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JP2024007436A - Liquid dispersion device and liquid dispersion apparatus using the same - Google Patents

Liquid dispersion device and liquid dispersion apparatus using the same Download PDF

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JP2024007436A
JP2024007436A JP2023105579A JP2023105579A JP2024007436A JP 2024007436 A JP2024007436 A JP 2024007436A JP 2023105579 A JP2023105579 A JP 2023105579A JP 2023105579 A JP2023105579 A JP 2023105579A JP 2024007436 A JP2024007436 A JP 2024007436A
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Japan
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liquid
dispersion device
liquid dispersion
rotating shaft
reaction
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Pending
Application number
JP2023105579A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
真司 ▲濱▼
Shinji Hama
忠弘 向田
Tadahiro Mukaida
秀夫 野田
Hideo Noda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bio Energy
Kansai Chemical Engineering Co Ltd
Bio Energy Corp
Original Assignee
Bio Energy
Kansai Chemical Engineering Co Ltd
Bio Energy Corp
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Publication date
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Abstract

To provide a liquid dispersion device and a liquid dispersion apparatus using the liquid dispersion device capable of reducing energy required for various operations such as distillation, mixing, and agitation of processing liquid.SOLUTION: A liquid dispersion device of the present invention includes at least one liquid flow member that can be mounted to a rotation shaft. The liquid flow member includes: at least one cylindrical liquid absorption portion extending along the rotation shaft and including a liquid absorption port in a lower end thereof; at least one discharge portion having one end communicating with an upper end of the liquid absorption portion, including a discharge port in the other end, extending while being inclined with respect to the liquid absorption portion; and an agitation blade extending along a rotation radial direction of the rotation shaft and capable of rotating along with rotation of the rotation shaft.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、散液デバイスならびにそれを用いた散液装置に関する。 The present invention relates to a liquid dispersion device and a liquid dispersion apparatus using the same.

近年、油脂は燃料や化学品へ変換するための原料としても注目されている。特に、化学反応によって動物性油脂および/または植物性油脂から長鎖脂肪酸エステルを合成し、これを軽油と代替可能なバイオディーゼル燃料として利用する試みが積極的になされている。 In recent years, oils and fats have attracted attention as raw materials for conversion into fuels and chemicals. In particular, active attempts are being made to synthesize long-chain fatty acid esters from animal oils and/or vegetable oils through chemical reactions and to utilize this as biodiesel fuel that can replace light oil.

他方、相間移動触媒やスラリー触媒を用いる2液相以上の反応系において、不斉合成反応などの反応を通じて様々な化合物を合成する技術が注目されている。こうした反応の多くでは、反応系を力強く撹拌することによって反応促進が行われる。 On the other hand, techniques for synthesizing various compounds through reactions such as asymmetric synthesis reactions in reaction systems of two or more liquid phases using phase transfer catalysts or slurry catalysts are attracting attention. Many of these reactions are promoted by vigorously stirring the reaction system.

2液相の反応は、例えばバイオディーゼル燃料の製造に採用されることがある。例えば、リパーゼのような酵素を触媒に用いた酵素触媒法によるエステル交換反応が挙げられる。こうした酵素接触法によるエステル交換反応では、酵素として、例えば、液体酵素やイオン交換樹脂などの担体に固定化された酵素(固定化酵素)が使用される。液体酵素は、培養液を濃縮かつ精製したものから構成されている点で、固定化酵素と比較して安価である。また、当該酵素は、上記エステル交換反応により生成する副生成物のグリセリン水に残存するため、これを次バッチの反応に用いることができる。これにより、液体酵素の繰り返し利用が可能となり、バイオディーゼル燃料の製造に要するコストの節減が可能となる(非特許文献1)。 Two-liquid phase reactions may be employed, for example, in the production of biodiesel fuel. For example, a transesterification reaction may be carried out by an enzyme-catalyzed method using an enzyme such as lipase as a catalyst. In such a transesterification reaction using an enzyme contact method, an enzyme (immobilized enzyme) immobilized on a carrier such as a liquid enzyme or an ion exchange resin is used as the enzyme. Liquid enzymes are less expensive than immobilized enzymes because they are made from concentrated and purified culture fluids. Furthermore, since the enzyme remains in the glycerin water, which is a by-product produced by the transesterification reaction, this can be used in the next batch of reactions. This makes it possible to repeatedly use the liquid enzyme and reduce the cost required for producing biodiesel fuel (Non-Patent Document 1).

液体酵素を用いるエステル交換反応では、油層と水層との二相系が用いられ、例えば反応物を高速で撹拌する等によりエマルジョンが形成される。ここで、反応物の高速撹拌には、撹拌機への相当なエネルギーの負荷が必要である。一方、工業製品としての生産性を高めるためには、反応物の撹拌等の操作に要するエネルギーを低減させることが所望されている。しかし、そうすると上記反応物を用いるエマルジョン形成能が低下し、エステル交換反応を効果的に行うことができないという矛盾を生じる。 In the transesterification reaction using a liquid enzyme, a two-phase system of an oil layer and an aqueous layer is used, and an emulsion is formed by, for example, stirring the reactants at high speed. Here, high-speed stirring of the reactants requires a considerable energy load to the stirrer. On the other hand, in order to increase productivity as an industrial product, it is desired to reduce the energy required for operations such as stirring of reactants. However, this results in a contradiction in that the ability to form an emulsion using the above-mentioned reactants is reduced and the transesterification reaction cannot be carried out effectively.

あるいは、上記酵素に代えてアルカリ触媒を用いる方法もある。この場合も2液相の反応系が採用され、反応には力強い撹拌が必要とされる。 Alternatively, there is also a method of using an alkaline catalyst instead of the above enzyme. In this case as well, a two-liquid phase reaction system is employed, and the reaction requires vigorous stirring.

M. Nordbladら、Biotechnology and Bioengineering, 2014, Vol.11, No.12, pp.2446-2453M. Nordblad et al., Biotechnology and Bioengineering, 2014, Vol.11, No.12, pp.2446-2453

本発明は、上記問題の解決を課題とするものであり、その目的とするところは、処理液の蒸留や混合、撹拌のような各種操作に要するエネルギーを低減することのできる、散液デバイスならびにそれを用いた散液装置を提供することにある。 The present invention aims to solve the above problems, and its purpose is to provide a liquid dispersion device and a liquid dispersion device that can reduce the energy required for various operations such as distillation, mixing, and stirring of processing liquids. An object of the present invention is to provide a liquid dispersion device using the same.

本発明は、回転軸に装着可能な少なくとも1つの流液部材を備える、散液デバイスであって、
該流液部材が、
該回転軸に沿って延びかつ下端に吸液口を有する、少なくとも1つの筒状の吸液部分と、
一端が該吸液部分の上端と連通し、そして他端に吐出口を備えかつ該吸液部分に対して傾斜して延びる、少なくとも1つの吐出部分と、
該回転軸の回転半径方向に沿って延びており、かつ該回転軸の回転に伴って回転可能である撹拌翼とを備える、散液デバイスである。
The present invention is a liquid dispersion device comprising at least one liquid flow member attachable to a rotating shaft,
The liquid flow member is
at least one cylindrical liquid suction portion extending along the rotation axis and having a liquid suction port at the lower end;
at least one discharge portion, one end communicating with the upper end of the liquid suction portion, the other end having a discharge port, and extending obliquely with respect to the liquid suction portion;
The liquid dispersion device includes a stirring blade that extends along the rotation radius direction of the rotating shaft and is rotatable as the rotating shaft rotates.

1つの実施形態では、上記流液部材における上記吸液部分は、上記回転軸の軸方向と略平行に延びる一直線状の管である。 In one embodiment, the liquid suction portion of the liquid flow member is a linear tube extending substantially parallel to the axial direction of the rotating shaft.

1つの実施形態では、本発明の散液デバイスは複数の上記吸液部分を備え、かつ該吸液部分の上記下端のすべてが上記回転軸に対して同じ位置に設けられている。 In one embodiment, the liquid dispersion device of the present invention includes a plurality of the liquid-absorbing portions, and all of the lower ends of the liquid-absorbing portions are provided at the same position with respect to the rotation axis.

1つの実施形態では、上記吸液部分は1本の管で構成されており、かつ該吸液部分の上記上端に少なくとも2つの上記吐出部分を備える。 In one embodiment, the liquid suction part is constituted by one tube and comprises at least two of the said discharge parts at the upper end of the liquid suction part.

1つの実施形態では、上記撹拌翼は上記吸液部分の外壁に固定されている。 In one embodiment, the stirring blade is fixed to an outer wall of the liquid suction portion.

本発明はまた、処理液を収容するための処理槽と、該処理槽内に設けられている上記散液デバイスと、該散液デバイスが装着された回転軸とを備える、散液装置である。 The present invention also provides a liquid dispersion apparatus comprising a processing tank for accommodating a processing liquid, the above-mentioned liquid dispersion device provided in the processing tank, and a rotating shaft to which the liquid dispersion device is attached. .

1つの実施形態では、上記処理液は油相および水相から構成されている。 In one embodiment, the treatment liquid is comprised of an oil phase and an aqueous phase.

本発明の散液デバイスによれば、掬い上げた処理液を液面より上方に移動させて散液することができる。これにより、当該散液デバイスの周囲に配置された処理液について、鉛直方向の移動および循環を促すことができる。本発明の散液デバイスは、散液装置の一部として組み込むことができ、これにより、処理液の蒸留や、混合、撹拌などに要する物理的操作のエネルギーを減じることができる。例えば、本発明の散液装置に、処理液として油相と水相との2相で構成される反応液を収容させた場合、余分な動力を使用することなく、反応開始から反応終了にわたって効率良く反応液のエマルジョン化、および/または副生成物(例えばグリセリン)の水での抽出を促すことができる。 According to the liquid dispersion device of the present invention, the scooped-up treatment liquid can be moved above the liquid level and dispersed. Thereby, the vertical movement and circulation of the processing liquid placed around the liquid dispersion device can be promoted. The liquid dispersion device of the present invention can be incorporated as a part of a liquid dispersion apparatus, thereby reducing the energy required for physical operations such as distillation, mixing, stirring, etc. of the treatment liquid. For example, when the liquid dispersion apparatus of the present invention accommodates a reaction liquid consisting of two phases, an oil phase and an aqueous phase, as a treatment liquid, the efficiency from the start of the reaction to the end of the reaction can be improved without using extra power. Emulsification of the reaction solution and/or extraction of by-products (eg, glycerin) with water can be promoted.

本発明の散液デバイスの一例を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing an example of a liquid dispersion device of the present invention. 図1に示す散液デバイスを構成する流液部材の一例を模式的に表す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view schematically illustrating an example of a liquid flowing member that constitutes the liquid dispersion device shown in FIG. 1. FIG. (a)は図1に示す散液デバイスのA-A方向における断面図であり、(b)は図1に示す散液デバイスのB-B方向における断面図であり、(c)は図1に示す散液デバイスのC-C方向における断面図である。(a) is a cross-sectional view of the liquid dispersion device shown in FIG. 1 in the AA direction, (b) is a cross-sectional view of the liquid dispersion device shown in FIG. 1 in the BB direction, and (c) is a cross-sectional view of the liquid dispersion device shown in FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view of the liquid dispersion device shown in FIG. 様々な形態の撹拌翼を備える、本発明の散液デバイスの他の例を示す概略図である。It is a schematic diagram showing other examples of the liquid dispersion device of the present invention provided with various forms of stirring blades. 本発明の散液デバイスの別の例を示す概略図である。It is a schematic diagram showing another example of the liquid dispersion device of the present invention. 図1に示す散液デバイスが組み込まれた散液装置(反応装置)の一例を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a dispersion apparatus (reaction apparatus) in which the dispersion device shown in FIG. 1 is incorporated. 図5に示す散液デバイスが組み込まれた散液装置(反応装置)の一例を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of a dispersion apparatus (reaction apparatus) in which the dispersion device shown in FIG. 5 is incorporated. 比較例1で作製した試験装置(C1)の概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a test device (C1) produced in Comparative Example 1. 図8に示す試験装置(C1)に配置した邪魔板の斜視図である。It is a perspective view of the baffle plate arrange|positioned in the test apparatus (C1) shown in FIG. 比較例2で作製した試験装置(C2)の概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a test device (C2) produced in Comparative Example 2. 実施例1で作製した試験装置(E1)の概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of the test device (E1) produced in Example 1. (a)比較例1および2ならびに実施例1で作製した試験装置(C1)、(C2)および(E1)のそれぞれを用いてエステル交換反応(実施例2ならびに比較例3および4)を行った際の反応時間に対するメチルエステルの生成量を示すグラフであり、(b)は(a)に示すエステル交換反応を行った際の反応時間に対する油相の残存グリセリドの指標の対数値(ln(BG/BG))を示すグラフである。(a) Transesterification reactions (Example 2 and Comparative Examples 3 and 4) were performed using the test apparatuses (C1), (C2), and (E1) prepared in Comparative Examples 1 and 2 and Example 1, respectively. 2 is a graph showing the amount of methyl ester produced versus the reaction time shown in (a), and (b) is the logarithm value (ln(BG 0 /BG)).

本発明を、添付の図面を参照して説明する。なお、以下のすべての図面に共通して同様の参照番号を付した構成は、他の図面に示したものと同様である。 The invention will now be described with reference to the accompanying drawings. It should be noted that structures that are given the same reference numerals in all the drawings below are the same as those shown in other drawings.

(散液デバイス)
図1は、本発明の散液デバイスの一例を示す概略図である。
(dispersion device)
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a liquid dispersion device of the present invention.

図1に示す本発明の散液デバイス100は、回転軸121に装着可能な2つの筒状の流液部材120,120’を備える。さらに図1においては、回転軸121は鉛直方向に沿って1本配置されている。なお、図1では2つの流液部材が示されているが、本発明はこれに限定されず、少なくとも1つの筒状の流液部材を備えていればよい。 A liquid dispersion device 100 of the present invention shown in FIG. 1 includes two cylindrical liquid flow members 120 and 120' that can be attached to a rotating shaft 121. Furthermore, in FIG. 1, one rotating shaft 121 is arranged along the vertical direction. Although two liquid flow members are shown in FIG. 1, the present invention is not limited to this, and it is sufficient to include at least one cylindrical liquid flow member.

流液部材120,120’は、筒状の吸液部分122,122’と、一端が当該吸液部分122,122’の上端と連通し、そして他端に吐出口125,125’を備える吐出部分123,123’とで構成されている。 The liquid flowing member 120, 120' has a cylindrical liquid suction part 122, 122', one end communicates with the upper end of the liquid suction part 122, 122', and the other end has a discharge port 125, 125'. It is composed of parts 123 and 123'.

流液部材120,120’はまた、回転軸121の回転半径方向に沿って延びており、かつ回転軸121の回転に伴って回転可能である撹拌翼128,128’を備える。 The liquid flow members 120, 120' also include stirring blades 128, 128' that extend along the rotational radius direction of the rotating shaft 121 and are rotatable as the rotating shaft 121 rotates.

図2は、図1に示す流液部材120を模式的に表す斜視図である。一方、図1に示す散液部材120’は、流液部材120と同様であるため省略する。 FIG. 2 is a perspective view schematically showing the liquid flow member 120 shown in FIG. 1. FIG. On the other hand, the liquid dispersing member 120' shown in FIG. 1 is the same as the liquid flowing member 120, and therefore will be omitted.

散液部材120を構成する吸液部分122には、下端が開口した吸液口124が設けられている。図2において、吸液部分122は、上端から下端の吸液口124に向かって外径および内径のいずれもが略一直線状に延びる管で構成されている。 The liquid suction portion 122 constituting the liquid dispersion member 120 is provided with a liquid suction port 124 whose lower end is open. In FIG. 2, the liquid suction portion 122 is constituted by a tube whose outer diameter and inner diameter extend substantially in a straight line from the upper end toward the liquid suction port 124 at the lower end.

吸液部分122は筒状である限り、その断面形状は特に限定されない。吸液部分122を構成し得る断面形状の例としては、円形、楕円形、三角形、矩形、およびその他の多角形が挙げられる。本発明の散液デバイスは、断面形状が互いに異なる複数の吸液部分で構成されていてもよい。本発明においては、後述する処理液内での移動の際の抵抗を減らすため、吸液部分122は円形または楕円形の断面形状を有することが好ましい。あるいは、吸液部分は、図2に示すものに代えて、回転軸121の軸周りに捻じって配置された管で構成されていてもよい。 The cross-sectional shape of the liquid absorbing portion 122 is not particularly limited as long as it is cylindrical. Examples of cross-sectional shapes that may constitute the liquid-absorbing portion 122 include circular, oval, triangular, rectangular, and other polygonal shapes. The liquid dispersion device of the present invention may be composed of a plurality of liquid absorption parts having mutually different cross-sectional shapes. In the present invention, it is preferable that the liquid absorbing portion 122 has a circular or elliptical cross-sectional shape in order to reduce resistance during movement within a processing liquid, which will be described later. Alternatively, instead of what is shown in FIG. 2, the liquid suction portion may be composed of a tube twisted around the rotating shaft 121.

吸液部分122の大きさは特に限定されないが、例えば、吸液部分122が円形の断面形状を有する場合、その外径は、例えば5mm~100mmである。 Although the size of the liquid absorbing portion 122 is not particularly limited, for example, when the liquid absorbing portion 122 has a circular cross-sectional shape, its outer diameter is, for example, 5 mm to 100 mm.

吸液口124の形状もまた特に限定されない。上記吸液部分122の断面形状と同じまたは異なる形状のいずれであってもよい。吸液口124の形状の例としては、円形、楕円形、三角形、矩形、およびその他の多角形が挙げられる。なお、吸液口124は、吸液部分122の内部により多くの処理液を導入できるように、吸液部分122の軸に対して斜め方向から切断して開口面積を拡張したものであってもよい。 The shape of the liquid suction port 124 is also not particularly limited. The cross-sectional shape of the liquid absorbing portion 122 may be the same or different. Examples of the shape of the liquid suction port 124 include a circle, an ellipse, a triangle, a rectangle, and other polygons. Note that the liquid suction port 124 may be cut obliquely to the axis of the liquid suction portion 122 to expand the opening area so that more processing liquid can be introduced into the liquid suction portion 122. good.

吸液部分122の一直線の構造(長さ)は、図1に示す回転軸121と略平行となるものであり、後述する散液装置の処理槽110内に貯留される処理液116の深さに応じて設計されている。この一直線の構造を構成する吸液部分122の下端(吸液口124)から、吸液部分122と吐出部分123との接合部分のうち最も下方に位置する部分(散液部材120の屈曲点P)までの距離tは、特に限定されない。例えば、距離tは使用する処理槽110の容量に応じて当業者によって適宜調節され得る。 The straight line structure (length) of the liquid absorbing portion 122 is approximately parallel to the rotation axis 121 shown in FIG. It is designed accordingly. From the lower end (liquid suction port 124) of the liquid suction part 122 constituting this linear structure, to the lowermost part of the joint between the liquid suction part 122 and the discharge part 123 (the bending point P of the liquid dispersion member 120). ) is not particularly limited. For example, the distance t1 can be adjusted as appropriate by those skilled in the art depending on the capacity of the processing tank 110 used.

吐出部分123は、一端が吸液部分122の上端と連通するとともに、当該吸液部分122に対して傾斜して設けられている。また、吐出部分123の他端は、吐出部分123の筒内を通過した処理液を外部に排出するための吐出口125が設けられている。さらに図2に示す吐出部分123は筒状の形態を有する。 The discharge portion 123 has one end communicating with the upper end of the liquid suction portion 122 and is provided at an angle with respect to the liquid suction portion 122 . Further, the other end of the discharge portion 123 is provided with a discharge port 125 for discharging the processing liquid that has passed through the cylinder of the discharge portion 123 to the outside. Further, the discharge portion 123 shown in FIG. 2 has a cylindrical shape.

本発明において、吸液部分122の軸方向に対する吐出部分123の傾斜角θは当業者によって任意の角度に設定され得るが、例えば10°~89°、好ましくは15°~45°である。傾斜角θが10°を下回ると、吸液部分122から吸い上げられた処理液が、吐出部分123と通って吐出口125から排出されるためには散液部材120をより高速で回転させる必要があり、得られる散液デバイスの操作に伴って多くのエネルギーを必要とすることがある。傾斜角θが89°を上回ると、吐出部分123が処理液の液面を超えて内部に浸り、散液の機能を適切に発揮できないことがある。なお、吐出部分123の傾斜角θと、これに対応する図1に示す吐出部分123’の傾斜角は互いに同一であっても、異なっていてもよい。 In the present invention, the inclination angle θ of the discharge portion 123 with respect to the axial direction of the liquid suction portion 122 can be set to any angle by those skilled in the art, but is, for example, 10° to 89°, preferably 15° to 45°. When the inclination angle θ is less than 10°, it is necessary to rotate the liquid dispersing member 120 at a higher speed in order for the processing liquid sucked up from the liquid suction portion 122 to pass through the discharge portion 123 and be discharged from the discharge port 125. However, the resulting dispersion device may require a lot of energy to operate. If the inclination angle θ exceeds 89°, the discharge portion 123 may exceed the level of the processing liquid and immerse into the interior, and the function of the liquid dispersion may not be properly performed. Note that the inclination angle θ of the discharge portion 123 and the corresponding inclination angle of the discharge portion 123' shown in FIG. 1 may be the same or different.

吐出部分123の吐出口125の形状もまた特に限定されない。上記吸液部分122の断面形状と同じまたは異なる形状のいずれであってもよい。吐出口125の形状の例としては、円形、楕円形、三角形、矩形、およびその他の多角形が挙げられる。なお、本発明において吐出部分123は、吸液部分122と連通する側から吐出口125にかけて、内径が一定であってもよく、あるいは緩やかにまたは段階的に縮径するものであってもよい。 The shape of the discharge port 125 of the discharge portion 123 is also not particularly limited. The cross-sectional shape of the liquid absorbing portion 122 may be the same or different. Examples of the shape of the discharge port 125 include a circle, an ellipse, a triangle, a rectangle, and other polygons. In the present invention, the inner diameter of the discharge portion 123 may be constant from the side communicating with the liquid suction portion 122 to the discharge port 125, or may be reduced in diameter gradually or in stages.

吐出部分123の長さ(例えば、散液部材120の屈曲点Pから吐出口125までの最短距離)は特に限定されず、当業者によって任意の長さが設定され得る。 The length of the discharge portion 123 (for example, the shortest distance from the bending point P of the liquid dispersion member 120 to the discharge port 125) is not particularly limited, and can be set to any length by those skilled in the art.

図2に示す撹拌翼128は吸液部分122の外壁に固定されている。図2に示す撹拌翼128は所定の厚みを有する矩形の板片で構成されているが、その形状に特にされない。例えば、所定の薄片を捩じった構造や所定の形状を有するパドルやスクリュー状のものであってもよい。なお、撹拌翼128が図2に示すような矩形の板片で構成される場合、当該撹拌翼128は散液部材120の回転方向に対して所定の角度で傾斜して設けられていることが好ましい。散液部材120の回転によって、撹拌翼128が例えば吸液口124の周辺に位置する処理液を上方に移動させることを促し得るからである。このような観点において、当該撹拌翼128と水平方向との間の角度θは好ましくは0°~90°、より好ましくは0°~60°に設定されている。 The stirring blades 128 shown in FIG. 2 are fixed to the outer wall of the liquid suction portion 122. The stirring blade 128 shown in FIG. 2 is composed of a rectangular plate piece having a predetermined thickness, but its shape is not particularly limited. For example, it may be a structure in which a predetermined thin piece is twisted, or a paddle or screw shape having a predetermined shape. Note that when the stirring blades 128 are composed of rectangular plate pieces as shown in FIG. preferable. This is because the rotation of the liquid dispersion member 120 can prompt the stirring blades 128 to move the processing liquid located around the liquid suction port 124 upward, for example. From this point of view, the angle θ 2 between the stirring blade 128 and the horizontal direction is preferably set to 0° to 90°, more preferably 0° to 60°.

図2において、撹拌翼128は吸液部分123の底部(吸液口124)と屈曲点Pとの間に設けられており、例えば、当該底部から所定の距離tをおいて配置されている。距離tは特に限定されず、散液部材120の全体的な大きさや、撹拌翼128の形状および大きさ、撹拌翼128の高さtおよび幅s等に応じて、適切な長さが当業者によって選択され得る。 In FIG. 2, the stirring blade 128 is provided between the bottom of the liquid suction portion 123 (liquid suction port 124) and the bending point P, and is arranged, for example, at a predetermined distance t2 from the bottom. . The distance t2 is not particularly limited, and an appropriate length can be determined depending on the overall size of the liquid dispersion member 120, the shape and size of the stirring blade 128, the height t3 and width s of the stirring blade 128, etc. can be selected by a person skilled in the art.

再び図1を参照すると、吸液部分122,122’の吸液口124,124’は水平方向に略一直線となるように端部が揃えられている。このような形態の場合、散液デバイス100を構成する散液部材120,120’はいずれも、貯留された処理液の略同じ深さの部分から、吸液口124,124’を通じて当該処理液を吸液できる。 Referring again to FIG. 1, the ends of the liquid suction ports 124, 124' of the liquid suction portions 122, 122' are aligned in a substantially straight line in the horizontal direction. In such a case, the liquid dispersion members 120 and 120' constituting the liquid dispersion device 100 both supply the stored treatment liquid from a portion at approximately the same depth through the liquid suction ports 124 and 124'. can absorb liquid.

本発明の散液デバイス100において、散液部材120,120’は例えば回転軸121に(例えば回転軸121の軸周りに)固定されている。なお、散液部材120,120’は回転軸121のできる限り近くに位置するように密集して設けられていることが好ましい。散液部材120,120’の全体が密集することにより、回転軸121に対する散液部材120,120’の水平断面はより小さくなる。その結果、回転軸121を介して散液部材120,120’が回転する際の処理液中の抵抗をできる限り低減することができる。 In the liquid dispersion device 100 of the present invention, the liquid dispersion members 120, 120' are fixed to, for example, the rotating shaft 121 (for example, around the axis of the rotating shaft 121). Note that it is preferable that the liquid dispersing members 120, 120' be arranged in a dense manner so as to be located as close to the rotating shaft 121 as possible. Since the liquid dispersing members 120, 120' are all densely packed together, the horizontal cross section of the liquid dispersing members 120, 120' with respect to the rotating shaft 121 becomes smaller. As a result, the resistance in the processing liquid when the liquid dispersion members 120, 120' rotate via the rotating shaft 121 can be reduced as much as possible.

図3の(a)、(b)および(c)は、図1に示す本発明の散液デバイスの断面図である。 (a), (b), and (c) of FIG. 3 are cross-sectional views of the liquid dispersion device of the present invention shown in FIG.

図3の(a)および(b)に示すように、本発明において撹拌翼128,128’は、散液部材120,120’の回転方向に対して略垂直な方向に延びている。これにより、図1のB-B方向における断面近傍では、散液デバイス100の周囲に存在する処理液は、回転軸121の回転に伴って撹拌翼128,128’により撹拌され易くなる(図3の(b))。一方、図1のC-C方向における断面近傍では、撹拌翼128,128’は存在しないため(図3の(c))、流液部材120,120’の回転により周囲の処理液が激しく撹拌されることは回避され得る。 As shown in FIGS. 3A and 3B, in the present invention, the stirring blades 128, 128' extend in a direction substantially perpendicular to the rotational direction of the liquid dispersion members 120, 120'. As a result, in the vicinity of the cross section in the BB direction in FIG. (b)). On the other hand, since the stirring blades 128, 128' are not present in the vicinity of the cross section in the CC direction in FIG. This can be avoided.

なお、本発明において、撹拌翼は例えば以下のようにして様々な流液部材に取り付けられていてもよい。 In addition, in the present invention, the stirring blades may be attached to various liquid flowing members, for example, as described below.

例えば、図4の(a)に示すように、撹拌翼128a,128’a,128a,128’aは流液部材120,120’の中段および下段に分離して設けられていてもよい。特に図4の(a)では、流液部材120,120’の中段に設けられた撹拌翼128a,128’aと比較して、流液部材120,120’の下段(底部近傍)に設けられた撹拌翼128a,128’aが長くなるように設計されている。この場合、流液部材120,120’の下段は中段よりも撹拌翼128a,128’aによって一層効果的な撹拌が行われ得る。 For example, as shown in FIG. 4(a), the stirring blades 128a 1 , 128'a 1 , 128a 2 , 128'a 2 are provided separately in the middle and lower stages of the liquid flow members 120 and 120'. Good too. In particular, in (a) of FIG. 4, compared to the stirring blades 128a 1 , 128'a 1 provided in the middle stage of the fluid flow members 120, 120', the lower stage (near the bottom) of the flow fluid members 120, 120' The provided stirring blades 128a 2 and 128'a 2 are designed to be long. In this case, more effective stirring can be performed in the lower stage of the liquid flow members 120, 120' than in the middle stage by the stirring blades 128a 2 , 128'a 2 .

あるいは、図4の(b)に示すように撹拌翼128,128’は、吐出口125a,125’aが例えば水平方向に、または水平方向(0°)を基準にして下方90°~上方20°(すなわち-90°~20°)の方向に指向した流液部材120a,120’aに設けられていてもよい。 Alternatively, as shown in FIG. 4(b), the stirring blades 128, 128' have discharge ports 125a, 125'a arranged in the horizontal direction, or from 90° downward to 20° upward with respect to the horizontal direction (0°). The liquid flow member 120a, 120'a may be provided in the direction of the angle (ie, −90° to 20°).

あるいは、図4の(c)に示すように撹拌翼は、流液部材120,120’の中段または下段において回転軸121の軸方向に対して垂直方向に延びる薄板(例えば円盤状の板片)130d,130d’上に設けられた複数の爪129を有する形状を有していてもよい。図4の(c)に示すような撹拌翼128d,128’dは、薄板130d,130’dおよび複数の爪129によって、周囲の処理液に対して剪断下での撹拌を可能にする。 Alternatively, as shown in FIG. 4(c), the stirring blade is a thin plate (for example, a disk-shaped plate piece) extending perpendicularly to the axial direction of the rotating shaft 121 in the middle or lower stage of the flowing liquid member 120, 120'. It may have a shape having a plurality of claws 129 provided on the claws 130d and 130d'. The stirring blades 128d, 128'd as shown in FIG. 4(c) enable the surrounding processing liquid to be stirred under shear by the thin plates 130d, 130'd and the plurality of claws 129.

図5は、本発明の散液デバイスの別の例を示す概略図である。 FIG. 5 is a schematic diagram showing another example of the liquid dispersion device of the present invention.

図5に示す散液デバイス100eは、1つの散液部材120eから構成されている。 The liquid dispersing device 100e shown in FIG. 5 is composed of one liquid dispersing member 120e.

図5に示す散液部材120eは、1本の回転軸121の軸方向に沿って一直線状に延びる吸液部分122eを含み、その上端に2本の吐出部分123e,123’eがそれぞれ傾斜して設けられている。回転軸121の軸方向に対する吐出部分123e,123’eの傾斜角は同一であっても異なっていてもよい。 The liquid dispersion member 120e shown in FIG. 5 includes a liquid absorption portion 122e extending in a straight line along the axial direction of one rotating shaft 121, and two discharge portions 123e and 123'e are inclined at the upper end thereof. It is provided. The inclination angles of the discharge portions 123e and 123'e with respect to the axial direction of the rotating shaft 121 may be the same or different.

吸液部分の下端には1つの吸液口124eが設けられており、吸液口124eの形状は特に限定されない。吸液口124eの形状の例としては、円形、楕円形、三角形、矩形、およびその他の多角形が挙げられる。なお、本発明において吸液部分122は、下端から上端にかけて、内径が一定であってもよく、緩やかにまたは段階的に縮径するものであってもよく、緩やかにまたは段階的に拡径するものであってもよい。また、図5において吸液部分122の内径は、吐出部分123e,123’eの内径よりも大きく記載されているが、特にこの大きさに限定されない。吸液部分122の内径は、吐出部分123e,123’eの内径よりも小さくてもよく、あるいは吸液部分122、および吐出部分123e,123’eの各内径は互いに略同一であってもよい。 One liquid suction port 124e is provided at the lower end of the liquid suction portion, and the shape of the liquid suction port 124e is not particularly limited. Examples of the shape of the liquid suction port 124e include a circle, an ellipse, a triangle, a rectangle, and other polygons. In addition, in the present invention, the inner diameter of the liquid absorbing portion 122 may be constant from the lower end to the upper end, may be reduced in diameter gradually or in stages, or may be expanded in diameter gradually or in stages. It may be something. Further, although the inner diameter of the liquid suction portion 122 is shown to be larger than the inner diameter of the discharge portions 123e and 123'e in FIG. 5, it is not particularly limited to this size. The inner diameter of the liquid suction portion 122 may be smaller than the inner diameter of the discharge portions 123e, 123'e, or the inner diameters of the liquid suction portion 122 and the discharge portions 123e, 123'e may be substantially the same. .

一方、図5において撹拌翼128,128’は、流液部材120eの吸液部分122の所定の位置に、例えば上記と同様にして設けられている。 On the other hand, in FIG. 5, the stirring blades 128, 128' are provided at predetermined positions of the liquid suction portion 122 of the liquid flowing member 120e, for example, in the same manner as described above.

図5に示す実施形態では、回転軸121の回転により1本の吸液部分122が回転することにより、例えば図1に示すような場合と比較して、回転する吸液部分122の周囲で撹拌翼128,128’以外によって処理液の乱流が生じることが低減され得る。その結果、処理液は比較的静かに撹拌されながら、吸液部124eを通じて吸液され、吐出部分123e,123’eの吐出口125,125’eから吐出される。これにより、吸液された処理液を静かな状態で混合および/または撹拌することが可能となる。 In the embodiment shown in FIG. 5, one liquid suction part 122 rotates due to the rotation of the rotating shaft 121, and thus stirring is performed around the rotating liquid suction part 122, compared to, for example, the case shown in FIG. Turbulent flow of the processing liquid caused by blades other than the blades 128, 128' can be reduced. As a result, the processing liquid is sucked through the liquid suction portion 124e while being stirred relatively quietly, and is discharged from the discharge ports 125, 125'e of the discharge portions 123e, 123'e. This makes it possible to mix and/or stir the absorbed processing liquid in a quiet state.

本発明の散液デバイスを構成する上記散液部材および固定具はいずれも十分な強度を有し、かつ処理液に対して適切な耐久性を有する材料から構成されている。散液部材および固定具を構成し得る材料としては、必ずしも限定されないが、例えば、鉄、ステンレススチール、ハステロイ、チタンなどの金属;ポリ乳酸、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、アクリレート樹脂、ABS(アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン)樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、テフロン(登録商標)などの合成樹脂;およびこれらの組合せ;でなる材料から構成されている。これらは、耐薬品性を高めるために、テフロン(登録商標)やグラスライニング、ゴムライニングのような当該分野において公知のコーティングが付与されていてもよい。 The liquid dispersion member and fixture that constitute the liquid dispersion device of the present invention are both made of a material that has sufficient strength and has appropriate durability against the processing liquid. Materials that can be used to construct the liquid dispersion member and fixture include, but are not necessarily limited to, metals such as iron, stainless steel, Hastelloy, and titanium; polylactic acid, polypropylene, polystyrene, polycarbonate, acrylate resin, and ABS (acrylonitrile-butadiene). -Styrene) resin, epoxy resin, urea resin, Teflon (registered trademark), and other synthetic resins; and combinations thereof; These may be provided with a coating known in the art, such as Teflon (registered trademark), glass lining, or rubber lining, to increase chemical resistance.

(散液装置)
図6は、図1に示す散液デバイスが組み込まれた散液装置の一例を示す概略図である。図6では、散液装置200が、処理液116として油相116aおよび水相116bで構成される二相系反応液が使用される反応装置として使用される場合を用いて説明する。
(Sprinkling device)
FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of a liquid dispersion apparatus in which the liquid dispersion device shown in FIG. 1 is incorporated. In FIG. 6, a case will be described in which the liquid dispersion apparatus 200 is used as a reaction apparatus in which a two-phase reaction liquid composed of an oil phase 116a and an aqueous phase 116b is used as the treatment liquid 116.

本発明の散液装置200は、処理液を有用するための処理槽110と、処理槽110内に配置された図1に示す散液デバイス100と、散液デバイス100が装着された回転軸121とを備える。 The liquid dispersion apparatus 200 of the present invention includes a processing tank 110 for making use of a processing liquid, a liquid dispersion device 100 shown in FIG. Equipped with.

処理槽110は、処理液116を収容して撹拌することができる密閉可能な槽であり、例えば、平底、丸底、円錐底または下方に向かって傾斜する底部109を有する。 The processing tank 110 is a sealable tank capable of containing and stirring the processing liquid 116, and has, for example, a flat bottom, a round bottom, a conical bottom, or a bottom portion 109 that slopes downward.

処理槽110の大きさ(容量)は、散液装置200の用途(例えば、これを用いて行われる反応や蒸留等の操作の種類)や、処理液の処理量などによって適宜設定されるため、必ずしも限定されないが、例えば、0.1リットル~1,000,000リットルである。 The size (capacity) of the treatment tank 110 is appropriately set depending on the purpose of the liquid dispersion device 200 (for example, the type of operation such as reaction or distillation performed using it), the amount of treatment liquid to be processed, etc. For example, but not necessarily limited to, from 0.1 liter to 1,000,000 liter.

1つの実施形態では、処理槽110はまた、処理液供給口112および生成物等出口114を備える。処理液供給口112は、処理槽110内に処理液116を新たに供給するための入口である。処理液供給口112は、例えば処理槽110の上方(例えば、上蓋)に設けられている。あるいは、処理液供給口112は、処理槽110の側面部に設けられていてもよい。処理槽110に設けられる処理液供給口112の数は1個に限定されない。例えば、複数個の処理液供給口が処理槽110に設けられていてもよい。 In one embodiment, the processing tank 110 also includes a processing liquid inlet 112 and a product outlet 114. The processing liquid supply port 112 is an inlet for newly supplying the processing liquid 116 into the processing tank 110. The processing liquid supply port 112 is provided, for example, above the processing tank 110 (for example, on the top lid). Alternatively, the processing liquid supply port 112 may be provided on the side surface of the processing tank 110. The number of processing liquid supply ports 112 provided in the processing tank 110 is not limited to one. For example, a plurality of processing liquid supply ports may be provided in the processing tank 110.

生成物等出口114は、処理槽110内で得られた生成物や濃縮物(本明細書では、これらをまとめて「生成物等」という)を処理槽110から取り出すための出口である。生成物等出口114は、生成物等に加えて反応残渣や廃液等も排出可能であり、当該排出は、例えば生成物等出口114の下流側に設けられたバルブ115の開閉によって調節され得る。生成物等出口114はまた、例えば処理槽110内の底部109の中央に連通して設けられている。 The product etc. outlet 114 is an outlet for taking out products and concentrates (herein collectively referred to as "products etc.") obtained in the processing tank 110 from the processing tank 110. The product outlet 114 can discharge reaction residues, waste liquid, etc. in addition to the products, and the discharge can be regulated, for example, by opening and closing a valve 115 provided downstream of the product outlet 114. The product outlet 114 is also provided, for example, in communication with the center of the bottom 109 in the processing tank 110.

処理槽110の上部は、例えば、蓋体またはメンテナンス・ホールのような開閉可能な構造を有していてもよい。さらに、処理槽110の上部には、処理槽110内の圧力を調節するための圧力調節口(図示せず)が設けられていてもよい。さらに、圧力調節口は例えば図示しない減圧ポンプに接続されていてもよい。 The upper part of the processing tank 110 may have a structure that can be opened and closed, such as a lid or a maintenance hole. Furthermore, a pressure adjustment port (not shown) may be provided at the top of the processing tank 110 to adjust the pressure inside the processing tank 110. Furthermore, the pressure adjustment port may be connected to, for example, a decompression pump (not shown).

処理槽110に収容される処理液116は、例えば、水溶液、スラリーなどの液体である。散液装置200が例えば後述するエステル交換反応による脂肪酸エステルの製造に使用されるような場合、処理液116は、例えば油相116aおよび水相116bの二相系で構成されており、油相116aおよび水相116bのそれぞれには出発材料などの反応物および溶媒などの媒体が含有されている。 The processing liquid 116 contained in the processing tank 110 is, for example, a liquid such as an aqueous solution or a slurry. When the liquid dispersion device 200 is used, for example, to produce a fatty acid ester by a transesterification reaction described below, the treatment liquid 116 is composed of a two-phase system including, for example, an oil phase 116a and an aqueous phase 116b. and aqueous phase 116b each contain a reactant such as a starting material and a medium such as a solvent.

処理槽110は、例えば上記散液部材と同様の材料で構成されている。必要に応じて散液部材と同様の表面処理が行われていてもよい。 The processing tank 110 is made of, for example, the same material as the above-mentioned liquid dispersion member. If necessary, the same surface treatment as that for the liquid spray member may be performed.

回転軸121は所定の剛性を有するシャフトであり、例えば、円筒状または円柱状の形状を有する。回転軸121は、処理槽110内で、通常、鉛直方向に配置されている。回転軸121の太さは、必ずしも限定されないが、例えば、8mm~200mmである。回転軸121の長さは、使用する処理槽110の大きさ等によって変動し、当業者によって適切な長さが選択され得る。 The rotating shaft 121 is a shaft having a predetermined rigidity, and has, for example, a cylindrical or cylindrical shape. The rotating shaft 121 is normally arranged in the vertical direction within the processing tank 110. The thickness of the rotating shaft 121 is, for example, 8 mm to 200 mm, although it is not necessarily limited. The length of the rotating shaft 121 varies depending on the size of the processing tank 110 used, and an appropriate length can be selected by a person skilled in the art.

回転軸121の一端は、処理槽110の上部でモータ140などの回転手段に接続されている。例えば、回転軸121の他端は、処理槽110の底部109に接続されておらず、処理槽110の底部109から一定の間隔を開けて配置されている。これにより、回転軸121が反応液116に接触する面積を低減できる。あるいは、回転軸の他端は処理槽の底部109に設けられた所定の軸受に収容されていてもよい。 One end of the rotating shaft 121 is connected to rotating means such as a motor 140 at the upper part of the processing tank 110. For example, the other end of the rotating shaft 121 is not connected to the bottom 109 of the processing tank 110 and is arranged at a constant distance from the bottom 109 of the processing tank 110. Thereby, the area in which the rotating shaft 121 contacts the reaction liquid 116 can be reduced. Alternatively, the other end of the rotating shaft may be accommodated in a predetermined bearing provided at the bottom 109 of the processing tank.

回転軸121は、例えば上記散液部材と同様の材料で構成されている。必要に応じて散液部材と同様の表面処理が行われていてもよい。 The rotating shaft 121 is made of, for example, the same material as the liquid dispersion member. If necessary, the same surface treatment as that for the liquid spray member may be performed.

図6に示す実施形態では、散液デバイス100は、回転軸121の軸周りに直接固定されている。 In the embodiment shown in FIG. 6, the liquid dispersion device 100 is fixed directly around the axis of rotation 121. In the embodiment shown in FIG.

図6に示す散液装置200によれば、モータ140により回転軸121を回転させることにより、散液デバイス100内の流液部材120,120’が吸液口124,124’から処理液116を吸液する(すなわち、取り込まれる)。吸液された処理液は、当該回転軸121の回転に伴う遠心力により、吸液部分122,122’および吐出部分123,123’内の流路を介して吐出口125,125’まで移動し、当該吐出口125,125’から処理槽110内に、具体的には処理槽110内の処理液116の液面132よりも上方に吐出される。これにより、処理液116は、処理槽110の内壁111や液面132への衝突とともに、処理槽110の底部109から上方への移動が可能となり、処理槽110の高さ方向での処理液116の混ぜ返し(例えば、鉛直方向における撹拌または循環)や内壁111への衝突後の流下を促すことができる。一方、流液部材120,120’の吸液部分122,122’の外壁に固定された撹拌翼128,128’は、回転軸121の回転によって処理液116の内部を直接撹拌することができる。その結果、例えば、処理液として所定の反応液を使用した場合には、散液装置200内で行われる反応生成物の製造をより効果的に進行させることができる。 According to the liquid dispersion device 200 shown in FIG. 6, by rotating the rotating shaft 121 with the motor 140, the liquid flow members 120, 120' in the liquid dispersion device 100 supply the processing liquid 116 from the liquid suction ports 124, 124'. imbibe (i.e., taken up). The sucked processing liquid moves to the discharge ports 125, 125' through the flow paths in the liquid suction parts 122, 122' and the discharge parts 123, 123' due to the centrifugal force accompanying the rotation of the rotating shaft 121. The liquid is discharged from the discharge ports 125 and 125' into the processing tank 110, specifically above the liquid level 132 of the processing liquid 116 in the processing tank 110. This allows the processing liquid 116 to collide with the inner wall 111 and the liquid surface 132 of the processing tank 110 and to move upward from the bottom 109 of the processing tank 110, so that the processing liquid 116 in the height direction of the processing tank 110 Mixing back (for example, stirring or circulation in the vertical direction) and flowing down after colliding with the inner wall 111 can be promoted. On the other hand, the stirring blades 128, 128' fixed to the outer walls of the liquid suction parts 122, 122' of the liquid flow members 120, 120' can directly stir the inside of the processing liquid 116 by the rotation of the rotating shaft 121. As a result, for example, when a predetermined reaction liquid is used as the treatment liquid, the production of the reaction product performed within the liquid dispersion apparatus 200 can proceed more effectively.

本発明の散液装置200では、回転軸121の回転による散液デバイス100からの処理液116の吐出を効率良く行うために、処理槽110内で処理液116が所定量にて収容されていることが好ましい。具体的には、回転軸121の回転有無のいずれの場合においても、処理液116の液面132が、散液デバイス100を構成する吸液部分122,122’と吐出部分123,123’との接合部分、より詳細には、吸液部分122の下端(吸液口124)から、吸液部分122と吐出部分123との接合部分のうち最も下方に位置する部分(すなわち、散液部材120の屈曲点P)よりも上方に位置するように、処理槽110内に処理液116が収容されていることが好ましい。散液デバイス100と処理液116の液面132とがこのような関係を満たす場合、処理液116は吸液部分122,122’とともに吐出部分123,123’の下端方向の一部まで存在することになる。こうした関係において、回転軸121を介して散液デバイス100を回転させると、処理液116は散液デバイス100の回転に伴ってボルテックス(渦流)を形成し、吐出部分123,123’の内部の傾斜した流路を当該回転に基づく遠心力によって吐出口125,125’まで上昇することができる。そして、最終的に上昇した処理液116が吐出口125,125’から散液部材120,120’の外に効果的に吐出することができる。 In the liquid dispersion apparatus 200 of the present invention, a predetermined amount of the treatment liquid 116 is stored in the treatment tank 110 in order to efficiently discharge the treatment liquid 116 from the liquid dispersion device 100 by rotating the rotation shaft 121. It is preferable. Specifically, whether the rotating shaft 121 rotates or not, the liquid level 132 of the processing liquid 116 is the same as that between the liquid suction portions 122, 122' and the discharge portions 123, 123' that constitute the liquid dispersion device 100. The joint part, more specifically, from the lower end of the liquid suction part 122 (liquid suction port 124) to the lowest part of the joint part between the liquid suction part 122 and the discharge part 123 (i.e., the part of the liquid dispersion member 120). It is preferable that the processing liquid 116 is contained in the processing tank 110 so as to be located above the bending point P). When the liquid dispersion device 100 and the liquid level 132 of the processing liquid 116 satisfy such a relationship, the processing liquid 116 exists up to a part of the lower end direction of the discharge parts 123, 123' together with the liquid absorption parts 122, 122'. become. In this relationship, when the liquid dispersion device 100 is rotated via the rotation shaft 121, the processing liquid 116 forms a vortex (eddy current) as the liquid dispersion device 100 rotates, and the internal slope of the discharge portions 123, 123' The flow path can be raised to the discharge ports 125, 125' by centrifugal force based on the rotation. Then, the processing liquid 116 that has finally risen can be effectively discharged from the discharge ports 125, 125' to the outside of the liquid dispersion members 120, 120'.

上記において処理液116が吐出口125,125’から散液部材120,120’の外への吐出が効果的に行われるためには、散液デバイス100の回転に伴って上記ボルテックスが形成されている際も、処理液116の液面(ボルテックス面)が散液部材120の屈曲点Pよりも上方に位置しているが好ましい。 In order for the processing liquid 116 to be effectively discharged from the discharge ports 125, 125' to the outside of the liquid dispersion members 120, 120' in the above, the above-mentioned vortex must be formed as the liquid dispersion device 100 rotates. It is preferable that the liquid level (vortex surface) of the processing liquid 116 is located above the bending point P of the liquid dispersion member 120 even when the liquid dispersion member 120 is in the liquid dispersion member 120 .

なお、図6に示す散液装置200を構成する散液デバイス100では、2つの散液部材120,120’が回転軸121を介して対称的に配置される例について説明したが、本発明はこのような散液部材の数および配置に特に限定されない。散液デバイスは1つの散液部材のみで構成されていてもよく、複数(例えば、2つ、3つ、4つ、5つ、6つ、7つ、8つ)の散液部材で構成されていてもよい。複数の散液部材を用いる場合は、回転軸が円滑に回転できるようにするために、各散液部材の間の間隔(例えば角度)は略一定に保持されていることが好ましい。 In addition, in the liquid dispersion device 100 constituting the liquid dispersion apparatus 200 shown in FIG. 6, an example has been described in which the two liquid dispersion members 120, 120' are arranged symmetrically with respect to the rotation axis 121, but the present invention The number and arrangement of such liquid dispersion members are not particularly limited. The liquid dispersion device may be composed of only one liquid dispersion member, or may be composed of a plurality of (for example, two, three, four, five, six, seven, eight) liquid dispersion members. You can leave it there. When using a plurality of liquid dispersion members, it is preferable that the interval (for example, angle) between each liquid dispersion member is kept substantially constant so that the rotating shaft can rotate smoothly.

図6に示す実施形態では、油相116aよりも水相116bが下方に配置されている場合について説明しているが、本発明の散液装置は、このような油相116aおよび水相116bの配置にのみ限定されない。例えば、水相にメタノールが添加されたような系では、油相と水相との配置が逆転し、水相よりも油相が下方に配置されることがある。本発明の散液装置は、このように配置された油相および水槽を含む二相系反応液についても使用できる。 In the embodiment shown in FIG. 6, a case has been described in which the aqueous phase 116b is arranged below the oil phase 116a, but the liquid dispersion device of the present invention It is not limited only to placement. For example, in a system in which methanol is added to the water phase, the arrangement of the oil phase and the water phase may be reversed, and the oil phase may be located below the water phase. The liquid dispersion device of the present invention can also be used for a two-phase reaction liquid including an oil phase and a water tank arranged in this manner.

図7は、図5に示す散液デバイスが組み込まれた散液装置(反応装置)の一例を示す概略図である。 FIG. 7 is a schematic diagram illustrating an example of a dispersion apparatus (reaction apparatus) in which the dispersion device shown in FIG. 5 is incorporated.

図7に示す散液装置200eでは、散液デバイス100eを構成する散液部材120eの吸液口124eが撹拌槽110の底部109側に指向している。図7において、散液部材120eの吸液口124eは、処理液116の油相116aと水相116bとの界面付近に配置されているが、特にこのような配置に限定されない。処理液116の静置状態において、散液部材120eの吸液口124eは、油相116a側または水相116b側のいずれに配置されていてもよい。 In the liquid dispersing device 200e shown in FIG. 7, the liquid suction port 124e of the liquid dispersing member 120e constituting the liquid dispersing device 100e is oriented toward the bottom 109 of the stirring tank 110. In FIG. 7, the liquid suction port 124e of the liquid dispersion member 120e is arranged near the interface between the oil phase 116a and the water phase 116b of the processing liquid 116, but the arrangement is not particularly limited to this. When the treatment liquid 116 is in a stationary state, the liquid suction port 124e of the liquid dispersion member 120e may be placed on either the oil phase 116a side or the aqueous phase 116b side.

このような構成において、モータ140を通じて回転軸121を回転させると、散液デバイス100eの回転により油相116aおよび水相116bが混合した状態で散液部材120eの吸液口124eから吸液される。吸液口124eから吸液された処理液116は、散液部材120eの吐出口125e,125’eから、例えば、それぞれ液面132上や処理槽110の内壁111に向けて吐出することができる。一方、流液部材120,120’の吸液部分122,122’の外壁に固定された撹拌翼128,128’は、回転軸121の回転によって処理液116の内部を直接撹拌することができる。 In such a configuration, when the rotating shaft 121 is rotated through the motor 140, the oil phase 116a and the water phase 116b are mixed and absorbed from the liquid suction port 124e of the liquid dispersion member 120e due to the rotation of the liquid dispersion device 100e. . The processing liquid 116 sucked from the liquid suction port 124e can be discharged from the discharge ports 125e, 125'e of the liquid dispersion member 120e toward the liquid surface 132 or the inner wall 111 of the processing tank 110, respectively, for example. . On the other hand, the stirring blades 128, 128' fixed to the outer walls of the liquid suction parts 122, 122' of the liquid flow members 120, 120' can directly stir the inside of the processing liquid 116 by the rotation of the rotating shaft 121.

例えば本発明の散液装置が反応装置として使用される場合、当該装置は反応液(反応物)の撹拌が所望される種々の反応生成物の製造において有用である。特に、油相と水相とで構成されるような二相系(不均一反応系)や、多相(例えば2相)の化学物質から構成される反応系において、従来の撹拌機を用いる場合よりも効果的に反応生成物を得ることができる。例えば二相系の例としては、脂肪酸エステルを製造するためのエステル交換反応が挙げられる。 For example, when the liquid dispersion device of the present invention is used as a reaction device, the device is useful in the production of various reaction products in which stirring of the reaction solution (reactant) is desired. In particular, when using a conventional stirrer in a two-phase system (heterogeneous reaction system) such as an oil phase and an aqueous phase, or a reaction system consisting of multi-phase (e.g. two-phase) chemical substances. The reaction product can be obtained more effectively than the conventional method. For example, two-phase systems include transesterification reactions to produce fatty acid esters.

本発明において、散液デバイスを構成する散液部材の吸液部分が鉛直方向に延びており、装着された回転軸よって吸液部分は比較的小さい回転半径で回転することができる。一方、吐出部分は所定の角度で傾斜しているため、内部の流路を通過して処理液は回転に伴う遠心力を利用して容易に外部に排出できる。さらに、撹拌翼が回転軸の回転に伴って回転可能であることにより、散液部材の周囲に存在する処理液を直接撹拌することができる。結果として、本発明の散液デバイスは処理液内でより少ないエネルギーで回転できるとともに、効率良く処理液の排出、すなわち処理液の混合や撹拌、反応、蒸発、蒸留などの各種操作を行うことができる。 In the present invention, the liquid-absorbing portion of the liquid-sprinkling member constituting the liquid-sprinkling device extends in the vertical direction, and the liquid-absorbing portion can be rotated with a relatively small rotation radius by the attached rotating shaft. On the other hand, since the discharge portion is inclined at a predetermined angle, the processing liquid can pass through the internal flow path and be easily discharged to the outside by utilizing the centrifugal force accompanying the rotation. Furthermore, since the stirring blade is rotatable with the rotation of the rotating shaft, it is possible to directly stir the processing liquid present around the liquid dispersion member. As a result, the liquid dispersion device of the present invention can rotate within the processing liquid with less energy, and can efficiently discharge the processing liquid, that is, perform various operations such as mixing, stirring, reaction, evaporation, and distillation of the processing liquid. can.

(反応生成物の製造方法)
次に、本発明の散液デバイスが組み込まれた散液装置を用いて所定の反応生成物を製造する方法について説明する。
(Method for producing reaction product)
Next, a method for producing a predetermined reaction product using a dispersion apparatus incorporating the dispersion device of the present invention will be described.

本発明の製造方法では、上記散液デバイスが組み込まれた散液装置内で処理液を循環させることにより撹拌が行われる。ここで、本明細書において、用語「循環による撹拌」とは、対象となる液体(例えば反応液)に対して、水平方向の回転を加えることによる撹拌と、上記散液装置を用いる場合のように、鉛直方向の当該液体の移動かつ循環を通じて当該液体全体の混ぜ返し(またはミキシング)との両方を包含していう。 In the manufacturing method of the present invention, stirring is performed by circulating the treatment liquid within a dispersion apparatus incorporating the above-mentioned dispersion device. Here, in this specification, the term "agitation by circulation" refers to agitation by applying rotation in the horizontal direction to a target liquid (for example, a reaction liquid), and agitation by applying rotation in the horizontal direction to a target liquid (for example, a reaction liquid), as well as agitation when using the above-mentioned liquid dispersion device. This includes both vertical movement of the liquid and mixing of the entire liquid through circulation.

本発明に用いられる処理液は、無機または有機系の液体媒体を含有し、一般に撹拌機等による撹拌を通じて化学反応を進行させかつ制御され得るものである。例えば処理液は不均一系の反応液である。例えば、油相および水相から構成されている反応液は、上記循環による撹拌を通じて、反応液の乳化を向上かつ促進することができる点で有用である。 The processing liquid used in the present invention contains an inorganic or organic liquid medium, and generally allows a chemical reaction to proceed and be controlled through stirring with a stirrer or the like. For example, the processing liquid is a heterogeneous reaction liquid. For example, a reaction solution composed of an oil phase and an aqueous phase is useful in that emulsification of the reaction solution can be improved and promoted through stirring by the above-mentioned circulation.

処理液が不均一系の反応液である場合、当該処理液には、例えば原料油脂と、液体酵素と、炭素数1から8を有するアルコール、および水が含有されている。 When the treatment liquid is a heterogeneous reaction liquid, the treatment liquid contains, for example, raw material fats and oils, a liquid enzyme, an alcohol having 1 to 8 carbon atoms, and water.

原料油脂は、例えばバイオディーゼル燃料用の脂肪酸エステルの製造において使用され得る油脂である。原料油脂は、予め精製された油脂、または不純物を含む未精製油脂のいずれであってもよい。原料油脂の例としては、食用油脂およびその廃食用油脂、原油、および他の廃棄物系油脂、ならびにそれらの組合せが挙げられる。食用油脂およびその廃食用油脂の例としては、植物油脂、動物油脂、魚油、微生物生産油脂、およびこれらの廃油、ならびにこれらの混合物(混合油脂)が挙げられる。植物油脂の例としては、必ずしも限定されないが、大豆油、菜種油、パーム油、およびオリーブ油が挙げられる。動物油脂の例としては、必ずしも限定されないが、牛脂、豚脂、鶏脂、鯨油、および羊脂が挙げられる。魚油としては、必ずしも限定されないが、イワシ油、マグロ油、およびイカ油が挙げられる。微生物生産油脂の例としては、必ずしも限定されないが、モルティエレラ属(Mortierella)またはシゾキトリウム属(Schizochytrium)などの微生物によって生産される油脂が挙げられる。 The raw material fat is a fat that can be used, for example, in the production of fatty acid ester for biodiesel fuel. The raw material fat may be either a previously refined fat or oil or an unrefined fat containing impurities. Examples of feedstock fats and oils include edible fats and their waste edible fats, crude oil, and other waste-based fats and oils, and combinations thereof. Examples of edible fats and fats and their waste edible fats include vegetable oils, animal fats, fish oils, microbially produced fats and oils, these waste oils, and mixtures thereof (mixed fats and oils). Examples of vegetable oils include, but are not limited to, soybean oil, rapeseed oil, palm oil, and olive oil. Examples of animal fats and oils include, but are not necessarily limited to, beef tallow, pork fat, chicken fat, whale oil, and mutton fat. Fish oils include, but are not necessarily limited to, sardine oil, tuna oil, and squid oil. Examples of microorganism-produced fats and oils include, but are not necessarily limited to, fats and oils produced by microorganisms such as Mortierella or Schizochytrium.

原油は、例えば、従来の食用油脂の搾油工程から得られる未精製または未加工の油脂であり、例えば、リン脂質および/またはタンパク質などのガム状不純物、遊離脂肪酸、色素、微量金属および他の炭化水素系の油可溶性不純物、ならびにこれらの組合せを含有し得る。原油に含まれる当該不純物の含有量は特に限定されない。 Crude oil is an unrefined or unprocessed fat obtained, for example, from a conventional edible oil extraction process, free of gummy impurities such as phospholipids and/or proteins, free fatty acids, pigments, trace metals and other chars. It may contain hydrogen-based oil-soluble impurities, as well as combinations thereof. The content of the impurity contained in crude oil is not particularly limited.

廃棄物系油脂としては、例えば、食品油脂の製造過程で生じる粗油をアルカリの存在下で精製することにより得られる油滓、熱処理油、プレス油、および圧延油、ならびにこれらの組合せが挙げられる。 Examples of waste oils and fats include soapstock, heat-treated oil, press oil, and rolling oil obtained by refining crude oil produced in the process of producing food oils and fats in the presence of an alkali, and combinations thereof. .

原料油脂は、油脂本来の性質を阻害しない範囲において任意の量の水分を含有していてもよい。さらに、原料油脂は、別途脂肪酸エステルの生成反応において使用した溶液中に残存する未反応の油脂を用いてもよい。 The raw material oil or fat may contain any amount of water within a range that does not impede the inherent properties of the oil or fat. Furthermore, as the raw material oil or fat, unreacted oil or fat remaining in a solution used in a separate fatty acid ester production reaction may be used.

液体酵素としては、脂肪酸エステルの生成反応に使用され得る任意の酵素触媒のうち、室温において液体の性状を有するものが挙げられる。液体酵素の例としては、リパーゼ、クチナーゼ、およびそれらの組合せが挙げられる。ここで、本明細書中に用いられる用語「リパーゼ」とは、グリセリド(アシルグリセロールともいう)に作用して、当該グリセリドをグリセリンまたは部分グリセリドと脂肪酸とに分解する能力を有し、かつ直鎖低級アルコールの存在下ではエステル交換により脂肪酸エステルを生成する能力を有する酵素を言う。 Examples of liquid enzymes include those that have liquid properties at room temperature among any enzyme catalysts that can be used in the fatty acid ester production reaction. Examples of liquid enzymes include lipase, cutinase, and combinations thereof. Here, the term "lipase" as used herein refers to a linear enzyme that has the ability to act on glycerides (also referred to as acylglycerols) and decompose the glycerides into glycerin or partial glycerides and fatty acids, and An enzyme that has the ability to generate fatty acid esters by transesterification in the presence of lower alcohols.

リパーゼは1,3-特異的であっても、非特異的であってもよい。脂肪酸の直鎖低級アルコールエステルを製造することができるという点においては、当該リパーゼは、非特異的であることが好ましい。リパーゼの例としては、リゾムコール属(リゾムコール・ミーハエ(Rhizomucor miehei))、ムコール属、アスペルギルス属、リゾプス属、ペニシリウム属などに属する糸状菌に由来するリパーゼ;キャンディダ属(カンジダ・アンタルシティカ(Candida antarcitica),カンジダ・ルゴサ(Candida rugosa),カンジダ・シリンドラセア(Candida cylindracea))、ピヒア(Pichia)などに属する酵母に由来するリパーゼ;シュードモナス属、セラチア属などに属する細菌に由来するリパーゼ;および豚膵臓などの動物に由来するリパーゼが挙げられる。液体リパーゼは、例えば、これらの微生物が産生したリパーゼを含む該微生物の培養液を濃縮かつ精製することによって、あるいは粉末化したリパーゼを水に溶解することによって得ることができる。市販の液体リパーゼもまた用いられ得る。 Lipases can be 1,3-specific or non-specific. The lipase is preferably non-specific in that it can produce linear lower alcohol esters of fatty acids. Examples of lipases include lipases derived from filamentous fungi belonging to the genus Rhizomucor (Rhizomucor miehei), Mucor, Aspergillus, Rhizopus, Penicillium, etc.; lipase derived from yeast belonging to the genus Pseudomonas, Candida rugosa, Candida cylindracea, Pichia, etc.; lipase derived from bacteria belonging to the genus Pseudomonas, Serratia, etc.; and porcine pancreas Examples include lipases derived from animals such as. Liquid lipase can be obtained, for example, by concentrating and purifying a culture solution of these microorganisms containing lipase produced by these microorganisms, or by dissolving powdered lipase in water. Commercially available liquid lipases may also be used.

上記液体酵素の使用量は、例えば、原料油脂の種類および/または量によって変動するため必ずしも限定されないが、使用する原料油脂100質量部に対し、好ましくは0.1質量部~50質量部、好ましくは0.2質量部~30質量部である。液体酵素の使用量が0.1質量部を下回ると、効果的なエステル交換反応を触媒することができず、所望の脂肪酸エステルの収量および/または収率を低下させるおそれがある。液体酵素の使用量が50質量部を上回ると、もはやエステル交換反応を通じて得られる所望の脂肪酸エステルの収量および/または収率に変化が見られず、むしろ製造効率を低下させるおそれがある。 The amount of the liquid enzyme used is not necessarily limited, as it varies depending on the type and/or amount of the raw material fat, for example, but is preferably 0.1 parts by mass to 50 parts by mass, preferably 0.1 parts by mass to 100 parts by mass of raw material fats and oils used. is 0.2 parts by mass to 30 parts by mass. If the amount of the liquid enzyme used is less than 0.1 part by mass, it may not be possible to catalyze the transesterification reaction effectively, which may reduce the yield and/or yield of the desired fatty acid ester. When the amount of liquid enzyme used exceeds 50 parts by mass, no change is observed in the yield and/or yield of the desired fatty acid ester obtained through the transesterification reaction, and there is a possibility that the production efficiency may be reduced.

アルコールは、直鎖または分岐鎖の低級アルコール(例えば、炭素数1~8のアルコール、好ましくは炭素数1~4のアルコール)である。直鎖の低級アルコールが好ましい。直鎖の低級アルコールの例としては、必ずしも限定されないが、メタノール、エタノール、n-プロパノール、およびn-ブタノール、ならびにこれらの組合せが挙げられる。 The alcohol is a linear or branched lower alcohol (for example, an alcohol having 1 to 8 carbon atoms, preferably an alcohol having 1 to 4 carbon atoms). Straight chain lower alcohols are preferred. Examples of straight chain lower alcohols include, but are not necessarily limited to, methanol, ethanol, n-propanol, and n-butanol, and combinations thereof.

上記アルコールの使用量は、例えば、使用する原料油脂の種類および/または量によって変動するため必ずしも限定されないが、原料油脂100質量部に対し、好ましくは5質量部~100質量部、好ましくは10質量部~30質量部である。アルコールの使用量が5質量部を下回ると、効果的なエステル交換反応を行うことができず、所望の脂肪酸エステルの収量および/または収率を低下させるおそれがある。アルコールの使用量が100質量部を上回ると、もはやエステル交換反応を通じて得られる所望の脂肪酸エステルの収量および/または収率に変化が見られず、むしろ製造効率を低下させるおそれがある。 The amount of the alcohol used is not necessarily limited as it varies depending on the type and/or amount of the raw material fat or oil, for example, but is preferably 5 parts by mass to 100 parts by mass, preferably 10 parts by mass based on 100 parts by mass of the raw material fat or oil. parts to 30 parts by mass. If the amount of alcohol used is less than 5 parts by mass, an effective transesterification reaction cannot be carried out, and there is a possibility that the yield and/or yield of the desired fatty acid ester may be reduced. When the amount of alcohol used exceeds 100 parts by mass, there is no longer any change in the yield and/or yield of the desired fatty acid ester obtained through the transesterification reaction, and there is a possibility that the production efficiency may be reduced.

本発明に用いられる水は、蒸留水、イオン交換水、水道水、純水のいずれであってもよい。当該水の使用量は、例えば、使用する原料油脂の種類および/または量によって変動するため必ずしも限定されないが、原料油脂100質量部に対し、好ましくは0.1質量部~50質量部、好ましくは2質量部~30質量部である。水の使用量が0.1質量部を下回ると、反応系内に形成される水層の量が不足し、上記原料油脂、液体酵素およびアルコールによる効果的なエステル交換反応を行うことができず、所望の脂肪酸エステルの収量および/または収率を低下させるおそれがある。水の使用量が50質量部を上回ると、もはやエステル交換反応を通じて得られる所望の脂肪酸エステルの収量および/または収率に変化が見られず、むしろ製造効率を低下させるおそれがある。 The water used in the present invention may be distilled water, ion exchange water, tap water, or pure water. The amount of water to be used is not necessarily limited as it varies depending on the type and/or amount of the raw material fat and oil, for example, but is preferably 0.1 parts by mass to 50 parts by mass, preferably 0.1 parts by mass to 100 parts by mass of raw material fats and oils. The amount is 2 parts by mass to 30 parts by mass. If the amount of water used is less than 0.1 part by mass, the amount of water layer formed in the reaction system will be insufficient, making it impossible to carry out an effective transesterification reaction using the raw material oil, liquid enzyme, and alcohol. , the yield and/or yield of the desired fatty acid ester may be reduced. When the amount of water used exceeds 50 parts by mass, there is no longer any change in the yield and/or yield of the desired fatty acid ester obtained through the transesterification reaction, and there is a possibility that the production efficiency may be reduced.

本発明の方法では、上記処理液に対して所定の電解質が添加されていてもよい。電解質を構成するアニオンとしては、必ずしも限定されないが、例えば、炭酸水素イオン、炭酸イオン、塩化物イオン、水酸化物イオン、クエン酸イオン、リン酸水素イオン、リン酸二水素イオン、およびリン酸イオンならびにこれらの組合せが挙げられる。電解質を構成するカチオンとしては、例えば、アルカリ金属イオン、およびアルカリ土類金属イオンならびにそれらの組合せが挙げられ、より具体的な例としては、ナトリウムイオン、カリウムイオン、およびカルシウムイオン、ならびにそれらの組合せが挙げられる。電解質の例としては、炭酸水素ナトリウム(重曹)、炭酸ナトリウム、塩化カルシウム、水酸化カルシウム、クエン酸三ナトリウム、リン酸水素ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、塩化ナトリウム、およびリン酸三ナトリウム、ならびにそれらの組合せが好ましい。汎用性に富み、入手が容易である等の理由から、炭酸水素ナトリウム(重曹)がより好ましい。 In the method of the present invention, a predetermined electrolyte may be added to the treatment liquid. Anions constituting the electrolyte include, but are not necessarily limited to, bicarbonate ions, carbonate ions, chloride ions, hydroxide ions, citrate ions, hydrogen phosphate ions, dihydrogen phosphate ions, and phosphate ions. and combinations thereof. Examples of cations constituting the electrolyte include alkali metal ions, alkaline earth metal ions, and combinations thereof; more specific examples include sodium ions, potassium ions, calcium ions, and combinations thereof. can be mentioned. Examples of electrolytes include sodium bicarbonate (baking soda), sodium carbonate, calcium chloride, calcium hydroxide, trisodium citrate, sodium hydrogen phosphate, sodium dihydrogen phosphate, sodium chloride, and trisodium phosphate; A combination of these is preferred. Sodium hydrogen carbonate (baking soda) is more preferred because it is highly versatile and easily available.

上記原料油脂、触媒、およびアルコール、および水は、例えば図6に示す散液装置200の処理槽110に処理液供給口112を通じて同時または任意の順序で添加され、油相116aおよび水相116bで構成される処理液116が構成される。その後、回転軸121の回転を通じて散液デバイス100の流液部材120,120’を処理槽110内で回転させることにより、上述の通り、流液部材120,120’から処理液116が吸液され、吸液された処理液は吸液部分122,122’および吐出部分123,123’内の各流路を通じて上方に移動し、流液部材120,120’の吐出口125,125’から吐出される。一方、流液部材120,120’の吸液部分122,122’の外壁に固定された撹拌翼128,128’は、回転軸121の回転によって処理液116の内部を直接撹拌することができる。 The raw material oil, catalyst, alcohol, and water are added simultaneously or in any order to the treatment tank 110 of the liquid dispersion apparatus 200 shown in FIG. A processing liquid 116 is formed. Thereafter, by rotating the liquid flow members 120, 120' of the liquid dispersion device 100 within the processing tank 110 through the rotation of the rotating shaft 121, the processing liquid 116 is absorbed from the liquid flow members 120, 120' as described above. The sucked processing liquid moves upward through the channels in the liquid suction parts 122, 122' and the discharge parts 123, 123', and is discharged from the discharge ports 125, 125' of the liquid flow members 120, 120'. Ru. On the other hand, the stirring blades 128, 128' fixed to the outer walls of the liquid suction parts 122, 122' of the liquid flow members 120, 120' can directly stir the inside of the processing liquid 116 by the rotation of the rotating shaft 121.

このような処理液116の移動や直接撹拌によって、処理液116にはより複雑な撹拌が促され、反応生成物である脂肪酸エステルの生成が行われる。処理槽110内に付される温度は、必ずしも限定されないが、例えば、5℃~80℃、好ましくは15℃~80℃、より好ましくは25℃~50℃である。 By such movement and direct stirring of the processing liquid 116, more complicated stirring is promoted in the processing liquid 116, and a fatty acid ester, which is a reaction product, is produced. The temperature applied in the processing tank 110 is not necessarily limited, but is, for example, 5°C to 80°C, preferably 15°C to 80°C, more preferably 25°C to 50°C.

なお、散液装置200内の回転軸の回転は必ずしも高速(例えば、600rpm以上)で行われなくてもよい。例えば、低速(例えば、80rpm以上300rpm未満)または中速(例えば、300rpm以上600rpm未満)に設定されてもよい。さらに、反応時間は、使用する原料油脂、触媒、アルコール、および水の各量によって変動するため、必ずしも限定されず、任意の時間が当業者によって設定され得る。 Note that the rotation shaft in the liquid dispersion device 200 does not necessarily have to be rotated at high speed (for example, 600 rpm or more). For example, the speed may be set to a low speed (for example, 80 rpm or more and less than 300 rpm) or a medium speed (for example, 300 rpm or more and less than 600 rpm). Furthermore, since the reaction time varies depending on the amounts of the raw material oil, catalyst, alcohol, and water used, it is not necessarily limited and can be set as any time by those skilled in the art.

反応の終了後、生成物および反応残渣は散液装置200の処理槽110から取り出され、例えば、当業者に周知の手段を用いて脂肪酸エステルを含む層と、副生成物グリセリンを含む層とに分離される。その後、脂肪酸エステルを含む層はさらに、必要に応じて当業者に周知の方法を用いて脂肪酸エステルが単離かつ精製され得る。 After completion of the reaction, the products and reaction residues are taken out from the treatment tank 110 of the liquid dispersion device 200 and separated into a layer containing the fatty acid ester and a layer containing the by-product glycerin, for example, using means well known to those skilled in the art. separated. Thereafter, the layer containing the fatty acid ester can be further isolated and purified, if necessary, using methods well known to those skilled in the art.

上記のようにして得られた脂肪酸エステルは、例えばバイオディーゼル燃料またはその構成成分として使用され得る。 The fatty acid ester obtained as described above can be used, for example, as a biodiesel fuel or a component thereof.

以下、実施例により本発明を詳述する。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to Examples. However, the present invention is not limited to these.

(比較例1:試験装置(C1)の作製)
図8に示す試験装置(C1)300を以下のようにして作製した。具体的には、内径130mmの丸底の処理槽310内に、邪魔板320を配置し、邪魔板320の上に、一端に1つのパドル翼330を取付けた回転軸340を挿入した(なお、邪魔板320は図9に示すように、「コ」の字状の2つの部材を十字状に組み合わせた形状を有するものである)。回転軸340の他端を図示しないモータに接続した。このパドル翼330は回転軸340の回転方向に向かって水平方向から45°傾斜した状態で、回転方向に均等に配置された4つの翼部分334が設けられているものであった。試験装置(C1)300について、この処理槽310内に後述する反応液を収容した際の液面332(回転軸340が回転する直前の静置状態の液面を表す)と各部品との位置関係および長さは図8の通りであった。
(Comparative Example 1: Production of test device (C1))
A test device (C1) 300 shown in FIG. 8 was manufactured as follows. Specifically, a baffle plate 320 was placed in a round-bottom processing tank 310 with an inner diameter of 130 mm, and a rotating shaft 340 with one paddle blade 330 attached to one end was inserted onto the baffle plate 320 (note that As shown in FIG. 9, the baffle plate 320 has a shape in which two U-shaped members are combined in a cross shape). The other end of the rotating shaft 340 was connected to a motor (not shown). This paddle blade 330 was inclined at 45° from the horizontal direction toward the rotation direction of the rotation shaft 340, and was provided with four blade portions 334 evenly arranged in the rotation direction. Regarding the test device (C1) 300, the positions of the liquid level 332 (representing the liquid level in a stationary state immediately before the rotating shaft 340 rotates) and each component when a reaction liquid to be described later is stored in the processing tank 310. The relationships and lengths were as shown in FIG.

(比較例2:試験装置(C2)の作製)
図10に示す試験装置(C2)400を以下のようにして作製した。具体的には、パドル翼330の上方に、比較例1で使用したものと同一形状で構成される第2のパドル翼330’を設けたこと以外は比較例1と同様にして試験装置(C2)400を作製した。試験装置(C2)400について、この処理槽310内に後述する反応液を収容した際の液面432(回転軸340が回転する直前の静置状態の液面を表す)と各部品との位置関係および長さは図10の通りであった。
(Comparative Example 2: Production of test device (C2))
A test device (C2) 400 shown in FIG. 10 was produced as follows. Specifically, a test apparatus (C2 ) 400 were produced. Regarding the test device (C2) 400, the positions of the liquid level 432 (representing the liquid level in a stationary state immediately before the rotating shaft 340 rotates) and each component when a reaction liquid to be described later is stored in the processing tank 310. The relationships and lengths were as shown in Figure 10.

(実施例1:試験装置(E1)の作製)
本発明の散液装置に相当するものとして、図11に示す試験装置(E1)500を以下のようにして作製した。具体的には、内径130mmの丸底の処理槽310内に、比較例1と同様の邪魔板320を配置し、邪魔板320の上に、取付具512を介して散液デバイス560を取付けた回転軸540を挿入した。回転軸340の他端を図示しないモータに接続した。
(Example 1: Production of test device (E1))
A test device (E1) 500 shown in FIG. 11, which corresponds to the liquid dispersion device of the present invention, was manufactured as follows. Specifically, a baffle plate 320 similar to that in Comparative Example 1 was placed in a round-bottom processing tank 310 with an inner diameter of 130 mm, and a liquid dispersion device 560 was attached to the baffle plate 320 via a fixture 512. The rotating shaft 540 was inserted. The other end of the rotating shaft 340 was connected to a motor (not shown).

この散液デバイス560は、内径10mmのポリ乳酸製の円筒管を、回転軸540の軸方向に対して30°傾斜しかつ点Pで屈曲するように繋ぎ合わせた管体562,562’から構成されるものであった。さらに、散液デバイス560の下端近傍にはパドル翼530を取付けた。このパドル翼530は回転軸540の回転方向に向かって水平方向から45°傾斜した状態で、回転方向に均等に配置された2つの翼部分534が設けられているものであった。試験装置(E1)500について、この処理槽310内に後述する反応液を収容した際の液面532(回転軸540が回転する直前の静置状態の液面を表す)と各部品との位置関係および長さは図11の通りであった。 This liquid dispersion device 560 is composed of tube bodies 562 and 562' made of polylactic acid cylindrical tubes having an inner diameter of 10 mm and connected so as to be inclined at 30 degrees with respect to the axial direction of the rotating shaft 540 and bent at a point P. It was to be done. Further, a paddle blade 530 was attached near the lower end of the liquid dispersion device 560. This paddle blade 530 was inclined at 45° from the horizontal direction toward the rotational direction of the rotating shaft 540, and was provided with two blade portions 534 equally arranged in the rotational direction. Regarding the test device (E1) 500, the positions of the liquid level 532 (representing the liquid level in a stationary state immediately before the rotating shaft 540 rotates) and each component when a reaction liquid to be described later is stored in the processing tank 310. The relationships and lengths were as shown in FIG.

(実施例2:試験装置(E1)を用いるメチルエステルの製造)
図10に示す実施例1で得られた試験装置(E1)500の処理槽310に、0.423mg-KOH/gの酸価を有するパーム油1100g、液体酵素(液体リパーゼ;Callera Trans L、ノボザイム社製)11g、蒸留水165g、およびメタノール5M当量をそれぞれ添加し、処理槽810内を40℃に保持して回転軸850の回転速度を300rpmに設定してエステル交換反応を行った。当該反応中、処理槽810内の反応液を定期的にサンプリングし、反応液中に含まれるメチルエステル(ME)含量を、ガスクロマトグラフィー(株式会社島津製作所製GC-2030)により測定した。得られた結果を図12の(a)に示す。
(Example 2: Production of methyl ester using test device (E1))
1100 g of palm oil having an acid value of 0.423 mg-KOH/g, liquid enzyme (liquid lipase; Callera Trans L, Novozyme) were placed in the processing tank 310 of the test device (E1) 500 obtained in Example 1 shown in FIG. 11 g of distilled water, 165 g of distilled water, and 5 M equivalent of methanol were respectively added, and while the inside of the treatment tank 810 was maintained at 40° C., the rotation speed of the rotary shaft 850 was set to 300 rpm, and a transesterification reaction was carried out. During the reaction, the reaction solution in the treatment tank 810 was periodically sampled, and the methyl ester (ME) content contained in the reaction solution was measured by gas chromatography (GC-2030, manufactured by Shimadzu Corporation). The obtained results are shown in FIG. 12(a).

また、このサンプリングした反応液から、ガスクロマトグラフィーを用いて各種グリセリドの測定値を入力値とすることにより、油相の残存グリセリドの指標の対数値(ln(BG/BG))を算出した。ここで、BGは、サンプリングした反応液の油相に含まれるモノグリセリド(MAG)、ジグリセリド(DAG)、トリグリセリド(TAG)の濃度を使って
BG=0.2591MAG+0.1488DAG+0.1044TAG
で示される数値であり、BGは反応ゼロ時間(酵素反応が開始される前の油相)におけるBGを指す。得られた結果を図12の(b)に示す。
In addition, from this sampled reaction solution, the logarithm value (ln (BG 0 /BG)) of the index of residual glyceride in the oil phase was calculated by using gas chromatography and inputting the measured values of various glycerides. . Here, BG is calculated using the concentrations of monoglyceride (MAG), diglyceride (DAG), and triglyceride (TAG) contained in the oil phase of the sampled reaction solution.BG=0.2591MAG+0.1488DAG+0.1044TAG
BG 0 refers to BG at zero reaction time (oil phase before enzyme reaction starts). The obtained results are shown in FIG. 12(b).

(比較例3:試験装置(C1)を用いるメチルエステルの製造)
試験装置(E1)の代わりに比較例1で作製した試験装置(C1)を用いたこと以外は実施例1と同様にしてメチルエステルの製造を行った。反応液中に含まれるメチルエステル(ME)含量の測定結果を図12の(a)に示し、当該反応液における油相の残存グリセリドの指標の対数値(ln(BG/BG))の算出した結果を図12の(b)に示す。
(Comparative Example 3: Production of methyl ester using test device (C1))
Methyl ester was produced in the same manner as in Example 1, except that the test device (C1) produced in Comparative Example 1 was used instead of the test device (E1). The measurement results of the methyl ester (ME) content contained in the reaction solution are shown in FIG. The results are shown in FIG. 12(b).

(比較例4:試験装置(C2)を用いるメチルエステルの製造)
試験装置(E1)の代わりに比較例2で作製した試験装置(C2)を用いたこと以外は実施例1と同様にしてメチルエステルの製造を行った。反応液中に含まれるメチルエステル(ME)含量の測定結果を図12の(a)に示し、当該反応液における油相の残存グリセリドの指標の対数値(ln(BG/BG))の算出した結果を図12の(b)に示す。
(Comparative Example 4: Production of methyl ester using test device (C2))
Methyl ester was produced in the same manner as in Example 1, except that the test device (C2) produced in Comparative Example 2 was used instead of the test device (E1). The measurement results of the methyl ester (ME) content contained in the reaction solution are shown in FIG. The results are shown in FIG. 12(b).

図12の(a)に示すように、実施例1の試験装置(E1)を用いて得られたメチルエステルの結果(実施例2)は、比較例1および2の試験装置(C1)および(C2)を用いて得られたメチルエステルの結果(比較例3および4)と比較して、反応初期(例えば反応開始後5時間以内)では、より多くのメチルエステルを生成していた。また、反応後期(例えば22~24時間)でも、実施例1の試験装置(E1)を用いた場合(実施例2)により多くのメチルエステルを生成していた。 As shown in FIG. 12(a), the results of methyl ester (Example 2) obtained using the test apparatus (E1) of Example 1 are different from those obtained using the test apparatus (C1) of Comparative Examples 1 and 2 and ( Compared to the methyl ester results obtained using C2) (Comparative Examples 3 and 4), more methyl ester was produced at the initial stage of the reaction (for example, within 5 hours after the start of the reaction). Further, even in the late stage of the reaction (for example, 22 to 24 hours), more methyl ester was produced when the test apparatus (E1) of Example 1 was used (Example 2).

これに対し、これらの反応系を油相の残存グリセリドの指標の対数値(ln(BG/BG)の観点から評価すると、図12の(b)に示すように、実施例1の試験装置(E1)を用いて得られた当該対数値の結果(実施例2)は、比較例1および2の試験装置(C1)および(C2)を用いて得られた当該対数値の結果(比較例3および4)と比較して、反応を長く続けるほど高くなっており、反応後段において反応速度が速まり、高品質のメチルエステルを生成できたことがわかる。 On the other hand, when these reaction systems are evaluated from the viewpoint of the logarithm value (ln(BG 0 /BG)) of the index of residual glycerides in the oil phase, as shown in FIG. The result of the logarithmic value obtained using (E1) (Example 2) is the result of the logarithmic value obtained using the test apparatuses (C1) and (C2) of Comparative Examples 1 and 2 (Comparative Example Compared to 3 and 4), the longer the reaction was continued, the higher the value was, indicating that the reaction rate became faster in the latter stage of the reaction and that high-quality methyl ester could be produced.

なお、一般に対数表記によって略直線近似が可能となる関係性(グラフ)が得られた場合、その「傾き」が反応速度(速度定数)を示す。ここで、図12の(b)の各グラフを直線近似すると、実施例2(実施例1の試験装置(E1)を使用)のグラフの傾きは0.1826であり、比較例4(比較例2の試験装置(C2)を使用)のグラフの傾きは0.1606であり、比較例3(比較例1の試験装置(C1)を使用)のグラフの傾きは0.1409であった。このことから、実施例1の試験装置(E1)を使用した場合の速度定数が最も大きく、実施例1の試験装置(E1)は、比較例1および2の試験装置(C1)および(C2)よりも上記反応系において優れるものであったことがわかる。 In addition, in general, when a relationship (graph) that can be approximately linearly approximated by logarithmic notation is obtained, its "slope" indicates the reaction rate (rate constant). Here, when each graph in (b) of FIG. 12 is approximated by a straight line, the slope of the graph of Example 2 (using the test device (E1) of Example 1) is 0.1826, and The slope of the graph for Comparative Example 3 (using the test apparatus (C2) of Comparative Example 1) was 0.1606, and the slope of the graph for Comparative Example 3 (using the test apparatus (C1) of Comparative Example 1) was 0.1409. From this, the rate constant when using the test device (E1) of Example 1 is the largest, and the test device (E1) of Example 1 is the same as the test devices (C1) and (C2) of Comparative Examples 1 and 2. It can be seen that the reaction system was superior to that of the above reaction system.

また、図12の(b)において、トリグリセリド濃度が0.2質量%(バイオディーゼル燃料の上限規格値)を下回るときのln(BG0/BG)の値が概ね4であるとの理由から、ln(BG/BG)は少なくとも4以上である場合、高品質なメチルエステルを生成することができたとの指標となる。ここで、実施例1の試験装置(E1)を用いた実施例2の反応系のみが、反応時間24時間でln(BG/BG)の値が4を超えており、上記反応系において優れるものであったことがわかる。 In addition, in (b) of FIG. 12, since the value of ln(BG0/BG) is approximately 4 when the triglyceride concentration is less than 0.2% by mass (the upper limit standard value for biodiesel fuel), ln When (BG 0 /BG) is at least 4, it is an indicator that high-quality methyl ester could be produced. Here, only the reaction system of Example 2 using the test apparatus (E1) of Example 1 had a value of ln (BG 0 /BG) exceeding 4 at a reaction time of 24 hours, and was superior among the above reaction systems. It turns out that it was something.

100,100e,560 散液デバイス
109 底部
110,310 処理槽
111 内壁
112 処理液供給口
114 生成物等出口
115 バルブ
116 処理液
116a 油相
116b 水相
120,120’,120e 流液部材
121,340,540 回転軸
122,122’ 吸液部分
123,123’123e,123’e 吐出部分
124,124’124e 吸液口
125,125’,125a,125’a,125e,125’e 吐出口
128,128’,128a,128’a,128a,128’a,128d,128’d 撹拌翼
129 爪
130d,130’d 薄板
132 液面
140 モータ
200,200e 散液装置
300,400,500 試験装置
320 邪魔板
330,330’,530 パドル翼
332,432,532 液面
334,534 翼部分
512 取付具
100, 100e, 560 Liquid dispersion device 109 Bottom 110, 310 Processing tank 111 Inner wall 112 Processing liquid supply port 114 Product outlet 115 Valve 116 Processing liquid 116a Oil phase 116b Water phase 120, 120', 120e Liquid flowing member 121, 340 , 540 Rotating shaft 122, 122' Liquid suction part 123, 123' 123e, 123'e Discharge part 124, 124' 124e Liquid suction port 125, 125', 125a, 125'a, 125e, 125'e Discharge port 128, 128', 128a 1 , 128'a 1 , 128a 2 , 128'a 2 , 128d, 128'd Stirring blade 129 Claw 130d, 130'd Thin plate 132 Liquid level 140 Motor 200, 200e Liquid dispersion device 300, 400, 500 Test device 320 Baffle plate 330, 330', 530 Paddle blade 332, 432, 532 Liquid level 334, 534 Wing portion 512 Attachment

Claims (7)

回転軸に装着可能な少なくとも1つの流液部材を備える、散液デバイスであって、
該流液部材が、
該回転軸に沿って延びかつ下端に吸液口を有する、少なくとも1つの筒状の吸液部分と、
一端が該吸液部分の上端と連通し、そして他端に吐出口を備えかつ該吸液部分に対して傾斜して延びる、少なくとも1つの吐出部分と、
該回転軸の回転半径方向に沿って延びており、かつ該回転軸の回転に伴って回転可能である撹拌翼とを備える、散液デバイス。
A liquid dispersion device comprising at least one liquid flow member attachable to a rotating shaft,
The liquid flow member is
at least one cylindrical liquid suction portion extending along the rotation axis and having a liquid suction port at the lower end;
at least one discharge portion, one end communicating with the upper end of the liquid suction portion, the other end having a discharge port, and extending obliquely with respect to the liquid suction portion;
A liquid dispersion device comprising: a stirring blade that extends along the rotation radius of the rotating shaft and is rotatable as the rotating shaft rotates.
前記流液部材における前記吸液部分が、前記回転軸の軸方向と略平行に延びる一直線状の管である、請求項1に記載の散液デバイス。 The liquid dispersion device according to claim 1, wherein the liquid absorbing portion of the liquid flowing member is a linear tube extending substantially parallel to the axial direction of the rotating shaft. 複数の前記吸液部分を備え、かつ該吸液部分の前記下端のすべてが前記回転軸に対して同じ位置に設けられている、請求項1に記載の散液デバイス。 The liquid dispersion device according to claim 1, comprising a plurality of the liquid absorption parts, and wherein all of the lower ends of the liquid absorption parts are provided at the same position with respect to the rotation axis. 前記吸液部分が1本の管で構成されており、かつ該吸液部分の前記上端に少なくとも2つの前記吐出部分を備える、請求項1に記載の散液デバイス。 2. The liquid dispersion device according to claim 1, wherein the liquid suction part is constituted by one tube, and the liquid suction part is provided with at least two of the discharge parts at the upper end thereof. 前記撹拌翼が前記吸液部分の外壁に固定されている、請求項1に記載の散液デバイス。 The liquid dispersion device according to claim 1, wherein the stirring blade is fixed to an outer wall of the liquid absorption portion. 処理液を収容するための処理槽と、該処理槽内に設けられている請求項1から6のいずれかに記載の散液デバイスと、該散液デバイスが装着された回転軸とを備える、散液装置。 comprising a processing tank for accommodating a processing liquid, a liquid dispersion device according to any one of claims 1 to 6 provided in the processing tank, and a rotating shaft to which the liquid dispersion device is attached. Sprinkling equipment. 前記処理液が油相および水相から構成されている、請求項6に記載の散液装置。 The liquid dispersion device according to claim 6, wherein the treatment liquid is composed of an oil phase and an aqueous phase.
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