JPH02135101A - 高密度流体を用いる抽出分離法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高密度流体を用いる抽出分離法に係わり１特に
天然物、バイオテクノロジー等で生産される物質から、
工業的規模で分離困難な同族体混合物を高い選択性を持
って分離精製する方法に関する。

〔従来の方法〕

天然物に含まれる有用成分、あるいはバイオテクノロジ
ーによって生産される物質の多くは物理的、化学的性質
の類似した同族体混合物として得られる。これら生化学
物質の多くは比較的高分子！（すなわち高那点）、熱に
敏感、化学的にも不安定なものである。これらの物質の
分離・精美には、わずかな物′理・化学的な性質の差を
利用する高度な分離手法を用いることが必要で、かつ対
象物質が不安定であるため、変成などをひき起こさない
ような温和な条件下で操作することが肝要である。

超臨界あるいは亜臨界状態の流体を利用する抽出法は適
当な物性値を持つ流体を選択すれば常温付近での抽出が
可能であシ、液体に比べてはるかに大きな拡散係数を有
しているので固体、高粘性流体からの効率的な抽出分離
が可能である。高密度流体による抽出・分離法はこのよ
うに有利な特徴を有しているが、選択性には限界があり
、性質の似通った混合物の単離には十分な方法とは言え
ない。

高密度流体抽出の選択性の不足を補な５目的で、従来次
の様な試みがなされている。抽出に用いる流体として、
混合流体を使用し、純成分にない物理・化学的性質を賦
与し、目的物質の溶解度を増加させる試み、抽出槽に加
熱還流部を設け、還流効果によって目的物質の濃度を上
昇させる試み等である。しかしかかる方法を講じても、
選択性には限界があシ、たとえば同じ炭素数の脂肪酸混
合物よシ、不飽和度の異なる脂肪酸の単離、精製はほと
んど不可能である。

ま九、前記のような混合物の分離・精製には真空蒸留法
、各棟のクロマトグラフィー法などが用いられているが
、それぞれ一長一短がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記したように、従来技術においては、性質の類似した
成分よシなる混合物の分離は、効果的な方法がなかった
。

そこで、本発明では、前記の超臨界あるいは亜臨界流体
を用いる抽出・分離法で、目的成分の選択性を向上させ
た効率的な分離方法及び装置を提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者は、超臨界あるいは、亜臨界流体を用いて、抽
出操作を行う場合に、目的物質と親和力を持つ物質、た
とえば超臨界流体クロマトグラフィー法で用いられるカ
ラム充てん剤などを共存させて、高密度流体の持つ溶解
能と、相互作用力を有する物質の抽出混合物の各構成４
分に対する親和性の差とを利用することにより、前述し
た脂肪酸の不飽和度のちがいを識別するような高度の選
択的分離が可能となることを見い出し、本発明を完成し
た。

すなわち、本発明は、超臨界あるいは亜臨界状態にるる
高密度流体を用いる抽出分離法において、高密度流体油
出湯に抽出成分と相互作用力（親和力）を有する物質と
を共存させて、高密度流体に溶解・抽出した成分を、一
たん該物質に保持させ、次いで高密度流体の温度又は圧
力を変化させることによシ、該物質から抽出成分を順次
分画して得ることを特徴とする高密度流体を用いる抽出
分離法にある。

また、本発明は、抽出・分画部が充てん塔構造の装置で
あり、該装置の下部に抽出充てん部、中間に吸着・分画
を行わせるための充てん部を設け、該装置の下方に抽出
原料及び高密度流体の供給口を、上方に抽出分画成分の
取出口を設けたことを特徴とする上記の抽出分離方法に
用いる抽出分離装置、及び、さらに該装置の中間充てん
部の上部に分画積度をさらに向上させるため加熱還流部
を設けた抽出分離装ｆＫもある。

次に、本発明の詳細な説明する。

本発明は超臨界流体あるいは亜臨界高密度ガスを利用し
て、混合物より分離の困難な互いに類似した性質を持つ
成分を宮む混合物から、目的成分を効率良く抽出・分離
する方法に関する。

かかる高密度流体を抽出媒体として使用する抽出方法で
は安価で、高純度品が容易に入手可能であり、化学的に
不活性で抽出物質と反応せず、臨界温度臨界圧力が比較
的低く、毒性の問題のない流体を使用することが望まし
い。このような特性を有する流体としては二酸化炭素が
ある。

超臨界あるいは亜臨界状態の高密度流体は通常の気体と
液体との中間的性質を示す。すなわち高密度流体の密度
は、液体よりは低いが液体に近く、粘性は気体に近い値
全有している。拡散係数は液体よりはるかに大きい。

高密度流体への溶質の溶解は、溶質の気化によるもので
はなく、高沸点化合物でも、化合物の沸点まで温度を上
昇させる必要はない。この溶解挙動は高温で操作すると
変成を起こすような物質を多く扱う天然物や、バイオテ
クノロジーによる生産物の分離に有用である。

本発明では、高密度流体を利用して、混合物を構成する
成分と目的物質と相互作用力を有する物質を存在させ、
高密度流体の溶解力で原料（出発物質）よシ粗分離した
成分を、前記物質へ相互作用力（親和力）に基いて保持
させる。

このとき高密度流体と、固定相（相互作用する物質）間
での成分の分配は、流体の状態に基づく成分に対する溶
解能と、固定相の相互作用力によシ決定する。次に流体
の温度るるいは圧力、もしくは温度と圧力の両方を段階
的に変化させると、高密度流体の溶解能が変化し、流体
のそれぞれの状態に対応した成分分配係数が得られる。

こうして、ある成分の固定相との相互作用力に打ち勝つ
、高密度流体の溶解能を状態変化により与えると、特定
成分の流体相への再溶解が実現する。特定成分を溶解し
た流体相を、高密度流体と溶質成分とを分離する分離部
へ移動させ、状態変化（温度上昇、あるいは圧力低下、
またはその両方の操作）によって溶解能を低下させると
目的物質を高濃度に含有する７ラクシヨンの分離ができ
る。この操作を順次行なうことによって多成分系混合物
から２檀以上の成分の分離・ｓｍが可能となる。

分離目的物質と相互作用力を有する物質としては、たと
えば超臨界流体クロマトグラフィー法に用いられるシリ
カゲルなどの多孔性充てん剤、あるいは分離すべき混合
物に対して選択的挙動を示す流体を担持、含浸させた多
孔性担体などを用いる。

溶質を分離した高密度流体は、必要があれば吸着剤を充
てんした充てんカラムを通過させるなどの方法で精製し
た後、加圧、温度調整を行ない、抽出に十分な状態にし
念後、次の抽出・分離サイクルに使用するため循環させ
る。

〔実施例〕

以下に、本発明の実施例を図面を用いて説明するが、本
発明は、この実施例に限定されるものではない。

実施例１ 本発明の実施例を第１図の工程図で説明する。

この実施例では抽出分画装置は充てん基型式となってい
る。抽出充てん塔１の下部へ、原料混合物を供給管４０
より供給する。原料混合物は塔の底部へ流入管４４を経
由して流入する高密度流体と接触し、混合物構成々分が
溶解・抽出される。原料混合物と抽出溶媒流体との接触
を効率良く行なうため、また抽出部３の温度分布を均一
に維持するためにも、抽出部は充てん層１１で構成する
ことが望ましい。また、原料混合物を塔の水平断面に対
して均一に供給するため４０の塔内部はディストリビュ
ータとなっている。５で混合物の成分を溶解した高密度
流体は、本実施例では塔内全上方へ移動し、抽出した成
分と相互作用力を有する物質で構成される充てん部１０
に到達する。原料混合物中の抽残物は塔底４２から排出
される。

充てん部１０では、高密度流体の溶解力と充てん材の抽
出成分に対する親和力とに基づいて二相間で成分の分配
が行なわれる。次に高密度流体の流入流路を４４から４
５に切り替え、流体の圧力を段階的に上昇させるが、加
温部６を制御して、温度を段階的に下げる、あるいは両
方の操作を組み合わせると、高密度流体の各状態に対応
した溶解能によって順次、目的成分を高密度流体相へ移
行させる。目的成分を溶解した高密度流体は連絡管４１
を経由して留出する。

ここで抽出充てん塔１の塔頂部付近に加熱還流部２を設
けると、更に成分の分画＃１１度を向上させることがで
きる。２では抽出充てん塔の他の部位よりも、温度が高
く設定されておｐ１重密度流体の溶解能はここで急激に
低下する。したがって、分配係数の互いに類似した抽出
成分のうち、溶解度の比較的低い成分は凝縮して、密度
差により還流する。このように加熱還流を併用すると、
精留効果により目的成分濃度をさらに向上させることが
できる。

抽出充てん塔から留出する抽出成分を含む流体は、熱交
換器１６で加熱あるいは、減圧弁１５で減圧、またはそ
の両方の因子を制御することによって、溶媒回収部４で
＃實（抽出成分）と分離し、抽出成分は４５から分取さ
れる。４からの回収溶媒ガス、すなわち、高密度流体は
必要に応じて精製５、後、圧縮機１７、熱交換器１８で
昇圧、温度調節後、高密度流体として再び抽出充てん塔
へ循環させる。

実施例２ 第１図に示した装置を用いた。ただしこの実施例では４
での溶媒の回収、循環は行なわずに、分離したガスは大
気中に放出した。原料に魚油の脂肪酸メチルエステル混
合物を用い、Ｃｏ、を抽出溶媒とし１００１Ｑｆ／ｃ！
ｎ”　、　４０℃での抽出結果を第１表に示す。第１表
の成分の表示でＣの下付き数字は脂肪酸の炭素数と不飽
和結合の数を示す。

次に抽出塔にＯＤＳシリカを充てんし、流路４４より１
００　ｋｇｆ／ｃｍ”　、　４０℃、のＣＯ，を供給し
て、抽出を行ない、かかる後に流路を４５に切り替え、
圧力を順次８０（ａ）、　　１００（ｂ）、　　１５０
に９ｆ／ｃｒｎｚ（Ｃ）に上昇させて抽出物を留出させ
た。

各圧力で分取した成分の組成を第１表（ａ）、　（１）
）。

（０）に示す。第１表から本発明による抽出・分離操作
で、特定成分を高濃度で分取できることがわかる。

第　　１　　表 〔発明の効果〕 本発明によると、従来の高密度流体を用いる抽出分離法
では分離することができなかった炭素数が同じで不飽和
度の異なる脂肪酸エステルの分画もでき、また、天然物
、バイオテクノロジーで生産される生化学物質を、工業
的規模で分離の困難な同族体混合物まで高い選択性を持
って分離精製できる。さらに、通常の蒸留操作では分離
できない共沸混合物の成分々離も行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施するための工程図である。 １・・・充てん塔、２・・・加熱還流部、５・・・抽出
部、４・・・溶媒回収部、５・・・精製装置、１０・・
・充てん部、４０・・・原料供給管、４１・・・連絡管
、４４．４５・・・高密度流体供給口 特許出願人　株式会社荏原製作所

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、超臨界あるいは亜臨界状態にある高密度流体を用い
   る抽出分離法において、高密度流体抽出湯に抽出成分と
   相互作用力（親和力）を有する物質とを共存させて、高
   密度流体に溶解・抽出した成分を、一たん該物質に保持
   させ、次いで高密度流体の温度又は圧力を変化させるこ
   とにより、該物質から抽出成分を順次分画して得ること
   を特徴とする高密度流体を用いる抽出分離法。 ２、抽出・分画部が充てん塔構造の装置であり、該装置
   の下部に抽出充てん部、中間に吸着・分画を行わせるた
   めの充てん部を設け、該装置の下方に抽出原料及び高密
   度流体の供給口を、上方に抽出分画成分の取出口を設け
   たことを特徴とする請求項１記載の方法に用いる抽出分
   離装置。 ３、前記装置の中間充てん部の上部に分画精度をさらに
   向上させるため加熱還流部を設けたことを特徴とする請
   求項２記載の抽出分離装置。