JPH0138439B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、水酸化アルカリを主要成分とする
触媒溶液を用いた油脂類のエステル交換反応の方
法および装置に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、油脂類の主成分は脂肪酸とグリセリン
のトリエステル（いわゆるトリグリセリド）であ
つて、各油脂類の性状は、そのトリグリセリドを
構成する脂肪酸とグリセリンとの結合位置によつ
て相違するので、この結合状態を変化させれば油
脂類固有の性状を変えることができる。この油脂
類とグリセリンとの結合状態を、ある一定の方向
性をもつて変化させる反応を通常ダイレクトエス
テル交換反応といい、これに対して、全体の脂肪
酸を無作意に並べる反応をランダムエステル交換
反応と呼ぶが、これらの交換反応は、単一種類の
油脂に対しても、また複合種類の混合油脂に対し
ても区別なく可能であり、アルカリ金属、アルカ
リ金属アルコラート、アルカリ金属水酸化物等が
触媒として用いられることはよく知られている。
ここで、アルカリ金属（たとえばナトリウム、カ
リウム等）、アルカリ金属アルコラート（たとえ
ばソジウムメチラート等）を用いる反応は比較的
低温下で行なわれるという利点はあるが、触媒の
取り扱いやすさ、価格、反応収率、製品の着色ま
たは原料油脂の含有水分量によつて受ける影響の
大きさなどの点でかなり問題があり、また、アル
カリ金属水酸化物（たとえばか性ソーダ、か性カ
リ等）を用いる反応は、触媒の取扱いは比較的簡
単であり、製品の着色も少なく後処理も容易であ
るという利点があるものの、触媒の溶解のために
水を使用することから油脂類のケン化反応を起こ
しやすく、これを避けるための可及的速やかな水
分除去工程（通常60℃程度が適当であるといわれ
る）とエステル交換反応を行なう工程（通常140
〜160℃）との二つの工程が不可欠であるとされ
てきた。

エステル交換反応を円滑に進めるためには、油
脂類に対して不溶性である触媒を可能な限り微細
な粒子にして油脂類中に分散させる必要のあるこ
とは当然であつて、そのために従来から種種の動
的ミキサーを用いて油脂類中に触媒を混合、分散
させ、真空系の反応容器内で脱水した後加熱して
反応を進める方法（たとえば、米国油化学協会誌
JAOCS第55巻第803頁）、または油脂類と触媒溶
液とを混合して真空下で噴霧脱水した後加熱して
反応を進める方法、または、これの別法として均
一化した後に脱水する方法（たとえば特開昭58−
79098号公報）等が開示されている。

しかし、種種の動的ミキサーを用いる方法は、
添加触媒中の水分除去にかなりの時間を要し、こ
の間に油脂類の一部はケン化され、また噴霧脱水
を行なう方法は触媒中の水分除去にかなり大掛か
りな装置を必要とするばかりではなく、噴霧によ
つて降下する液温を再び加熱昇温させることも必
要であり、また別法の均質化後に脱水する方法も
前法と単に順序が反対であるというだけであつ
て、やはり装置は大がかりになり、いずれの方法
も好ましいものとはいえない。

〔発明が解決しようとする問題点〕 この発明は、特に水酸化アルカリ触媒を用いる
油脂類のエステル交換反応において、油脂類への
触媒の添加および油脂類と触媒の混合物からの水
分除去という最も重要な工程をきわめて効果的に
行なうための方法および装置の開発を技術的課題
とするものである。

〔問題を解決するための手段〕

上記の問題点を解決するために、この発明は水
酸化アルカリを主要成分とする触媒溶液と油脂類
とを減圧下薄膜状態で混合均質化分散を行ない、
効率よく系内の水分を速やかに除去すると同時に
加熱してエステル交換反応を開始させ、さらにこ
の反応を完結させるために反応に必要な温度に一
定時間保持することを特徴とする油脂類のエステ
ル交換反応の方法（第一発明）、および、水酸化
アルカリを主要成分とする触媒溶液と油脂類とを
効率よく混合、均質、分散を行ない、水を除去し
て加熱しエステル交換反応を開始させ、さらにそ
の反応を完結させる真空遠心薄膜式熱交換装置を
特徴とする油脂類のエステル交換反応の装置（第
二発明）を提供するものであり、以下にこれら発
明の詳細を述べる。

まず、この発明の水酸化アルカリはたとえばナ
トリウム、カリウム等の水酸化物で、これに水の
みまたは水とグリセリンとを加えて触媒溶液とす
る。この触媒溶液中における水酸化アルカリ、グ
リセリンおよび水の配合割合は通常の場合重量比
で１：（２〜３）：（３〜10）であつてしかも油脂
類に対して0.1〜1.0％（重量）に相当する触媒溶
液の添加量であれば、エステル交換反応を円滑に
進めることができて好ましい。

ここで、この発明の油脂類とは、ラード、牛
脂、魚油またはこれらの硬化油等の動物性油脂、
大豆油、ナタネ油、コーン油、パーム油、サフラ
ワー油、綿実油、コメ油、ヤシ油、オリーブ油、
ヒマワリ油またはこれらの硬化油等の植物性油
脂、さらにはこれら動植物性油脂の分別油または
２種以上の混合油であつてもよく、酸価は２以下
好ましくは0.5以下のものが好都合である。そし
てこのような油脂類は完全に溶解させるために予
め約60℃程度まで加温して、ポンプ等で真空遠心
薄膜式熱交換装置に移送することが望ましい。

また、触媒溶液も同装置に送り込み、混合、均
質化、分散させる。

混合、均質化および分散した油脂類と触媒溶液
との混合物は内部のアルカリおよび水によつて油
脂類に対するケン化反応を引き起こすおそれがあ
るので、早急に、たとえば30秒以内に、水分を除
去し、必要とするエステル交換反応を開始させな
ければならない。そのためには、10mm−Hg以下
好ましくは４mm−Hg以下の減圧状態下で、真空
遠心薄膜式熱交換装置を使用すれば、油脂類の中
に微粒的に均一分散し除去が困難であるとされる
水粒子も容易に除去される。

このようにして脱水を終わり、エステル交換反
応が開始した混合物はエステル交換反応を完了さ
せるために反応温度130〜170℃に一定時間（たと
えば１〜45分）保持される。

このようにしてエステル交換反応を完結した混
合物には触媒その他の不純物が残留しているの
で、混合物を反応温度のまま、または冷却して通
常の油脂精製工程に移し、触媒および不純物を除
去後脱臭処理を行なえば、脱臭された精製油脂が
得られる。

〔実施例〕

実施例： まず、第１図に示すような装置を設置した。す
なわち、タンク１の触媒溶液とタンク２の原料油
脂類とがそれぞれポンプで移送され、それが真空
遠心薄膜式熱交換装置３で混合、均質化、分散さ
れエステル交換反応が行なわれ、さらに冷却装置
６から系外に送り出されるようにした装置であ
る。また、真空遠心薄膜式熱交換装置３は、第２
図および第３図に示したように、油脂類と触媒溶
液との混合物が入口５から入り、混合物はブレー
ド６の回転による遠心力によつて側壁に移動し遠
心力とブレードの作用により薄膜状になり、液圧
によつて次第に上部に移動する構造のものであ
り、脱水効率を高めるために外周にジヤケツトを
設け、内部の混合物を加熱昇温できるようにし
た。なお、脱水を終わり、エステル交換反応が開
始し、終了した混合物は液出口７から冷却装置４
へまた生成した水蒸気を主体とするガスはガス出
口８から吸引され系外に排出される。

以上述べた装置を用いて、予め60℃に加熱した
精製パーム油（酸価0.05）を原料油脂とし、か性
ソーダ、グリセリン、水の重量比が10：20：70の
触媒溶液とを真空遠心薄膜式熱交換装置３に送入
して混合、均質化、分散し、４mm^-Hgに減圧し、
150℃に調整した真空遠心薄膜式熱交換装置３で
さらに脱水処理を終え、同時にエステル交換反応
を開始させ、進行させまた完結させた。この実施
例においてエステル交換反応が90％以上行なわれ
るのに必要な最低触媒量は油脂に対して0.12％で
あつた。ここで、反応の進行度はリパーゼによる
油脂の加水分解を利用した２−モノグリセリドの
脂肪酸組成と反応前の脂肪酸組成とを比較して求
めた。

比較例： 実施例に使用したと同じ原料油および触媒溶液
を予備混合し、直ちに４mm−Hgに減圧した状態
で水分を除去し、通常の真空式反応容器（150℃）
によつてエステル交換反応を完結させた。この際
のエステル交換反応が90％以上行なわれるのに必
要な最低触媒量は油脂に対して0.5％であつた。

〔効果〕

以上のことを総合すれば、この発明の方法およ
び装置を利用すれば、水酸化アルカリ触媒を用い
る油脂類のエステル交換反応をきわめて効率よく
実施することができることが明白である。したが
つて、この発明の意義は非常に大きいものである
といえる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の油脂類のエステル交換反応
の方法および装置の実施例を示すための模式化し
た装置図、第２図は真空遠心薄膜式熱交換装置の
拡大縦断面、第３図はその横断面図である。 １，２……タンク、３……真空遠心薄膜式熱交
換装置、４……冷却装置、５……入口、６……ブ
レード、７……液出口、８……ガス出口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水酸化アルカリを主要成分とする触媒溶液と
   油脂類とを減圧下薄膜状態で、混合、均質化、分
   散を行ない系内の水分を速やかに除去すると同時
   に加熱してエステル交換反応を開始させ、さらに
   この反応を完結させるために反応に必要な温度に
   一定時間保持することを特徴とする油脂類のエス
   テル交換反応の方法。 ２ 触媒溶液が水酸化アルカリのほかに、水また
   は、水とグリセリンとを含む水溶液である特許請
   求の範囲第１項に記載の油脂類のエステル交換反
   応の方法。 ３ 触媒溶液が油脂類に対して0.1〜1.0％（重
   量）である特許請求の範囲第１項に記載の油脂類
   のエステル交換反応の方法。 ４ 減圧状態が10mm−Hg以下、好ましくは４mm
   −Hg以下の状態である特許請求の範囲第１項に
   記載の油脂類のエステル交換反応の方法。 ５ 油脂類と触媒の混合物を減圧下薄膜状態で混
   合、均質化、分散を行ない系内の水分を速やかに
   除去すると同時に加熱してエステル交換反応を開
   始させる温度が130〜170℃である特許請求の範囲
   第１項に記載の油脂類のエステル交換反応の方
   法。 ６ エステル交換反応の開始から完結までの所要
   時間が１〜45分である特許請求の範囲第１項に記
   載の油脂類のエステル交換反応の方法。 ７ 油脂類がラード、牛脂、魚油またはこれらの
   硬化油等の動物性油脂、大豆油、ナタネ油、コー
   ン油、パーム油、サフラワー油、綿実油、コメ
   油、ヤシ油、オリーブ油、ヒマワリ油またはこれ
   らの硬化油等の植物性油脂、さらにはこれら動植
   物性油脂の分別油または２種以上の混合油である
   特許請求の範囲第１項に記載の油脂類のエステル
   交換反応の方法。 ８ 油脂類が酸価２以下好ましくは0.5以下のも
   のである特許請求の範囲第１項に記載の油脂類の
   エステル交換反応の方法。 ９ 水酸化アルカリを主要成分とする触媒溶液を
   供給する系統と油脂類を供給する系統と、これら
   系統から供給される触媒溶液と原料油脂類との混
   合物系内の水分を減圧状態下で除去して加熱しエ
   ステル交換反応を開始させ、さらに、その反応を
   完結させる真空遠心薄膜式熱交換反応装置からな
   ることを特徴とする油脂類のエステル交換反応の
   装置。 １０ 触媒溶液が水酸化アルカリのほかに、水ま
   たは水とグリセリンとを含む水溶液である特許請
   求の範囲第９項に記載の油脂類のエステル交換反
   応の装置。 １１ 触媒溶液が油脂類に対して0.1〜1.0％（重
   量）である特許請求の範囲第９項に記載の油脂類
   のエステル交換反応の装置。 １２ 減圧状態が10mm−Hg以下、好ましくは４
   mm−Hg以下の状態である特許請求の範囲第９項
   に記載の油脂類のエステル交換反応の装置。 １３ 油脂類と触媒の混合物を減圧下薄膜状態で
   混合分散を行ない系内の水分を速やかに除去する
   と同時に加熱してエステル交換反応を開始させる
   温度が130〜170℃である特許請求の範囲第９項に
   記載の油脂類のエステル交換反応の装置。 １４ エステル交換反応の開始から完結までの所
   要時間が１〜45分である特許請求の範囲第９項に
   記載の油脂類のエステル交換反応の装置。 １５ 油脂類がラード、牛脂、魚油またはこれら
   の硬化油等の動物性油脂、大豆油、ナタネ油、コ
   ーン油、パーム油、サフラワー油、綿実油、コメ
   油、ヤシ油、オリーブ油、ヒマワリ油またはこれ
   らの硬化油等の植物性油脂、さらにはこれら動植
   物性油脂の分別油または２種以上の混合油である
   特許請求の範囲第９項に記載の油脂類のエステル
   交換反応の装置。 １６ 油脂類が酸価２以下好ましくは0.5以下の
   ものである特許請求の範囲第９項に記載の油脂類
   のエステル交換反応の装置。