JPH02107514A - すぐに溶け、固化しない食品等級のトリポリリン酸ナトリウム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、すぐに溶け、固化（ケーキング）しない、食
品等級のトリポリリン酸ナトリウムを製造するための噴
霧乾燥法に間する。この様な乾燥方法では、固体のトリ
ポリリン酸ナトリウム生成物を製造するために、オルソ
リン酸塩の水溶液を噴霧、急速脱水、及び分子間縮合の
単一操作にかける。

〔従来のｔ支所〕

トリポリリン酸ナトリウムの一段乾燥方法が知られるよ
うになってだいぶたつ、米国特許第２，８９８．１８９
号はトリポリリン酸ナトリウムを作るための慣用の一段
噴霧乾燥方法を記載している。オルソリン酸塩（又はピ
ロリン酸塩）液体は、加熱したガス流と接触して噴霧乾
燥機へ噴霧され、２００℃〜５００℃間の出口ガス温度
を保つことによって、２〜１５秒間でトリポリリン酸ナ
トリウムに乾燥される。トリポリリン酸ナトリウム検査
は９８％〜１００％であると報告されている。

トリポリリン酸ナトリウムはｒ相Ｉ（電型）１及びｒ°
相ＩＩ（ＩＩ型）ｊとよばれる二つの異なった結晶変態
がある。Ｊａｃｓ、　７９号（１９５７年）　３６４７
頁でニドワード（Ｅｄｗａｒｄｓ）及びヘルゾグ（Ｈｅ
ｒｚｏｇ）、は、■型のトリポリリン酸ナトリウムが２
２５℃もの低い温度で最初に形成されることを開示して
いる。しかし結局、電型トリポリリン酸ナトリウムは■
型トリポリリン酸ナトリウムに変えられる。

しかしながら、純粋な電型トリポリリン酸ナトリウムは
、■型から１型への転移温度である、４２０°Ｃ以下の
温度では得られない。■型又は■型のトリポリリン酸ナ
トリウムのいずれかを作７る方法は技術的に良く知られ
ている方法である。例えば、湿ったプロセス酸から噴霧
乾燥機で純粋な■型トリポリリン酸ナトリウムを作る方
法が、米国特許第３，４３８．７２５号に記載されてい
る。この特許は、湿ったプロセス酸から１５％〜３０％
の１型を含む■型を造った熱的プロセス酸から純粋な■
型のトリポリリン酸ナトリウムを造る噴霧乾燥条件が開
示している。乾燥機入口ガス温度は常に４２０℃（■型
から１型への転移温度）未満である。この特許は、これ
らの温度条件下でつくられた■型トリポリリン酸ナトリ
ウム中の電型の源は小さな粒子であることを開示してい
る。これらの小さな粒子は乾燥機の燃焼域で素速く水を
失い、４２０℃以上に加熱されろ。この特許は冷却器排
出ガス流中これらの電型粒子を■型に変えることに焦点
を合わせている。このことは、湿ったプロセス酸中の５
０４及び金属不純物がある決フた限界内にある時に起こ
る。

高い電型含量のトリポリリン酸ナトリウムを作る方法は
英国特許第１，０８９，２４６号に示されている。

この特許は溶解したオルソリン酸塩を単一操作で、噴霧
、急速脱水、及び分子間縮合にふすことにより、４０％
より高い、好ましくは６０％〜はぼ１００％までの相Ｉ
物質（高温変態）を含有するトリポリリン酸ナトリウム
を製造する方法を開示し、特許請求している。この場合
、３：５のモル比のＰ２Ｏ５とＮａ２Ｏを含有するオル
ソリン酸ナトリウムを噴ｍ　ｔｉへ噴霧する一方、４０
０〜５２０℃、好ましくは４２０〜５００℃の温度で噴
ｌＩ搭からオフガスが離れ得るようにし、トリポリリン
酸ナトリウムは１０分未満で、好ましくは４分未満で最
初の４５０℃から２８０℃まで冷却され、またトリポリ
リン酸ナトリウムのまわりのガス相で、約３００ｍｍ水
銀柱、好ましくは１００ｍ水銀柱以下の蒸気分圧値が保
たれる一方、トリポリリン酸ナトリウム相が冷却される
。

高い含量の１型トリポリリン酸ナトリウムを製造する第
二の方法は、英国特許第４．５３６．３７？号に表わさ
れている。この特許は７５％を越える電型物質を含有す
るトリポリリン酸ナトリウムの製造を開示しており、そ
の分析は９０％あるいはそれ以上のトリポリリン酸ナト
リウムであり、１．６０〜！、７゜のＮａ２Ｏ：Ｐ２Ｏ
６比を持つ水溶性オルソリン酸ナトリウム仕込み液を噴
霧乾燥機に噴霧し、１分道の期間以内に２５０℃以上４
２０℃以下の温度で噴霧した仕込み物を脱水し・、乾燥
機から４２０’Ｃ以下の温度を持つトリポリリン酸ナト
リウムを除去し、２０分以内に１５０℃以下まで生成物
を冷却することにより製造される。

〔発明が解決しようとする課題〕

すぐに溶けるトリポリリン酸ナトリウムが多くの用途で
望ましいが、食品製品全体を通してトリポリリン酸ナト
リウムの均一な適用を得るためには食品製品に適用され
る前に、まず第一にトリポッリン酸ナトリウムが溶かさ
れていなければならないような食品産業に於いては、特
に必須のことである。未溶解のトリポリリン酸塩の存在
は、生した溶液が処理されることを困難にし、未ｖｉＪ
解の粒子の十分な量はトリポリリン酸ナトリウム濱τα
を食品に運ぶのに使われる装置のつまりを起こすことに
なろう。

トリポリリン酸ナトリウムの溶解性は（１）粒子の物理
的性質及び（２）結晶型の分布（１型及び口型トリポリ
リン酸ナトリウムの相対比）により制御される。高い表
面積と低いかき密度を持つ粒子が最も速く溶ける。噴霧
乾燥はこの様な粒子を作るための理想的な方法であるの
で、速く溶けるトリポリリン酸ナトリウムのためのより
抜きの方法である。しかしながら、粒子型にかかわらず
、溶解中にトリポリリン酸ナトリウムは時々ケーキング
してしまう。ケーキングすると完全に溶解するのが遅く
なったりあるいは完全溶解を妨げてしまう。ケーキング
は、幾分は結晶型の分布の作用であり、高い夏型含有の
トリポリリン酸ナトリウムは最もわずかしかケーキング
せず、低い夏型含有のトリポリリン酸ナトリウムが最も
ケーキングする。しかしながら、高い量の夏型を含んで
いるトリポリリン酸塩もケーキングを受け、それが本発
明が取組むトリポリリン酸ナトリウムのケーキングを防
ぐという問題である。

トリポリリン酸ナトリウムの製造に於いて、トノポリリ
ン酸ナトリウム（ＳＴＰＰ）に対する理論上のＮａ２Ｏ
／Ｐ２Ｏ５モル比は５：３あるいは１　、６６７である
。実際には、仕込みとして用いられるオルトリン酸ナト
リウム混合物のＮａ２Ｏ／Ｐ２Ｏ５モル比は１．６０〜
１．７０の範囲にあればよく、少なくとも９０％のトリ
ポリノン酸ナトリウムの分析値を持つトリポリリン酸ナ
トリウム生成物を生成する。しかしながら、トリポリリ
ン酸ナトリウムに対する理論値より低いモル比ではトリ
ポリリン酸ナトリウムと共につくられる副生物が、しば
しば水中で溶けない長鎖のメタリン酸塩であるので、ト
リポリリン酸ナトリウムの理論上のモル比よりも低いモ
ル比は、事実上めったに使われない。結果として、Ｎａ
２Ｏ／Ｐ２１）６モル比は殆ど１．６７以下になること
はなく、しばしば溶けないメタリン酸塩がトリポリリン
酸す、トリウム生成物中に存在していないことを確かに
するためにこの値よりも高い値を維持している。

本発明は最終生成物中に約０．４〜０．８重量％の力ｌ
ラムを生成するような量の水酸化カリウム又は可溶性カ
リウム塩を含有しており、１．６０〜１．７０、好まし
くは１．６８０〜１．６９０のＮａ２Ｏ：Ｐ２Ｏ５比を
持つ水溶性オルトリン酸ナトリウム仕込み液を噴霧乾燥
機中に噴霧し；温かいガス流で噴霧した仕込み物を脱水
し、脱水した仕込み物を少なくとも４４０℃から６３０
℃までの温度に加熱してトリポリリン酸ナトリウムを製
造し：噴霧乾燥機から少なくとも４４０℃の温度のトリ
ポリリン酸ナトリウムを取り除き、トリポリリン酸ナト
リウムを冷却器に送って生成物を冷却し、トリポリリン
酸ナトリウムへ少なくとも約１重量％（好ましくは約１
〜２重量％）の水分を添加することならなる、すぐ溶解
し、ケーキングしない、そして７５％以上の■型濃度を
持つ、食品等級のトリポリリン酸ナトリウムの製造方法
を提供している。

上記方法では゛′改良力ルゴンケーキング試験″て試験
してもケーキングしないトリポリリン酸ナトリウムを生
じることがわかった。この試験は、２５０１ビーカーへ
常温蒸留水２００１を添加することにより行われる。ビ
ーカーは磁気攪拌機の頂部にとりつけられ、ｌ”（２，
５４ｃｍ）Ｘ　５／＋６”（０，７９ｃｍ）直径（フィ
ッシャー　（Ｆｉｓｈｅｒ）９−３１１−９）の撹拌棒
がビーカーに加えられ、中央に置かれる。さし当り棒を
中心におくため攪ｎ　ｎを動かし、次いで攪拌機をとめ
ることにより行うと、最も都合がよい。蒸留水２００１
に対し粒状のトリポリリン酸ナトリウム２４ｇをなめら
かにビーカーの中央に加えると平らな相がビーカーの底
に形成される。２分後にトリポリリン酸ナトリウムを加
えた後、攪拌機を最も高い回転に取り替え、攪拌５秒後
に全物質がすぐに分散すれば（底に付着してなければ）
生成物は試験をパスする。

本発明の実施に当り、仕込み液は典型的には１．６０〜
１．７０のＮａ２Ｏ：Ｐ２Ｏ５のモル比を持つ溶解した
オルソリン酸ナトリウム及び／又はビロリン酸塩の水溶
液である。好ましくは、モル比は１．６８０〜１゜６９
０に保たれる。これは１．０６７の理論値よりいくらか
高く、不溶のメタリン酸塩の形成を妨げ、仕込み物質の
トリポリリン酸ナトリウムへの最大転化を確かにするた
めに用いられる。溶液は飽和でないオルトリン酸ナトリ
ウム及び／又はビロリン酸塩の溶液を用いることもでき
るが、噴霧乾燥機中、必要以上の水を蒸発させねばなら
ないことをさけるために、好ましくは飽和溶液かあるい
はできる限り飽和に近いものである。この水溶液に、最
終トリポリリン酸ナトリウム生成物中に０．４〜０．８
％のカリウムが生じる量でカリウム源が加えられる。

カリウム源がなにかは仕込み水ｍ液中に溶けるかぎりは
臨界的ではない。好ましいカリウム源は水酸化力°リウ
ム、及び炭酸カリウム、リン酸カリウム、塩化カリウム
、硝酸カリウム、硫酸カリウム等の様な水に可溶なｙ＃
、＠カリウム塩である。無機カリウム塩でも、炭酸カリ
ウム及び、ビロリン酸カリウム、トリポリリン酸カリウ
ムやそれらの混合物などのリン酸カリウム、の様に、い
かなる残留の異貿鉄類を残さないアニオンを持つ塩が好
ましい、最も好ましいカリウム源は水酸化カリウムであ
る。仕込み液中に溶ける充分な溶解度を持っている有機
酸のカリウム塩を使うことも又可能である。使うことの
できるカリウム塩の中で、蟻酸カリウム、酢酸カリウム
、プロピオン酸カリウム等の様な低級飽和脂肪酸類のカ
リウム塩がある。

仕込み液中で使用するカリウム量は非常に少量で、最終
トリポリリン酸ナトリウム生成物の重量を基に約０．４
〜約０．８重量％のみである。０．８重量％よりも大き
いより多量のカリウムも使用できる。しかし乍ら、本生
成物が食品に使用される場合にトリポリリン酸ナトリウ
ム中の成分として実質的量の別の金属があることは望ま
しくなく、それ故に、食品等級のトリポリリン酸ナトリ
ウム中に許される別の金属の量は、使用されうるカリウ
ムの量を制限する。更に、カリウム塩はナトリウム塩よ
りも高価であり、それ故、経済的理由で、使用されるカ
リウム源の量は大きく過剰になることなく、所望の生成
物を生成するであろう量に減少される。

本発明による噴霧乾燥機の操作に於いて、仕込み液は、
仕込み液中の水分の急速な蒸発、及び仕込み液中のオル
トリン酸塩を少なくとも４４０℃の最小生成物温度を持
つトリポリリン酸ナトリウムへ転化するために加熱した
ガス流と接触して噴霧される。生成物温度は出口ガス温
度を調節することによって調節される；出口ガス温度と
最大生成物温度は実質的に同じである。使用される生成
物温度は少なくとも４４０℃であることが最も重要であ
る。何故なら、これより低い温度はカリウムの充分な添
加と２％までの水分がここで記載の方法で使用されるに
もかかわらず、ケーキングしない生成物を生成しない。

仕込み液中の水酸化カリウム又は可溶性カリウム塩の存
在は、噴霧乾燥機中の仕込み液からトリポリリン酸ナト
リウムを作るための一般の噴霧乾燥技術を少しも妨げな
い。しなしながら、カリウム源の存在は、ケーキングし
ない一定した生成物を確実に生成するために必要、であ
る。カリウム源の添加なしにこの方法で行うことにより
、単独のバッチ中でケーキングしない生成物を得ること
は可能であるが、それらの結果の再現可能性は難しいこ
とがわかっており、最終トリポリリン酸ナトリウム生成
物中の一定したケーキングしない生成物の特性を得るた
めには、本方法の別のパラメーターといっしょにカリウ
ム源の添加を使用することが必要であるとわかってきた
。

少なくとも４４０℃の温度でトリポリリン酸ナトリウム
を回収したら、この生成物を次いで冷却器に送る。冷却
器は水でも空気でもどちらでも冷却することができ１、
問題なしにコンベヤ装置上で操作されることができる温
度まで、トリポリリン酸ナトリウムを冷却する。大概、
室温から１５０℃までの温度が、生成物が冷却器に在る
時に一般に達成される。冷却するために必要な時間は変
えることができ、望む場合はより長い期間使用すること
ができるけれども、一般には２０分で完成される。

トリポリリン酸ナトリウムは次に搭頂水噴Ｗ装置を備え
たスクリューコンヘヤへ送られ、そこで撹拌されながら
、貯蔵ビンへ運ばれる間に水がトリポリリン酸ナトリウ
ム生成物中へ導入され、トリポリリン酸ナトリウム生成
物上への水の散布を確かにする。約１％の水のトリポリ
リン酸ナトリウムへの導入が、トリポリリン酸ナトリウ
ム生成物でのケーキングしない性質を得るために十分で
あることがわかった。約２％までの少し多量の水もいか
なる問題もなく、効果的であることがわかった。しかし
ながら、実質的に約２％を超えて水の量が増大すると、
過剰の水は、それらの過剰量の水の使用が望ましくない
とみなすトリポリリン酸ナトリウムの分析規格書に抵触
する。

上記本発明に於いて、冷却器から出てきたあとて、水は
トリポリリン酸ナトリウムに与えられる。

一方理論的には、トリポリリン酸ナトリウムを冷却して
いる間に水分を与えることも可能であるがこの手順では
、熱いトリポリリン酸ナトリウムからそれ以上の水分が
蒸発するので、更に困難になり水分の水準の調節が更に
もっと困難になる。この理由で、一般には、トリポリリ
ン酸ナトリウムを冷却器に通した後で、所望の水分水準
を得るためにトリポリリン酸ナトリウムへ水を加えるこ
とが好ましい。

次の実施例は空気散大口のある乾燥機の頂部にガス炎源
を持つ市販の噴霧乾燥機で行った。生じた加熱された空
気流が乾燥機を約２７３下るよう炎は入ってきた空気を
すばやく温め、サイクロン分離機へのサイドダクトを通
って出て行き、サクロン分離機でトリポリリン酸ナトリ
ウム粒子が分離され、スフラッパーを通り、空気が送風
機によって強制的に出される煙突まで達して出る。トリ
ボッリン酸ナトリウム仕込み液は、−、Ｍの噴霧ノズル
を通して、乾燥機（ガス）炎へ向かって上方へ向けられ
る。噴霧は、炎を通らないように向けられる。なぜなら
炎を通る炎を冷やし、燃焼を妨げ、煤の形成をおこす。

乾燥機の最も熱い部分、炎の近くては水はまだ蒸発して
いるから、その点では生成物の温度は水の沸点を超えな
い。水の蒸発によって、生成物温度は一般的な乾燥操作
の聞出ロガス温度を超えることはない。出口ガス温度及
び結晶性生成物温度は実質的に同しである。この型の乾
燥機は米国特許第３６６５１４号に記載されている。

トリポリリン酸ナトリウム粒子を乾燥し、乾燥機でか焼
する。形成されたトリポリリン酸ナトリウムの約半分か
ら２７３が乾燥機の底に落ち、そこでコンヘヤーにより
乾燥機へ移される。乾燥機の底での生成物の温度は出口
ガス温度と実質的に同しかわずかに低い。残ったトリポ
リリン酸ナトリウムは出口ガスと共に乾燥機を去り、ダ
クトを通ってサイクロン分離機へ行く。乾燥機の底から
トリポリリン酸ナトリウムはコンベヤーで除かれ、冷却
器へ移され、そこでそれは少なくとも４４０℃の温度か
ら、４０℃〜１５０℃の温度まで約２０分間で冷却され
る。乾燥機の底から回収されたトリポリリン酸ナトリウ
ムとサイクロン分離機から回収されたトリポリリン酸ナ
トリウムの両方とも混合流として冷却器を通過させられ
る。トリポリリン酸ナトリウム試料は自動分析機を使っ
て標準クロマトグラフィー技術により分析された。試料
は、比較のため既知の試料を用いて標準Ｘ線回折技術に
より相Ｉ含量に対して分析された。これらの実施例を行
うに当たり、仕込み液温度は９５℃〜１００℃間に１呆
たれ、液は１，６８０〜１，６９０のＮａ２Ｏ／Ｐ２Ｏ
５比を持っていた。カリウム及び水の添加量は表■に示
す。

同じく種々の実験で用いられた、乾燥機出口温度を表■
に示す。すべての場合、生じた生成物は８７〜９５重厘
％のトリポリリン酸ナトリウムの分析値と、８５〜９０
重量％の相夏含量値と、０．５５〜０．６５ｇ／ｃｃの
かき密度を持っていた。生成物の寸法分布は次の通りで
あるニー１２メツシユ１００重量％、−２０メツシュ９
０〜９５重量％、−３０メツシュア５〜８０重量％、−
６０メツシュ３０〜４０重量％、−１００メツシュ１Ｏ
−１５重量％０表■中の各実験から生じたトリポッリン
酸ナトリウムを、前に記した固化試験に合格したか失敗
したかどうかを決定するため、同試験を行った。

結果を表Ｉに示す。

′　４４０ ０．６ 否 試験８と同じ。

０．５ ０．４ 否 試験８と同じ。

し。

ない。

ン。

０．８ 否 試験３と同じ。

０．８ 否 試験３と同じ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、７５％より多くの I 型濃度を持つ、すぐに溶け、
   固化しない食品等級のトリポリリン酸ナトリウムを製造
   するために、噴霧、急速脱水及び分子間縮合が単一操作
   で行われる方法に於いて、１．６０〜１．７０のＮａ＿
   ２Ｏ：Ｐ＿２Ｏ＿５比を持ち、最終生成物のカリウム０
   ．４〜０．８重量％を生じる量で水酸化カリウム又は可
   溶性カリウム塩を含む、水性オルソリン酸ナトリウム仕
   込み液を、噴霧乾燥機中に噴霧し；高温ガス流で噴霧し
   た仕込み物を脱水し；脱水した仕込みを少なくとも４４
   ０℃〜６３０℃までの温度に加熱してトリポリリン酸ナ
   トリウムを製造し；噴霧乾燥機から少なくとも４４０℃
   の温度を持つトリポリリン酸ナトリウムを除去し；トリ
   ポリリン酸ナトリウムを冷却器に送って生成物を冷却し
   ；少なくとも１％の水分をトリポリリン酸ナトリウム生
   成物に添加する；段階からなることを特徴とする噴霧乾
   燥方法。 ２、トリポリリン酸ナトリウムの温度が少なくとも４４
   ０℃から５００℃までである特許請求の範囲第１項に記
   載の方法。 ３、仕込み液のＮａ＿２Ｏ：Ｐ＿２Ｏ＿５比が１．６８
   ０〜１．６９０である特許請求の範囲第１項に記載の方
   法。 ４、トリポリリン酸ナトリウムに添加する水分含量が１
   〜２重量％である特許請求の範囲第１項に記載の方法。