JP2988754B2

JP2988754B2 - 高真空連続蒸留装置

Info

Publication number: JP2988754B2
Application number: JP3223180A
Authority: JP
Inventors: 和彦秦; 秀夫野田; 昌弘幕田
Original assignee: Kansai Chemical Engineering Co Ltd; Nippon Suisan Kaisha Ltd
Current assignee: Kansai Chemical Engineering Co Ltd; Nissui Corp
Priority date: 1991-09-03
Filing date: 1991-09-03
Publication date: 1999-12-13
Anticipated expiration: 2014-12-13
Also published as: JPH05247487A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、高真空連続蒸留装置
に関するものである。さらに詳しくは、この発明は、魚
油等の高度不飽和脂肪酸や長鎖不飽和脂肪酸の混合物に
おいても、分解、重合等を抑え、安定して高純度、高効
率での分離が可能な新しい高真空連続蒸留装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術とその課題】従来より、魚油から得られる
エイコサペンタエン酸（ＥＰＡ）、およびそのエステ
ル、アミド等は血栓生成の予防や血栓性疾患の治療のた
めの処方剤として有用なことがすでに知られている。こ
れらのエイコサペンタエン酸類は、天然油脂、特にサ
バ、イワシ、タラ等の水産物油脂中にそれ自体として、
あるいはそのグリセライド等の誘導体として含有されて
いることが知られており、これらの魚油等からエイコサ
ペンタエン酸類を取り出すための方法についての検討が
進められてきてもいる。

【０００３】また、このエイコサペンタエン酸類（ＥＰ
Ａ）とともに、ドコサヘキサエン酸（ＤＨＡ）について
もその薬理的生理活性作用が注目されており、このＤＨ
Ａについても、その高純度、高効率での分離のための手
段が検討されてきている。しかしながら、これらの魚油
等からなる天然油脂中には、各種の脂肪酸が数多く含有
されており、たとえば炭素数２０の不飽和脂肪酸である
エイコサペンタエン酸以外の、炭素数１９以下および２
１以上等の他の夾雑する脂肪酸が圧倒的に多く含まれて
おり、エイコサペンタエン酸類のみを選択的に高濃度
（高純度）品として効率的に取出すことは困難を極めて
いる。

【０００４】たとえば、天然油脂からのエイコサペンタ
エン酸類の製造方法として、天然油脂からの脂肪酸混合
物をエステル化し、これを減圧下に精密分留し、次い
で、得られた留分を尿素付加体法によって精製する方法
がこれまでに提案されている。（特開昭５７−１４９１
００）。１０mmHg、さらに好ましくは0.1 〜0.01mmHgの
減圧下にリング充填の精留塔において精密分留し、さら
に尿素付加体法によって生成するこの方法によって、８
０％純度程度のエイコサペンタエン酸エステルが得られ
ている。しかしながら、この方法によっても、精留によ
って得られるＣ₂₀留分中のエイコサペンタエン酸エステ
ルはわずか３０％程度にしかすぎず、しかも尿素付加体
処理や、さらにその後の減圧蒸留という複雑で、めんど
うな処理工程の採用が必要とされている。このため、そ
の生産効率の向上はもとより、生産コスト低減には大き
な制約があり、プロセスの実用化には問題があった。

【０００５】この方法とほぼ同時に、２塔の蒸留塔を用
いて、減圧条件下に連続蒸留し、Ｃ ₂₀留分として５０％
前後のエイコサペンタエン酸類を取得し、次いで尿素付
加処理とカラムクロマト精製する方法がこの発明の出願
人によって提案されてもいる（特開昭５８−８０３
７）。この方法によって蒸留精製の効率は大きく向上し
たものの、依然としてその後の尿素付加処理をすること
なしには８０％以上の高濃度（高純度）のエイコサペン
タエン酸またはそのエステルを得ることはできない。

【０００６】しかも、この方法の場合にも尿素付加処理
プロセスが欠かせないため、生産工程の合理化、生産効
率の向上には限界があった。医用処方剤として有用なエ
イコサペンタエン酸またはそのエステル等を臨床的に、
あるいはさらに高範囲な疾患領域への適用を目的とする
研究のために使用していくためには、たとえばその濃度
（純度）が８５％以上のものを大量に高効率で生産する
ことが強く望まれている。しかしながら、以上の通りの
これまでの状況においては、このような要請に対応する
ことはできなかった。

【０００７】蒸留法での濃縮の困難な理由としては次の
点がある。すなわち、１）二重結合が多いので、温度が
高くなると重合をする、２）ある温度を越えると、熱変
性物ができ、その物質がＥＰＡに非常に近いために他の
方法（尿素包括法や液体体クロマト等で）でも分離が困
難である。このような事情は、ＥＰＡに限られることな
く、ＤＨＡ、さらには多様な高度不飽和脂肪酸、長鎖不
飽和脂肪酸、その他の不安定で、重合や分解しやすい化
合物の蒸留分離にも考慮される課題である。

【０００８】この発明は、このような課題を解決するこ
とを目的になされたものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、各々独立した真空系および凝縮
系を有する熱留塔の三塔以上からなる連続熱留装置にお
いて、初留分精留塔を独立させ、初留分精留塔前段の蒸
留塔の塔頂留分凝縮液を後段の初留分精留塔に送り、か
つ、後段の初留分精留塔の塔底液を前段の蒸留塔に還流
させてなることを特徴とする高度不飽和脂肪酸類および
／または長鎖不飽和脂肪酸類の混合物精製用の高真空連
続蒸留装置。

【００１０】

【課題を解決するための手段】また、この発明において
は、初留分精留塔の塔底液を前段蒸留塔の塔頂近傍に還
流することを好ましい態様としてもいる。すなわちこの
発明の熱留装置においては、前記した通りの不安定で、
重合や分解しやすい魚油等の脂肪酸混合物等、つまり高
度不飽和脂肪酸類および／または長鎖不飽和脂肪酸類の
混合物から所定の物質を高効率で分離するに際し、前記
の通りの構成を採用する。

【００１１】一般的には、分離効率を上げるためには、
塔高を高くして、還流を上げる必要がある。しかし、た
とえばＥＰＡ分離系では炭素数が２０にもなると、液体
の沸点温度が圧力に非常に敏感であり、塔高を高くする
と、圧力損失の為に塔底の温度が上昇し、２００℃以上
になって熱変性物をつくる。そこで、塔底の真空度を目
標温度にするためには塔高を低くする必要がある。そこ
で蒸留塔を２本に分割し、省エネルギーには反するが、
塔底の真空度を低くするために、各々の塔に真空排気系
とコンデンサーを持たせ、第１塔で凝縮した液を第２塔
の初留分精留塔に送り、第２塔の塔底の液を第１塔の還
流として循環させる。これにより塔底の真空度を低くす
ることができるので、塔底の温度を目的の温度以下に保
ち、熱変性や重合を防ぐことができる。また、塔には圧
力損失の小さい充填物を用いることができる。この発
明が対象とする被蒸留物質には各種のものが考慮され、
たとえば脂肪酸またはそのエステルの混合物として、エ
イコサペンタエン酸またはそのグリセリド等の誘導体を
多く含有する天然油脂から得られる任意のもの、すなわ
ち、イワシ、サバ、ニシン、サンマ等の魚、ナンキョク
オキアミ、ツノナシオキアミ、コベポーダ等の動物性海
洋プランクトン等の適宜なものから得られる脂肪酸また
はエステルの混合物等がその対象となる。

【００１２】ＥＰＡ（エイコサペンタエン酸またはその
エステル）の濃縮分離について説明すると、３塔以上の
蒸留塔からなるこの発明の装置での連続蒸留は、いずれ
にも、１０Ｔｏｒｒ以下、より好ましくは、０．１Ｔｏ
ｒｒ前後の減圧条件、および２１０℃以下、より好まし
くは、１９８℃以下の塔底温度において実施することが
できる。この３塔以上の蒸留塔の構成は、いずれの場合
も、そのうちの１塔は初留分回収のための精留塔として
独立させる。たとえば３塔によって構成する場合には、（Ｉ）第１蒸留塔（II) 第２蒸留塔（初留分精留塔）（III) 第３蒸留塔（主留分および後留分精留塔）に区分し、また４塔によって構成する場合には、（Ｉ）第１蒸留塔（II) 第２蒸留塔（初留分精留塔）（III) 第３蒸留塔（後留分精留塔）（IV）第４蒸留塔（主留分精留塔）に区分する。

【００１３】もちろん、精留塔の構成をさらに細分化す
ることもできる。いずれの場合にも、この発明の装置に
おいては、初留分精留塔の塔底液は前段の、すなわち上
記の構成例では第１蒸留塔への環流液として戻すことを
必須としている。また、第１蒸留塔の塔頂留分をいった
ん凝縮させた後に、凝縮液の状態で初留分精留塔に送
る。

【００１４】さらに、各々の蒸留塔は、その真空度や塔
底温度を厳密に制御することが必要であることから、各
塔毎に独立した真空系を設ける。以下、添付した図面に
沿ってこの発明の装置についてさらに詳しく説明する。

【００１５】

【実施例】図１は、ＥＰＡの蒸留分離に４塔の蒸留塔を
用いる例を示したものである。たとえばこの図１に例示
したように、脂肪酸混合物（Ａ）を対象として、４塔の
蒸留塔（１）（２）（３）（４）を用いて連続蒸溜す
る。各々の蒸留塔（１）（２）（３）（４）には、独立
して、真空系（５）（６）（７）（８）および凝縮系
（９）（１０）（１１）（１２）、さらに、リボイラー
（１３）（１４）（１５）（１６）を配設してもいる。

【００１６】この蒸留塔（１）（２）（３）（４）は、
各々、１Torr以下の減圧、および２００℃以下の塔底温
度に厳密に制御する。真空度と温度とは密接に関係して
いるため、各々の蒸留塔に独立の真空系を配置する。真
空系（５）（６）（７）（８）を各々完全に独立にす
る。以上の構成において、まず原料（Ａ）を第１蒸留塔
（１）に、たとえばその塔頂近傍に導入し、塔頂留分は
凝縮系（９）において凝縮し、第２蒸留塔（２）として
の初留分精留塔に、たとえばその塔底部に液状で導入す
る。この液状での導入は、この発明の方法において重要
なファクターである。

【００１７】第２蒸留塔（２）においては、その塔頂留
分としてより低炭素数（＜Ｃ19）の脂肪酸類からなる初
留分（Ｂ）を回収する。また、その塔底液の一部は、第
１蒸留塔（１）の塔頂近傍に環流する。これもこの発明
の方法にとって極めてひとつの特徴である。第１蒸留塔
（１）の塔底凝縮液もリボイラー（１３）で加熱して塔
底部に戻すとともに、第３蒸留塔（３）の塔頂近傍に、
液状で導入する。

【００１８】この第３蒸留塔（３）の塔頂成分は凝縮系
（１１）を介して凝縮液として第４蒸留塔（４）の塔底
部に供給する。また、塔底凝縮液は、リボイラー（１
５）によって加熱して塔底部に戻すとともに、エイコサ
ペンタエン酸またはそのエステルより長鎖のＣ₂₁以上の
脂肪酸から主としてなる後留（残留）分（Ｃ）を回収す
る。

【００１９】第３蒸留塔（３）の塔頂からの凝縮液を導
入した第４蒸留塔（４）においては、塔頂からの蒸留成
分を凝縮系（１２）において凝縮し、一部を塔頂近傍に
環流するとともに、エイコサペンタエン酸はたはそのエ
ステルを主なものとする主留分（Ｄ）を回収する。一
方、塔底凝縮液はリポイラー（１６）で加熱して塔底に
戻すとともに、一部を、第３蒸留塔（３）の塔頂近傍に
環流する。

【００２０】なお、原料（Ａ）は、第１蒸留塔（１）へ
の導入前に、減圧に保ったフラッシュタンク（１７）に
おいて処理し、空気や水分等の不純物を除去するように
してもよい。また、リポイラー（１３）（１４）（１
５）（１６）には、加熱時間を短くすることができる流
下薄膜蒸発型のものを採用することが有利でもある。こ
れにより熱変性をより効果的に防ぐことができる。

【００２１】次にこの図１に例示した装置を用いての具
体的な操作例を説明する。＜操作例＞魚油から得られた脂肪酸（Ｃ₁₉以下６０％、
Ｃ₂₀２３％、Ｃ₂₁以上１７％）混合物のエチルエステル
を、１Torrの真空に保ったフラッシュタンク（１７）に
て処理し、次いで、塔径３００mm、高さ約７ｍで、0.1T
orr 以下の真空に保った第１蒸留塔（１）に１５〜２０
ｌ／hrの割合で供給した。

【００２２】この第１蒸留塔（１）においては、塔底温
度１９５℃以下、より具体的には１９３〜１９５℃とな
るようにした。この第１蒸留塔（１）には、その塔底に
Ｃ₂₀以上の脂肪酸エステル混合物が集まることから、こ
の第１蒸留塔の塔底部の真空度および温度の制御が難し
くなる。そこで、第１蒸留塔内への充填物の量は第２蒸
留塔（２）よりも少なくした。

【００２３】第１蒸留塔（１）の塔頂凝縮液は第２蒸留
塔（２）の塔底部に導入した。この第２塔の塔底温度は
１９２℃以下、より具体的には１８４〜１８５℃となる
ようにし、0.1Torr 以下の減圧において操作した。ま
た、塔頂留分は、環流比１：２で環流し、一部は、初留
分（Ｂ）として回収した。この初留分の組成は、表１に
も示したように、Ｃ₁₉以下の脂肪酸類９９％、Ｃ ₂₀エイ
コサペンタエン酸エステル他１％、Ｃ₂₁以上の脂肪酸類
０％であった。

【００２４】第２蒸留塔（２）においては、その塔底液
が液面として一定になるように制御し、塔底液を第１蒸
留塔（１）の塔頂近傍に戻した。つまり、この塔底凝縮
液は環流液として第１蒸留塔（１）に戻した。第１蒸留
塔（１）の塔底液は、第３蒸留塔（３）の塔頂近傍に供
給した。この時の圧力は0.1Torr 以下の減圧条件とし、
また塔底温度は１９８℃以下となるようにした。理論段
数は４段とした。

【００２５】第３蒸留塔（３）の塔底液として、後留
（残留）分（Ｃ）を回収した。この後留の組成は、表１
に示した通り、Ｃ₁₉以下の脂肪酸類0.1 ％、Ｃ₂₀エイコ
サペンタエン酸エステル他２０％、Ｃ₂₁以上の脂肪酸類
79.9％であった。この第３蒸留塔（３）の塔頂留分は、
凝縮液として第４蒸留塔（４）の塔底部に供給した。理
論段数６段のこの第４蒸留塔（４）は、0.1Torr の減圧
で、塔底温度１９８℃以下となるように操作した。

【００２６】塔底液は、環流液として第３蒸留塔（３）
の塔頂部に戻した。この時も、第４蒸留塔の塔底液面が
一定となるようにした。塔頂凝縮液は、環流比１：２で
環流させ、同時に主留分（Ｄ）を回収した。この主留分
の組成は、表１に示したように、Ｃ₁₉以下の脂肪酸類0.
1 ％、Ｃ₂₁以上の脂肪酸類０％、Ｃ₂₀エイコサペンタエ
ン酸エステル他99.9％であった。

【００２７】Ｃ₂₀留分のうちのエイコサペンタエン酸エ
チルエステルの濃度は８８％であった。＜比較例＞比較のために、図２に示した２塔の構成から
なる蒸留塔（２１）（２２）（理論段数１０段）による
連続減圧蒸留を試みた。

【００２８】この時も、各々の蒸留塔（２１）（２２）
には、独立の真空系（２３）（２４）および凝縮系（２
５）（２６）を設け、リボイラー（２７）（２８）も配
置した。第１蒸留塔（２１）塔頂より初留分（Ｂ′）
を、第２蒸留塔（２２）塔頂より主留分（Ｄ′）、また
はその塔底より後留（残留）分（Ｃ′）を回収するよう
にした。各々の蒸留塔（２１）（２２）は0.1Torr の減
圧条件とした。第１蒸留塔（２１）の塔底温度を１９５
℃以下となるように試みたが、温度制御は困難で、２１
０℃以上になる場合があり、熱変性物の生成が認められ
た。

【００２９】初留分、主留分および後留分の組成は表２
に示した通りであった。Ｃ₂₀留分の分離精製効率はこの
発明の方法に比べてはるかに劣り、また、蒸留操作の制
御は著しく困難であった。また、Ｃ₂₀留分とて回収され
た主留分のうちのエイコサペンタン酸エチルエステル温
度は７６％にとどまった。第１蒸留塔（２１）の塔底温
度を１９５℃以下に制御しても、この表２から明らかな
ように、どうしても、より低炭素数の、特にＣ₁₈脂肪酸
類の混入がさけられず、製品としては全く不充分なもの
となった。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【表２】＜操作例２＞５塔の蒸留塔を用い、操作例１
と同様にして、コサペンタエン酸エチルエステル１８％
含有の原料（Ａ）を、４０℃の温度において１６ｌ／hr
の割合で第１蒸留塔に供給した。この時、第１蒸留塔
（１）および第３蒸留塔（３）の塔頂留分はそのまま第
２蒸留塔（２）および第４蒸留塔（４）に供給した。第
４蒸留塔（４）の塔頂凝縮液を第５蒸留塔（図示せず）
の塔底に入れた。第５蒸留塔の塔頂より製品を得た。ま
た、各蒸留塔には、４mmの網目の大きさからなる網目板
を装入した。

【００３２】これにより、９３％濃度の、Ｃ₂₁＜を全く
含有しないエイコサペンタエン酸エステルを取得した。

【００３３】

【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明によ
って８５％以上の高濃度（純度）を有するエイコサペン
タエン酸またはそのエステル等の不安定な、重合、分解
等を生じやすく、その分離が極めて困難な混合物であっ
ても、蒸留法のみによる分離、精製が可能となる。簡便
な操作で、高効率での分離が実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示した装置構成模式図で
ある。

【図２】従来の２塔方式の例を示した模式図である。

【符号の説明】

１，２，３，４蒸留塔５，６，７，８真空系９，１０，１１，１２凝縮系１３，１４，１５，１６リボイラーＡ原料Ｂ初留分Ｃ後留（残留）分Ｄ主留分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０７Ｃ 67/54 Ｃ０７Ｃ 67/54 69/587 69/587 Ｃ１１Ｂ 3/12 Ｃ１１Ｂ 3/12 7/00 7/00 (56)参考文献特開昭58−8037（ＪＰ，Ａ) 特公昭55−11660（ＪＰ，Ｂ２) 特公昭53−18011（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C11C 1/10 B01D 3/10 B01D 3/14 C07C 51/44 C07C 57/03 C07C 67/54 C07C 69/587 C11B 3/12 C11B 7/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】各々独立した真空系および凝縮系を有す
る蒸留塔の３塔以上からなる連続蒸留装置において、初
留分精留塔を独立させ、初留分精留塔前段の蒸留塔の塔
頂留分凝縮液を後段の初留分精留塔に送り、かつ、後段
の初留分精留塔の塔底液を前段の蒸留塔に還流させてな
ることを特徴とする高度不飽和脂肪酸類および／または
長鎖不飽和脂肪酸類の混合物精製用の高真空連続蒸留装
置。
【請求項２】初留分精留塔の塔底液を前段蒸留塔の塔
頂近傍に還流する請求項１の蒸留装置。