(57)【要約】      （修正有）【課題】マイクロスフィアの新たな製造方法の提供、及びバイオマスの新たな利用方法の開発。【解決手段】従来法では原料として利用できなかった木材及び有機廃棄物等のバイオマスを、高温高圧（２００〜３８０℃、５〜３０ＭＰａ）の熱水で処理することにより該バイオマスから可溶性成分が形成、抽出され、該抽出物を含む水溶液を冷却することにより、有機溶媒や界面活性剤を用いることなく、該抽出物をマイクロスフィアとして回収する方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオマスを高温高圧の水で抽出することにより、微小球形粒子を製造する方法。
【請求項２】
前記プロセスを、温度２００〜３８０℃、圧力５〜３０ＭＰａの水中で行うことを特徴とする、請求項１に記載の微小球形粒子の製造法。
【請求項３】
前記プロセスによって、粒径０.１〜１００マイクロメートルの球形粒子を得ることを特徴とする、請求項１又は２に記載の微小球形粒子の製造法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオマスから微小球形粒子を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
直径数マイクロメートルの有機物の微小球体（以下、マイクロスフィアと呼ぶ）は、材料、化学、生物学および医学などの分野で、各種多孔体の原材料、構造テンプレート材料や各種有効成分の担体もしくは支持体などとして、幅広く利用されており、これを製造する方法としては、現在、大別して以下の３つの方法が知られている。
（１）油相または水相に目的成分を溶解させたエマルジョンを作成し、溶媒を分離・除去することによりマイクロスフィアを回収する方法（特許文献１〜８）。
（２）多糖類を霧化する方法（非特許文献１）。
（３）グルコース、キシロース、マルトース、スクロース、スターチなどの糖類を高温高圧の水中で加熱する方法（非特許文献２）。
これらの従来法は、高分子、糖類などの純物質を原料としてマイクロスフィアを製造する方法であり、種々の成分から複雑に構成される天然素材、例えば木材や有機廃棄物などのバイオマスを、そのままマイクロスフィアの原料とすることはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−４６１１５号公報
【特許文献２】特開平４−４６１１６号公報
【特許文献３】特開平６−６５０６３号公報
【特許文献４】特開平６−３１６５０４号公報
【特許文献５】特開平１０−２７３４４７号公報
【特許文献６】特開２００３−１５５２０２号公報
【特許文献７】特開２００４−１５５７９２号公報
【特許文献８】特開２０１４−０２８７６４号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】He, P.; Davis, S. S.; Illum, L., Chitosan microspheres prepared by spray drying. Int. J. Pharm. 1999, 187 (1), 53-65.
【非特許文献２】Titirici, M. M.; Antonietti, M.; Baccile, N., Hydrothermal carbon from biomass: a comparison of the local structure from poly- to monosaccharides and pentoses/hexoses. Green Chemistry 2008, 10 (11), 1204-1212.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、マイクロスフィアの新たな製造方法を提供することを課題とする。また、本発明は、バイオマスの新たな利用方法を開発することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、バイオマスを高温高圧の熱水で処理することにより、バイオマスから可溶性成分が形成、抽出され、当該抽出物を含む水溶液を冷却することにより、マイクロスフィアを得ることができることを見出し、上記課題を解決した。
本発明は、バイオマスを高温高圧の水で抽出し、有機溶媒や界面活性剤を用いることなく、抽出物をマイクロスフィアとして回収する方法を提供する。
図１に、本発明によりバイオマスからマイクロスフィアを製造する方法に用いる反応装置の一例の概念図を示す。
図１の装置においては、流動砂浴中に下方側にフィルタ１を設けた抽出器が配置され、当該抽出器上方に、当該砂浴中に熱交換部を有し、当該熱交換部で加熱された加圧水を当該抽出器に供給する配管が、また、当該抽出器のフィルタ１の下方に、抽出後の加圧水を当該抽出器から取り出し、流動砂浴外に導く配管が接続される。流動砂浴外に取り出された抽出液は、流動砂浴外に設けた熱交換部により冷却され、フィルタ２において析出物が回収された後、背圧弁を介して系外に導かれる。このように構成することで、抽出器において、設定された一定の高温および設定された一定の高圧の水を流通させることができる。
このような装置において、バイオマスを抽出器内のフィルタ１上に置き、高温高圧の水を流通させると、後段のフィルタ２上にマイクロスフィアが生成する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、従来法では原料として利用できなかった、木材など地球上に大量に存在するバイオマスから、マイクロスフィアを大量かつ安定的に製造することができる。
また、本発明は、マイクロスフィアの製造に水のみを使う方法であり、有機溶媒や界面活性剤を使用する必要がないため、従来法より環境負荷およびコストを大幅に低減することができる。
さらに、本発明により、バイオマスを高付加価値材料へと転換する、バイオマスの新たな利用方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明によるバイオマスからマイクロスフィアを製造する方法に用いる反応装置の概念図。
【図２】本発明により赤松から得られたマイクロスフィアの電子顕微鏡像。
【図３】本発明により赤松から得られたマイクロスフィアの透過電子顕微鏡像。
【図４】本発明によりブナから得られたマイクロスフィアの電子顕微鏡像。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明のマイクロスフィアの製造方法は種々のバイオマスに対して適用することができ、例えば、木材などの木質バイオマスや有機廃棄物系のバイオマスに適用することができる。
本発明の方法に用いられる加熱加圧水としては、温度２００〜３８０℃、圧力５〜３０ＭＰａ程度の加熱加圧水が挙げられる。
本発明の方法により、０.１〜１０マイクロメートルから０.１〜５０マイクロメートル、さらには０.１〜１００マイクロメートル程度の粒径のマイクロスフィアを得ることができる。
【実施例】
【００１０】
以下、本発明について、実施例を用いて説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【００１１】
＜実施例１＞
原料として国内産の赤松を用いた。内容積２０ｍＬの抽出器内に設置した金属フィルタ（図１中のフィルタ１、孔径０.５μｍ）上に赤松チップを２ｇを置き、水を１ｍＬ／ｍｉｎで送液した。背圧弁を用いて系内の圧力を１０ＭＰａに保ち、予め３００℃に加熱した流動砂浴に抽出器を投入した。本操作により、３００℃、１０ＭＰａの水に可溶な赤松中の成分と分解生成物は、抽出器内フィルタを通り抽出器外に溶出する。系内の温度が３００℃に達した後６０分保持し、抽出器を砂浴から取り出して空冷した。抽出器外に溶出し析出した成分を後段のフィルタ（図１中のフィルタ２、孔径０.５μｍ）で回収した。
回収された生成物の収率は１５％であった。図２に後段のフィルタで回収した生成物の電子顕微鏡像を示す。生成物は直径０.５〜５μｍ程度の一様に球形な粒子であることがわかる。図３に透過電子顕微鏡像を示す。ほぼ完全な球体であることが確認できる。元素分析によって得られた元素組成は炭素６９.１％、水素５.６％、窒素０％、硫黄０％、酸素２５.３％であった。
【００１２】
＜実施例２＞
原料として国内産のブナを用いた。内容積２０ｍＬの抽出器内に設置した金属フィルタ（図１中のフィルタ１、孔径０.５μｍ）上にブナチップを２ｇを置き、水を１ｍＬ／ｍｉｎで送液した。背圧弁を用いて系内の圧力を１０ＭＰａに保ち、予め３００℃に加熱した流動砂浴に抽出器を投入した。本操作により、３００℃、１０ＭＰａの水に可溶なブナ中の成分と分解生成物は、抽出器内フィルタを通り抽出器外に溶出する。系内の温度が３００℃に達した後６０分保持し、抽出器を砂浴から取り出して空冷した。抽出器外に溶出し析出した成分を後段のフィルタ（図１中のフィルタ２、孔径０.５μｍ）で回収した。
回収された生成物の収率は２９.５％であった。図４に後段のフィルタで回収した固体の電子顕微鏡像を示す。生成物は直径０.５〜５μｍの球形粒子であることが確認できる。元素分析によって得られた元素組成は炭素６２.３％、水素４.４％、窒素０％、硫黄０％、酸素３３.３％であった。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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