| Project/Area Number |
19H02492
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 27010:Transport phenomena and unit operations-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 善之 東北工業大学, 工学部, 教授 (50243598)
大田 昌樹 東北大学, 環境科学研究科, 准教授 (50455804)
渡邉 賢 東北大学, 工学研究科, 教授 (40312607)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2019: ¥11,830,000 (Direct Cost: ¥9,100,000、Indirect Cost: ¥2,730,000)
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| Keywords | 超臨界流体 / 天然物分離 / 水熱処理 / 向流接触 / 相分離 / CO2 / ペースト化 / 精留シミュレーション / 気液平衡比 / 水熱ペースト装置 / 連続向流接触精留 / 超臨界抽出分離 / 分離シミュレーション / 天然物 / 連続精留 / 紫蘇 / 水熱ペースト化 / 超臨界抽出 / ファイトケミカル / 抽出シミュレーション / 連続抽出操作 |
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| Outline of Research at the Start |
超臨界・亜臨界CO2抽出・分離は，食品分野において安全・安心が標榜されることを背景に，食品製造工程での検討例がかなり多いが，実用化は限定的である。その要因として食材が高含水率の固体であること，超臨界CO2と水の親和性が非常に小さいことから工程が煩雑で回分操作になることが指摘されている．本研究は、この課題克服にむけ，食材を乾燥させずに逆に含有水分を活用してペースト化して擬似液相として扱い，気液向流接触による連続抽出により操作性と生産性を向上させ，その際の濃縮効率については抽出塔での精留効果を塔内での気液相への溶質分配を制御することで高いレベルを保持しようシステムの提案をするものである．
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| Outline of Final Research Achievements |
We developed a hydrothermal cutter which can prepare any paste from Perilla leaves and stems by tuning the operation condition such as water/sample ratio and temperature. The obtained paste contains the particles whose size is under 1.0 micro meter. This paste was used for prepare the concentrated solution which could be continuously separated/fractionated into flavor compounds and resin ones by using supercritical counter current extraction tower in which the system was rectified by vapor-liquid phase separation induced by tuning temperature/pressure/feed ratio conditions. The simulation method was also proposed based on the Vapor-liquid equilibrium ratio(K-value) information.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
安全安心な抽出分離法として超臨界CO2抽出が浸透してきているが、乾燥→固体試料充填→回分抽出という手順が一般的であり、結果として生産コストが増大することで高付加価値成分以外は実用的でないのが現状である。これに対して、本研究は、回分から連続操作，固体から擬似液体への転換を適用、食材中の水分を利用してペースト化前処理し、超臨界CO2との連続向流接触により抽出塔内で気液相分離状態での成分間の分配比により精留効果を発現させ、目的成分を濃縮分画する新しい超臨界CO2高度分離システムを開発したもので、今後の超臨界抽出技術の食品分野さらには食品ロスから環境分野への拡大が期待できる。
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