JP2005290376A - 臭い、色及び熱安定性が向上した脂肪酸の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 (a)第一工程で、出発物質中に存在する低沸点副生成物を塔頂留分として除去するため、原料脂肪酸を精留(「プレカット」)塔に供給し、(b)第二工程で、純粋な脂肪酸を側留分として得、第一蒸留の間に形成される低沸点副生成物を塔頂留分として除去し、出発物質から存在しているか第一蒸留の間に形成された高沸点副生成物を残渣と共に除去するため、プレカット塔の塔底留分を側留塔に供給することにより、色、臭い及び熱安定性が向上した脂肪酸を製造する。
【選択図】なし
Description
・不完全脂肪分裂由来の部分グリセリド及び他の高沸点物
・金属(例えば触媒由来の)
・着色物質
・臭気物質
を分離することである。高沸点物及び金属は、脂肪酸を塔頂留分として蒸留し、高沸点物質を塔底残渣として除去することによって簡単に分離される。残渣の量を減らし、蒸留中の酸に対する熱応力を減ずるため、異なった加熱温度で多段蒸留する技術が発展してきた(例えば US 4,680,092)。更に高沸点物分離を改善するため、精留部として構造塔充填物の使用が紹介されている(US 4,595,461、WO 96/40851 A1)。
・単一分離段のみを与えるので、フラッシュ装置での低沸点物の濃縮が非常に有効ではない、
・更に、高沸点成分の一部がプレカット塔でフラッシュ除去され得、側留塔の上方に供給され、それらの一部が側留分になり得る、
・供給材料中に存在する着色物質由来の縮合生成物としての高沸点生成物の上記結果が妥当である場合、この技術は、縮合生成物が側留分中に蓄積することを防止しない。
(a)第一工程で、出発物質中に存在する低沸点副生成物を塔頂留分として除去するため、原料脂肪酸を精留(「プレカット」)塔に供給し、
(b)第二工程で、純粋な脂肪酸を側留分として得、第一蒸留の間に形成される低沸点副生成物を塔頂留分として除去し、出発物質から存在しているか第一蒸留の間に形成された高沸点副生成物を残渣と共に除去するため、プレカット塔の塔底留分を側留塔に供給する
ことを特徴とする、色、臭い及び熱安定性が向上した脂肪酸の新しい製造方法を提供することである。
・原料脂肪酸に予め含まれている低沸点物を、プレカット塔技術によって効果的に分離し、
・塔頂留分蒸留の間に生成された低沸点物を、側留塔技術によって分離し、
・プレカット塔で形成された高沸点縮合生成物を、側留塔で塔底残渣として完全に分離する。
本発明の出発物質として使用される脂肪酸は、通常、式(I):
R1COOH (I)
[式中、R1 は直鎖または分枝、飽和または不飽和の 6〜22 個、好ましくは 10〜20 個、より好ましくは 12〜18 個の炭素原子を有するアシル基である。]
に従う。酸は、植物起源でも動物起源でもあり得る。典型的に、分裂脂肪酸即ち獣脂のオレイン画分が使用され、これは、例えばラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸及びリノレン酸のような、C12〜C18 炭素酸リッチである。
原料脂肪酸に既に含まれている低沸点の色及び臭気物質を、プレカット塔内の、構造充填物からなる精留部及び除去部で効果的に分離する。構造充填物は、Sulzer Mellapack, Montz-Pak, Kuehni Rombopack などのような金属シート充填物から選ぶことができる。2つの塔部分の充填物高さは、1〜8 m、好ましくは 2〜4 m である。塔を、1〜50 mbar、好ましくは 5〜10 mbar の減圧下で操作する。除去部に供給するという目的のため、原料脂肪酸を予備加熱し、塔の中央部に導入する。熱は、蒸気加熱式リボイラ、好ましくは流下薄膜型蒸発缶で加える。低沸点物は塔頂凝縮器で凝縮され、凝縮物の一部は塔の精留部に還流され、それ以外は塔から塔頂留分として除去される。塔頂留分の量は、供給量の 0.1〜5 %、好ましくは 0.2〜1 %の範囲である。
1000 ml 丸底フラスコに未精製獣脂分裂脂肪酸オレイン画分 472 g を入れ、4 mbar の減圧下、198 ℃に加熱した。少量の留分(12.1 g 及び 19.8 g)を順次取り出し、試料をロビボンド色及び臭い(尺度は 1:良い〜 6:非常に悪い)について分析した。
・試料 1:ロビボンド 5 1/4" 黄 72、赤 6.2、臭いは 6
・試料 2:ロビボンド 5 1/4" 黄 17、赤 1.6、臭いは 3
その後、フラスコ内の圧力を 100 mbar に上げ、フラスコ内の残りの生成物を 250 ℃で 30 分間加熱した。この処理は、温度/時間条件を、一般的な製造規模の脂肪酸蒸留に模擬するものである。温度を 200 ℃に下げた後、圧力を 9 mbar に下げ、再び2つの少量試料(19.4 g 及び 18.8 g)を取り出した。色及び臭い評価では、以下の結果を得た。
・試料 3:ロビボンド 5 1/4" 黄 9.6、赤 1.0、臭いは 4
・試料 4:ロビボンド 5 1/4" 黄 3.7、赤 0.4、臭いは 1
この実施例は、付加的な着色物質は熱応力によって形成されなかったが、付加的な臭いが高温で生成されたことを示す。
1000 ml 丸底フラスコに蒸留された獣脂脂肪酸オレイン画分 460.1 g を入れ、9 mbar の減圧下、198 ℃に加熱した。少量の留分(3.1 g 及び 9.4 g)を順次取り出し、試料をロビボンド色及び臭いについて分析した。
・試料 1:ロビボンド 5 1/4" 黄 6.3、赤 0.8、臭いは 2
・試料 2:ロビボンド 5 1/4" 黄 3.5、赤 0.4、臭いは 2
その後、フラスコ内の圧力を 100 mbar に上げ、フラスコ内の残りの生成物を 247 ℃で 30 分間加熱した。この処理は、温度/時間条件を、一般的な製造規模の脂肪酸蒸留に模擬するものである。温度を 200 ℃に下げた後、圧力を 12 mbar に下げ、再び2つの少量試料(5.2 g 及び 10.1 g)を取り出した。色及び臭い評価では、以下の結果を得た。
・試料 3:ロビボンド 5 1/4" 黄 3.3、赤 0.4、臭いは 3
・試料 4:ロビボンド 5 1/4" 黄 2.1、赤 0.2、臭いは 1
この実施例は、付加的な着色物質は熱応力によって形成されなかったが、付加的な臭いが高温で生成されたことを示す。
1000 ml 丸底フラスコに獣脂分裂脂肪酸オレイン画分の蒸留塔頂留分 450.3 g を入れ、180 ℃で 30 分間加熱した。窒素を流しながら、同じ方法を第二の試料 448.4 g に適用した。加熱処理の前後の試料について、分子量分布を GPC によって測定した。その結果を表1に示す。
未精製の乾燥獣脂分裂脂肪酸オレイン画分を、2箇所に 2 m の Sulzer BX を充填し、リボイラとしてのホットオイル加熱式流下薄膜型蒸発缶、凝縮器及び真空ポンプを備えた 50 mm ガラス精留塔で蒸留した。供給はリボイラループへ連続的に行った。留分蒸気を分縮器で凝縮し、塔頂に還流し、最終留分を上方充填部の下方から側留分として塔の外に取り出した。側留生成物の一部を、流れ分離装置を使って、下方充填部に還流した。少量の塔頂留分を第二凝縮器で排出し、残渣をリボイラループから取り出した。以下のように蒸留パラメータを調整した。減圧:1 mbar、供給速度:2150 g/h、塔頂留分:微量、残渣:280 g/h(酸価:78)、蒸留速度:1870 g/h、還流比(還流液量/側留分量):1/5、リボイラ温度:250 ℃。得られた側留生成物は、優れた臭い及び以下の色(ロビボンド 5 1/4")を有した。
・直後:黄 12.0、赤 1.9
・7 日後:黄 14.2、赤 2.1
プレカット塔での未精製獣脂分裂脂肪酸オレイン画分の蒸留及び塔頂留分蒸留
未精製の乾燥獣脂分裂脂肪酸オレイン画分を、実施例4と同じ塔で二工程で蒸留した。第一工程で、生成物を塔中央部において下方充填物の上部に供給した。少量の塔頂留分を取り出し、塔底生成物を第二蒸留工程のため回収した。第二工程で、第一工程の塔底生成物をリボイラループに供給し、残渣を塔底から取り出し、留分蒸気を塔頂凝縮器で完全に凝縮した。留分の一部を、上方充填部の上部に還流した。以下のように蒸留パラメータを調整した。
・第一工程:減圧:1 mbar、供給速度:7500 g/h、塔頂留分:74 g/h、塔底生成物:7426 g/h、還流比(還流液量/塔頂留分量):10/1、リボイラ温度:228 ℃。
・第二工程:減圧:1 mbar、供給速度:2000 g/h、残渣:290 g/h(酸価:83.5)、蒸留速度:1710 g/h、還流比(還流液量/留分量):1/5、リボイラ温度:256 ℃。
得られた留分は、実施例4の側留生成物より劣った臭いを有していたが、以下のように向上した色(ロビボンド 5 1/4")を有していた。
・直後:黄 5.9、赤 1.1
・7 日後:黄 8.3、赤 1.4
プレカット塔及び側留塔での未精製獣脂分裂脂肪酸オレイン画分の蒸留
未精製の乾燥獣脂分裂脂肪酸オレイン画分を、実施例4と同じ塔で二工程で蒸留した。第一工程で、生成物を塔中央部において下方充填物の上部に供給した。少量の塔頂留分を除去し、塔底生成物を第二蒸留工程のため回収した。第二工程で、第一工程の塔底生成物をリボイラループに連続的に供給した。留分蒸気を分縮器で凝縮し、塔頂に還流し、最終留分を上方充填部の下方から側留分として塔の外に取り出した。側留生成物の一部を、流れ分離装置を使って、下方充填部に還流した。少量の塔頂留分を第二凝縮器から排出し、残渣をリボイラループから取り出した。以下のように蒸留パラメータを調整した。
・第一工程:減圧:1 mbar、供給速度:7500 g/h、塔頂留分:74 g/h、塔底生成物:7426 g/h、還流比(還流液量/塔頂留分量):10/1、リボイラ温度:228 ℃。
・第二工程:減圧:1 mbar、供給速度:1750 g/h、塔頂留分:微量、残渣:230 g/h(酸価:78)、蒸留速度:1520 g/h、還流比(還流液量/側留分量):1/4、リボイラ温度:254 ℃。
得られた側留生成物は、実施例5の留分より優れた香りを有し、実施例4の側留生成物と同程度の臭い特性であり、以下の色(ロビボンド 5 1/4")を有していた。
・直後:黄 9.2、赤 1.8
・7 日後:黄 9.0、赤 1.1
未精製獣脂分裂脂肪酸オレイン画分を、2つの異なった製造規模精留塔で、二工程で蒸留した。第一塔には、3箇所に 13.8 m の構造充填物、リボイラとしてのホットオイル加熱式流下薄膜型蒸発缶、凝縮器及び真空システムを備えた。第二塔には、3箇所に 7.2 m の構造充填物、リボイラとしての2つの蒸気加熱式流下薄膜型蒸発缶、分縮器及び全縮器、真空システム並びに側留分回収器を備えた。未精製品は、以下の特性及び組成を有していた。
・酸価:189.7
・鹸化価:199.4
・ヨウ素価:95
・流動点:4.0 ℃
・非鹸化性価:2.2
・組成[%]:< C12:0.3、C12:0.4、C14:2.1、C14':0.6、C15:0.5、C16:4.9、C16':5.2、C17:1.4、C18:1.7、C18':65.7、C18":13.6、C18''':1.5、> C18:2.1
・第一工程:塔頂圧力:10 mbar、塔底圧力:16.4 mbar、乾燥後の供給速度:3400 kg/h、塔頂留分:52.3 kg/h、塔底生成物:3347.7 kg/h、還流比(還流液量/塔頂留分量):16.9/1、リボイラ温度:226.4 ℃。
・第二工程:塔頂圧力:6 mbar、塔底圧力:11.4 mbar、供給速度:2800 kg/h、残渣:357 kg/h(酸価:35)、塔頂留分:7.0 kg/h、蒸留速度:2436 kg/h、還流比(還流液量/留分量):0.36/1、第一リボイラ温度:246.7 ℃、第二リボイラ温度:254.6 ℃、除去用蒸気速度:15.3 kg/h。
・色(ロビボンド 5 1/4"):
・直後:黄 3.6、赤 0.5
・7 日後:黄 4.7、赤 0.6
・加熱安定(窒素下、205 ℃、1 時間)直後:黄 11.0、赤 1.8
・加熱安定(窒素下、205 ℃、1 時間)7 日後:黄 45.0、赤 5.4
・酸価:201.0
・鹸化価:21.3
・ヨウ素価:94.1
・流動点:8.0 ℃
・非鹸化性価:1.2
・組成[%]:< C12:0.0、C12:0.1、C14:1.1、C14':0.3、C15:0.5、C16:5.0、C16':5.4、C17:1.4、C18:1.7、C18':67.0、C18":13.6、C18''':1.5、> C18:1.9
プレカット塔及び側留塔での未精製獣脂分裂脂肪酸オレイン画分の製造規模での蒸留
未精製獣脂分裂脂肪酸オレイン画分を、実施例5で記載した、2つの異なった製造規模精留塔で、二工程で蒸留した。供給材料は、実施例5と同じであった。第一蒸留工程で、生成物を乾燥し、続いて第一塔中央部において下方充填物の上部に供給した。少量の塔頂留分を取り出し、塔底生成物を第二蒸留工程のためタンクに回収した。第二蒸留工程で、第一工程の塔底生成物を第二塔の第一流下薄膜型蒸発缶に供給し、塔底生成物の一部を第二流下薄膜型リボイラループに供給し、残渣を第二リボイラループから取り出した。留分蒸気を分縮器で一部凝縮し、少量の塔頂留分を第二凝縮器から取り出した。第一凝縮器の凝縮物を、上方充填部の上部に完全に還流した。上方充填物の下方で液体を回収し、その一部を最終留分として取り出した。それ以外の側留生成物を、高沸点物濃縮のため第二充填部に還流した。蒸留を補助するため、4 bar の過熱蒸気を第二流下薄膜型リボイラに供給した。以下のように蒸留パラメータを調整した。
・第一工程:塔頂圧力:10 mbar、塔底圧力:16.4 mbar、乾燥後の供給速度:3400 kg/h、塔頂留分:52.3 kg/h、塔底生成物:3347.7 kg/h、還流比(還流液量/塔頂留分量):16.9/1、リボイラ温度:226.4 ℃。
・第二工程:塔頂圧力:6 mbar、塔底圧力:10.5 mbar、供給速度:2800 kg/h、残渣:343 kg/h(酸価:35)、塔頂留分:9.0 kg/h、蒸留速度:2448 kg/h、還流比(還流液量/側留分量):0.36/1、第一リボイラ温度:244.2 ℃、第二リボイラ温度:247.3 ℃、除去用蒸気速度:14.8 kg/h。
・色(ロビボンド 5 1/4"):
・直後:黄 4.0、赤 0.6
・7 日後:黄 5.1、赤 0.7
・加熱安定(窒素下、205 ℃、1 時間)直後:黄 10.0、赤 1.7
・加熱安定(窒素下、205 ℃、1 時間)7 日後:黄 65.0、赤 7.9
・酸価:199.7
・鹸化価:200.6
・ヨウ素価:98.9
・流動点:8.0 ℃
・非鹸化性価:0.9
・組成[%]:< C12:0.0、C12:0.0、C14:0.2、C14':0.1、C15:0.2、C16:5.7、C16':5.3、C17:1.7、C18:1.6、C18':67.4、C18":13.7、C18''':1.5、> C18:2.0
Claims (9)
- (a)第一工程で、出発物質中に存在する低沸点副生成物を塔頂留分として除去するため、原料脂肪酸を精留(「プレカット」)塔に供給し、
(b)第二工程で、純粋な脂肪酸を側留分として得、第一蒸留の間に形成される低沸点副生成物を塔頂留分として除去し、出発物質から存在しているか第一蒸留の間に形成された高沸点副生成物を残渣と共に除去するため、プレカット塔の塔底留分を側留塔に供給する
ことを特徴とする、色、臭い及び熱安定性が向上した脂肪酸の製造方法。 - 出発物質として、式(I):
R1COOH (I)
[式中、R1 は直鎖または分枝、飽和または不飽和の 6〜22 個の炭素原子を有するアシル基である。]
に相当する脂肪酸を使用することを特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 二塔を互いに独立して 180〜260 ℃の温度で操作することを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。
- プレカット塔を 1〜50 mbar の減圧下で操作することを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
- 側留塔を 1〜20 mbar の減圧下で操作することを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
- 塔が各々少なくとも2つの構造充填物を含むことを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。
- 前記構造充填物の各部が少なくとも 1〜8 m の高さであることを特徴とする、請求項5に記載の方法。
- 二塔の凝縮物各々の一部を精留部に還流することを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載の方法。
- 蒸留温度を低下させるため、過熱蒸気を側留塔に供給することを特徴とする、請求項1〜8のいずれかに記載の方法。
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