JP5893636B2 - 脂質材料を精製するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、生物由来の脂質材料の精製のための方法に関する。特に、再生可能な燃料成分の製造におけるフィードストックとしての使用に適した精製オイルが本発明の方法によって得られる。

今日において、液体燃料成分は主に、粗油をベースとしている。粗油ベース燃料と比較してより低いＣＯ₂放出を有する液体燃料への要求がますます高まっている。様々な再生可能原料が粗油燃料の代替として使用されてきた。

植物油および動物由来の脂肪が、脂肪酸エステルまたは炭化水素の形状で液体バイオ燃料としての使用のために処理され得る。バイオ燃料における使用のための脂質はまた、藻類、菌類およびバクテリアなどの微生物中で生成され得る。

動物由来の脂肪または植物油、特に脂質燃料製造のための微生物のオイルの使用にともなう典型的な問題は、それらが顕著な量の金属およびリン不純物を含む傾向にあることである。これらの望ましくない不純物を、有益な成分の一部を同時に除去することなしに再生可能原料から除去することは困難である。不純物は、例えば、燃料製造において、触媒毒および／または腐食性材料の形などで問題を引き起こす。金属およびリン化合物の堆積物（deposit）は触媒の不活性化および精製工程における反応器の触媒床の目詰まりをもたらす可能性が高い。リンおよび金属に加えて、動物性脂肪はさらに、従来の前処理工程によっては除去することが困難である何千ｐｐｍもの窒素を高頻度で含む。

したがって、オイル生成物からこれらの望ましくない成分を除去するための前処理工程または前洗浄を使用することがしばしば必要とされる。一般的な処理方法、例えば水による脱ガム、温和な（soft）脱ガム、酸による脱ガム、湿式漂白および乾式漂白などが、供給流から大部分のリン脂質およびそれらの塩を除去することができる。これらの方法を使用することにおける欠点は、燃料へと改良され得た顕著な量のフィードが失われてしまうことである。脱ガム工程において、特にリン脂質そして金属不純物はガム質の形で除去される。形成されたガム質は、かなりの量の脂質材料を複合脂質の形で含有しており、そのため、燃料製造における収率を低下させる。漂白土のような、オイル精製において使用される他の化合物は処理するのに困難でありかつ費用のかかる厄介な廃棄物となるかもしれず、そして同時に、貴重な農業用肥料成分が失われる。

藻類、古細菌、バクテリアならびに糸状菌および酵母を含む菌類などの微生物は、乾燥物総質量の８０％までのトリグリセリドを含み得る。しかしながら、燃料製造のための前駆体として適切である、微生物バイオマスからのオイルは、市場では稀である。これは主に、微生物バイオマスからの良質なオイルを提供するための効率的かつ経済的な方法の欠如によるものである。典型的な欠点は、高い不純物含有量および／または低収率である。

微生物バイオマスがフィードストックとして使用される場合、脂質総量に対する多量のリン脂質、すなわち膜脂質が処理をさらに複雑なものとしている。これらの脂質は、典型的には金属塩の形状であり、さらにオイル中に高い金属含有量をもたらす。従来、これらのリン脂質は、それ自体、さらなる処理が行われる前に除去され、これによって使用可能な脂質量が失われる。高温でのオイル抽出はより少ない不純物を含むオイルを製造する。しかしながら、微生物および藻類のバイオマス中に含まれる多くの有用な成分が、このような高温では分解される。したがって、残余のバイオマスの価値を保つために、オイル抽出は温和な温度条件で行われなければならない。残念なことに、例えば２０℃〜１５０℃などの温和な工程温度での溶媒抽出から得られるオイルは、金属およびリン不純物量に富んだ製品に終わる。これらの種類のオイルはまた、例えば高レベルのリン脂質などの乳化性化合物の存在のため、脱ガムなどの従来の手段によって処理および精製することが非常に困難となり得る。藻類オイル中の元々典型的に高いリン脂質の含有量は、脱ガムを使用した場合オイル収率の低下をもたらし、非経済的な工程に終わってしまう。

特許文献１は、金属およびリン含有量を低下させるための、トリグリセリドまたはトリグリセリド／炭化水素混合物を熱的に処理する方法を開示している。この方法においては、約２５℃から約７６０℃までの沸点を有する、多種多様の炭化水素化合物および混合物ならびにトリグリセリドを含む炭化水素が、加熱ゾーンを通される。このゾーンの温度は約４０℃から約５４０℃までである。フィードが製造され、ディーゼルの沸点範囲をもつ炭化水素を含む反応生性物を製造するために反応ゾーン内で水素化処理触媒と接触される。

特許文献２は、例えば微細藻類、バクテリアおよび菌類などの微生物バイオマスからアルキルエステルの形で脂肪酸を回収する方法を開示している。湿潤バイオマスが４５０℃までの高温および例えば４０ＭＰａ（約４００ｂａｒ）までなどの昇圧で処理される。この高温での処理は細胞の破壊および油相の形成を目的とし、そして結果としてもたらす。例えばメタノールまたはエタノールなどのアルコールが油相に添加され、そして、共に反応されてアルキルエステル（ＦＡＭＥまたはＦＡＥＥ）を生成する。例えばアルカンなどの共溶媒、および、例えば有機酸などの触媒が使用され得る。エステル化反応は、本質的に非水環境および多量のアルコールの存在を必要とする。

脱ガムは、ガム質を含むリン脂質の、それらが中に溶解している典型的には植物性粗油または食用油からの除去の工程である。特に水和性のリン脂質は熱水での処理によって除去され得る。オイル含有の非水和性のリン脂質は、たとえばリン酸などの酸の使用を必要とする。植物油からの水和性のリン脂質は、水性の脱ガム工程によって除去され、例えば酵素処理などによって非水和性のリン脂質から除かれ得る。

遊離の脂肪酸を得るための脂質の完全な加水分解は公知であり、そして、例えば水での処理、すなわち水素化処理によって行われ得る。アシルグリセロールおよびリン脂質は、加圧高温水によって遊離の脂肪酸に成功裏に分離または分解された。水によりリン脂質およびグリセリドがリン酸塩、グリセロールおよび遊離の脂肪酸に同時に分離される。しかしながら、遊離の脂肪酸は腐食性であり、そして、その後の工程において問題を引き起こすことが知られている。したがって、大量の遊離脂肪酸の生成は避けるべきである。

特許文献３は、脂質バイオマスの輸送燃料への直接的な転換のための方法を開示している。この方法において、グリセリド、またはトリグリセリドをもたらす材料を含む脂質バイオマスは、液体の水とともに約２２０〜３００℃で熱的に加水分解される。グリセリドおよび他のオイル状成分は完全に、遊離脂肪酸およびグリセロールに分解される。得られた遊離脂肪酸は、ジェット燃料、ガソリンまたはディーゼルへとさらに加工され、そして、グリセロールは処理工程における燃焼性の熱源として使用される。

先行技術は、エステルへの転換または遊離脂肪酸への分離によってオイル状バイオマスを処理するための手段を提供している。しかしながら、遊離脂肪酸の腐食性のため、回収されるオイルのためのできるだけ高いグリセリド含有量を得ることが好ましいであろう。

一方、問題となるリン脂質および他の複合脂質を脱ガムによって完全に除去することは可能であるが、これはしかしながら収率を顕著に低下させる。脱ガムにおいては、完全な複合脂質はそのままで、すなわち、分解することなしに、また、構造的な分解なしに除去され、したがって、その後の燃料製造におけるフィードストックに適した脂質材料の収率を低下させる。例えば、リン脂質は典型的には、グリセロールの骨格鎖に結合している２つの長鎖脂肪酸を含んでおり、燃料製造におけるフィードストックとして適切である。回収される使用可能なオイル留分の全体的な質を向上させるために、可能な限りそのままの状態で脂質成分をリン脂質から回収する必要性がある。

米国特許出願公開第２００９／０２６６７４３号明細書 国際公開第２００８／０３４１０９号 欧州特許第２０９７４９６号明細書

本発明の目的は、例えば金属およびリンなどの不純物の、生物材料起源の脂質からの効果的な、特にグリセリド材料の収率を低下させることのない除去のための方法を提供することである。

本発明の別の目的は、例えば金属およびリンなどの不純物の、それらを多量に含む生物材料からの効果的な除去のための方法を提供することである。

さらに、本発明の別の目的は、得られる精製脂質の質および量を最大限に高めることである。

そしてさらに、本発明の別の目的は、様々な炭化水素成分、バイオ燃料および再生可能なディーゼルの製造のための触媒精製工程における使用に適した脂質を製造するための方法を提供することである。

リン脂質は、典型的には、多量のリン脂質を含む植物または微生物バイオマスの抽出において特に、中性脂肪と共に油相中に蓄積される傾向がある。

本発明の態様によれば、適切な量の例えば水などの極性溶媒および例えばヘプタンなどの非極性溶媒を共に用いた脂質材料への温和な加熱処理が、精製オイルを製造するためのリンおよび金属不純物の除去において効果的である。

脂質の加水分解は、主に、温度、ｐＨおよび時間の関数である。驚くべきことに、脂質が昇温に付される前に非極性溶媒中に希釈される場合、非極性脂質の加水分解が実質的に起こらないことが発見された。しかしながら、水−溶媒表面相の近接性、およびそれ故の水の存在がリン脂質の加水分解の程度を増大させた。したがって、本発明の方法において、非極性の脂質の尾部は本質的に遊離脂肪酸に分解せず、単にグリセリドの形として残っている。したがって、低レベルのリンおよび金属しか有さないグリセリド生成物をもたらす、リン脂質の選択的な加水分解が得られる。リンは固体の金属リン酸塩として回収され、そして、これら有益な栄養素は例えば藻類培養などに再利用され得る。

栄養素、特にリンの再利用は、藻類をバイオ燃料へという提案された工程における主たる問題であり、そして、本発明は、有益な脂質尾部を失うことなしに、オイルからリンを除去するための効果的な方法を提供する。

本発明の方法においては、精製工程の前のリン脂質除去のための前処理または後処理の必要性が回避される。

図１は処理前の元の菜種油、および、２３０℃、様々なオイル／ヘプタン比で処理されたオイル中の脂質の質を示す図である。

本発明は、再生可能な脂質材料の処理のための方法に関し、さらに特には、脂質材料の精製のための方法に関し、ここで、前記脂質材料を含むオイルまたは脂質は生物材料由来である。前記方法によって得られる精製オイルは、燃料製造における使用に適切である。

用語「グリセリド（glyceride）」とは、グリセロールおよび脂肪酸から生成されるエステルのことを意味し、また、アシルグリセロールとも称される。

用語「再生可能（renewable）」とは、粗油以外の原料由来、すなわち例えば植物、動物および／または微生物材料などの生物材料由来のオイルを意味する。

さらに特には、本発明は、脂質材料のアシルグリセロールが本質的に変化することなく、そして、回収されるオイル留分における収率の損失が殆ど無いような方法での、脂質材料からのリンおよび金属不純物の除去を目的とする。アシルグリセロールの化学組成は、本質的に保持され、すなわち例えば、トリアシルグリセロール（ＴＡＧｓ）は遊離脂肪酸へと転換されない。事実上、存在するアシルグリセロールは全く化学的に修飾されないかまたはほんの一部だけが化学的に修飾される。

用語「複合脂質（complex lipid）」とは、Ｃ、ＨおよびＯに加えて他の元素を含む、および／または、脂質に結合された炭水化物を有する脂質材料を意味する。典型的には、これらの元素は、リンおよび窒素を含む。複合脂質としては、例えば、リン脂質、スフィンゴ脂質および糖脂質などが挙げられるが、これらに限定されるわけではない。

用語「生物材料（biological material）」は、一般的にオイル、脂肪および／または脂質を含む再生可能な、オイル回収に使用され得る有機材料を指す。この語句は、全ての形状の、または起源の鉱物油のオイル成分を除外している。

用語「脂質（lipid）」とは、脂肪性物質であって、その分子が一般的に、脂肪族炭化水素鎖を少なくとも部分的に含み、非極性有機溶媒に溶解するが水には溶解しにくい物質を意味する。脂質は生体細胞における巨大分子の不可欠な一群である。脂質としては例えば、脂肪、オイル、ワックス、ろうエステル、ステロール、テルペノイド、イソプレノイド、カロテノイド、ポリヒドロキシアルカノエート、脂肪酸、脂肪アルコール、脂肪酸エステル、リン脂質、糖脂質、スフィンゴ脂質、および、モノグリセロール（モノアシルグリセロール、ＭＡＧ）、ジグリセロール（ジアシルグリセロール、ＤＡＧ）またはトリグリセロール（トリアシルグリセロール、ＴＡＧ）などのアシルグリセロールが挙げられる。用語「脂質材料（lipid material）」とはさらに、分離および回収され得るオイル成分を含む材料を意味する。

本発明の実施態様において、処理される脂質としては、脂肪、オイル、ワックスおよび脂肪酸、ならびに、使用される処理条件において液体の形状に変換可能なそれらの誘導体が挙げられる。

本発明の実施態様による処理方法は、少なくとも以下の工程を含む：
ａ． アシルグリセロールおよびリン不純物および少なくとも１つの追加の液体非極性溶媒および少なくとも１つの追加の液体極性溶媒を含む脂質材料を反応ゾーン内に提供する工程であって、これにより少なくとも二つの相からなる系が形成されている工程。したがって、二相系は非極性相および極性相を含む。
ｂ． 前記相系を密閉反応ゾーン内で、１５０℃〜３００℃の温度で攪拌下加熱する工程。温度が１５０℃より低い場合、不純物含有量は、不適切に高いままであり、そして、温度が３００℃より上昇された場合には、例えばアシルグリセロールが分解する傾向にある。好ましくは、処理温度は、燃料成分適用のための妥当な金属およびリン不純物含有量が達成され、かつアシルグリセロールの実質的な分解が起こらない、１６０℃〜２６０℃である。処理は、前記溶媒が亜臨界状態である圧力、好ましくは選択された溶媒の蒸気圧に依存して１００ｂａｒ以下の圧力で、リン不純物が非極性相から除去されるまで行われる。
ｃ． 前記相系から、アシルグリセロールを含む精製オイルを含む前記非極性相を分離し、そして回収する工程。

本発明の実施態様において、処理される脂質材料は、好ましくは、例えば植物、動物または微生物などの生物材料に由来する。

好ましい実施態様によれば、生物学的植物材料は、植物オイル植物である。好ましくは、これらの植物オイル植物由来の脂質材料は、種子油、植物油、果実油、またはパイン油である。より好ましくは、植物材料は、菜種、キャノーラ、大豆、パーム、綿、ヒマワリ、トウモロコシ、カメリナ、ジャトロファ、大麻および使用済みの食用油から選択される。植物油は、一般的には非常に低レベルの、５重量％未満のリン脂質のみを含み、そして例えば藻類オイルなどより少ない金属不純物を含む。

別の好ましい実施態様によれば、動物由来の材料は、動物性脂肪、好ましくは精製された動物性脂肪を含む。精製は、動物性の副産物をより有用な材料へと加工する任意の工程、または、少なくとも、動物性脂肪の全ての組織を精製脂肪へと精製する工程を意味し得る。精製工程は典型的には、黄色油脂、白色油脂、漂白可能な獣脂などの脂肪製品を与える。本発明の実施態様における動物性脂肪は、好ましくは、ビーフ、ポーク、羊、および／または鶏肉、ラード、獣脂、バターおよび／または脂肪から選択される。

さらに別の好ましい実施態様によれば、生物材料は、微生物から得られる。好ましい微生物は、例えば微細藻類などの藻類、バクテリア、糸状菌および酵母を含む菌類であり、より好ましくは藻類および菌類、最も好ましくは藻類である。とくに藻類オイルの精製は例えば菜種油精製などと比較して、元々高い不純物含有量のために困難であるが、それでも、本発明の実施態様による方法によって、成功裏に行われた。

最も好ましい藻類は、高含量の脂質を取り込むことができる微細藻類であり、例えば、アクナンテス（Achnantes）、アンフィプローラ（Amphiprora）、アンフォラ（Amphora）、アンキストロデスムス（ankistrodesmus）、アッテア（Attheya）、ボエクロビア（Boeklovia）、ボツリオコッカス（Botryococcus）、ビドゥルフィア（Biddulphia）、ブラキオモナス（Brachiomonas）、ブラクテアコッカス（Bracteococcus）、カルテリア（Carteria）、キートセロス（Chaetoceros）、カラキウム（Characium）、クラミドモナス（Chlamydomonas）、クリプテコジウム（Crypthecodinium）、クリプトモナス（Cryptomonas）、クロレラ（Chlorella）、クロロコッカム（Chlorococcum）、クリソスファエラ（Chrysosphaera）、コッコクロリス（Coccochloris）、コッコナイス（cocconeis）、サイクロテラ（Cyclotella）、シリンドロテカ（Cylindrotheca）、ドナリエラ（Dunaliella）、エリプソイドン（Ellipsoidon）、エントモネイス（Entomoneis）、ユーグレナ（Euglena）、エレモスファエラ（Eremosphaera）、エキスツボセルルス（Extubocellulus）、フランケイア（Franceia）、フラギラリア（Fragilaria）、グロエオサムニオン（Gleothamnion）、ハンチア（hantzschia）、ヘマトコッカス（Haematococcus）、ホルモチロプシス（Hormotilopsis）、ヒメノモナス（Hymenomonas）、イソクリシス（Isochrysis）、レポキンクリス（Lepocinclis）、メロシラ（Melosira）、ミニディスカス（minidiscus）、ミクラクチニウム（Micractinium）、モナランタス（Monallanthus）、モノラフィディウム（Monoraphidium）、ムリエルロプシス（Muriellopsis）、ナンノクロリス（Nannochloris）、ナンノクロロプシス（Nannochloropsis）、ナビクラ（Navicula）、ネオクロリス（Neochloris）、ネフロクロリス（Nephrochloris）、ネフロセルミス（Nephroselmis）、ニッチア（Nitzschia）、オクロモナス（Ochromonas）、サヤミドロ（Oedogonium）、オオキスティス（Oocystis）、パピリオセルラス（papiliocellulus）、パラクロレラ（parachlorella）、パスケリア（pascheria）、パブロバ（Pavlova）、ペリディニウム（Peridinium）、フェオダクチラム（Phaeodactylum）、プランクトスリックス（Planktothrix）、プラチモナス（Platymonas）、プレウロクリシス（Pleurochrysis）、プレウロシグマ（pleurosigma）、ポルフィリディウム（porphyridium）、プリムネシウム（prymnesium）、シュードクロレラ（Pseudochlorella）、ピラミモナス（Pyramimonas）、ピロボツリス（Pyrobotrus）、ラジオスファエラ（Radiosphaera）、ロドモナス（Rhodomonas）、ロドソルス（Rhodosorus）、サルシノイド（Sarcinoid）、イカダモ（Scenedesmus）、シゾキトリウム（Schizochytrium）、スクリプシエラ（Scrippsiella）、セミナヴィス（Seminavis）、スケレトネマ（Skeletonema）、アオミドロ（Spirogyra）、スティココッカス（Stichococcus）、シネドラ（Synedra）、テトラエドロン（Tetraedron）、テトラセルミス（Tetraselmis）、タラシオシラ（Thalassiosira）、トラキネイス（Trachyneis）、スラウストキトリウム（Traustochytrium）、トレンテホリア（Trentepholia）、ウルケニア（Ulkenia）、ヴィリディエラ（Viridiella）およびボルボックス（Volvox）を含む微細藻類属などの微細藻類である。

好ましい微生物はさらに、シアノバクテリア、そして特には、アグメネルム（Agmenellum）、アナベナ（Anabaena）、アナベノプシス（Anabaenopsis）、アルスロスピラ（Arthrospira）、デルモカルパ（Dermocarpa）、グロエオカプサ（Gleocapsa）、ミクロシスティス（Microcystis）、ノジュラリア（Nodularia）、ノストック（Nostoc）、オスキラトリア（Oscillatoria）、プレクトネマ（Plectonema）、フォルミディウム（Phormidium）、スピルリナ（Spirulina）、シネココックス（Synechococcus）、シネコシスティス（Synechocystis）およびクセノコックス（Xenococcus）の群より選択されるシアノバクテリアを含む。

好ましい真菌種としては、アスペルギルス（Aspergillus）、クサレケカビ（Mortierella）、ケタマカビ（Chaetomium）、麦角菌（Claviceps）、クラドスポリウム（Cladosporium）、クスダマカビ（Cunninghamella）、エメリセラ（Emericella）、フザリウム（Fusarium）、グロムス（Glomus）、ケカビ（Mucor）、ペシロマイセス（Paecilomyces）、アオカビ（Penicillium）、フハイカビ（Pythium）、クモノスカビ（Rhizopus）、トリコデルマ（Trichoderma）、ジゴリンクス（Zygorhynchus）、フミコーラ（Humicola）、クラドスポリウム（Cladosporium）、マルブランキア（Malbranchea）、黒穂菌（Ustilago）属が挙げられる。好ましいバクテリアとしては、アシネトバクター（Acinetobacter）、アクチノバクター（Actinobacter）、アルカニボラックス（Alcanivorax）、アエロゲネス（Aerogenes）、アナベナ（Anabaena）、アルスロバクター（Arthrobacter）、バチラス（Bacillus）、クロストリジウム（Clostridium）、ディエジア（Dietzia）、ゴードニア（Gordonia）、エシェリキア（Escherichia）、フレキシバクテリウム（Flexibacterium）、マイクロコッカス（Micrococcus）、マイコバクテリウム（Mycobacterium）、ノカルディア（Nocardia）、ネンジュモ（Nostoc）、オシラトリア（Oscillatoria）、シュードモナス（Pseudomonas）、ロードコッカス（Rhodococcus）、ロードマイクロビウム（Rhodomicrobium）、ロードシュードモナス（Rhodopseudomonas）、シュワネラ（Shewanella）、シゲラ（Shigella）、ストレプトマイセス（Streptomyces）およびビブリオ（Vibrio）属が挙げられる。

好ましい油脂蓄積酵母としては、クラビスポラ（Clavispora）、デバリオミケス（Deparyomyces）、パチソレン（Pachysolen）、クルイベロミセス（Kluyveromyces）、ガラクトマイセス（Galactomyces）、ハンゼヌラ（Hansenula）、サッカロマイセス（Saccharomyces）、ウォルトマイセス（Waltomyces）、エンドミコプシス（Endomycopsis）、クリプトコッカス カルバタス（Cryptococcus curvatus）などのクリプトコッカス（Cryptococcus）、ロドスポリジウム トルロイデス（Rohodosporidium toruloides）などのロドスポリジウム（Rhodosporidium）、ロドトルラ グルチニス（Rhodotorula glutinis）などのロドトルラ（Rhodotorula）、ヤロウイア リポリティカ（Yarrowia lipolytica）などのヤロウイア（Yarrowia）、ピキア スティピティス（Pichia stipitis）などのピキア（Pichia）、カンジダ クルバータ（Candida curvata）などのカンジダ（Candida）、リポマイセス スターケイ（Lipomyces starkeyi）などのリポマイセス（Lipomyces）、および、トリコスポロン クタネウム（Trichosporon cutaneum）またはトリコスポロン プルランス（Trichosporon pullulans）などのトリコスポロン（Trichosporon）属に属している酵母が挙げられ、これらは容易に脂質を蓄積するか、または、脂質を産生するように遺伝子組み換えされている。

本発明の方法において好ましく使用される脂質材料には少なくとも２つのタイプが存在する。１つは、バイオマスから通常直接的に生じる純粋でないオイルであり、さらなる工程の前に精製を必要とする。主な汚染物質は金属不純物およびリン脂質である。もう１つのタイプは、オイル含有残渣または廃棄物、すなわち、材料が依然としてオイルを含んでいるものの、直接的には再利用できず、そして工程から除去される必要がある、例えば抽出などの精製工程からのオイル状の残渣または廃棄物である。この廃棄物材料は、典型的には、オイル抽出または精製工程から生じるものであり、そして、リンおよび金属などの多量の不純物だけでなく、燃料製造においてフィードストックとして使用可能であるアシルグリセロールの形状の脂質材料をもまた含む。本発明の方法は、オイル状の廃棄物材料から純粋な脂質材料を回収すること、および収率を向上させることを可能にする。好ましくは、オイル状の廃棄物材料は、脱ガム工程由来である。

フィードに依存して、処理は、オイル状の残渣からのオイルの回収、または、その中に存在している不純物からのオイルの精製を含む。

本発明の実施態様の方法の第一の工程においては、フィード材料を含む脂質が反応ゾーン内に提供される。この脂質フィード材料の特徴は、それがアシルグリセロールおよびリン不純物を含んでいることである。これらの成分に加え、脂質材料は好ましくは他のグリセリド、より好ましくはトリアシルグリセロール（ＴＡＧｓ）、ジアシルグリセロール（ＤＡＧｓ）、モノアシルグリセロール（ＭＡＧｓ）、および、おそらく多少の遊離脂肪酸を含む。グリセリドおよび遊離脂肪酸の量はオイルの由来に依存する。

処理される脂質材料はまた、固体または例えば脂肪などの半固体であってもよい。効果的な処理を行うために、精製されるオイルは、処理温度および圧力において非極性溶媒中に容易に溶解可能でなければならない。精製オイルは、非極性溶媒中に溶解されて回収される。不純物は、極性相とともにまたは固体として、非極性相から除去される。

好ましい実施態様において、リン不純物は複合脂質由来である。

脂質フィード材料中に含まれている複合脂質は、好ましくはリン脂質を含む。それはさらに、スフィンゴ脂質および／または糖脂質を含んでいてもよい。これらの脂質は、植物油中のリン、金属および／または窒素不純物の主な供給源である。リン脂質の量は、藻類粗油が脂質フィードとして使用される場合にとりわけ高いものとなる。

好ましい実施態様において、脂質フィード材料は、少なくとも１重量％のリン脂質を含む。

別の実施態様において、脂質フィード材料は、少なくとも１０重量％のリン脂質を含む。

さらに別の実施態様において、脂質フィード材料は、少なくとも５０重量％のリン脂質を含む。

藻類粗油フィード材料中のリン脂質の量は、その中のオイルの９０重量％までに至り得る。

精製される藻類オイルはさらに、炭水化物、タンパク質、核酸、固体残渣、塩、クロロフィル、および他の色素を含み得る。さらに、前記藻類オイルは、例えば不純物を内含し得る海水などに由来する水分を含み得る。

ある実施態様によれば、処理される脂質材料は、有用なレシチンを回収するための水による脱ガムを行うことによる処理の前に精製される。

脂質フィードとともに、少なくとも１つの液体の非極性溶媒および少なくとも１つの液体の極性溶媒が、前記反応ゾーン内に脂質フィード材料とともに添加される。これら全ての成分が一緒に、例えば水相などの極性相と非極性の油性相とを含む少なくとも二つの相からなる系を形成する。

ある実施態様において、脱ガム工程からのオイル状残渣が存在する場合、さらなる相が現れ、そして、固体のガム質の相、極性相および非極性相を含む、三相系が形成される。

好ましい実施態様において、脂質材料は、初めに非極性溶媒によって希釈され、そして続いて、極性溶媒がこの混合物に添加される。非極性溶媒は、脂質材料中に存在する中性オイルを溶解し、そしてこれにより、極性溶媒を添加した際のその加水分解を防止する。

本発明の実施態様における使用のための適切な非極性溶媒は、非極性有機溶媒である。非極性溶媒は、好ましくは、脂質フィード材料中に含まれる中性オイルおよびより極性の成分の加水分解処理のあいだに生成される中性オイルを溶解することが可能であり、より好ましくは、オイルを実質的に完全に溶解することが可能である。さらに、前記非極性溶媒が、より好ましくは加水分解を可能にする極性溶媒と相間でおいてしか実質的に完全に混合しないことが好ましい。極性相との混和性は結果として、収率の損失および相分離における困難性をもたらし得る。これらの基準を満たしている溶媒としては、Ｃ₃〜Ｃ₂₀の脂肪族もしくは環状アルカンまたはそれらの混合物が挙げられる。好ましくは、Ｃ₅〜Ｃ₁₆アルカンまたはそれらの混合物が、溶媒を脂質材料からより効率よく分離させ得る、それらの適切な蒸気圧ゆえに使用される。最も好ましいアルカンとしては、ヘキサン、ヘプタンもしくはオクタンまたはそれらの混合物が挙げられる。非極性溶媒を与えるある好ましい溶液は、同一の製造施設において製造される、あるいはプラントで容易に入手可能であるアルカン製品である。

ある好ましい実施態様によれば、非極性溶媒は、水素化脱酸素工程からの生成物、例えば、オイルの精製の後に続く、リサイクル流が使用され得る水素化脱酸素工程から得られる生成物である。

ある実施態様によれば、オイル精製に適切なアルカンの混合物および種々のガソリン蒸留留分が使用され得る。好ましくは、これらの留分は、ヘキサン、ヘプタン、オクタンまたはそれらの混合物を含む。好ましい適切な溶媒の例としては、例えばＮＥＳＳＯＬ ＬＩＡＶ １１０（沸点８５〜１１０℃、Ｎｅｓｔｅ Ｏｉｌより入手可能）、ＬＩＡＶ ２３０（沸点１７５〜２２５℃、Ｎｅｓｔｅ Ｏｉｌより入手可能）などの、低芳香族性または芳香族を含まない炭化水素溶媒混合物のような製油所の石油蒸留留分が挙げられる。ＮＥＳＳＯＬは、フィンランド国、ネステ オイル オサケ ユキチュア ユルキネン社の登録商標である。

本発明の実施態様による方法において、前記非極性溶媒に対する前記脂質材料の比は、好ましくは１０：１未満であり、これは経済的に有利である。前記比は、グリセリドオイルが効率よく保持される１：１未満であることがさらに好ましく、最も好ましくは１：５未満、トリアシルグリセロールまたは他の中性グリセリドオイルが分解および加水分解されることを効率よく防止するために、最も好ましくは１：１０である。

添加される極性溶媒は、好ましくは、前記複合脂質の極性基のための分散媒として機能することのできる溶媒である。いかなる理論にも束縛されることなく、非極性および極性相の間に、不純物の効果的な相転移を可能にする、はっきりとした相間が存在していることが工程に有用であることが判明した。例えば、リン脂質の場合、複合脂質として分子は、疎水性尾部、すなわち長鎖の脂肪酸炭化水素尾部、および、親水性頭部、すなわち負の電荷を帯びたリン酸基、ならびに場合により他の極性基を含む。非荷電性の疎水性尾部は、非極性溶媒相へ引き込まれ、一方、分子の極性の親水性頭部は、極性溶媒によって引き付けられる。典型的には、例えば水中に投入された場合、リン脂質は、リン脂質の特定の性質に依存して様々な構造をとる。

好ましい実施態様において、極性溶媒は、水を含み、または、より好ましくは水である。これは最も経済的な選択である。しかしながら、溶媒の、例えば炭水化物などのオイル不純物以外のものを除去する能力を増加させることになるため、場合によっては、水および水中に容易に溶解されるアルコールの混合物が有利である。最も好ましくは、アルコールは、メタノール、エタノールおよびそれらの混合物から選択される。極性相を効率よく酸性化すると考えられる有機酸の添加が、場合によっては有利である。加水分解は酸性条件において促進されるが、酸性すぎる条件は、トリグリセリドの好ましくない加水分解という結果をもたらす。極性相のｐＨは、好ましくは３から１０のあいだである。

本発明の実施態様による方法において、前記極性溶媒に対する前記脂質材料の総計量の比は、非極性相との良好な接触を確保するために、好ましくは１：１０より大きい。前記比は、二つの相の効果的な混合を可能にするため、より好ましくは１：５より大きく、最も好ましくは等比であるか、または１：１より大きく、最も好ましくは５：４であり、または１０：１などであってもよい。低い溶媒比が、再循環量が大きくなることを避けるために有利である。

本発明の実施態様による方法の第一の工程において、全ての成分は、必要とされる反応条件に耐えることのできる反応器などの密閉環境中に備えられる反応ゾーン内に提供される。

第二の工程において、形成された相系が、この密閉反応ゾーン内で、攪拌下、好ましくは一定の攪拌下加熱される。温度は、一方では高い温度の限界で最小の程度の分解または熱分解がおこり、それゆえＴＡＧｓなどのアシルグリセロールがそのまま保持され得ることを、そして他方では、不純物の効果的な除去が達成されることを確実とするために、約１５０℃〜３００℃、好ましくは１６０℃〜２６０℃に注意深く制御され、そして、維持される必要がある。この密閉系中で高まっていく圧力は、選択される処理温度ならびに提供されるオイルおよび溶媒に依存する。典型的には、圧力は、使用される溶媒の性質に依存して、溶媒が亜臨界状態にあるようにするものである。好ましくは、圧力は、選択される溶媒の蒸気圧に依存して１００ｂａｒ以下である。一定の攪拌が、二相の間での良好な界面接触を確実にするためおよびその中に材料を確実に溶解させるために非常に有益である。選択された温度および圧力における一定の攪拌のあいだ、複合脂質の極性基は、荷電されていない部分から実質的に分離される。

処理温度の下限値は、リン脂質の精製の促進および分離の増大のため、好ましくは１６５℃より大きい。より好ましくは、下限は、例えばＣａなどの金属の分離の増大のため１８０℃である。

最も好ましくは、リン脂質の荷電性基の脱離を改善するために、下限は少なくとも１９０℃、例えば２００℃である。処理温度はある程度、オイル材料の由来に依存する。オイルの精製は、内在時間と温度の両方の関数である。

好ましい実施態様によれば、攪拌下２３０℃で３０分が、９９．８％を超えるリンをオイルから除去するであろう。

処理温度の上限は、より高い温度において起こるＴＡＧの分解が増加するため、好ましくは３００℃未満である。より好ましくは、上限は、より高い温度における好ましくない副反応の発生が増加するため、２６５℃未満、好ましくは２５０℃未満である。最も好ましくは、上限は、より低い温度におけるより容易な圧力制御のため、２４０℃未満、例えば２３０℃未満である。処理温度はある程度、脂質材料の由来に依存する。上記で規定される処理温度範囲の任意の組み合わせが、達成されようとする効果に依存して選択され得る。

好ましい実施態様において、第二の工程の温度は、理想的な遂行のため２１０℃〜２３０℃である。

さらに、理想的な温度または温度範囲の選択は、得られ得るＴＡＧｓの最大収率またはリン純度たけではなく、オイルのさらなる使用にも依存する。例えば、さらなる使用が触媒的なバイオ燃料精製工程におけるものであるならば、触媒毒、すなわち金属およびリン含有量のための基準が設定される。十分に低い値に達したならば、さらに工程を最適化する必要はない。さらに、回収される脂質の質、例えばＴＡＧ含有量などは使用される処理パラメータに依存して変化する。

好ましい実施態様において、第二の工程の温度は、前記オイルが藻類由来である場合、２００℃〜２６０℃である。

別の好ましい実施態様において、、第二の工程の温度は、前記オイルが植物性植物脂肪由来である場合、１８５℃〜２３０℃である。

処理のあいだの圧力は、密閉圧力容器または反応器において典型的であるように、上昇する温度により高められる。処理圧力は、選択された温度、選択された溶媒、すなわちその沸点および蒸気圧、ならびに反応器のデッドボリュームに依存する。当業者であれば、これらのパラメータを使用した理論的計算に基づいて圧力値を決定することが可能である。回分操作モードでは、典型的には、約６５％が有効容積であり、一方、約３５％がデッドボリュームである。好ましくは、溶媒は、少なくともそれらの９５％、好ましくは９８％、より好ましくは９９％が液相であると仮定して選択される。好ましい圧力範囲は、２〜１００ｂａｒ、より好ましくは５〜８０ｂａｒ、最も好ましくは１０〜７０ｂａｒ、例えば２０〜６０ｂａｒである。

加熱処理工程のあいだ、攪拌は好ましくは、二相の効率的な混合を提供するために、および、極性相および非極性相との間の良好な界面接触およびその中に材料を溶解させることを可能にするために充分に効果的である。効果的な攪拌は、好ましくは、複合脂質を極性溶媒へと移動させることを可能にし、そして、リンの除去を促進させるものである。好ましい実施態様によれば、攪拌は、１リットルの水に対し３０分間、より好ましくは２０分間、約５００ｒｐｍまでの攪拌効率を使用して行われる。

本発明のある実施態様によれば、本方法の第二の工程において、少なくとも二つの相からなる系は、さらに固体不純物を含むか、または固相残渣が形成される。提供される成分の攪拌のあいだ、または高められた圧力および一定の攪拌下での加熱処理のあいだ、場合によって固相が形成される。固相の形成は、オイル材料の由来および不純物の量に依存する。とりわけ、藻類粗油が精製されようとするものである場合、オイルは高頻度で顕著な量のリン脂質を含み、結果として多量のリン不純物および金属不純物をもたらす。極性および非極性成分の分離のあいだ、固体残渣はしばしば、例えば溶解しにくい塩を含みつつ沈殿する。例えば、菜種は、低い不純物含有量のため少量の残渣しか生成しないが、一方、藻類オイルは高い不純物含有量のため顕著な量の残渣を生成する。この固相残渣は、極性相中または非極性相中に存在するかもしれず、また、両方の相がそれの中に多少の残渣を含んでいる可能性もある。したがって、区別可能な固相が前記系から分離され、前記第三の相を形成する。特に処理される混合物が、反応器から取り除かれる前に冷却される場合、固体の沈殿物が冷却中に現れてくる。場合によっては、固体の沈殿物は昇温温度ゾーンにおいてもすでに形成されており、フィルターの目詰まりが処理後に観察され得る。例えば藻類オイルなどと比較して比較的少量のリン脂質しか含んでいない植物油由来の、例えば菜種油などのオイルはまた、精製するのにそれほどの困難を伴わない。その中に存在するまたはリン脂質とともに移動されてくる一価および二価のカチオンは、本発明の実施態様による処理によって、例えば従来の脱ガム方法などと比較して効果的に除去され得る。

金属不純物は藻類オイル中に蓄積されやすい傾向があり、精製をより難しくしている。本発明の実施態様による方法を用いることによって、精製のあいだの金属含有量の著しい低下が観察される。

高められた圧力および一定の攪拌下での加熱処理の後、精製オイルを含む生成された非極性相は、本発明の方法の第三の工程において回収される。この相は、非極性溶媒中に溶解された精製オイルを含む。非極性相は、例えば沈降、傾斜または遠心分離などの一般的に公知な方法によって、極性相および存在しているかもしれない固相から分離され得る。非極性または極性相中に固体が残渣として存在しているのであれば、それらはろ過または遠心分離によって分離および収集され得る。好ましくは、固相残渣は遠心分離によって分離される。

先の工程に加えて、本発明の方法は好ましくはさらに、前記精製オイルを非極性相である前記非極性溶媒から分離するための工程を含む。より好ましくは、分離はエバポレーションによって行われる。

好ましい実施態様によれば、使用される非極性溶媒は、精製されたオイル成分の分離および回収の後、第一の工程へとリサイクルされる。

別の好ましい実施態様によれば、使用される極性溶媒は、その分離および回収の後、第一の工程へとリサイクルされる。

本発明の方法における最も顕著な有利点は、精製され、分離され、そして回収されたオイルを分析した場合に明らかである。結果は処理のあいだ、極めて優れた脂質の質が維持されていることを示している。少量のＴＡＧｓまたは例えばＤＡＧｓもしくはＭＡＧｓなどの他のグリセリドのみが加水分解され、または、遊離の脂肪酸へと転換された。特に、藻類由来のオイルの、非常に低いリン含有量は、従来の精製方法では完全に除去されてしまう、複合脂質からの中性脂質の良好な回収が可能であることを示唆している。複合脂質の中性部分が非極性の油相中に回収され、オイル収率を向上させる。

好ましい実施態様において、約９９％の、好ましくは９９．５％より多い、さらに好ましくは約９９．８％であるリンが、約６０００ｐｐｍのリンを元々は含んでいる藻類オイルから除去される。

処理される脂質材料はさらに、例えば窒素、カリウムおよび／またはリンなどの、例えば藻類の培養に由来し、そして、採集および藻類粗油への行われ得る抽出のあいだ保持されていた栄養素などの栄養素を含み得る。これらは一般的に、本発明の方法を用いた処理の後、極性相から回収され得る。

好ましい実施態様によれば、形成される固相は、例えば藻類培養のためなどの栄養素として、それらの分離および回収の後、培養に再利用される。粗油からの炭水化物およびタンパク質残渣は典型的には極性相中に溶解されている。

本発明の実施態様による方法を使用することによって、精製された脂質または脂質混合物中の金属含有量は、脂質中の元々の含有量の約２０分の１、または１００分の１にさえまでも低下される。得られる脂質生成物は、明らかに低下した量の、金属または金属塩を含んでいる。金属不純物は、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｎａ、Ｎｉ、Ｐｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｖ、Ｚｎ、Ｍｎを含んでいる可能性があり、例えば触媒によるオイル精製などに有害である。本発明の実施態様によれば、金属の総含有量は好ましくは、使用される温度および溶媒の組み合わせに依存して、独立栄養で培養された海水藻類においては、数千ｐｐｍから例えば数百ｐｐｍなどの合理的な範囲まで、または、従属栄養で培養された種、植物性もしくは植物油または動物性脂肪においては、２０ｐｐｍ未満、好ましくは１０ｐｐｍ未満、さらに好ましくは５ｐｐｍ未満にまで低下される。

本発明の方法において、リン脂質のリンおよび窒素を含む極性の頭部は、選択的に脂質材料または精製されるオイルから除去され、遊離の脂肪酸の形成を最小にしつつ、オイル中に、ＤＡＧｓまたはＭＡＧｓの形状の有益な脂肪酸成分を残す。同時に、この分離は、処理後の非極性相中に存在する、ＭＡＧｓ、ＤＡＧｓおよびとりわけＴＡＧｓの量に最小の影響しか及ぼさなかった。いかなる理論にも束縛されることなく、本発明の実施態様による方法は、リン脂質のリンを含む頭部を選択的に加水分解することが可能であるが、ＴＡＧｓ、ＤＡＧｓおよびＭＡＧｓである脂肪酸を加水分解せず、したがって遊離の脂肪酸の生成を最小とする。本発明の方法は、選択的加水分解によるリンの除去と脂質材料からの金属の除去とを同時に行うことが可能である。

本発明の方法の処理は、装置を変更することによって、向流的でもまたは並行してでもどちらの連続モードでも、工業的規模で行われ得、そして、処理の詳細は当業者の能力の範囲内である。

ある実施態様において、非極性溶媒中の精製オイルは、触媒的なバイオ燃料精製工程のための混合物として使用される。

本発明の実施態様による方法におけるさらなる有利な点は、任意のオイルが、リンおよび金属不純物の除去のために、昇温温度で処理され得ることである。非極性溶媒による希釈は、脂質またはオイルの加水分解を効果的に抑制または防止する。

本発明の実施態様のさらなる態様は、上記の方法によって得られる精製オイルの、バイオディーゼル、再生可能なディーゼル、ジェット燃料、ガソリンまたはベースオイル成分の製造のための使用を提供する。好ましくは、本発明の実施態様による方法は、独立栄養性の藻類由来のオイルを精製するために使用される。さらに、本発明の実施態様による方法は、好ましくは、菜種油、従属栄養性の微生物、大豆または動物性脂肪由来のオイルを精製するために使用される。

本発明およびその実施態様は、さらに実施例によって示されるが、それらに限定されるわけではない。

実施例
実施例において使用された圧力反応器は、Ｐａｒｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから入手したモデル４８４３であった。ヘプタンは９９％純度のｎ−ヘプタン（Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ社）であり、エタノールは変性された９９．５％純度（ＥＴＡＸ Ｂａ、Ａｌｔｉａ社）であった。

分析に使用されたガスクロマトグラフ（ＧＣ）は、アジレントテクノロジー社製の６８９０Ｎであり、そして、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）分析器はパーキンエルマー社製のＯｐｔｉｍａ ７３００ＤＶであった。ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）は、３つのＧＰＣカラム（アジレント、Ｐｌｇｅｌ ５００、１００、５０Å、５μｍ ７．８ｍｍ×３００ｍｍ）、ＵＶ検出器（ウォーターズ、２９９６）およびＲＩ検出器（ウォーターズ、２４１４）を備えたウォーターズ社製のＨＰＬＣで行われた。ＩＲ分析はＮｉｃｏｌｅｔ Ａｖａｔａｒ ３６０ ＦＴ−ＩＲ（Ｎｉｃｏｌｅｔ社製）を用いて行われた。

実施例１
菜種油（Ｒａｉｓｉｏ社）は、それをヘプタンを用いて１：３の比に希釈し、そして、このオイル−ヘプタン溶液を等量の水を用い、圧力反応器中でこれらの成分を攪拌することにより洗浄することによって精製した。つまり、４０ｇの菜種油、１２０ｇのヘプタン、１６０ｇの蒸留水の混合物が、１リットルの圧力反応器中でブレードミキサーを用いて、５００ｒｐｍの攪拌効率で、様々な温度で３０分間混合された。続いて、相が遠心分離によって分離された。上部の非極性相が収集され、そして、精製オイル成分を回収するために、溶媒であるヘプタンが、そこからロータベーパー中にエバポレートされた。

オイル中の遊離脂肪酸の総量が、記載される処理の前および後かつＧＣ試料の調製のために必要な脂質のケン化およびメチル化の後で、ＧＣによって測定された。オイルのリンおよび金属不純物の除去がＩＣＰによって分析された。脂質プロファイルがＧＰＣによって分析された。回収されたおよび分離された固体が、乾燥後、ＩＲによって分析された。

菜種油は、１９０℃、２００℃、２１０℃、２２０℃および２３０℃での上記の洗浄処理により精製された。

測定された、未処理および精製されたオイルの不純物が表１に示されている。

オイル中の不純物の量は、処理によって顕著に低下した。２３０℃での加熱は、全ての測定された不純物の量が１ｐｐ未満である程度までオイルを精製した。僅か１１％のトリアシルグリセロール（ＴＡＧｓ）のみが加水分解され、そして、精製されたオイルは僅か４．５％の遊離の脂肪酸（ＦＦＡ）しか含んでいなかった。茶色の固体残渣は遠心分離によって分離され得た。残渣はリンおよび金属を含んでいた。固体および水相は、ヘプタンでの洗浄後、ＩＲ分析によれば脂肪酸を含んでいなかった。つまり、全ての脂肪酸はヘプタン相中に回収された。

本実施例は、菜種油がヘプタンおよび水を用いた熱処理によって効率良く、非常にわずかなＴＡＧｓの加水分解しか伴わずに、精製されることを示している。

ある数値未満と印（＜）を付けられた数値は、不純物が検出限界以下であったことを意味している。

実施例２
実施例１で記載された菜種油の処理が２３０℃で、オイル−ヘプタン比を変化させながら行われた。処理は、１：３、１：１および３：１のオイル−ヘプタン比で行われた。オイル−ヘプタン混合物は１６０ｇの質量を有していた。使用された水の量は非極性のオイル−ヘプタン相と等量であった。試験として、オイル−ヘプタン比１：３であるが５重量％の水が使用された。結果が表２および図１に示されている。

結果は、最も多い量の非極性溶媒で希釈されたオイルが処理において最も加水分解されなかったことを示している。処理されたオイルが３倍のヘプタンに希釈された場合、ＴＡＧ含有量の減少はわずか１１％であった。オイルが２５％のヘプタンを含んでいた場合、半分以上のＴＡＧｓ（５４％）が依然として加水分解されなかった。水の量を５０重量％から５重量％へと減少させた場合、わずかに多くのＴＡＧｓが加水分解されなかったが、わずかに多くのリン（１．１ｐｐｍ）のみがオイル中に残存していた。

本実施例は、非極性溶媒が非極性オイルを加水分解から保護することを示している。リンおよび金属の観点からの精製は、２３０℃における全ての処理において同様であった。つまり、オイルの加水分解が望ましくない場合、および、精製するオイルがＴＡＧｓに富んでいる場合、オイルを非極性溶媒中に希釈することが有用である。

本実施例は、ＴＡＧｓに富んだ製品が必要である場合、非極性溶媒中に希釈されたオイルによる精製処理が脂質の主な加水分解を防止するために必要であることを示している。

表２は、２３０℃、異なるヘプタンへの希釈度で処理された菜種油に関する結果を示している。

図１は、元の菜種油中および２３０℃、種々のオイル／ヘプタン比で処理されたオイル中の脂質クラスを示している。

実施例３
１００℃で、ヘプタンおよびエタノール（３：１）を用いて湿潤バイオマスから抽出されたナンノクロロプシスオイル（Nannochloropsis oil）を、それをヘプタンを用いて１：３の比に希釈することによって、そして、このオイル−ヘプタン溶液を、設定された温度で攪拌圧力反応器中、等量の水−エタノール（１：３）溶液で処理することによって、処理した。つまり、オイル４０ｇ、ヘプタン１２０ｇ、エタノール４０ｇおよび蒸留水１２０ｇの混合物が、１リットルの圧力反応器（５００ｒｐｍでの攪拌）中、設定された温度で６０分間混合された。この後、相が遠心分離によって分離された。上部の非極性相が回収され、そして、精製オイルを回収するために溶媒がロータエベーバー中にエバポレートされた。

処理の前および後における脂肪酸の総量が、脂質のケン化およびメチル化の後にＧＣによって測定された。オイルの不純物はＩＣＰ分析によって分析された。脂質プロファイルがＧＰＣ分析によって分析された。分離された固体が、乾燥後、ＩＲによって分析された。

このオイルは、２００℃および２２５℃での上記の処理により精製された。

元のおよび精製されたオイルの不純物が表３に示されている。

リンおよび金属のレベルは２００℃より高い温度での処理により顕著に低下した。２００℃での洗浄において、オイルのリン含有量は６５％、マグネシウムは９６％、ナトリウムは９２％およびカルシウムは９６％低下した。２２５℃での洗浄では、オイルのリン含有量は９９．５％、マグネシウムは９９．９％、ナトリウムは９９．５％およびカルシウムは９９．９％低下した。

本実施例は、例えば水または水−エタノール混合物などの極性溶媒とともに、２００℃より高い温度、好ましくは２２５℃より高い温度までオイルを加熱することによって、オイルが、リンおよび無機物から精製されることを示している。

２００〜２２５℃での処理において分離される固体は金属リン酸塩を含むことが分析により明らかとなり、そして、培養に再利用するのに有用であることが判明した。

表３は元のおよび処理されたナンノクロロプシスオイルの分析結果を示している。

実施例４
実施例３と同じナンノクロロプシスオイルが、ヘプタン中に希釈され（オイル−ヘプタン比１：３）、２３０℃で処理された。実験は、極性溶媒（実施例３では水およびエタノール）が種々の実験において（１）水、（２）水−エタノール（３：１）、（３）酸性のｐＨ（２．６）を有する水、および（４）塩基性のｐＨ（９．５）を有する水を含むように変えられている点を除き、実施例３で示されるように行われた。表４は、元のおよび処理されたナンノクロロプシスオイルの分析結果を示している。

全ての処理において、不純物は非常に顕著に減少した。水の量を減少させることによって、アルコールを添加することによって、または水相のｐＨを調節することによっては、不純物のレベルにおいて非常にわずかな相違のみが見られるにすぎない。最も低いリン含有量（１１．１ｐｐｍ）が酸性の水によって得られた。オイルのリン含有量はしたがって、９９．８％まで低下された。

本実験は藻類オイルが、ヘプタン中に希釈され、そして処理のあいだに存在する極性溶媒相とともに加熱処理されることにより、効果的に精製され得ることを示している。

実施例５
ヘキサンを用いて抽出されたナンノクロロプシスオイルが、ヘプタン（１：２）中に希釈され、２３０℃で、添加された水（１：２：１のオイル−ヘプタン−水比）によって、実施例１に開示されているように処理された。結果が表５に示されている。

リンのレベルは、顕著に４ｐｐｍまで低下した。ナトリウム、マグネシウムおよびカルシウムのレベルもまた、オイル中効果的に低下した、本実施例は水による熱処理が藻類オイルの精製にとって非常に効果的であることを示している。

実施例６
１６０℃で、ヘプタンを用いて乾燥藻類バイオマスから抽出されたドナリエラオイル（Dunaliella oil）が、２００℃および２２０℃で、実施例３に開示されている処理により精製された。元のおよび精製されたオイルの不純物が表６に示されている。

ドナリエラオイルの不純物は顕著に低下した。２００℃での処理において、リンのレベルは６６％、マグネシウム、ナトリウムおよびカルシウムは９５％を超えて低下した。２２０℃では、リン含有量は９７％まで低下した。

ドナリエラ株の藻類オイルは、この熱処理によって顕著に精製された。最も良好な結果が、２２０℃またはそれより高い温度で得られた。

実施例７
ロードコッカス（Rhodococcus）菌の乾燥バイオマスが１００℃でヘプタンを用いて抽出された。抽出オイルは、しかしながら、リン、ナトリウム、マグネシウムおよび他の無機物を非常に多く含んでいた。

このオイルは、実施例３に開示されているように、それを１：３の比でヘプタンで希釈し、そして、このオイル−ヘプタン溶液を２００℃で水−エタノール（１：３）溶液で処理することによって精製された。

元のおよび処理されたオイル中の不純物が表７に示されている。

不純物は２００℃での洗浄において顕著に低減した。リンは９６％低減した。また、マグネシウム（８８％低減）、ナトリウム（９８％低減）およびカルシウム（７１％低減）が工程において低減した。脂質の組成は、元の抽出オイルのものから本質的には変化しなかった。微量のオイルの加水分解のみが２００℃で検出された。

本実施例は、多量のリンおよび金属不純物を含むバクテリアオイルが、非極性溶媒中に希釈されたオイルを、２００℃またはそれより高い高温で、溶媒を含む極性の水で処理することによって顕著に精製されることを示している。

実施例８
動物性脂肪（Ｇｒｉｆｆｉｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｉｎｃ．）がヘプタンを用いて希釈され（１：３のオイル−ヘプタン比）、そして、２００℃および２４０℃で極性溶媒としての水とともに処理された。処理は実施例１に開示されるように行われた。

元のおよび精製されたオイルの不純物が表８に示されている。

２００℃および２４０℃での、添加された水による処理は、動物性脂肪製品中の不純物量を顕著に低下させた。リンは２００℃で６．３ｐｐｍまで低下され、そして、２４０℃で検出限界以下となった。２４０℃で処理された動物性脂肪は、ＴＡＧｓの大部分（６２％）を加水分解されていないまま維持している。

本実験は動物性脂肪が、脂肪製品中のリンおよび金属含有量を顕著に低減させるために、水と一緒に熱処理され得ることを示している。

実施例９
大豆油（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｏｎ Ａｒｇｅｎｔｉｎａ）がヘプタンを用いて希釈され（１：３のオイル−ヘプタン比）、そして、２４０℃で極性溶媒としての水とともに処理された。処理は実施例１に開示されるように行われた。

元のおよび処理されたオイル中の不純物が表９に示されている。

添加された水により処理されたオイルは、高度に精製されており、そして、測定されたいかなる金属不純物も０．６ｐｐｍ未満しか含まなかった。

本実施例は、大豆油への追加の純度が、僅かなＴＡＧｓの加水分解しか伴わないように、オイルを高温でヘプタンおよび水を用いて処理した場合に得られたことを示している。

実施例１０
実施例１で記載された菜種油の処理が、非極性溶媒としてのヘプタンの代わりに、パーム油の水素化脱酸素反応（ＨＤＯ）生成物（炭化水素混合物）を用いて、２３０℃で行われた。処理は、１：３のオイル−ＨＤＯ生成物比で行われた。オイル−ＨＤＯ生成物混合物は１６０ｇの質量を有していた。使用された水の量は非極性のオイル−ＨＤＯ生成物相と等量であった。水相および固体が実施例１に記載されているように分離されたが、オイルは極性溶媒から分離されなかった。精製されたオイル−ＨＤＯ生成物の分析結果が表１０に示されている。

得られたオイル−ＨＤＯ生成物混合物は、高度に精製されており、そして、測定されたいかなる金属不純物も０．６ｐｐｍ未満しか含まなかった。本実施例は、オイルが、水素化脱酸素反応生成物中に希釈されて処理され得ること、そして触媒的転換工程に適切である高度に精製されたオイル製品を生成し得ることを示している。

実施例１１
分析により８４％のリン脂質、１４％の中性脂質（モノ−、ジ−、トリグリセリドおよび遊離脂肪酸）ならびに２％の未同定化合物を含むことが明らかとなった、市販のレシチン（粒状レシチン（granular lecithin）、Ａｃｒｏｓ Ｏｒｇａｎｉｃｓ）を、実施例１に記載したように、ヘプタン中に希釈し（レシチン１６ｇ、ヘプタン１４４ｇ）、そして水（１６０ｇ）とともに２００℃までおよび２４０℃まで加熱した。

オイル−ヘプタン相は水相の上部に分離され、ろ過され、そしてヘプタンがエバポレートされた。得られたオイルの分析結果が表１１に示されている。

２００℃において、元のレシチンの６１％がオイルとして得られた。２４０℃では、レシチンの６６％がオイルとして収集された。これらの結果によれば、レシチンのリン脂質は、ジ−、モノグリセリドおよび遊離脂肪酸へと部分的に加水分解されており、そして、リン酸塩は、固体の沈殿物および除去された水に可溶なリン酸へ部分的に転換されている。元のレシチンからの全ての脂肪酸は、ＩＲ分析によればオイル−ヘプタン相中に回収されていた。

本実施例は、リン脂質は熱的に分解され得ること、そして、実質的にリンおよび無機物を含まないオイルが、極めて多量のリン脂質を含む材料から得られ得ることを示している。

実施例１２
菜種油（Ｒａｉｓｉｏ）の酸を用いた脱ガムから得られた菜種油ガム質が、２４０℃で、追加のヘプタンを用いて処理された。ガム質は、主に水（約６０％）、および、水和したリン脂質（約２０％）の分離に由来する多少の残留トリアシルグリセロール（約２０％）を含んでいた。

２２６ｇの湿式ガム質が、実施例１に記載されているように、パール反応器中、５００ｒｐｍの攪拌下で、２００ｇのヘプタンとともに２４０℃で３０分間加熱された。

得られたオイルの分析結果が表１２に示されている。リンおよび金属含有量に関して非常に純度の高いオイルがこの処理によって得られ得る。ヘプタンを用いた処理中で得られるオイルは、脱ガムのあいだにガム質となって失われてしまうＴＡＧｓを顕著な量（４３％）で含む。水和されたリン脂質はＤＡＧ、ＭＡＧおよびＦＦＡへと分解される。

茶色の固体残渣は、遠心分離によって分離されるであろう。固体残渣は、ＩＲによって分析され、主に無機リン酸塩であることが明らかとなった。分離された水相は、茶色であり、そして、分解されたリン脂質由来の溶解された原料を含んでいたが、脂肪酸は確認されなかった。

本実施例は、植物油の脱ガム由来の廃棄物であるガム質が、開示されるように加熱処理され得、そして、非常に純度の高いオイルが、脂肪酸のいかなる損失もともなわずに得られ得ることを示している。

比較例１
種々のオイルが、極性溶媒なしで、高温で非極性溶媒中に希釈されて処理された。結果は表１３に示されている。

実施例１と同じ菜種油が、ヘプタン（１：３）に希釈され、２３０℃で、水を用いることなしに処理された。処理後、オイルは依然として、実施例１における水を用いた処理において除去されていた、１１ｐｐｍのリンおよびいくらかのマグネシウムおよびカルシウムを含んでいた。

実施例４と同じナンノクロロプシスオイルが、ヘプタン（１：３）に希釈され、２３０℃で、水を添加することなしに処理された。極性相が完全に除外されると、著しく劣った結果が観察された。水を用いないで処理されたオイルは、極性相が存在していた場合に得られた（実施例４）結果（２０ｐｐｍ未満のリン、１０ｐｐｍ未満のナトリウム）と比較して、１１６ｐｐｍのリンおよび７８ｐｐｍのナトリウムをオイル中に残存させていた。

実施例９と同じ大豆油が、ヘプタン（１：３）に希釈され、２４０℃で、水を添加することなしに処理された。処理後のオイルには依然として、１６ｐｐｍのリンが残存しており、これは追加の精製工程を必要とするであろう。これに比べて、水を用いた処理由来のオイル（実施例８）には、非常に少ない量の不純物（検出限界以下、０．５ｐｐｍ未満）しか存在していなかった。

この実施例は、極性相が完全に除外されている場合、顕著により多くの不純物（リンおよび金属）が加熱処理後に残存していることを示している。

比較例２
熱処理が、種々のオイルを非極性溶媒中に希釈することなく行われた。結果は表１４に示されている。

実施例２と同じ菜種油が、そのように（ヘプタン希釈なしに）水を用いて２３０℃で処理された。ＴＡＧｓの大量の分解が、水を用いた（１：１のオイル−水比）処理後に観察された。６５％のＴＡＧｓが加水分解された。この結果を実施例２における結果と比較してみると、ＴＡＧｓを保持するためにはヘプタンによってオイルを希釈することが明らかに有益である。

実施例８と同じ動物性脂肪がまた、比較のため、（ヘプタン希釈なしに）水を用いて２４０℃で処理された。２４０℃でのヘプタン希釈なしでの処理は、高度に加水分解された脂肪生成物（６４．２％の遊離脂肪酸、わずか７％であるＴＡＧ）を結果として生じた。この結果を、ヘプタンと処理されている以外同一の条件で処理されたオイルに関する実施例８における結果と比較すると、脂質の加水分解ははるかに少なかった（１８．７％のＦＦＡおよび５３％のＴＡＧｓ）。

この実施例は、生成されるオイルを非極性溶媒なしに処理した場合、オイルの加水分解に明らかな増加が見られることを示している。したがって、ＴＡＧｓを可能な限り加水分解されずに保持するためには、オイルをヘプタンなどに希釈して処理することが明らかに有益である。

比較例３
実施例５と同じナンノクロロプシスオイルが、比較のため、従来のオイル精製処理である脱ガムおよび湿式漂白によって精製された。

脱ガムは、２５００ｐｐｍのクエン酸および２５００ｐｐｍの蒸留水を、５０℃で、２分間、Ｕｌｔｒａ−Ｔｕｒｒａｘを用いた８０００ｒｐｍの高せん断攪拌下、続いて、磁気攪拌機を用いた２５０ｒｐｍでの１５分間の攪拌下、オイルに添加することによって行われた。７５０ｐｐｍのＮａＯＨおよび３重量％の水がこの後、オイルに添加された。混合物は２分間８０００ｒｐｍ（Ｕｌｔｒａ−Ｔｕｒｒａｘ）で、そして６０分間２５０ｒｐｍ（磁気攪拌機）で混合された。最終的に混合物は、５０℃で３０分間遠心分離され、そして、脱ガムされたオイルが上部に収集された。

この後、脱ガムされたオイルは、１０００ｐｐｍのクエン酸および３０００ｐｐｍの水を加え、続いて、２分間８０００ｒｐｍで、そして、１５分間２５０ｒｐｍで混合することにより、湿式漂白された。３重量％の漂白土が添加された。混合物は８０℃で３０分間攪拌された。混合物は、その後、８０℃で１０分間遠心分離され、そして、漂白されたオイルがろ過され、そして分析された。

結果が表１５に示されている。

実施例５において２３０℃で熱処理されたオイルは、わずか４ｐｐｍのリンおよび少量のマグネシウム（０．７ｐｐｍ）およびナトリウム（２．２ｐｐｍ）しか含んでいなかった。これに対し、脱ガムされた藻類オイルは、依然としてもとのオイルの半分のリン、そして３１９ｐｐｍのナトリウムおよび７２ｐｐｍのマグネシウムもまた含んでいた。湿式漂白によってさらに処理されたオイルは、わずかに少ない量のリン（１７５ｐｐｍ）、ナトリウム（１３３ｐｐｍ）およびマグネシウム（６３ｐｐｍ）を含んでいたが、熱処理されたオイルよりははるかに多い量であった。

この実施例は、熱処理が、藻類オイルからリンおよび金属不純物を除去するために、植物油の精製のために日常的に使用されている脱ガムおよび漂白方法よりも、顕著により効果的であったことを示している。

比較例４
処理は比較として、あるオイルに関して低温で行われた。

実施例３と同じナンノクロロプシスオイルが、同じ希釈で、しかしながら室温および１００℃で処理された。

実施例７と同じロードコッカス菌オイルが、同じ希釈で、しかしながら室温および１００℃で処理された。結果は表１６に示されている。

本比較例は、低温での洗浄処理はオイルの精製を顕著には向上しないことを明らかに示している。

Claims (20)

1. 生物材料起源の脂質材料を精製するための方法であって、前記方法が、
   ａ． アシルグリセロールおよびリン不純物および少なくとも１つの追加の非極性溶媒および少なくとも１つの追加の極性溶媒を含む前記脂質材料を反応ゾーン内に提供する工程であって、これにより非極性相および極性相を含む少なくとも二つの相からなる系が形成されている工程、および
   ｂ． 前記相系を密閉反応ゾーン内で、１５０℃〜３００℃の温度、および、前記溶媒が亜臨界状態である圧力で、リン不純物が非極性相から除去されるまで攪拌下加熱する工程、および
   ｃ． 前記相系から、アシルグリセロールを含む精製オイルを含む前記非極性相を分離し、そして回収する工程
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記リン不純物が、リン脂質の形状であることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記生物材料が、植物、動物または微生物材料を含むことを特徴とする請求項１または２記載の方法。
4. 前記植物材料が、種子油、植物油、果実油、およびパイン油の群より選択されることを特徴とする請求項３記載の方法。
5. 前記植物材料が、菜種、キャノーラ、大豆、パーム、綿、ヒマワリ、カメリナ、ジャトロファ、トウモロコシ、大麻および使用済みの食用油から選択されることを特徴とする請求項３記載の方法。
6. 前記動物材料が、ビーフ、ポーク、羊もしくは鶏肉、ラード、獣脂、バターもしくは脂肪、またはそれらの混合物から選択される精製された動物性脂肪を含むことを特徴とする請求項３記載の方法。
7. 前記微生物材料が、藻類、バクテリア、菌類の群より選択されることを特徴とする請求項３記載の方法。
8. 前記微生物材料が、藻類および菌類の群より選択されることを特徴とする請求項３記載の方法。
9. 前記脂質材料が、オイル抽出工程由来の残渣または廃棄物を含むオイルであることを特徴とする請求項１記載の方法。
10. 前記脂質材料が、糖脂質およびスフィンゴ脂質より選択される複合脂質をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
11. 前記温度が、１６０℃〜２６０℃であることを特徴とする請求項１記載の方法。
12. 前記少なくとも二つの相からなる系が、固体不純物または工程の間に形成された固相残渣を含む第三の相をさらに含むことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 前記非極性溶媒が、Ｃ₃〜Ｃ₂₀の脂肪族もしくは環状アルカンまたはそれらの混合物を含むことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 前記非極性溶媒が、Ｃ ₅ 〜Ｃ ₁₆ アルカンまたはそれらの混合物を含むことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
15. 前記極性溶媒が、水を含むことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
16. 前記極性溶媒が、水および水中に容易に溶解可能であるアルコールの混合物を含むことを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の方法。
17. 前記精製オイルが非極性溶媒中に溶解されて回収され、かつ、不純物が極性相とともにまたは固体として、非極性相から除去されることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の方法。
18. 前記脂質材料の前記非極性溶媒に対する比が、１０：１未満であることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載の方法。
19. 前記脂質材料の前記非極性溶媒に対する比が、１：１未満であることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載の方法。
20. 前記脂質材料および非極性溶媒の総計量の、前記極性溶媒に対する比が、１：１０より大きいことを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１項に記載の方法。

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