Development of dimensionless distribution theory with solute fundamental properties for prediction of subcritical fluid separation technique

发展具有溶质基本性质的无量纲分布理论，用于预测亚临界流体分离技术

• 批准号: 21H01685
• 负责人: 大田 昌樹
• 金额: $ 9.65万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01685/
• 关键词: 二酸化炭素; エタノール; 水; 超臨界; 亜臨界; 超臨界流体; 抽出分離; 化学工学; 亜臨界流体; 分離工学; 分配係数; モデル; 推算; シミュレーション; 高圧

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4年度の結果の概要では，ある種の医薬品原料から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の基礎部分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.また，流体密度の測定も実施し，流通式振動管式密度測定法における化学工学的理論モデルを構築することができた．より具体的には，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・蓄積することに成功した．昨年度提出した化学工学論文集では，2021年度優秀論文賞を受賞することができた．今後は，実験対象として,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さらに実証例を増やしていきたいと考えている．

Security solvent extraction technology The applicant is interested in the research and development center. In 2012, the development of high-pressure diacid carbon (CO2) using critical solvent separation method (high-pressure liquid equilibrium basic separation method) was carried out. In the 1980s, the problem of low-productivity and low-efficiency technology of fixed-bed semi-fractional supercritical CO2 extraction method was overcome. The second problem is to solve the problem of separation prediction method and research topic. In particular, the control factor is the ratio of the solute's gas to liquid equilibrium under high pressure (the ratio of the liquid phase composition to the gas phase composition). A summary of the results for the fourth year of this study is presented to establish the basis for the dimensionless partition theory of the raw materials for medical products, the equilibrium ratios of the gases and liquids, the basic physical properties, and the chemical properties of the raw materials. For this reason, the theoretical calculation environment is prepared. The measurement of fluid density is carried out by the flow-through vibrating tube densitometry. In particular, the world's first flow-through high-pressure liquid-liquid equilibrium ratio measurement device has been successfully used to collect and accumulate various solutes. The 2021 Annual Excellent Paper Award was awarded to the 2021 Annual Chemical Engineering Paper Collection. In the future, the scope of medical products, such as food, beverages, cosmetics, etc., will be increased.

项目成果

高圧力の科学・技術事典

高压科技百科

• 发表时间: 2022
• 作者: 入舩 徹男・舟越 賢一・近藤 忠・関根 利守・清水 克哉・長谷川 正・保科 貴亮・木村 佳文・加藤 稔・松木 均（編）;芳野 極;桂 智男;寺崎 英紀;肥後 祐司;久保 友明;坂巻 竜也
• 通讯作者: 坂巻 竜也

Predictive distribution coefficient (pKD) model for hops extract fractionation in high-pressure CO2 - ethanol - water solvent systems

高压 CO2 - 乙醇 - 水溶剂系统中啤酒花提取物分馏的预测分配系数 (pKD) 模型

• DOI: 10.1016/j.fluid.2023.113762
• 发表时间: 2023
• 期刊: Fluid Phase Equilibria
• 影响因子: 2.6
• 作者: Ota Masaki;Ueno Yusuke;Urabe Masato;Kuwahara Aruto;Watanabe Masaru;Smith Richard Lee;Inomata Hiroshi
• 通讯作者: Inomata Hiroshi

超臨界流体の局所組成算出に向けたKamlet-Taftパラメータの定量的解析

超临界流体局部成分计算的 Kamlet-Taft 参数定量分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 奥山 浩人;児玉 友佳里;大柴 雄平;山口 猛央;竹田修，星政義，Xin Lu，朱鴻民;森谷茉由，大田昌樹，猪股宏
• 通讯作者: 森谷茉由，大田昌樹，猪股宏

Measurement and Correlation of Vapor–Liquid Distribution Coefficients of Compounds Contained in Hops-Extract Ethanol Solution with Supercritical CO₂

超临界CO₂啤酒花提取物乙醇溶液中化合物气液分布系数的测定及相关性

• DOI: 10.1252/kakoronbunshu.47.17
• 发表时间: 2021
• 期刊: KAGAKU KOGAKU RONBUNSHU
• 影响因子: 0.4
• 作者: Hoshino Yuki;Ueno Yusuke;Ota Masaki;Sato Yoshiyuki;Inomata Hiroshi
• 通讯作者: Inomata Hiroshi

Experiments and Simulation of Counter-Current Extraction (Subcritical Fluid Separation) by Supercritical CO₂ with Hops-Extract Ethanol Solution

超临界CO₂与啤酒花提取物乙醇溶液逆流萃取（亚临界流体分离）的实验与模拟

• DOI: 10.1252/kakoronbunshu.47.23
• 发表时间: 2021
• 期刊: KAGAKU KOGAKU RONBUNSHU
• 影响因子: 0.4
• 作者: Ueno Yusuke;Hoshino Yuki;Ota Masaki;Sato Yoshiyuki;Inomata Hiroshi
• 通讯作者: Inomata Hiroshi