JPH06336493A - ショ糖脂肪酸エステルの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 アルカリ触媒の存在下、ジメチルスルホキシ
ドを反応溶媒としてショ糖と脂肪酸アルキルエステルを
反応させてショ糖脂肪酸エステルを製造する方法におい
て、反応器下部より反応混合物を抜き出し、外部ライン
を通り反応器上部へ循環させながら反応を行う。 【効果】 反応器底部への触媒の堆積がなく、さらに反
応速度の向上が認められ、工業的製造方法として優れて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ショ糖脂肪酸エステル
（以下、ＳＥと略記する。）の製造方法に係る。更に詳
しくは、本発明は溶媒法によってＳＥを製造する際、添
加した触媒を効率よく使用し、反応速度を速めることに
より、工業的に有利な製造方法を提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＳＥは可食性の分散剤、乳化剤或は洗浄
剤等として有用な非イオン性界面活性剤である。従来そ
の製造方法としてＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメ
チルスルホキシド（以下、ＤＭＳＯと略記する。）等の
溶媒中で、アルカリ触媒の存在下、ショ糖と脂肪酸メチ
ルのような脂肪酸アルキルエステルとのエステル交換反
応による方法（特公昭３５−１３１０２）等が知られて
いる。

【０００３】上記エステル交換反応では、添加した触媒
が反応器下部へ沈降しやすく触媒効率の低下や反応器ボ
トムの閉塞をもたらし易い。また発生メタノ−ルの反応
系外への除去の遅れなどから反応速度が遅延する等、工
業的製造方法のための問題点となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ＤＭＳＯ溶
媒存在下でＳＥを製造する際、固体アルカリ触媒を有効
に作用させ反応速度を遅延させることなく工業的安定操
業、および経済的操業方法を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上述の課題
を解決するため鋭意検討した結果、反応混合物を反応器
外へ取り出し、再び反応器内へ循環することによって、
その目的を達成した。すなわち、本発明は、アルカリ触
媒の存在下、ＤＭＳＯを反応溶媒としてショ糖と脂肪酸
アルキルエステルを反応させてショ糖脂肪酸エステルを
製造する方法において、反応器下部より反応混合物を抜
き出し、外部ラインを通り反応器上部へ循環させながら
反応を行うことを特徴とするショ糖脂肪酸エステルの製
造方法に関する。

【０００６】本発明における脂肪酸アルキルエステルと
しては、炭素数６〜３０、好ましくは１２〜２２の飽和
または不飽和脂肪酸（例えばカプロン酸、カプリン酸、
ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン
酸、ベヘニン酸などの飽和脂肪酸；リノ−ル酸、オレイ
ン酸、リノレン酸、エルカ酸、リシノ−ル酸などの不飽
和脂肪酸など）と炭素数１〜６の低級アルコ−ル（例え
ばメタノ−ル、エタノ−ル、プロパノ−ル、ブタノ−ル
など）とのエステルが挙げられる。かかる脂肪酸アルキ
ルエステルは、２種以上の混合物として用いてもよい。
ある種の用途には飽和脂肪酸と不飽和脂肪酸の混合使用
が好ましい。脂肪酸アルキルエステルは、ショ糖１モル
に対して通常０．１〜２０モル、好ましくは０．２〜８
モル使用する。

【０００７】本発明における反応溶媒としては、熱的安
定性、ショ糖に対する溶解性および安全性の点からし
て、ＤＭＳＯが用いられる。溶媒の使用量は、ショ糖と
脂肪酸アルキルエステルとの合計仕込量に対して、通常
２０〜１５０重量％、好ましくは３０〜８０重量％であ
る。本発明におけるアルカリ触媒は、反応系に懸濁状態
で存在するものである。たとえばアルカリ金属水素化
物、アルカリ金属水酸化物、弱酸のアルカリ金属塩等が
有効であり、特に炭酸アルカリ金属塩（例えば炭酸カリ
ウム、炭酸ナトリウムなど）が好ましい。これらのアル
カリ触媒は本発明の反応系において固体として存在す
る。固体の大きさとしては、粒径１ｍｍ以下、好ましく
は５０〜５００μｍのものが用いられる。

【０００８】本発明における反応温度は通常４０〜１７
０℃の範囲が採用され、特に６０〜１５０℃の範囲が好
ましい。反応圧力は上記の温度で溶媒であるＤＭＳＯが
沸騰状態となるのが好ましく、通常１．９〜４３０ｈＰ
ａ、好ましくは６〜３２０ｈＰａの範囲から選択され
る。本発明における反応混合物の外部循環方法として
は、反応器最底部から反応混合物を抜き出し、再び反応
器内の上部（反応液面より上部）側から、複数箇所より
戻すことが好ましい。又、戻すに際して、反応混合物を
霧状にフラッシュさせることが好ましい。

【０００９】本発明における反応混合物の１時間当たり
の循環量としては、反応器内の反応混合物の０．１〜１
０重量倍の範囲が採用される。１０重量倍以上でも、固
体アルカリ触媒を有効に作用させ反応速度を遅延させる
ことがないが、５重量倍以上の循環量で反応速度が飽和
するので、経済的操業方法としては１〜５重量倍の範囲
が好ましい。

【００１０】次に図面を用いて本発明を更に詳しく説明
する。図１は本発明で用いられる反応器および主要な付
帯設備一式を示す概念図である。反応器１には、攪拌機
２、バッフル３、加熱コイル４、抜き出しバルブ５、精
留塔８、凝縮器９、１０が具備されている。反応器１内
に溶媒ＤＭＳＯおよびショ糖を仕込み、加熱して含有水
と共に溶媒の一部を共沸留去し系内を脱水状態とし、そ
の後触媒および脂肪酸アルキルエステルを仕込む。次い
で、真空系、冷却器、加熱コイルを制御し、溶媒ＤＭＳ
Ｏが沸騰する状態で反応を行う。反応中は反応器下部よ
り抜き出しバルブ５、ポンプ６および外部循環ライン７
を経由して反応混合物が抜き出され、反応器内の上部に
循環させる。循環ラインには加熱または冷却手段を付加
することもできる。反応混合物は反応器下部の１ケ所よ
り抜き出されるが、反応器上部への循環にあたっては数
ケ所に分散させて混合効果を向上させることができる。
反応器からの蒸気は溶媒とアルコ−ルであるので、主と
して溶媒は精留塔８、凝縮器９で凝縮し、反応器１に還
流する一方、アルコ−ルは冷却器１０で凝縮し、反応系
外に取り出される。凝縮器１０は図示していない真空系
に接続される。

【００１１】反応器１には通常攪拌器２およびバッフル
３（通常複数枚）があり、かつ好ましくはＤＭＳＯの沸
騰状態で反応が行われる。攪拌混合の状態はかなり良い
ものの液深の関係で反応器下部域は沸騰状態とならず、
固体粒子として存在する触媒は下方に沈降しやすく触媒
効率の低下をきたす。更に、攪拌が十分行われていても
本発明の如く外部循環ラインを用いる反応混合物の循環
をしないと、抜き出しバルブ５に触媒粒子が固結し、反
応終了後、後処理系の次工程ラインの閉塞トラブルとな
る。特に原料ショ糖として乳酸、ギ酸、リン酸等のアル
カリ塩を含有する回収糖を多量に混合する場合塩析効果
によって、固体触媒粒子に起因する固結、閉塞が起こり
易いので本発明は好適である。新糖と回収糖との割合い
は目的とするＳＥの種類、塩類、灰分の許容量、並びに
未反応ショ糖の回収方法等によって大きく異なる。新糖
のみを原料とすることもできるが、通常、塩類を含む回
収糖へ新糖を添加して塩類含有濃度を調製して原料とす
ることもできるし、回収糖のみを原料とすることもでき
る。ショ糖全体中の塩類含有濃度は通常０〜５０重量％
であり、好ましくは０〜３０重量％以下である。溶媒と
ショ糖を合わせた全体中の塩類含有濃度は通常０〜２０
重量％であり、好ましくは０〜１０重量％である。特に
本発明は反応溶媒とショ糖を合わせた全体中の塩類含有
濃度が約１．５重量％以上である場合に効果が大きい。

【００１２】

【実施例】以下に実施例を挙げて詳述するが、本発明は
その要旨を超えない限りこれらの実施例によって限定さ
れるものではない。

【００１３】実施例１ 直径２０ｃｍの錨型攪拌機を付け、及び幅３．５ｃｍの
邪魔板４枚を付けた３０リットル容量の反応器（直径３
０ｃｍ、高さ４３．５ｃｍ）に乳酸カリ０．６３Ｋｇを
含有する回収糖を４．４３Ｋｇ（ショ糖として３．８Ｋ
ｇ、１１．１モル）、および溶媒としてＤＭＳＯ１５Ｋ
ｇを仕込み、攪拌機の回転数を１２０ｒｐｍにして、２
６ｈＰａの圧力で溶媒を沸騰させ、その溶媒蒸気を理論
段数約３段の精留塔および凝縮器で凝縮・還流させ、か
つ２０分後から溶媒の一部を留出させ系内を脱水した。
ＤＭＳＯの留出量が１Ｋｇに達した時点でその留去を止
め、系内液の水分量を測定したところ、０．０５重量％
であった。次いで、これに無水炭酸カリウム（平均粒子
径２１４μｍ）３１ｇ、ステアリン酸メチル２．２Ｋｇ
（７．４モル）を添加し、２６ｈＰａで溶媒を沸騰させ
ながら、その蒸気を精留塔および凝縮器（温度４０〜４
５℃）で凝縮させて、ＤＭＳＯは精留塔上部へ還流する
とともに、生成するメタノ−ルは反応系外へ除去させな
がら反応させた。反応混合物量は約１８ lである。

【００１４】反応混合物の外部循環は、反応器最下部よ
り系外に反応混合物を１００ l／毎時で抜き出し、再び
反応器上部から反応器内へ循環した。従って、循環量は
反応器内の反応混合物の５．６重量倍／毎時となる。反
応温度は平均９０℃で、脂肪酸メチル９９％転換率の到
達時間は６．２時間であった。

【００１５】実施例２ 反応混合物の外部循環量を１８０ l／毎時（循環量は反
応器内の反応混合物の１０重量倍／毎時）に変えた以外
は実施例１と同様に行ったところ、脂肪酸メチル９９％
転換率の到達時間は６．３時間であった。

【００１６】比較例１ 反応混合物の外部循環をしない以外は実施例１と同様に
行ったところ、脂肪酸メチル９９％転換率の到達時間は
７．４時間であった。

【００１７】実施例３ 反応混合物の外部循環量を１００ l／毎時から１０ l／
毎時へ下げた以外は実施例１と同様に行ったところ脂肪
酸メチル９９％転換率の到達時間は７．０時間であっ
た。

【００１８】実施例４ 乳酸カリを含有しない新糖１．４Ｋｇ（４．１モル）、
およびＤＭＳＯ６．３Ｋｇを仕込みＤＭＳＯを還流させ
ながら一部留出させ脱水した後、炭酸カリ６３ｇおよび
ステアリン酸メチル６．６Ｋｇ（２２．２モル）を仕込
んだ以外は実施例１と同様に反応させた。反応混合物液
量は約２０ｌであった。循環量は反応器内の反応混合物
の５重量倍／毎時であった。反応液が実質的に均一にな
った時点で溶媒の留去を開始し、９０℃から１１０℃ま
で反応温度を上げ、真空度を２６ｈＰａから７ｈＰａへ
減圧し、一定に保持した。脂肪酸メチル９９％転換率の
到達時間は１０時間であった。

【００１９】比較例２ 反応混合物の外部循環をしない以外は実施例４と同様に
行ったところ、脂肪酸メチル９９％転換率の到達時間は
１１時間であった。

【００２０】実施例５ 乳酸カリを含有しない新糖を原料にした以外は実施例１
と同様に行ったところ脂肪酸メチル９９％転換率の到達
時間は５．０時間であった。

【００２１】比較例３ 反応混合物の外部循環をしない以外は実施例５と同様に
行ったところ、脂肪酸メチル９９％転換率の到達時間は
５．３時間であった。

【発明の効果】本発明の方法によれば、反応器底部への
触媒の堆積も無く、さらに反応速度の向上も認められ、
工業的製造方法として優れた方法を提供するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】反応器及び主要な付帯設備一式の概念図を示
す。

【符号の説明】

１ 反応器 ２ 撹拌機 ３ バッフル ４ 加熱コイル ５ 抜き出しバルブ ６ ポンプ ７ 外部循環ライン ８ 精留塔 ９ 凝縮器 １０ 凝縮器

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルカリ触媒の存在下、ジメチルスルホ
   キシドを反応溶媒としてショ糖と脂肪酸アルキルエステ
   ルを反応させてショ糖脂肪酸エステルを製造する方法に
   おいて、反応器下部より反応混合物を抜き出し、外部ラ
   インを通り反応器上部へ循環させながら反応を行うこと
   を特徴とするショ糖脂肪酸エステルの製造方法。
2. 【請求項２】 アルカリ触媒が粒径１ｍｍ以下の微粒状
   炭酸カリウムである請求項１の方法。
3. 【請求項３】 ショ糖として塩を含有する回収ショ糖を
   使用する請求項１の方法。
4. 【請求項４】 反応溶媒とショ糖を合わせた全体中に含
   まれる塩濃度が１．５〜１０重量％である請求項１の方
   法。
5. 【請求項５】 反応混合物の１時間当たりの循環量が
   反応器内の反応混合物の０．１〜１０重量倍である請求
   項１の方法。