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公開番号2024021687
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-02-16
出願番号2022124701
出願日2022-08-04
発明の名称バイオマスの微粒化方法
出願人国立大学法人東北大学
代理人個人
主分類B02C 19/00 20060101AFI20240208BHJP(破砕,または粉砕;製粉のための穀粒の前処理)
要約【課題】直径1mm以上のバイオマスを含有するバイオマススラリーを、バイオマスの濃度が20質量%以上であっても、流動キャビテーションで処理することができ、バイオナノファイバーやバイオマイクロクリスタルを製造することができるバイオマスの微粒化方法を提供する。
【解決手段】バイオマスを0.1～50質量%混濁させた液体を、0.5MPa～4MPaに加圧して、流路断面積が連続的に可変な絞り部に導入して流動キャビテーションを発生させ、その流動キャビテーションにより、液体中のバイオマスを粉砕および解繊する。
【選択図】図4

特許請求の範囲【請求項１】
バイオマスを０．１～５０質量％混濁させた液体を、０．５ＭＰａ～４ＭＰａに加圧して、流路断面積が連続的に可変な絞り部に導入して流動キャビテーションを発生させ、その流動キャビテーションにより、前記液体中の前記バイオマスを粉砕および解繊することを特徴とするバイオマスの微粒化方法。
続きを表示（約 350 文字）【請求項２】
前記絞り部の上流側圧力により、前記絞り部の前記流路断面積を制御することを特徴とする請求項１に記載のバイオマスの微粒化方法。
【請求項３】
前記絞り部の上流側圧力により前記絞り部の前記流路断面積を制御し、前記絞り部の下流側圧力により、前記絞り部の下流に設置した流量調節弁で、前記絞り部と前記流量調節弁との間の圧力を制御することを特徴とする請求項１に記載のバイオマスの微粒化方法。
【請求項４】
前記絞り部の上流側を２方向に分岐して、１方向を前記絞り部に連結し、他方向をばねにより保持力を制御できるピストンを有する容器に連結し、前記ピストンの位置により前記絞り部の開度を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のバイオマスの微粒化方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料、医薬、食品、化粧分野におけるバイオナノファイバーやバイオマイクロクリスタル等を製造するためのバイオマスの微粒化方法に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、セルロースを０．２５～２．０質量％含有する液体を、１０ＭＰａから４００ＭＰａの操作圧力での高圧分散機による処理により、平均繊維径を３．１ｎｍ～４．４ｎｍにできることが報告されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、バイオマスの濃度が１０～２０質量％の分散流体を、１００～２４５ＭＰａでボール状または平板状のセラミック硬質体に噴射して、繊維径が１００ｎｍ以下のナノファイバーが得られることが報告されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、アニオン変性セルロースを１～２．５質量％有する分散流体を、９ＭＰａのキャビテーション噴流装置により処理して、アニオン変性セルロースナノファイバーが得られることが報告されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
また、本発明者らは、バガスなどのサトウキビや甜菜、キャッサバ等から糖やデンプンを絞った滓を粉砕して、長径５００μｍ未満とした粉砕バガスを混入した５質量％のバガススラリーを、ポンプで１．０ＭＰａに加圧してベンチュリ管に導入し、発生させた流動キャビテーションで処理することで、バガス片をほぐして細くすれば糖化収率が向上することを報告している（例えば、特許文献４参照）。
【０００６】
また、本発明者らは、ベンチュリ管を用いた流動キャビテーションでセルロースを解繊する場合には、キャビテーションが発生しないベンチュリ管中心部をセルロースが通過する可能性があることから、粒径８０μｍ程度のセルロース粒子を０．５質量％含有する液体を流動キャビテーションで処理した結果、絞り部直径が１ｍｍのベンチュリ管よりも、絞り部直径が０．７ｍｍのベンチュリ管のほうが、解繊の効率が１５．６倍良いことを報告している（例えば、非特許文献１参照）。
【０００７】
また、本発明者らは、ベンチュリ管の絞り部の下流側に設置した流量調節弁により、絞り部と当該流量調節弁との間の圧力の制御により、流動キャビテーションの強さを強力化できることを報告している（例えば、非特許文献２参照）。
【０００８】
なお、本発明者らは、バタフライ弁下流に、強力な衝撃力を生じる高壊食性渦キャビテーションが発生することを報告している（例えば、非特許文献３参照）。
【０００９】
また、ボール弁をある開度以下に絞った状態において液体を流した場合、圧力、流速等によってはキャビテーションが発生することから、キャビテーションによる騒音や振動、壊食を抑制するために、キャビテーションを抑制する形状が報告されている（例えば、特許文献５参照）。
【００１０】
また、ボール弁の孔を小径にして複数設けることにより、ボール弁でキャビテーションを発生させるとともに、ボール弁の開度により、キャビテーションの発生量を制御する方法が報告されている（例えば、特許文献６参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
（【００１１】以降は省略されています）

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