(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体ボンベ、加圧ポンプ、抽出容器、検出器、圧力制御装置を順次配管により接続した抽出系路と該抽出系路の上記抽出容器上流側に所定の溶媒を供給する溶媒供給系路とを有し、所定の流体の超臨界状態において、同流体に所定の溶媒を加えることにより、試料物質の溶解度を変化させて試料物質中の所定の成分の抽出を行う超臨界流体抽出装置において、上記抽出系路の上記抽出容器の上流側および上記検出器と圧力制御装置との間の各々にそれぞれ切換バルブを設け、これら各切換バルブ間に上記検出器を経た流体を上記抽出容器側に還流させる還流系路を並設することによって、上記抽出容器および検出器を介して流体を循環させる閉鎖された流体循環系路を形成するとともに、該流体循環系路の途中に別途所定の溶媒の定量注入装置を設けたことを特徴とする超臨界流体抽出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
【０００２】
本願発明は、超臨界流体に溶媒を加えて溶解度を変化させることにより所望の抽出条件を設定するようにした超臨界流体抽出装置に関するものである。
【従来の技術】
【０００３】
超臨界状態の流体を利用した抽出方法は、有機溶媒を使用する抽出方法に比べると、安全性が高く、また一般に４０℃〜８０℃程度の温度条件下で抽出できることから、熱に不安定な抽出物質に適した安定な抽出方法として最近注目を浴びている。
【０００４】
今図２は、例えば流体として二酸化炭素（ＣＯ2）を採用した従来の超臨界流体抽出装置の構成を示した概略図であり、該装置ではその中心となる抽出系路１８が、図示のように流体ボンベ１、加圧ポンプ２、混合器１１、抽出容器３、検出器４、圧力制御装置５、回収容器６を順次配管で接続して構成されている。
【０００５】
このように構成された超臨界流体抽出装置では、流体ボンベ１から抽出系路１８内に二酸化炭素を供給して、系内の空気を二酸化炭素に置換した後、抽出容器３の流体入口側で流体の圧力を高める加圧ポンプ２と同流体出口側でその圧力（背圧）を調整する圧力制御装置５とにより抽出容器３内を流れる流体を臨界圧力（例えば二酸化炭素の場合７３ａｔｍ程度）以上に加圧制御するとともに、恒温槽１２によって臨界温度（同二酸化炭素の場合３１℃程度）以上に加温制御することにより、上記抽出容器３内の二酸化炭素を超臨界流体（以下、単に流体という）の状態にし、該状態において上記抽出容器３内に入れられた所定の試料物質中から所望の成分を抽出し、上記検出器４により同抽出状態のモニターを行う。
【０００６】
次に、以上のようにして抽出された抽出成分が溶解した同流体を圧力制御装置５に導き、減圧制御して臨界圧力以下に減圧する。その結果、該圧力制御装置５の出口側では、上記流体が元の二酸化炭素ガスにもどり、流体中に溶解していた抽出成分は析出・分離されて、所定の回収容器６内に回収される。
【０００７】
ところで、この場合、上記二酸化炭素のような単一組成の超臨界流体を用いて抽出を行う場合、有機溶媒を用いた場合と比較すると、溶解力が小さいことが欠点になる。しかし、この点については超臨界流体に少量の溶媒を添加することにより溶解度を増大させることができるので問題はない。この溶媒を一般にエントレーナと呼んでおり、上記従来の装置でも図示のようにエントレーナ容器７を備え、該エントレーナ容器７内のエントレーナをエントレーナ送液ポンプ８および開閉バルブ９を介設したエントレーナ供給系路（溶媒供給系路）１０を介して上記抽出容器３の上流側から上記混合器１１を介して抽出系路１８内に注入するようにしており、同混合器１１によってエントレーナが上述の二酸化炭素と均一に混合されるようになっている。
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上のように、従来の超臨界流体抽出装置では、少なくとも抽出中においては、常に流体ボンベ１から二酸化炭素を供給し続けるとともに、圧力制御装置５から常に二酸化炭素を放出し続ける構造となっている。すなわち、常時流通方式であるため、二酸化炭素（流体）の必要量が多くなる。また上記抽出容器３内のエントレーナ（溶媒）の濃度を変えることにより抽出成分の溶解度を所望のレベルに変化させて最適な抽出条件の検討を行う場合、一回の抽出について一定のエントレーナ濃度のみの抽出状態の確認しかできないこととなる。そのため、エントレーナ濃度を変更する度に被抽出物質としての試料物質を新しいものに交換して抽出状態を確認しなければならず、最適な抽出条件を見出だすまでには何回も繰り返して抽出操作を行わなければならない。したがって、試料物質が多量に必要となり、検討時間も長くかかるという問題があった。
【０００９】
本願発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、上記抽出容器の上流側および上記検出容器と圧力制御装置との間の各々にそれぞれ切換バルブを設け、これら切換バルブ間に還流系路を並設することによって、上記抽出容器および検出器を介した閉鎖的な流体の循環系路を形成するとともに、その途中に別途溶媒の定量注入装置を設けることにより、抽出が完了するまで所定量の流体を外部に放出することなく繰り返し上記抽出容器および検出器を通して抽出を行わせることができるようにするとともに同抽出状態のモニターを行わせることができるようにして、使用流体および試料物質の必要量を低減し、かつ短時間で効率良く最適な抽出条件の検討を行うことができるようにした超臨界流体抽出装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明は、上記の目的を達成するために、次のような課題解決手段を備えて構成されている。
【００１１】
すなわち、本願請求項１の発明の超臨界流体抽出装置では、流体ボンベ、加圧ポンプ、抽出容器、検出器、圧力制御装置を順次配管により接続した抽出系路と該抽出系路の上記抽出容器上流側に所定の溶媒を供給する溶媒供給系路とを有し、所定の流体の超臨界状態において、同流体に所定の溶媒を加えることにより、試料物質の溶解度を変化させて試料物質中の所定の成分の抽出を行う超臨界流体抽出装置において、上記抽出系路の上記抽出容器の上流側および上記検出器と圧力制御装置との間の各々にそれぞれ切換バルブを設け、これら各切換バルブ間に上記検出器を経た流体を上記抽出容器側に還流させる還流系路を並設することによって、上記抽出容器および検出器を介して流体を循環させる閉鎖された流体循環系路を形成するとともに、該流体循環系路の途中に別途所定の溶媒の定量注入装置を設けたことを特徴としている。
【００１２】
従って、該構成では、抽出が完了するまで上記閉鎖された循環系路を介して所定量の流体を外部に放出することなく繰り返し上記抽出容器および検出器を通して抽出ないし抽出状態のモニターを行わせることができるようになる。その結果、使用流体の量を低減し、かつ短時間で効率良く抽出を行わせることができるようになる。
【００１３】
また、上記２つの切換バルブ間の抽出系路と還流系路との組合せよりなる流体循環系路の途中に超臨界状態を維持したままで一定量の溶媒を添加することができる定量注入装置を設けているので、上記循環系路中の溶媒濃度を上記閉鎖系路を保ったままの状態で段階的に変えることが可能となる。そして、それにより、一回の抽出で複数種の溶媒濃度添加条件に対する溶解度を測定することができるようになるので、溶媒を使用する最適な抽出条件を求める際の試料物質の使用量の削減と検討時間の短縮とを可能にすることができる。
【発明の実施の形態】
【００１４】
次に、本願発明の一実施の形態について図１を参照して詳細に説明する。
【００１５】
すなわち、先ず図１は同本願発明の一実施の形態に係る超臨界流体抽出装置の構成を示す図２と同様の概略図である。この超臨界流体抽出装置は、図示のように、例えば二酸化炭素（ＣＯ2）を充填した流体ボンベ１、流体圧を高めるための加圧ポンプ２、抽出条件の検討を行う場合を除く通常の抽出作業時にエントレーナ容器７からのエントレーナ（溶媒）を抽出系路１８内に注入混合する混合器１１、第１の切換バルブ１３、抽出条件の検討を行う場合において一定量のエントレーナ（溶媒）を注入する定量注入装置１７、被抽出物質である試料物質が入れられる抽出容器３、抽出レベル（飽和レベル）モニター用の検出器４、第２の切換バルブ１４、流体の一部を外部にリリーフして圧力（背圧）を制御する圧力制御装置５、抽出成分を回収する回収容器６とを順次配管で接続してなる抽出系路１８と、上記通常の抽出作業時においてエントレーナ容器７からのエントレーナ（溶媒）をエントレーナ送液ポンプ８および開閉バルブ９を介して上記混合器１１に供給するエントレーナ供給系路１０と、上記抽出条件の検討時において上記検出器４を経た流体を上記抽出容器３の上流側に還流循環させる循環ポンプ１５を備え、上記第２の切換バルブ１４と第１の切換バルブ１３とを上記抽出系路１８と同様の配管で接続して上記第１，第２の切換バルブ１３，１４間の上記抽出容器３および検出器４を有する抽出系路１８の一部とともに超臨界流体の循環系路（鎖線矢印で示す閉ループ参照）を構成する還流系路１９とからなっている。
【００１６】
そして、上記エントレーナ（溶媒）の定量注入装置１７は、上記循環系路内の適部に設けられる。
【００１７】
したがって、該構成では、上記抽出系路１８の上記第１，第２の切換バルブ１３，１４の切換操作により、上記流体ボンベ１と上記回収容器６間を破線矢印のようにストレートに連通させる開ループ連通状態と、該開ループ連通状態から上記還流系路１９を介して上記抽出容器３の上流側定量注入装置１７の上流および検出器４の下流間を相互に連通させる閉ループの循環系路状態に切換えることにより、上記抽出系路１８の第１の切換バルブ１３から第２の切換バルブ１４までの間の定量注入装置１７、抽出容器３、検出器４を、上記循環ポンプ１５を有する還流系路１９を介して閉鎖された循環系路状態に切換えて所定の流体を常時鎖線矢印のように循環させることができるようになる。
【００１８】
すなわち、該構成では、上記エントレーナ供給系路１０からのエントレーナ（溶媒）を使用する本来の抽出作業に先立って、供給されるエントレーナ（溶媒）の濃度の最適抽出条件を求めるに際し、先ず最初に抽出容器３内に試料物質を充填するとともに、上記第１，第２の切換バルブ１３，１４各々の３方３組の開閉弁部の全てを開放し、上記抽出系路１８および還流系路１９の各々に上記流体ボンベ１から流体としての二酸化炭素を流し始める。そして、上記抽出系路１８および還流系路１９を含む全ての系の空気を二酸化炭素で置換した後、上記加圧ポンプ２、圧力制御装置５及び恒温槽１２で所定の圧力・温度に調整して超臨界状態を形成する。そして、該超臨界状態が形成されると、次に上記第１，第２の切換バルブ１３，１４を切換えることにより、それらの加圧ポンプ２側の開閉弁部および圧力制御装置５側の開閉弁部を閉じて上述の循環系路を形成し、上記超臨界状態にある流体を上記循環ポンプ１５で鎖線矢印のように循環させる。
【００１９】
すると、上記抽出容器３内の試料物質中の抽出成分の一部は該循環する流体に溶解し、上記検出器４により、その溶解状態をモニターされながら、上記抽出容器３と検出器４を繰返し循環して流れるようになる。
【００２０】
そして、上記検出器４でのモニターの結果、上記循環する超臨界流体中への抽出成分の溶解作用が飽和したことが確認されると、上記定量注入装置１７により一定量のエントレーナ（溶媒）を添加し、再び上記検出器４で抽出成分の溶解状態をモニターする。この繰り返しにより、上記エントレーナ（溶媒）を段階的に添加して行って各段階における抽出成分の溶解特性を正確に計測する。
【００２１】
また一方、以上の場合とは別に上記循環系路を流れる超臨界流体に対する所定の純物質の溶解特性を計測するに際しては、所定の流量の超臨界流体に対して当該純物質が飽和状態になっても未だ溶解せずに所定量以上残る量、すなわち過飽和量の純物質を抽出容器３内に入れ、流体ボンベ１から二酸化炭素を供給して上記各系内の空気を二酸化炭素に置換した後、上記抽出容器３を恒温槽１２により加熱し、かつ加圧ポンプ２により加圧することにより、上記二酸化炭素を所定の温度、圧力の超臨界流体にし、上記第１の切換バルブ１３および第２の切換バルブ１４を切換えて上述の循環系路状態を形成し、上記同様に循環ポンプ１５で同超臨界流体を循環させて同超臨界流体中に上記純物質を飽和させるようにし、さらにエントレーナ（溶媒）を段階的に添加するようにする。このようにすれば、上述の場合と同様にして各段階における純物質の溶解特性を正確に計測することができる。
【００２２】
以上の方法により、それぞれ同一の試料物質で複数レベルのエントレーナ添加条件に対する溶解特性を明らかにすることができる。
【００２３】
以上のように、本願発明の超臨界流体抽出装置では、流体ボンベ、加圧ポンプ、抽出容器、検出器、圧力制御装置を順次配管により接続した抽出系路と該抽出系路の上記抽出容器上流側に所定の溶媒を供給する溶媒供給系路とを有し、所定の流体の超臨界状態において、同流体に所定の溶媒を加えることにより、試料物質の溶解度を変化させて試料物質中の所定の成分の抽出を行う超臨界流体抽出装置において、上記抽出系路の上記抽出容器の上流側と上記抽出容器の下流側上記検出器と圧力制御装置との間の各々にそれぞれ切換バルブを設け、これら各切換バルブ間に上記検出器を経た流体を上記抽出容器側に還流させる還流系路を並設することによって、上記抽出容器および検出器を介して流体を循環させる閉鎖された流体循環系路を形成するとともに、該流体循環系路の途中に別途所定の溶媒の定量注入装置を設けたことを特徴としている。
【００２４】
従って、該構成では、抽出が完了するまで上記閉鎖された循環系路を介して所定量の流体を外部に放出することなく繰り返し上記抽出容器および検出器を通して抽出ないし抽出状態のモニターを行わせることができるようになる。その結果、使用流体の量を低減し、かつ短時間で効率良く抽出を行わせることができるようになる。
【００２５】
また、上記２つの切換バルブ間の抽出系路と還流系路との組合せよりなる流体循環系路の途中に超臨界状態を維持したままで一定量の溶媒を添加することができる定量注入装置を設けているので、上記循環系路中の溶媒濃度を上記閉鎖系路を保ったままの状態で段階的に変えることが可能となる。そして、それにより、一回の抽出で複数種の溶媒濃度添加条件に対する溶解度を測定することができるようになるので、溶媒を使用する最適な抽出条件を求める際の試料物質の使用量の削減と検討時間の短縮とを可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本願発明の実施の形態に係る超臨界流体抽出装置の構成を示す概略図である。
【図２】  従来例に係る超臨界流体抽出装置の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１は流体ボンベ、２は加圧ポンプ、３は抽出容器、４は検出器、５は圧力制御装置、６は回収容器、８はエントレーナ送液ポンプ、９は開閉バルブ、１０はエントレーナ供給系路、１１は混合器、１２は恒温槽、１３は第１の切換バルブ、１４は第２の切換バルブ、１５は循環ポンプ、１７は定量注入装置、１８は抽出系路、１９は還流系路である。
【図１】
0004382208.tif 000002
【図２】
0004382208.tif 000003