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マイクロ流路の流動挙動解析に基づいた次世代連続操作型分離技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17H01339
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 化工物性・移動操作・単位操作
研究機関京都大学 (2019)
徳島大学 (2017-2018)

研究代表者

外輪 健一郎  京都大学, 工学研究科, 教授 (00336009)

研究分担者 滝山 博志  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40251582)
工藤 翔慈  群馬工業高等専門学校, 物質工学科, 助教 (50735008)
ALCANTARA J.RAFAEL  京都大学, 工学研究科, 講師 (50709219)
堀河 俊英  徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 准教授 (90380112)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
45,240千円 (直接経費: 34,800千円、間接経費: 10,440千円)
2019年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
2018年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
2017年度: 27,560千円 (直接経費: 21,200千円、間接経費: 6,360千円)
キーワード蒸留 / 晶析 / 単位操作 / マイクロ流路 / 移動現象 / 連続操作 / 化学工学 / 流体力学 / 物質移動
研究成果の概要

重要な分離技術である蒸留と晶析を取り上げ、従来とは異なる流動状態を利用した新規技術の解析を行った。蒸留については水平の装置を提案し、内部の回転体の形状および運転条件が性能に及ぼす影響を明らかにした。晶析に関してはテイラークエット流における結晶成長への影響を数値的に解析し、撹拌槽中よりも早く成長できる可能性を示唆した。またカスケード型晶析システムを提案した。この装置では操作パラメータの1つである流量比率を変化させることで、得られる結晶の大きさを制御することに成功した。セグメント流に関する晶析技術についても検討を行い、操作中の閉塞を防止するための指針を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

フロー合成技術は近い未来の医薬品製造技術として注目されている。このような製造プロセスで利用できる反応技術の開発が進められている一方で、分離精製技術の進展が遅れている。本研究では特に重要となる晶析技術、さらにはより一般の化学産業でも広く使われる蒸留を取り上げた検討を行った。研究の結果、テイラークエット流を利用した晶析システムの提案や、せん断流における物質移動の解析など学術的にも新規な知見を得ることができた。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 13件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Control of Reaction Crystallization of Organic Compounds Using the Supersaturation Profile2019

    • 著者名/発表者名
      Sato Eriko、Seki Yuichiro、Takiyama Hiroshi
    • 雑誌名

      JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING OF JAPAN

      巻: 52 号: 7 ページ: 599-604

    • DOI

      10.1252/jcej.19we017

    • NAID

      130007681656

    • ISSN
      0021-9592, 1881-1299
    • 年月日
      2019-07-20
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Effect of Two Kinds of Supersaturation on Crystal Qualities during Cocrystallization2019

    • 著者名/発表者名
      Nishimaru Momoko、Kudo Shoji、Takiyama Hiroshi
    • 雑誌名

      JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING OF JAPAN

      巻: 52 号: 6 ページ: 579-585

    • DOI

      10.1252/jcej.18we281

    • NAID

      130007665276

    • ISSN
      0021-9592, 1881-1299
    • 年月日
      2019-06-20
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Production of crystalline particles with high homogeneity in reaction crystallization by using pH-solubility-profile2019

    • 著者名/発表者名
      Ohyama Mitsuki、Kudo Shoji、Amari Shuntaro、Takiyama Hiroshi
    • 雑誌名

      Journal of Industrial and Engineering Chemistry

      巻: 75 ページ: 38-43

    • DOI

      10.1016/j.jiec.2019.03.003

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Operation condition for continuous anti-solvent crystallization of CBZ-SAC cocrystal considering deposition risk of undesired crystals2017

    • 著者名/発表者名
      Nishimaru Momoko、Nakasa Miku、Kudo Shoji、Takiyama Hiroshi
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth

      巻: 470 ページ: 89-93

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2017.04.017

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 非球形粒子の攪拌槽内構造物への衝突現象の解析2020

    • 著者名/発表者名
      千明知広、工藤翔慈
    • 学会等名
      化学工学会 第85年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 新規カスケード型連続フロー晶析を用いた結晶粒子群の品質制御2020

    • 著者名/発表者名
      小山 真奈、甘利 俊太朗、滝山 博志
    • 学会等名
      化学工学会第85年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] バニリンの非溶媒添加晶析での結晶粒子群品質2020

    • 著者名/発表者名
      木村一輝、工藤翔慈
    • 学会等名
      化学工学会 第85年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 溶液からの共結晶粒子群晶創製のための多成分相図を利用した操作設計2019

    • 著者名/発表者名
      工藤翔慈、滝山博志
    • 学会等名
      分離技術会年会2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Development of Continuous Flow Production Process with High Shear Field for Reaction Crystallization2019

    • 著者名/発表者名
      Shuntaro AMARI, Chinami SUGAWARA, Hiroshi TAKIYAMA
    • 学会等名
      18th Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering Congress (APCChE 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of the size of rotating elements on the performance of horizontal distillation column2019

    • 著者名/発表者名
      Yumi Uno, Ken-Ichiro Sotowa, Yusuke Shimada and Toshihide Horikawa
    • 学会等名
      The 32nd International Symposium on Chemical Engineering
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 反応晶析にpH-溶解度プロファイルを用いた結晶粒子群の凝集制御2018

    • 著者名/発表者名
      大山満希、工藤翔慈、滝山博志
    • 学会等名
      分離技術会年会2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Effect of gas-liquid slug length on the mass transfer rate in microchannel2018

    • 著者名/発表者名
      Junya Matsushita, Ken-Ichiro Sotowa, Toshihide Horikawa and Jesus Rafael Alcantara Avila
    • 学会等名
      The 31st International Symposium on Chemical Engineering
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of shear flow on mass transfer rate around a crystal2018

    • 著者名/発表者名
      Natsuki Kitagawa, Ken-Ichiro Sotowa, Toshihide Horikawa and Jesus Rafael Alcantara Avila
    • 学会等名
      The 31st International Symposium on Chemical Engineering
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical Investigation of the effect of bend on the gas absorption rate in microchannels2018

    • 著者名/発表者名
      Takumi Nishimoto, Ken-Ichiro Sotowa, Toshihide Horikawa and Jesus Rafael Alcantara Avila
    • 学会等名
      2018 AIChE Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of rotating elements on HEPT of a horizontal distillation column2018

    • 著者名/発表者名
      Shimada Yuusuke, Yumi Uno, Ken-Ichiro Sotowa, Jesus Rafael Alcantara Avila and Toshihide Horikawa
    • 学会等名
      2018 AIChE Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical Analysis of Interfacial Mass Transfer Rate of Deforming Fluid Slugs in Microchannels2018

    • 著者名/発表者名
      Ken-Ichiro Sotowa, Takumi Nishimoto, Shunsuke Miyai, Toshihide Horikawa and Jesus Rafael Alcantara Avila
    • 学会等名
      International Conference on Micro Reaction Technology 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of interfacial mass transfer rate in microchannels2018

    • 著者名/発表者名
      Ken-Ichiro Sotowa
    • 学会等名
      International symposium on the fluidized beds and multi-phase flow reactor
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 晶析装置内における単一結晶周りの流動状態と物質 移動速度2018

    • 著者名/発表者名
      北川 菜月, 外輪 健一郎, 堀河 俊英, アルカンタラ アビラ ヘスース ラファエル
    • 学会等名
      化学工学会第50回秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] マイクロ・フロー合成における化学プロセス技術の考察と展望2018

    • 著者名/発表者名
      外輪 健一郎
    • 学会等名
      マイクロプロセス最前線シリーズ -来たるべき変革に向けた始動-
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Anti-solvent添加晶析を併用した共結晶製造での結晶品質制御2018

    • 著者名/発表者名
      西丸萌々子,工藤翔慈,滝山博志
    • 学会等名
      化学工学会第83年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Anti-solvent添加を併用した共結晶粒子群製造での品質制御手法の検討2017

    • 著者名/発表者名
      西丸萌々子,工藤翔慈,滝山博志
    • 学会等名
      分離技術会年会2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] スラグ流を活用した貧溶媒晶析技術の検討2017

    • 著者名/発表者名
      岡﨑 大周, 外輪 健一郎, 堀河 俊英, アルカンタラ アビラ ヘスース ラファエル
    • 学会等名
      日本海水学会第68年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Quality Control during Cocrystallization by Using Two Kinds of Supersaturation Operation2017

    • 著者名/発表者名
      Momoko NISHIMARU, Shoji KUDO, Hiroshi TAKIYAMA
    • 学会等名
      The 11th International Conference on Separation Science and Technology
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Separation performance of a horizontal type distillation system2017

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Shimada, Ken-Ichiro Sotowa, Jesus Rafael Alcantara Avila and Toshihide Horikawa
    • 学会等名
      The 11th International Conference on Separation Science and Technology
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Continuous anti-solvent crystallization of glycine using slug flow2017

    • 著者名/発表者名
      Taishu Okazaki, Ken-Ichiro Sotowa, Toshihide Horikawa and Jesus Rafael Alcantara Avila
    • 学会等名
      The 11th International Conference on Separation Science and Technology
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Flow around a single crystal and the mass transfer rate2017

    • 著者名/発表者名
      Natsuki Kitagawa, Ken-Ichiro Sotowa, Toshihide Horikawa and Jesus Rafael Alcantara Avila
    • 学会等名
      The 30th International Symposium on Chemical Engineering
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Continuous anti-solvent crystallization using gas-liquid slug flow generated in microchannel2017

    • 著者名/発表者名
      Taishu Okazaki, Ken-Ichiro Sotowa, Toshihide Horikawa and Jesus Rafael Alcantara Avila
    • 学会等名
      The 30th International Symposium on Chemical Engineering
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] スラグ流を用いた貧溶媒晶析における結晶品質制御2017

    • 著者名/発表者名
      岡﨑 大周, 外輪 健一郎, 堀河 俊英, アルカンタラ アビラ ヘスース ラファエル
    • 学会等名
      化学工学会 第49回秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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