JP4222937B2 - 天然の油と脂肪からの、それらの酵素的な分解による脂肪酸を得るための方法と装置。 - Google Patents
天然の油と脂肪からの、それらの酵素的な分解による脂肪酸を得るための方法と装置。 Download PDFInfo
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Description
水相
{[脂肪酸]3 ×[グリセリン]}/{[トリグリセリド]×[水]3}=K
油・脂肪相
{[脂肪酸]3 ×[グリセリン]}/{[トリグリセリド] ×[水]3}=K
トリグリセリド分解と脂肪酸の反応式システムについて以下のことが有効である:
1.) トリグリセリド+H2O←→ジグリセリド+脂肪酸
2.) ジグリセリド+H2O←→モノグリセリド+脂肪酸
3.) モノグリセリド+H2O←→グリセリン+脂肪酸
ここから質量作用の法則に従い以下の結果となる:
k1={[トリグリセリド]×[H2O]}/{[ジグリセリド]×[脂肪酸]}
k2={[ジグリセリド]×[H2O]}/[{モノグリセリド}×[脂肪酸]]
k3={[モノグリセリド]×[H2O]}/{[グリセリン]×[脂肪酸]}
k=k1×k2×k3={[トリグリセリド]×[H2O]3}/{[グリセリン]×[脂肪酸]3}
有機相中で水濃度[H2O]は低くコンスタントである。グリセリンは主として水相中で溶液になるので、同様に有機相中のグリセリン濃度[グリセリン]は低く、それに伴いほぼコンスタントである。それにより以下の式が生じる:
K×[グリセリン]/[H2O]3=K’=[トリグリセリド]/[脂肪酸]3
疎水性と親水性の相中のそれぞれの成分の可溶性の違いの理由から、リパーゼは親水性の相中の水の高い濃度の場合、脂肪と油をほぼ完璧にグリセリンと脂肪酸に分解させる。形成されたグリセリンはその際水中、脂肪酸は初めに油の中で溶け、最終的に特異的な疎水性の脂肪酸相を形成する。
基本的にアルコールの種類に依存せず有効なのは:
エステル+H2O←→脂肪酸+アルコール
kエステル={[エステル]×[H2O]}/{[脂肪酸]×[アルコール]}
水溶性のアルコールの場合と異なり、有機相中でよく溶けるアルコールについて以下のことが有効である:[アルコール]はH2O中で飽和しそれによりコンスタントである。これにより以下のことが有効である:
K×kエステル/[H2O]=K’’={[トリグリセリド]×[エステル]}/{[脂肪酸]4×[アルコール]}
発明による方法は、その水中の可溶性が水相に関して5重量%以下のアルコールによりよい効率で行われる。収穫物と置換率はアルコールの水溶性が上昇すると減少する。例えばTMPがアルコールとして発明による方法で使用され、これにより置換率は約50%下がった。
発明により、アルコールを加えてグリセリンの完璧な放出を行わせる分解・あるいは分離/エステル形成反応を1段階だけで実施でき、その際この段階中で酵素が循環中に導かれる。
実施例
1.酵素的なエステル形成
約20kgのワックスを除いた、精製された高オレイン酸ひまわり油90プラス(登録商標)の出発物質が、攪拌容器(80lの容積)の中に入れられ、22.3kgの(10%の化学量論の過剰)イソfol 20(Fuchs Petrolub社のC−20アルコール)、10.6kgの緩衝溶液(0.1n Na−アセテート/酢酸、pH4.6)、40gのOF酵素360(名糖産業株式会社)と混合され、3時間約40℃で回転ポンプにより処理された。
酵素は有機相の少量とグリセリン水と共に遠心分離機から排出された。酵素は活性損失をほとんど示さず再び使用できた。
2.酵素による分解
図2は明白に、アルコール添加による同時のエステル形成のない純粋な脂肪分解のためのプロセスガイドが、基本的な点で上述の図1aと1bをもとに示した方法ガイドと異ならないことを示す。例えば可能な量の投入が記載されるが、プロセスを異なる量により運転できた。このためプロセスの異なる部分だけを記述する。可能な温度と酵素の取り扱いのための上述の記載も同様に当てはまる。
Claims (14)
- 生体触媒として作用するリパーゼと、アルコールを使用した、油及び/又は脂肪の酵素を用いる分解と、それと同時に酵素による脂肪酸エステル生成のための方法であって、
トリグリセリドと、水と、油あるいは脂肪を溶解するアルコールとの混合物に対し、生体触媒としてのリパーゼを用いて油あるいは脂肪の分解に、あるいは脂肪酸エステルの形成に作用させるステップ、
グリセリンを含む水相と、形成された脂肪酸エステルを含む有機相との分離のため、ここで形成された反応混合物が、自己放出する遠心分離機中に入れられ、
遠心分離機は、流出する水相と流出する有機相の間に生じるリパーゼを含む中間相をその中に蓄積させるステップ、遠心分離機が所定の時点で空にされ、その際排出される遠心分離機のドラムの内容物が分解/エステル形成の組み合わせプロセス中に戻される、あるいは更なる分解/エステル形成プロセスのために準備されるよう調整されるステップを含む方法。 - エステル形成のために化学量論的に必要な量に対して2から100%過剰なアルコールが、添加される請求項1記載の方法。
- 油あるいは脂肪とアルコールからなる有機相において少なくとも5重量%になるよう水が添加される請求項1または2記載の方法。
- アルコールとして、形成される有機相中に良く溶けるが、水中では非常に溶けにくい、アルコールが使用される請求項1乃至3のいずれか1項記載の方法。
- 回転ポンプにより送られる反応器の内容物から、脂肪分解/エステル形成が不連続に行われ、その際複数の反応器は唯一のあるいは各々の複数の反応段階をとるよう平行に備えられ、反応器の1つは活性化されていない回転ループの状態をとり、他の1つの反応器は活性な循環過程で分解/エステル形成を進められ、更にもう1つの反応器は同様に活性化されていない循環過程で遠心分離機を介して空にされ、分離プロセスにおいて、形成された水溶性でグリセリンを含む相が、脂肪酸エステルが有機相から分離される前に、脂肪酸エステルを含む有機相から分離される請求項1乃至4いずれか1項記載の方法。
- リパーゼとして非特異性のあるいは非特異性と特異性のリパーゼの混合物が使用される請求項1乃至5いずれか1項記載の方法。
- 有機相から、形成された脂肪酸エステルを含まない脂肪酸とアルコールが蒸留により分離され、分解/エステル形成プロセスに戻される請求項1乃至6いずれか1項記載の方法。
- 自己放出する遠心分離機から流出する有機相が、沈殿物として分離プロセスのために遠心分離機の壁に分離析出するリパーゼを再び得るために、同様に断続的に空にされる他の自己放出する遠心分離機に導かれる請求項1乃至7いずれか1項記載の方法。
- 請求項1乃至8いずれか1項記載の方法を実施する装置であって、
1つあるいは複数の分離/エステル形成反応器、
流出する水相と流出する有機相の間に、リパーゼが添加された中間層が蓄積し、所定の時点で空にされる1つあるいは複数の自己放出する遠心分離機、
遠心分離機の断続的に排出されるドラムの内容物の分離/エステル形成の組み合わせプロセスへの戻しのための戻し装置、
遠心分離機により供給される有機相からのアルコール、遊離脂肪酸、生成した脂肪酸エステルの分離装置を備える装置。 - 分離のための装置が、蒸留装置である請求項9記載の装置。
- 脂肪酸とグリセリンを得るための生体触媒として作用するリパーゼを使用した、油及び/又は脂肪の酵素を用いる分解のための方法であって、
油あるいは脂肪と、水の混合物に油あるいは脂肪の分解のための生体触媒としてのリパーゼを作用させるステップ、
ここで形成される反応混合物に、グリセリンを含む水相と、先行する分解により分解される遊離脂肪酸を含む有機相の分離のために、自己放出する遠心分離機が与えられるステップ、
遠心分離機は、流出する水相と流出する有機相との間に生じる、リパーゼが添加された中間層が遠心分離機中で蓄積し、遠心分離機が所定の時点で空にされ、その際排出される遠心分離機のドラムの内容物が分離プロセスに戻されるあるいは更なる分離プロセスのために準備されるよう調整されるステップ、を含むと共に、
回転ポンプにより送られる反応器の内容物から、脂肪分解/エステル形成が不連続に行われ、その際複数の反応器は唯一のあるいは各々の複数の反応段階をとるよう平行に備えられ、反応器の1つは活性化されていない回転ループの状態をとり、他の1つの反応器は活性な循環過程で分解/エステル形成を進められ、更にもう1つの反応器は同様に活性化されていない循環過程で遠心分離機を介して空にされ、分離プロセスにおいて、形成されたグリセリンを含む水相が、脂肪酸エステルが有機相から分離される前に、脂肪酸エステルを含む有機相から分離される、方法。 - 有機相から、形成された脂肪酸エステルを含まない脂肪酸とアルコールが蒸留により分離され、分解/エステル形成プロセスに戻されることを特徴とする請求項11に記載の方法。
- 請求項11又は12に記載の方法の実施のための装置であって、
1つあるいは複数の分離反応器、
流出する水相と流出する有機相の間に生じる、リパーゼを添加された中間層が蓄積し、所定の時点で空にされる1つあるいは複数の自己放出する遠心分離機、
遠心分離機から断続的に出るドラムの内容物の分解/形成プロセスへの戻しのための戻し装置、
遠心分離機により供給される有機相からの遊離の脂肪酸の分離のための装置を備える装置。 - 分離のための装置が、蒸留装置である請求項13に記載の装置。
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