JP2010202719A - Method for detoxifying jatropha by ultrasonic electrolysis - Google Patents
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Abstract
【課題】ジェトロファ種子には2%程度のフォルボールエステルが含まれる。該物質には毒性があるので除去することが望ましい。該物質は従来アルカリ等による加水分解で処理されるが、主成分であるグリセリン脂肪酸エステルも加水分解されてしまい、遊離グリセリンの影響で燃焼効率が低下するという課題がある。
【解決手段】ジェトロファ種子圧搾油に、電気分解を促進する液を入れて混合し、該混合液に高圧電流と超音波を印加することにより、フォルボールエステルを分解することで課題を解決する。
【選択図】図2Jetoropha seeds contain about 2% phorbol ester. The substance is toxic and should be removed. The substance is conventionally treated by hydrolysis with alkali or the like, but the glycerin fatty acid ester which is the main component is also hydrolyzed, and there is a problem that the combustion efficiency is lowered due to the influence of free glycerin.
A solution that promotes electrolysis is mixed in JETROPHA seed pressed oil, and the problem is solved by decomposing phorbol ester by applying a high-voltage current and ultrasonic waves to the mixture. .
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、ジェトロファ中のフォルボールエステルを分解して無毒化する処理法、及び該処理法で得られる液体燃料及び固形物に関するものである。 The present invention relates to a treatment method for decomposing and detoxifying phorbol ester in JETROPH, and a liquid fuel and solid matter obtained by the treatment method.
ジェトロファ(Jatropha)とは、トウダイグサ科の落葉低木である和名ナンヨウアブラギリ(南洋油桐、学名:Jatropha curcas)の別名である。該種子は油分に富み、植物性バイオディーゼル燃料の材料(例えば、非特許文献1参照)として、また該種子の圧搾残渣には大豆蛋白に匹敵する栄養価があり、家畜飼料(例えば、非特許文献2参照)として脚光を浴びている。
しかし、ジェトロファ種子には図1に示すようなフォルボールエステル(図中のtetradecanoyl phorbol-13-acetate及びJatropha factors C1 to C6)が2%程度含有され、該物質には毒性がある(例えば、非特許文献3参照)ので解毒することが望ましい。
従来、ジェトロファ種子の解毒法には、溶媒に対する分配率(溶解度)の違いを利用した低級アルコールを用いた抽出法、アルカリ加水分解法、次亜塩素酸等を用いる酸化法等が知られている(例えば、非特許文献2、4参照)。
従来のバイオディーゼル燃料は、主成分であるグリセリン脂肪酸エステルをメチルアルコールでエステル変換して沸点を低下させたものが主流である。しかし、副産物として生成するグリセリンは燃焼効率を低下させる原因となるため、除去しなければならない。そのため、メチルエステル化燃料の製造には高額な設備投資を要するという課題がある。 Conventional biodiesel fuel is mainly produced by ester conversion of glycerin fatty acid ester, which is a main component, with methyl alcohol to lower the boiling point. However, since glycerin produced as a by-product causes a reduction in combustion efficiency, it must be removed. Therefore, there is a problem that expensive capital investment is required for the production of methyl esterified fuel.
また、植物油をエステル変換せずにそのまま燃料に供用するという試みもあるが、エステル変換された燃料に比べて沸点が高く、燃焼効率が低いという課題がある。 There is also an attempt to use vegetable oil as it is without converting to ester, but there is a problem that the boiling point is higher than that of ester-converted fuel and combustion efficiency is low.
フォルボールエステルはアルカリ加水分解で処理できるが、ジェトロファ種子圧搾油に該処理を施すと、主成分であるグリセリン脂肪酸エステルも加水分解されてしまい、グリセリンが遊離して燃焼効率が低下するという課題がある。 The phorbol ester can be treated by alkaline hydrolysis, but if this treatment is applied to JETROPHA seed press oil, the glycerin fatty acid ester, which is the main component, is also hydrolyzed, and glycerin is liberated and the combustion efficiency decreases. There is.
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、従来の問題を解決し、ジェトロファ種子を解毒すると同時にエステル変換せずにそのまま燃料に供用できる高燃焼性液体燃料及び固形物を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and solves the conventional problems, and at the same time detoxifies JETROPHA seeds, a highly combustible liquid fuel and a solid material that can be directly used as fuel without ester conversion. The purpose is to provide.
本発明者らは、上記課題を解決すべく、鋭意検討した。その過程で、フォルボールエステルを含有するジェトロファ種子の圧搾油あるいは残渣に超音波電気分解を施すことによって、グリセリンを遊離せずに含有されるフォルボールエステルを分解し、かつ、該処理物を微細化することで高燃焼性を保持できることを見出した(実施例2参照)。 The present inventors diligently studied to solve the above problems. In the process, the phorbol ester contained without releasing glycerin is decomposed by subjecting the compressed oil or residue of Jetropha seeds containing phorbol ester to ultrasonic electrolysis, and the treated product is It was found that high combustibility can be maintained by miniaturization (see Example 2).
本発明の第一は、図2に示す工程で、フォルボールエステルを分解処理するジェトロファの解毒法である。すなわち、ジェトロファ種子を粉砕し、該粉砕物を圧搾して得られる油もしくは残渣に、電気分解を促進する液を混合し、該混合液を攪拌し、さらに超音波を印加しながら高圧電流を流すことにより、フォルボールエステルを分解することを特徴とする。 The first aspect of the present invention is a method for detoxifying JETROFA in which phorbol ester is decomposed in the process shown in FIG. That is, the oil or residue obtained by pulverizing JETROFA seeds and squeezing the pulverized material is mixed with a liquid that promotes electrolysis, the mixed liquid is stirred, and a high voltage current is applied while applying ultrasonic waves. The phorbol ester is decomposed by flowing.
本発明の第二は、ジェトロファ種子圧搾油に、請求項1記載の処理を施した後、該処理物の粒子径を10μm(ミクロン)以下にまで微細化して得られる液体燃料である。 The second of the present invention is a liquid fuel obtained by subjecting the JETROPHA seed pressed oil to the treatment according to claim 1 and then reducing the particle size of the treated product to 10 μm (microns) or less.
本発明の第三は、ジェトロファ種子圧搾残渣に、請求項1記載の処理を施した後、該処理物に加熱乾燥処理を施して得られる固形物である。 A third aspect of the present invention is a solid product obtained by subjecting the JETROPHA seed press residue to the treatment according to claim 1 and then subjecting the treated product to a heat drying treatment.
本発明によれば、燃焼効率を低減させる原因となるグリセリンを遊離せずに、ジェトロファ種子を解毒するのみならず、微細化することで高燃焼性を保持できるようになる。したがって、高価な投資をせずに解毒された高燃焼性液体燃料及び固形物を供給し得るため、非常に有用といえる。 According to the present invention, it is possible not only to detoxify Jetropha seeds without releasing glycerin which causes a reduction in combustion efficiency, but also to maintain high combustibility by miniaturization. Therefore, it can be said that it is very useful because it can supply detoxified highly combustible liquid fuel and solids without expensive investment.
以下、ジェトロファ解毒法および該方法を施して得られる本発明物について順次説明する。 Hereinafter, the Jetropha detoxification method and the present invention obtained by applying the method will be described in order.
〔ジェトロファ解毒法〕
本発明のジェトロファ解毒法は、図2に示すように、ジェトロファ種子の粉砕、搾油、解毒(超音波電気分解)、脱水、微細化(固形物の場合には、微細化の代わりに加熱乾燥)処理の5工程からなる。
[Jetropha detoxification]
As shown in FIG. 2, the JETROPHA detoxification method of the present invention comprises pulverization, oil extraction, detoxification (ultrasonic electrolysis), dehydration, and refinement (in the case of solid materials, heating instead of refinement). (Drying) The process consists of 5 steps.
本発明の粉砕、搾油並びに脱水処理に関しては、常法をもって対応できる。 The pulverization, oil extraction and dehydration treatment of the present invention can be handled in a conventional manner.
本発明の解毒処理は、ジェトロファ種子の粉砕物を圧搾して得られる油もしくは残渣に、電気分解を促進する液を混合し、該混合液を攪拌し、さらに超音波を印加しながら高圧電流を流すことにより実施する。 In the detoxification treatment of the present invention, the oil or residue obtained by squeezing the crushed product of Jetropha seeds is mixed with a liquid that promotes electrolysis, the mixed liquid is stirred, and a high voltage current is applied while applying ultrasonic waves. It is carried out by flowing.
本発明の電気分解を促進する液は、水であることが好ましい。 The liquid for promoting electrolysis of the present invention is preferably water.
本発明における混合液の攪拌は、混合液の通電性をよくし、フォルボールエステルの分解効率を向上させる目的で実施する。攪拌の回転速度については、300rpmから500rpm程度が好ましい。その際、混合液に可溶化剤を添加すると混合を促進する上で好ましい。 Stirring of the liquid mixture in the present invention is carried out for the purpose of improving the electric conductivity of the liquid mixture and improving the decomposition efficiency of the phorbol ester. The rotation speed of stirring is preferably about 300 to 500 rpm. At that time, it is preferable to add a solubilizer to the mixed solution in order to promote mixing.
本発明における混合液への超音波の印加は、混合液の通電性をよくし、フォルボールエステルの分解効率を向上させる目的で実施する。印加する超音波は、約20kHzから約100kHzの周波数が好ましい。また予め、電気分解を促進する液に超音波を印加しておくと、クラスターが小さくなり、ジェトロファ種子の粉砕物を圧搾して得られる油もしくは残渣と混合しやすくなるため効果的である。 The application of ultrasonic waves to the mixed solution in the present invention is performed for the purpose of improving the conductivity of the mixed solution and improving the decomposition efficiency of the phorbol ester. The applied ultrasonic wave preferably has a frequency of about 20 kHz to about 100 kHz. In addition, it is effective to apply ultrasonic waves to the liquid that promotes electrolysis in advance, because the clusters become smaller and can be easily mixed with oil or residue obtained by squeezing the crushed material of Jetropha seeds.
本発明の電気分解に使用する電圧は、約50ボルトから約300ボルトがフォルボールエステルを効果的に分解する上で好ましい。なお電気分解に使用する電極には、白金、パラジウム、銀、チタン等の金属もしくは炭素で構成される電極棒もしくは電極板が好ましい。 The voltage used for the electrolysis of the present invention is preferably about 50 volts to about 300 volts in order to effectively decompose the phorbol ester. The electrode used for electrolysis is preferably an electrode rod or electrode plate made of metal such as platinum, palladium, silver, titanium, or carbon.
本発明の解毒処理は、ジェトロファ種子に含まれるフォルボールエステルの量によっても変わるが、フォルボールエステルの残存量が10ppm未満になるまで実施することが好ましい。 The detoxification treatment of the present invention is preferably carried out until the residual amount of phorbol ester is less than 10 ppm, although it varies depending on the amount of phorbol ester contained in the Jetropha seeds.
〔本発明物〕
本発明物の液体燃料、固形燃料、飼料並びに肥料は、本発明のジェトロファ解毒処理によって得られることを必須の要件とする。
[Invention]
The liquid fuel, solid fuel, feed and fertilizer of the present invention are required to be obtained by the Jetropha detoxification treatment of the present invention.
本発明の液体燃料は、粒子径が10ミクロン以下にまで微細化された改質燃料であることを特徴とする。この微細化は、本発明の電気分解処理工程における攪拌及び超音波の印加でもある程度は達成されるが、株式会社アンクス社製の高性能燃料改質装置エコプロ(ECOPRO)に例示される微細化処理専用の装置で実施することが好ましい。なお、本発明の液体燃料は、そのまま燃料として供用できるが、軽油と混合してもよい。 The liquid fuel of the present invention is a reformed fuel having a particle size reduced to 10 microns or less. This refinement can be achieved to some extent by stirring and applying ultrasonic waves in the electrolysis process of the present invention, but the refinement process exemplified by the high-performance fuel reformer Ecopro (ECOPRO) manufactured by Anx Corporation. It is preferable to implement with a dedicated device. In addition, although the liquid fuel of this invention can be used as a fuel as it is, you may mix with light oil.
本発明の固形物は、本発明のジェトロファ解毒処理後に加熱乾燥処理したものであることを特徴とする。該加熱乾燥処理は常法で構わないが、温度については、ジェトロファ種子に含まれるフォルボールエステルとは別の毒性物質であるレクチン(lectin)等の蛋白質を熱変性で無毒化するうえで95℃以上の高温が好ましい。 The solid material of the present invention is characterized by being heat-dried after the Jetropha detoxification treatment of the present invention. The heat-drying treatment may be performed by a conventional method, but the temperature is 95 for detoxifying a protein such as lectin, which is a toxic substance different from the phorbol ester contained in JETROPHA seed, by heat denaturation. High temperature of ℃ or higher is preferable.
本発明の固形物の形状は、ペレット状あるいは粉末状等が例示される。 Examples of the shape of the solid material of the present invention include pellets and powders.
本発明の固形物の用途肥料は、固形燃料、飼料あるいは肥料等への用途が例示される。 The use fertilizer of the solid material of the present invention is exemplified as a use for solid fuel, feed, fertilizer or the like.
次に実施例を挙げ、本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に何ら制約されるものではない。 EXAMPLES Next, although an Example is given and this invention is demonstrated in more detail, this invention is not restrict | limited at all by these Examples.
〔ジェトロファの解毒処理〕
株式会社エーアイティー社製の電気分解装置を用いて、ジェトロファ種子の圧搾油に水を5%混合し、500rpmで攪拌しながら、20kHzの超音波と50Vの電圧を3時間印加した結果、フォルボールエステルの含有量を1ppm以下にまで低減することができた。
[Jetropha detoxification treatment]
Using an electrolysis apparatus manufactured by AIT Co., Ltd., 5% of water was mixed with the compressed oil of JETROPHA seeds, and a 20 kHz ultrasonic wave and a voltage of 50 V were applied for 3 hours while stirring at 500 rpm. The content of ball ester could be reduced to 1 ppm or less.
〔ジェトロファ液体燃料〕
実施例1で製造したジェトロファ油を、株式会社アンクス社製の高性能燃料改質装置エコプロ(ECOPRO)を用いて10ミクロン以下の粒子にまで微細化した。該処理物を1:1の割合で軽油と混同し、走行試験を行なった結果、軽油100%の時よりも燃焼効率が約1.1倍に向上した。
[Jetorpha liquid fuel]
The Jetropha oil produced in Example 1 was refined to particles of 10 microns or less using a high performance fuel reformer EcoPro (ECOPRO) manufactured by Anx Corporation. The treated product was confused with light oil at a ratio of 1: 1, and as a result of running test, the combustion efficiency was improved about 1.1 times compared to the case of light oil 100%.
〔ジェトロファ固形物〕
株式会社エーアイティー社製の電気分解装置を用いて、ジェトロファ種子の圧搾残渣100kgに5容量の水を加水し、500rpmで攪拌しながら、20kHzの超音波と50Vの電圧を3時間印加した結果、フォルボールエステルの含有量を1ppm以下にまで低減することができた。それを110℃で4時間加熱乾燥した結果、レクチンの含有量を1ppm以下にまで低減することができた。該乾燥物を粉砕して10kgの粉末を得た。
[Jetropha solids]
The result of applying an ultrasonic wave of 20 kHz and a voltage of 50 V for 3 hours while adding 5 volumes of water to 100 kg of Jetropha seed press residue and stirring at 500 rpm using an electrolysis apparatus manufactured by AIT Co., Ltd. The content of the phorbol ester could be reduced to 1 ppm or less. As a result of heating and drying at 110 ° C. for 4 hours, the lectin content could be reduced to 1 ppm or less. The dried product was pulverized to obtain 10 kg of powder.
本発明によれば、燃焼効率を低減させる原因となるグリセリンを遊離せずに、ジェトロファ種子を解毒し、該処理物に微細化処理を施すことで高燃焼性の液体燃料及び固形物を供給できることが確認された。 According to the present invention, high-combustible liquid fuel and solids are supplied by detoxifying JETROPHA seeds without subjecting to glycerin, which causes a reduction in combustion efficiency, and subjecting the processed product to a refinement process. It was confirmed that it was possible.
このように本発明のジェトロファ解毒法は、高価な投資をせずに解毒された液体燃料並びに固形物を供給する上で非常に有用といえる。 Thus, the Jetropha detoxification method of the present invention can be said to be very useful in supplying liquid fuel and solids that have been detoxified without expensive investment.
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