(57)【要約】【課題】原材料から加熱水による有効成分抽出済みの残渣の減容化を図る処理方法および処理装置を提供する。【解決手段】固形分残渣減容化処理装置２００は、原材料から有効成分抽出済みの残渣を剪断処理する剪断処理装置３０と、剪断処理後の原材料から有効成分抽出済みの残渣を溶媒の存在下で、温度２８０℃以上における亜臨界条件で水熱反応を行う水熱反応処理装置３２と、水熱反応処理物を固形物と液体とを分別する分別処理装置３４とを備えている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原材料から加熱水による有効成分抽出済みの残渣を溶媒の存在下で、温度２８０℃以上における亜臨界条件で少なくとも１分以上処理し、固形分残渣を減容化することを特徴とする固形分残渣減容化処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の固形分残渣減容化処理方法において、
前記原材料は、生薬であることを特徴とする固形分残渣減容化の処理方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の固形分残渣減容化処理方法において、
上記溶媒が水であることを特徴とする固形分残渣減容化の処理方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の固形分残渣減容化処理方法において、
前記亜臨界条件での処理時間は、少なくとも５分以上であることを特徴とする固形分残渣減容化処理方法。
【請求項５】
請求項２に記載の固形分残渣減容化処理方法において、
前記生薬残渣は、植物由来の残渣であることを特徴とする固形分残渣減容化処理方法。
【請求項６】
原材料から有効成分抽出済みの残渣を剪断処理する剪断処理装置と、
剪断処理後の原材料から有効成分抽出済みの残渣を溶媒の存在下で、温度２８０℃以上における亜臨界条件で水熱反応を行う水熱反応処理装置と、
を備えたことを特徴とする固形分残渣減容化処理装置。
【請求項７】
請求項６に記載の熱水抽出残渣の処理装置において、
さらに、水熱反応処理物を固形物と液体とを分別する分別処理装置を備えたことを特徴とする固形分残渣減容化処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば原材料から加熱水による有効成分抽出済みの残渣の減容化を図る固形分残渣減容化処理方法および固形分残渣減容化処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、漢方薬は、１種以上の生薬を組み併せてこれらを熱水抽出することによって、薬効成分を抽出しその後服用し易い形態に加工されて市販されている。また、生薬とは、和漢薬や世界各地の古くから用いられている民間薬を含む薬物のうち、理化学的性質が明らかにされ薬理的な作用をも研究された天然物の総称であり、この天然物には、植物、動物および鉱物が含まれる。
【０００３】
上述した漢方薬を製造する加熱水による抽出後の残渣には、複数の有機成分および抽出に用いた溶媒（例えば、水など）が未だ多量に含まれている。一方、残渣を処理する処理業者は、通常、処理物の重量に応じて処理費用を算出する。したがって、このままの溶媒を多量に含んだ状態の処理物を処理業者に処分してもらうためには、廃棄処理コストが嵩んでしまう。
【０００４】
一方、特許文献１には、赤キャベツ、赤大根、紫イモなどの有色植物から色素等を有効成分として抽出したあとの植物残渣を水の存在下温度２６０℃における亜臨界条件下で処理して残渣の減容化を図る処理方法が提案されている。
【０００５】
また、特許文献２には、廃酵母や麦絞り滓等の水に不要な食品系有機廃棄物を、亜臨界水条件あるいは超臨界水条件下で水熱反応により液状化させ、さらに液状化した水熱反応処理物から有価物を回収する廃酵母や麦絞り滓等の食品系有機廃棄物の処理方法が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２９８７７２号公報
【特許文献２】特開２００２−１０２８９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、原材料から加熱水による有効成分抽出済みの残渣の減容化を図る処理方法および処理装置を提供することを目的とする。より具体的には、処理後に生成する排水中のＴＯＣ（Ｔｏｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃａｒｂｏｎ）を低減しつつ、固形物残渣の減容化を図る処理方法および処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、以下に示す本発明を完成するに至った。本願発明は、以下の特徴を有する。
【０００９】
（１）原材料から加熱水による有効成分抽出済みの残渣を溶媒の存在下で、温度２８０℃以上における亜臨界条件で少なくとも１分以上処理し、固形分残渣を減容化する固形分残渣減容化処理方法である。
【００１０】
（２）上記（１）に記載の固形分残渣減容化処理方法において、前記原材料は、生薬である固形分残渣減容化処理方法である。
【００１１】
（３）上記（１）または（２）に記載の固形分残渣減容化処理方法において、上記溶媒が水である固形分残渣減容化処理方法である。
【００１２】
（４）上記（１）から（３）のいずれか１つに記載の固形分残渣減容化処理方法において、前記亜臨界条件での処理時間は、少なくとも５分以上である固形分残渣減容化処理方法である。
【００１３】
（５）上記（２）に記載の固形分残渣減容化の処理方法において、前記生薬残渣は、植物由来の残渣である固形分残渣減容化処理方法である。
【００１４】
（６）原材料から有効成分抽出済みの残渣を剪断処理する剪断処理装置と、剪断処理後の原材料から有効成分抽出済みの残渣を溶媒の存在下で、温度２８０℃以上における亜臨界条件で水熱反応を行う水熱反応処理装置と、を備えた固形分残渣減容化処理装置である。
【００１５】
（７）上記（６）に記載の熱水抽出残渣の処理装置において、さらに、水熱反応処理物を固形物と液体とを分別する分別処理装置を備えた固形分残渣減容化処理装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、処理後に生成する排水中のＴＯＣ（Ｔｏｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃａｒｂｏｎ）を低減しつつ、固形物残渣の減容化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施の形態における固形分残渣減容化処理方法および固形分残渣減容化処理装置について、以下に説明する。
【００１８】
図１には、本実施の形態における固形分残渣減容化の処理方法および固形分残渣減容化処理装置に用いる反応管１０の一例が示されている。反応管１０は、円筒状管１４の両端部に密閉栓１２が設けられている。図２には、上記密閉栓１２の構造の一例が示されているが、反応管１０内を亜臨界状態に保つために、耐圧構造になっており、密閉栓１２は、例えばスウェージロックを用いることができる。上記反応管の素材としては、例えばＳＵＳ３１６製であり、内径１０ｍｍ、長さ１００ｍｍのものを用いることができる。
【００１９】
図３には、本実施の形態における固形分残渣減容化処理方法および固形分残渣減容化処理装置の水熱反応装置の一例が示されている。水熱反応装置１００は、上記反応管１０を牽引及び移動させる牽引部２４と、反応管１０の充填内容物を亜臨界状態にて水熱反応させるための塩浴２０と、水熱反応後の内容物を冷却するための冷却浴２２とを有する。また、塩浴２０は、水熱反応温度を調整及び維持可能な塩と、塩浴を所定温度に調整及び維持するための加熱装置（例えば、ヒータ）とが設けられている。一方、冷却浴２２は、冷却可能な溶媒（例えば、水）が貯留または循環されている。
【００２０】
上述した水熱反応処理装置の処理操作の一例を、図３を用いて説明する。まず、常温（例えば、２５℃）にて反応管１０内に、固形分残渣と溶媒とを充填して、図１に示す密閉栓１２で反応管１０内を密閉する。次いで、牽引部２４により、反応管１０を所定温度に保たされた塩浴２０に浸け、亜臨界状態にて水熱反応を開始させ、所定時間後に塩浴２０より牽引部２４を用いて引き揚げ、冷却浴２２内に反応管１０を投入して冷却して常温常圧に戻したのち、密閉栓１２を開けて反応管１０より水熱反応処理物を回収する。
【００２１】
本実施の形態では、上記溶媒として水が好ましい。水は、亜臨界状態で優れた成分抽出作用と激しい加水分解作用を有する「亜臨界水」となる。ここで、上述した亜臨界状態における水を「亜臨界水」といい、「亜臨界水」とは、水を温度３７４．２℃以上、圧力２２．０６ＭＰａ以上に上げると臨界点に達し、水（液体）でもない、蒸気（気体）でもない極めて流動性の高い超臨界水流体となるが、この臨界点より温度・圧力の低い熱水を亜臨界水といい、例えば温度１３０℃以上３７４．２℃以下の範囲で圧力０．２７ＭＰａ以上２２．０６ＭＰａ以下における熱水をいう。
【００２２】
本実施の形態における固形分残渣減容化処理装置の構成の一例を図４に示す。図４に示すように、固形分残渣減容化処理装置２００は、原材料から有効成分抽出済みの残渣を剪断処理する剪断処理装置３０と、剪断処理後の原材料から有効成分抽出済みの残渣を溶媒の存在下で、温度２８０℃以上における亜臨界条件で水熱反応を行う水熱反応処理装置３２と、水熱反応処理物を固形物と液体とを分別する分別処理装置３４とを備える。
【００２３】
剪断処理装置３０は、剪断槽４０内に、駆動装置４４（例えばモータ）により駆動される撹拌羽根４２が設けられている。この剪断処理装置３０にて、原材料から有効成分抽出済みの残渣の剪断処理を行う。剪断処理後の粘度はいくつでもかまわないが、剪断処理後の前記有効成分抽出済みの残渣の粘度が、該残渣に重量比で４倍以上、５倍以下の水を加えスラリー化し、２０℃、回転型レオメーターによる回転数１０Ｈｚの条件で１０３ｍＰａ・ｓ以上、１０５ｍＰａ・ｓ以下となるように剪断処理するとより好ましい結果が得られる。上記剪断処理により、残渣の固形分の粒子は、どのような分布になってもかまわないが、粒径１μｍ以上２００μｍ以下の粒子が整数比で９８％以上であり、好ましくは粒径１μｍ以上１５０μｍ以下の粒子が個数比で９８％以上であり、さらに好ましくは粒径１μｍ以上１５０μｍ以下の粒子を個数比で９８％以上を含み、その中で粒径２０μｍ以下の粒子が整数比で５０％以上であるとより好ましい結果が得られる。
【００２４】
水熱反応処理装置３２の構成は、上述した通りであるため、ここでの説明は省略する。水熱反応処理装置３２では、容量比で、残渣：溶媒は１：４〜１：５が好ましく、亜臨界状態にするための温度が３２０℃以上の場合には、溶媒比を下げることが好ましい。また、塩浴２０の温度は、２８０℃以上、好ましくは２８０℃以上３７４．２℃以下である。塩浴の温度が２８０℃未満の場合には、図６に示すように、水相中のＴＯＣが多く、そのままの状態で排水処理することは好ましくなく、一方３７４．２℃を超えると、亜臨界状態を保つことが不可能となる。また、水熱反応時間は、１分以上、好ましくは５分以上６０分以下である。水熱反応時間が１分未満では、図５に示すように、固形残渣の減容化が不十分であり、一方６０分を超えても更なる減容は望めず、処理効率が低下するおそれがある。
【００２５】
また、分別処理装置３４は、分別槽５０内にフィルタ５２が設けられ、水熱反応処理物を固形物と液体とを分別する。なお、上記水熱反応処理装置３２にて、固形分残渣が減容化され、液体は、油相と水相に分別され、水相中のＴＯＣは十分に低くなっているため、このままの排出も可能である。
【００２６】
本実施の形態において、加熱水により有効成分が抽出される原材料は、例えば生薬である。生薬は、上述したように、和漢薬や世界各地の古くから用いられている民間薬を含む薬物のうち、理化学的性質が明らかにされ薬理的な作用をも研究された天然物の総称であり、この天然物には、植物、菌類、動物および鉱物が含まれ、例えば、バッカク、カンタリスのような全体生薬や、ペラドンナ、ダイオウ、キナ皮、グアヤク木などの根、根茎、皮、材の生薬や、ジギタリス、サフラン、ウイキョウ、ホミカなどの葉、花、果実、種子生薬のほか粉末（石松子）、乾燥乳液（アヘン）やエキス（カテキュー）、樹脂、製油、脂肪、ロウ、動物センおよび分泌物（ハチミツ、ジャコウ）に至るまで多くの種類に及んでいる。代表的なものを例示すると、植物由来のものとしては葛根湯、蒲公英、杜仲など、動物由来のものとしては牡蠣（例えば牡蠣の貝殻）、熊胆（熊の胆嚢）など、菌類由来のものとしてはシイタケ、ツキヨタケなどが挙げられる。さらに例えば、アカメガシワ、アセンヤク、アマチャ、アロエ、イレイセン、インチンコウ、ウイキョウ、ウワウルシ、エイジツ、エンゴサク、オウギ、オウゴン（コガネバナ）、オウバク、オウレン、オンジ、カゴソウ、ガジュツ、カッコン、カノコソウ、カロコン、カンキョウ、カンゾウ、キキョウ、キササゲ、キジツ、キョウカツ、キョウニン、クジン、ケイガイ、ケイヒ、ケツメイシ、ケンゴシ、ゲンチアナ、ゲンノショウコ、コウカ、コウジン、コウブシ、コウボク、ゴオウ、ゴシツ、ゴシュユ、ゴミシ、コロンボ、コンズランゴ、サイコ、サイシン、サフラン、サンキライ、サンシシ、サンシュユ、サンショウ、サンソウニン、サンヤク、ジオウ、ジギタリス、シコン、シャクヤク、シャゼンシ、シャゼンソウ、ジュウヤク、シュクシャ、シュウキョウ、シュウズク、シュウマ、セネガ、センキョウ、センコツ、センソ、センナ、センブリ、ソウジュツ、ソウハクヒ、ソヨウ、ダイオウ、ダイソウ、タクシャ、チクセツニンジン、チモ、チュウジ、チュウトウコウ、チョレイ、チンピ、トウガラシ、トウキ、トウニン、トウヒ、トコン、ニガキ、ニンジン、バクモンドウ、ハッカ、ハマボウフウ、ハンゲ、ビャクシ、ビャクジュツ、ビンロウジ、ブクリョウ、ベラドンナコン、ボウイ、ボウコン、ボウフウ、ボタンピ、ホミカ、マオウ、マクリ、モクツウ、モッコウ、ヤクチ、ヨクイニン、リュウタン、レンギョウ、ロートコンなど、http://www.tsumura.co.jp/kampo/handbook/top/index.shtmlに記載されている生薬を原材料とすることができる。
【実施例】
【００２７】
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２８】
［原材料から加熱水による有効成分抽出済みの残渣］
原材料は、大建中湯を用いた。原材料から加熱水による有効成分抽出済みの残渣の固形分は１５〜３０重量％であり、図４に示す剪断処理装置により剪断処理を行い、剪断後の残渣に重量比で４倍以上、５倍以下の水を加えスラリー化したときの２０℃での粘度が回転型レオメーターによる回転数１０Ｈｚの条件で、１０３ｍＰａ・ｓ以上、１０５ｍＰａ・ｓ以下となる試料を得た。この剪断処理後の試料の粒度は直径１５０μｍ以下であり、直径２０μｍ以下の粒子を５０％以上（粒子数）含んでいた。
【００２９】
［水熱反応処理］
ＳＵＳ３１６製の内径１０ｍｍで長さ１００ｍｍの図１に示す反応管１０内に、試料１ｇと、溶媒として水を５ｇ（反応温度１２０℃〜２８０℃の範囲において）または水４ｇ（反応温度３２０℃〜３６０℃の範囲において）とを仕込み、密閉栓であるスウェージロックで反応管１０内を密閉した。
【００３０】
図５には、２４０℃における水熱反応の反応時間と固相残存率及び水相ＴＯＣの関係が示されている。図５に示すように、水熱反応が１分経過すると、固相残存率及び水相中ＴＯＣが低下し、さらに水熱反応が５分を経過すると、固相残存率及び水相中ＴＯＣも一定になり、これ以上の減少は見られない。
【００３１】
図６には、水熱反応時間を５分にした場合の水熱反応の反応温度と固相残存率及び水相ＴＯＣの関係が示されている。反応温度２４０℃付近で、水相中のＴＯＣが最大になり、その後低下し、２８０℃以上で水相中のＴＯＣが低下してその後一定になっている。
【００３２】
［固相残存率の測定］
上述した固相残存率の測定は以下のように行った。すなわち、大建中湯から加熱水による有効成分抽出済みの残渣の固形分の重量％は、残渣の固形分を６０℃で２４時間処理して乾燥した後に秤量し、得られた重さと乾燥前の重量との比を求めた。
【００３３】
［水相中のＴＯＣの測定条件］
上述した水相中のＴＯＣの測定は以下のように行った。すなわち、ＴＯＣ−５００（島津製作所製）にて、空気流量を１５０ｍｌ／ｍｉｎとして測定した。
【００３４】
［剪断後の残渣の粘度の測定条件、粒径及び粒度分布の測定条件］
上述した剪断後の残渣１ｇに対し、水をそれぞれ４ｇまたは５ｇ加えてスラリー化し、回転式レオメーターで回転数を１０Ｈｚとし、粘度を測定した。また、剪断後の残渣の粒度は、走査顕微鏡像の写真を実測して求めた。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
【表２】
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【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の活用例として、残渣の減容化の用途に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態に用いる反応管の一例を示す側面図である。
【図２】本発明の実施の形態に用いる反応管の密閉栓の構造の一例を示す側面図である。
【図３】本発明の実施の形態における水熱反応装置の構成の一例を示す模式図である。
【図４】本発明の実施の形態における固形分残渣減容化処理装置の構成の一例を示す模式図である。
【図５】本発明の実施の形態における水熱反応装置を用いた水熱反応時間と固相残存率及び水相中のＴＯＣと関係を説明する図である。
【図６】本発明の実施の形態における水熱反応装置を用いた水熱反応温度と固相残存率及び水相中のＴＯＣと関係を説明する図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  反応管、１２  密閉栓、１４  円筒状管、２０  塩浴、２２  冷却浴、２４  牽引部、３０  剪断処理装置、３２，１００  水熱反応処理装置、３４  分別処理装置、４０  剪断槽、４２  撹拌羽根、４４  駆動装置、５０  分別槽、５２  フィルタ、２００  固形分残渣減容化処理装置。
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2009178703.tif 000008
【図１】
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【図２】
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