JPH029893A - 粉末状ショ糖脂肪酸エステルの製造方法 - 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、粉末状ショ糖脂肪酸エステルの工業的な製法
に関する。 更に詳しくは、未発明は、水媒法合成により得られたＳ
Ｅ反応混合物を木を用いて第５製すると１（に、噴霧乾
燥手段によって、経済的に高品質の粉末状ショ糖脂肪酸
エステルを得る技術に関するものである。

【従来の技＃］ （′背＋＋） 曳イＥ、界面活性剤として有用なショ糖脂肪酸エステル
（以後＜（Ｓ　Ｅ　）＞ともいう）は、工業的に、ゾヨ
糖とＣ３〜Ｃ２２の高級脂肪酸メチルエステルとを溶媒
（ジメチルホルムアミドやジメチルスルホキシドなど）
中で適当な触媒下で反応させるか（溶媒法：特公昭３５
−１３１０２）又は溶媒を用いずに水を使石てシ□糖を
脂肪酸石鹸と共に溶融混合物とした後、触媒の存在下に
高級脂肪酸メチルエステルと反応させること（水媒法：
特公昭５１−１４４８５号）により得られている。 しかし、これら二種の合成法のいづれによっても、その
反応混合物中には、目的とするＳＨの他に、未反応の糖
、未反応の脂肪酸メチルエステル、残留触媒１石齢、遊
離脂肪酸等の夾雑物を含んでおり、これらの夾雑物のう
ち含Ｕが曳定凌を越す不純分は、製品と成る以前に除去
されなければならない、特に前者の溶媒法では、近年規
制が特に厳しくなってきているジメチルホルムアミド（
ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）などの高
沸点極性溶媒の除去に煩雑な手数を必要とする。 これに反し、後者の水媒法によれば、反応溶媒が反応混
合物中に混入してくる恐れはないが、矢張り多用の不純
物を含むので、普通、その精製には掻破のイイ機溶媒（
以下、単に（溶媒）という）が利用されるが、精製用溶
媒の利用は、下記の如く−［案内に多（の不利益をもた
らす。 （り爆発１大災の危険性。 （ｉ〉　　ヒの（１）に備えた電気装置の防爆化。 ｔ３）　　、７．の（りに備えた製造装置の密閉化。 ｃ４＋　　１の・′１）に備えた建物全体の耐火構造化
。 （５１ヒの使）、１３）、俣；による固定費の−Ｌ′ｊ
１゜・６ン　溶媒の損耗による原価の一ヒ昇。 ■　製品ＳＥ中に残留する残留溶媒による負効果。 ■　従業はの健康上への悪影響、ひいてはその予防のた
めのシフｌ増加による口数の増大と原価の上昇。 これらの溶媒使用に因る不利益は、特にＳＥの工業的生
産意図する場合、殊に著しい障害となる。それ故、ＳＥ
精製時における精製溶媒の使用を不必要化ならしめる精
製技術の開発は、当業界における切妻な要望である。 （従来技術の問題点〕 そこで従来から溶媒を利用しない精製法が検討され、例
えば代表的なものとして、 （１）酸性水溶液によるＳＥの沈殿方法（英国特許８０
９，８１５　（１９５９）） （２）一般の中性塩水溶液によるＳＥの沈澱法（特公昭
４２−８８５０） などが知られている。 しかし水を精製用溶媒として使用する以上、必然的にＳ
Ｅは含水物として得られるから、水にょる精製を工業的
に可能ならしめるためには、更に精製手段自体に加えて
、含水ＳＥの乾燥手段をも考慮しなければならない。 即ち、ここに乾燥の対象となる含水ＳＥは１通常、水分
８０％以Ｈのものは水溶液状態を、また水分８０％未満
のものはスラリー（泥漿）状をなしているのが普通であ
る。これらＳＥの含水物は、般に４０°Ｃ近辺から急激
に粘度が上昇し、５０℃近辺でＭ高値となるが、該温度
を越えると急激に粘度がドがるという極めて特胃な粘性
挙動を呈する（出願人会社刊（シュガーエステル物語）
１０８頁参照）、このため、単に真空下に加熱して水分
を蒸発させる試みは、著しい発泡現象のため実質的に不
可能である。特に水分蒸発の終期には、ＳＥの持つ軟化
点又は融点の低さという特性（例えばンＷ＠モノステア
レートの軟化点は５２℃近辺、ショ糖ジステアレートの
融点は１１０℃付近）のため、ＳＥ自身が残イ■してい
る水を抱水する傾向を持ち、このことが脱水を一層困難
としている。 そして、若し加熱時の温度が高く、かつ伝熱体との接触
時間が長い場合には、ＳＥ自体分解を起こし、強度の着
色及びカラメル化を引さ起すのみでなく１分解によりｍ
敲した脂肪酸のため酸価も１；Ａシてくる（特公昭３７
−［８Ｂ参照）。 加えて、溶媒と比較して、水の蒸発潜熱が異常に大きい
（５００Ｋｃａ　ｌ／Ｋｇ−Ｔｏ　０以上）こと及び蒸
発温度の高いこと等も乾燥を困難ならしめる一因となっ
ている。 それ故、例えば別層式の乾燥法として、スラリーを加熱
して連続的に真空室へ供給、放出させる、所謂フラッシ
ュ式の乾燥機を用いた場合においても、水の持つ大きな
潜熱のため、充分な脱水、乾燥には種々の困難がつきｍ
ｔい、たとえこれらの困難を克服できたとしても、真空
下で脱水。 乾燥された後のＳＥは、溶融状態にあるため、それを乾
燥機より取出してから融点以下まで冷風等を伏きつけて
冷却し、周孔させ、ｆｋ後に粉砕機で粉砕するという多
くの工程を必要とし、しかも最終の粉砕工程では粉塵／
ｌｌｌ［発の懸念が附随する。 従って１以上のような乾燥に伴う諸問題点を解決するこ
とも、木水媒法精製を実現するための吃要なステップと
なる。 〔発明が解決しようとする課題］ 以上の実情に鑑み、本発明は、水媒法で合成された粗製
ＳＥを、精製用溶媒を使用せずに効果的に精製し、かつ
これを品質低下なしに効率的に粉末化する手段を開発す
ることによって、溶媒の使用に起因する全ての問題を解
決するのを目的とする。 （発明の概念） しかるに、本発明者らは上記課題の解決を目指した研究
の結果、水媒法ＳＥ合成反応混合物に、酸性の水を添加
することにより生成するＳＥの沈澱を酸性の水で洗浄す
る操作を反復することにより、ＳＥに随伴している触媒
由来の塩及びシ璽糖が除去されて精製されたＳＥスラリ
ーが得られること；及び、このＳＥのスラリーを噴霧乾
燥することによって、全く品質の低下なしに、粉末状の
ＳＥをｉ！！！続的に生産できることを発見！、た。 （以下余白） （ｌｌ要） 以上の目的を達成するため１本発明に係る粉末状シー１
ｔＩＡ脂肪酸エステルの製造法は、目的物のショ糖脂肪
酸ニスデルの他、未反応の糖、未反応の脂肪酸メチルエ
ステル、触媒１石鹸及び脂肪酸を含む水媒法ショ糖脂肪
酸エステル合成反応混合物に酸性の水で処理し、生成し
た沈澱物を酸性の水で充分に洗浄した後、中和して噴霧
乾燥することを特徴とする。以下、発明に櫃連する主要
事項につき付脱する。 （水媒法ＳＥ合成反応混合物） 水媒法会成によるＳＨの製造法は、ショ糖を水の存在下
に脂肪酸６鍮と共に溶融混合物とした後、触媒の存在下
に高級脂肪酸メチルエステルと反応させる方法であって
（特公昭５１−１４４８５等）。 その特徴は、その反応混合物が、溶媒法合成による当該
混合物に比較して、石鹸分をより多く含む反面、残留す
る反応溶媒を含まないという利点を持つことである。 この水媒法で合成されたＳＥ反応混合物は、ａね以下の
範囲の組成を右する。 ショ糖脂肪酸エステル　　　＝１５〜７４％未反応糖　
　　　　　　　　＝１．０〜８０％未度応脂肪酸メチル
エステル＝０．５〜１０％炭酸カリウム由来の中性塩　
＝　０．０５〜７％石峙　　　　　　　　　　　：＝１
０〜５０％脂肪酸　　　　　　　　　　＝０．５〜ｌＯ
％このとき、ＳＨのエステル分布は、モノエステル１０
〜７５％（ジエステ、１し以、にが９０〜２５％）であ
る。 そして、脂肪酸メチルエステル、石鹸及び脂肪酸の夫々
に主として含まれる脂肪酸根は、飽和であって、共通の
ＣＩ６〜０２７の炭′ｇ数を持つ。 ｃｍ沈） 次に、Ｌの反応混合物に対して酸性の水を、水：反応混
合物＝５＝１〜４０：１（重量比）・・（＋）式の割合
になるように、更に望ましくは、水：反応混合物ｘ２０
：１（重り比）・・・・・・・・（２）式の割合に加え
ると共に、ｐＨを３．０〜３．５　、９！まし？はｐＨ
３，５とする。 この場合、水の添加割合がにの範囲から外れ、例えば、
水と反応混合物との量比が５未満となった場合は、得ら
れた水溶液の粘度が大となり、実質的に以後の操作が困
難となる。また、逆に、水と反応混合物との借゛比が４
０超過となる稈に過剰の水を加えた場合は、粘度が小と
なって以後の操作が容易となるが、反面、未反応糖等の
回収に際して水分の除去に多大のエネルギーコストを必
要とすることになって、経済性が低下する。 以上の如く酸性側へｐＨ調整されたＳＥ反応混合物の水
溶液を、なるべく５０〜８０℃に保つことによって、目
的とするＳＨの沈澱化が起こり、他方、該反応混合物中
に含まれていた未反応のショ糖及び触媒由来の塩等の不
純物が効率的に水相側へ移行する。 （洗浄） 以北の塩析操作の後、ｐＨ−３，０〜５．５．温度ｌＯ
〜４０℃程度に調整、調温された酸性水を用いて、前述
酸沈工程により沈殿したＳＥケーキを充分に洗浄する。 ここに洗浄用酸性水の調整に使用される酸は１例えば塩
酸、硫酸等の鉱酸及び酢酸、乳酸等の可食性有機酸が適
当であるが、別設例示のもののみに限る訳ではない。 以上の洗浄操作に当たり、酸性水の温度が４０℃以上と
なると、操作が長時間、例えば数ケ月にも及んだとき、
ＳＥの酸分解が懸念されるだけでなく、粘度が上昇して
操作が困難となる。他方。 １０°Ｃ以下の低温の保持には、経済性を軽視した冷凍
機の設備が必要となる。交って、普通は１０〜４０℃、
殊に常温付近での操業が好ましい。 なお、この酸性水によるＳＥケーキの洗浄に際しては１
本ケーキ中に含まれている未反応糖、加えられた中性塩
、及び触媒の中和により副生じた塩の王者を、可能な限
りＳＥケーキから除く必要があるので、ＳＥケーキは、
該酸性水中で、可能な限り小さい粒子径になるまで細断
されているのが望ましい、この目的は、例えば、分散混
合機（例えば特殊機器工業■製（ホモミキサー））、ホ
モジナイザー又はコロイドミル（例えば商品名（マイコ
ロイダー））等の細分化装置により効率的に達成でき、
未反応糖及び触媒由来のｍ及び中性上の王者は、全量沈
澱ＳＥのケーキから酸性水相中に移行する。 但し、実質的に少量であるとは言いながら、この際一部
のＳＥが酸性水相に溶出するのは避けられない、この酸
性水への溶解傾向は、モノエステル含分の多いＳＥ程強
いので、ジエステルやトリエステル分を相対的に増加さ
せることによって事実上抑制できる。 以上の酸性水によるＳＥケーキの洗浄は、洗浄の回数増
加と、洗浄水量の増加によって一層完全となり、かくし
て事実上純粋に近い精製ＳＥを得ることができる。 （泥漿濃度） かくして得られた精製ＳＥのケーキは泥唆（スラリー）
状であるが、このままでは、　ＰＨが酸性側に偏ってい
るので、ＰＨを中性付近になるように調整する。調整さ
れたスラリーは、未反応の糖及び触媒起源の塩を含まな
いが、ＳＥ、未反応の脂肪酸メチルエステル、６醗及び
脂肪酸の四渚を含み、固形分１〜５０％、水分９９〜５
０％の範囲にめることが多い。 木スラリー中の固形分の量は、後述の乾燥処理のため大
略４０％以下であるのが好ましいが、固形分の量比が過
小であることは、乾燥のエネルギーコストの面から望ま
しくなく、通常、４％以上の値であるのが経済的である
。 （噴霧乾燥） 本発明では、ＳＥスラリーの乾燥に際し、特に噴霧乾燥
法を利用する。この乾燥子役の有用性は、本発明者が、
多くの実験事実から見出した固形分４〜４０％のＳＥス
ラリーの脱水乾燥に最適の方法である。因に、既述の如
く、所謂溝型の攪拌型乾燥機で代表される通常の真空乾
燥機を用いた場合も、また、スラリーを連続的に供給し
、加熱して真空室に放出させる所謂フラッシュ式の乾燥
機を用いた場合も、ＳＥの持つ粘度特性や低融点という
性質のため、被処理ＳＥの酸価の上昇、着色、カラメル
化などの品質低下現象を回避することができず、更に後
者の場合には、なお粉塵爆発の危険性も無視できない。 しかるに、発明者が見出した噴霧乾燥手段を採用するこ
とにより、既往乾燥手段の欠点を一挙に解決することが
できる。 本発明における乾燥工程では、スラリー状態の含水ＳＥ
を、ポンプを介して噴霧乾燥塔へＭ統的に供給し、ノズ
ルによる噴霧又は回転円盤（ディスク）の遠心力により
微細な霧状微粒子に分割して乾燥気流と接触させる。こ
れにより水のム発面積が著しく大きくなり、このため極
めて短時間内（噴霧してから数秒以内）に脱水、乾燥を
完了し得る。なお霧化手段としては、含水ＳＥの粘度が
大であるため、回転円盤の利用が望ましい。 （噴霧乾燥条件） ＳＨの溶液又はスラリーの供給温度は４０〜８０℃の間
で任意に変更できるが１品質面の考慮から望ましくは４
０〜６０℃の範囲内の温度を選ぶ。 上記溶液又は泥漿を回転円盤により霧化させる場合、例
えば円盤の直径が５〜１０ｃ■φのときは。 １５．０００〜２４．００Ｏｒｐｍの回転数が適当であ
る。 塔内へ送風される空気は、溶液又は泥漿中の水分を蒸発
させるに必要な８品以上を保有すべきであり、従って空
気温度が低い場合は、より多量の空気量が必要である。 この際の空気温度は１０〜１００℃の広範囲であってよ
いが、対象ＳＥの乾燥効率と熱分解防止とを考慮して、
６０〜８０℃の間の温度を選ぶのが有利である。 送風空気中の湿度も前記の空気温度と共に乾燥効率に関
係する９作業上好適な絶対湿度は、大略、 の範囲であるが、特に、 の範囲にあるのが経済的である。 噴霧乾燥塔へ送る泥漿中の固形分濃度が４０％を超える
と、粘度が著しく増大する結果、噴霧されたスラリーの
粒子径は相対的に大きくなり、その分、水の乾燥が遅く
なり、結果として乾燥塔の内壁に付若し易くなる。故に
、スラリー中の固形分濃度を４０％以下に調整するのが
よい、スラリーの固形分濃度が４０％以下であれば、噴
霧された液滴の直径が４０％超過の場合より小となり、
乾燥され易くなるから、乾燥塔の内壁に付着する懸念も
なくなる。尤も、スラリーの固形分濃度が、例えば３％
未満のように小さくなると、乾燥は容易となるが、所要
エネルギーの面から不経済である。 従って、噴霧乾燥塔へのスラリー供給濃度としては、４
％〜４０％の範囲が適している。 噴霧乾燥塔の所要容積、所要塔経、所要高さなどの諸条
件は、以上の噴霧条件を前提に設計される。塔の設計及
び作業条件が適当であれば、水分５％以下の粉末化され
た乾燥ＳＥが、噴霧乾燥塔のド部より連続的に排出され
る。得られた製品は４熱履歴が短いため品質的に極めて
優れ、かつ乾燥作業用の人員を殆ど必要としない。 【作用】 未反２の糖、未反応の脂肪酸メチルエステル。 触媒１石鹸、及び脂肪酸を含む水媒法ＳＥ合成反応混合
物に酸性の水を加えると、適当な温度の下でＳＥ、未反
応の脂肪酸メチルエステル、６鍮及び脂肪酸が沈殿する
。 次いで、この沈殿を酸性の水で洗浄することにより、本
沈殿中に夾雑する未反応糖及び触媒の中和により副生じ
た塩等の不純物が除去され、精製されたＳＨのスラリー
となる。そしてこの精製スラリーを中和後、噴霧乾燥す
ることにより、水分５％以下の粉末状ＳＥがｉ！ｊ！続
的に生産され、かくして、水媒法で合成された組＄ＳＥ
を、ｊ＆！！！用溶媒を使用せずに、効果的精製し、か
つこれを品質低下なしに効率的に粉末化するという課題
が解決される。

【″Ｊｌ！施例】

以下、実施例により発明実施の７２！ｉ様及び効果を説
明するが、例示は勿論説明のためのものであって、発明
思想の限定又は制限を意図したものではない。 実施例−１ 下表−１の組成で表されろ水媒法ＳＥ反応混合物を乳醜
で中和後、乾燥させた乾物１００ｇに、ｐ）１３．５の
常温塩酸水２，０００ｇを加え、生成した沈澱を濾過し
て固形分３８，１％のケーキを得た。なお濾液中には少
量のＳＥが含まれていた。 本エステル分布：モノエステル８５％、ジエステル以上
は３５％。 」−のケーキに、常温塩酸水（ｐＨ３，８）　２，００
０ｇを加工ホモミキサー（前掲）で、充分攪拌した後、
沈澱を濾取した。この沈殿に、再び酢酸水を加えて再洗
浄する操作を二回行った後、苛性ソーダでＰＨ７，５に
調整した。ｔＡ整された沈殿は３２．２％の固形分を合
有し、その乾燥物は、下表−２の組成を持っていた。な
お洗液（濾液）中には少量ながらＳＥが含まれていた。 表−２ 入口空気温度＝１３５℃、 このスラリーを、６０℃に保ったまま、パイロット噴霧
乾燥塔へ供給し、噴霧乾燥した。乾燥条件は。 噴霧乾燥塔の直径：２．０鵬φ 直筒部の長ざ：　１．５ｖ 回転円盤（ディスク）径：　ｉｔｅｍφ円盤回転数：２
１，００Ｏｒｐｍ であった。 噴霧乾燥塔の下部から得られた粉末状ＳＥは、水分２．
７％、嵩比ｉＱ、４３で、過熱による着色も無く、流動
性のよいものであった。 乾燥は安定して継続でき、尚初心配された、粉末が噴霧
乾燥塔の内部壁に付着する等のトラブルはみられなかっ
た。 なお、ＳＥ中のモノエステル量は屹燵前後を通じ６１％
と全く変化がなく、かつ、酸価にも変化がなかった。

【発明の効果】

以上説明した通り１本発明は、精製用溶媒を使用せずに
水媒法ショ糖脂肪酸エステル合成反応混合物から粉末状
の精製ＳＥを工業的に生産するための一連の技術を開発
し得たことにより、以下の如き多大の効果を奏する。 （１）安価な水のみを用いてＳＥの精製が可能となるこ
と。 （２）ＳＥの乾燥を、常圧下に短時間内に行うことがで
きるため、製品の熱劣化がないこと。 （３）溶剤の爆発、火災の心配がなく、従って、防爆仕
様の高価な電気？ｃ置も不要となること。 （４）溶媒が一切製品に混入する懸念がないこと。 （５）職場の衛生環境が向上すること。 （８）低費用で工業化できること。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　目的物のショ糖脂肪酸エステルの他、未反応の糖、
   未反応の脂肪酸メチルエステル、触媒、石鹸及び脂肪酸
   を含む水媒法ショ糖脂肪酸エステル合成反応混合物に酸
   性の水で処理し、生成した沈澱物を酸性の水で充分に洗
   浄した後、中和して噴霧乾燥することを特徴とする粉末
   状ショ糖脂肪酸エステルの製造方法。 ２　反応混合物の組成が、 未反応のショ糖＝１．０〜８０．０％ 未反応の脂肪酸メチルエ ステル＝０．５〜１０．０％ 触媒＝０．０５〜７．０％ 石鹸＝１．０〜６０．０％ 脂肪酸＝０．５〜１０．０％ ショ糖脂肪酸エステル＝１５．０〜９５％ である請求項１記載の方法。 ３　反応混合物に加えられる酸性の水と反応混合物の重
   層比が、水：反応混合物＝５：１〜４０：１である請求
   項１記載の方法。 ４　酸性の水を構成する酸が、乳酸、酢酸、塩酸及び硫
   酸からなる群から選ばれた酸のいずれかである請求項１
   又は３記載の方法。 ５　反応混合物中の脂肪酸メチルエステル、石鹸及び脂
   肪酸の夫々に主として含まれる脂肪酸根が、炭素数が１
   ６〜２２の共通飽和脂肪酸根を持つ請求項１又は２記載
   の方法。 ６　ショ糖脂肪酸エステルのエステル分布が、モノエス
   テル含分として、１０〜７５％（ジエステル以上が９０
   〜２５％）である請求項１又は２記載の方法。 ７　酸性の水のｐＨ値が、３．０〜５．５である請求項
   １又は請求項３から４のいずれかに記載の方法。 ８　酸性の水の温度が、１０〜４０℃である請求項１、
   ３又は７記載の方法。 ９　噴霧乾燥される沈殿のスラリー（泥漿）が、固形分
   ＝４〜４０％、水分＝９６〜６０％のものである請求項
   １記載の方法。 １０　噴霧乾燥時の送風空気の湿度と温度が、絶対湿度
   ＝０．００８〜０．０５ｋｇ・水／ｋｇ・乾燥空気温度
   ＝１０．０〜１００．０℃ の範囲内に在る請求項１記載の方法。 １１　製品の粉末状ショ糖脂肪酸エステルの組成が、下
   記範囲内に在る請求項１記載の製法。 水分＝０．５〜５．０％ 未反応脂肪酸メチルエス テル＝０．５〜１０．０％ 石鹸＝０．５〜６０．０％ 脂肪酸＝０．５〜１０．０％ ショ糖脂肪酸エステル＝９８．０〜１５．０％