JP3938215B2 - 天然カロチンおよびビタミンｅに富んだ食用油の精製 - Google Patents

Description

本発明は、天然に生じるカロチンおよびビタミンＥが実質的に大きなパーセンテージで精油中に保有される、天然に生じるカロチンおよびビタミンＥに富んだ食用油の精製方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、天然に生じるカロチンおよびビタミンＥが実質的に大きなパーセンテージで精油中に保有される、パーム油の精製方法に関する。
未精製パーム油は、ポリ不飽和炭水化物であるＣ４０クラスのカロチン−ａに富んでいることが知られている。商業的に栽培された油パーム（oil palm）は、５００〜７００ｐｐｍのカロチンを含み、そのうちαおよびβカロチンが全カロチンの９０％を占める粗パーム油を産出する。しかしながら、油パームの最新のクローンまたは新種は、１０００〜３０００ｐｐｍのカロチン濃度を有する粗パーム油を産出する。カロチンは、プロビタミンＡ特性を有することが知られており、また最近の発見では、β−カロチンが、ヒトをはじめとする動物で腫瘍発達を抑制し、それゆえ癌の形成を減じることも示されている。現在のところ食用パーム油は精製、漂白および脱臭された形態で用いられている。しかしながら、パーム油精製工業で一般に採用されている精製、漂白および脱臭された形態の油を生産する精製工程では、油を脱臭および脱酸する際に結果としてカロチンを破壊してしまう。先行技術の方法による精油は、通常、０．１％未満の遊離脂肪酸（ＦＦＡ）、２０ｐｐｍ未満のカロチン、および５ １／４インチセルにおいて３未満の赤色（ロビボンドスケール）を有する。要約すると、先行技術における粗パーム油の精製方法は、２４０〜２６０℃の間の温度、１〜３トールの圧力での脱臭を含み、この工程は望ましくない脂肪酸の除去のみならず、すべてのカロチンを破壊する結果となる。α、β、γおよびζ、ゼアカロチン、シスα−カロチン、シスβ−カロチンおよびリコピンが破壊される。
先行技術のプラント構成では、粗パーム油の脱ガスと脱ガスされた油の脱臭が同一装置内で行われる。典型的な操作温度は２４０℃〜２６０℃の間である。この温度レベルでは、望ましくない遊離脂肪酸（ＦＦＡ）は除去されるが、その工程中にすべてのカロチンが破壊される。操作温度を低くすると、ＦＦＡは食用油用に規定された細目に適合するまでに完全には除去されず、最終産物は完全には脱臭されず、食味もよくない。
最近では、天然に生じるカロチンおよびビタミンＥが実質的に多量に保有されている精製パーム油を生産する試みがなされている。マレーシアパーム油リサーチ協会（Palm Oil Research Institute of Malaysia）に付与されたオーストラリア特許ＡＵ−Ｂ−３１０８４１８９号は、油中に存在するカロチンを実質的に破壊せずに食用パーム油を精製する改良法を開示しており、この方法は、油を０．０６０トール未満の圧力および２００℃未満の温度に供する工程を含む。この発明によれば、パーム油またはパーム油製品を、好ましくは１００℃〜２００℃の範囲の温度、０．００３〜０．０６トールの圧力で脱臭剤に通す。この工程中では遊離脂肪酸が蒸留され、油は脱臭されるが、カロチンは破壊されない。このように脱臭されたパーム油の遊離脂肪酸含量は０．１２％未満である。カロチン含量と過酸化物価はこの工程前とほとんど同じである。この製油は無味である。該オーストラリア特許で開示された例は、その発明の実験室規模での再現性について言及している。しかしながら、パイロットプラント規模で、または商業プラント規模でこの例を繰り返すと、異なる結果を示した。このオーストラリア特許の表１、２、３または４に示された特徴を有する精製パーム油の収量を得ることはできなかった。
これは、蒸留工程時に、分子蒸留段階におけるガス、軽留分および脂肪酸がある変種を作り出すからと考えられている。分子蒸留器の操作温度を上げると、製油中のＦＦＡレベルが低下するが、同時に油中のカロチン内容物も破壊する。操作温度１００℃〜２００℃、０．００３〜０．０６０トールでは、凝縮カラム中で凝縮されたＦＦＡの除去が不十分なため、ＦＦＡのすべてが除去されるわけではない。
従って本発明の目的は、ＦＦＡが許容レベルにまで除去され、油が許容レベルまで脱臭され、油を無味にし、かつ、粗パーム油中のカロチンおよびビタミンＥが実質的に９０％を超えるレベルで製油中に保有される精製方法を提供することである。
本発明は、天然カロチンおよびビタミンＥに富んだ精製パーム油の製造のための商業的方法を開示する。この天然カロチンに富んだ精製・脱臭油の製造方法は、１６０℃ないし２１０℃の範囲の温度、０．００３ミリバールないし０．０８ミリバールの圧力で短路蒸留器（short-path distiller）中にて油を蒸留し、次いで蒸留器での凝縮により油中の遊離脂肪酸（ＦＦＡ）を除去することを含む。ＦＦＡは、油とＦＦＡの混合物を、油中でのＦＦＡの融点よりも高い温度で操作する、典型的には２０℃ないし８０℃の温度範囲で操作する内部凝縮系に供することにより除去される。油中のＦＦＡは、油および気化したＦＦＡが蒸留器に導入された際に直ちにＦＦＡ蒸気を凝縮させることにより蒸留器から除去される。
蒸留器内の凝縮系は、その中を通る調質水（tempered water）の流れを含み、ここでの調質水の温度は、ＦＦＡの融点よりわずかに高い。
蒸留装置に導入される油は、１６０℃に予熱されていることが好ましく、さらに、脱ガス、脱ガムおよび漂白されていることが好ましい。この油は、以下の脱ガムされ漂白されたパーム油、脱ガムされ漂白されたパームオレイン、脱ガムされ漂白されたパームステアリン、脱ガムされ漂白されたパームの中間留分（mid-fraction）、脱ガムされ漂白されたスーパーオレイン、粗パームの中間留分および粗パームスーパーオレイン、粗パームオレイン、粗パームステアリン、粗パーム油、またはハイブリッドパーム油のいずれであってもよい。
本発明はさらに、天然カロチンおよびビタミンＥに富んだ精製・脱臭された油を生産するための蒸留器を開示し、この蒸留器は、凝縮させたＦＦＡを蒸留器から除去するための内部凝縮系を含んでいる。
本発明の１つの具体例では、前処理した（脱ガムした）粗パーム油またはオレインまたはステアリンを、還流凝縮装置を備えたあるいは備えていない脱ガス装置へと、蒸気加熱したプレヒーターを通して約３０℃〜５０℃で、外部の貯蔵タンクからポンプで汲み上げる。プレヒーター中の油は、８０℃〜１６０℃まで加熱され、維持される。脱ガス装置の操作圧力は、０．５ミリバール〜５ミリバールの間に維持される。このような温度および圧力条件の下では、希釈ガス、軽留分およびいくらかの脂肪酸が蒸発する。これら蒸発した蒸気は、２０℃〜６０℃の温度範囲に水で冷却された冷却還流凝縮装置へと送られ、それにより、脂肪酸は、凝縮されて脱ガス充填物中へと戻る。
蒸気の残部は、温度が−５℃ないし＋１５℃の外部冷却凝縮器で凝縮される。脱ガスされた油は、蒸気加熱した別のプレヒーターを通してポンプで汲み上げられる。その温度は１６０℃〜１８０℃の間である。次いで、それを短路蒸留器（分子蒸留器）へとポンプで汲み上げ、そこで１６０℃〜２１０℃の間の温度および０．００３〜０．０８ミリバールの圧力で脂肪酸が留去される。これらの脂肪酸は、水により冷却され３５℃〜８０℃で維持される内部凝縮器中で（短路蒸留器内で）凝縮される。この内部凝縮器で凝縮された脂肪酸は、分離受け器で回収され、排出ポンプによって貯蔵タンクへと汲み出される。
蒸留器からの残留物は、５０℃〜７０℃の間の冷却器で冷却した後、貯蔵タンクへとポンプで汲み出される。この残留物が天然カロチンおよびビタミンＥに富んだ精製パーム油である。この製油の遊離脂肪酸含量は、０．０８％未満であり、無臭、無味である。この製油の過酸化物価は０〜１．０ｍｅｑ／ｋｇの範囲であり、最小カロチン含量は５００ｐｐｍ、最小ビタミンＥ（トコフェノール類およびトコトリエノール類）含量は８００ｐｐｍである。工程中のカロチンおよびビタミンＥの損失は、０から５％まで様々である。蒸留物（パーム脂肪酸蒸留物）のカロチン含量は最大３０ｐｐｍ、ビタミンＥ含量は最大１０００〜２５００ｐｐｍであり、ＦＦＡは最小９０％である。この残留物の色は、５ １／４インチセルにおけるロビボンドスケールで１９Ｒないし２５Ｒの範囲である。
上記蒸留工程は、異なる段階で異なる真空状態を必要とする。この真空系は連続したまたは並列のいくつかの真空ポンプの組み合わせである。蒸留器用として操作する真空ポンプは、オイル蒸気ジェット真空ポンプである。このポンプは特別な冷却水循環により冷却される。冷却水流入口は、４〜６バール、２０℃〜３０℃の温度で維持される。残りの真空系は一連のルーツ（Roots）送風機および液体リング真空ポンプ（liquid ring vacuum pump）からなる。
上記真空系は異なる冷却コイルを備えたコールドトラップにより保護され、そこでの冷却液の温度は−１５℃ないし＋６０℃の間の種々の温度に維持される。蒸留器を加熱するためには、ＵＳＤＡに認可されている加熱流体（食用級）を用いる。
以下、本発明を次の実施例により説明する。
実施例１
予熱した（脱ガムした）粗パーム油を１２０℃に予熱し、次いで、脱ガス器中にて圧力１ミリバールで脱ガスし、速度２０００ｋｇ／ｈｒ、圧力０．００８ミリバールで短路蒸留器に通した。内部凝縮器のための水温は、温度制御系により５７℃に維持した。蒸留器の温度は１８０℃に維持した。天然カロチンおよびビタミンＥに富んだ精製・脱臭油およびパーム脂肪酸蒸留物（ＰＦＡＤ）は、表１に示したような特徴を有することが判明した。

実施例２
前処理した（脱ガムした）粗パーム油を１００℃に予熱し、次いで、脱ガス器中にて圧力０．８ミリバールで脱ガスし、速度１０００ｋｇ／ｈｒ、圧力０．００５ミリバールで短路蒸留器に通した。蒸留器の温度は１７５℃に維持した。内部凝縮器のための調質水の温度を５７℃に維持した。天然カロチンおよびビタミンＥに富んだ精製・脱臭油およびＰＦＡＤは、表２に示したような特徴を有することが判明した。

Claims (10)

1. 粗油または前処理された油を０．０６０ミリバール未満の圧力および２００℃未満の温度に供することによる、天然カロチンに富んだ精製・脱臭油の製造方法であって、
   ａ）短路蒸留器中における約１０００ｋｇ／ｈｒの商業基準速度、１６０℃ないし２００℃の範囲の温度、および０．００３ミリバールないし０．０８ミリバールの圧力で、粗油または前処理された油を蒸留する工程と、
   ｂ）上記蒸留器内における凝縮により油中の遊離脂肪酸（ＦＦＡ）を除去する工程とを含み、
   当該ＦＦＡの除去工程は、油とＦＦＡとの混合物を、ＦＦＡの融点とＦＦＡの凝縮点未満の温度との間の温度範囲で作動する短路蒸留器内の内部凝縮系に供して、さらに、内部凝縮系が、その中を通る調質水の流れを含み、当該調質水の温度が、ＦＦＡの融点よりわずかに高く、ＦＦＡを有する油が蒸留器に導入された際、直ちにＦＦＡ蒸気を凝縮させることを含み、
   上記蒸留器に供給される前の前処理されたオイル中に存在するカロチンおよびビタミンＥのうち最小でも９０％を含有し、かつ０．１％未満のＦＦＡを含有する、天然カロチンに富んだ精製・脱臭油を製造することを特徴とする方法。
2. 上記油が１６０℃まで予熱され、脱ガスされている請求項１記載の方法。
3. 上記油が脱ガムされ、漂白された油である請求項１記載の方法。
4. 上記油が粗パーム油または前処理されたパーム油である請求項１記載の方法。
5. 上記油が、脱ガムされ漂白された油、脱ガムされ漂白されたパーム油、脱ガムされ漂白されたオレイン、脱ガムされ漂白されたパームステアリン、粗パームオレイン、粗パームステアリン、脱ガムされ漂白されたパームの中間留分、脱ガムされ漂白されたパームスーパーオレイン、粗パームの中間留分、粗パームスーパーオレイン、粗パーム油、またはハイブリッドパーム油から選択される請求項４記載の方法。
6. 上記油が還流凝縮器を備えた脱ガス装置で脱ガスされる請求項２記載の方法。
7. 真空系による真空下で行なわれ、前記真空系が、作動中は−１５℃ないし＋５℃、除霜中は６０℃まで、温度を個別に変化させることのできる異なる冷却コイルを備えた複数のコールドトラップにより保護されていることを特徴とする請求項１記載の方法。
8. 上記内部凝縮器の作動温度が約５７℃である請求項１記載の方法。
9. 粗油または前処理された油を０．０６０ミリバール未満の圧力および２００℃未満の温度に供することによる、天然カロチンに富んだ精製・脱臭油の製造方法であって、
   ａ）短路蒸留器中における約２０００ｋｇ／ｈｒの商業基準速度、１６０℃ないし２００℃の範囲の温度、および０．００３ミリバールないし０．０８ミリバールの圧力で、粗油または前処理された油を蒸留する工程と、
   ｂ）上記蒸留器内における凝縮により油中の遊離脂肪酸（ＦＦＡ）を除去する工程とを含み、
   当該ＦＦＡの除去工程は、油とＦＦＡとの混合物を、ＦＦＡの融点とＦＦＡの凝縮点未満の温度との間の温度範囲で作動する短路蒸留器内の内部凝縮系に供して、さらに、内部凝縮系が、その中を通る調質水の流れを含み、当該調質水の温度が、ＦＦＡの融点よりわずかに高く、ＦＦＡを有する油が蒸留器に導入された際、直ちにＦＦＡ蒸気を凝縮させることを含み、
   上記蒸留器に供給される前の前処理されたオイル中に存在するカロチンおよびビタミンＥのうち最小でも９０％を含有し、かつ０．１％未満のＦＦＡを含有する、天然カロチンに富んだ精製・脱臭油を製造することを特徴とする方法。
10. 粗油または前処理された油を０．０６０ミリバール未満の圧力および２００℃未満の温度に供することによる、天然カロチンに富んだ精製・脱臭油の製造方法であって、
    ａ）短路蒸留器中における約１０００ｋｇ／ｈｒないし２０００ｋｇ／ｈｒの商業基準速度、１６０℃ないし２００℃の範囲の温度、および０．００３ミリバールないし０．０８ミリバールの圧力で、粗油または前処理された油を蒸留する工程と、
    ｂ）上記蒸留器内における凝縮により油中の遊離脂肪酸（ＦＦＡ）を除去する工程とを含み、
    当該ＦＦＡの除去工程は、油とＦＦＡとの混合物を、ＦＦＡの融点とＦＦＡの凝縮点未満の温度との間の温度範囲で作動する短路蒸留器内の内部凝縮系に供して、さらに、内部凝縮系が、その中を通る調質水の流れを含み、当該調質水の温度が、ＦＦＡの融点よりわずかに高く、ＦＦＡを有する油が蒸留器に導入された際、直ちにＦＦＡ蒸気を凝縮させることを含み、
    上記蒸留器に供給される前の前処理されたオイル中に存在するカロチンおよびビタミンＥのうち最小でも９０％を含有し、かつ０．１％未満のＦＦＡを含有する、天然カロチンに富んだ精製・脱臭油を製造することを特徴とする方法。