2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of membrane reactor system using thermoresponsive Pickering emulsions as enzyme carriers
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15K06550
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| Research Institution | Nara National College of Technology |
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Principal Investigator |
直江 一光 奈良工業高等専門学校, 物質化学工学科, 教授 (00259912)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石神 徹 広島大学, 工学研究科, 准教授 (70595850)
今井 正直 日本大学, 生物資源科学部, 教授 (80193655)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ピッカリングエマルション / 熱応答性 / ナノ粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ピッカリングエマルションに熱応答性を導入することによって反応場であるエマルション界面の特性を温度制御し、反応・分離に最適なメンブレンリアクターシステムの構築を目的とした。そこで、H29年度は以下の項目について研究を実施した。
まず、ラージスケールシステムの構築を目指し、攪拌槽を用いたPickeringエマルションの調製条件について実験的に検討した。固体粒子として油脂マイクロ粒子を用い、エマルション形成に必要な攪拌時間、攪拌速度条件を明らかにした。また、それらは生体ポリマーの存在によって影響を受けないことを示した。エマルション径は粒子濃度に大きく依存した。また、攪拌によるエネルギー消散速度は攪拌速度に依存し、粒子存在による影響は見られなかった。エマルション径の攪拌速度依存性はホールドアップによって増加し、従来の界面活性剤エマルション系とは真逆の挙動を示した。この結果は本系に特有のものであり、本系の工学的利用にとって有益な知見である。
また、マイクロ粒子によって調製されたPickeringエマルション系においてモデル酵素反応（加水分解酵素リパーゼによる油脂の加水分解）を行い、油水二相系に比べ本系が高い酵素活性を発現することを示すとともに、活性発現にとって最適な操作条件を明らかにした。
さらに生体ポリマー導入エマルション滴についてガラスマイクロファイバー膜を用いたろ過により、水相分率80%まで濃縮・回収することに成功した。また、回収エマルション滴は回収前に比べてサイズ分布に大きな変化は見られず、有機相への再分散が可能であり、本エマルション系のリサイクル利用が可能であることを示した。
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