2017 Fiscal Year Research-status Report
融液晶析による低品位廃食油の高度精製プロセスの開発
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16K06832
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
山本 拓司 兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (30358288)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 和宏 兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (80347525)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 晶析操作 / モデル廃食油 / テイラー渦 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
常温固体成分である飽和脂肪酸を高濃度で含む低品位廃食油を精製し、バイオ燃料として再利用することを目的として、平成29年度は以下の２項目を検討した。
第１に、シリンダーの回転速度と冷却速度を独立して制御可能な二重円管型の融液晶析装置を用いて、オレイン酸とパルミチン酸から成る２成分系モデル廃食油を対象とした融液晶析を実施した。シリンダーの冷却速度と回転速度を変えて、シリンダー表面（冷却面）に飽和脂肪酸を主成分とする結晶を析出させた結果、シリンダーの冷却速度が小さいほど、または回転速度が大きいほど、飽和脂肪酸の純度は向上した。一方、シリンダーの冷却速度が小さいほど、または回転速度が大きいほど、結晶成長速度は低下した。以上の実験により、溶質分配理論の構築に必要な実験データが得られた。次に、３成分系モデル廃食油を用いた実験の準備として、現有する高速液体クロマトグラフ(HPLC)のバージョンアップ作業を行った。当初購入を予定していた示差屈折率(RI)検出器の代わりに、現有する蛍光検出器を有効活用することを検討し、当該検出器を既存のラインに新たに組み込むための作業を実施した。
第２に、融液晶析装置の二重円管内に形成される流れの構造解析を実施した。トレーサー粒子を投入して流れを可視化した結果、二重円管内に一定間隔で２対または３対のテイラー渦の形成が観察された。シリンダーの回転速度が大きい条件下では、テイラー渦は３対となり、３対の場合は２対の場合に比較して飽和脂肪酸の純度が高くなることを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の研究計画では、①３成分系モデル廃食油を用いた融液晶析と溶質分配理論の構築、ならびに②晶析槽内におけるテイラー渦の形成メカニズムの解明の２項目を計画しており、どちらの項目も概ね当初予定通りの結果が得られた。以下、項目ごとに記載する。
項目①については、昨年度に本科研費で購入したサーキュレーターを用いて、シリンダーの回転速度・冷却速度を変えて引き続き実験を実施した結果、溶質分配理論の構築に必要となる実験データが得られた。また、３成分系モデル廃食油の定量分析に向けた準備として、現有する蛍光検出器をHPLCシステムに導入するバージョンアップを実施し、分析に向けた準備を整えることができた。
項目②については、テーラー渦の可視化実験に成功し、３対のテイラー渦が形成される場合には、２対の場合に比較して純度の高い結晶が析出するとの工業的に有用な知見が得られた。
以上のように、①・②いずれの項目についても、おおむね当初の予定通り順調に進展した。
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| Strategy for Future Research Activity |
実廃食油も含めて、２成分系から３成分系への本手法の拡張を検討する。まずは、３成分系のモデル廃食油として、炭素数が同じ(=18)で不飽和度の異なる、ステアリン酸(18:0)、オレイン酸(18:1)、リノール酸(18:2)などの混合物を対象とした融液晶析試験を実施する。蛍光検出器などを用いた定量分析方法についても併せて検討する。
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