JPS6328403A - 高圧炭酸ガス抽出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野） 本発明は高圧炭酸ガスを油剤として原料中の目的成分を
抽出する高圧炭酸ガス抽出装置に関する。

従来の技術） 従来、食品工業、化粧品、医薬品等の分野で、有機溶剤
を抽剤とした抽出方法が利用されてきた。

しかしながらこの方法では、目的成分と爵剤の分離に加
熱を伴う蒸発操作を必要とするため、目的成分が熱影響
を受けて変質し易い場合には適さないし、また残留する
有機溶剤が人体に有害な場合には食品等には使用できな
い等の欠点がある。これらの欠点を解消する方法として
最近、抽剤として高圧炭酸ガスを使用する方法が注目を
あびている。ここで高圧炭酸ガスとは液体炭酸ガスおよ
び臨界点（３１℃、７３気圧）を超えた状態のいわゆる
超臨界炭酸ガスの総称を言う。高圧炭酸ガスは常温で抽
出できる、化学的に安定している、人体に無害等の抽剤
として秀れた性質を有しているため多くの分野で用いら
れている。この高圧炭酸ガスによシ抽出された目的成分
と炭酸ガスを分、憶する方法に関しては次の３通りの方
法が提案されている。

（イ）分離槽の圧力を適宜圧力以下１で減圧し、炭酸ガ
スに対する目的成分の溶解度を下げることＫより分離す
る。

（ロ）分離槽の温度を抽出槽の温度とは変化させて（多
くの場合、昇温させて）、炭酸ガスに対する目的成分の
ｎ落度を下げることにより分離する（ハ）分離槽に吸着
剤を装填し、目的成分を吸着し分離する。ここで、（ロ
）の方法は目的抽出成分が熱で変質し易い場合には適さ
ないし、また（ハ）の方法は吸着剤と目的成分の分離、
吸着剤の再生といった操作が必要になる等の問題がある
ため、（イ）の減圧によって炭酸ガスと目的抽出成分を
分離する方法が最も多く用いられている。

以下従来の減圧分離法について作業系統を示す第３図に
基づいてさらに説明する。抽出される原料は抽出槽ｌの
図示Ｖｉきれない原料投入口より装入きれる。液戻貯槽
３中の液体炭酸ガスはポンプ７によって抽出圧力まで昇
圧されそして加熱器＆によって抽出温度まで予熱されて
抽出槽／に連続供給される。抽出槽／に於ては液体炭酸
ガスは原料中の目的成分を抽出し、頂部より流出するが
この後減圧弁ｆＫよって目的成分と炭酸ガスが分離でき
る圧力迄減圧される。この減圧後の圧力としては一役的
；Ｃは分離が十分に行われるのに好適な臨界圧力以下の
ＵＯ−夕Ｏ気圧の圧力が用いられる。この減圧の際、炭
酸ガスは断熱膨張により温度が下がり炭酸ガスの一部は
液化するので加熱気化器夕により加熱しガス化してから
分離槽！に供給する。分離槽コに於ては抽出目的成分は
炭酸ガスから分離され分離槽ｌの底部より抜取られる。

−方炭酸ガスは油剤として再利用するため凝縮器６で冷
却し液化する。この冷却の際、炭酸ガスの液化温度は前
記分離圧力であるｔ、ｔｏ−ｒｏ負気圧飽和＠匠である
５〜／ｊ℃になっているので通常の冷却水は使用できず
冷媒を使用する必要がある、冷媒としてはエチレ／グリ
コール或はプロピレングリクールの水溶液等が用いられ
る。凝縮器ｔで冷却により液化された炭酸ガヌは液戻貯
槽３に一且貯留され前記の様にボッグアで昇圧して高圧
炭酸ガスとして循環再使用される。

発明が解決しようとする問題点） 以上説明した従来の減圧分離方法では、抽剤とし。

ての炭酸ガスは、 冷却凝縮→加圧→加熱→抽出→断熱膨張→加熱の工程か
らなる循環サイクルを繰返す。これらの工程の内冷却凝
縮工程の圧力は分離圧力によって左右されるが前述の様
な分離圧力（グ０−３０気圧）では物性上蒸発潜熱が高
いため冷却熱量が多くなること、又この圧力の飽和温度
が５〜７５℃と低いため通常の冷却水は使用できず冷媒
の使用が必要でありこの冷媒の用意のために冷凍機等か
らなる冷媒発生設備の設置も必要である等という問題が
ある。さらには運転上の問題であるが抽出原料は天然物
が多いため通常は水分が含有されるがこの水分が炭酸ガ
ス中に移行した場合は取扱いが厄介な炭酸ガスの水和物
を生成することであるこの水和物は水分を含む炭酸ガス
を加圧下で１０℃以下に冷却液化すると生成する固体結
晶であるが、この結晶が析出すると配管の閉塞、ポンプ
逆止弁への閉塞等のトラブルの原因になり易く、従来こ
の種のトラブルの解決法としては液体炭酸ガスラインに
セトラーやフィルターを設置して、水和物結晶を分離除
去したり、炭酸ガスラインに乾燥器を設ける等の方法が
用いられているがいずれも根本的な解決策には至ってな
い。本発明は以上の従来の減圧分離法の問題点すなわち
炭酸ガス循環の際の冷却液化の熱量が多いこと、冷媒及
びその発生設備が必要なこと、水和物の生成が回避でき
ないこと等の問題点を解決した高圧炭酸ガス抽出装置を
提供することを目的とするものである。

問題点を解決するための手段） 本発明は以上の事情に鑑みて成されたものであって、そ
の要旨とするところは、高圧炭酸ガスを抽剤として用い
抽出槽にて原料中の目的成分を抽出した後減圧して分離
槽にて目的成分を炭酸ガスから分離した後、該炭酸ガス
を凝縮器にて冷却液化しそして昇圧して抽剤として循環
使用する高圧炭酸ガス抽出装置に於いて、前記分離槽の
後に圧縮機を設け炭酸ガスを昇圧してから冷却液化する
ことを特徴とする高圧炭酸ガス抽出装置である。本発明
者は炭酸ガスの熱力学的特性について検討した結果飽和
圧力が臨界圧力（７３気圧）に近い程蒸発潜熱は小さく
なるとともに飽和温度も高くなる事実に着目し本発明を
成すに至ったのである。

即ち分離槽を出る炭酸ガスを臨界圧以下で昇圧した場合
、炭酸ガスの蒸発潜熱が小さくなるとともに飽和温度も
高くなるので通常の冷却水で冷却液化できる温度範囲に
なり同時に冷却水量も節減できるのである。分離槽を出
る炭酸ガスは前述の様に冷却液化後ポンプにて抽出圧力
迄再び昇圧する必要があるので冷却液化の前段で昇圧す
ることはサイクル的に見ても不利にはならない。又別の
利点としては分離槽を出る炭酸ガスを圧縮機で昇圧した
場合、断熱圧縮により炭酸ガスの温肛は相当上昇するの
で、圧縮機の後段に熱交換器を設け、減圧弁を出るガス
と熱交換することＫより断熱膨張して一部冷却液化した
炭酸ガスの加熱気化に役立たせることができる。これに
より凝縮器の冷却負荷を軽減する利点もある。本発明の
他の大きい効果としては凝縮器の冷却液化温度が２０℃
以上と高くなるため前述の閉塞トラブルの原因になる炭
酸ガス−水系の水和物の生成を防止でき、このトラブル
の根本的解消を成し得たことである。

実　　施　　例　） 以下実施例を示す図面に基づいて本発明の内容をさらに
説明する。第１図は第１の実施例の第一図は第一の実施
例の作業系統図である。図しこ於て第３図の従来法と同
じ機器については同一の記号を用いている。

最初Ｋｖ、／の実施例について説明する。抽出槽／を出
る目的成分を抽出しだ液体炭酸ガスは、減圧弁、！’に
よって臨界圧力以下のタＯス圧迄減圧ばれる。この減圧
の際炭酸ガスは断熱膨張し滉ｇが下がるため炭酸ガスの
一部は液化するので加熱気化器ｊにより加熱しガス化し
てから分１１に供給する。分離Ｎ！を出る目的抽出成分
を分離した炭酸ガスは圧縮機９によって例えば７０気圧
迄昇圧されてから凝縮器２に入り冷却液化される。この
昇圧により炭酸ガスの飽和温度（液化温度）け２ｒＩＱ
Ｋ上昇するので通常の冷却水の使用が可能になるととも
に蒸発潜熱が小さくなるので凝縮器６用の冷却水の水量
も節減できる。凝縮器乙で液化された炭酸ガスは一且液
炭貯槽ＪＫ貯留され次いでポンプ７により抽出圧力例え
ば３００気圧迄昇圧されるが、前記の如くポンプ７の吸
込圧は７０気圧迄高くなっているのでポンプ７の動力は
比例して少くなる。さらに凝縮器＆における液化温度が
２０℃以上になるため閉塞トラブルの原因になる水和物
の生成も防止できる。

次に第２の実施例について説明する。抽出槽／を出る目
的成分全抽出した液体炭酸ガスは、減圧弁？によって臨
界圧力以下のｊｏ気圧迄に減圧される。この減圧の際炭
酸ガスは断熱膨張し温度が下がるため炭酸ガスの一部は
液化する。一方分離槽！を出る目的抽出成分を分離した
炭酸ガスは圧縮機りによって例えば７０気圧迄昇圧され
る。この昇圧の際炭酸ガスは断熱圧縮によって相当温北
迄昇温する。従って圧縮機りを出る温度上昇した炭酸ガ
スを利用して熱交換器１０により殖圧弁ざを出るガスを
加熱すれば第１の実施例における加熱気化器よの加熱熱
量を省略できるとともに凝縮器乙の冷却熱量も節減でき
る。凝縮器乙に於て通常の冷却水が使用できる点、ポン
プ７の動力も少くなる点、水和物の生成を防止できる点
等は第１の実施例の場合と同じである。本発明と従来法
のユーティリティ使用量を比較した結果を第１表及び第
２表に示す。

第　　／　　表 運転条件）抽出圧カニ７０に９．／ｃ＋＋ｌＧ分離圧カ
ニ！Ｏ〃 液化圧力＝７０　　〃 抽出＠ｆ：コｆｃ 炭酸ガス循環量：　／　０００　Ｋｇ／Ｈ第　　λ　　
　表 運転条件）抽出圧カニ３００Ｋｇ／ｄａ分離圧カニ　　
１０　　ｇ 液化圧カニ　　７０　　＃ 抽出温度：　　＜１０℃ 炭酸ガス循環！　：　／　０００　Ｋｆ／Ｈ発明の効果
） 以上説明した本発明に係る装置によれば従来の装置には
無かった次の様な効果が得られる。

（イ）凝縮器に於ける液化温度が高くなり通常の冷却水
の使用が可能なので冷媒の発生設備の設置が不要である
。

Ｃ口）凝縮器の冷却熱仝が少くなり冷却水の節減ができ
る。

（ハ）減圧弁を出るガスの加熱気化用の熱量を節減でき
る。

（ニ）炭酸ガス水和物の生成を防止できるのでこれに起
因する閉塞トラブルを解消できる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の実施例の作業系統図、第３
図は従来装置の作業系統図である。 ｌ：抽出槽、コニ分離槽、３：液戻貯槽、ｌ：加熱器、
！：加熱気化器、ｔ：凝縮器、７：ポンプ、ｒ：減圧弁
、り：圧縮機、ｌＯ：熱交換器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高圧炭酸ガスを抽剤として用い抽出槽にて原料中の目的
   成分を抽出した後減圧して分離槽にて目的成分を炭酸ガ
   スから分離した後、該炭酸ガスを凝縮器にて冷却液化し
   そして昇圧して抽剤として循環使用する高圧炭酸ガス抽
   出装置に於いて、前記分離槽の後に圧縮機を設け炭酸ガ
   スを昇圧してから冷却液化することを特徴とする高圧炭
   酸ガス抽出装置。