この研究は、オランダの研究機関の研究論文です。

掲載誌：Journal of Chemical Technology & Biotechnology

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

食品グレードのエタノールや中性アルコールを連続的に大規模生産する工程は、非常に多くのエネルギーを使います。著者らは、蒸留と精留という二つの分離工程だけで、工場全体のエネルギー使用量の50〜85%を占めると述べています。

一方で、過去20年ほどの間に分離技術は大きく進歩したにもかかわらず、蒸留酒（スピリッツ）業界は数十年前に確立された多重効用蒸留の構成に依然として大きく依存している、と著者らは指摘します。この論文は、そうした状況を踏まえ、大規模な連続生産に使える「強化された（インテンシファイド）」分離技術を評価することを目的とした展望論文（パースペクティブ）です。ここでいうプロセス強化とは、装置や工程の設計を見直して、同じ生産量をより少ない設備・エネルギーで実現しようとする考え方を指します。

評価にあたって著者らが特に重視したのは、実際の酒類製造の制約の中で使えるかどうかという実用面です。具体的には、食品グレードとしての適合性、コンジナー（発酵で生じる香味成分などの副産物）の扱い、そして既存設備への後付け（レトロフィット）が可能かという三点が挙げられています。

何を検討したか

著者らが中心的な技術課題として挙げるのが、エタノールと水の共沸（きょうふつ）です。常圧下では95.63重量%（96.47体積%）の濃度で共沸点に達し、通常の蒸留ではそれ以上に濃縮できなくなります。ただし著者らは、この壁が問題になるのは高濃度の留出液・中性アルコールの段階に限られ、およそ40体積%で瓶詰めされる多くの完成品スピリッツはそもそもその濃度に近づかない、と整理しています。食品グレードと両立しない分離助剤（マスセパレーティングエージェント）を使わずにこの共沸を破る、あるいは回避するには、工程設計そのものを本当に考え直す必要がある、というのが著者らの立場です。

各技術の評価には、技術成熟度レベル（TRL：Technology Readiness Level）という、研究段階から商用化段階までの成熟度を段階的に示す指標の枠組みが用いられています。さらに著者らは、原料の濃度、目標とする純度、プラントの規模、資本面の制約を結び付けて技術を選ぶための意思決定の枠組みを提案しており、新設プラントと既存設備の改修の双方を想定したものだとしています。

報告された主な評価結果

著者らは、サイクリック蒸留とヒートポンプ利用蒸留を、近い将来すぐに導入できる成熟した選択肢として位置づけています。これらはTRL 7〜9の段階にあり、30〜70%のエネルギー削減をもたらすと報告されています。

新設プラントの設計に適する技術としては、HIDiC（内部熱交換型蒸留塔）が挙げられ、最大77%の削減に達しうるとされています。また、蒸留と膜分離を組み合わせたハイブリッド方式は、高い純度と低いエネルギー需要を両立する、中期的に最も有望な道筋だと評価されています。さらに、発酵とアルコール回収を同時に進められるパススルー蒸留が、従来の枠組みを大きく変えうる選択肢として挙げられています。

この検討が示すこと

著者らの結論は、スピリッツ業界は、他の産業分野ですでに工業的な実用性が示されているプロセス強化技術を採り入れることで、二酸化炭素排出量と運転コストを下げられる有利な立場にある、というものです。

つまりこの論文が伝えているのは、新しい原理の発見というより、既存技術の棚卸しと選び方の整理です。共沸という古典的な制約がどの段階で本当に効いてくるのかを見極め、成熟度と現場の制約に応じて技術を選べるようにすること自体が、エネルギー多消費工程を見直す出発点になる、という見取り図が示されています。

著者：Anton A. Kiss（Department of Chemical Engineering Delft University of Technology Delft The Netherlands）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Anton A. Kiss. Rethinking ethanol separation in continuous spirit production from a process intensification perspective. Journal of Chemical Technology & Biotechnology 2026-08-31. DOI: 10.1002/jctb.70267. 原著ライセンス：CC BY.