JP3839791B2 - 脂肪酸の製造法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、脂肪酸混合物から飽和脂肪酸と不飽和脂肪酸とを自然分別法により効率良く分離する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
脂肪酸類は、モノグリセリド、ジグリセリド等の食品の中間原料や、その他各種の工業製品の添加剤、中間原料として広く利用されている。かかる脂肪酸類は、一般に、菜種油、大豆油、ヒマワリ油、パーム油等の植物油や牛脂等の動物油を高圧法や酵素分解法により加水分解することにより製造されている。
【０００３】
ところが、上記のように動植物油を単に加水分解して製造された脂肪酸類は、そのままの脂肪酸組成では産業上の素原料として必ずしも好適なものではない。すなわち、利用の目的によって、不飽和脂肪酸と飽和脂肪酸に分別することが必要となる。
【０００４】
そこで、所望の脂肪酸を得るために、脂肪酸組成の調整が必要となる。一般に、脂肪酸類の分別には、溶剤分別法、湿潤剤分別法が採用されているが、これらの方法は分離効率（収率）は高いものの、設備投資、溶剤や湿潤剤水溶液の回収等のランニングコストがかかるという問題を有している。これに対し、溶剤を使用しない自然分別法（無溶剤法）は、安価な分別法であり、問題点とされていた濾過速度の低下等についても、ポリグリセリン脂肪酸エステル等の乳化剤を使用することにより解決が図られている（特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１０６７８２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ポリグリセリン脂肪酸エステルを用いる自然分別法によっても、必ずしも十分に大きな結晶が析出せず濾過効率が低い場合、品質不良の場合、収率が低い場合等が存在することが明らかとなった。
従って、本発明の目的は、より濾過効率、品質、収率の向上した、ポリグリセリン脂肪酸エステルを用いた脂肪酸類の自然分別法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者は、分別対象である脂肪酸類の組成と添加剤であるポリグリセリン脂肪酸エステルとの関係について種々検討したところ、用いるポリグリセリン脂肪酸エステルの透明融点が原料脂肪酸類中の飽和脂肪酸比率との間に特定の関係にある場合に、原料脂肪酸類中の飽和脂肪酸の結晶が大きく成長し、濾過効率が顕著に向上することから、飽和脂肪酸と不飽和脂肪酸が効率良く分別できることを見出した。
【０００８】
すなわち、本発明は、脂肪酸の量が５０重量％以上である原料脂肪酸類にポリグリセリン脂肪酸エステルを添加する原料脂肪酸類中の飽和脂肪酸と不飽和脂肪酸との自然分別法であって、次式（１）
【０００９】
０．３８ｘ＋２８≦ｙ≦０．５４ｘ＋４４ （１）
（式中、ｘ＝原料脂肪酸類中の飽和脂肪酸（Ｃ１２〜Ｃ２２）比率（質量％）
ｙ＝ポリグリセリン脂肪酸エステルの透明融点（℃））
【００１０】
で表される透明融点（ｙ）を有するポリグリセリン脂肪酸エステルを用い、冷却時間を０．５〜３０時間とする飽和脂肪酸又は不飽和脂肪酸の製造法を提供するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明において、「自然分別法」とは、処理対象の原料脂肪酸類を、分相する量の水を含まず、かつ溶剤を使用せず、必要に応じ撹拌しながら冷却し、析出した固体成分を濾過、遠心分離、沈降分離等することにより固−液分離を行う方法をいう。「飽和脂肪酸比率」とは、ガスクロマトグラフィーにより測定した値をいい、「透明融点」とは、基準油脂分析試験法（2.2.4.1-1996）により測定した値をいう。
【００１２】
本発明において、飽和脂肪酸と不飽和脂肪酸の分別の対象となる原料脂肪酸類は、菜種油、大豆油、ヒマワリ油、パーム油等の植物油や牛脂等の動物油の、水蒸気分解法での加水分解、酵素（リパーゼ）を利用する加水分解等により製造される。本発明の方法は、原料脂肪酸類中の脂肪酸の量が５０重量％以上、特に８５重量％以上であるような場合により有効であり、部分グリセリドが存在していてもよい。また、この原料脂肪酸類としては、脂肪酸組成中のパルミチン酸、ステアリン酸等の飽和脂肪酸（Ｃ１２〜Ｃ２２）の比率が、８〜７０質量％、特に１０〜５５質量％のものが好ましい。
【００１３】
本発明で用いられるポリグリセリン脂肪酸エステルは、透明融点（ｙ）が前記式（１）で表される範囲であり、原料脂肪酸類の透明融点よりも高いものが好ましい。ポリグリセリン脂肪酸エステルの透明融点が、式（１）の範囲外の場合には、析出する結晶が微細となり、目詰まりして濾過できなくなるか、又は濾過効率が低下する。より好ましい透明融点（ｙ）の範囲は、０．３８ｘ＋１９≦ｙ≦０．５４ｘ＋４０であり、特に０．３８ｘ＋２８≦ｙ≦０．５４ｘ＋３６が好ましい。また、この場合も原料脂肪酸類の透明融点よりも５℃低いものから４０℃高いものが好ましく、０℃から３０℃高いものがより好ましい。
【００１４】
原料脂肪酸類を冷却していくと結晶化が起こるが、添加剤を添加しない場合には、非常に微細な結晶が生成し、流動性が小さなスラリーとなり、固液分離が非常に困難である。それに対して、ポリグリセリン脂肪酸エステルなどの添加剤を添加し、冷却していくと、結晶が粒状に生成し、固液分離が容易な固液混合物となる。このことは、特許文献１において公知である。
本発明は、この際の添加剤として、特定の融点を持つポリグリセリン脂肪酸エステルを用いる場合に、結晶が大きな固液混合物を形成し、濾過効率、品質、収率を向上することができることを見出したものである。
結晶中にはある程度の量の不飽和脂肪酸なども同時に存在するが、結晶化する主要な成分は飽和脂肪酸であり、結晶化の開始（核発生）及び進行は、原料脂肪酸類中の飽和脂肪酸の比率により決まる。この飽和脂肪酸の比率が高いほど、原料脂肪酸類の透明融点も高くなる傾向にあるが、完全に相関するものではなく、本発明においては、結晶化の開始及び進行に関して、飽和脂肪酸の比率の影響がより大きいことを見出した。
上記の透明融点を有するポリグリセリン脂肪酸エステルを用いた場合に飽和脂肪酸の結晶が、大きく成長するのは、脂肪酸の結晶化の過程において、核発生を抑制し、この抑制効果が結晶の形状に影響を及ぼすためと思われる。結晶化がある程度進行し、ある程度の結晶が生成している状態において、新たな核の発生が抑制されると、微細結晶の生成が少なく、結晶が大きく成長するからである。この核発生抑制作用が、飽和脂肪酸の量とポリグリセリン脂肪酸エステルの透明融点により関連づけられた。
【００１５】
融解した原料脂肪酸類を冷却していくと、ある温度で、脂肪酸の結晶化が開始するが、この際に、脂肪酸の結晶化が開始する温度（飽和脂肪酸の量に相関するものであり、原料脂肪酸類の透明融点自体とは異なるもの）に対して、融点の高すぎるポリグリセリン脂肪酸エステルを添加した場合、脂肪酸の結晶化よりも先にポリグリセリン脂肪酸エステルが結晶化を開始し、これが、脂肪酸の結晶化の核発生を促進する。すると、結晶化がある程度進行し、ある程度の結晶が生成している状態において、新たな核の発生が抑制されず、微細結晶が多くなり好ましくない。
【００１６】
一方、原料脂肪酸類の結晶化に際し、脂肪酸の結晶化が開始する温度に対して、融点の低すぎるポリグリセリン脂肪酸エステルを添加した場合、ポリグリセリン脂肪酸エステルは、脂肪酸の結晶化に際して、核の発生に対して影響を及ぼさない。即ち、核の発生を促進することはないが、抑制することもないため好ましくない。
【００１７】
上記の透明融点を有する限り、用いるポリグリセリン脂肪酸エステルの由来は限定されず、動植物油等を原料とした天然物由来のポリグリセリンと脂肪酸とのエステル化反応により得られたもの、及びグリシドール、エピクロルヒドリン等を重合して得られる合成系ポリグリセリンと脂肪酸とのエステル化反応により得られたものなどのいずれでもよい。ポリグリセリン脂肪酸エステルにおけるグリセリンの平均重合度は、濾過容易な結晶状態を得る点から３以上、さらに５以上、特に８〜３０が好ましい。また、ポリグリセリンと反応させる脂肪酸は、ポリグリセリン脂肪酸エステルの透明融点調整の点から、炭素数１０〜２２、特に炭素数１２〜１８の飽和又は不飽和の脂肪酸から構成されることが好ましい。当該脂肪酸は、単一脂肪酸構成されてもよいが、混合脂肪酸で構成されている場合が特に濾過容易な結晶状態を得る点から好ましい。ポリグリセリンと脂肪酸とのエステル化反応は、これらの混合物に水酸化ナトリウム等のアルカリ触媒を添加し、窒素等の不活性ガス気流下、２００〜２６０℃で直接エステル化させる方法、酵素を使用する方法等のいずれの方法によってもよい。
【００１８】
上記ポリグリセリン脂肪酸エステルは、２種以上を併用してもよく、またその添加量は、原料脂肪酸類に対して０．００１〜５質量％、特に０．０５〜１質量％程度が好ましい。
【００１９】
本発明では、上記の如く、原料脂肪酸類に添加剤として前記特定の透明融点を有するポリグリセリン脂肪酸エステルを添加混合して、冷却して結晶を析出させ、液体部と結晶部とを分別することにより、効率よく飽和脂肪酸と不飽和脂肪酸を製造することが可能である。なお、ここで液体部が不飽和脂肪酸であり、結晶部が飽和脂肪酸である。当該ポリグリセリン脂肪酸エステルは、原料脂肪酸類に完全に溶解できるように、ポリグリセリン脂肪酸エステルの透明融点より高い温度で混合溶解することが好ましい。この混合溶解の後における冷却時間及び冷却温度は、原料脂肪酸類の組成により適宜選択すればよい。冷却温度は、好ましくは−２０〜５０℃、特に−１０〜４０℃が好ましい。冷却時間は、好ましくは０．５〜３０時間、特に１〜３０時間が好ましい。例えば、大豆脂肪酸の場合、−３℃まで、１〜３０時間、好ましくは３〜２０時間程度必要である。冷却は、回分式処理でも連続式でもよい。結果として得られる平均結晶粒径は１００μｍ以上、特に２００μｍ以上とすることが、濾過容易な結晶状態を得るの観点から好ましい。また、結晶分離法としては、濾過方式、遠心分離方式、沈降分離方式等が適用でき、回分式処理でも連続式処理でもよい。
【００２０】
【実施例】
以下の実施例において、脂肪酸組成、飽和脂肪酸比率、脂肪酸濃度は、ガスクロマトグラフィーにより測定した。ポリグリセリン脂肪酸エステルの透明融点は、基準油脂分析試験法（2.2.4.1-1996）により測定した。
【００２１】
〔原料脂肪酸の調製〕
表１に示す油脂を常法により加水分解し、原料脂肪酸を調製した。使用した油脂の脂肪酸組成、飽和脂肪酸比率、脂肪酸濃度を表１に示す。
【００２２】
【表１】

【００２３】
〔脂肪酸の分別〕
得られた脂肪酸１kgに表２に示すポリグリセリン脂肪酸エステル（表２中、ＰＥＧ３１、ＰＧＥ３２及びＰＧＥ３３はグリセリンの平均重合度４、その他は、グリセリンの平均重合度１０）１〜８ｇを加え、８０℃で均一に溶解する。次いで、５０rpmで撹拌しつつ３℃／hrで表３に示す分別温度まで冷却し、１時間撹拌保持する。次いで、ナイロン製濾布NY1260NLK（三菱化工機（株））（濾過面積３９cm²）を用い０．０３MPaで加圧濾過して液体部（不飽和脂肪酸）と固体部（結晶部；飽和脂肪酸）に分別した。濾液収率、５００mLの濾液を得るために必要な濾過時間、液体部の融点、及び液体部と固体部の脂肪酸組成（Ｃ１２〜Ｃ２２飽和脂肪酸の比率）を測定した結果を表３に示す。
【００２４】
【表２】

【００２５】
【表３】

【００２６】
表３から明らかなように、添加剤として用いるポリグリセリン脂肪酸エステルの透明融点が、式（１）の範囲内の場合は、原料脂肪酸の種類にもかかわらず、飽和脂肪酸の結晶が大きく成長するため短時間にかつ高収率で飽和脂肪酸と不飽和脂肪酸が自然分別できることがわかる。これに対し、ポリグリセリン脂肪酸エステルの透明融点が式（１）の範囲外の場合には、濾過効率が低下する。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、原料脂肪酸の種類にかかわらず、当該脂肪酸中の飽和脂肪酸と不飽和脂肪酸とを、容易にかつ効率良く自然分別することができる。

Claims (2)

1. 脂肪酸の量が５０重量％以上である原料脂肪酸類にポリグリセリン脂肪酸エステルを添加する原料脂肪酸類中の飽和脂肪酸と不飽和脂肪酸との自然分別法であって、次式（１）
   （数１）
   ０．３８ｘ＋２８≦ｙ≦０．５４ｘ＋４４ （１）
   （式中、ｘ＝原料脂肪酸類中の飽和脂肪酸（Ｃ１２〜Ｃ２２）比率（質量％）
   ｙ＝ポリグリセリン脂肪酸エステルの透明融点（℃））
   で表される透明融点（ｙ）を有するポリグリセリン脂肪酸エステルを用い、冷却時間を０．５〜３０時間とする飽和脂肪酸又は不飽和脂肪酸の製造法。
2. 自然分別法が、原料脂肪酸類にポリグリセリン脂肪酸エステルを添加混合し、冷却することにより結晶を析出させ、液体部と結晶部とを分別する方法である請求項１記載の製造法。