2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of dimensionless distribution theory with solute fundamental properties for prediction of subcritical fluid separation technique
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21H01685
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
大田 昌樹 東北大学, 環境科学研究科, 准教授 (50455804)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
猪股 宏 東北大学, 工学研究科, 教授 (10168479)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 二酸化炭素 / エタノール / 水 / 分配係数 / 化学工学 / モデル / 推算 / シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
安心安全な溶媒を用いた抽出分離技術に対する社会的ニーズは高い.申請者がこれまで科研費を中心に2012年よりオリジナル展開してきた高圧二酸化炭素(CO2)を用いた亜臨界溶媒分離法(高圧気液平衡に基づく分離法)は,1980年代より進められてきた固定床半回分式超臨界CO2抽出法の低い生産効率という技術的課題を克服するもので流通式量産化を実現している.
次なる課題解決に向けて，オリジナル理論に基づく分離予測法の開発を研究題材とした.特に,支配因子である高圧下における溶質の気液平衡比（液相組成に対する気相組成の比）をデータバンク化するとともに,それらを精度よく再現するモデルの開発を4年という研究期間のもと検討したいと考えた．
令和3年度の結果の概要では，ホップエキスやシソエキスをベースとした含有成分の気液平衡比を基礎物性としてデータベース化するだけでなく,オリジナルの無次元分配理論を構築することができた．これにより,好適な分離条件等についての問い合わせがあった場合に即座に回答できるような理論計算環境の基盤を整備することができた.
より具体的には，これまでに科研費等の研究資金により整備した世界最先端の流通式高圧気液平衡比測定装置を用いて,各種溶質における気液平衡比データを収集・蓄積することを目的とした.実験対象として,今後の医薬食品・飲料,化粧品・化成品等への幅広い応用を見据えたときに付加価値の高い植物2次代謝物等が適していると考えていることから,これまでに実測例のない植物2次代謝物の中からHildebrand溶解度パラメータの異なる10種程度を同定し,二酸化炭素-エタノール-水 3成分系溶媒を中心に各種溶質の高圧気液平衡比データを測定した.流体密度をin-line測定できる高圧振動管式密度計も新たに導入し,本亜臨界溶媒系に応用した.
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
理論の構築に向けて，基礎部分の開発に2年ほどかかると想定していたが，それを上回るスピードで無次元分配係数推算理論の構築を達成することができた．次年度以降は，実験対象をさらに増加させることでこの理論の妥当性を検証したいと考えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画以上に進展していることから，今年度は，医薬品への用途拡大を目指し，アスピリン誘導体の分離に焦点を当て研究を進めたいと考えている．亜臨界溶媒分離（高圧向流接触抽出）モデル等を組み合わせることで理論の妥当性評価をさらに進めたい．
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