JP3093863B2 - 結晶化粉末ソルビトールの製法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は結晶化粉末ソルビトール
の製法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にソルビトールはデンプンを加水分
解してブドウ糖とし、これを水添することにより得られ
る。この際ソルビトールは水溶液として得られるので、
これを濃縮して７０％程度の濃厚液とするか、あるいは
更に乾燥固化し、粉末化することによって製品とされて
いる。濃厚液は、粉末化ソルビトールに比べ、著しく安
価であるので、通常の工業的用途に広く用いられてい
る。しかし、濃厚液は低温で非常に高粘度となり、計量
も容易ではなく、さらに凍結や結晶の析出等の問題があ
る。このため、特に厳寒地で使用されるすり身添加剤等
の分野では、秤量が簡便で一般的な自動計量装置を使用
できる粉末ソルビトールが好ましい。また、水の使用が
制限されている医薬食品分野においても粉末ソルビトー
ルが不可欠である。しかしながら単にソルビトール濃厚
液を脱水乾燥して粉末化して得られる粉末状ソルビトー
ルは、保存状態にかかわらず経時的に塊状化および固結
化が起こり、取り扱い上支障を生じ、商品価値を損なう
こととなる。従って、従来から固結しない粉末状ソルビ
トールの製法、または粉末状のソルビトールの固結防止
方法が種々提案されている。

【０００３】最も単純な固結しない粉末状ソルビトール
の製法は、溶融した脱水ソルビトールに結晶ソルビトー
ル（種結晶）を加え、これを長時間、例えば２４時間か
けて３０℃以下に徐冷し、結晶としたのちに粉砕して粉
末化する方法である。この方法は製造に長時間を要し、
生産性が悪い。

【０００４】これを改良する方法として特公昭４９−３
６２０６号公報には特殊な混合装置に連続的に濃厚ソル
ビトール水溶液と種を供給し、混和、排出後、室温に放
置して固化する方法が開示されている。しかし、この方
法でも、固結しない粉末状ソルビトールを得るにはやは
り長時間の放冷および粉砕を必要とする。

【０００５】粉末状のソルビトールの固結防止方法とし
ては、粉末状のソルビトールを５０℃以上、融点以下の
温度で混合する方法が提案されている（特開昭５６−１
３３２２９号公報）。この方法は、ソルビトール粉末粒
子の表面状態を変えることにより固結を防止しようとす
るものである。この方法では一度粉末化したソルビトー
ルを再度処理する必要がある。

【０００６】これらの困難を解消するため、特開平１−
２１３２４５号公報では溶融ソルビトールを撹拌下該ソ
ルビトールが固化せず種結晶が溶融しない温度に設定
し、これに種結晶を添加、分散した後、約５０℃〜約８
５℃に一次冷却して固化し、該温度で一定時間保持し、
次いで二次冷却することを特徴とする固体状ソルビトー
ルの製法を開示している。この方法は、種結晶を分散さ
せて半固化した状態のソルビトールを所定温度に保持し
て固化し、その後固化物を二次冷却、粉砕を行って粉末
状とするものであり、これまでの固体状ソルビトールの
製造時間をある程度短縮することが可能となった。しか
し、この方法を使用してもなお固化結晶化工程にかなり
の時間がかかる。

【０００７】特公昭５５−２０号公報には糖および／糖
アルコールを融点以上に加熱溶融し、これにグリセリン
脂肪酸エステルを微粒子状に分散させた後、粉末状の糖
および／または糖アルコールを添加混合しながら冷却し
て粉末状ないし顆粒状にする方法を提案している。しか
しながら特公昭５５−２０号公報には混合時の温度範囲
の明示がなく、粉末状ないし顆粒状にするには多量の種
結晶に液状の糖および／糖アルコールを混合吸収させて
冷却するかあるいは乾燥工程後の粉砕が必要であると思
われる。

【０００８】特公昭５９−３９１１４号公報および特公
昭６０−８１０７号公報には糖アルコール溶融物に油脂
を分散させ、これに糖アルコールの種結晶を添加して一
旦固化結晶化させ、得られた固体膠質を粉末化してい
る。

【０００９】上に挙げたいずれの方法においても、固化
と粉砕が同時に行われるという教示は全く無く、固化物
を切削、粉砕するためには多大なエネルギーを必要とす
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は安定で、経時
的に固結しない結晶化粉末ソルビトールを簡単かつ短時
間に得る方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、油脂
および／または界面活性剤を含有し、実質上水分を含有
しない溶融ソルビトールを、このソルビトールが固化せ
ず種結晶ソルビトールが融解しない温度に設定して種結
晶ソルビトールを添加、予備混合した後または添加と同
時に、６０〜８５℃で一定時間剪断力を加えながら結晶
化させる結晶化粉末ソルビトールの製法である。

【００１２】本発明において溶融ソルビトールは、ソル
ビトールは濃厚液を濃縮、脱水して得られる未冷却の溶
融物であっても、それが冷却固化した非晶質のペレッ
ト、ブロック、プレート状のソルビトールを溶融したも
のであってもよい。また、不安定な結晶状態にあるソル
ビトールを再溶融して用いても良い。実質上水を含有し
ないソルビトールとは、含水量が２重量％以下のものを
いい、１重量％以下のものがより好ましい。

【００１３】溶融ソルビトールには、油脂および／また
は界面活性剤を含有させる。溶融ソルビトールは温度低
下により急激に粘性が上昇するが、油脂および／または
界面活性剤を含有することによりソルビトールと油脂類
のエマルジョンが形成され、比較的低い温度となっても
溶融ソルビトールの流動性を保持することができる。こ
のため種結晶の投入により温度が低下しても系の撹拌が
容易であり、局部的に固化を生ぜず、種結晶の均一な分
散が容易に行われる。また、結晶の熟成過程では系を６
０〜８５℃に保つため、油脂および／または界面活性剤
を添加しない場合には剪断力を与えながらの熟成を行う
ことは不可能であり、本発明においては油脂および／ま
たは界面活性剤を含有していることは必須である。

【００１４】本発明に使用し得る油脂としては、植物
油、動物油、硬化油、鉱物油、ワックス類（高級脂肪酸
と高級アルコールのエステル）等であるが、植物油、特
にトリグリセリドであり、具体的にはなたね油、大豆
油、綿実油、パーム油、コーン油、米ぬか油、紅花油、
落花生油、オリーブ油、ヒマシ油、ホホバ油等が例示さ
れる。

【００１５】界面活性剤は特に限定的ではないが、ソル
ビトール粉末は一般に医薬、食品分野に用いられること
が多いため、食品添加剤あるいは医薬品原料、化粧品原
料として認められたもの、即ち、モノグリセリド、ジグ
リセリド等のグリセリン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸
エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、プロピレングリ
コール脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステ
ル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、オ
キシエチレン脂肪族アルコール、ペンタエリスリトール
脂肪酸エステル、レシチン、高級脂肪酸石けん、サポニ
ン等が例示される。食品や医薬品以外に用いるときには
殆どの界面活性剤が使用可能であり、使し得る界面活性
剤の例としては、ポリオキシアルキレン脂肪族アルコー
ル、ポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテル、
ポリオキシアルキレン脂肪酸アミド、ポリオキシエチレ
ン／ポリオキシプロピレンランダムまたはブロック共重
合体、あるいは上記エーテル型非イオン界面活性剤の硫
酸エステル塩、ポリアルキレングリコール脂肪酸エステ
ル、脂肪酸アルカノールアミド類等が例示される。な
お、操作性を考慮すると、ＨＬＢ５以下の界面活性剤で
あることが好ましい。

【００１６】上記油脂類は高濃度ソルビトール中に予め
添加し、これを脱水することによって溶融ソルビトール
に加えても良く、あるいは種結晶を加える前の溶融ソル
ビトールに加えても良い。

【００１７】油脂類の使用量は、油脂類の種類にもよる
が、溶融ソルビトールに対して０.５重量％以上、好ま
しくは１〜３０重量％含有させる。３０重量％以上用い
てもそれ以上の効果は発現しない。純度の高い結晶ソル
ビトールを得たい時には油脂等は可及的少量用いるのが
好ましいが、すり身添加剤のように油脂自体が有用な場
合にはできるだけ多量の油脂類を用いてよいのは当然で
ある。

【００１８】油脂および／または界面活性剤を含有する
溶融ソルビトールに、撹拌しつつ種結晶を添加し、種結
晶が溶融ソルビトール中に均一に分散されるよう予備混
合する。この際、溶融ソルビトールの温度が種結晶の融
点より高いと種結晶が溶融し、本発明の効果は達成し得
ない。従って溶融ソルビトールの温度は種結晶ソルビト
ールの融点よりやや低い温度に設定する。通常種結晶と
しては融点約９６℃の結晶化ソルビトールを用いるのが
好ましく、その場合には種結晶添加時の溶融ソルビトー
ルの温度は９６℃よりやや低い温度であって、溶融ソル
ビトールが完全に固化しない温度とすることが好まし
い。この温度調整は種結晶ソルビトールの添加によって
行えばよい。

【００１９】好適な種結晶は前述のごとき結晶化ソルビ
トールの粉末であるが、本発明においてはソルビトール
の結晶化を促進することができる物質であれば種結晶と
して使用することができ、例えば不純物としてマンニト
ール、マルチトール、デキストリンアルコール等の糖還
元物等を含んでいるものであってもよい。

【００２０】種結晶の添加量は、溶融ソルビトールに対
して１〜５０重量％、好ましくは５〜５０重量％、より
好ましくは１０〜４０重量％である。種結晶の使用量が
少なすぎると結晶化に時間がかかり過ぎ、また多すぎる
と単位操作当たりの生産量が低下するので好ましくな
い。

【００２１】本発明の最大の特徴は、油脂および／また
は界面活性剤を含有する溶融ソルビトールと種結晶の混
合物に剪断力をかけながら結晶の熟成を行うことであ
る。剪断力をかけながら結晶化を行うため、粉末化と結
晶化が同時に達成され、比較的短時間に結晶化粉末ソル
ビトールを得ることができる。これは本発明の特定され
た条件をもって初めて達成されたものである。

【００２２】剪断力を与えるためには、結晶化をいわゆ
る剪断混合が可能な、撹拌、混練と同時に解砕機構を有
する混合機内で行えばよい。具体的には、コニーダー、
双腕型ニーダー、リボン型混合機、スクリュー型混合
機、パドル型混合機、マラー型混合機、放射ロッド型混
合機、ピンミキサ、ボテータ、セルフクリーニング型混
合機、らいかい機、ミックスマラー、マルチマルウェッ
トパンミル、アイリッヒミル、速練機、万能ミキサ、カ
ッターミキサ、シュギーミキサ等が使用可能であるが、
操作性の点から考えてコニーダーあるいは双腕型ニーダ
ー等のいわゆるニーダーと称せられる混合機の使用が好
ましい。

【００２３】結晶化は、６０〜８５℃、好ましくは６０
〜８０℃で行う。熟成過程を省略して種結晶との予備混
合後、直ちに急冷すると結晶化が不完全となり、所定温
度（例えば室温）に放置すると徐々に昇温し、製品粉末
が経時的に固結してしまう。また、結晶化の温度が高い
と不安定な結晶となり、安定な結晶に変化しようとする
際の発熱で凝集する。

【００２４】温度設定は混合装置のジャケットの温度を
調節し、出口での品温が７０℃前後となるように調節す
ればよい。

【００２５】油脂および／または界面活性剤を含有する
溶融ソルビトールと種結晶ソルビトールとの混練品は、
上記温度で剪断力を加え続けることによってペースト
状、可塑性塊を経て固化し、更には粉末化する。通常２
〜１２０分間で結晶化と粉末化が完了し、安定な粉末結
晶ができる。粉末結晶完成時には、製品の品温は７０℃
前後である。得られた粉末はそのまま、または必要によ
り粉砕した後室温まで冷却し、所望の粒径に分級して製
品とすればよい。本発明の方法によって得られる結晶化
粉末ソルビトールは固化、結晶化および熱処理による表
面処理プロセスを同時に行うことができ、ケーキングし
にくい製品である。

【００２６】本発明の方法に従って粉末状のソルビトー
ルを製造した際に必要以上の微粉末が生じた場合は、こ
の微粉末部分のみ分取するかあるいは製品全体をそのま
まで造粒することが可能である。造粒方法としては湿
式、乾式のいずれの方法も取り得るが、操作性、経済性
を考慮すれば乾式造粒が好ましい。

【００２７】乾式造粒を採用した場合には油脂および／
または界面活性剤の効果がより顕著となる。すなわち、
従来のソルビトールのみの粉末を乾式造粒によって造粒
しようとした場合には、摩擦や圧縮による熱の発生でソ
ルビトールが部分的に溶融して、機械への付着や製品相
互間の再融着が起こり長時間の操作が困難であるのに対
し、本発明の製法で得られた結晶化粉末状ソルビトール
を造粒する場合には発熱も少なく、またスムーズに造粒
することが可能となる。また、造粒によって得られた製
品は造粒前のものに比べてケーキング性が低く、嵩比重
も大きくなるという優れた性状を有するものとなる。以
下実施例により本発明をさらに詳細に説明する。

【００２８】

【実施例】実施例１〜８ 水分０.５重量％まで脱水したソルビトール２３７０ｇ
にパーム油反応モノグリセライド（理研ビタミン（株）
製）３０ｇを添加分散させた後、これを所定のジャケッ
ト温度に調整した６リットル容の双腕型ニーダーに移し
て、液温約９５℃で種結晶ソルビトール６００ｇを加
え、剪断力を与えながら混練して経時変化を観察した。
また、固化し、粉末に至った時点での品温を測定した。
更に、製品の結晶化が完了しているかどうかを調べるた
め、示差熱分析システム（ＳＳＣ−５０００；セイコー
電子工業（株）製）を用いて確認を行った。各実施例の
条件および結果を表１に示した。

【００２９】

【表１】

【００３０】実施例９〜１２、比較例１，２ 水分０.３重量％まで脱水したソルビトールおよびパー
ム油反応モノグリセライド、種結晶ソルビトールの量を
表２に示した如く変化させ、ジャケット温度を７０℃と
して実施例１と同様にして実験を行った。各実施例およ
び比較例の条件および結果を表２に示した。

【００３１】

【表２】

【００３２】比較例３ 水分０.５重量％まで脱水したソルビトール２３７０ｇ
にパーム油反応モノグリセライド３０ｇを添加し、分散
させた後、これをジャケット温度９０℃に調整した６リ
ットル容の双腕型ニーダーに移して液温約９５℃で種結
晶ソルビトール６００ｇを加え、混練して可塑性となっ
た時点で取り出して、７０℃に保温したステンレス製の
板に挟んで約３０分間保持して冷却、固化させた。これ
を更に室温まで冷却した後、粉砕して１４〜６０メッシ
ュに整粒して製品とした。このとき、結晶化は完了して
いた。

【００３３】実施例１３ 実施例４で得られた製品の一部をジャケット温度９０℃
に調整したスクリュー式押し出し造粒機（スクリーンサ
イズ１.５ｍｍ径）に導入した。良好な円筒状の顆粒が
得られた。

【００３４】実施例１４ 実施例４および実施例１３で得られた製品を１４〜６０
メッシュに整粒したものと、比較例３で得られた製品に
ついてケーキングテストと嵩比重の測定を行った。以下
に方法を示す。

【００３５】・ケーキングテスト 厚さ０.１ｍｍのポリエチレン製フィルムを用いて内寸
１２ｃｍ四方の袋を作り、この袋に各サンプル１５０ｇ
を入れて密封した。この袋上に１０ｃｍ四方のアクリル
板を乗せ、さらに８ｋｇの重りを乗せて３０℃の恒温室
内に５日間放置したのち、内容物を取り出し、生じた固
まりについてレオメーター（２０１０−ＣＷ，１０ｍｍ
径円盤状プランジャー；不動工業（株））を用いてその
破断強度を測定した。

【００３６】・嵩比重の測定 各サンプルの嵩比重を振蘯式嵩密度測定器（ＴＰＭ−
３；筒井理化学器械（株））で測定した。結果を表３に
示した。

【００３７】

【表３】

【００３８】実施例１５〜２４ 水分０.７重量％まで脱水したソルビトール６２４ｇに
表−４に示す界面活性剤または油脂類１６ｇを分散させ
た後、２リットル容の双腕型ニーダー（ジャケット温度
８０℃）に入れ、種結晶ソルビトール１６０ｇを添加し
て予備混合し、剪断力を与えながら固化して粉末製品を
得た。このときの粉末状に至るまでの時間と製品温度を
表４に併記した。尚、このときのすべての製品について
結晶化は完了していた。

【００３９】

【表４】

【００４０】実施例２５ 水分０.３％にまで脱水し、１％のパーム油反応モノグ
リセライドを分散させたソルビトールと種結晶ソルビト
ールを各２１０ｋｇ／ｈｒおよび９０ｋｇ／ｈｒの速度
でデュアルスクリュータイプニーダー（ジャケット温度
９０℃）に導入して、滞留時間４分間の予備混合を行
い、続いてこのものを開放型２軸連続ニーダー（ジャケ
ット温度５０℃）に供給したところ、滞留時間１１分で
固化粉末化が完了した。またこの製品の品温は７２℃で
結晶化も完了していた。これを２軸押し出し式造粒機
（スクリーンサイズ１.５ｍｍ径）に導入したところ、
良好な顆粒状製品が得られた。

【００４１】

【発明の効果】本発明の製法により、安定で経時的に固
結しない結晶化粉末ソルビトールを簡単かつ短時間に得
ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−213245（ＪＰ，Ａ) 特公 昭52−16085（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C07C 29/78 C07C 31/26

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油脂および／または界面活性剤を含有
   し、実質上水分を含有しない溶融ソルビトールを、この
   ソルビトールが固化せず種結晶ソルビトールが融解しな
   い温度に設定して種結晶ソルビトールを添加、予備混合
   した後または添加と同時に、６０〜８５℃で一定時間剪
   断力を加えながら結晶化させる結晶化粉末ソルビトール
   の製法。
2. 【請求項２】 油脂および／または界面活性剤の含有量
   が溶融ソルビトールの０．５重量％以上である請求項１
   記載の結晶化粉末ソルビトールの製法。
3. 【請求項３】 種結晶を全量の１〜５０重量％添加する
   請求項１記載の結晶化粉末ソルビトールの製法。
4. 【請求項４】 結晶化後に造粒する請求項１記載の結晶
   化粉末ソルビトールの製法。