０ａを流れる水蒸気および過熱蒸気に伝わりやすくなるため、過熱蒸気の温度が上昇しやすい。したがって、過熱蒸気の水分子の移動速度がさらに大きくなるため、油分をさらに効率的に抽出することができる。

また、本実施形態の油分抽出装置２によれば、６本の管状発熱体８０のそれぞれは、直線形状を有しており、炉本体部７１の長手方向に沿って外壁７１ｂに近接するように、配置されている。すなわち、６本の管状発熱体８０が炉本体部７１を囲むように配置されている。これにより、６本の管状発熱体８０の熱を利用して、炉内７１ａの油脂植物を加熱することができるため、油脂植物からの油分の抽出に必要なエネルギを低減することができる。

＜本実施形態の変形例＞
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

［変形例１］
油分抽出装置１，２において、油分を抽出することができる油脂植物は、ジャトロファの種子以外にも、綿実、大豆、サフラワ、なたね、亜麻、蓖麻、はぜ、オリーブ、胡麻、椿、落花生、パーム椰子、アブラヤシ、ココヤシ、コーヒー、ひまわりなどの油脂植物の種子であってもよい。また、油脂植物の茎、葉、根、殻などであってもよい。さらに、１種類の油脂植物を単独で使用してもよいし、２種類以上の油脂植物を混合して使用してもよい。

［変形例２］
上述の実施形態では、管状発熱体３０，８０は、導電性材料から形成されており、電源部５０から供給される電気が流れることで発熱するとした。しかしながら、管状発熱体３０，８０を発熱させる方法はこれに限定されない。ただし、上述の実施形態のように、管状発熱体に電気が流れることで起こる抵抗加熱によって熱を発生させることで、油分抽出装置のランニングコストをさらに低減させることができる。また、管状発熱体３０，８０は、インコネル（登録商標）やハステロイ（登録商標）から形成されているとしたが、管状発熱体を形成する材料は、これに限定されない。

［変形例３］
上述の実施形態では、管状発熱体３０，８０のそれぞれは、管状部３１，８１のそれぞれの内側に設けられ、内側の内周面３１ａ，８１ａのそれぞれから突出する突出部３２，８２，８３を備えるとした。突出部３２，８２，８３はなくてもよい。また、第１実施形態では、管状発熱体３０は、４つの突出部３２を備えるとし、第２実施形態では、管状発熱体８０の一部は、６つの突出部８２、または、３つの突出部８３を備えるとしたが、突出部の数はこれらに限定されない。さらに、管状部３１，８１は、水蒸気が流れる方向、すなわち、管状部３１，８１の中心軸に垂直な断面形状が円環状に形成されるとしたが、断面形状は円環状に限定されない。水蒸気および過熱蒸気が流れる流路が形成される環形状であればよい。

［変形例４］
第１実施形態では、管状発熱体３０は、油分抽出部１０を囲むように配置されるとした。第２実施形態では、複数の管状発熱体８０は、油分抽出部７０を囲むように配置されるとした。管状発熱体３０，８０のそれぞれは、油分抽出部１０，７０のそれぞれを囲むように配置されていなくてもよいが、管状発熱体３０，８０の熱を利用して、油分抽出部１０，７０内の油脂植物を加熱することができるため、消費エネルギの節約につながる。

［変形例５］
第２実施形態では、６本の管状発熱体８０のそれぞれは、炉本体部７１の外壁７１ｂに沿うように、配置されているとした。しかしながら、炉本体部７１に対する管状発熱体８０が配置される位置は、これに限定されない。

図１０は、第２実施形態の油分抽出装置２の変形例の構成の概略を示す模式図である。図１０に示す油分抽出装置２の変形例は、５本の管状発熱体８０を備えている。５本の管状発熱体８０のそれぞれは、炉本体部７１の外壁７１ｂに巻き付くように配置されている。図１０に示す５本の管状発熱体８０のそれぞれは、個別に降圧器５２と電気的に接続されており、５本の管状発熱体８０のそれぞれの温度を制御することが可能である。これにより、５本の管状発熱体８０のそれぞれの温度を調節することで、管状発熱体８０の熱によって加熱される炉本体部７１内の温度分布を調整することができる。したがって、油脂植物から抽出される油分の質を調整したり、排出口７３から排出される固体物の性状を調整したりすることができる。

［変形例６］
上述の実施形態では、油分抽出装置１，２は、液体の水を加熱し、水蒸気を生成する水蒸気生成部２０を備えるとした。しかしながら、油分抽出装置１，２は、水蒸気生成部を備えていなくてもよい。他の装置において発生する水蒸気を用いて、管状発熱体において過熱蒸気が生成できればよい。

［変形例７］
上述の実施形態では、油分抽出装置１，２は、油分抽出部１０から分離部４０に送られる気体状の混合物に含まれる酸成分を混合物から除去することができるフィルタ４３を備えるとした。しかしながら、フィルタ４３はなくてもよい。油分抽出装置１，２において、フィルタ４３を設けることで、分離部４０において回収される油分の酸性度をさらに低下させることができるため、例えば、回収される油分を燃焼器などに利用する際、燃焼器の損傷を抑制することができる。

［変形例８］
第２実施形態では、炉本体部７１の炉内７１ａには、撹拌ばね７４や仕切り板７５が設けられるとした。撹拌ばねや仕切り板はなくてもよい。炉本体部の傾斜を調整したり、撹拌ばねが取り付けられる角度を調整したりするなどして、油脂植物の滞留時間が調整できればよい。

［変形例９］
第２実施形態では、炉本体部７１は、投入口７２側の端部から排出口７３側の端部にかけて傾斜するように配置されており、重力によって炉本体部７１内に投入される油脂植物を排出口７３に移動させるとした。しかしながら、炉本体部７１での油脂植物の移動方法は、これに限定されない。

図１１は、第２実施形態の油分抽出部７０の変形例の構造を説明する模式図である。図１１に示す油分抽出部７０の変形例では、炉本体部７１は、傾斜しておらず、投入口７２から排出口７３にかけて、同じ高さとなっている。図１１に示す油分抽出部７０の変形例では、撹拌ばね７４の代わりに、スクリュ７６を備えており、スクリュ７６の回転によって、油脂植物Ｍｊは、投入口７２から排出口７３に向かって移動する（図１１の白抜き矢印Ｆ６）。これにより、スクリュ７６の回転速度を制御することで、炉内７１ａにおける油脂植物Ｍｊの滞留時間を調整することができる。

以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。

（適用例１）
油脂植物から油分を抽出する油分抽出装置であって、
水蒸気が流れる流路を有し、前記流路を流れる水蒸気を加熱することで過熱蒸気を生成する管状発熱体と、
前記管状発熱体によって生成された過熱蒸気を用いて、油脂植物を加熱し、油分を抽出する抽出部と、を備え、
前記管状発熱体は、前記流路の幅に対する前記流路の長さの比が、４５以上１５００以下である、
ことを特徴とする油分抽出装置。
（適用例２）
適用例１に記載の油分抽出装置であって、
前記管状発熱体は、
前記流路の幅が１５ｍｍ以上１００ｍｍ以下であり、
前記流路の長さが４．５ｍ以上２０ｍ以下である、
ことを特徴とする油分抽出装置。
（適用例３）
適用例１または適用例２に記載の油分抽出装置であって、
前記管状発熱体は、導電性材料から形成されており、
前記油分抽出装置は、さらに、
電源と、
前記電源が供給する電気を降圧する降圧器と、を備え、
前記管状発熱体は、前記降圧器によって降圧された電気が供給されることで発熱する、
ことを特徴とする油分抽出装置。
（適用例４）
適用例１から適用例３のいずれか一例に記載の油分抽出装置であって、
前記管状発熱体は、
前記流路を形成する管状部と、
前記管状部の内側に設けられ、内側の内周面から突出する突出部と、を備える、
ことを特徴とする油分抽出装置。
（適用例５）
適用例１から適用例４のいずれか一例に記載の油分抽出装置であって、
前記管状発熱体は、前記抽出部を囲むように配置されている、
ことを特徴とする油分抽出装置。
（適用例６）
適用例１から適用例５のいずれか一例に記載の油分抽出装置であって、
前記抽出部は、油脂植物としての植物の種子から、油分を抽出する、
ことを特徴とする油分抽出装置。
（適用例７）
適用例１から適用例６のいずれか一例に記載の油分抽出装置であって、
前記抽出部は、油分が抽出された油脂植物の残渣として、炭素を主成分とする固体物を生成する、
ことを特徴とする油分抽出装置。
（適用例８）
油脂植物から油分を抽出する油分抽出方法であって、
管状発熱体に形成されている流路に水蒸気を供給する第１の工程と、
前記第１の工程で供給された水蒸気を前記管状発熱体で加熱することで、過熱蒸気を生成する第２の工程と、
前記第２の工程で生成された過熱蒸気を用いて、油脂植物から油分を抽出する第３の工程と、を備え、
前記管状発熱体は、前記流路の幅に対する前記流路の長さの比が４５以上１５００以下である、
ことを特徴とする油分抽出方法。

１，２…油分抽出装置
１０…油分抽出部
３０，８０…管状発熱体
３０ａ，８０ａ…流路
３１，８１…管状部
３１ａ，８１ａ…内周面
３２，８２，８３…突出部
５１…電源
５２…降圧器
Ｍｊ…油脂植物
Ｗ…（流路の）幅

Claims

油脂植物から油分を抽出する油分抽出装置であって、
水蒸気を生成する水蒸気生成部と、
前記水蒸気生成部が生成する水蒸気が流れる流路を有し、前記流路を流れる水蒸気を加熱することで過熱蒸気を生成する管状発熱体と、
前記管状発熱体によって生成された過熱蒸気を用いて、油脂植物を加熱し、油分を抽出する抽出部と、を備え、
前記管状発熱体は、
前記流路の幅に対する前記流路の長さの比が、９０以上１５００以下であり、
前記水蒸気生成部が生成する水蒸気が、前記流路の一方の開口から前記流路に流入し、
生成する過熱蒸気が、前記流路の他方の開口から前記抽出部内に流出する、
ことを特徴とする油分抽出装置。
請求項１に記載の油分抽出装置であって、
前記管状発熱体は、
前記流路の幅が１５ｍｍ以上５０ｍｍ以下であり、
前記流路の長さが４．５ｍ以上２０ｍ以下である、
ことを特徴とする油分抽出装置。
請求項１または請求項２に記載の油分抽出装置であって、
前記管状発熱体は、導電性材料から形成されており、
前記油分抽出装置は、さらに、
電源と、
前記電源が供給する電気を降圧する降圧器と、を備え、
前記管状発熱体は、前記降圧器によって降圧された電気が供給されることで発熱する、
ことを特徴とする油分抽出装置。
請求項１または請求項２に記載の油分抽出装置であって、
前記管状発熱体は、
前記流路を形成する管状部と、
前記管状部の内側に設けられ、内側の内周面から突出する突出部と、を備える、
ことを特徴とする油分抽出装置。
請求項１または請求項２に記載の油分抽出装置であって、
前記管状発熱体は、前記抽出部を囲むように配置されている、
ことを特徴とする油分抽出装置。
請求項１または請求項２に記載の油分抽出装置であって、
前記抽出部は、油脂植物としての植物の種子から、油分を抽出する、
ことを特徴とする油分抽出装置。
請求項１または請求項２に記載の油分抽出装置であって、
前記抽出部は、油分が抽出された油脂植物の残渣として、炭素を主成分とする固体物を生成する、
ことを特徴とする油分抽出装置。
油脂植物から油分を抽出する油分抽出方法であって、
水蒸気生成部が生成する水蒸気を管状発熱体に形成されている流路に供給する第１の工程と、
前記第１の工程で供給された水蒸気を前記管状発熱体で加熱することで、過熱蒸気を生成する第２の工程と、
前記第２の工程で生成された過熱蒸気を用いて、油脂植物から油分を抽出する第３の工程と、を備え、
前記管状発熱体は、
前記流路の幅に対する前記流路の長さの比が９０以上１５００以下であり、
前記水蒸気生成部が生成する水蒸気が、前記流路の一方の開口から前記流路に流入し、
生成する過熱蒸気が、前記流路の他方の開口から前記抽出部内に流出する、
ことを特徴とする油分抽出方法。