JP2688937B2 - Method for producing powdery sucrose fatty acid ester - Google Patents

Method for producing powdery sucrose fatty acid ester

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION 【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本発明は、主として粉末状ショ糖脂肪酸エステルの工
業的な製法に関する。 さらに詳しくは、本発明は、精製用有機溶媒を使用せ
ずに、高品質の粉末状ショ糖脂肪酸エステルを工業的に
生産すると共に、反応混合物中の未反応糖を回収する技
術に関するものである。
The present invention mainly relates to an industrial production method of powdery sucrose fatty acid ester. More specifically, the present invention relates to a technique for industrially producing a high-quality powdery sucrose fatty acid ester without using an organic solvent for purification and recovering unreacted sugar in a reaction mixture. .

【従来の技術】[Prior art]

(背景) 現在、界面活性剤として有用なショ糖脂肪酸エステル
(以後《SE》と略す)は、工業的に、ショ糖とC8〜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
用いずに水を使ってショ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ずれによっても、そ
の反応混合物中には、目的とするSE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、石鹸、
遊離脂肪酸、揮発分等の夾雑物を含んでおり、これらの
夾雑物のうち含量が規定量を越す不純分は、製品と成る
以前に除去されなければならない。特に、上記夾雑物の
うち、前者の溶媒法に伴う残留溶媒(揮発分)の除去
は、近来規制が厳しくなって来ている注)だけに極めて
重要である。 注)米国FDAの規格によれば、SE中許容される残存ジメ
チルスルホキシドは2ppm以下である(Fed.Regist.,51
(214),40160−1)。 さらにSEの工業的生産上の別の重要問題点として、未
反応糖の回収という問題がある。即ち、周知のように、
SE合成時のショ糖の反応率は低く、例えばジメチルホル
ムアミド法の場合でも50%を出ないから(出願人会社発
行《シュガーエステル物語(1984)》35頁参照)、未反
応ショ糖の回収なしに本工業は成り立たない。 そこで従来から、粗製SEからの残留反応溶媒の除去及
び未反応糖の回収という二元的目的で多量の有機溶媒が
慣用されてきたが、かかる溶媒の多用は、SEの工業的な
生産に対し、以下のような著しい不利益をもたらす。 爆発,火災の危険性。 上のに備えた電気装置の防爆化。 上のに備えた製造装置の密閉化。 上のに備えた建物全体の耐火構造化。 上の、、による固定費の上昇。 溶媒の損耗による原価の上昇。 製品SE中に残留する残留溶媒による負効果。 従業員の健康上への悪影響、ひいてはその予防のた
めのシフト数の増加に伴う固定費の上昇。 このような事情から、SE精製及び糖回収時における有
機溶媒の使用を不必要化する技術の開発は、当業界にお
ける切実な要望であった。 (従来技術の問題点) そこで、従来から有機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809,81
5(1959)) (2)一般の中性塩水溶液によるSEの沈殿法(特公昭42
−8850) などが知られている。 しかし方法(1)のように、例えば塩酸水溶液を反応
混合物中に加えると、成る程SEは直ちに沈殿するが、未
反応のショ糖は容易にグルコースと果糖とに分解、転化
し、たとえ低温(0〜5℃)で行っても分解を避けるこ
とができない。このため、未反応糖の回収、再利用が困
難となる。 また、方法(2)のように、食塩や芒硝などの中性塩
の水溶液を反応混合物中に加えてもSEは直ちに沈殿す
る。この場合、未反応糖の分解は起こらないが、SE中の
有用な成分であるモノエステルが水相側に溶解してしま
うため、大きなロスを生じるのみでなく、特に近来需要
の多い高HLBのSEを得たいとき妨げとなる。 さらにより最近の特開昭51−29417によれば、水と
“精製溶媒”(反応溶媒と区別するために、特にそう呼
ぶ)の混合溶液が軽液層(上層)と重液層(下層)に分
相する性質が利用される。即ち、一般に重液層(下層)
には水が多く含まれているので、親水性の未反応糖、触
媒由来の塩などがこの重液層(下層)に溶解している。
一方軽液層(上層)は、精製溶媒が多く含まれているの
で、SE、脂肪酸、未反応脂肪酸メチルエステル等の極性
の小さいものは、この軽液層に溶解してくる。 ところが、ジメチルスルホキシドなど反応溶媒は、下
層の重液層にも溶解するが、都合の悪いことに上層の軽
液層にも溶解するので、この方法だけで反応溶媒を完全
分離するのは不可能である。従って、微量の反応溶媒を
除去するだけの目的で、非常に多量の精製溶媒が必要と
なる。 このように、水による粗製SEの精製を工業的に可能な
らしめるためには、溶媒の除去が完全で、しかも糖及び
製品SEのロスを生じない精製方法を開発することが大前
提となる。 次に、水による精製を工業的に可能とするためなお考
慮すべきことは、水を精製溶媒とすることに附随する含
水SEの乾燥手段である。 即ち、ここに乾燥の対象となる含水SEは、通常、水分
80%以上のものは水溶液状態に、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、一般に40℃近辺から急激に粘度が
上昇し、50℃近辺で最高値となるが、同温度を50℃を越
えると急激に粘度が下がるという極めて特異な粘性挙動
を呈する(上掲書108頁参照)。このほか、単に真空下
で加熱して水分を蒸発させることは、著しい発泡性のた
め、実質的に不可能である。そして、もし加熱時の温度
が高く、かつ加熱体との接触時間が長い場合には、SEが
分解を起こし、強度の着色及びカラメル化を引き起すの
みでなく、分解により遊離した脂肪酸により酸価も上昇
してくる(特公昭37−9966参照)。 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、ショ糖モノステアレートの転
化点は52℃近辺、ショ糖ジステアレートの難点は110℃
付近)のため、SE自体が残存している水を抱水する傾向
を持ち、このことが脱水を著しく困難としている。加え
て、溶媒と比較して、水の蒸発潜熱が異常に高い(500K
cal/Kg・H2O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、例えば別形式の乾燥法として、泥漿を加熱し
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纏
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吹き
つけて冷却し、固化させ、最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
塵爆発の概念が附随する。 従って、以上のような乾燥に関連する諸問題点を解決
することも、本水媒法精製を実現するための重要なステ
ップとなる。 (発明の理念) このように、水による粗製SEの精製及び未反応糖の回
収を工業的に可能ならしめるためには、反応溶媒及び精
製溶媒の除去が完全で、しかも糖及び製品SEのロスを生
じない精製方法を開発することが大前提となる。但しこ
の理念に基づく反応混合物の精製では、水に対するSEと
未反応ショ糖の溶解度差を利用することが基本となるか
ら、水側に多量の未反応糖が移行するのは避けられず、
この溶解糖の精製及び回収なしには、本工業は経済的に
も社会的にも存立できない。従って、精製時水相側へ移
行した糖を如何に効果的に回収することも発明の重要な
命題である。
(Background) At present, sucrose fatty acid esters (hereinafter abbreviated as “SE”) useful as surfactants are commercially available from sucrose and C 8 to C 22.
The higher fatty acid methyl ester of is reacted with a suitable catalyst in a solvent (dimethylformamide, dimethylsulfoxy, etc.) (solvent method: JP-B-35-13102), or sucrose can be obtained by using water without using a solvent. It is obtained by making a molten mixture with a fatty acid soap and then reacting it with a higher fatty acid methyl ester in the presence of a catalyst (water medium method: Japanese Examined Patent Publication No. 14485 / SHO). However, by any of these two synthetic methods, in addition to the target SE, unreacted sugar, unreacted fatty acid methyl ester, residual catalyst, soap,
It contains contaminants such as free fatty acids and volatiles, and those impurities whose content exceeds a specified amount must be removed before the product is formed. In particular, of the above contaminants, removal of the residual solvent (volatile matter) associated with the former solvent method is extremely important only for the recent regulations ( Note) . Note) According to the US FDA standard, the residual dimethyl sulfoxide allowable in SE is 2 ppm or less (Fed.Regist., 51
(214), 40160-1). Another important problem in industrial production of SE is the problem of recovering unreacted sugar. That is, as is well known,
The reaction rate of sucrose at the time of SE synthesis is low, and for example, even in the case of the dimethylformamide method, it does not reach 50% (Refer to Applicant Company 《Sugar Ester Story (1984)》 page 35), so there is no recovery of unreacted sucrose This industry is not established. Therefore, a large amount of organic solvent has been conventionally used for the dual purpose of removing residual reaction solvent from crude SE and recovering unreacted sugar.However, heavy use of such solvent is not suitable for industrial production of SE. , Brings the following significant disadvantages. Risk of explosion and fire. Explosion-proof electrical equipment provided above. Sealing of the production equipment provided above. The fire-resistant structure of the whole building prepared above. Above, due to rising fixed costs. Cost increase due to solvent wear. Negative effect due to residual solvent remaining in product SE. The negative impact on employee health, and the rise in fixed costs associated with the increase in the number of shifts to prevent it. Under these circumstances, there has been a pressing need in the art to develop a technology that makes the use of an organic solvent unnecessary during SE purification and sugar recovery. (Problems of the prior art) Therefore, a purification method which does not use an organic solvent has been conventionally investigated, and as a typical example, (1) a method for precipitating SE with an acidic aqueous solution (UK Patent 809,81
5 (1959)) (2) SE precipitation method using general neutral salt aqueous solution
−8850). However, as in the method (1), for example, when an aqueous hydrochloric acid solution is added to the reaction mixture, the SE immediately precipitates as soon as possible, but the unreacted sucrose is easily decomposed and converted into glucose and fructose. (0-5 ° C.), decomposition cannot be avoided. Therefore, it becomes difficult to recover and reuse the unreacted sugar. Also, as in method (2), SE is immediately precipitated even when an aqueous solution of a neutral salt such as salt or sodium sulfate is added to the reaction mixture. In this case, the decomposition of unreacted sugar does not occur, but the monoester, which is a useful component in SE, is dissolved in the aqueous phase side, causing not only a large loss but also high HLB It is an obstacle when you want to get SE. According to a more recent Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 51-29417, a mixed solution of water and a "purified solvent" (which is particularly called to distinguish it from the reaction solvent) is composed of a light liquid layer (upper layer) and a heavy liquid layer (lower layer). The property of phase separation is used. That is, generally a heavy liquid layer (lower layer)
Contains a large amount of water, and hydrophilic unreacted sugar, catalyst-derived salts, and the like are dissolved in the heavy liquid layer (lower layer).
On the other hand, since the light liquid layer (upper layer) contains a large amount of purified solvent, small polar substances such as SE, fatty acids and unreacted fatty acid methyl esters are dissolved in this light liquid layer. However, reaction solvents such as dimethyl sulfoxide also dissolve in the lower heavy liquid layer, but unfortunately also dissolve in the upper light liquid layer, so it is impossible to completely separate the reaction solvent by this method alone. It is. Therefore, a very large amount of a purified solvent is required only for removing a trace amount of the reaction solvent. Thus, in order to industrially enable the purification of crude SE with water, it is a major premise to develop a purification method in which the solvent is completely removed and the sugar and the product SE are not lost. Next, what should be further considered in order to industrially enable purification by water is a means for drying the water-containing SE accompanying the use of water as a purification solvent. That is, the water-containing SE to be dried here is usually
In general, those having a water content of 80% or more are in the form of an aqueous solution, and those having a water content of less than 80% are usually in the form of a slurry.
The water content of these SEs generally shows a sharp increase in viscosity from around 40 ° C and reaches the maximum value around 50 ° C, but when the temperature exceeds 50 ° C, the viscosity decreases sharply, exhibiting a very unique viscous behavior. (See page 108 above). Besides, it is practically impossible to simply evaporate the water by heating under vacuum because of the remarkable foaming property. If the heating temperature is high and the contact time with the heating element is long, SE causes decomposition, which not only causes strong coloring and caramelization, but also the acid value of fatty acids released by decomposition. Also rises (see Japanese Examined Patent Publication No. 37-9966). Especially at the end of evaporation of water, SE has a characteristic of softening point or low melting point (for example, the conversion point of sucrose monostearate is around 52 ° C, the difficulty of sucrose distearate is 110 ° C).
(Nearby), the SE itself has a tendency to hydrate the remaining water, which makes dehydration extremely difficult. In addition, the latent heat of vaporization of water is abnormally high (500K
cal / Kg · H 2 O or more) and high evaporation temperature are also factors that make drying difficult. Therefore, for example, as another type of drying method, even when using a so-called flash type dryer that heats sludge and continuously supplies it to the vacuum chamber and discharges it, due to the large latent heat of water, it is sufficient. There are various difficulties associated with dehydration and drying, and even if you can overcome these difficulties, SE after dehydration and drying under vacuum is in a molten state, so after removing it from the dryer, It requires many steps of cooling by blowing cold air to below the melting point, solidifying, and finally crushing with a crusher, and the concept of dust explosion accompanies the final crushing step. Therefore, solving the various problems related to the drying as described above is also an important step for realizing the purification by the water medium method. (Philosophy of the Invention) Thus, in order to industrially enable purification of crude SE with water and recovery of unreacted sugar, removal of the reaction solvent and the purified solvent is complete, and the sugar and product SE are lost. The major premise is to develop a purification method that does not cause However, in the purification of the reaction mixture based on this idea, it is inevitable that a large amount of unreacted sugar migrates to the water side, because the difference in solubility between SE and unreacted sucrose in water is basically used.
Without purification and recovery of this dissolved sugar, this industry cannot survive economically or socially. Therefore, how to effectively recover the sugar transferred to the aqueous phase side during purification is an important subject of the invention.

【発明が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the invention]

よって本発明が解決しようとする課題は、精製用溶媒
を使用しないで、工業的に、精製されたSEを取得するた
めの技術及びこれに付帯して反応混合物中の未反応糖を
効率的に回収する手段を開発することによって、反応溶
媒、及び精製溶媒の使用に起因する一切の問題点を解決
することである。
Therefore, the problem to be solved by the present invention is to industrially, without using a solvent for purification, a technique for obtaining purified SE and incidentally to efficiently remove unreacted sugar in a reaction mixture. It is to solve any problems caused by the use of the reaction solvent and the purified solvent by developing a means for recovering.

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

[内容] a:発明の経緯 b:概要 c:発明の骨格 d:溶媒法によるSEの合成 e:加水 f:塩析 g:逆浸透 h:洗浄 i:噴霧乾燥 (a 発明の経緯) そこで本発明者は、(イ)水相側に溶解するSE量を最
少限に押えること、(ロ)未反応糖の分解を避けるこ
と、(ハ)残留する反応溶媒を水相外に溶解させること
により、SEから分離すること、(ニ)沈殿したSEを精製
された状態で粉末化すること、(ホ)上の沈殿を分離し
た濾液(又は上澄)中の未反応糖を効率的に回収するこ
との五点の解決を目標として多くの塩析実験を行なった
結果、中性塩を反応混合物の水溶液中に溶解させたと
き、適当なpH、温度、中性塩の濃度及び水量の組合せの
下で、多くの割合でSEが沈殿するのみならず、意外なこ
とに、水相には未反応の糖以外に反応溶媒が溶解するに
至るという、都合の良い現象を見出した。従って、この
現象を利用して、沈殿したSEを再度水に溶解後、中性塩
による沈殿操作を反復することにより、SEの損失を最少
限に押えながら、残留する揮発分(残留する反応溶媒)
を完全に水相中に移行させることができること、及び上
の沈殿を除去した残液を適当な逆浸透膜と接触させるこ
とによって、SE反応混合物中の未反応糖を精製された状
態で効率的に回収できること;並びに、上で沈殿した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を連続的に生産できることが明ら
かとなった。 (b 概要) 本発明は、上記発見に基づくもので、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、脂肪酸及び揮発分を含む反応
混合物を中性領域のpHに調整し、水、及び中性塩を加え
ることにより生じる沈殿物を酸性水で洗浄すると共に、
上記沈殿を除去した水相側を逆浸透膜と接触させてショ
糖を回収すると共に、沈殿物を水に溶解し噴霧乾燥させ
ることを特徴とする粉末ショ糖脂肪酸エステルの製造方
法を要旨とする。 (c 発明の骨格) 従って、本発明は以下の諸工程から成り立つ。 (I)粗製のSE反応混合物からの不純物の除去工程(塩
析工程)。 (II)粗製のSE反応混合物中の未反応ショ糖を濃縮、回
収する工程(逆浸透工程)。 (III)不純SEの精製工程(酸洗工程)。 (IV)噴霧乾燥による粉末乾燥 以下、発明に関連する種々の事項につき分説する。 (d 溶媒法によるSEの合成) 溶媒法によるSEの合成においては、通常、ショ糖の脂
肪酸メチルエステルとの混合物を、これらの合計量に対
し数倍量の反応溶媒、例えばジメチルスルホキシドに添
加、溶解させ、炭酸カリウム(K2CO3)等のアルカリ性
触媒の存在下、真空20〜30Torr近辺で数時間80〜90℃に
保持することにより、容易に90%以上の反応率(脂肪酸
メチルエステル基準)にてSE反応混合物が生成する。 次に、SE反応混合物中のアルカリ性触媒の活性を消失
させるため、乳酸、酢酸等の有機酸又は塩酸、硫酸等の
鉱酸を当量だけSE反応混合物に添加する。この中和によ
り、触媒は、例えば乳酸カリウム等のカリウム塩に変化
する。 最後に、反応溶媒、例えばジメチルスルホキシドを真
空下に留去すると、大略、下記組成範囲の組成物(中和
及び蒸留後の反応混合物)となる。 ショ糖脂肪酸エステル =15〜74% 未反応糖 =1.0〜80% 未反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% 石鹸 =1.0〜10% 脂肪酸 =0.5〜10% 揮発分(残留する反応溶媒) =5.0〜30% このとき、SEのエステル分布は、モノエステル10〜75
%(ジエステル以上が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C16〜C22の炭
素数を持つ。 (e 加水) 次に、上の反応混合物に対して水を、 水:反応混合物=5:1〜40:1(重量比) …(1) 式の割合になるように、更に望ましくは、 水:反応混合物=20:1(重量比) …(2)式 の割合に加えると共に、pHを6.2〜8.2、望ましくはpH
7.5とする。 この場合、水の添加割合が上の範囲から外れ、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量比が
40超過となる程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り、かつ、目的とする反応
溶媒の除去も好適に行われるが、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、経済性が失われることになる。 さらに、目的とするSEの分解を避けるため、水溶液は
pH6.2〜8.2の間に調整されるのが好ましい。p8.2以上の
水素イオン濃度下では、アルカリによる定量的なSEの分
解が起こる心配があり、またpH6.2以下の弱酸性域で
も、例えば90℃以上の高温にさらされると、酸分解の恐
れがある。 (f 塩析) 以上の如くpH調整されたSE反応混合物の水溶液をなる
べく50〜80℃に保って、更に中性塩を加える。 本発明者らは、多数の実験の結果より、中性塩を加え
て得たSEの沈殿を含む水溶液を、50〜80℃まで加熱、昇
温させると、水相側へ溶出するSEの量の最少限に押える
ことができ、たとえ本反応混合物中に含まれる揮発分
(残留する反応溶媒)の組成が3.0〜30.0%と大幅に変
動しても、殆どのSEが沈殿することを発見した。このよ
うな中性塩の添加のみでSEが沈殿し、揮発分が水相側へ
移行するという現象は特異な現象であると共に、水を使
用しないで反応混合物中の揮発分を除くという発明目的
上、重要な意義を有するものである。 今、水相側に溶解しているSEの重量=Y[g] 沈殿しているSEの重量=X[g] 全SE(X+Y)[g]に対して、水相側に溶解してい
るSEの重量割合=φ[%] とすれば、φは下式(3)で定義される。 ここで、以下の試料反応混合物(乾物)を20倍量(重
量比)の水に溶かし(pH7.8)で75℃に加熱し、 脂肪酸残基=ステアリン酸 試料中のSE組成(乾物) ショ糖脂肪酸エステル =94% (エステル分布;モノエステル=73%、ジエステル以
上=27%) 未反応脂肪酸メチルエステル =2% 石鹸 =2% 脂肪酸 =1% その他 =1% これに種々の濃度に中性塩を加えると、添加塩が食
塩、芒硝、乳酸カリウム又は酢酸カリウムであるとき、
概ね下表−1の結果が得られる。 上表から明らかなように、合計塩の量が増える程φの
値は減少するが、3.5%を超えると減少傾向は緩やかと
なり、7.5%以上に増大してもこの値が小さくならない
ことが分る。なお、以上の傾向は、当初の反応混合物中
に含まれる揮発分(残留反応溶媒)の量比が3.0〜30.0
%と大幅に変化しようとも殆ど影響を受けないことも確
かめられた。即ち、このようなSE−水−塩の三成分系に
おいては、揮発分の量が大幅に変化し、また添加中性塩
の種類が変化しても、合計塩の濃度によってのみφの値
が定まるのである。この理由は未だ明白でないが、一つ
の原因として、SEのミセル集合体の形成度合と、塩の奏
する、所謂塩析効果が複雑に絡み合っていることは確か
であろう。 以上の塩析作用の程度は、換言すればφの値は、SEの
エステル分布及びSE中の脂肪酸残基の種類によって幾分
変動するが、合計塩量が6%(水94%)を越えてもφの
最小限が減少しないという傾向は同じである。逆に言う
と、該量が6%(水94%)未満の場合には、φの値が増
加し、SEの溶解損失を増やすので望ましくない。従っ
て、φの値を小さくするには、塩量を6%(水94%)以
上に保つことにより、水層側へのSEの溶解損失を最小限
に押えることができる。 (g 逆浸透) 《g−1概説》 次に、上記塩析工程によりSE合成反応混合物中から水
と共に分離されたショ糖と触媒(K2CO3)からの副生塩
と、塩析のため添加された中性塩及び揮発分の四者を含
む水溶液中より、選択的にショ糖のみを分離、回収する
ことが、発明目的達成上重要な条件となる。 しかるに発明者らは、この目的に逆浸透法の利用が特
に有効であることを見出した。 ここに逆浸透膜の分画分子量として150〜200の範囲の
ものを選ぶと、未反応糖(分子量342)や、偶々前段の
塩析処理等で濾液側へ流亡したSE(分子量600以上)
は、共に問題なく濾別されるべきことが予想される。 一方、膜の分画分子量の150〜200より小さいと、触媒
からの副生塩、例えば、乳酸カリウム(分子量128)
や、添加された中性塩や揮発分、例えばジメチルスルホ
キシド(分子量78)は、問題なく、逆浸透膜の微細孔を
通過するであろう。この推定に基づき多くの実験を重ね
た結果、前段の塩析処理を経たショ糖、触媒からの副生
塩、塩析時添加された中性塩及び揮発分並びに、場合に
より少量〜微量のSEを含む水溶液は、温度40〜60℃で、
分画分子量150〜200近辺の逆浸透膜に対し、駆動源とし
て限外濾過時より大きな圧力を付与されつつ接触せしめ
られたとき、触媒からの副生塩、加えられた中性塩及び
揮発分の三者は、水と共に逆浸透膜の微細孔を容易に通
過することが分った。この逆浸透操作によって、不純な
ショ糖水溶液(場合により少量のSEを含む)は、水、触
媒からの副生塩及び塩析に際し加えられた中性塩及び揮
発分等の低分子量の物質から分離され、濃縮された粗糖
水溶液の形となる。そしてここに得られた粗糖水溶液を
再び新鮮な水に溶解させ、再度(又は再三)同様の逆浸
透処理に付すことにより、より純度の高いショ糖水溶液
が得られる。 以上において、逆浸透膜へ供給する被処理水溶液の温
度は良好な結果を期待するため重要であって、若し本温
度が40℃以下に低下すると、処理能力が著しく低下する
ので、実用的には40℃以上の温度を選ぶのがよい。但し
60℃を超えると、逆浸透膜の耐熱性の問題が発生するの
で、該上限温度以下の温度で処理するのが賢明である。
なお、上記水溶液のpHも実際上重要であって、pH6.2〜
8.2の領域内がショ糖の品質に影響する恐れが小さい点
で好ましい。 《g−2逆浸透膜》 工業的な逆浸透膜は、近年進歩したものが各社から多
数上市されている。これら市販中の膜の中、耐久性、耐
熱性、耐酸、耐アルカリ性、耐菌性及び耐圧性に優れた
ものの例として、架橋ポリアミド系の逆浸透膜がある。
そしてこの種の膜の例として、例えば、東レエンジニア
リング(株)販売に係る逆浸透膜、商品名《SU−200》
等は、前述の分画分子量200近辺の値を持ち、本発明目
的によく合致する。 大体、分画分子量が200近辺の逆浸透膜の場合、供給
される水溶液中の溶質濃度は、上限値として20%、望ま
しくは、溶質濃度の上限値として15%程度に押えること
によって、工業的な処理能力を発揮させることができ
る。 濃度が20%を越える溶質濃度の場合、逆浸透膜の微細
孔内を水、触媒からの副生塩及び揮発分が、通過し難く
なり、その分、駆動圧を高めることを余儀なくされるか
ら、結果的に膜面積を広くとらざるを得ず、かつまた、
大動力を必要とすることになるので甚だ不経済である。
これに対し、8〜15%程度の溶質濃度であれば、工業的
なショ糖の分離は充分に可能である。例えば、下表−2
の組成の水溶液の場合、ショ糖の分離速度は、pH7.5,温
度50℃、駆動圧56.0kg/cm2 Gのとき、1ユニット当たり
有効面積8m2の前記逆浸透膜《SU−200》で、 に達し、他社の類似膜においても概ね同様の結果が得ら
れた。そしてどの場合においても、溶存したSEをショ糖
と共に収率よく回収できた。 以上の逆浸透処理において、反復逆浸透膜処理により
触媒からの副生塩、添加中性塩及び揮発分の三者を充分
に除去されたショ糖含有水溶液には、大凡15〜20%程度
の糖濃度を保たせることができる。濃度20%以上の糖水
溶液を得るのは、技術的に困難となる以外に、経済性も
低下してくる。従って、上記以外の糖濃度が望まれるな
らば、通常の濃縮装置、例えば、多重真空効用缶等を用
いて希望の濃度、例えば50%以上にまで濃縮することが
できる。 (h 洗浄) 以上の塩析操作の後、pH3.0〜5.5、温度10〜40℃程度
に調整、調温された酸性水を用いて、前述の分離された
SEのケーキを洗浄する。ここに使用される酸としては、
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、別段例示のもののみに限る訳で
はない。 このような条件の下で洗浄することにより、ケーキ側
から不純物を水相側に移行させることができる。 以下、下表−3に、この酸性水による洗浄をステアリ
ン酸メチルエステルより出発したSE(ショ糖ステアレー
ト)に適用した場合における水層側へのSEの溶解量を例
示する。表中、φは上式(3)で定義されたものであ
る。 以上の洗浄工程において、酸性水の温度が40℃以上と
もなると、操作が長時間、極端に数ヶ月もの長期に及ん
だ場合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℃以下の低温の保持には、経済性の点で望ま
しくない。従って、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、本ケーキ中に含まれている未反応糖、添
加中性塩及び触媒の中和により副生した塩の三者を、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、可能な限り小さな粒子径になるまで
細分化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(株)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、触媒由来の塩及び中性塩の三者
は、沈殿SEのケーキから酸性水相中に移行する。但し、
この際、実質的に少量であるとは云いながら、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
によって減少させることができる。 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、中性塩、未反応糖などの不純物を除かれた、精製SE
を得ることができる。 (i 噴霧乾燥) 《i−1概説》 本発明者は、研究の結果、この上記SEケーキの乾燥手
段として、特に噴霧乾燥法の採用が最適であることを見
出した。この方法は、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泥漿の脱水乾燥のため最良の
方法である。 因に、既述の如く、所謂溝型の撹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、泥漿を連
続的に供給して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、さらに後者の場合には、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、中性領域にpH調節され
た水溶液状又は泥漿状態の含水SEを、ポンプを介して噴
霧乾燥塔へ連続的に供給し、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。これにより水の蒸発面積
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。 《i−2噴霧乾燥条件》 SEの溶液又は泥漿の供給温度は40〜80℃の間で任意に
変更できるが、品質面の考慮から望ましくは40〜60℃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5〜10cmφのときは、15,000〜24,0
00rpm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
発させるに必要な熱量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。作業上好適な絶対湿度は、大略、 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着し易くなる。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概念もなく
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、所要塔径、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、噴霧乾燥塔の下部より連続的に排出され
る。得られた製品は、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。
[Contents] a: History of the invention b: Overview c: Framework of the invention d: Synthesis of SE by the solvent method e: Hydrolysis f: Salting out g: Reverse osmosis h: Washing i: Spray drying (a History of the invention) The inventor has (a) minimizing the amount of SE dissolved in the aqueous phase, (b) avoiding the decomposition of unreacted sugar, and (c) dissolving the residual reaction solvent outside the aqueous phase. , Separating from SE, (d) pulverizing the precipitated SE in a purified state, (e) Efficiently recovering unreacted sugar in the filtrate (or supernatant) separated from the precipitate on (e) As a result of conducting many salting-out experiments aiming to solve the above five points, when a neutral salt was dissolved in an aqueous solution of a reaction mixture, an appropriate pH, temperature, concentration of the neutral salt, and water amount were combined. Not only is SE precipitated in a large proportion below, but surprisingly, the reaction solvent is dissolved in the aqueous phase in addition to the unreacted sugar. We found a good phenomenon of the case. Therefore, by utilizing this phenomenon, the precipitated SE is redissolved in water again, and the precipitation operation with a neutral salt is repeated to suppress the loss of SE to a minimum, while remaining volatile components (remaining reaction solvent )
Of the unreacted sugar in the SE reaction mixture in a purified state can be efficiently performed by contacting the residual liquid from which the precipitate is removed with an appropriate reverse osmosis membrane. Can be recovered at the same time; and the SE precipitated above
It was revealed that the powdery SE can be continuously produced by spray-drying the slurry of 1. (B Outline) The present invention is based on the above discovery, and in addition to the target sucrose fatty acid ester, a reaction mixture containing unreacted sugar, unreacted fatty acid methyl ester, catalyst, soap, fatty acid and volatile matter is provided. Adjust the pH in the neutral range, wash the precipitate produced by adding water and neutral salt with acidic water,
A method for producing a powdered sucrose fatty acid ester is characterized in that the sucrose is recovered by contacting the water phase side from which the precipitate has been removed with a reverse osmosis membrane, and the precipitate is dissolved in water and spray-dried. . (C Skeleton of the Invention) Accordingly, the present invention comprises the following steps. (I) A step of removing impurities from the crude SE reaction mixture (salting out step). (II) A step of concentrating and recovering unreacted sucrose in the crude SE reaction mixture (reverse osmosis step). (III) Impurity SE purification step (pickling step). (IV) Powder Drying by Spray Drying Hereinafter, various matters related to the invention will be explained. (D Synthesis of SE by Solvent Method) In the synthesis of SE by the solvent method, usually, a mixture of sucrose with a fatty acid methyl ester is added to a reaction solvent in an amount several times the total amount of these, for example, dimethyl sulfoxide, The reaction rate of 90% or more (fatty acid methyl ester standard) can be easily obtained by dissolving and maintaining at 80-90 ° C for several hours in the vicinity of vacuum 20-30 Torr in the presence of an alkaline catalyst such as potassium carbonate (K 2 CO 3 ). ) Produces an SE reaction mixture. Next, an organic acid such as lactic acid or acetic acid or a mineral acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid is added to the SE reaction mixture in an equivalent amount in order to eliminate the activity of the alkaline catalyst in the SE reaction mixture. By this neutralization, the catalyst is converted into a potassium salt such as potassium lactate. Finally, the reaction solvent, such as dimethyl sulfoxide, is distilled off under vacuum to give a composition having the following composition range (reaction mixture after neutralization and distillation). Sucrose fatty acid ester = 15-74% Unreacted sugar = 1.0-80% Unreacted fatty acid methyl ester = 0.5-10% Neutral salt derived from potassium carbonate = 0.05-7% Soap = 1.0-10% Fatty acid = 0.5-10 % Volatile matter (remaining reaction solvent) = 5.0 to 30% At this time, the ester distribution of SE is 10 to 75 monoesters.
% (90 to 25% for diester or higher). The fatty acid roots mainly contained in each of the fatty acid methyl ester, the soap and the fatty acid are saturated and have a common C 16 -C 22 carbon number. (E Water) Next, water is added to the above reaction mixture, and water: reaction mixture = 5: 1 to 40: 1 (weight ratio) (1). : Reaction mixture = 20: 1 (weight ratio) ... Add to the ratio of the formula (2), and adjust the pH to 6.2 to 8.2, preferably pH.
7.5. In this case, when the addition ratio of water is out of the above range, for example, when the amount ratio of water to the reaction mixture is less than 5,
The viscosity of the obtained aqueous solution becomes large, and subsequent operations become substantially difficult. Conversely, the ratio of water to the reaction mixture is
If an excess of water is added so as to exceed 40, the viscosity becomes small and the subsequent operation becomes easy, and the desired reaction solvent is preferably removed. When recovering water, a great deal of energy cost is required for removing water, and economic efficiency is lost. In addition, the aqueous solution should be
It is preferably adjusted to a pH between 6.2 and 8.2. At a hydrogen ion concentration of p8.2 or higher, there is a concern that quantitative decomposition of SE by alkali may occur, and even in a weakly acidic range of pH 6.2 or lower, when exposed to a high temperature of 90 ° C or higher, for example, acid decomposition of SE occurs. There is a fear. (F Salting-out) The aqueous solution of the SE reaction mixture, the pH of which has been adjusted as described above, is kept at 50 to 80 ° C as much as possible, and a neutral salt is further added. From the results of a number of experiments, the present inventors have shown that when an aqueous solution containing a precipitate of SE obtained by adding a neutral salt is heated to 50 to 80 ° C. and heated, the amount of SE eluted to the aqueous phase side is increased. It was found that even if the composition of the volatile matter (remaining reaction solvent) contained in this reaction mixture fluctuates significantly from 3.0 to 30.0%, most SE precipitates. . Such a phenomenon that SE is precipitated only by the addition of a neutral salt and the volatile component shifts to the aqueous phase side is a unique phenomenon, and the object of the invention is to remove the volatile component in the reaction mixture without using water. In addition, it has important significance. Now, the weight of SE dissolved in the water phase side = Y [g] The weight of precipitated SE = X [g] The total SE (X + Y) [g] is dissolved in the water phase side If SE weight ratio = φ [%], φ is defined by the following equation (3). Here, the following sample reaction mixture (dry matter) was dissolved in 20 volumes (weight ratio) of water and heated to 75 ° C at pH 7.8, and fatty acid residue = stearic acid SE composition (dry matter) in the sample Sugar fatty acid ester = 94% (ester distribution; monoester = 73%, diester or higher = 27%) Unreacted fatty acid methyl ester = 2% Soap = 2% Fatty acid = 1% Others = 1% Neutral to various concentrations When salt is added, when the added salt is sodium chloride, mirabilite, potassium lactate or potassium acetate,
The results shown in Table 1 below can be obtained. As is clear from the above table, the value of φ decreases as the amount of total salt increases, but it tends to decrease when it exceeds 3.5%, and it does not decrease even if it increases to 7.5% or more. It In addition, the above tendency shows that the amount ratio of the volatile matter (residual reaction solvent) contained in the initial reaction mixture is 3.0 to 30.0.
It was also confirmed that even if it changed significantly, it was hardly affected. That is, in such a SE-water-salt ternary system, the amount of volatile matter changes significantly, and even if the type of neutral salt added changes, the value of φ only depends on the concentration of the total salt. It is decided. Although the reason for this is not yet clear, it is certain that one of the causes is that the degree of formation of micellar aggregates of SE and the so-called salting out effect of salt are intricately intertwined. The degree of salting-out action above, in other words, the value of φ varies somewhat depending on the ester distribution of SE and the type of fatty acid residue in SE, but the total salt amount exceeds 6% (94% water). However, the tendency that the minimum of φ does not decrease is the same. Conversely, when the amount is less than 6% (water 94%), the value of φ increases, and the dissolution loss of SE increases, which is not desirable. Therefore, in order to reduce the value of φ, the dissolution loss of SE to the aqueous layer side can be minimized by keeping the amount of salt at 6% (water 94%) or more. (G Reverse Osmosis) << g-1 Outline >> Next, sucrose separated along with water from the SE synthesis reaction mixture by the salting out step and by-product salt from the catalyst (K 2 CO 3 ) and salting out Therefore, it is an important condition for achieving the object of the invention to selectively separate and recover only sucrose from the aqueous solution containing the added neutral salt and volatile matter. However, the inventors have found that the use of the reverse osmosis method is particularly effective for this purpose. If you select a reverse osmosis membrane with a molecular weight cut-off in the range of 150 to 200, unreacted sugar (molecular weight 342) or SE that accidentally washed away to the filtrate side due to salting out in the previous stage (molecular weight 600 or more)
Both are expected to be filtered out without problems. On the other hand, if the molecular weight cut-off of the membrane is less than 150-200, a by-product salt from the catalyst such as potassium lactate (molecular weight 128)
Alternatively, added neutral salts and volatiles, such as dimethyl sulfoxide (MW 78), will pass through the micropores of the reverse osmosis membrane without problems. As a result of many experiments based on this estimation, sucrose that had undergone the salting-out treatment in the previous stage, by-product salts from the catalyst, neutral salts and volatile components added during salting-out, and in some cases a small amount to a small amount of SE Aqueous solution containing, at a temperature of 40 ~ 60 ℃,
When brought into contact with a reverse osmosis membrane with a molecular weight cutoff of 150 to 200 while applying a higher pressure as a driving source than during ultrafiltration, by-product salts from the catalyst, added neutral salts and volatile components It was found that the three of them easily pass through the micropores of the reverse osmosis membrane together with water. By this reverse osmosis operation, an impure sucrose aqueous solution (which may contain a small amount of SE in some cases) is produced from water, by-products from the catalyst, neutral salts added during salting out, and low molecular weight substances such as volatile matter. It is in the form of a crude aqueous sugar solution which is separated and concentrated. Then, the crude sugar aqueous solution obtained here is dissolved again in fresh water and subjected to the same reverse osmosis treatment again (or again) to obtain a sucrose aqueous solution having a higher purity. In the above, the temperature of the aqueous solution to be supplied to the reverse osmosis membrane is important for expecting good results, and if the temperature is reduced to 40 ° C. or less, the processing capacity is significantly reduced. It is better to choose a temperature of 40 ° C or higher. However
If it exceeds 60 ° C, the heat resistance of the reverse osmosis membrane will be problematic, so it is advisable to treat at a temperature below the upper limit temperature.
In addition, the pH of the above-mentioned aqueous solution is also important in practice.
It is preferable that the area within 8.2 is less likely to affect the quality of sucrose. << g-2 Reverse Osmosis Membrane >> Many industrial reverse osmosis membranes that have advanced in recent years are put on the market. Among these commercially available membranes, a cross-linked polyamide reverse osmosis membrane is an example of one having excellent durability, heat resistance, acid resistance, alkali resistance, fungus resistance and pressure resistance.
And as an example of this type of membrane, for example, reverse osmosis membranes sold by Toray Engineering Co., Ltd., trade name << SU-200 >>
And the like have a value of the above-mentioned molecular weight cutoff of about 200, which is well suited to the object of the present invention. Generally, in the case of a reverse osmosis membrane having a molecular weight cutoff of about 200, the solute concentration in the supplied aqueous solution is 20% as the upper limit value, and preferably 15% as the upper limit value of the solute concentration, the industrial solute concentration is suppressed. It is possible to exert high processing capacity. If the solute concentration exceeds 20%, it becomes difficult for water, by-product salts and volatile components from the catalyst to pass through the micropores of the reverse osmosis membrane, and the driving pressure must be increased accordingly. As a result, the film area must be wide, and
It is very uneconomical because it requires a lot of power.
On the other hand, if the solute concentration is about 8 to 15%, industrial separation of sucrose is sufficiently possible. For example, Table 2 below
For aqueous compositions, the separation rate of sucrose, pH 7.5, temperature 50 ° C., when the driving pressure 56.0kg / cm 2 G, the reverse osmosis membrane of one unit per effective area 8m 2 "SU-200" so, And almost the same results were obtained with similar membranes of other companies. In all cases, dissolved SE could be recovered in good yield together with sucrose. In the above reverse osmosis treatment, about 15 to 20% of the sucrose-containing aqueous solution in which the by-product salt, the added neutral salt and the volatile matter from the catalyst are sufficiently removed by the repeated reverse osmosis membrane treatment is about 15 to 20%. The sugar concentration can be maintained. It is technically difficult to obtain a sugar aqueous solution having a concentration of 20% or more, and the economic efficiency is reduced. Therefore, if a sugar concentration other than the above is desired, it can be concentrated to a desired concentration, for example, 50% or more, using an ordinary concentrating device such as a multiple vacuum effect can. (H Washing) After the above salting-out operation, the above-mentioned separation was carried out using acidic water adjusted to pH 3.0 to 5.5 and temperature of 10 to 40 ° C.
Wash the SE cake. The acids used here include:
For example, mineral acids such as hydrochloric acid and sulfuric acid, and edible organic acids such as acetic acid and lactic acid are suitable, but not limited to those exemplified separately. By washing under such conditions, impurities can be transferred from the cake side to the aqueous phase side. Hereinafter, Table 3 below illustrates the amount of SE dissolved in the aqueous layer when the washing with acidic water is applied to SE (sucrose stearate) starting from stearic acid methyl ester. In the table, φ is defined by the above equation (3). In the above washing process, if the temperature of the acidic water is 40 ° C. or higher, not only is there a concern about acid decomposition of SE when the operation is for a long time, extremely long for several months, the viscosity increases. It becomes difficult to operate. On the other hand, maintaining a low temperature of 10 ° C or lower is not desirable from the economical point of view. Therefore, it is usually preferable to operate at 10 to 40 ° C, especially near room temperature. When washing the SE cake with this acidic water, unreacted sugar contained in the cake, added neutral salt, and salt by-produced by neutralization of the catalyst are removed from the SE cake as much as possible. Since it needs to be removed, it is desirable that the SE cake be subdivided in the acidic water to the smallest particle size possible. This purpose is, for example,
It can be efficiently achieved by a fragmentation device such as a dispersion mixer (for example, "Homomixer" manufactured by Tokushu Kikai Kogyo Co., Ltd.), a homogenizer or a colloid mill (for example, trade name "Mycoloider"), and unreacted sugar and catalyst-derived The salts and neutral salts migrate from the precipitated SE cake into the acidic aqueous phase. However,
At this time, some of the SE
It is unavoidable that it elutes in the acidic aqueous phase. Since the tendency of dissolution in acidic water is stronger for SE with a higher content of monoester,
It can be decreased by relatively increasing the diester or triester content. The above-mentioned washing of the SE cake with acidic water becomes more complete due to the increase in the number of washings and the amount of washing water, and thus, purified SE from which impurities such as neutral salts and unreacted sugars have been removed.
Can be obtained. (I Spray Drying) << Outline of i-1 >> As a result of research, the present inventor has found that the spray drying method is particularly suitable for drying the SE cake. This method is the best method for dewatering and drying SE mud having a solid content of 4 to 40%, which the present inventors have found from many experimental facts. Incidentally, as described above, also in the case of using a normal vacuum dryer represented by a so-called groove-type stirring dryer, the slurry is continuously supplied and heated to be discharged into the vacuum chamber. Even when using a so-called flash type dryer, it is not possible to avoid deterioration of quality such as increase in acid value of treated SE, coloring, caramelization, etc. due to viscosity characteristics and low melting point of SE. Moreover, in the latter case, the danger of dust explosion cannot be ignored. However, by adopting the spray drying means found by the inventor, the drawbacks of the past drying means can be solved all at once. In the drying step in the present invention, pH-adjusted water-containing SE in the form of an aqueous solution or sludge is continuously supplied to a spray-drying tower via a pump, sprayed by a nozzle or centrifuged on a rotating disk (disk). It is divided into fine mist-like fine particles by force and brought into contact with the dry air flow. As a result, the evaporation area of water is remarkably increased, so that dehydration and drying can be completed within a very short time (within a few seconds after spraying). As the atomization means, it is desirable to use a rotating disk because the viscosity of the water-containing SE is large. << i-2 Spray Drying Conditions >> The supply temperature of the SE solution or the slurry can be arbitrarily changed between 40 and 80 ° C, but from the viewpoint of quality, it is desirable to select a temperature within the range of 40 to 60 ° C. When the above solution or slurry is atomized by a rotating disk,
For example, when the diameter of the disk is 5 to 10 cmφ, 15,000 to 24,0
A rotation speed of 00 rpm is appropriate. The air blown into the tower should possess more heat than is necessary to evaporate the water in the solution or slurry, and therefore requires a larger amount of air when the air temperature is low. The air temperature at this time may be in a wide range of 10 to 100 ° C., but in consideration of the drying efficiency of the target SE and prevention of thermal decomposition,
It is advantageous to choose a temperature between 8080 ° C. The humidity in the blown air is related to the drying efficiency together with the air temperature. The absolute humidity suitable for work is roughly Is economical. If the solids concentration in the slurry sent to the spray drying tower exceeds 40%, the viscosity will increase significantly, and the particle size of the sprayed slurry will be relatively large, and the drying of water will be slowed accordingly. As a result, it easily adheres to the inner wall of the drying tower. Therefore, it is preferable to adjust the solid content concentration in the slurry to 40% or less. When the solid content concentration of the slurry is 40% or less, the diameter of the sprayed droplets is smaller than that when the diameter is more than 40%, and the particles are easily dried. If the solid content of the slurry is small, for example, less than 3%, drying becomes easy, but it is uneconomical in terms of required energy. Therefore, as the slurry supply concentration to the spray drying tower,
A range of 4% to 40% is suitable. Various conditions such as required volume, required tower diameter and required height of the spray drying tower are designed on the premise of the above spraying conditions. If the tower design and working conditions are appropriate, powdered dry SE with a water content of 5% or less is continuously discharged from the lower part of the spray drying tower. The obtained product has a short heat history, so that it is extremely excellent in quality and requires almost no personnel for the drying operation.

【作用】[Action]

未反応の糖、未反応の脂肪酸メチルエステル、触媒、
石鹸、脂肪酸及び揮発分(残留する反応溶媒)を含むSE
生成反応混合物に酸を加えて中性領域のpHに調整後、
水、及び中性塩を加えて適当な温度下に塩析すると、S
E、未反応の脂肪酸メチルエステル、石鹸及び脂肪酸が
沈殿すると共に、未反応糖が水相中に移行すると共に、
揮発分(残留する反応溶媒)も水相側に移行するので、
全く有機溶媒を使用せずに残留揮発分及び糖を除去する
ことができる。かくして、水相を逆浸透処理に付すこと
により、未反応糖を高純度の糖液として回収することが
できる。次いで、上記塩析沈殿を酸性の水で洗浄するこ
とによりSEの溶解損失を最少限に押えながら、本沈殿中
に夾雑する揮発分や、未反応糖、加えられた中性塩及び
触媒の中和により副生した塩等の不純物が除去され、糖
製されたSEのスラリーを得、これを噴霧乾燥することに
より、工業的に高品質の粉末状SEを得るという目的が達
成される。
Unreacted sugar, unreacted fatty acid methyl ester, catalyst,
SE containing soap, fatty acids and volatiles (remaining reaction solvent)
After adjusting the pH of the neutral region by adding an acid to the reaction mixture,
When water and neutral salt are added and salting out at an appropriate temperature, S
E, unreacted fatty acid methyl ester, soap and fatty acids are precipitated, and unreacted sugar migrates into the aqueous phase,
Volatile components (remaining reaction solvent) also move to the water phase side,
Residual volatiles and sugars can be removed without using any organic solvent. Thus, by subjecting the aqueous phase to reverse osmosis treatment, the unreacted sugar can be recovered as a high-purity sugar solution. Next, by washing the salting-out precipitate with acidic water to minimize the dissolution loss of SE, the volatile components contaminated during the precipitation, unreacted sugar, added neutral salt and catalyst Impurities such as salt produced as a by-product are removed from the mixture to obtain sugar SE slurry, which is spray-dried to achieve industrially high-quality powder SE.

【実施例】【Example】

以下、実施例により発明実施の態様を具体的に説明す
るが、各例示は当然説明用のものであって、発明の技術
的範囲とは直接の関係がないものである。 実施例−1 下表−4の組成で表される溶媒法SE反応混合物から反
応溶媒を留去した残液を乳酸で中和し、乾燥させた乾物
100kgに水2,000kgを加えて溶解させた。 なお、上記ケーキより濾別された濾液中のSE含量は、
ゲル濾過クロマトグラフィー(GPC)法(上掲書63頁参
照)で測定したところ、SEの損失は、当初量の1.5%で
あった。 実施例−2 次いで、前記塩析濾液(2,230kg;塩析によりSEを沈殿
させた残りのショ糖、塩類及び揮発分を含む水溶液;pH
7.7)を55℃に加熱し、ポンプ圧60Kgcm2 Gで逆浸透膜
(《商品名《SU−200》;分画分子量約200)を装備した
2本の円筒形逆浸透ユニット(各4″φ×1メートル、
濾過面積8m2)に下記条件で供給した。 膜を透過する水溶液の排出速度=4.8〜9.2/分 逆浸透膜廻りの循環速度=18〜20/分 供給時間=約6時間 膜を透過しないで濃縮された糖及び塩冨化液の組成を
下表−6として示す。 次いで、表−6の水溶液に、水2,000Kgを加え、大略
同一の条件で、逆浸透膜で処理したところ、下表−7の
組成の水溶液が得られた。 上表−7の水溶液に、更に水2,000Kg加え、前と同一
の条件で、逆浸透膜で処理した結果、下表−8の組成の
水溶液となった。 実施例−3 実施例−1の乳酸カリ塩析ケーキ(水分48.1%;その
固形分の組成は上表−5に記載)122.5Kgに水2,000Kgを
加え、pHを3.5に調整し、ホモジナイザーで均一に撹拌
した後、沈殿を濾別し、その沈殿ケーキのpH=7.3とし
た後の重量は129.0Kgであり、その組成は表−9の通り
であった。(乾燥状態で) 実施例−4 最後に、このスラリー(温度50℃)を下記の条件で噴
霧乾燥した。 噴霧乾燥塔の直径:2.0mφ 直筒部の長さ:1.5m 回転円盤(ディスク)径:10cmφ 円盤回転数:24,000rpm 入口空気温度:65℃ 噴霧乾燥塔の下部から得られた粉末状SEは、水分2.01
%、嵩比重0.43で、過熱による着色も無く、流動性のよ
いものであった。 ここに得られた粉末状SE中のモノエステル量は49.3%
で乾燥前と変らず、かつ酸価も不変であった。 なお、乾燥は安定して継続でき、当初概念された噴霧
乾燥塔内壁への付着などのトラブルを起こらなかった。
Hereinafter, embodiments of the invention will be specifically described with reference to examples, but each exemplification is naturally for explanation and has no direct relation to the technical scope of the invention. Example-1 Solvent-method SE reaction mixture having the composition shown in Table 4 below, the reaction solvent was distilled off, and the residual liquid was neutralized with lactic acid and dried.
2,000 kg of water was added to 100 kg to dissolve. The SE content in the filtrate filtered from the cake is
The loss of SE was 1.5% of the initial amount as measured by gel filtration chromatography (GPC) method (see above, page 63). Example-2 Then, the salting-out filtrate (2,230 kg; an aqueous solution containing the remaining sucrose, which precipitated SE by salting-out, salts and volatile matter; pH
7.7) is heated to 55 ℃, pump pressure 60Kgcm 2 G, two cylindrical reverse osmosis units (each 4 ″ φ) equipped with a reverse osmosis membrane (<< trade name << SU-200 >>; molecular weight cut off about 200) × 1 meter,
A filtration area of 8 m 2 ) was supplied under the following conditions. Discharge rate of the aqueous solution that permeates the membrane = 4.8-9.2 / min Circulation rate around the reverse osmosis membrane = 18-20 / min Feeding time = about 6 hours The composition of the concentrated sugar and salt-enriched liquid without permeating the membrane Shown as Table 6 below. Then, 2,000 kg of water was added to the aqueous solution shown in Table 6 and treated with a reverse osmosis membrane under substantially the same conditions to obtain an aqueous solution having the composition shown in Table 7 below. 2,000 kg of water was further added to the aqueous solution shown in Table 7 above and treated with a reverse osmosis membrane under the same conditions as above, resulting in an aqueous solution having the composition shown in Table 8 below. Example-3 Potassium lactic acid salting-out cake of Example-1 (water content 48.1%; composition of solids thereof is described in Table 5 above) 2,000 kg of water was added to 122.5 kg, the pH was adjusted to 3.5, and a homogenizer was used. After stirring uniformly, the precipitate was filtered off, and the weight of the precipitate cake after adjusting to pH = 7.3 was 129.0 Kg, and the composition thereof is as shown in Table-9. (In dry state) Example-4 Finally, this slurry (temperature: 50 ° C.) was spray-dried under the following conditions. Spray drying tower diameter: 2.0mφ Length of straight tube: 1.5m Rotating disk (disk) diameter: 10 cm φ Disk rotation speed: 24,000 rpm Inlet air temperature: 65 ° C The powdery SE obtained from the lower part of the spray drying tower had a moisture content of 2.01
%, Bulk specific gravity 0.43, no coloring due to overheating, and good fluidity. The amount of monoester in the powdered SE obtained here is 49.3%.
It was the same as before drying and the acid value was also unchanged. Incidentally, the drying could be stably continued, and troubles such as adhesion to the inner wall of the spray-drying tower which was originally conceived did not occur.

【発明の効果】【The invention's effect】

以上説明した通り、本発明は、溶媒法反応混合物か
ら、精製用溶媒を使用しないで、工業的に精製された粉
末状SEの製造を可能ならしめると共に、反応混合物中の
未反応糖を回収する手段を提供し得たことによって、以
下のように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の乾燥は、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
様の高価な電気装置も不要となること。 (4)精製用溶媒が製品に混入する概念がないこと。 (5)職場の衛生環境が向上すること。 (6)低費用で工業化できること。
As described above, the present invention enables the production of industrially purified powdery SE from a reaction mixture using a solvent method without using a solvent for purification, and recovers unreacted sugar in the reaction mixture. By providing the means, the following great effects are achieved. (1) SE can be purified using only inexpensive water. (2) SE can be dried under normal pressure within a short period of time, so there is no heat deterioration of the product. (3) There is no fear of explosion or fire of the solvent, so that expensive electric equipment of explosion-proof specification is not required. (4) There is no concept that the purification solvent is mixed in the product. (5) Improve the workplace hygiene environment. (6) It can be industrialized at low cost.

Claims (20)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項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、
脂肪酸及び揮発分を含む反応混合物を中性領域のpHに調
整し、水及び中性塩を加えることにより生じる沈殿物を
酸性の水で洗浄し、被洗沈殿を中和後、噴霧乾燥すると
共に、上記沈殿を除去した水相側を逆浸透膜と接触させ
てショ糖を回収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。
1. An unreacted sugar unreacted fatty acid methyl ester, a catalyst, a soap, in addition to a sucrose fatty acid ester as a target substance.
The reaction mixture containing fatty acid and volatile matter is adjusted to a pH in the neutral range, and the precipitate produced by adding water and a neutral salt is washed with acidic water, and the washed precipitate is neutralized and then spray-dried. A method for producing powdery sucrose fatty acid ester, which comprises recovering sucrose by bringing the aqueous phase side from which the precipitate has been removed into contact with a reverse osmosis membrane.
【請求項2】反応混合物が、酸によりpH6.2〜8.2に調整
される請求項1記載の方法。
2. The process according to claim 1, wherein the reaction mixture is adjusted to a pH of 6.2 to 8.2 with an acid.
【請求項3】pH調整後の反応混合物が、50〜80℃に加熱
される請求項1記載の方法。
3. The method according to claim 1, wherein the pH-adjusted reaction mixture is heated to 50 to 80 ° C.
【請求項4】反応混合物に加えられる水と反応混合物の
重量比が、水:反応混合物=5:1〜40:1である請求項1
記載の方法。
4. The weight ratio of water and reaction mixture added to the reaction mixture is water: reaction mixture = 5: 1 to 40: 1.
The described method.
【請求項5】反応混合物のpHの調整に使用される酸が、
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2記載の方法。
5. The acid used for adjusting the pH of the reaction mixture,
The method according to claim 1 or 2, wherein the method is any one of acids selected from the group consisting of lactic acid, acetic acid, hydrochloric acid, and sulfuric acid.
【請求項6】反応混合物の組成が、 ショ糖脂肪酸エステル=15.0〜92.0% 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=1.0〜10.0% 脂肪酸=0.5〜10.0% 揮発分=3.0〜30.0% である請求項1記載の方法。6. The composition of the reaction mixture is as follows: sucrose fatty acid ester = 15.0 to 92.0% unreacted sucrose = 1.0 to 80.0% unreacted fatty acid methyl ester = 0.5 to 10.0% catalyst = 0.05 to 7.0% soap = 1.0 The method according to claim 1, wherein -10.0% fatty acid = 0.5-10.0% volatile matter = 3.0-30.0%. 【請求項7】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16〜22の共通飽和脂肪酸根を持つ請求項1又は6
記載の方法。
7. The fatty acid radical mainly contained in each of the fatty acid methyl ester, soap and fatty acid in the reaction mixture has a common saturated fatty acid radical having 16 to 22 carbon atoms.
The described method.
【請求項8】反応混合物中の揮発分(残留する反応溶
媒)の成分が、ジメチルスルホキシド又はジメチルホル
ムアミドである請求項1又は6記載の方法。
8. The method according to claim 1, wherein the volatile component (remaining reaction solvent) in the reaction mixture is dimethylsulfoxide or dimethylformamide.
【請求項9】反応混合物に加えられる中性塩が、食塩、
芒硝、乳酸カリウム及び酢酸カリウムからなる群から選
ばれた塩のいずれかであって、かつ水/中性塩<94/6
(重量比)である請求項1記載の方法。
9. The neutral salt added to the reaction mixture is sodium chloride,
A salt selected from the group consisting of Glauber's salt, potassium lactate and potassium acetate, wherein water / neutral salt <94/6
The method according to claim 1, which is (weight ratio).
【請求項10】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6記載の方法。
10. The method according to claim 1, wherein the ester distribution of the sucrose fatty acid ester is 10 to 75% (90 to 25% for diesters or more) as monoester content.
【請求項11】酸性の水のpH値が、3.0〜5.5である請求
項1記載の方法。
11. The method according to claim 1, wherein the pH value of the acidic water is 3.0 to 5.5.
【請求項12】酸性の水の温度が、10〜40℃である請求
項1又は11記載の方法。
12. The method according to claim 1, wherein the temperature of the acidic water is 10 to 40 ° C.
【請求項13】逆浸透膜の分画分子量が、150〜200であ
る請求項1記載の方法。
13. The method according to claim 1, wherein the reverse osmosis membrane has a molecular weight cutoff of 150 to 200.
【請求項14】逆浸透が、40〜60℃の温度範囲内で行わ
れる請求項1記載の方法。
14. The method according to claim 1, wherein the reverse osmosis is performed within a temperature range of 40 to 60 ° C.
【請求項15】逆浸透が、pH6.2〜8.2のpH範囲内で行な
われる請求項1又は15記載の方法。
15. The method according to claim 1 or 15, wherein the reverse osmosis is carried out within a pH range of pH 6.2 to 8.2.
【請求項16】逆浸透膜が、架橋ポリアミド系プラスチ
ックスよりなる請求項1又は14記載の方法。
16. The method according to claim 1 or 14, wherein the reverse osmosis membrane is made of crosslinked polyamide plastics.
【請求項17】逆浸透膜への供給液中のショ糖濃度が10
〜20%である請求項1記載の方法。
17. The sucrose concentration in the solution supplied to the reverse osmosis membrane is 10.
The method according to claim 1, which is -20%.
【請求項18】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。
18. Slurry of sediment to be spray dried.
The method according to claim 1, wherein the solid content is 4 to 40% and the water content is 96 to 60%.
【請求項19】噴霧乾燥時の送風空気の湿度と温度が、 温度=10.0〜100.0℃ の範囲内に在る請求項1記載の方法。19. The humidity and temperature of the blast air during spray drying are The method according to claim 1, wherein the temperature is in the range of 10.0 to 10.00.0C. 【請求項20】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=98.5〜15.0%
20. The method according to claim 1, wherein the composition of the powdery sucrose fatty acid ester of the product is within the following range. Water content = 0.5-5.0% Unreacted fatty acid methyl ester = 0.5-10.0% Soap = 0.5-60.0% Fatty acid = 0.5-10.0% Sucrose fatty acid ester = 98.5-15.0%
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