JP5643921B2 - 脂肪酸メチルエステル製造方法及びシステム - Google Patents
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Description
本発明は、無触媒法によるＦＡＭＥ（Ｆａｔｔｙ Ａｃｉｄ Ｍｅｔｈｙｌ Ｅｓｔｅｒ；脂肪酸メチルエステル、以下同じ）製造技術、より詳細には、油糧原料から圧抽して得られた植物原油と、該植物原油を精製して植物油脂を生産する際に副生した脂肪酸含有副生物と、を所定の比率で混合し、無触媒法によりＦＡＭＥを製造するＦＡＭＥ製造技術などに関連する。
油脂は、脂肪酸とグリセリンとのエステルであり、その主成分はトリグリセリドである。植物油脂は、食用油などに利用され、また、マーガリン、ショートニング、洗剤などの原料としても利用されている。そのため、食用・工業用などに植物油脂の製造が広く行われている。
植物油脂は、主に、圧搾・抽出などして油糧原料から植物原油を取得する圧抽工程と、その原油を精製して不純物を除去する精製工程を経て製造される。精製工程では、生産品などに応じて、脱ガム、脱酸、脱色、脱臭、脱ロウなどの作業が行われる。
一般的に、油糧原料及び植物原油には、油脂成分（トリグリセリド）のほかに、遊離脂肪酸が多く混入している。植物油脂生産の際、主に精製工程においてそれらを除去するため、副生物として脂肪酸含有物が多く発生する。それらの脂肪酸含有副生物は、ロウ・石鹸などの有価物の原料として利用されている。
一方、化石燃料の将来的な枯渇、政情不安定などによる燃料の供給変動リスクなどのエネルギーセキュリティーの観点から、また、地球温暖化などに対する環境負荷軽減の観点などから、代替エネルギーの開発が世界的に重要な課題となっている。
特に、エンジンの動力源など高熱量の燃料が必要な分野では、多くの場合、依然として、ガソリン・軽油など化石燃料由来の液体燃料が用いられている。そこで、ガソリン・軽油などに対する代替液体燃料の開発が世界各国で行われている。
それに対し、動植物由来の油脂を原料に用いて、油脂中のグリセリンをアルコールとエステル交換してＦＡＭＥを製造し、軽油代替燃料などとして利用する技術が普及している。
動植物由来のＦＡＭＥは、炭素数Ｃ１６〜Ｃ２２程度であり、かつ、油脂と比較して粘性が低くセタン価が高い。即ち、ＦＡＭＥは、軽油（Ｃ１２〜Ｃ２２）と炭素数がほぼ一致し、粘性・セタン価も軽油とほぼ同等であり、軽油代替燃料として利用できる。
加えて、ＦＡＭＥには、軽油と比較して、以下のような有利性がある。
ＦＡＭＥは、植物油脂・動物油脂・廃食油などから製造できる。即ち、再生産可能な燃料であり、化石燃料のような将来的な枯渇の可能性が低い。また、ＦＡＭＥはいわゆるカーボンニュートラルな燃料であるため、環境負荷を低減できる。廃食油からＦＡＭＥを製造した場合には、有用なリサイクル手法にもなりうる。その他、ＦＡＭＥは酸素原子を含むため、ＦＡＭＥを燃料として用いた場合、軽油の場合よりも、一酸化炭素、炭化水素、粒子状物質などの発生が低くでき、排ガスをクリーンにできる。
ＦＡＭＥは、植物油脂・動物油脂・廃食油などから製造できる。即ち、再生産可能な燃料であり、化石燃料のような将来的な枯渇の可能性が低い。また、ＦＡＭＥはいわゆるカーボンニュートラルな燃料であるため、環境負荷を低減できる。廃食油からＦＡＭＥを製造した場合には、有用なリサイクル手法にもなりうる。その他、ＦＡＭＥは酸素原子を含むため、ＦＡＭＥを燃料として用いた場合、軽油の場合よりも、一酸化炭素、炭化水素、粒子状物質などの発生が低くでき、排ガスをクリーンにできる。
そのため、既に、複数の国において、ディーゼル自動車用燃料に使用する軽油に対し、２〜２０％のＦＡＭＥを添加することが行われている。また、世界各国において、１００％ＦＡＭＥに含有する成分の規格化・准規格化が進んでおり（ニート規格）、軽油代替燃料として１００％ＦＡＭＥを用いることについても、政策面・技術面の両方から検討が始まっている。
ＦＡＭＥの製造手段として、アルカリ触媒法、固体触媒法、酵素法、超臨界法、過熱アルコール蒸気法などが知られている。アルカリ触媒法、固体触媒法、酵素法は、触媒を用いてＦＡＭＥを製造する方法であり、超臨界法、過熱アルコール蒸気法は、無触媒でＦＡＭＥを製造する方法（無触媒法）である。
アルカリ触媒法は、油脂とアルコールに水酸化カリウムなどを添加して５０〜６０℃で加熱処理する方法で、最も広く用いられている方法である（特許文献１〜４など参照）。固体触媒法は、油脂に溶けない固体触媒を用いる方法である（特許文献５など参照）。酵素法は、酵素を触媒として常温・常圧の条件下で緩やかにエステル交換を進行させ、ＦＡＭＥを製造する方法である（特許文献６など参照）。
超臨界法は、２３９℃以上、８．１ＭＰａ以上の高温・高圧条件下で超臨界状態になったアルコールを用いてＦＡＭＥを製造する方法である（特許文献７〜９など参照）。過熱アルコール蒸気法は、高温・常圧条件下で、原料油脂と過熱アルコール蒸気とを混合してＦＡＭＥを製造する方法である（特許文献１０など参照）。
その他、特許文献１１〜１３には、原料油脂中の遊離脂肪酸含有量に応じた処理を行うバイオディーゼル燃料製造技術が、特許文献１４には、高遊離脂肪酸原料をバイオディーゼル及び高品質グリセリンに変換するプロセスが、それぞれ記載されている。
特開２００７−２１１１３９号公報
特開２００８−２３１３４５号公報
特開２００８−２４８４１号公報
特開２００８−１８５６号公報
特開２００７−２２９８８号公報
特開２００６−２８８２２８号公報
特開２００７−１０６６８９号公報
特開２００８−１０６０９７号公報
特開２００６−１８８５９０号公報
特開２００６−２８１４６号公報
特開２００５−３０６３２号公報
特開２００９−１２０８４７号公報
特開２００９−１６１７７６号公報
特開２００８−１１１０９８号公報
植物油脂、ＦＡＭＥ、その他の有価物（ロウ・石鹸など）は、それぞれ、社会・市況・需給状況などに応じて市場価格が常に変動する。そのため、それぞれの製品において、価格変動リスクを抱え、安定した収益を確保することが難しい場合がある。
そこで、本発明は、植物油脂、ＦＡＭＥ、有価物などの製造における価格変動リスクの低減が可能な新規ＦＡＭＥ製造スキームを構築することなどを目的とする。
本発明者らの検討の結果、無触媒法でＦＡＭＥを製造する場合、未精製の植物原油、及び、その植物原油を精製して植物油脂を生産する際に副生した脂肪酸含有副生物についても、一般的なＦＡＭＥの原料油脂と同様、ＦＡＭＥ製造に用いることができるという知見を得た。
そこで、この知見に基づき、本発明では、油糧原料から圧抽して得られた植物原油と、該植物原油を精製して植物油脂を生産する際に副生した脂肪酸含有副生物とを混合し、無触媒法によりＦＡＭＥを製造するＦＡＭＥ製造方法、及びそれに関わるＦＡＭＥ製造システムを提供する。
例えば、油糧原料を圧抽後精製して植物油脂を生産する植物油脂生産システムに併設し、植物油脂の生産量を予め設定しておく。そして、油糧原料を搾抽して得られた植物原油と、該植物原油を精製して植物油脂を生産する際に副生した脂肪酸含有副生物との混合比率を、前記設定した植物油脂の生産量に応じて変更し、該混合物を用いて無触媒法によりＦＡＭＥを製造する。
即ち、例えば、需給バランスや価格変動に基づき、植物油脂の生産量を引き上げたい場合には、植物油脂製造に供する植物原油を増やし、ＦＡＭＥ製造に供する植物原油を減らすとともに、植物原油に対する脂肪酸含有副生物の混合比率を高くする。これにより、植物油脂を増産できるとともに、ＦＡＭＥを安定的に製造できる。
同様に、例えば、需給バランスや価格変動に基づき、植物油脂の生産量を抑えたい場合、植物油脂製造に供する植物原油を減らし、ＦＡＭＥ製造に供する植物原油を増やすとともに、植物原油に対する脂肪酸含有副生物の混合比率を低くする。これにより、植物油脂を減産できるとともに、ＦＡＭＥを安定的に製造できる。
その他、例えば、ロウ・石鹸など、脂肪酸含有副生物を利用した有価物の生産量を引き上げたい場合にも、前記と同様、ＦＡＭＥ製造において、植物原油に対する脂肪酸含有副生物の混合比率を低くすることにより、これらの有価物を増産できるとともに、ＦＡＭＥを安定的に製造できる。
加えて、植物油脂・有価物などの製品の需給バランスや価格変動に基づき最適な混合比率を取得することにより、ＦＡＭＥ原料を安く調達できるため、ＦＡＭＥ製造を低コスト化し利益率を向上させることもできる。
以上のように、本発明は、植物油脂やその他の有価物の価格変動に伴う生産調整を利用して、ＦＡＭＥを安定的にかつ低コストで製造するための新規ＦＡＭＥ製造スキームである。
以下、本発明に係る文言の定義付けを行う。
「植物原油」は、油糧原料を圧搾及び／又は抽出して得られた原油をいう。
「脂肪酸含有副生物」は、植物油脂の製造工程において、植物原油を精製した際に発生した副生物のうち、脂肪酸を主成分として含有するものをいい、例えば、ロウ分、植物原油に含有した遊離脂肪酸などをすべて包含する。
本発明により、植物油脂、ＦＡＭＥなどの製造における価格変動リスクを低減できる。
＜本発明に係るＦＡＭＥ製造システムについて＞
本発明に係るＦＡＭＥ製造システムは、予め生産量を設定し、油糧原料を圧抽後精製して植物油脂を生産する植物油脂生産システムに併設され、油糧原料を圧抽して得られた植物原油と、該植物原油を精製して植物油脂を生産する際に副生した脂肪酸含有副生物との混合比率を、前記設定した植物油脂の生産量に応じて変更し、該混合物を用いて無触媒法によりＦＡＭＥを製造するものを全て包含する。
本発明に係るＦＡＭＥ製造システムは、予め生産量を設定し、油糧原料を圧抽後精製して植物油脂を生産する植物油脂生産システムに併設され、油糧原料を圧抽して得られた植物原油と、該植物原油を精製して植物油脂を生産する際に副生した脂肪酸含有副生物との混合比率を、前記設定した植物油脂の生産量に応じて変更し、該混合物を用いて無触媒法によりＦＡＭＥを製造するものを全て包含する。
以下、図１を用いて、本発明に係るＦＡＭＥ製造システムの例を説明する。なお、本発明は、これらの構成のもののみに狭く限定されない。
図１は、本発明に係るＦＡＭＥ製造システムの構成及び製造フロー例を示す概略図である。
図１のＦＡＭＥ製造システムＳは、植物油脂を生産する植物油脂生産システムＡと、無触媒法によりＦＡＭＥを製造するＦＡＭＥ製造部Ｂとを備える構成を有する。
植物油脂生産システムＡでは、油糧原料から圧抽工程Ａ１、精製工程Ａ２を経て、植物油脂が生産される。
油糧原料としては、公知のものを用いることができ、特に限定されない。油糧原料に適用可能なものとして、例えば、大豆、パーム（アブラヤシ、ココヤシなどのヤシ科植物全般を含む、以下同じ）、菜種、ひまわり、ピーナッツ、綿実、サフラワー（紅花）、ごま、亜麻、アーモンド、ツバキ、グレープ、カポック、アブラギリ、ニガー、ヒマなどの種子、パーム、オリーブ、カシ、アボガド、ヘーゼルナッツ、ウォールナッツなどの果実、米ぬか、小麦、コーンなどの胚芽などが挙げられる。
圧抽工程Ａ１では、油糧原料を圧搾・抽出などして植物原油を取得する。圧搾法は、油糧原料に圧力をかけ、物理的に搾油する方法である。抽出法は、ヘキサンなどの溶剤を用いて、油糧原料から油分を抽出する方法である。目的・用途などに応じて、圧搾、抽出、又は両者を組み合わせ、油糧原料から植物原油を取得する。
精製工程Ａ２では、その植物原油を精製し、不純物を除去する。精製工程内の各作業については、生産品などに応じ、公知の手段を選択して用いればよく、特に限定されない。一般的には、精製工程内で、脱ガム、脱酸、脱色、脱臭、脱ロウなどの作業が行われる。この精製工程Ａ２では、ガム質、色素、臭い成分などが除去されるほか、ロウ分など、多くの脂肪酸含有副生物が発生する。
続いて、ＦＡＭＥ製造部Ｂでは、無触媒法によりＦＡＭＥを製造する。
本発明では、植物原油及び脂肪酸含有副生物を用いてＦＡＭＥを製造する観点から、無触媒法によるＦＡＭＥ製造を採用する。無触媒法を採用することにより、通常の原料油脂を用いたＦＡＭＥ製造で使用している装置で、植物原油及び脂肪酸含有副生物を処理できる。また、アルカリ触媒法などでＦＡＭＥを製造する場合、遊離脂肪酸の鹸化反応によりＦＡＭＥの収率が低下することという問題があるが、無触媒法を採用することにより、脂肪酸含有副生物を用いても、そのような問題は発生しない。
なお、本発明では、超臨界法と過熱アルコール蒸気法のいずれも採用でき、特に限定されないが、常圧条件下で実施でき、装置の低コスト化・安全性の向上が可能であるという点などから、過熱アルコール蒸気法が最も好適である。なお、植物原油と脂肪酸含有副生物との混合物と、過熱アルコール蒸気とを混合してＦＡＭＥを製造する場合、植物原油単独を原料としてＦＡＭＥを製造する場合と比較して、ＦＡＭＥ製造速度を増大させることができる。
ＦＡＭＥ製造の原料には、上述の植物原油及び脂肪酸含有副生物を混合し、遊離脂肪酸の含有量が所定の範囲内になるように調整して用いる。なお、ＦＡＭＥ製造に用いる油脂含有物は、植物原油と脂肪酸含有副生物のみを混合したもののみに狭く限定されない。例えば、ＦＡＭＥ製造の原料中に、ＦＡＭＥ製造に一般的に用いられる原料油脂やその他の成分を含有させる場合も本発明に広く包含される。また、脂肪含有副生物のほかに、例えば、植物の幹などから採取した遊離脂肪酸などを含有させてもよい。
ＦＡＭＥ製造に一般的に用いられる原料油脂として、例えば、大豆油、パーム油、菜種油、ひまわり油、ピーナッツ油、綿実油、ヤトロファ油、コーン油、サフラワー油（紅花油）、ごま油、オリーブ油、亜麻仁油（リンシードオイル）、ココナッツ油、カシ油、アーモンド油、アボガド油、ヘーゼルナッツ油、ツバキ油、カポック油、ニガー油、ヒマシ油、ウォーナッツ油、グレープシード油、キリ油、米油、小麦油などの植物油脂、牛脂、ラード、馬油、獣脂、ミンク油、羊油、鶏油、バター、蚕蛾油、卵油、イワシ油、サバ油、サメ油、鯨油、肝油などの動物油脂、家庭・飲食店などで調理などに使われた廃食油などが挙げられる。
図１のＦＡＭＥ製造部Ｂは、（１）圧抽工程Ａ１で取得した植物原油、及び、精製工程Ａ２で発生した脂肪酸含有副生物を所定の比率で混合する混合手段１、（２）所定の比率で混合した植物原油及び脂肪酸含有副生物を貯留する油脂貯留槽２と、それらの油脂含有物を加熱する油脂加熱槽３、（３）アルコールを貯留するアルコール槽４と、アルコールを加熱するアルコール蒸発槽５と、そのアルコール蒸気を過熱するアルコール蒸気過熱槽６、（４）加熱した油脂含有物と過熱アルコールとを混合する反応槽７、（５）反応物を各成分に分離する分離手段８と、製造物を貯留する貯留槽９、以上を備える。なお、図１のＦＡＭＥ製造部Ｂでは、過熱アルコール蒸気法によるＦＡＭＥ製造手段を記載している。
混合手段１では、圧抽工程Ａ１で取得した植物原油、及び、精製工程Ａ２で発生した脂肪酸含有副生物を所定の比率で混合し、遊離脂肪酸の含有量が所定の範囲内になるように調整する。混合手段１は、混合比率を調節できるものであればよく、特に限定されない。例えば、混合弁などの公知技術を用いることができる。
植物原油と脂肪酸含有副生物との混合比率は、植物油脂、ＦＡＭＥ、脂肪酸含有副生物を利用した有価物（例えば、ロウ・石鹸など）の価格変動などを考慮し、０：１００〜１００：０の範囲で適宜、設定する。
例えば、需給バランスや価格変動などに基づき、植物油脂の生産量を引き上げたい場合には、植物油脂製造に供する植物原油を増やし、ＦＡＭＥ製造に供する植物原油を減らすとともに、植物原油に対する脂肪酸含有副生物の混合比率を高くする。これにより、植物油脂を増産できるとともに、ＦＡＭＥを安定的に製造できる。
同様に、例えば、需給バランスや価格変動に基づき、植物油脂の生産量を抑えたい場合、植物油脂製造に供する植物原油を減らし、ＦＡＭＥ製造に供する植物原油を増やすとともに、植物原油に対する脂肪酸含有副生物の混合比率を低くする。これにより、植物油脂を減産できるとともに、ＦＡＭＥを安定的に製造できる。
その他、例えば、脂肪酸含有副生物を利用した有価物の生産量を引き上げたい場合にも、前記と同様、ＦＡＭＥ製造において、植物原油に対する脂肪酸含有副生物の混合比率を低くすることにより、これらの有価物を増産できるとともに、ＦＡＭＥを安定的に製造できる。
例えば、植物原油から植物油脂・ＦＡＭＥを製造し、脂肪酸含有副生物からロウ製品（ろうそく）・石鹸・ＦＡＭＥを製造し、植物原油と脂肪酸含有副生物とを混合してＦＡＭＥを製造する場合、植物原油の量（Ｃｐ）と脂肪酸含有副生物の量（αｃｗ）を取得した上で、植物原油のうち植物油脂生産の原料とする割合（Ｒｃｐ）、植物原油のうちＦＡＭＥ製造の原料とする割合（Ｒｃｂ）、脂肪酸含有副生物のうちロウ製造の原料とする割合（Ｒｗｗ）、脂肪酸含有副生物のうち石鹸製造の原料とする割合（Ｒｗｓ）、脂肪酸含有副生物のうち、ＦＡＭＥ製造の原料とする割合（Ｒｗｂ）を設定し、それに基づいて、植物油脂生産による製造収益（Ｐｐ）、植物原油からＦＡＭＥを製造した場合の製造収益（Ｐｃｂ）、脂肪酸含有副生物からＦＡＭＥを製造した場合の製造収益（Ｐｗｂ）、ロウ製造による製造収益（Ｐｗｗ）、石鹸製造による製造収益（Ｐｗｓ）を演算し、全体の製造収益（Ｐｔ）を算出する。そして、全体の収益が最も高いと予測される組合せの製造割合を取得し、それに基づき、混合比率を決定する。
例えば、ＦＡＭＥ製造部Ｂに制御部（図示せず）を設け、各部の制御を行うとともに、混合比率の値に基づいて混合手段１を制御する構成にしてもよい。その場合、上記の混合比率の取得及び混合手段の制御は、プログラムを用いて自動化し、コンピュータ制御にしてもよい。
圧抽工程Ａ１で取得した植物原油、及び、精製工程Ａ２で発生した脂肪酸含有副生物は、混合手段１により所定比率で混合された後、ＦＡＭＥ製造部Ｂの油脂貯留槽２に投入される。
油脂貯留槽２では、圧抽工程Ａ１で取得した植物原油、及び、精製工程Ａ２で発生した脂肪酸含有副生物が、混合手段１により所定比率で混合された後、投入される。
原料として用いる油脂含有物を油脂貯留槽２に投入する前又は後に、前処理として、フィルターなどを用いて、雑物・水分などを除去してもよい。これにより、反応効率の向上、装置の安定稼動を図ることができる。
油脂加熱槽３では、油脂貯留槽２から供給された油脂含有物の加熱を行う。例えば、常圧雰囲気下で油脂含有物を２００〜３００℃で加熱した後、反応槽７へ送る。なお、油脂は常圧雰囲気下で２００〜３００℃の条件の場合、液体である。
アルコール槽４は、エステル交換反応に用いるアルコールを貯留する部位である。アルコール槽３に投入されたアルコールは、アルコール蒸発槽５に供給され、ここでアルコールの沸点以上の温度（メタノールの場合、常圧雰囲気下で約６５℃以上）に加熱され、蒸発する。ここで、そのアルコール蒸気を脱水カラムなどに通し、水分を除去してもよい。
アルコール蒸気過熱槽６は、アルコール蒸気を過熱する部位である。アルコール蒸発槽５で生成されたアルコール蒸気を、常圧雰囲気下で２００〜３００℃に過熱し、その過熱アルコール蒸気を反応槽７に供給する。
アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノールなどの炭素数１〜３の脂肪族アルコール又はそれらの２種以上の混合物が挙げられ、メタノール又はエタノールが好ましく、メタノールが最も好ましい。
反応槽７は、油脂とアルコールとのエステル交換反応を行う部位である。常圧雰囲気下で、反応槽７に貯留する２００〜３００℃の油脂に２００〜３００℃の過熱アルコール蒸気を吹き込むなどすることにより、加熱処理した原料油脂と過熱アルコール蒸気とを２００〜３００℃条件下で混合し、エステル交換反応を進行させる。この反応により、ＦＡＭＥ、脂肪酸、メタノール、グリセリン、水分などが気体の状態で生成される。
反応槽７内では、加熱された油脂などの貯留により液相７１が形成されるとともに、その上部にＦＡＭＥ、脂肪酸、メタノール、グリセリン、水分などを含有する気相７２が形成される。
本発明者らは、独自の検討により、過熱アルコール蒸気法によるＦＡＭＥ製造において、反応槽７内の気相７２の温度を液相７１の温度付近にまで上昇させることにより、ＦＡＭＥ製造速度を増大させることができることを新規に見出した。
そこで、このＦＡＭＥ製造部Ｂは、混合物と過熱アルコール蒸気との反応槽７内における気相７２の温度を調節する反応槽内気相温度調節手段７３を備える構成にしてもよい。これにより、ＦＡＭＥ製造速度を増大させ、製造効率を向上できる。
反応槽内気相温度調節手段７３は、反応槽７内の気相７２の温度を適宜上昇させることができるものであればよく、例えば、ヒーターなど公知のものを用いることができる。
気相７２の温度は、目的・用途に応じて適宜設定できるが、例えば、過熱アルコール蒸気法によるＦＡＭＥ製造の場合、反応槽７内の液相７１の温度と同様の温度（２００〜３００℃）に調節することが好ましい。
分離手段８は、反応槽７で気体の状態で生成された反応物から各成分を分離し、貯留槽９へ供給する部位である。
分離手段８は、例えば、アルコールとその他の成分とを分離するコンデンサー８１及びサイクロン８２、並びに、グリセリンとその他の成分を分離する比重分離槽８３で構成することができる。
コンデンサー８１及びサイクロン８２は、反応槽７で気体の状態で生成された反応物から、アルコールとその他の成分とを分離する。そのアルコールを、アルコール蒸気循環手段８４により、アルコール蒸気過熱槽６へ供給し、再利用してもよい。なお、アルコール蒸気循環手段８４には、公知のポンプなどを用いることができる。
比重分離槽８３では、比重分離により、ＦＡＭＥなどとグリセリンとを分離し、ＦＡＭＥをＦＡＭＥ貯留槽９１に、グリセリンをグリセリン貯留槽９２に、それぞれ供給する。これにより、製造したＦＡＭＥを分離して回収できる。
＜本発明に係るＦＡＭＥ製造方法について＞
本発明に係るＦＡＭＥ製造方法は、油糧原料から圧抽して得られた植物原油と、該植物原油を精製して植物油脂を生産する際に副生した脂肪酸含有副生物とを混合し、無触媒法によりＦＡＭＥを製造するものを全て包含する。
本発明に係るＦＡＭＥ製造方法は、油糧原料から圧抽して得られた植物原油と、該植物原油を精製して植物油脂を生産する際に副生した脂肪酸含有副生物とを混合し、無触媒法によりＦＡＭＥを製造するものを全て包含する。
上述の通り、例えば、植物油脂の生産量を引き上げたい場合には、植物油脂製造に供する植物原油を増やし、ＦＡＭＥ製造に供する植物原油を減らすとともに、植物原油に対する脂肪酸含有副生物の混合比率を高くする。これにより、植物油脂を増産できるとともに、ＦＡＭＥを安定的に製造できる。
同様に、例えば、植物油脂の生産量を抑えたい場合、植物油脂製造に供する植物原油を減らし、ＦＡＭＥ製造に供する植物原油を増やすとともに、植物原油に対する脂肪酸含有副生物の混合比率を低くする。これにより、植物油脂を減産できるとともに、ＦＡＭＥを安定的に製造できる。
上述の通り、本発明に係るＦＡＭＥ製造方法は、無触媒法であればよいため、超臨界法と過熱アルコール蒸気法のいずれも採用でき、特に限定されない。例えば、植物原油と脂肪酸含有副生物との混合物と過熱アルコール蒸気とを混合してＦＡＭＥを製造する場合、常圧条件下で実施でき、装置の低コスト化・安全性の向上が可能であるという点などから、超臨界法を採用する場合と比較して、より好適である。
なお、植物原油と脂肪酸含有副生物との混合物と、過熱アルコール蒸気とを混合してＦＡＭＥを製造する場合、植物原油単独を原料としてＦＡＭＥを製造する場合と比較して、ＦＡＭＥ製造速度を増大させることができる。
上述の通り、過熱アルコール蒸気法によるＦＡＭＥ製造において、前記混合物と過熱アルコール蒸気との反応槽内における気相の温度を調節してＦＡＭＥ製造を行うことにより、ＦＡＭＥ製造速度を増大させ、製造効率を向上できる。
植物原油は、上述の油糧原料を圧抽して得られたものを広く用いることができ、特に限定されない。同様に、脂肪酸含有副生物も、上述の油糧原料を圧抽・精製して発生した副生物を広く用いることができ、特に限定されない。その他、上述の通り、例えば、ＦＡＭＥ製造の原料中に、ＦＡＭＥ製造に一般的に用いられる原料油脂やその他の成分を含有させてもよい。
パームから得られる油脂を用いる場合、その生産量が多いため、植物油脂及びＦＡＭＥの両方において、最終製品の価格変動リスクが高い。従って、例えば、パームの果実又は種子から圧抽して得られたパーム原油と、該パーム原油を精製してパーム油を生産する際に副生した脂肪酸含有副生物との混合物を用いてＦＡＭＥを製造することにより、植物油脂、ＦＡＭＥ、脂肪酸含有副生物を利用した有価物などの製造における価格変動リスクの低減が相互に可能であるという有利性がある。
実施例１では、油糧原料から圧抽して得られた植物原油と、植物原油を精製して植物油脂を生産する際に副生した脂肪酸含有副生物とを各比率で混合し、無触媒法によりＦＡＭＥ製造を試みた。
パーム油製造工程において、パームを圧抽した際に得られたパーム原油と、パーム原油を精製してパーム油を生産する際に副生した脂肪酸含有副生物をＦＡＭＥ製造材料に用いた。
パーム原油と脂肪酸含有副生物を各比率で混合後加熱し、１２０Ｌの反応槽に連続的に供給した。反応槽における混合物の温度を２６５℃に調節・維持した。この反応槽内に２６５℃の過熱メタノール蒸気を１００ｍ３／ｈｏｕｒの速度で連続的に吹き込み、ＦＡＭＥを製造した。
結果を図２に示す。図２は、パーム原油と脂肪酸含有副生物を各比率で混合した場合におけるＦＡＭＥ製造速度を示すグラフである。図２中、横軸は混合物中における脂肪酸含有副生物の割合（％）を、縦軸はＦＡＭＥの製造速度（Ｌ／ｄａｙ）を表す。
図２に示す通り、パーム原油を精製してパーム油を生産する際に副生した脂肪酸含有副生物をパーム原油に混合させた場合でも、安定的にＦＡＭＥを製造できた。また、脂肪酸含有副生物の混合比率を高くすることにより、ＦＡＭＥ製造速度を増大させることができた。
実施例２では、ＦＡＭＥ反応槽内の気相の温度を調節した場合におけるＦＡＭＥ製造速度を測定した。
パーム油製造工程において、パームを圧抽した際に得られたパーム原油と、パーム原油を精製してパーム油を生産する際に副生した脂肪酸含有副生物を１：１の比率で混合した混合物をＦＡＭＥ製造材料に用いた。
実施例１と同様、パーム原油と脂肪酸含有副生物の混合物を加熱し、１２０Ｌの反応槽に連続的に供給した。反応槽における混合物の温度（液相の温度）を２６５℃に調節・維持した。この反応槽内に２６５℃の過熱メタノール蒸気を１００ｍ３／ｈｏｕｒの速度で連続的に吹き込み、ＦＡＭＥを製造した。反応槽内の液相の温度、気相の温度、及び、ＦＡＭＥ製造速度を１時間毎に測定した。
図３は、時間経過毎のＦＡＭＥ製造速度を示すグラフである。図３中、横軸はパーム原油と脂肪酸含有副生物の混合物を反応槽に供給し始めてからの経過時間（ｈｏｕｒ）を、縦軸はＦＡＭＥの製造速度（Ｌ／ｄａｙ）を表す。
図３に示す通り、パーム原油と脂肪酸含有副生物の混合物を反応槽に供給し始めてから６〜１０時間でＦＡＭＥ製造速度が約１，１００Ｌ／ｄａｙで安定した。その際の反応槽内の液相の温度は約２６５℃、気相の温度は１９５℃であった。また、製造物中のＦＡＭＥ濃度は９７％以上であった。
次に、パーム原油と脂肪酸含有副生物の混合物を反応槽に供給し始めてから１０時間以降（図３中、矢印参照）、反応槽内の気相の温度をヒーターで２５０℃に調節・維持し、引き続きＦＡＭＥ製造を行った。
その結果、反応槽内の気相の温度を液相の温度付近まで上昇させることにより、約１，３００Ｌ／ｄａｙまで、ＦＡＭＥ製造速度を増大させることができた。その際の製造物中のＦＡＭＥ濃度も９７％以上であった。
本発明により、社会・市況・需給状況などに応じて、植物油脂、ＦＡＭＥ、その他の有価物（ロウ・石鹸など）の製造に必要な原料を最適に分配できるので、各製品の価格変動リスクを低減できるとともに、ＦＡＭＥ製造における経営安定をも図ることができる。従って、本発明は、各製品の収益を安定的に確保する有用な手段であり、産業上の利用、産業の発展に有用である。
アルカリ触媒法などでＦＡＭＥを製造する場合、植物原油から複数の精製工程を経て遊離脂肪酸を除去する必要がある。また、その精製の際に副生した脂肪酸含有副生物をアルカリ触媒法などによるＦＡＭＥ製造に利用する場合は、前処理工程を追加する必要がある。それに対し、本発明では、このような工程・設備を省略できるため、総コストを低減できる。
１ 混合手段
２ 油脂貯留槽
３ 油脂加熱槽
４ アルコール槽
５ アルコール蒸発槽
６ アルコール蒸気過熱槽
７ 反応槽
７１ 液相
７２ 気相
７３ 反応槽内気相温度調節手段
８ 分離手段
８１ コンデンサー
８２ サイクロン
８３ 比重分離槽
８４ アルコール蒸気循環手段
９ 貯留槽
９１ ＦＡＭＥ貯留槽
９２ グリセリン貯留槽
Ａ 植物油脂生産システム
Ｂ ＦＡＭＥ製造部
Ｓ ＦＡＭＥ製造システム
２ 油脂貯留槽
３ 油脂加熱槽
４ アルコール槽
５ アルコール蒸発槽
６ アルコール蒸気過熱槽
７ 反応槽
７１ 液相
７２ 気相
７３ 反応槽内気相温度調節手段
８ 分離手段
８１ コンデンサー
８２ サイクロン
８３ 比重分離槽
８４ アルコール蒸気循環手段
９ 貯留槽
９１ ＦＡＭＥ貯留槽
９２ グリセリン貯留槽
Ａ 植物油脂生産システム
Ｂ ＦＡＭＥ製造部
Ｓ ＦＡＭＥ製造システム
Claims (4)
- 油糧原料から圧抽して得られた植物原油と、該植物原油を精製して植物油脂を生産する際に副生した脂肪酸含有副生物との混合物と、過熱アルコール蒸気とを反応槽内で混合し、過熱アルコール蒸気法によりＦＡＭＥ（Ｆａｔｔｙ Ａｃｉｄ Ｍｅｔｈｙｌ Ｅｓｔｅｒ；脂肪酸メチルエステル、以下同じ）を製造する際に、
２００〜３００℃に過熱した過熱アルコール蒸気を前記反応槽に供給するとともに、
反応槽内における液相及び気相の温度を、それぞれ液相内部温度調節手段及び気相内部温度調節手段を用いて個別に２００〜３００℃に調節してＦＡＭＥ製造を行うＦＡＭＥ製造方法。 - 植物油脂の生産量を引き上げる場合には、前記植物原油に対する脂肪酸含有副生物の混合比率を高くし、植物油脂の生産量を抑える場合には、前記植物原油に対する脂肪酸含有副生物の混合比率を低くする請求項１記載のＦＡＭＥ製造方法。
- 前記混合物が、パームの果実又は種子から圧抽して得られたパーム原油と、該パーム原油を精製してパーム油を生産する際に副生した脂肪酸含有副生物との混合物である請求項１又は請求項２記載のＦＡＭＥ製造方法。
- 予め生産量を設定し、油糧原料を圧抽後精製して植物油脂を生産する植物油脂生産システムに併設され、
油糧原料を圧抽して得られた植物原油と、該植物原油を精製して植物油脂を生産する際に副生した脂肪酸含有副生物との混合比率を、前記設定した植物油脂の生産量に応じて変更し、該混合物と過熱アルコール蒸気とを反応槽内で混合して過熱アルコール蒸気法によりＦＡＭＥを製造するＦＡＭＥ製造部を備えるとともに、反応槽内における液相の温度を調節する液相内部温度調節手段、及び、反応槽内における気相の温度を調節する気相内部温度調節手段を備え、
２００〜３００℃に過熱した過熱アルコール蒸気を前記反応槽に供給するとともに、前記反応槽内における液相及び気相の温度を、それぞれ前記液相内部温度調節手段及び前記気相内部温度調節手段を用いて個別に２００〜３００℃に調節してＦＡＭＥ製造を行うＦＡＭＥ製造システム。
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