JP2011256245A - エステル交換油脂の精製方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ナトリウム化合物を触媒としてエステル交換を行なったエステル交換油脂の精製方法であって、エステル交換油脂の収率も高く、また、得られるエステル交換油脂の品質（酸価及び色調）が良好である、エステル交換油脂の効率的な精製方法を提供すること。
【解決手段】ナトリウム化合物を触媒としてエステル交換を行なったエステル交換油脂に、カルシウム塩及び／又はマグネシウム塩、並びに水を添加して、水不溶性のカルシウム石鹸及び／又はマグネシウム石鹸を析出させた後、脱水して、さらにナトリウム塩を析出させ、該カルシウム石鹸及び／又はマグネシウム石鹸、並びにナトリウム塩を、ろ過及び／又は遠心分離により除去することを特徴とするエステル交換油脂の精製方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、ナトリウム化合物を触媒としてエステル交換を行なったエステル交換油脂の精製方法に関する。

エステル交換反応は基本的な油脂の改質方法の１種である。そしてその触媒としてはナトリウム化合物を使用する方法と酵素を使用する方法とがある。ここで、上記触媒は得られたエステル交換油脂から分離する必要がある。特に上記触媒として酵素を使用した場合はろ過や遠心分離により回収することができる。これに対し、通常使用される触媒であるナトリウム化合物は、水溶性であり、さらにエステル交換反応により副生するナトリウム石鹸やグリセリンは水溶性であることに加え乳化性をも有するため、エステル交換反応の停止のために加水した際に、エステル交換油脂中に乳化分散してしまい、単純にろ過や遠心分離により除去することができないという問題があった。

そのため、一般的には、エステル交換反応終了後、反応停止に必要な量以上の多量の水を添加して水洗除去する方法や、塩類を含む水溶液を添加して触媒由来のナトリウムを塩析させ除去する方法が行われていた。

しかし、多量の水で水洗除去する方法では、油相と水相を分離するために多大な時間を要するという問題に加え、油脂が一部乳化していることから、水相と油相の完全な分離が困難でありエステル交換油脂の収率も悪いという問題があり、また塩類を含む水溶液を添加して金属ナトリウムを塩析させ除去する方法では、油相と水相の界面が多少明確になることにより若干のエステル交換油脂の収率改善は図れるが、根本的な解決にはならないという問題があった。

そこで、無機酸或いは有機酸を添加して酸分解し少量の水で除去する方法（例えば特許文献１参照）や、その改良方法として、酸分解後アルカリで中和する方法（例えば特許文献２参照）が提案された。

しかし、これらの方法では、水相と油相の分離効率は高くなるものの、特許文献１に記載の方法では、得られるエステル交換油脂の酸価が高く色調も濃くなってしまう等の品質面で問題があり、また、特許文献２に記載の方法では、いったん酸分解後さらにアルカリ処理する必要があり、処理時間が長く、作業効率が悪いという問題があった。

そのため、アルカリ金属を担体に保持した状態で油脂に添加する方法（例えば特許文献３参照）や、添加する水の量を極めて少なく制限することで析出するナトリウム石鹸の結晶サイズを大きくしてろ過に適した形状とする方法（例えば特許文献４参照）が提案された。

しかし、特許文献３に記載の担体を使用する方法では、油脂との接触が減少するため反応効率が悪いという問題があり、また、特許文献４に記載の添加する水の量を制限する方法では、析出するナトリウム石鹸のろ過は容易になるものの、析出するナトリウム石鹸は水溶性であること、及び結晶構造が脆弱であることから、ろ過によって完全にナトリウムを回収することができないという問題があった。

特公昭５３−０３８０８４号公報 特公昭５７−０６１７９７号公報 特開２００５−１２６３４６号公報 特許４２４９２５０号公報

従って、本発明の目的は、ナトリウム化合物を触媒としてエステル交換を行なったエステル交換油脂の精製方法であって、エステル交換油脂の収率も高く、また、得られるエステル交換油脂の品質（酸価及び色調）が良好である、エステル交換油脂の効率的な精製方法を提供することにある。

本発明者等は、上記目的を達成すべく種々検討したところ、酸分解やアルカリによる中和等の複数のステップによる処理ではなく、特定の金属塩との複分解反応により、直接金属石鹸を析出させると、この結晶が水不溶性であり安定であることから、ろ過が容易であり、水洗による収率の低下もなく、また、品質の低下もなくエステル交換油脂の精製が行えることを知見した。

本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、ナトリウム化合物を触媒としてエステル交換を行なったエステル交換油脂に、カルシウム塩及び／又はマグネシウム塩、並びに水を添加して、水不溶性のカルシウム石鹸及び／又はマグネシウム石鹸を析出させた後、脱水することにより、さらにナトリウム塩を析出させ、該カルシウム石鹸及び／又はマグネシウム石鹸、並びにナトリウム塩を、ろ過及び／又は遠心分離により除去することを特徴とするエステル交換油脂の精製方法を提供するものである。

本発明のエステル交換油脂の精製方法によると、処理時間を短くすることができ、また、エステル交換油脂の収率も高いことに加え、得られるエステル交換油脂の品質（酸価及び色調）が良好である。

以下、本発明のエステル交換油脂の精製方法について詳細に説明する。

本発明において、エステル交換反応に用いられる原料油脂としては、特に限定されず、脂肪酸組成が炭素数４〜２４の飽和脂肪酸又は不飽和脂肪酸からなる油脂、例えばパーム油、大豆油、菜種油、コーン油、ヒマワリ油、サフラワー油、オリーブ油、キャノーラ油、綿実油、米油、カカオ脂、サル脂、シア脂、マンゴー核油、ヤシ油、パーム核油、牛脂、豚脂、魚油、乳脂等の各種植物油脂及び動物油脂、並びにこれらを水素添加及び／又は分別処理を施した加工油脂から選ばれる１種又は２種以上の油脂を挙げることができる。また、これらの原料油脂は、ステアリン酸、パルミチン酸、オレイン酸等の炭素数が６〜２４の脂肪酸又はその低級アルコールエステル及び植物ステロール等の、水酸基を有する化合物を添加した混合物とすることもできる。

尚、本発明を実施するに際しては、水分による触媒活性の低下を防止するため、エステル交換反応に用いられる上記原料油脂の水分を常法により、１００ｐｐｍ以下に調整することが好ましく、より好ましくは５０ｐｐｍ以下に調整する。

本発明において、触媒として用いられるナトリウム化合物としては、特に制限されないが、例えば、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムメトキシド、水酸化ナトリウム等が挙げられ、食品添加物として認可されている点から、ナトリウムメトキシド、水酸化ナトリウムの形態で用いることが好ましい。尚、上記ナトリウム化合物の添加量は、ナトリウムメトキシド又は水酸化ナトリウムの形態の場合、一般に油脂１００質量部当り、０．１〜０．５質量部程度である。

尚、本発明において、油脂のエステル交換反応自体は、常法にしたがい特に変更なく実施することができる。即ち、上記原料油脂に上記ナトリウム化合物を添加してエステル交換反応させる。

尚、温度条件としては一般に、常圧下で５０〜９０℃程度であり、反応時間としては一般に１０〜６０分間程度である。

このようなエステル交換反応によって得られたエステル交換油脂は、脂肪酸、水、副生成物である水溶性のナトリウム石鹸、着色成分等の不純物はもちろん、触媒由来のナトリウム等の成分を含有しているため、これらを除去し、精製されたエステル交換油脂とする必要がある。

エステル交換油脂中に含まれる上記成分のうち、副生成物である脂肪酸やナトリウム石鹸は水溶性であるため、通常水洗によって除去可能であり、着色成分についても通常の吸着剤による漂白工程により除去可能であるが、触媒由来のナトリウムの除去については、従来法では、背景技術の項で説明したような問題があった。
そのため、本発明では、従来法とは異なり、カルシウム塩及び／又はマグネシウム塩を添加して、複分解法により、水不溶性のカルシウム石鹸及び／又はマグネシウム石鹸、更にナトリウム塩を生成させ、これらを析出させて、ろ過及び／又は遠心分離により除去することにより、従来法の問題点を解決したものである。

本発明で用いられるカルシウム塩及び／又はマグネシウム塩としては、リン酸塩、クエン酸塩、酒石酸塩、塩酸塩、硫酸塩、炭酸塩等の各種有機酸塩や無機酸塩を使用可能であるが、反応により生成するカルシウム石鹸の水溶性が低く、除去が容易である点から、炭酸塩を用いることが好ましい。即ち、本発明では、炭酸カルシウム及び／又は炭酸マグネシウムを使用することが好ましく、水への溶解度が低いためナトリウム化合物との反応性が高く、複分解反応がはやく進む点から、特に好ましくは炭酸カルシウムを用いる。尚、上記カルシウム塩及び／又はマグネシウム塩の添加量は、エステル交換油脂に含まれる触媒のナトリウム化合物と十分に反応できる量であればよいが、触媒由来のナトリウムの完全な除去をめざすためには、ナトリウム化合物に対して、好ましくは１．５倍当量以上、より好ましくは２〜３倍当量添加する。
尚、上記カルシウム塩及びマグネシウム塩を併用する場合、カルシウム塩とマグネシウム塩の配合比（質量基準）は、好ましくは１：１〜３：１とする。

本発明では、上記カルシウム塩及び／又はマグネシウム塩に加え、水を使用する。水を添加することでエステル交換反応を停止させるのであるが、上記カルシウム塩及び／又はマグネシウム塩が触媒のナトリウム化合物と反応するためには水が必要であるためである。尚、水の添加量は、好ましくは、カルシウム塩及び／又はマグネシウム塩の２〜２０倍（質量基準）、より好ましくは２〜１０倍である。

また、上記カルシウム塩及び／又はマグネシウム塩、並びに水の添加方法としては特に制限されず、別々に添加してもよく、また水懸濁液の状態で添加してもよいが、カルシウム塩及び／又はマグネシウム塩を水相にも油相にも均質に分散させることが可能な点で、好ましくは水懸濁液の状態で添加する。

尚、上記カルシウム塩及び／又はマグネシウム塩、並びに水の添加のタイミングは、エステル交換反応が平衡状態に達した後であれば特に制限されず、水が先であっても後であってもよく、また同時であってもよいが、好ましくは同時に添加する。

添加後は十分に攪拌し、エステル交換油脂に含まれる触媒由来のナトリウムと、上記カルシウム塩及び／又はマグネシウム塩を十分に反応させ、水不溶性のカルシウム石鹸及び／又はマグネシウム石鹸を析出させる。この攪拌は、水懸濁液の状態で添加した場合は、
５０〜５００ｒｐｍ程度の回転数で、１０分〜１時間程度行えば十分であるが、カルシウム塩及び／又はマグネシウム塩を粉末で添加した場合は、５０〜５００ｒｐｍ程度の回転数で、２０分〜３時間程度行うことが好ましい。

上記操作により、微粒子状の水不溶性のカルシウム石鹸及び／又はマグネシウム石鹸が析出する。

続いて、脱水操作を行い、水溶性の成分、特に本発明の場合、副生する水溶性のナトリウム塩の析出を行う。該脱水方法については、特に制限されず、減圧蒸留等の常法により行うことができる。水分含量は好ましくは５００ｐｐｍ以下、より好ましくは３００ｐｐｍ以下とする。

続いて、析出した微粒子状の水不溶性のカルシウム石鹸及び／又はマグネシウム石鹸、並びに、析出した水溶性のナトリウム塩等の水溶性成分をろ過及び／又は遠心分離により除去する。ろ過する場合、その方法については特に制限されず、密閉型加圧濾過、膜分離等の公知の方法を用いることができる。また遠心分離する場合、その方法については特に制限されず、ディスク型遠心分離、自動排出型遠心分離、ノズル型遠心分離等の公知の方法を用いることができる。

濾液、すなわち精製されたエステル交換油脂は必要に応じ、更に脱色、脱酸、脱臭等の公知の精製処理をして、より精製されたエステル交換油脂とすることができる。

以下、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例等により何等制限されるものではない。実施例中に示す％は、特に記載がない限り質量％を意味する。

〔実施例１〕
１０００ｍｌの４つ口フラスコに、原料油脂としてのパームオレイン３００ｇ（水分５０ｐｐｍ）と、触媒としてのナトリウムメトキシド０．３ｇとを添加し、撹拌羽を用いて、９０℃、３００ｒｐｍ及び１０ｋＰａの条件下でエステル交換反応を行なった。反応開始から３０分間経過後、エステル交換反応が平衡状態に達していることを確認した。尚、平衡状態に達していることの確認は、ガスクロマトグラフィーによりトリパルミチン含量を測定することにより行った。
上記確認後、反応液に、カルシウム塩としての粉末状の炭酸カルシウム０．２ｇ（１．５倍当量）とイオン交換水１．８ｇとを添加し、９０℃、３００ｒｐｍ及び１０ｋＰａの条件下で１時間攪拌して、微粒子状の水不溶性のカルシウム石鹸（脂肪酸カルシウム）を析出させた。次いで活性白土３．０ｇを添加して漂白処理を実施した後、反応液中の水分含量を２００ｐｐｍ以下まで減圧蒸留法により脱水し、水溶性成分（主に炭酸ナトリウム）を析出させた。
続けて、ブフナー漏斗で吸引ろ過し、精製されたエステル交換油脂を得た。得られたエステル交換油脂量と原料油脂であるパームオレイン量からエステル交換油脂の収率を算出した。結果を表１に示す。
また、得られたエステル交換油脂の酸価については、基準油脂分析試験法（２．３．１−１９９６）に従い測定した。結果を表1に示す。
また、色調については、基準油脂分析試験法（２．２．１．１−１９９６）に記載のロビボンド法に準拠して、Ｒ値とＹ値を測定し、これらの値から１０Ｒ＋Ｙの値を算出し、これを色調判断の基準とした。尚、ガラスセルは、５．２５インチのものを使用した。結果を表1に示す。

〔実施例２〕
実施例１において、粉末状の炭酸カルシウムとイオン交換水とを添加する代わりに、０．１ｇ／ｍｌの炭酸水素マグネシウム水懸濁液０．７ｍｌを添加し、９０℃、３００ｒｐｍ及び１０ｋＰａの条件下で３０分間攪拌して微粒子状の水不溶性のマグネシウム石鹸（脂肪酸マグネシウム）を析出させた以外は、実施例１と同様にしてエステル交換反応及び精製を行い精製されたエステル交換油脂を得た。得られたエステル交換油脂の収率、酸価及び色調を実施例１と同様にして測定した。結果を表１に示す。

〔比較例１〕
実施例１において、粉末状の炭酸カルシウムとイオン交換水とを添加する代わりに、水５０ｍｌを添加し、脱水については、減圧蒸留の前に静置分離を３時間行った以外は実施例１と同様にしてエステル交換反応及び精製を行い精製されたエステル交換油脂を得た。得られたエステル交換油脂の収率、酸価及び色調を実施例１と同様にして測定した。結果を表１に示す。

表１の結果からわかるように、本発明のエステル交換油脂の精製方法に拠れば、多量の水で水洗する従来法に比べ、得られるエステル交換油脂の品質（色調）が良好であり、且つ、収率が高く、また、静置分離の必要もないことから精製にかかる時間を短縮することができ、効率的な生産が可能であることがわかる。

Claims (2)

1. ナトリウム化合物を触媒としてエステル交換を行なったエステル交換油脂に、カルシウム塩及び／又はマグネシウム塩、並びに水を添加して、水不溶性のカルシウム石鹸及び／又はマグネシウム石鹸を析出させた後、脱水することにより、更にナトリウム塩を析出させ、該カルシウム石鹸及び／又はマグネシウム石鹸、並びにナトリウム塩を、ろ過及び／又は遠心分離により除去することを特徴とするエステル交換油脂の精製方法。
2. 上記カルシウム塩及び／又はマグネシウム塩として炭酸塩を用いることを特徴とする請求項１記載のエステル交換油脂の精製方法。