JP2005008676A - Silica-magnesia formulation for removing iron and method for producing the same - Google Patents

Silica-magnesia formulation for removing iron and method for producing the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a silica-magnesia formulation for removing iron composed of a material authorized as a food additive in Japan and effectively used for applications for refining a liquid food product, and the like, each containing iron which is toxic or unnecessary or in an amount more than necessary including especially refining of an edible oil or the refining of the repetitively used edible oil. <P>SOLUTION: The formulation comprises a silica ingredient and a magnesia ingredient in a ratio to provide a weight ratio (R) represented by the formula R=Sw/Mw (wherein, Sw is the content of the silica ingredient expressed in terms of SiO<SB>2</SB>; and Mw is the content of the magnesia ingredient expressed in terms of MgO) within the range of 1.3≤R≤3.0. At least a part of the silica ingredient and that of the magnesia ingredient form a three-layer structure in which the magnesia ingredient layer is sandwiched between the silica ingredient layers. The formulation has ≥20 μg (Fe)/g iron adsorption ability. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄分除去用シリカ・マグネシア系製剤及びその製造に関するものであり、特に食品精製用製剤として有用な鉄分除去用シリカ・マグネシア系製剤及びその製造法に関する。より詳細には、食用油の精製もしくは繰返し使用により劣化した食用油の再生をはじめ、有害もしくは不要乃至は必要以上の鉄分を含有する濃縮調味液等の液状食品等の精製のために、特に鉄分低減剤として有用な製剤及びその製造に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、シリカ・マグネシア系化合物としては、MgO−SiO−HO系の原料から、オートクレーブ等の密閉容器中、自生圧力下での水熱処理により次のようなケイ酸マグネシウム鉱物が合成されることが知られている。
【0003】
例えば、3MgO−4SiOの組成の共沈物を原料として、280℃で950psiの圧力下で168時間水熱処理すると、タルク型構造のケイ酸マグネシウムが生成することが報告されている(非特許文献1参照)。
【0004】
また、フェロシリコンダストの如き非晶質ケイ酸原料、苦土原料及び水から調製したスラリーを、9kg/cm未満の圧力下で水熱処理して低結晶性の撥水性を有するケイ酸マグネシウム水和物を製造する方法が知られている(特許文献1参照)。
【0005】
さらに、粘土鉱物の酸処理によって得られた活性ケイ酸或いは活性アルミノケイ酸とマグネシウム原料とを水熱処理して、特異な乳化性能を有し、且つ大きい比表面積と吸着能を有する合成層状フィロケイ酸マグネシウムを製造する方法が提案されている(特許文献2参照)。
【0006】
一方、例えばケイ酸ナトリウムと硫酸マグネシウムの複分解反応(共沈反応)によって合成されるケイ酸マグネシウムが市販され、一般の吸着剤として使用されていることも知られている。
【0007】
また、使用済食用油の連続的使用方法として、酸化マグネシウムと白土よりなるシリカ・マグネシウム系ゲルに対し、珪藻土を20〜30重量%の割合で混合してなる吸着剤を、加熱調理後の食用油に対し0.5〜3.0重量%の割合で、食用油の使用毎に油温80〜120℃において混合し濾過する方法が提案されている(特許文献3参照)。但し、ここで言うシリカ・マグネシウム系ゲルを構成している白土とは、指定添加物の二酸化ケイ素(シリカ)とは別に既存添加物として認められている活性白土を指すものであり(非特許文献2)、後で詳述する本発明のシリカ・マグネシア系製剤とは明白に区別されるものである。
【0008】
さらに、食用油の脱酸と劣化油の再生のため、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、合成フィロケイ酸マグネシウム、二酸化ケイ素および活性白土から選択された脱酸剤を粒径50〜200μmに造粒したものを用いることも提案されている(特許文献4参照)。
【0009】
勿論、ごく常識的な方法として、国内で食品製造用に吸着剤やろ過助剤として指定されているもの、例えば、二酸化ケイ素(シリカ)、酸化マグネシウム(マグネシア)、炭酸マグネシウム、酸性白土、活性白土、ケイソウ土、活性炭などを単一使用もしくは併用することによって、劣化食用油の再生が試みられたことは、上段の例を見るまでもなく明らかである(非特許文献3参照)。
【0010】
【非特許文献1】
JULIE CHI−SUN YANG, “Journal of The American Ceramic Society”, 43,No.10(1960), 542−549.
【非特許文献2】
食品衛生研究会/編集,“食品衛生関係法規集”, 中央法規出版(1990),▲1▼406下,▲1▼4104上
【非特許文献3】
河端俊治・他/共編,“食品衛生事典”,中央法規(1979),434−435.
【特許文献1】
特開昭58―9812
【特許文献2】
特開昭61―10020
【特許文献3】
特開2001―207187号
【特許文献4】
特開2001―335793号
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
現在の、資源の有効利用や再利用等の見地、特に食品リサイクル法の推進の目的から、例えば、食品営業で揚油として繰返し使用されている油の劣化を抑えること、劣化により生じた有害成分や不要成分としての各種不純物を除去乃至は低減することにより、油の使用回数を増やしたり、途中における再精製により再利用できるようにすることは極めて有意義なことである。
また、このような繰返し使用により劣化した食用油から各種不純物を除去乃至は低減できる吸着剤を発明することは、上記目的を実現できる材料を提供する意味で極めて有意義なことである。
【0012】
しかしながら、国内で食品精製用の吸着剤やろ過助剤に使用し得るものとして指定されていない、例えば、上述した非特許文献1に記載されているケイ酸マグネシウム鉱物、一般の吸着剤として市販されている複分解法合成ケイ酸マグネシウム、さらに特許文献1、同2及び同4に記載されているケイ酸マグネシウム等は、現在の日本では、食品等の精製の目的には使用できないのが現状である。
【0013】
また、特許文献4に列挙されているもののうち、指定食品添加物でもある酸化マグネシウム等の強いアルカリ性物質の単一物または混合物を、劣化食用油の精製の目的で使用した場合、高温下で、油脂の加水分解を促進したり、遊離脂肪酸と造塩反応を引き起こしたりして、脂肪酸マグネシウム等の金属石鹸類が生成し、処理後の油中に溶解・移行して、油の風味を損ねる等の結果を招きかねないという不安も有する。
【0014】
[揚油の劣化と鉄分低減の重要性]
揚油として用いられる油は、一般に「天ぷら油」と呼ばれるものであり、業務用の場合は「白絞油」とも呼ばれる。また、家庭では生食油としての「サラダ油」を揚油として用いることも多い。これらは原料油も精製工程もほぼ同じであり、「天ぷら」の原料油としてはナタネ油と大豆油が主として用いられている。
一般の揚物の場合の適温は160〜180℃であるが、比較的低温のポテトチップから極端に高温の揚煎餅の場合等も含めると、130〜270℃が揚物の行われる温度範囲である。揚鍋中の油は、消費されるまでに長時間にわたってこのような高温に繰返しさらされるので、油中では酸化や加水分解を主にした種々の変化(劣化)が進行する。
【0015】
揚油の劣化の重要な原因に、熱酸化による酸化重合物、熱重合物、過酸化物、酸化分解物、熱分解物及び着色物質の生成、加水分解による遊離脂肪酸の生成、さらには揚鍋(フライ装置)の内壁面の材質や揚種の成分からの微量重金属分の溶出・移行がある。また、油の上記の酸化反応(劣化)や着色は、油に移行した酸化作用のある鉄や銅あるいはそれらの化合物によって、加熱による再使用時にもフライ後の保存時にも促進される。
【0016】
微量の金属、特に酸化作用のある重金属類が油の酸化を促進することはよく知られている。銅、鉄、マンガン、クロム、ニッケル、バナジウム等で、特に銅は極めて微量で油脂の酸化を促進し、鉄は銅に次いでその作用が強いと言われている。
【0017】
元来、油脂は精製工程を経るとこれら原料由来の重金属類も著しく減少している。例えば、C.D. Evans らの報告では、大豆油の場合、銅0.1 ppm、鉄 5.6 ppm のものが、精製工程を経たサラダ油では銅 0.005 ppm、鉄 0.08 ppmに減少する。
【0018】
繰り返し使用時における重金属分の増加の大部分は、フライ装置の油と接する部分の金属材料及び/又は揚種から溶出・移行してくるものである。そのため、フライ装置等として銅製や真ちゅう製などを使用することは極めてよくないとされ、また、重金属の溶出はないが強度が小さい欠点のあるアルミニウム製も敬遠され、現実的には軟鋼製やステンレス鋼製のものが使われている。
【0019】
上述のように、実際に使われているフライ装置は鉄を主成分とする材質で出来ていることから、装置の油と接する部分から溶出・移行する微量重金属分は大部分が鉄分であると言える。
また、揚種から揚油への移行金属分は、野菜や山菜等からの天然由来の鉄分をはじめとする各種微量金属成分もあるが、畜肉、鯨肉、血合いを含む魚肉などの血液成分由来のヘム鉄に起因する鉄分が多くを占める。
【0020】
このように、繰返し使用により増加する揚油中の重金属類のうち、量的あるいは作用強度的に見て、熱酸化による酸化重合物、過酸化物、酸化分解物の生成など、揚油の劣化促進に最も悪影響を及ぼすものは鉄分であると考えることができる。
したがって、揚油の劣化抑制の実際的管理のためには、油中の鉄分を極力除去することが極めて重要である。
【0021】
食用油の原料油中に含まれる天然由来の微量の重金属類や繰り返し使用により増加した重金属類、特に酸化・分解作用のある鉄分等を除去することによって、人体に有害な過酸化物や、酸化重合物、鉄化合物等からなる着色物質の生成を抑制したり、揚種から発生する水または水蒸気との接触で起こる油の加水分解により生成し、風味に悪影響の大きい遊離脂肪酸を吸着・除去することによって、油を精製もしくは再生することの意義は極めて大きい。また、劣化食用油中に既に含まれている他の有害乃至は不要な成分も同時に吸着・除去できれば更に意義深いことである。
【0022】
従って、食品営業上、繰返し使用により増加した揚油中の鉄分を、吸着剤の使用等により途中で除去乃至は低減することは、解決すべき極めて重要な課題である。
【0023】
ところが、吸着剤の一つとして、その成分上も極めて安全と思われる前記ケイ酸マグネシウムの群は、このような用途にも国内では使用できないのが現状である。
また、食用油の精製や再生を考えた場合、上記非特許文献1に記載されている合成鉱物は、結晶質であるが故に比表面積が小さく、本質的に吸着能が小さいため、このような用途には性能面からも不適当である。特許文献2に記載の合成層状フィロケイ酸マグネシウムも、天然の層状粘土鉱物の酸処理物をケイ酸原料としているが故に、不純物として鉄分を多く含み、肝腎の鉄分吸着能の点でも不満足であり、従って、食用油の精製や食用油の再生などの用途には、特性の点でいずれも不満足である。
【0024】
従って、本発明の主な目的は、日本国内で食品添加物として認定されているものからなり、鉄分の吸着・除去能に優れ、特に食用油の精製や繰返し使用された食用油の再生などの用途に使用される食品精製用製剤として有用な鉄分除去用シリカ・マグネシア系製剤及びその製造方法を提供することにある。
【0025】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、シリカ成分とマグネシア成分とを、下記式:
R=Sw/Mw
式中、Swは、SiO換算でのシリカ成分の含有量であり、
Mwは、MgO換算でのマグネシア成分の含有量である、
で表される重量比(R)が1.3≦R≦3.0の範囲となる割合で含有し、且つシリカ成分とマグネシア成分との少なくとも一部が、マグネシア成分層をシリカ成分層がサンドイッチした三層構造を形成しており、20μg(Fe)/g以上の鉄分吸着能を有していることを特徴とする鉄分除去用シリカ・マグネシア系製剤が提供される。
本発明によれば、また、(A)二酸化ケイ素と(B)酸化マグネシウムもしくはその水和物とを、下記式:
R=Sw/Mw
式中、Swは、SiO換算での二酸化ケイ素の量であり、
Mwは、MgO換算での酸化マグネシウムもしくはその水和物の量である、
で表される重量比(R)が1.3≦R≦3.0の範囲となるように、水の存在下で、少なくとも1時間以上かけて100℃以下の温度で混合し熟成する工程と、熟成後、水分を除去する工程とからなることを特徴とする鉄分除去用シリカ・マグネシア系製剤の製造方法が提供される。
【0026】
本発明の鉄分除去用シリカ・マグネシア系製剤においては、
1.前記重量比(R)が1.9<R<2.1であること、
2.粉末法X線回折像において、回折角2θ(Cu−Kα線)が20±1度、35±1度及び61±1度に前記三層構造に基づくピークを示すこと、
2.比表面積が480m/g以上であること、
3.食用油(特に劣化食用油)の再生処理に使用すること、
が好ましい。
【0027】
【発明の実施形態】
本発明の鉄分除去用シリカ・マグネシア系製剤は、実質上、食品製造用の吸着剤やろ過助剤として認可されているシリカ成分とマグネシア成分とから形成されており、原料であるシリカ(二酸化ケイ素)粒子とマグネシア(酸化マグネシウム)粒子とが、水中で、溶解はしないがナノオーダーの単位粒子(ナノ粒子)として分散し、均一混合されており、それぞれのナノ粒子同士が原子の交換や組み換えを伴うような化学結合(原子間結合)を生成することなく合体して緊密に複合化した製剤である。従って、食用油の精製や繰返し使用により劣化した食用油の再生など、広く食品精製の用途に有効に使用し得るものである。
【0028】
[シリカ・マグネシア系製剤におけるナノ複合化と構造]
本発明においては、シリカ(A)とマグネシアもしくはその水和物(B)とを、水分の存在下で均質に混合して水性スラリーとなし、次いで熟成を行い、さらに、水分を除去することにより、目的とするシリカ・マグネシア系製剤を得ることができる。
【0029】
すなわち、水分の存在下、例えば水中での均質混合により、原料の一つであるシリカ(二酸化ケイ素)がコロイド粒子乃至微細凝集粒子(1次乃至2次粒子)まで解れる。他方のマグネシア(酸化マグネシウム)は、水中に投入されて撹拌もしくは粉砕されると、溶解は殆ど起こらないが、水和により、その結晶(もしくは新たに生成した水和物の結晶)の一部分或いは全部が崩壊もしくは剥離して、マグネシウム水和物(水酸化マグネシウム)からなる単層もしくは2層以上が積層した微細な薄板層状粒子となって水中に分散される。
【0030】
これらの微細粒子が均質に分散したスラリーから水分が除去され、固形分濃度が上昇していくと、シリカの粒子(A)とマグネシア水和物の層状の粒子(B)とが徐々に或いは急激に接近し、それらは互いに反対極性の電荷を帯びていることから、層状の粒子Bの表面に粒子Aが層状且つ面状に配向し、次いで行われる水の除去(脱水)により微粒子同士が緊密に接合し、結果として、マグネシア層状粒子表面部分にシリカ粒子が配向・接合した微小な層構造が形成されるのである。
【0031】
微小層構造の形成に至るナノ複合化の度合いは、製剤中のシリカ成分とマグネシア成分の重量比(R)によって異なる。例えば、R=2付近のところでは、多くの複合粒子で、シリカ成分層がマグネシア成分層をサンドイッチした微小な三層構造が形成されていると考えられる。
【0032】
図1の模式図に示すように、上記重量比が2未満(R<2)で、比較的マグネシアリッチのところ(i)では、上記三層構造を形成するに至っている接合部分(図1の○で囲んだ部分)は少なく、マグネシア成分層の片面だけにシリカ粒子が配向吸着乃至は接合したもの、両面ともシリカが僅かしか吸着されていないもの、あるいは、完全には単層にまで剥離していず、部分的に複数層に積層(図1の□で囲んだ部分)したマグネシア水和物の層状粒子となっているもの等、幾つかの形態の複合粒子が混在している状態と言える。
【0033】
重量比が2付近(R≒2)では、前述したように、シリカ成分層がマグネシア成分層をサンドイッチした三層構造の形成にちょうどよい重量比となっており、模式的には図1の(ii)に示すような微小三層構造を多く有する複合構造になっていると考えられる。
【0034】
さらに、重量比が2を越えて(2<R)、比較的シリカリッチのところ(iii)では、上記三層構造を形成してあまりある多くのシリカの微粒子が、全体にわたる非晶質なマトリックス相を形成しており、その中に、部分的に細分化された極微小の三層構造粒子が、恰も非晶質なマトリックス相全体に吸収されるように希薄に分散している状態と考えられる。
【0035】
これら三様の製剤のナノ複合状態に対する上記の推論は、それらの製剤の粉末法X線回折像によっても裏づけられる(図2参照)。
すなわち、R<2の領域で、シリカがより少ないところでは、マグネシアの水和により生成し、複数層以上に積層している水酸化マグネシウムの微細層状結晶の面指数(001)、(101)及び(110)に基づく3強線が、それぞれ回折角2θ(Cu−Kα線)で18.5度、38度及び51度付近に現れ、前述の微小三層構造に基づくピークについては、シリカが少ないところでは35度付近に低強度で丘状のラインが僅かに現れるだけであるが、シリカの混合量が増えるにしたがって、2θで20度、35度及び61度付近の3箇所に、それぞれ低強度で幅広のピークが現れた。また、当然のこととして、シリカの混合量の増加につれて、18.5度、38度及び51度付近のピーク(水酸化マグネシウムの結晶に基因)は弱くなり、Rが1.5以上ぐらいになると消失した。
【0036】
シリカの混合量が増えて、R=2付近のところでは、前述の微小三層構造を形成しているナノ複合粒子が大部分となり、2θで20度、35度及び61度付近の3箇所に低強度で幅広のピーク(該三層構造に基因)が認められ、水酸化マグネシウム等の結晶に基づくピークは認められない(例えば、図2の実施例5)。
【0037】
シリカの混合量がさらに増えて、2<Rの領域では、前述の微小三層構造を形成しているナノ複合粒子とその構造形成に与らない余剰のシリカからなる非晶質なマトリックス相からなり、Rが7.5以下ぐらいのところまでは、2θで20度、35度及び61度付近の3箇所に低強度で幅広のピーク(該三層構造に基因)が認められるが、Rが10以上ぐらいのところでは、それらのピークはほとんど認められず、2θが22度付近に低強度で幅広のアモルファスライン(シリカマトリックス相の非晶質構造に基因)のみが認められた。
【0038】
本発明において、シリカ成分とマグネシア成分とを、下記式:
R=Sw/Mw
式中、Swは、SiO換算でのシリカ成分の含有量であり、
Mwは、MgO換算でのマグネシア成分の含有量である、
で表される重量比(R)が、1.3≦R≦3.0、特に1.9<R<2.1の範囲となる割合で含有していることが極めて重要である。即ち、後述する実施例及び比較例の結果から明らかな通り、マグネシア成分或いはシリカ成分が必要以上に多いと、鉄分に対する吸着能が低下してしまい、特に繰り返し使用後の食用油からの鉄分の除去を目的とする用途には不適当となってしまう。
【0039】
前述したように食品油脂中の重金属成分、特に鉄と銅は微量でも品質劣化の原因になると言われている。食用油の精製もしくは再生のためには、油中の鉄分等を除去することによって、繰返し使用時の有害な酸化物の生成や加熱着色を抑制することが重要である。本発明の製剤では、シリカ成分とマグネシア成分とを上記量比で含有することにより、鉄等の重金属成分、特に有機成分と結びついた鉄分等に対して優れた吸着性を示す。
【0040】
また、シリカ成分とマグネシア成分との少なくとも一部が、マグネシア成分層をシリカ成分層がサンドイッチした微小三層構造を形成していることが重要である。即ち、このような三層構造が部分的であれ大量に形成されていることから、本発明の製剤は、鉄以外の重金属成分のみならず脂肪酸成分に対しても優れた吸着特性を示すものと思われる。
【0041】
これらの吸着のメカニズムは定かでないが、マグネシア成分層にシリカが層状に配向した三層構造の、例えば末端部分には、マグネシア成分層と緊密に接合せずにルーズな配向面を余し持っているようなシリカ成分層の部分(図1の点線の四角で囲んだ部分)があって、あたかもその空位の部分(図1の点線の丸の部分)に重金属成分の金属部分を挟み込むように吸着したり、層構造の端面やシリカ成分が接合していないマグネシア成分層の露出部分面に遊離脂肪酸を直接化学吸着したりすることが考えられる。
【0042】
また、三層構造を形成する過程で、結晶性で低比表面積のマグネシア成分が層状に剥離し、結果として生成した微小三層構造粒子もそれら同士の積層はなく、ランダムに分散した状態なため、化学的にマイルドなシリカ成分層からなる広大な粒子表面に、重金属成分や遊離脂肪酸あるいは他の物質が物理的に吸着される要素も大きいと考えられる。
【0043】
一方、単なるシリカとマグネシアとの乾式混合物またはマグネシア単一物の添加では、後述の試験法での鉄分吸着能はやや大きいものもあるが、油脂からの遊離脂肪酸であるステアリン酸やオレイン酸などとマグネシア成分との造塩反応が生じ、金属石鹸である脂肪酸マグネシウム塩が生成してしまい、この結果、安定した脂肪酸吸着能を示さなくなってしまうばかりか、生成した脂肪酸マグネシウム塩が油に溶解・移行して著しく風味を損なう可能性もある。
しかるに本発明では、マグネシアの少なくとも一部にシリカが層状に配向した界面を形成することにより、上記の造塩反応を抑制し、優れた脂肪酸吸着能を安定して確保することが可能となる。
【0044】
また、例えばマグネシア単一物などにおいて、見掛けの鉄分吸着能(計算値)がやや大きく出るのは、本試験法で用いる標準鉄化合物の錯体構造が、強いアルカリ性による分解などにより変化して不溶性となり、油に残存(溶存)しなくなるためではないかと考えられる。
但し、畜肉、鯨肉、血合いを含む魚肉などの血液成分由来のヘム鉄に起因する鉄分を多く含むような、実際の、繰返し使用後の劣化油の場合などでは、鉄成分がより安定な構造のためか、上記のような遊離のマグネシウム成分の作用によっても処理油の残存鉄分はそれほど低減されない。
【0045】
[鉄分吸着試験]
本発明の製剤の特徴的性能である重金属吸着能を代表的に示し、実用的にも最も重要な対象成分である鉄分の除去能は、鉄分吸着能によって評価される。油中の鉄分を吸着し、除去する能力をはかるとき、その試験は、他の一般の試験と同様に、より単純化された一定の条件下で行われるべきである。実際の揚油の系では、その油脂成分は一定でなく油脂であるグリセライド(エステル)中の脂肪酸組成も千差万別である。また、その中に含まれる有機成分と結びついた鉄分の化合形態も常に一定のものではなく、特定も困難である。
実際に、揚種として畜肉や魚肉類が多く使われ、血液成分由来のヘム鉄に起因する鉄分が多く含まれるような系では、特に効果的な鉄分吸着が起こり、逆にそれらがあまり含まれず、揚鍋の材質から溶離してくる鉄分が主で、しかも含有鉄分が微量の系では、あまり効果的な吸着は起こらない傾向も見られる。
【0046】
本発明では、試験試料の鉄分除去能について、次のように単純化した系で吸着試験を行い、吸着前後の油中の鉄分量を、原子吸光光度法を用いて求めることにより一定の評価を試みた。
すなわち、液体の油脂の代わりに、同様の油状液体であるオレイン酸エチル(エステル)を用い、それに、有機鉄成分として原子吸光標準品にも使われる4−シクロヘキシル酪酸鉄(III)を溶かして、常温でほぼ飽和濃度の有機鉄溶液(1.00±0.15μg(Fe)/g)を調製し、これを、微量金属成分を含んだ揚油のモデル油とする。
本発明者らは、このモデル油を用いて、後に実施例で詳述するように、試料の有する重金属除去能を鉄分吸着能として評価できるに至ったのである。
【0047】
本発明のシリカ・マグネシア系製剤は、粉末法X線回折により、図2に示すようなX線回折像を示し、前記のような微小三層構造の形成は、かかるX線回折像において、回折角2θ(Cu−Kα線)が20度、35度及び61度の付近にそれぞれ低強度で幅広のピークを示すことから確認することができる。また、各ピークが幅広でブロードであることから、ケイ酸マグネシウムの結晶が生成しておらず、本発明の製剤は、実質上、半晶質もしくは非晶質であることが判る。
【0048】
[好ましい特性]
このように、本発明のシリカ・マグネシア系製剤は、シリカ成分とマグネシア成分とを一定の量比で含有し、且つシリカ成分層がマグネシア成分層をサンドイッチした微小三層構造を含有していることから、20μg(Fe)/g以上、好ましくは25μg(Fe)/g以上、特に好ましくは28μg(Fe)/g以上の鉄分吸着能を示し、食用油に含有している鉄分を有効に吸着除去することができ、食用油の精製や繰り返し使用された食用油の再生などの用途に極めて有効に適用される。
【0049】
本発明のシリカ・マグネシア系製剤は、そのシリカ成分とマグネシア成分が互いに遊離していず、緊密に複合しているために、その懸濁液のpHが8.6乃至10.0、特に8.7乃至9.0の範囲にあることが特徴である。
【0050】
本発明のシリカ・マグネシア系製剤は、鉄分やその他の不純物(例えば遊離脂肪酸や着色成分)を安定に吸着除去し得るという点で、比表面積が480m/g以上、更に550m/g以上、特に650m/g以上であることが好適である。
【0051】
[好ましい剤形]
本製剤は、5μm未満の粒子含有率が20体積%以下、更に12体積%以下、特に10体積%以下の粒度分布を有している粉末であることが好ましい。即ち、5μm未満の粒子含有率が上記範囲である粉末を用いることにより、安定して均一な精製処理(吸着処理)を行うことができ、処理後の液(食用油等)のろ過性を高め、製剤を容易に分離することが可能となる。
【0052】
また、上記のような粒度分布を有する粉末として使用する代わりに、直径もしくは長径が5μm乃至5mmである球状もしくは楕円球状、或いは径が0.5mm以上で且つ軸長が50mm以下の円柱形状粒子として使用することもできる。即ち、このような大きさで所定形状の粒状物として使用することによっても、ろ過性等を高めることができる。
かくして得られるろ過性の良好なシリカ・マグネシア系製剤は、例えば使用途中における揚油に0.5〜3.0%の濃度で添加して吸着・ろ過するバッチ処理のみならず、揚油の循環乃至は流通ろ過による断続若しくは連続処理への利用が可能である。
【0053】
[シリカ・マグネシア系製剤の製法]
上述した本発明の食品精製用製剤を製造するためには、原料として、(A)二酸化ケイ素(シリカ)と(B)酸化マグネシウム(マグネシア)もしくはその水和物とを使用する。
これらは、何れも食品製造用のろ過助剤もしくは吸着剤として認可されており、従って、これらの使用により食品精製としての用途が制限されることはない。
【0054】
また、シリカ(A)及びマグネシアもしくはその水和物(B)としては、後述するナノ粒子化が容易となるものを選択するのがよい。
例えば、シリカとしては非晶質の含水タイプのものが好適であり、ゲル法或いは沈降法の何れで製造されたものであってもよいが、一次粒子の小さいものが好適であり、比表面積が150m/g以上、特に300m/g以上であるものが好適である。
またマグネシア或いはその水和物としては、結晶子の小さいものが好ましく、且つ経時による炭酸化が進んでいないものがよい。比表面積が50m/g以上、特に100m/g以上である粉末が好適に使用される。
【0055】
上記のシリカ(A)とマグネシアもしくはその水和物(B)は、既に述べた通り、重量比R(Sw/Mw)が1.3≦R≦3.0、特に1.9<R<2.1の範囲となる割合で使用する。即ち、このような量割合で使用することにより、種々の特性がバランスよく発現し、種々の成分、特に鉄分等に対する優れた吸着特性を確保することができる。
【0056】
本発明においては、上記のシリカ(A)とマグネシアもしくはその水和物(B)とを、水分の存在下で均質に混合して水性スラリーを調製し、次いで熟成を行い、さらに、水分を除去することにより、目的とする鉄分除去用シリカ・マグネシア系食品精製用製剤を得ることができる。
【0057】
水性スラリーの調製において、各原料(A)、(B)や水の投入順序等に制限はないが、凝集やゲル化現象(増粘)が起こると、前述した微細粒子化(ナノ粒子化)や微小三層構造化等の進行が妨げられるおそれがある。このために、水性スラリーの固形分濃度は低い方が好ましいが、生産性や経済性の見地からは固形分濃度は高い方がよい。従って、固形分濃度は3乃至15重量%、特に8乃至13重量%の範囲にあるのが好適である。
【0058】
また、ゲル化は加熱によっても生じやすくなるが、上記のような均質混合及び熟成は、100℃以下の温度、特に50乃至97℃の温度で行うのが好ましい。
【0059】
原料(A)及び(B)の均一混合による水性スラリーの調製及び熟成は、攪拌翼を備えた攪拌槽中で攪拌下に行うのが一般的であるが、湿式ボールミルやコロイドミルによる粉砕もしくは分散下で行うこともできる。
熟成は、前述したナノ粒子化(微細粒子化)及びシリカ粒子の層状配向化を十分に行うための工程であり、水性スラリーの調製のための均質混合及び熟成は、温度やスラリーの仕込み容量等によっても異なるが、少なくとも0.5時間は必要である。また、温度が高いほど短時間で行うことができる。一般には、1乃至24時間、特に3乃至10時間程度かけて混合及び熟成が行われる。
【0060】
熟成後の水分除去は、スプレー乾燥機やスラリー乾燥機等を用いての蒸発乾燥により行われるが、ろ過や遠心分離等の手段によりある程度の脱水を行った後に、箱形乾燥機、バンド乾燥機、流動層乾燥機等を用いて乾燥を行ってもよい。
【0061】
上記のようにして、例えば水分含有率が10重量%以下であり、脱水により原料粒子である二酸化ケイ素(シリカ)粒子とマグネシア粒子とが緊密に複合化し、少なくとも一部のシリカ粒子層がマグネシア層状粒子に並行に接合した微小層構造を有するシリカ・マグネシア系製剤が、顆粒状、粉状、ケーキ状或いは団塊状で得られる。
これらは、必要により、粉砕・分級、或いは成形を行い、所望の粒子形状として、例えば食品精製の用途に供される。
【0062】
上記の粉砕は、それ自体公知の乾式粉砕法により行うことができ、例えばアトマイザーの如き衝撃式粉砕機や、乾式ボールミル、ローラーミル、ジェットミルなどを用いて行なうことができる。
また、分級は、通常の乾式分級機を用い、重力分級、遠心分級、慣性分級等によって行われる。
このような粉砕及び分級によって、例えば5μm未満の微細粒子含有率が20体積%以下の粉末の形で、本発明の食品精製用シリカ・マグネシア系製剤が得られる。
【0063】
また、成形は、転動造粒、流動層造粒、攪拌造粒、解砕造粒、圧縮造粒、押出造粒等、任意の方法で行うことができるが、一般的には、粒があまり硬くならず、且つ容易に粉化しない程度の強度を有するように成形されるのがよい。このような成形により、例えば、直径もしくは長径が5μm乃至5mmである球状もしくは楕円球状、或いは径が0.5mm以上で、且つ軸長が50mm以下の円柱形状粒子の形で、本発明の食品精製用シリカ・マグネシア系製剤が得られる。
【0064】
このようにして得られる本発明のシリカ・マグネシア系製剤は、既に述べた通り、食品添加物として認可されているシリカ及びマグネシア成分からなり、食品精製の用途に有効に適用できるばかりか、種々の不要成分に対する吸着性に優れており、特に、シリカ成分層がマグネシア成分層をサンドイッチした微小三層構造を有していることから、鉄分吸着能が著しく高い。
繰返し使用により劣化し、鉄分を多く含む揚油の再生をはじめ、同様に鉄分を多く含む魚貝類エキスや畜肉エキス等の濃縮調味液の原料・煮汁から鉄分を除去し、加熱濃縮時の褐変反応(メイラード反応)を抑制し、風味や栄養価の低下を防止する目的や、清酒の着色成分である鉄化合物(フェリクリシン)を除去して脱色する目的にも、有効に使用される。
また、前述したように、食品以外の広く有用な液状物等から不純物としての重金属成分、特に鉄分の吸着・除去による精製、ひいては水の浄化・精製等にも有効に使用することができる。
【0065】
また、脂肪酸吸着能の高いシリカ・マグネシア製剤(0.1≦R≦1.9)やメチレンブルー吸着能と揮発性塩基吸着能の高いシリカ・マグネシア製剤(2.1≦R≦50)を適宜組み合わせて併用したり、一般に吸着剤やろ過助剤として食品精製用に使用されている前記の活性白土や活性炭などと併用することによって、劣化食用油の各種不純物を広範に低減し、より高度な再生処理を行うこともできる
また、必要に応じて、セピオライト、アタパルジャイト、ドーソナイト及びこれらの焼成物を本発明のシリカ・マグネシア系製剤に加えることにより、粒子強度を向上させることもできる。
さらには、本発明のシリカ・マグネシア系製剤を、酸化防止剤、例えばハーブ抽出油、L−アスロルビン酸ステアレート、トコフェノール、ポリフェノール、エピグロカテキンガレート、クエン酸イソプロピル、BHT、BHA、セザモール、セザモリン、γ−オリザノール、没食子酸プロピルなどと併用することもできる。
このような他の精製剤との組み合わせによれば、劣化食用油以外の多くの液状食品を高度に精製処理することが可能となる。
以下に、本発明の実施例について述べる。
【0066】
[試験方法]
本明細書における各特性項目の試験方法は以下によった。
1.鉄分吸着能
本実施例における鉄分吸着能は、鉄換算で1.00±0.15μg(Fe)/g濃度の有機鉄(4−シクロヘキシル酪酸鉄(III))溶液(オレイン酸エチル溶液)100 gから、1 gの試料が吸着できる鉄分のμg数で定義され、日本油化学会制定の基準油脂分析試験法[2.6.3.9鉄(グラファイトファーネス原子吸光光度法)]を参考にした下記の方法により測定し、算出した。
先ず、鉄分として4−シクロヘキシル酪酸鉄(III)(試薬、原子吸光標準品、和光純薬工業(株)製)をオレイン酸エチル(試薬1級、同(株)製)に溶かし、常温(15〜25℃)でほぼ飽和濃度の有機鉄溶液(0.89μg(Fe)/g)を得る。
本有機鉄溶液1.00gを10mL全量フラスコに正しく量り取り、硝酸150μLを加え、さらに4−メチル−2−ペンタノンを加えて全量を10mLにする。これを測定溶液として、上記[2.6.3.9鉄(グラファイトファーネス原子吸光光度法)]の方法により溶液中の鉄分濃度を求め、A(μg(Fe)/g)とする。
次に、本有機鉄溶液50gを共栓付三角フラスコに正しく量り取り、試験粉末である乾燥試料(110℃×2hr.)0.50gを加えて、常温で2時間振とうする。ろ紙(No.2)によってろ過分離した清澄な被試験液1.00gを前段と全く同様に操作して、被試験液中の鉄分濃度を求め、B(μg(Fe)/g)とする。
このとき、試料の鉄分吸着能を下記式により求めた。
鉄分吸着能=(A−B)×100
【0067】
2.鉄分低減率
実際の繰返し使用により上昇した揚油の鉄分濃度(C)の、その揚油100部に対して1部の割合で試料を加えて脱鉄処理したときの鉄分濃度(D)への低減率を下記式により求めた。
鉄分低減率=(C−D)×100/C
但し、本実施例においては、M社員食堂で繰返し使用された揚油(鉄分濃度C=1.15μg(Fe)/g)が被試験油として用いられた。
また、脱鉄処理は、上記揚油30gを試験管に秤量し、試験粉末である乾燥試料(110℃×2hr.)0.30gを加えて油浴中で加熱撹拌(110℃×250rpm×20min.)して行い、鉄分濃度の測定は日本油化学会制定の基準油脂分析試験法[2.6.3.9鉄(グラファイトファーネス原子吸光光度法)]に準じて行った。
【0068】
3.比表面積
本実施例においては、各粉体の比表面積を窒素ガスの吸着による所謂BET法によって測定した。BET理論について、詳しくは次の文献を参照のこと。
S. Brunauer, P.H.Emmett, E.Teller, J. Am.Chem. Soc., Vol.60, 309(1938)
なお、本明細書における比表面積の測定は、通常、試料0.10〜0.15g前後を全自動表面積測定装置(ユアサアイオニクス(株)製マルチソーブ12)に装着の吸着試料管に入れ、110℃の恒温乾燥器中で2時間乾燥し、直ちに重量を精秤する。150℃(マントルヒーター設定温度:191℃)で所定の脱気処理をしたのち、窒素ガスを導入し、同装置のプログラムにしたがって比表面積を測定した。
【0069】
4.pH
本実施例においては、110℃で2時間乾燥した試料1gをビーカーに秤りとり、新たに煮沸により脱炭酸した蒸留水を加えて全量を50gとする。超音波をあてて1分間分散処理をし、1時間静置後、ガラス棒で軽く撹拌して2%懸濁液となし、ガラス電極式水素イオン濃度計(株)堀場製作所製M−12)により25℃におけるpH値(自動校正)を測定した。
【0070】
5.粉末法X線回折
本実施例においては、理学電機(株)製X線回折装置(RINT2000システム)を用いて、Cu−Kαにて測定した。回折条件は下記のとおりである。
ターゲット: Cu
フィルター: 湾曲結晶グラファイトモノクロメーター
検出器: シンチレーションカウンター
電圧: 40 kV
電流: 20 mA
走査速度: 3°/min
ステップサンプリング: 0.05°
スリット: DS1° RS 0.15mm SS 1°
照角: 6°
【0071】
[実施例1]〜[実施例8]
シリカ原料として市販の二酸化ケイ素(水澤化学工業(株)製ミズカソーブC−1)、マグネシア原料として市販の酸化マグネシウム(神島化学工業(株)製スターマグU)を用い、実施例1〜10において、前記請求項1で定義した重量比(R)が、それぞれ、R=1.3、R=1.5、R=1.7、R=1.9、R=2.0、R=2.1、R=2.3、R=3.0となり、且つ両原料のSiO換算でのシリカ成分含有量とMgO換算でのマグネシア成分含有量の合量が150gとなるように原料を量りとる。次に、容量2Lのステンレススチール製タンクに、後から加える粉末原料との合量が1,150gとなるように水道水をいれ、撹拌下、予め量りとった粉末原料を少しずつ加えいれる(固形分濃度:13%)。撹拌を続け、加熱により約15分で95℃まで昇温し、以後10時間かけて均質混合及び熟成を行う。スラリーを減圧ろ過により脱水し、得られたケーキを電気乾燥器にいれ、110℃で乾燥する。最後に乾燥ケーキをサンプルミル(ハンマーミル型粉砕機)で粉砕し、それぞれ、白色の微粉末を得た。
実施例1〜8によって得られた粉末試料の前記試験方法によって測定された各種特性を表1に示した。
繰返し使用された揚油の精製処理の一つの応用例であり、鉄分低減を目的にした脱鉄処理は1%添加によるものであったが、本実施例の鉄分除去用シリカ・マグネシア系製剤によれば、50〜54%の鉄分低減率を示した。活性白土などによる原料油脂の精製工程では、2〜3%添加処理が普通であるが、本実施例の製剤においても、例えば2〜3%の添加により揚油を処理した場合は、さらに格段の効果を発揮することが期待できる。
【0072】
[比較例1]
市販の酸化マグネシウム(神島化学工業(株)製スターマグU)である。
[比較例2]〜[比較例5]
実施例1〜8における重量比(R)を、それぞれ、R=0.8、R=1.0、R=4.0、R=5.0に代える以外は同様の操作によりおこなった。
[比較例6]
市販の二酸化ケイ素(水澤化学工業(株)製ミズカソーブC−1)である。
[比較例7]、[比較例8]
比較例1の酸化マグネシウムと比較例6の二酸化ケイ素の各粉末を、重量比(R)が、それぞれ、R=1.7、R=2.3となる割合で、撹拌式小型ミキサーにより乾式混合することによって得た。
[参考例1]
前記特許文献2の実施例1の方法により、山形県櫛引町松根産酸性白土を原料として製した活性ケイ酸と水酸化マグネシウムとをオートクレーブ中で水熱処理して得られた合成層状フィロケイ酸マグネシウムの白色微粉末である。
比較例1〜8及び参考例1による粉末試料の各種特性も表1に示した。
【0073】
【表1】

Figure 2005008676
【0074】
【発明の効果】
本発明の鉄分除去用シリカ・マグネシア系製剤は、食品添加物として認可されているシリカ及びマグネシア成分からなっているため、食品精製の用途にも有効に適用できる。
また、シリカ成分層がマグネシア成分層をサンドイッチした微小三層構造を有していることから、鉄分吸着能が著しく高いという特性を有している。
従って、鉄分を多く含む繰返し使用により劣化した食用油の再生をはじめ、有害もしくは不要乃至は必要以上の鉄分を含有する液状食品等の精製に特に適している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の鉄分除去用シリカ・マグネシア系製剤におけるナノ複合化と構造について模式的に表した図である。
【図2】実施例5、比較例1、比較例3、比較例5、比較例6及び比較例7による各粉末試料の粉末法X線回折像である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an iron-removing silica / magnesia preparation and its production, and more particularly to an iron-removing silica / magnesia preparation useful as a food refining preparation and a method for producing the same. In more detail, especially for the purification of liquid foods such as concentrated seasonings containing harmful, unnecessary or unnecessary iron, including the refining of edible oils and the regeneration of edible oils that have deteriorated due to repeated use. The present invention relates to a preparation useful as a reducing agent and its production.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as silica-magnesia compound, MgO-SiO 2 -H 2 It is known that the following magnesium silicate minerals are synthesized from O-based raw materials by hydrothermal treatment under autogenous pressure in a closed container such as an autoclave.
[0003]
For example, 3MgO-4SiO 2 It has been reported that talc-type magnesium silicate is produced when hydrothermally treated at 280 ° C. under a pressure of 950 psi for 168 hours using a coprecipitate of the following composition as a raw material (see Non-Patent Document 1).
[0004]
Also, a slurry prepared from an amorphous silicic acid raw material such as ferrosilicon dust, a bitter earth raw material, and water is 9 kg / cm. 2 A method of producing a magnesium silicate hydrate having low crystalline water repellency by hydrothermal treatment under a pressure of less than that is known (see Patent Document 1).
[0005]
Furthermore, a synthetic layered magnesium phyllosilicate having a specific emulsification performance and a large specific surface area and adsorption capacity by hydrothermal treatment of activated silicic acid or activated aluminosilicate obtained by acid treatment of clay mineral and magnesium raw material Has been proposed (see Patent Document 2).
[0006]
On the other hand, it is also known that magnesium silicate synthesized by, for example, a metathesis reaction (coprecipitation reaction) of sodium silicate and magnesium sulfate is commercially available and used as a general adsorbent.
[0007]
Moreover, as a continuous usage method of used cooking oil, the adsorbent which mixes diatomaceous earth in the ratio of 20-30 weight% with respect to the silica * magnesium-type gel which consists of magnesium oxide and white clay, is edible after cooking. A method of mixing and filtering at an oil temperature of 80 to 120 ° C. every time edible oil is used at a ratio of 0.5 to 3.0% by weight with respect to the oil has been proposed (see Patent Document 3). However, the white clay constituting the silica-magnesium-based gel here refers to activated white clay recognized as an existing additive separately from the designated additive silicon dioxide (silica) (non-patent document). 2) This is clearly distinguished from the silica-magnesia preparation of the present invention described in detail later.
[0008]
Furthermore, magnesium oxide, calcium oxide, magnesium carbonate, calcium carbonate, calcium silicate, magnesium silicate, calcium hydroxide, magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, synthetic phyllosilicate for deoxidation of edible oil and regeneration of deteriorated oil It has also been proposed to use a deoxidizer selected from magnesium, silicon dioxide and activated clay and granulated to a particle size of 50 to 200 μm (see Patent Document 4).
[0009]
Of course, as a very common sense method, those specified as adsorbents and filter aids for food production in Japan, such as silicon dioxide (silica), magnesium oxide (magnesia), magnesium carbonate, acid clay, activated clay It is clear that the use of diatomaceous earth, activated carbon, etc., in a single use or in combination, attempts to regenerate deteriorated edible oils, even without looking at the upper example (see Non-Patent Document 3).
[0010]
[Non-Patent Document 1]
JULIE CHI-SUN YANG, “Journal of The American Ceramic Society”, 43 , No. 10 (1960), 542-549.
[Non-Patent Document 2]
Food Sanitation Research Group / Edit, “Food Sanitation Related Laws and Regulations”, Central Law Publishing (1990), (1) 406 bottom, (1) 4104 top
[Non-Patent Document 3]
Kawabata Toshiharu et al./Co-edition, “Food Hygiene Encyclopedia”, Central Law (1979), 434-435.
[Patent Document 1]
JP 58-9812
[Patent Document 2]
JP 61-10020
[Patent Document 3]
JP 2001-207187 A
[Patent Document 4]
JP 2001-335793 A
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
For the purpose of promoting effective use and reuse of resources, especially the promotion of the Food Recycling Law, for example, to suppress deterioration of oil that is repeatedly used as oil in food business, It is extremely meaningful to increase or reduce the number of times the oil is used by removing or reducing various impurities as unnecessary components and to recycle the oil by re-refining in the middle.
Inventing an adsorbent that can remove or reduce various impurities from edible oil deteriorated by repeated use is extremely significant in terms of providing a material that can realize the above-mentioned object.
[0012]
However, it is not specified in Japan as being usable as an adsorbent for food refining or a filter aid, for example, the magnesium silicate mineral described in Non-Patent Document 1 described above, which is commercially available as a general adsorbent. In the present Japan, the metathesis method synthetic magnesium silicate and the magnesium silicate described in Patent Documents 1, 2 and 4 cannot be used for the purpose of refining foods. .
[0013]
In addition, among those listed in Patent Document 4, when a single substance or a mixture of strong alkaline substances such as magnesium oxide, which is also a designated food additive, is used for the purpose of refining deteriorated edible oil, at a high temperature, Accelerates hydrolysis of fats and oils and causes salt formation reaction with free fatty acids to produce fatty acid magnesium and other metal soaps that dissolve and migrate into the treated oil, impairing the flavor of the oil, etc. There is also anxiety that this may result in
[0014]
[Importance of oil deterioration and iron reduction]
Oil used as pumped oil is generally called “tempura oil”, and is also called “white squeezed oil” for business use. In addition, “salad oil” as raw cooking oil is often used as a deep-fried oil at home. These are substantially the same in the raw material oil and the refining process, and rapeseed oil and soybean oil are mainly used as the raw material oil of “tempura”.
In the case of a general deep-fried food, the optimum temperature is 160 to 180 ° C. However, including the case of a relatively low temperature potato chip to an extremely high temperature fried rice cake, 130 to 270 ° C. is a temperature range in which the deep-fried food is performed. Since the oil in the frying pan is repeatedly exposed to such a high temperature for a long time before being consumed, various changes (deterioration) mainly by oxidation and hydrolysis proceed in the oil.
[0015]
The important causes of oil degradation include the formation of oxidized polymers, thermal polymers, peroxides, oxidative degradation products, thermal decomposition products and colored substances by thermal oxidation, the production of free fatty acids by hydrolysis, There is elution and transfer of trace heavy metals from the material of the inner wall of the frying equipment) and the seeding components. In addition, the oxidation reaction (deterioration) and coloring of the oil are promoted both by reusing by heating and at the time of storage after frying by the oxidizing iron or copper transferred to the oil or their compounds.
[0016]
It is well known that trace amounts of metals, particularly heavy metals with an oxidizing action, promote oil oxidation. Among copper, iron, manganese, chromium, nickel, vanadium, etc., especially copper is said to promote oxidation of fats and oils in a very small amount, and iron has the strongest action after copper.
[0017]
Originally, when fats and oils undergo a refining process, heavy metals derived from these raw materials have also decreased significantly. For example, C.I. D. According to Evans et al., In the case of soybean oil, the amount of copper is 0.1 ppm and the amount of iron is 5.6 ppm. In the case of salad oil that has undergone the refining process, the amount is reduced to 0.005 ppm of copper and 0.08 ppm of iron.
[0018]
Most of the increase in the heavy metal content during repeated use is eluted and transferred from the metal material and / or the seed of the frying device in contact with the oil. For this reason, it is said that it is not very good to use copper or brass as a frying device, etc., and aluminum with no weak metal elution but low strength is avoided, and in reality it is made of mild steel or stainless steel. Steel ones are used.
[0019]
As mentioned above, since the actual frying device is made of iron-based material, most of the trace heavy metals that elute and migrate from the part in contact with the oil of the device are mostly iron. I can say that.
In addition, the transition metal content from deep-fried to deep-fried oil has various trace metal components including naturally-derived iron from vegetables and wild plants, but it is derived from blood components such as livestock meat, whale meat, and fish meat including blood. The iron content of heme iron accounts for the majority.
[0020]
In this way, among heavy metals in pumped oil that increase due to repeated use, in terms of quantity or strength of action, it promotes the deterioration of pumped oil, such as the formation of oxidized polymers, peroxides, and oxidized decomposition products by thermal oxidation. It can be considered that the most adverse effect is iron.
Therefore, it is extremely important to remove iron in the oil as much as possible in order to practically control the deterioration of the oil.
[0021]
By removing trace amounts of naturally-occurring heavy metals contained in edible oil raw materials and heavy metals that have increased through repeated use, especially iron that has an oxidizing and decomposing action, it is harmful to humans. Suppresses the production of colored substances consisting of polymers, iron compounds, etc., and absorbs and removes free fatty acids that are produced by hydrolysis of oil that occurs in contact with water or water vapor generated from frying, and has a significant adverse effect on flavor. Therefore, the significance of refining or regenerating the oil is extremely great. In addition, it is more significant if other harmful or unnecessary components already contained in the deteriorated edible oil can be simultaneously adsorbed and removed.
[0022]
Therefore, in the food business, it is an extremely important issue to be solved to remove or reduce the iron content in the oil pumping increased by repeated use in the middle by using an adsorbent.
[0023]
However, as one of the adsorbents, the magnesium silicate group, which is considered to be extremely safe in terms of its components, cannot be used for such purposes in Japan.
Further, when considering the refining and regeneration of edible oil, the synthetic mineral described in Non-Patent Document 1 is crystalline and thus has a small specific surface area and essentially a low adsorption capacity. It is also unsuitable for use in terms of performance. Since the synthetic layered magnesium phyllosilicate described in Patent Document 2 also uses a natural layered clay mineral acid-treated product as a silicic acid raw material, it contains a large amount of iron as an impurity, and is also unsatisfactory in terms of the iron-adsorbing ability of the liver kidney. Therefore, it is unsatisfactory in terms of characteristics for uses such as refining of edible oil and regeneration of edible oil.
[0024]
Therefore, the main object of the present invention consists of what is certified as a food additive in Japan, and is excellent in iron adsorption / removal ability, especially for refining edible oil and regenerating used edible oil. An object of the present invention is to provide an iron-removing silica / magnesia-based preparation useful as a food refining preparation for use and a method for producing the same.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, the silica component and the magnesia component are represented by the following formula:
R = Sw / Mw
In the formula, Sw is SiO. 2 The content of the silica component in terms of conversion,
Mw is the content of the magnesia component in terms of MgO.
Is contained in a ratio such that the weight ratio (R) is in the range of 1.3 ≦ R ≦ 3.0, and at least a part of the silica component and the magnesia component is sandwiched between the magnesia component layer and the silica component layer. Thus, a silica-magnesia-based preparation for removing iron content is provided, which has an iron adsorption capacity of 20 μg (Fe) / g or more.
According to the present invention, (A) silicon dioxide and (B) magnesium oxide or a hydrate thereof are represented by the following formula:
R = Sw / Mw
In the formula, Sw is SiO. 2 The amount of silicon dioxide in terms of conversion,
Mw is the amount of magnesium oxide or its hydrate in terms of MgO.
A step of mixing and aging in the presence of water at a temperature of 100 ° C. or lower in the presence of water such that the weight ratio (R) represented by the formula is in the range of 1.3 ≦ R ≦ 3.0; There is provided a method for producing a silica-magnesia preparation for removing iron, characterized by comprising a step of removing water after aging.
[0026]
In the silica-magnesia preparation for iron removal of the present invention,
1. The weight ratio (R) is 1.9 <R <2.1;
2. In the powder X-ray diffraction image, the diffraction angle 2θ (Cu—Kα ray) shows peaks based on the three-layer structure at 20 ± 1 degree, 35 ± 1 degree, and 61 ± 1 degree,
2. Specific surface area is 480m 2 / G or more,
3. Used for reprocessing edible oil (especially deteriorated edible oil),
Is preferred.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The silica-magnesia preparation for iron removal of the present invention is substantially formed from a silica component and a magnesia component approved as an adsorbent for food production and a filter aid, and is a raw material silica (silicon dioxide). ) Particles and magnesia (magnesium oxide) particles do not dissolve in water but are dispersed as nano-order unit particles (nanoparticles) and are uniformly mixed. It is a preparation that is combined and closely combined without generating chemical bonds (interatomic bonds). Therefore, it can be effectively used in a wide range of food refining applications such as refining of edible oil and regeneration of edible oil deteriorated by repeated use.
[0028]
[Nanocomposite and structure in silica-magnesia preparations]
In the present invention, silica (A) and magnesia or its hydrate (B) are homogeneously mixed in the presence of moisture to form an aqueous slurry, followed by aging and further removal of moisture. The desired silica-magnesia preparation can be obtained.
[0029]
That is, silica (silicon dioxide), which is one of the raw materials, can be broken down into colloidal particles or fine aggregated particles (primary or secondary particles) by homogeneous mixing in water, for example, in water. When the other magnesia (magnesium oxide) is put into water and stirred or pulverized, it hardly dissolves. However, due to hydration, a part or all of the crystals (or newly formed hydrate crystals) are produced. Disintegrates or peels to form fine thin layered particles in which a single layer or two or more layers of magnesium hydrate (magnesium hydroxide) are laminated and are dispersed in water.
[0030]
When water is removed from the slurry in which these fine particles are uniformly dispersed and the solid concentration increases, the silica particles (A) and the magnesia hydrate layered particles (B) gradually or rapidly. Since they are charged with opposite polarities, the particles A are oriented in a layered and planar manner on the surface of the layered particle B, and then the fine particles are brought into close contact with each other by water removal (dehydration). As a result, a fine layer structure in which silica particles are oriented and bonded to the surface portion of the magnesia layered particle is formed.
[0031]
The degree of nanocomposite leading to the formation of the microlayer structure varies depending on the weight ratio (R) of the silica component and the magnesia component in the preparation. For example, in the vicinity of R = 2, it is considered that a fine three-layer structure in which a silica component layer sandwiches a magnesia component layer is formed in many composite particles.
[0032]
As shown in the schematic diagram of FIG. 1, when the weight ratio is less than 2 (R <2) and is relatively magnesia-rich (i), the joint portion (FIG. 1) is formed. The part surrounded by ○ is small, silica particles are oriented or adsorbed or bonded to only one side of the magnesia component layer, silica is slightly adsorbed on both sides, or completely separated into a single layer. It can be said that several types of composite particles are mixed, such as layered particles of magnesia hydrate partially laminated in multiple layers (portion surrounded by □ in FIG. 1). .
[0033]
When the weight ratio is around 2 (R≈2), as described above, the silica component layer has a weight ratio that is just right for the formation of a three-layer structure in which the magnesia component layer is sandwiched. It is considered that the composite structure has many micro three-layer structures as shown in ii).
[0034]
Further, when the weight ratio exceeds 2 (2 <R) and the silica is relatively rich (iii), a large amount of silica fine particles that form the above three-layer structure are formed into an entire amorphous matrix. It is considered that the phase is formed in which the minutely divided finely divided three-layer structure particles are diluted so as to be absorbed by the entire amorphous matrix phase. It is done.
[0035]
The above reasoning for the nanocomposite state of these three-like formulations is supported by the powder X-ray diffraction images of these formulations (see FIG. 2).
That is, in the region of R <2, where there is less silica, the plane index (001), (101) and (101) of the magnesium hydroxide fine layered crystal formed by hydration of magnesia and laminated in a plurality of layers Three strong lines based on (110) appear in the vicinity of 18.5 degrees, 38 degrees, and 51 degrees at diffraction angles 2θ (Cu-Kα lines), respectively, and there is little silica for the peak based on the above-mentioned micro three-layer structure. By the way, only a few hill-shaped lines appear at a low intensity around 35 degrees, but as the mixing amount of silica increases, the intensity decreases at 3 places around 20 degrees, 35 degrees and 61 degrees at 2θ. A wide peak appeared. As a matter of course, as the mixing amount of silica increases, the peaks around 18.5 degrees, 38 degrees and 51 degrees (due to the magnesium hydroxide crystal) become weaker, and R becomes about 1.5 or more. Disappeared.
[0036]
As the mixing amount of silica is increased, the nanocomposite particles forming the above-mentioned micro three-layer structure are mostly present in the vicinity of R = 2, and are in three places near 20 °, 35 ° and 61 ° at 2θ. A low-intensity and wide peak (because of the three-layer structure) is observed, and a peak based on a crystal such as magnesium hydroxide is not observed (for example, Example 5 in FIG. 2).
[0037]
In the region of 2 <R, the amount of silica further increases, and in the region of 2 <R, the nanocomposite particles forming the above-mentioned micro three-layer structure and the amorphous matrix phase composed of excess silica that does not affect the structure formation Thus, until R is about 7.5 or less, low intensity and wide peaks (caused by the three-layer structure) are observed at three locations around 20 °, 35 ° and 61 ° at 2θ. At about 10 or more, those peaks were hardly observed, and only a low-intensity and wide amorphous line (caused by the amorphous structure of the silica matrix phase) was observed around 2θ of 22 °.
[0038]
In the present invention, the silica component and the magnesia component are represented by the following formula:
R = Sw / Mw
In the formula, Sw is SiO. 2 The content of the silica component in terms of conversion,
Mw is the content of the magnesia component in terms of MgO.
It is extremely important that the weight ratio (R) represented by the formula is 1.3 ≦ R ≦ 3.0, particularly 1.9 <R <2.1. That is, as is apparent from the results of Examples and Comparative Examples described later, if there is an excessive amount of magnesia component or silica component, the adsorption capacity for iron decreases, particularly removal of iron from edible oil after repeated use. It becomes unsuitable for the use aiming at.
[0039]
As described above, it is said that heavy metal components in food oils and fats, especially iron and copper, cause quality deterioration even in a small amount. In order to refine or regenerate edible oils, it is important to suppress the formation of harmful oxides and heat coloring during repeated use by removing iron and the like in the oil. In the preparation of the present invention, by including the silica component and the magnesia component in the above-mentioned quantitative ratio, excellent adsorptivity is exhibited for heavy metal components such as iron, particularly iron components combined with organic components.
[0040]
In addition, it is important that at least a part of the silica component and the magnesia component form a micro three-layer structure in which the silica component layer sandwiches the magnesia component layer. That is, since such a three-layer structure is formed in part or in large quantities, the preparation of the present invention exhibits excellent adsorption characteristics not only for heavy metal components other than iron but also for fatty acid components. Seem.
[0041]
Although the mechanism of these adsorptions is not clear, the three-layer structure in which silica is oriented in layers in the magnesia component layer, for example, the end portion has a loose orientation surface without being closely bonded to the magnesia component layer. There is a part of the silica component layer (the part surrounded by the dotted line square in FIG. 1), and it is adsorbed as if the metal part of the heavy metal component is sandwiched between the vacant part (the dotted circle part in FIG. 1) It is also conceivable that the free fatty acid is directly chemisorbed on the end face of the layer structure or the exposed partial surface of the magnesia component layer where the silica component is not bonded.
[0042]
In addition, in the process of forming the three-layer structure, the crystalline magnesia component having a low specific surface area is peeled off in layers, and the resulting fine three-layer structure particles are not laminated with each other and are randomly dispersed. It is considered that there is a large element that the heavy metal component, free fatty acid, or other substance is physically adsorbed on the surface of a vast particle composed of a chemically mild silica component layer.
[0043]
On the other hand, with the addition of a simple dry mixture of silica and magnesia or a single magnesia, the iron adsorption capacity in the test method described later may be somewhat high, but stearic acid and oleic acid, which are free fatty acids from fats and oils, etc. A salt formation reaction with the magnesia component occurs, and a fatty acid magnesium salt, which is a metal soap, is produced. As a result, the fatty acid magnesium salt does not show stable fatty acid adsorption ability, and the produced fatty acid magnesium salt dissolves and migrates in the oil. As a result, the flavor may be significantly impaired.
However, in the present invention, by forming an interface in which silica is oriented in a layered manner in at least a part of magnesia, it is possible to suppress the salt formation reaction and to stably ensure an excellent fatty acid adsorption ability.
[0044]
In addition, for example, in a single magnesia, the apparent iron adsorption capacity (calculated value) is slightly larger because the complex structure of the standard iron compound used in this test method changes due to decomposition due to strong alkalinity and becomes insoluble. This is thought to be because it does not remain (dissolve) in the oil.
However, in the case of actual deteriorated oil after repeated use that contains a lot of iron due to heme iron derived from blood components such as livestock meat, whale meat, and fish meat including blood, a structure in which the iron component is more stable For this reason, the residual iron content of the treated oil is not reduced so much by the action of the free magnesium component as described above.
[0045]
[Iron adsorption test]
The ability to adsorb heavy metals, which is the characteristic performance of the preparation of the present invention, is representatively shown, and the ability to remove iron, which is the most important target component practically, is evaluated by the ability to adsorb iron. When measuring the ability to adsorb and remove iron in oil, the test should be conducted under certain conditions that are more simplified, as are other common tests. In an actual oil pumping system, the fat and oil components thereof are not constant, and the fatty acid composition in glycerides (esters) that are fats and oils varies greatly. Moreover, the compound form of the iron combined with the organic components contained therein is not always constant and is difficult to specify.
In fact, in systems where livestock and fish are often used as seeds and there is a large amount of iron due to heme iron derived from blood components, particularly effective iron adsorption occurs, and conversely, they are not included much. In the system where the iron content eluted from the material of the frying pan is the main component and the content of iron content is very small, there is a tendency that less effective adsorption occurs.
[0046]
In the present invention, the iron removal ability of the test sample is subjected to an adsorption test using the following simplified system, and the iron content in the oil before and after adsorption is determined by atomic absorption spectrophotometry. Tried.
That is, instead of liquid oil and fat, ethyl oleate (ester), which is a similar oily liquid, is used, and iron (III) 4-cyclohexylbutyrate used in an atomic absorption standard as an organic iron component is dissolved. An organic iron solution (1.00 ± 0.15 μg (Fe) / g) having a substantially saturated concentration at room temperature is prepared, and this is used as a model oil for pumping oil containing trace metal components.
Using the model oil, the present inventors have been able to evaluate the heavy metal removal ability of a sample as an iron adsorption ability, as will be described later in detail in Examples.
[0047]
The silica-magnesia preparation of the present invention shows an X-ray diffraction image as shown in FIG. 2 by powder X-ray diffraction, and the formation of the micro three-layer structure as described above is performed in such an X-ray diffraction image. This can be confirmed from the fact that the bending angle 2θ (Cu—Kα line) shows low and wide peaks in the vicinity of 20 degrees, 35 degrees and 61 degrees, respectively. Further, since each peak is wide and broad, magnesium silicate crystals are not formed, and it can be seen that the preparation of the present invention is substantially semi-crystalline or amorphous.
[0048]
[Preferred properties]
Thus, the silica-magnesia preparation of the present invention contains a silica component and a magnesia component in a certain quantitative ratio, and the silica component layer contains a micro three-layer structure in which the magnesia component layer is sandwiched. From 20 μg (Fe) / g or more, preferably 25 μg (Fe) / g or more, particularly preferably 28 μg (Fe) / g or more, and iron adsorption contained in edible oil is effectively removed by adsorption. It can be applied to a variety of uses such as refining of edible oil and regeneration of edible oil that has been used repeatedly.
[0049]
In the silica-magnesia preparation of the present invention, the silica component and the magnesia component are not separated from each other and are closely combined, so that the pH of the suspension is 8.6 to 10.0, particularly 8. It is characterized by being in the range of 7 to 9.0.
[0050]
The silica-magnesia preparation of the present invention has a specific surface area of 480 m in that iron and other impurities (for example, free fatty acids and coloring components) can be stably adsorbed and removed. 2 / G or more, 550m 2 / G or more, especially 650m 2 / G or more is preferred.
[0051]
[Preferred dosage form]
This preparation is preferably a powder having a particle size distribution with a particle content of less than 5 μm of 20% by volume or less, more preferably 12% by volume or less, and particularly 10% by volume or less. That is, by using a powder having a particle content of less than 5 μm within the above range, a stable and uniform purification treatment (adsorption treatment) can be performed, and the filterability of the treated liquid (edible oil, etc.) is improved. The formulation can be easily separated.
[0052]
Further, instead of using as a powder having the particle size distribution as described above, a spherical or elliptical sphere having a diameter or major axis of 5 μm to 5 mm, or a cylindrical particle having a diameter of 0.5 mm or more and an axial length of 50 mm or less. It can also be used. That is, filterability etc. can be improved also by using it as a granular material of a predetermined shape with such a size.
Silica-magnesia preparations with good filterability obtained in this way can be used not only for batch processing in which the oil is added and absorbed / filtered at a concentration of 0.5 to 3.0% in the middle of use, but also for circulation or lifting of oil. It can be used for intermittent or continuous processing by flow filtration.
[0053]
[Production method of silica / magnesia preparation]
In order to produce the above-described preparation for food purification of the present invention, (A) silicon dioxide (silica) and (B) magnesium oxide (magnesia) or a hydrate thereof are used as raw materials.
These are all approved as filter aids or adsorbents for food production, and their use does not limit food purification.
[0054]
Further, as silica (A) and magnesia or a hydrate (B) thereof, it is preferable to select one that facilitates nanoparticulation described later.
For example, as the silica, an amorphous water-containing type is suitable, and it may be produced by either a gel method or a sedimentation method, but a material having small primary particles is suitable, and the specific surface area is small. 150m 2 / G or more, especially 300m 2 Those having a weight of at least / g are preferred.
Further, as magnesia or a hydrate thereof, one having a small crystallite is preferable, and one in which carbonation with time has not progressed is preferable. Specific surface area is 50m 2 / G or more, especially 100m 2 / Powder or more is preferably used.
[0055]
As described above, the silica (A) and magnesia or its hydrate (B) have a weight ratio R (Sw / Mw) of 1.3 ≦ R ≦ 3.0, particularly 1.9 <R <2. Use at a rate in the range of .1. That is, when used in such an amount ratio, various characteristics are expressed in a well-balanced manner, and excellent adsorption characteristics for various components, particularly iron, etc. can be ensured.
[0056]
In the present invention, the above silica (A) and magnesia or its hydrate (B) are homogeneously mixed in the presence of moisture to prepare an aqueous slurry, followed by aging and further removal of moisture. By doing so, the intended preparation for purifying silica / magnesia food for removing iron can be obtained.
[0057]
In the preparation of the aqueous slurry, there are no restrictions on the raw materials (A), (B) and the order in which water is added, but when the aggregation or gelation phenomenon (thickening) occurs, the above-mentioned fine particle formation (nanoparticle formation) There is a risk that the progress of the micro three-layer structure or the like may be hindered. For this reason, the solid content concentration of the aqueous slurry is preferably low, but the solid content concentration is preferably high from the standpoint of productivity and economy. Accordingly, the solid content concentration is preferably in the range of 3 to 15% by weight, particularly 8 to 13% by weight.
[0058]
Further, although gelation is likely to occur even by heating, the above homogeneous mixing and aging are preferably performed at a temperature of 100 ° C. or less, particularly 50 to 97 ° C.
[0059]
Preparation and aging of the aqueous slurry by uniform mixing of the raw materials (A) and (B) is generally performed with stirring in a stirring tank equipped with a stirring blade, but is pulverized or dispersed by a wet ball mill or a colloid mill. It can also be done below.
Aging is a process for sufficiently performing the above-described nanoparticulation (fine graining) and layered orientation of silica particles. Homogenous mixing and aging for the preparation of an aqueous slurry includes temperature, slurry charging capacity, etc. Depending on the time, at least 0.5 hour is required. Moreover, it can carry out in a short time, so that temperature is high. In general, mixing and aging are performed for 1 to 24 hours, particularly 3 to 10 hours.
[0060]
Moisture removal after aging is performed by evaporation drying using a spray dryer or slurry dryer, etc., but after dehydration to some extent by means of filtration, centrifugation, etc., box dryers, band dryers Further, drying may be performed using a fluidized bed dryer or the like.
[0061]
As described above, for example, the water content is 10% by weight or less, and silicon dioxide (silica) particles, which are raw material particles, and magnesia particles are intimately combined by dehydration, and at least a part of the silica particle layer is magnesia layered. A silica-magnesia-based preparation having a micro-layer structure joined in parallel to the particles can be obtained in the form of granules, powder, cake or nodule.
These are pulverized, classified, or molded as necessary, and used as a desired particle shape, for example, for food purification.
[0062]
The above pulverization can be performed by a publicly known dry pulverization method, for example, using an impact pulverizer such as an atomizer, a dry ball mill, a roller mill, or a jet mill.
The classification is performed by gravity classification, centrifugal classification, inertia classification, etc. using a normal dry classifier.
By such pulverization and classification, the silica-magnesia preparation for food purification of the present invention is obtained in the form of a powder having a fine particle content of less than 5 μm, for example, of 20% by volume or less.
[0063]
The molding can be performed by any method such as rolling granulation, fluidized bed granulation, stirring granulation, pulverization granulation, compression granulation, extrusion granulation, etc. It is good to shape | mold so that it may not become hard too much, but may have the intensity | strength of the grade which does not pulverize easily. By such molding, for example, in the form of a spherical or elliptical sphere having a diameter or major axis of 5 μm to 5 mm, or cylindrical particles having a diameter of 0.5 mm or more and an axial length of 50 mm or less, the food refining of the present invention. A silica-magnesia preparation for medical use is obtained.
[0064]
The silica-magnesia preparation of the present invention thus obtained is composed of silica and magnesia components that are approved as food additives as described above, and can be effectively applied to food refining applications as well as various kinds. It has excellent adsorptivity to unnecessary components. Particularly, since the silica component layer has a micro three-layer structure in which the magnesia component layer is sandwiched, the iron adsorption capability is remarkably high.
Deterioration due to repeated use, such as regeneration of deep-frying oil, iron content is also removed from the raw materials and boiled juice of concentrated seasonings such as fish shellfish extract and livestock meat extract that contain a lot of iron, and browning reaction during heat concentration ( It is also used effectively for the purpose of suppressing the Maillard reaction) and preventing a decrease in flavor and nutritional value, and for the purpose of removing the iron compound (ferriclysin) which is a coloring component of sake.
In addition, as described above, it can be effectively used for purification by adsorption / removal of heavy metal components as impurities, particularly iron, from widely useful liquids other than food, and by extension, purification and purification of water.
[0065]
Also, silica / magnesia preparations with high fatty acid adsorption ability (0.1 ≦ R ≦ 1.9) and silica / magnesia preparations with high methylene blue adsorption ability and volatile base adsorption ability (2.1 ≦ R ≦ 50) are appropriately combined. In combination with the activated clay and activated carbon, which are generally used for food purification as adsorbents and filter aids, various impurities in deteriorated edible oils are widely reduced, and more advanced regeneration is achieved. Can also process
If necessary, the particle strength can be improved by adding sepiolite, attapulgite, dosonite, and a fired product thereof to the silica-magnesia preparation of the present invention.
Further, the silica-magnesia preparation of the present invention is converted into an antioxidant, for example, herb extract oil, L-asloruvate stearate, tocophenol, polyphenol, epigrocatechin gallate, isopropyl citrate, BHT, BHA, sezamol, sezamorin. , Γ-oryzanol, propyl gallate and the like.
According to the combination with such other refining agents, it becomes possible to highly refine many liquid foods other than deteriorated edible oil.
Examples of the present invention will be described below.
[0066]
[Test method]
The test method of each characteristic item in this specification was as follows.
1. Iron adsorption capacity
The iron adsorption capacity in this example is 1 to 100 g of organic iron (iron (III) cyclohexylbutyrate) solution (ethyl oleate solution) having a concentration of 1.00 ± 0.15 μg (Fe) / g in terms of iron. The following method, which is defined in terms of μg of iron content that can be adsorbed by the g sample, and which is based on the standard oil analysis method [2.6.3.9 Iron (graphite furnace atomic absorption spectrophotometry)] established by the Japan Oil Chemists' Society Measured and calculated.
First, iron (III) 4-cyclohexylbutyrate (reagent, atomic absorption standard, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in ethyl oleate (reagent grade 1, manufactured by the same company) as an iron component, and room temperature (15 An organic iron solution (0.89 μg (Fe) / g) having a substantially saturated concentration is obtained at ˜25 ° C.
1.00 g of this organic iron solution is accurately weighed into a 10 mL volumetric flask, 150 μL of nitric acid is added, and 4-methyl-2-pentanone is further added to make a total volume of 10 mL. Using this as the measurement solution, the iron concentration in the solution is determined by the method described in [2.6.3.9 Iron (graphite furnace atomic absorption spectrophotometry)], and is defined as A (μg (Fe) / g).
Next, 50 g of this organic iron solution is weighed correctly into a conical stoppered Erlenmeyer flask, 0.50 g of a dry sample (110 ° C. × 2 hr.) As a test powder is added, and shaken at room temperature for 2 hours. A clear test liquid 1.00 g separated by filtration with a filter paper (No. 2) is operated in exactly the same manner as in the previous stage, and the iron concentration in the test liquid is determined to be B (μg (Fe) / g).
At this time, the iron adsorption capacity of the sample was determined by the following formula.
Iron adsorption capacity = (A−B) × 100
[0067]
2. Iron reduction rate
The reduction rate to the iron concentration (D) when the iron concentration (C) of the oil raised by actual repeated use is deironed by adding a sample at a ratio of 1 part to 100 parts of the oil. Determined by
Iron reduction rate = (C−D) × 100 / C
However, in this example, the oil used repeatedly in the M employee cafeteria (iron concentration C = 1.15 μg (Fe) / g) was used as the oil to be tested.
In addition, in the iron removal treatment, 30 g of the above-mentioned pumped oil was weighed in a test tube, 0.30 g of a dry sample (110 ° C. × 2 hr.) As a test powder was added, and the mixture was heated and stirred in an oil bath (110 ° C. × 250 rpm × 20 min. The iron concentration was measured in accordance with the standard oil and fat analysis test method [2.6.3.9 Iron (graphite furnace atomic absorption spectrophotometry)] established by the Japan Oil Chemists' Society.
[0068]
3. Specific surface area
In this example, the specific surface area of each powder was measured by the so-called BET method by adsorption of nitrogen gas. For details on BET theory, refer to the following document.
S. Brunauer, P.M. H. Emmett, E .; Teller, J.M. Am. Chem. Soc. , Vol. 60, 309 (1938)
In this specification, the specific surface area is usually measured by placing about 0.10 to 0.15 g of the sample in an adsorption sample tube attached to a fully automatic surface area measuring device (Multisorb 12 manufactured by Yuasa Ionics Co., Ltd.). Dry in a constant temperature oven at 2 ° C. for 2 hours and immediately weigh the weight. After predetermined deaeration treatment at 150 ° C. (mantle heater set temperature: 191 ° C.), nitrogen gas was introduced, and the specific surface area was measured according to the program of the apparatus.
[0069]
4). pH
In this example, 1 g of a sample dried at 110 ° C. for 2 hours is weighed in a beaker, and distilled water newly decarboxylated by boiling is added to make the total amount 50 g. Disperse by applying ultrasonic waves for 1 minute, let stand for 1 hour, and then gently stir with a glass rod to make a 2% suspension. Glass electrode type hydrogen ion concentration meter (M-12, Horiba, Ltd.) Was used to measure the pH value (automatic calibration) at 25 ° C.
[0070]
5. Powder method X-ray diffraction
In the present Example, it measured with Cu-K (alpha) using the Rigaku Denki Co., Ltd. X-ray-diffraction apparatus (RINT2000 system). The diffraction conditions are as follows.
Target: Cu
Filter: Curved crystal graphite monochromator
Detector: Scintillation counter
Voltage: 40 kV
Current: 20 mA
Scanning speed: 3 ° / min
Step sampling: 0.05 °
Slit: DS1 ° RS 0.15mm SS 1 °
Viewing angle: 6 °
[0071]
[Example 1] to [Example 8]
In Examples 1-10, using commercially available silicon dioxide (Mizusawa Chemical Co., Ltd. Mizuka Sorb C-1) as a silica raw material and commercially available magnesium oxide (Kamijima Chemical Industry Co., Ltd. Starmag U) as a magnesia raw material, The weight ratios (R) defined in claim 1 are R = 1.3, R = 1.5, R = 1.7, R = 1.9, R = 2.0, R = 2.1, respectively. , R = 2.3, R = 3.0, and both raw materials SiO 2 The raw material is weighed so that the total amount of the silica component content in terms of conversion and the magnesia component content in terms of MgO is 150 g. Next, tap water is added to a 2 L stainless steel tank so that the total amount of powder material added later is 1,150 g, and the powder material weighed in advance is added little by little under stirring (solid Minor concentration: 13%). Stirring is continued, and the temperature is raised to 95 ° C. in about 15 minutes by heating, followed by homogeneous mixing and aging over 10 hours. The slurry is dehydrated by filtration under reduced pressure, and the resulting cake is placed in an electric dryer and dried at 110 ° C. Finally, the dried cake was pulverized with a sample mill (hammer mill type pulverizer) to obtain white fine powders.
Table 1 shows various characteristics of the powder samples obtained in Examples 1 to 8 measured by the test method.
This is one application example of the refining process of oil used repeatedly, and the deironing process for the purpose of reducing iron content was based on the addition of 1%, but according to the silica / magnesia preparation for removing iron content of this example, For example, the iron content reduction rate was 50 to 54%. In the refining process of raw material fats and oils using activated clay or the like, a treatment of adding 2 to 3% is normal, but even in the preparation of this example, for example, when oil is treated by addition of 2 to 3%, a remarkable effect Can be expected to demonstrate.
[0072]
[Comparative Example 1]
It is a commercially available magnesium oxide (Star Mag U manufactured by Kamijima Chemical Co., Ltd.).
[Comparative Example 2] to [Comparative Example 5]
The same operation was performed except that the weight ratios (R) in Examples 1 to 8 were changed to R = 0.8, R = 1.0, R = 4.0, and R = 5.0, respectively.
[Comparative Example 6]
It is a commercially available silicon dioxide (Mizukasorb C-1 manufactured by Mizusawa Chemical Co., Ltd.).
[Comparative Example 7], [Comparative Example 8]
Each powder of magnesium oxide of Comparative Example 1 and silicon dioxide of Comparative Example 6 was dry-mixed by a stirring type small mixer at a ratio of weight ratios (R) of R = 1.7 and R = 2.3, respectively. Was obtained by
[Reference Example 1]
A synthetic layered magnesium phyllosilicate obtained by hydrothermal treatment of active silicic acid and magnesium hydroxide made from acid clay from Matsune, Kushibuki-cho, Yamagata Prefecture, as a raw material by the method of Example 1 of Patent Document 2 above. It is a white fine powder.
Various characteristics of the powder samples according to Comparative Examples 1 to 8 and Reference Example 1 are also shown in Table 1.
[0073]
[Table 1]
Figure 2005008676
[0074]
【The invention's effect】
Since the silica-magnesia preparation for removing iron content of the present invention is composed of silica and magnesia components that are approved as food additives, it can be effectively applied to food purification applications.
Further, since the silica component layer has a micro three-layer structure in which the magnesia component layer is sandwiched, it has a characteristic that the iron adsorption ability is remarkably high.
Therefore, it is particularly suitable for refining edible oil deteriorated by repeated use containing a large amount of iron, and for refining liquid foods containing harmful, unnecessary or unnecessary iron.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a diagram schematically showing nanocomposite and structure in a silica / magnesia preparation for removing iron content of the present invention.
2 is a powder X-ray diffraction image of each powder sample according to Example 5, Comparative Example 1, Comparative Example 3, Comparative Example 5, Comparative Example 5, Comparative Example 6 and Comparative Example 7. FIG.

Claims (6)

シリカ成分とマグネシア成分とを、下記式:
R=Sw/Mw
式中、Swは、SiO換算でのシリカ成分の含有量であり、
Mwは、MgO換算でのマグネシア成分の含有量である、
で表される重量比(R)が1.3≦R≦3.0の範囲となる割合で含有し、且つシリカ成分とマグネシア成分との少なくとも一部が、マグネシア成分層をシリカ成分層がサンドイッチした三層構造を形成しており、20μg(Fe)/g以上、の鉄分吸着能を有していることを特徴とする鉄分除去用シリカ・マグネシア系製剤。
The silica component and the magnesia component are represented by the following formula:
R = Sw / Mw
In the formula, Sw is the content of the silica component in terms of SiO 2 ,
Mw is the content of the magnesia component in terms of MgO.
Is contained in a ratio such that the weight ratio (R) is in the range of 1.3 ≦ R ≦ 3.0, and at least a part of the silica component and the magnesia component is sandwiched between the magnesia component layer and the silica component layer. A silica-magnesia-based preparation for removing iron content, characterized in that it has a three-layer structure and has an iron adsorption capacity of 20 μg (Fe) / g or more.
前記重量比(R)が1.9<R<2.1である請求項1に記載の鉄分除去用シリカ・マグネシア系製剤。2. The silica-magnesia preparation for iron removal according to claim 1, wherein the weight ratio (R) is 1.9 <R <2.1. 粉末法X線回折像において、回折角2θ(Cu−Kα線)が20±1度、35±1度及び61±1度に前記三層構造に基づくピークを示す請求項1または2に記載の鉄分除去用シリカ・マグネシア系製剤。3. The powder method X-ray diffraction image according to claim 1, wherein a diffraction angle 2θ (Cu—Kα ray) shows peaks based on the three-layer structure at 20 ± 1 degrees, 35 ± 1 degrees, and 61 ± 1 degrees. Silica / magnesia preparation for iron removal. 比表面積が480m/g以上である請求項1乃至3の何れかに記載の鉄分除去用シリカ・マグネシア系製剤。The specific surface area is 480 m 2 / g or more, and the silica / magnesia preparation for iron content removal according to any one of claims 1 to 3. 食用油の精製処理に使用する請求項1乃至4の何れかに記載の鉄分除去用シリカ・マグネシア系製剤。The silica-magnesia preparation for removing iron content according to any one of claims 1 to 4, which is used for refining edible oil. (A)二酸化ケイ素と(B)酸化マグネシウムもしくはその水和物とを、下記式:
R=Sw/Mw
式中、Swは、SiO換算での二酸化ケイ素の量であり、
Mwは、MgO換算での酸化マグネシウムもしくはその水和物の量である、
で表される重量比(R)が1.3≦R≦3.0の範囲となるように、水の存在下で、少なくとも1時間以上をかけて100℃以下の温度で混合し熟成する工程と、熟成後、水分を除去する工程とからなることを特徴とする鉄分除去用シリカ・マグネシア系製剤の製造方法。
(A) Silicon dioxide and (B) magnesium oxide or a hydrate thereof are represented by the following formula:
R = Sw / Mw
In the formula, Sw is the amount of silicon dioxide in terms of SiO 2 ,
Mw is the amount of magnesium oxide or its hydrate in terms of MgO.
A step of mixing and maturing at a temperature of 100 ° C. or lower over at least 1 hour in the presence of water so that the weight ratio (R) represented by the formula is in the range of 1.3 ≦ R ≦ 3.0. And a step of removing moisture after aging, and a method for producing a silica-magnesia preparation for removing iron.
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