JPH02164887A - Purification of powdery high-hlb sucrose fatty acid ester - Google Patents

Purification of powdery high-hlb sucrose fatty acid ester

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JPH02164887A
JPH02164887A JP31804088A JP31804088A JPH02164887A JP H02164887 A JPH02164887 A JP H02164887A JP 31804088 A JP31804088 A JP 31804088A JP 31804088 A JP31804088 A JP 31804088A JP H02164887 A JPH02164887 A JP H02164887A
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JP
Japan
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fatty acid
reaction mixture
water
unreacted
ester
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JP31804088A
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Japanese (ja)
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Shusaku Matsumoto
修策 松本
Yoshio Hatakawa
畑川 由夫
Akihiko Nakajima
明彦 中島
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DKS Co Ltd
Original Assignee
Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To purify the title water-soluble compound without using an organic solvent by adjusting a synthetic reaction mixture of sucrose fatty acid ester containing unreacted substances by water medium method to neutral pH, adding a neutral salt to the mixture, washing formed precipitate with acidic water and bringing the washed solution into contact with an ultrafilter. CONSTITUTION:A synthetic reaction mixture of sucrose fatty acid ester containing the aimed substance of sucrose fatty acid ester, unreacted sugar, unreacted fatty acid methyl ester, catalyst, soap and fatty acid by water medium method is adjusted to a neutral range, preferably pH6.2-8.2 and heated to preferably 50-80 deg.C. Then the mixture is blended with water and a neutral salt (preferably salt, Glauber's salt, potassium lactate or potassium acetate) and formed precipitate is washed with acidic water (preferably pH3.5-6.5 at 10-40 deg.C). The washed solution is brought into contact with an ultrafilter to recover the aimed water-soluble aimed ester.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【産業上の利用分野】[Industrial application field]

本発明は、高HLBショ糖脂肪酸エステルの精製法に関
する。 さらに詳しくは、本発明は、反応工程に於ても、又、精
製工程に於ても有機溶媒を一切使用せずに高HLBショ
糖脂肪酸エステルを精製し、水溶状態で回収する方法に
関するものである。
The present invention relates to a method for purifying high HLB sucrose fatty acid esters. More specifically, the present invention relates to a method for purifying high HLB sucrose fatty acid ester and recovering it in an aqueous state without using any organic solvent in either the reaction step or the purification step. be.

【従来の技術】[Conventional technology]

(背景) 現在、界面活性剤として有用なショ糖脂肪酸エステル(
以後((S E ))と略す)は、工業的にショ糖と0
8〜C22の高級脂肪酸メチルエステルとを溶媒(ジメ
チルホルムアミドやジメチルスルホキシドなど)中で適
当な触媒下で反応させるか(溶媒法:特公昭35−13
102)又は溶媒を用いずに水を使ってショ糖を脂肪酸
石鹸と共に溶融混合物とした後、触媒の存在下に高級脂
肪酸メチルエステルと反応させること(水媒法:特公昭
51−14485号)により得られている。 しかし、これら二種の合成法のいずれによっても、その
反応混合物中には、目的とするSHの他に、未反応の糖
、未反応の脂肪酸メチルエステル、残留触媒、石鹸、遊
離脂肪酸等の夾雑物を含んでおり、これらの夾雑物のう
ち含量が規定量を越す不純分は、製品と成る以前に除去
されなければならない。特に、前者の溶媒法では、近年
規制が特に厳しくなってきているDMFなどの高沸点極
性溶媒の除去に煩雑な手数を必要とする。 これに反し、後者の水媒法によれば、反応溶媒が反応混
合物中に混入してくる恐れはないが、矢張り多量の不純
物を含むので、普通その精製には多量の有機溶媒(以下
、単に(溶媒)という)が利用されるが、粗製用溶媒の
利用は、下記の如く工業的に多くの不利益をもたらす。 ■ 爆発、火災の危険性。 ■ 上の■に備えた電気装置の防爆化。 ■ 」二の■に備えた製造装置の密閉化。 ■ 上の■に備えた建物全体の耐火構造化。 ■ 」二の■、■、■による固定費の上昇。 ■ 溶媒の損耗による原価の」1昇。 ■ 製品SE中に残留する残留溶媒による負効果。 ■ 従業員の健康上への悪影響、ひいてはその予防のだ
めのシフト数増加による口数の増大と原価の上昇。 これらのf8媒使用に因る不利益は、特にSEの工業的
生産を意図する場合、殊に著しい障害となる。それ故、
SE精製時における精製溶媒の使用を不必要化ならしめ
る精製技術の開発は、当業界における切実な要望である
。 (従来技術の問題点) そこで従来から有機溶媒を利用しない精製法が検討され
、例えば代表的なものとして、(1)酸性水溶液による
SEの沈殿方法(英国特許809,815 (L959
)) (2)一般の中性塩水溶液によるSEの沈殿法(特公昭
42−8850) などが知られている。 (以下余白)
(Background) Currently, sucrose fatty acid esters (
Hereinafter (abbreviated as (S E ))), sucrose and 0
8 to C22 higher fatty acid methyl ester is reacted with a suitable catalyst in a solvent (dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, etc.) (solvent method: Japanese Patent Publication No. 35-13
102) Or by making sucrose into a molten mixture with fatty acid soap using water without using a solvent, and then reacting it with higher fatty acid methyl ester in the presence of a catalyst (water medium method: Japanese Patent Publication No. 14485/1985). It has been obtained. However, in both of these two synthesis methods, the reaction mixture contains, in addition to the target SH, unreacted sugars, unreacted fatty acid methyl esters, residual catalysts, soaps, free fatty acids, etc. Among these impurities, impurities that exceed a specified amount must be removed before becoming a product. In particular, the former solvent method requires complicated steps to remove high-boiling polar solvents such as DMF, whose regulations have become particularly strict in recent years. On the other hand, according to the latter aqueous method, there is no fear that the reaction solvent will be mixed into the reaction mixture, but since it contains a large amount of impurities, a large amount of organic solvent (hereinafter referred to as However, the use of crude solvents brings about many industrial disadvantages as described below. ■ Risk of explosion or fire. ■ Explosion-proofing of electrical equipment in preparation for ■ above. ■ Sealing the manufacturing equipment in preparation for the second ■. ■ The entire building will be made into a fire-resistant structure in preparation for ■ above. ■ Increase in fixed costs due to ``Second ■, ■, ■. ■ 1 increase in cost due to solvent loss. ■ Negative effects due to residual solvent remaining in product SE. ■ An increase in the number of shifts due to the negative impact on employees' health, and furthermore, an increase in the number of shifts and an increase in costs due to the lack of prevention. These disadvantages due to the use of f8 media are particularly significant obstacles when industrial production of SE is intended. Therefore,
The development of purification techniques that eliminate the need for purification solvents during SE purification is a pressing need in the industry. (Problems with the prior art) Therefore, purification methods that do not use organic solvents have been studied. For example, (1) SE precipitation method using an acidic aqueous solution (British Patent No. 809,815 (L959)
)) (2) A method of precipitation of SE using a general neutral salt aqueous solution (Japanese Patent Publication No. 42-8850) is known. (Margin below)

【発明が解決しようとする課題】[Problem to be solved by the invention]

よって本発明が解決しようとする課題は、反応工程に於
ても、又、精製工程に於ても一切溶媒を使用しないで、
精製された水溶液状の高HLBSEを取得するための技
術を開発することによって、反応溶媒及び精製溶媒の使
用に起因する一切の問題点を解決することである。 (発明の概念) そこで本発明者は、(イ)水相側に溶解するSE量を最
少限に押えること、(σ)未反応糖の分解を避けること
、(ハ)高HLBのSEを精製し、水溶状態で回収する
こと、の三点の解決を目標として多くの塩析実験を行な
った結果、中性塩を反応混合物の水溶液中に溶解させた
とき、適当なpH1温度、中性塩の濃度及び水量の組合
せの下で、多くの割合のSEが沈殿するのみならず、水
相には未反応の軸以外に触媒由来の塩が溶解するに至る
という、都合の良い現象を見出した。そして、ここに沈
殿したSEを再度水に溶解後、中性塩の水溶液による再
沈殿操作を反復して、尚も、残留してSEに含まれてい
る未反応糖を除去して後、この沈殿を適当なpHを持つ
酸性の水を加え、攪拌することによって、沈殿中の高H
LB分が酸性水相中に移行し、残余の沈殿中には低HL
B分が残留する事実が分った。 因に、ここに水相中へ移行した高HLB−3Hの回収は
、従来技術では不可能であったが、発明者は、研究の結
果、かかる回収が限外濾過膜の利用により水溶液の形で
工業的に可能となることを見出した。 かくして、SE反応混合物中から、有機溶媒を全く使用
せずに、 (1)不純物を除去すること、 (2)高HLBの水溶状SEを得ること、ひいてはSE
を用途に合わせて分別することが工業的に可能となった
。 (概要) 本発明は、上記発見に基づくもので、目的物のショ糖脂
肪酸エステルの他、未反応の糖、未反応の脂肪酸メチル
エステル、触媒、石鹸、脂肪酸を含む反応混合物を、中
性領域のpHに調整し、水中性塩を加えることにより生
じる沈殿物を酸性の水で洗浄し、洗液を限外濾過膜と接
触させて高いHLBのSEを回収し、精製することを特
徴とする水溶状高HLBショ糖脂肪酸エステルの精製方
法を要旨とする。 (発明の骨格) 従って、本発明は以下の諸工程から成り立つ。 CI)粗製のSE反応混合物からの不純物の除去工程(
塩析工程)。 (II )不純SE沈殿を洗浄する工程(分別工程)。 (]II)高HLB−3Eの回収工程(限外濾過工程)
。 以下、発明に関連する種々の事項につき分脱する。 (水媒法SE合成反応混合物) 水媒法合成によるSEの製造法は、ショ糖を水の存在化
に脂肪酸石鹸と共に溶融混合物とした後、触媒の存在化
に高級脂肪酸メチルエステルと反応させる方法であって
(特公昭51−14485等)その特徴は、その反応混
合物が、溶媒法合成による当該混合物に比較して、石鹸
をより多く含む反面残留する反応溶媒を含まないという
利点を持つことである。 水媒法で合成されたSE反応混合物は、概ね、以下の範
囲の組成を有する。 ショ糖脂肪酸エステル   =15〜74%未反応糖 
        =1.0〜80%未反応脂肪酎メチル
エステル−0,5〜10%炭酸カリウム由来の中性1 
 =0.05〜7%石鹸           −10
〜50%脂肪酸          −0,5〜10%
このとき、SHのエステル分布は、モノエステル10〜
75%(ジエステル以上が90〜25%)である。そし
て、脂肪酸メチルエステル、石鹸及び脂肪酸の夫々に主
として含まれる脂肪酸根は、飽和であって、共通のCI
6〜G2?の炭素数を持つ。 (加水) 次に、上の反応混合物に対して水を、 水:反応混合物=5:1〜40:1(重量比)・・(1
)式の割合になるように、更に望ましくは、水:反応混
合物= 20 : l(重量比) ・・・・・・(2)
式の割合に加えると共に、pHを6.2〜6.2、望ま
しくはpH7,5とする。 この場合、水の添加割合が上の範囲から外れ、例えば、
水と反応混合物との量比が5未満となった場合は、得ら
れた水溶液の粘度が大となり、実質的に以後の操作が困
難となる。また、逆に、水と反応混合物との量比が40
超過となる程に過剰の水を加えた場合は、粘度が小とな
って以後の操作が容易となるが、反面、未反応糖等の回
収に際して水分の除去に多大のエネルギーコストを必要
とすることになって、経済性が失われることになる。 さらに、水溶液のpHは、目的とするSHの分解を避け
るため、pHI(,2〜8.2の間に調整されるのが好
ましい。pH6.2以上の水素イオン濃度下では、アル
カリによる定量的なSEの分解が起こる心配があり、ま
たpH6.2以下の弱酸性域でも、例えば90℃以上の
高温にさらされると、酸分解の恐れがある。 (塩析) 以上の如<pH調整されたSE反応混合物の水溶液を、
なるべく50〜80℃に保って、更に中性塩を加える。 本発明者らは、中性塩を加えて得たSEの沈殿を含む水
溶液を、50〜80℃まで加熱昇温させると、添加され
た中性塩が乳酪塩、酢酸塩、食塩又は芒硝のいずれであ
っても、中性塩の濃度を6%に設定することによって、
多くの割合のSEが沈殿するという現象を見出した。こ
の現象は特異な現象であると共に、発明目的上、重要な
価値を有するものである。そしてこの事実を巧妙に利用
することによって、 ■ 未反応糖を含む全ショ糖(合計軸)■ 触媒由来の
塩 ■ 添加された中性塩 の三者は水相に移行し、沈殿したSEのケーキ(即ち、
泥漿状スラリー)と分離できるようになるのである。 第1表は、この現象をより詳しく示すものである。同表
において、 水相側に溶解しているSEの重M=Y [g]沈殿して
いるSHの重量=X [g] 全S E (X+Y)[g] に対して、水相側に溶解
しているSHの重量割合=φ[%] とすれば、φは下式(3)で定義される。 このときのSE中のエステル分布は、モノエステル=7
3%、ジエステル以上=27%である。 表−1 ここで、以下の条件; 温度=75℃、pH=7.8、 水: 5E=20: l (重量比) 脂肪酸残基=ステアリン酸 SHの組成 ショ糖脂肪酸エステル   =84% 未反応脂肪酸メチルエステル=2% 石鹸           = 2% 脂肪酸          = 1% その他          = 1% 零合計塩=触媒由来の塩+加えられた中性塩このように
して中性塩の溶解量を決めることによって、φ=0に近
づけることができ(即ち、多くの割合のSEを沈殿化す
ることができ)、沈殿したSEの濾取又は遠心分離によ
り、水相側に溶解しているショ糖、中性塩等を除去する
ことができる。 (洗浄) 前記塩析工程に於て、中性塩の添加により反応混合物水
溶液中から多くの割合で沈殿せしめられたSEは、含水
状態、即ち、泥漿(スラリー)状のものである。このも
のは、比較的少量ではあるが、塩類、ショ糖などの夾雑
物を含む。発明者はこの不純泥漿の精製法につき鋭意研
究した結果、これを酸性の水で洗浄することによって良
好な結果が得られることを見出した。 即ち、上記不純SEスラリーを、pH=3.0〜5.5
に調整された酸性水で洗浄することによって、不純物が
溶去される。ここに使用される酸は、例えば塩酸、硫酸
等の鉱酸及び酢酸、乳酸等の有機酸が適当であるが、可
食性の酩であれば、別設例示のもののみに限る訳ではな
い。なお、酸性水の温度は、10〜40℃が適当である
。 このような条件の下で洗浄することにより、ケーキ側か
ら除去を希望する不純物(糖、添加中性塩及び触媒由来
の塩等)を水相側に移行させることができる。 以上の洗浄操作に当たり、酸性水の温度が40℃以上に
なると、操作が長時間、例えば数ケ月にも及んだとき、
SEの酸分解が懸念されるだけでなく、粘度が」1昇し
て操作が困難となる。他方、10℃以下の低温の保持に
は、経済性を軽視した冷凍機の設備が必要となる。従っ
て、普通は10〜40℃1殊に常温付近での操業が好ま
しい。 なお、この酸性水によるSEケーキの洗浄に際しては、
本ケーキ中に含まれている未反応糖、加えられた中性塩
及び触媒の中和により副生じた塩の王者を成るだけSE
ケーキから除く必要があるので、SEケーキは、包摂す
る不純物の粒子を遊離させるため、該酸性水中で可能な
限り小さい粒子径になるまで細断されているのが望まし
い。この目的は、例えば、分散混合機(例えば特殊機器
工業■製(ホモミキサー))、ホモジナイザー又はコロ
イドミル(例えは商品名(マイコロイダー))等の細分
化装置により効率的に達成でき、未反応糖、触媒由来の
塩及び中性塩の三者は、全量沈殿SHのケーキから酸性
水相中に移行する。 このとき沈殿物から、高HLB−3Eが酸性の水側へ溶
は始めるという注目すべき現象が起こる。この高HLB
−SEの水に対する溶解傾向は、系の温度、PH等の要
因によって変化するが、例えば常温でP)lが3.5程
度の場合、添付第1図の通りである。 ここで、高HLB−3Eは高い水溶性を持っているので
、仮にこれを(水溶性S E ))と名付け、符合とし
て°゛Y°゛を与える。Yは高いHLBを持ち、従って
高い水溶性を示す。このため、酸性の水溶液中でも沈殿
せず、該溶液内に普通に溶解する。 これに反し、低HLI3−5Eは低い水溶性を持つので
、一般に一定の酸性度では沈殿する傾向がある。そこで
仮にこれを(沈殿性S E ))と名付け、符合として
X″を与える。Xは低いHLBを持ち、従って酸性水溶
液中から沈殿し易い。 上記第1図はモノエステル、ジエステル及びトリエステ
ル王者の合計を100%で表わした三角座標である。同
図に於て、M点は、元のサンプルSEの組成を表す。X
点は、低HLBのSEで沈殿性SEの組成を表す。Y点
は、高HLBのSEで、水溶性SEの組成を表す。添字
1.2.3はエステル分布の異なるSEを表す。 例えば、同図に於て、M2なるエステル分布(モノエス
テル−73%、ジエステル=22%、トリエステル=5
%)を持つSEサンプルにSE濃度として3%になるよ
うにpH3,5の水溶液を加えればuSEは(X2)な
るエステル分布(モノエステル=88%、ジエステル=
25%、トリエステル=7%)を持つ沈殿性SEと、(
Y2)なるエステル分布(モノエステル=84%、ジエ
ステル−13%、トリエステル−3%)を持つ水溶性S
Eとに分割されることが示される。 分割される×2とY2の重量すなわちWN2及びWY2
は、三角座標の性質から、 WN2 =TIX7 +VY2・・・”””(a)WY
2・72M2−Wx2・x2x2・・・・・・(b)(
但し、Y2 M2は、M2点とY2点間の距離、X2 
M2は、X2点トM2点間の距離、WM24t M2 
(r)−重量、WX2 は×2の重量、VY2はY2の
重量、但し重量は乾燥物としての値) なる(a)、(b)二元方程式を解くことによって求め
られる。 このように、相対的にモノエステル含量の高いSE(即
ち、HLBの高いSE)は、酸性水の方に溶解し易く、
相対的にモノエステルの低いSE(即ち、HLBの低い
SE)は、沈殿側に存在し易いという性質を巧妙に利用
することによって、SEを高HLBのものと低HLBの
ものとに定量的に分割できる。なお、−股肉にSE中の
モノエステル含有率が高い程、水へ溶解するS E (
Y)の量が増加し、その逆の場合は水へ溶解する5E(
Y)の量が減少するという傾向も併せて発見された。 かくして、本洗浄工程で得られた酸性水溶液は、相対的
に多量の高HL]3−3Eを含むので、低HLBのSE
を主体とする沈殿SEと濾過又は遠心分離する。 得られた濾液(又は上澄み)は、高HLBのSEの他に
、より少量の塩、ショ糖等を含んでいるので更に精製さ
れる必要がある。 (限外濾過) そこで本発明者らは、上の高HLB−3E含有不純濾液
中より夾雑する少量の塩、ショ糖を除去する手段につき
鋭意検討を加えた結果、限外濾過膜の利用がこの目的に
有効であることを知った。 SEが、水溶液中で一定の条件下で相互に合一して高分
子量のミセル構造の集合体を作ることは、公知(前掲書
102頁参照)である。 ところで、SEの種類であるが、ショ糖の分子の3個の
第一級水酸基の酸素原子のいずれかに、夫々1〜3個の
脂肪酸残基が結合したものを夫々モノエステル、ジエス
テル及びトリエステルと称している。そして周知の如く
、モノエステルは、親水性がジエステルやトリエステル
に比較して大きい代りに、水中におけるミセル形成の度
合いが小さいので、比較的低分子量の(分子の直径の小
さい)SEミセル集合体を形成する。逆に、ジエステル
やトリエステルは、親木性が比較的小さい代りにミセル
形成能が極めて大きいので、水中では、極めて大きな分
子量の(即ち、分子径の大きい)SEミセル集合体を形
成する。市販のSEでは、モノエステル単品として製造
されることは稀であって、通常はモノエステルの含量が
、例えば70%、50%、30%・φ・といった混合組
成物として製造されている。 本発明者らは、例えば、モノエステルの含量が70%と
多いSEは、モノエステル含量が50%と少ないSHに
比べて、より低分子量のSE集合体を作るので、その分
、集合体の微視的径が小さいこと、従って、一定の孔径
を有する限外濾過膜に対してモノエステル含有量50%
のSEよりも通過し易く、このため、未反応の糖や触媒
からの副生塩(触媒を酸で中和して塩としたもの)等と
一緒に膜を通過してしまい易いという望ましくない傾向
を有することを知った。 そこで本発明者らは、これに対する対策として、モノエ
ステル含量の高い不純SEから未反応の糖、触媒由来の
塩等を除去したい場合は、分画分子量の小さい(即ち、
孔径の小さい)濾過膜を選定するのがよいこと、及び、
逆にモノエステル含量の低いSHの場合には、分画分子
量の大きい(即ち、孔径の大きい)濾過膜を選定するの
が、処理速度を早めるため好都合であることを見出した
。 なお1発明者らは、反応混合物に含まれている物質のう
ち、未反応の脂肪酸メチルエステル、石鹸及び脂肪酸の
王者は、SEのミセル構造集合体中に内包された状態で
存在するため、SEとそれらの王者を濾過手段により分
離するのは事実上不可能であることも、多くの実験結果
から確認した。 そして多くの実験から、結論として言えることは、圧力
を駆動源として限外濾過膜(適当な分画分子量を持つ)
を水と共に通過できる不純物質は、未反応の糖を含むシ
ョ糖、触媒由来の塩、添加された中性塩類の三者であり
、一方、高分子量のミセル集合体中に取り込まれて濾過
膜を通過できない物質は、SE、未反応の脂肪酸メチル
エステル、石鹸及び遊離脂肪酸等である。 本工程は、これらの事実を巧妙に利用すると共に、適当
な分画分子量を持つ限外濾過膜の選定によって、未反応
の糖、触媒由来の塩の三者をSE、未反応の脂肪酸メチ
ルエステル、石鹸及び脂肪酸の囲者から分離、除去しよ
うとするものである。 (濾過対象物質の分子量) 適当な分画分子量を持つ限外濾過膜を選定するためには
、対象物質の大略の分子量を知っておく必要がある。発
明と関連するこれら単一物質の分子量は以下の通りであ
る。 ○シ目糖=342 0水反応の脂肪酸メチルエステル ステアリン酸メチルエステル=280 0触媒CK2C03)の中和により発生する塩乳酸を使
う場合→乳酪カリウム=128酢酸を使う場合→酢酸カ
リウム=88 0中性塩 食塩を用いる場合−56.5 03E(ミセル集合体を作らない単量体として) シボ糖モノステアレート−600 シコ糖ジステアレート −858 ショ糖トリステアレー) = 11160石鹸 ステアリン酸ナトリウム;288 ステアリン酸カリウム =314 0脂肪酸 ステアリン酸=276 0水−18 ところで、SEのミセル構造の集合体の見掛は分子量(
以下((S E ミセル集合体の分−f量)と称す)に
ついては、以下のように仮定する。 実際の水溶液中のSEは、水中にてミセル果合体を形成
しているから、例えば、SEのミセル会合数が10個の
場合、該ミセル集合体の分子量は、モノエステル100
%として ◇モノエステル単量体の分子量(600)X 10=e
、oo。 ジエステル100%として、 ◇ジエステル単量体の分子量(850)XIO= 6.
580トリエステル 100%として、 ◇トリエステルノ分子量(1,116)XIO=11,
160m1のSEは、モノエステル、ジエステル及びト
リエステルの混合物であるから、SEのミセル集合体の
分子量としては、その平均分子量を定義するのがよい。 (限外濾過膜の分画分子量) 発明目的に適った膜の選定は、次のようにして行なう。 先ず、分画分子量が200の濾過膜では、水膜へ水溶液
状態の反応混合物を与圧しながら供給して、未反応側と
触媒(K2CO3)から生じた塩の除去を狙っても、そ
の限外濾過膜で1分離され得るのは、限外濾過Vの分画
分子量200よりも低い分子量を持つ水、触媒(K2C
O3)から生じた塩のみである。分画分子量200より
大きい分子量342のショ糖は、全く限外濾過膜を透過
しないから、未反応側はSEより分離、除去できない。 次に、分画分子量が5,000の限外濾過膜の場合は、
ショ糖、触媒からの塩は、夫々の分子量が5.000よ
り小さいので、限外濾過膜の微孔を容易に通過できる。 SEは、前述の通すミセル集合体を構成し、ミセル会合
数を例えばIQ(P]と仮定すると、そのSEミセル集
合体の分子量はe、ooo以上と推定されるから、濾過
膜の分画分子量が5,000より大きいと該ミセル集合
体が微孔を通過できないものと推定されるが、この推定
は実験的に確認ごれた。 別に、分画分子量1,000の濾過膜の場合についても
検問したが、結果は予想の通りであった。 このように、限外濾過膜の分画分子量を適当に選定する
ことによって、不純SEからの未反応側を含む不純物の
除去が可能となる。 (限外濾過膜の具備すべき条件) SE反応混合物に含まれる未反応側と、触媒(K2CO
3)から副生じた塩との三者をSE、石鹸未反応の脂肪
酸メチルエステル及び脂肪酸の四基より分離しようとす
る場合、限外濾過膜の具フ11すべき条件は、該膜が適
当な分画分子量を有する場合、 ■ 物理的な外力に対し、抵抗力があること。 ■ 耐熱性を有し、微生物によって分解されないこと。 ■ 適当な分画分子量を持ち、処理能力の大きいこと。 ■ 耐用年数が長いこと。 ■ 経済的な価格提供が入手できること。 等である。 近年の限外濾過膜の製造における技術の進歩には著しい
ものがあるから、市販のものでもトの条件を満たしてい
るものが見出される。 (限外濾過条件) 前段で得られた水溶性の(Y)を含む水溶液は、本限外
濾過に先立ちアルカリを加えて中和し、液性をpH6.
2〜8.2、望ましくはpH7,5付近に調整しておく
。中和液のpHが8.2を超えるとSEの分解が進み、
またpH6,2未満ではSEのミセル集合体が形成され
難くなるため、限外濾過膜からSEが疏れ出したり、細
孔をつめたりして望ましくない。 濾過時の水溶液の温度は、脂肪酸メチルエステルの種類
とは無関係に80℃以下の温度が好ましく、同温度を超
えるとSEが分解する懸念がある。発明者らは、該温度
か特に40〜60℃の温度範囲内に在るとき、最大の濾
過速度が得られることを見出した。即ち、泊過温度を4
0〜60℃1好ましくは約50℃に調節すると、後述の
理由で、未反応糖、触媒(K2CO3)からの塩及び添
加中性塩の玉名は、水と共に最も効率良く濾過膜を通過
する。この理由としては40〜60℃に於てSEのミセ
ル集合体の分子が巨大化する結果、ミセル集合体の総数
が減少し、未反応糖等の元来ミセル集合体の形成に関与
しない物質がSHの抵抗を受は難くなり、 その分、未反応糖等が通過し易くなることに因るものと
イト測される。 SE水溶液が、一般に40〜60℃の間で最大の粘度を
示すことは公知(−ヒ掲書103頁)であるが、これは
、その温度範囲内で最大の分子量を持ち得ることを示唆
するものであり、この事実からも、40〜eo’cの範
囲で未反応糖等が最大の通過速度を示す理由を説明でき
る。 かくして、40〜60℃に維持されたSEを含む反応混
合物水溶液を、ポンプにより1〜20 Kg/cm2G
まで加圧して駆動源としての圧力をかけ、pH6,2〜
8.2の水素イオン濃度領域で限外濾過膜に接触させる
。ここに濾過膜として、セルロース系のものは物理的に
弱いだけでなく、かつ微生物にも侵され易いので、実用
上余り望ましくない。実用的に好適であるのは、支持層
で補強されたポリスルホン酸もしくはポリ弗化ビニリデ
ン製のPQである。これら両種の濾過膜は現在市販され
ており、耐熱性、耐耐性、耐アルカリ性に優れ、物理的
外力にも強く、しかも微生物が膜面で増殖することもな
い。 前述の通り、濾過膜の分画分子量の決定に際しては、S
Eの洩れなしに未反応糖等の分離が効率よく行なわれ、
かつ濾過速度も犬である範囲のものを選定することが重
要である。発明者らは、検討の結果、SEの洩れが無く
、未反応糖、副生塩の分離性が損なわれず、しかも濾過
速度が大であるという希望条件を満たす膜の分画分子量
として、1,000〜100,000の範囲内のものが
好適であること、及び、とりわけSEの洩れなく、しか
も工業的な規模での処理に適したものとして、分画分子
量5,000の濾過膜が最も好ましいことを発見した。 5,000超過の分画分子量のものでは、僅かではある
がSHの洩れが発生し、逆に5,000未満の分画分子
量の膜では、濾過速度が減少する。しかしいずれの場合
でも、工業的に採算に乗らない程の不利益をもたらすも
のではない。 現在市販の濾過膜のうちで、発明目的に適うものとして
は、例えば東しエンジニアリング■の販売に係る限界濾
過月9のうち、商品名((TERP−E−5>>(ポリ
弗化ビニリデン系)、<<TERP−HF−10)) 
 (ポリスルホン系)及び<<TERP−)IF−10
0>>  (ポリスルホン系)等がある。 以上の限外濾過処理により、塩析沈殿の酸洗液中からシ
ヨ糖分、塩類等の夾雑物を除去された高純度の高HLB
−3E (Y)が普通5〜15%の水溶液の形で回収さ
れる。この高HLB−3E(Y)のモノエステル含量は
、例えば添付第1図の例では、当初73%のモノエステ
ル含量を持っていた粗製SEが、酸洗によりモノエステ
ル含量84%の高HLB−5Eとモノエステル含量68
%の低HLB−3Eとに分別される。このような高HL
B−3Eは、従来では工業的な生産が不能視されていた
ものである。
Therefore, the problem to be solved by the present invention is to solve the problem without using any solvent in the reaction process or the purification process.
By developing a technique to obtain high HLBSE in purified aqueous solution, all the problems caused by the use of reaction and purification solvents are solved. (Concept of the Invention) Therefore, the present inventor aimed to (a) minimize the amount of SE dissolved in the aqueous phase, (σ) avoid decomposition of unreacted sugars, and (c) purify high HLB SE. As a result of conducting many salting-out experiments with the goal of solving the following three points: recovering the neutral salt in an aqueous state, we found that when the neutral salt was dissolved in the aqueous solution of the reaction mixture, the neutral salt We found a favorable phenomenon in which not only a large proportion of SE precipitates under a combination of concentration and water amount, but also salts derived from the catalyst dissolve in the aqueous phase in addition to unreacted axes. . Then, after dissolving the precipitated SE in water again, the reprecipitation operation with an aqueous solution of a neutral salt is repeated, and after removing the remaining unreacted sugar contained in the SE, this By adding acidic water with an appropriate pH to the precipitate and stirring, the high H in the precipitate can be removed.
The LB content moves into the acidic aqueous phase, and the remaining precipitate contains low HL.
It was found that the B component remained. Incidentally, recovery of the high HLB-3H that migrated into the aqueous phase was impossible using conventional techniques, but as a result of research, the inventor found that such recovery could be done in the form of an aqueous solution by using an ultrafiltration membrane. We have discovered that this is industrially possible. In this way, it is possible to (1) remove impurities from the SE reaction mixture without using any organic solvents, (2) obtain a water-soluble SE with a high HLB, and further improve the SE.
It has become industrially possible to separate waste materials according to their uses. (Summary) The present invention is based on the above-mentioned discovery, and a reaction mixture containing the target sucrose fatty acid ester, unreacted sugar, unreacted fatty acid methyl ester, catalyst, soap, and fatty acid in a neutral region. The method is characterized by adjusting the pH to a pH of The summary is a method for purifying water-soluble high HLB sucrose fatty acid ester. (Skeleton of the Invention) Therefore, the present invention consists of the following steps. CI) Removal of impurities from the crude SE reaction mixture (
salting out process). (II) Step of washing impure SE precipitate (fractionation step). (]II) High HLB-3E recovery process (ultrafiltration process)
. Below, we will discuss various matters related to the invention. (Aqueous medium method SE synthesis reaction mixture) The method for producing SE by water medium method synthesis is a method in which sucrose is made into a molten mixture with fatty acid soap in the presence of water, and then reacted with higher fatty acid methyl ester in the presence of a catalyst. (Japanese Patent Publication No. 51-14485, etc.) Its characteristic is that the reaction mixture contains more soap than the mixture synthesized by the solvent method, but has the advantage that it does not contain any residual reaction solvent. be. The SE reaction mixture synthesized by the aqueous method generally has a composition in the following range. Sucrose fatty acid ester = 15-74% unreacted sugar
= 1.0-80% unreacted fatty liquor methyl ester - 0.5-10% neutral 1 derived from potassium carbonate
=0.05~7% soap -10
~50% fatty acids -0.5~10%
At this time, the ester distribution of SH is monoester 10~
75% (diester or higher is 90-25%). The fatty acid roots mainly contained in each of fatty acid methyl esters, soaps, and fatty acids are saturated and have a common CI
6~G2? It has a carbon number of (Addition of water) Next, water was added to the above reaction mixture, water: reaction mixture = 5:1 to 40:1 (weight ratio)... (1
), more preferably water:reaction mixture = 20:l (weight ratio) (2)
In addition to adding to the formula ratio, the pH is set to 6.2 to 6.2, preferably pH 7.5. In this case, the water addition ratio is outside the above range, e.g.
If the ratio of water to reaction mixture is less than 5, the resulting aqueous solution will have a high viscosity, making subsequent operations substantially difficult. Conversely, the quantitative ratio of water and reaction mixture is 40.
If too much water is added, the viscosity will be reduced and subsequent operations will be easier, but on the other hand, a large amount of energy will be required to remove the water when recovering unreacted sugar, etc. As a result, economic efficiency will be lost. Furthermore, the pH of the aqueous solution is preferably adjusted to between pH 2 and 8.2 in order to avoid decomposition of the target SH. At a hydrogen ion concentration of pH 6.2 or higher, quantitative There is a risk of SE decomposition occurring, and even in a weakly acidic range of pH 6.2 or lower, if exposed to high temperatures of 90°C or higher, for example, there is a risk of acid decomposition. (Salting out) If the pH is adjusted as described above, An aqueous solution of the SE reaction mixture was
Maintain the temperature at 50-80°C as much as possible and add neutral salt. The present inventors found that when an aqueous solution containing a precipitate of SE obtained by adding a neutral salt was heated to 50 to 80°C, the added neutral salt was converted into milk salt, acetate, common salt, or Glauber's salt. In any case, by setting the concentration of neutral salt to 6%,
We have discovered a phenomenon in which a large proportion of SE precipitates. This phenomenon is unique and has important value for the purpose of the invention. By cleverly utilizing this fact, ■ Total sucrose including unreacted sugar (total axis) ■ Salt derived from the catalyst ■ Added neutral salt moves to the aqueous phase, and the precipitated SE is cake (i.e.
This makes it possible to separate it from the slurry (sludge-like slurry). Table 1 shows this phenomenon in more detail. In the same table, the weight of SE dissolved in the aqueous phase M = Y [g] The weight of precipitated SH = X [g] The total SE (X + Y) [g] If the weight ratio of dissolved SH=φ [%], φ is defined by the following formula (3). At this time, the ester distribution in SE is monoester = 7
3%, diester or more = 27%. Table 1 Here, the following conditions: Temperature = 75°C, pH = 7.8, Water: 5E = 20: l (weight ratio) Fatty acid residue = Composition of stearic acid SH Sucrose fatty acid ester = 84% Unreacted Fatty acid methyl ester = 2% Soap = 2% Fatty acid = 1% Others = 1% Zero total salt = salt from catalyst + added neutral salt By determining the amount of dissolved neutral salt in this way, φ = By filtering or centrifuging the precipitated SE, sucrose, neutral salts, etc. dissolved in the aqueous phase can be removed. Can be removed. (Washing) In the salting-out step, a large proportion of SE precipitated from the aqueous reaction mixture solution by the addition of a neutral salt is in a water-containing state, that is, in the form of a slurry. This product contains impurities such as salts and sucrose, although in relatively small amounts. As a result of intensive research into a method for purifying this impure slurry, the inventor found that good results could be obtained by washing it with acidic water. That is, the impure SE slurry was adjusted to pH=3.0 to 5.5.
Impurities are eluted by washing with acidic water adjusted to . The acids used here are suitably mineral acids such as hydrochloric acid and sulfuric acid, and organic acids such as acetic acid and lactic acid, but are not limited to those listed separately as long as they are edible. Note that the temperature of the acidic water is suitably 10 to 40°C. By washing under such conditions, impurities desired to be removed from the cake side (sugar, added neutral salt, salt derived from the catalyst, etc.) can be transferred to the aqueous phase side. During the above cleaning operation, if the temperature of the acidic water exceeds 40℃, if the operation lasts for a long time, for example, several months,
Not only is there a concern about acid decomposition of SE, but the viscosity increases by 1, making operation difficult. On the other hand, maintaining a low temperature of 10° C. or less requires a refrigerator that is not economical. Therefore, it is generally preferable to operate at a temperature of 10 to 40°C, especially around room temperature. In addition, when washing the SE cake with this acidic water,
Only the unreacted sugar contained in this cake, the added neutral salt, and the salt by-produced by neutralization of the catalyst are SE.
It is desirable that the SE cake be shredded in the acidic water to the smallest possible particle size in order to liberate the particles of impurities that it contains, as they need to be removed from the cake. This purpose can be efficiently achieved, for example, by a fragmentation device such as a dispersion mixer (for example, manufactured by Tokushu Kiki Kogyo ■ (Homo Mixer)), a homogenizer, or a colloid mill (for example, under the trade name (Mycolloider)). The sugar, the salt derived from the catalyst, and the neutral salt are all transferred from the precipitated SH cake into the acidic aqueous phase. At this time, a remarkable phenomenon occurs in which high HLB-3E from the precipitate begins to dissolve into the acidic water side. This high HLB
The dissolution tendency of -SE in water changes depending on factors such as the temperature and pH of the system, but for example, when P)l is about 3.5 at room temperature, it is as shown in the attached Figure 1. Here, since high HLB-3E has high water solubility, it is tentatively named (water-soluble S E )) and is given a symbol of 'Y'. Y has a high HLB and therefore exhibits high water solubility. For this reason, it does not precipitate even in acidic aqueous solutions and normally dissolves in the solutions. In contrast, low HLI3-5E has low water solubility and therefore generally tends to precipitate at a certain acidity. Therefore, we tentatively name it (precipitability S E )) and give it the symbol X''. It is a triangular coordinate that represents the sum of 100%. In the figure, point M represents the composition of the original sample SE.
The points represent the composition of precipitated SE with low HLB SE. Point Y is a high HLB SE and represents the composition of water-soluble SE. The subscript 1.2.3 represents the different SEs of the ester distribution. For example, in the same figure, the ester distribution M2 (monoester - 73%, diester = 22%, triester = 5
If an aqueous solution of pH 3.5 is added to the SE sample with %) so that the SE concentration is 3%, uSE will be (X2) with the ester distribution (monoester = 88%, diester =
25%, triester = 7%);
Y2) Water-soluble S with an ester distribution (monoester = 84%, diester - 13%, triester - 3%)
It is shown that it is divided into E. Weights of x2 and Y2 to be divided, ie WN2 and WY2
From the properties of triangular coordinates, WN2 = TIX7 + VY2...""" (a) WY
2・72M2-Wx2・x2x2・・・・・・(b)(
However, Y2 M2 is the distance between point M2 and point Y2,
M2 is the distance between point X2 and point M2, WM24t M2
(r) - weight, WX2 is the weight of x2, VY2 is the weight of Y2, however, the weight is the value as a dry product) It is determined by solving the binary equations (a) and (b). Thus, SEs with a relatively high monoester content (i.e., SEs with high HLB) are more soluble in acidic water,
By cleverly utilizing the property that relatively low monoester SEs (i.e., low HLB SEs) tend to exist on the precipitation side, we can quantitatively divide SEs into high-HLB and low-HLB SEs. Can be divided. In addition, - the higher the monoester content in SE in the crotch meat, the more SE (
If the amount of 5E(Y) increases and vice versa, the amount of 5E(
A tendency for the amount of Y) to decrease was also discovered. Thus, the acidic aqueous solution obtained in the main washing step contains a relatively large amount of high HL]3-3E, and therefore has a low HLB SE.
Filter or centrifuge the precipitate SE, which mainly consists of SE. The obtained filtrate (or supernatant) contains, in addition to the high HLB SE, smaller amounts of salt, sucrose, etc., and therefore needs to be further purified. (Ultrafiltration) Therefore, the present inventors conducted intensive studies on means for removing small amounts of salt and sucrose contaminating the above-mentioned high HLB-3E-containing impure filtrate. I found it useful for this purpose. It is known that SEs coalesce with each other under certain conditions in an aqueous solution to form an aggregate of high molecular weight micelle structures (see p. 102 of the above publication). By the way, regarding the types of SE, monoesters, diesters, and triesters are those in which 1 to 3 fatty acid residues are bonded to each of the oxygen atoms of the three primary hydroxyl groups of the sucrose molecule. It's called ester. As is well known, although monoesters have greater hydrophilicity than diesters and triesters, the degree of micelle formation in water is small, resulting in relatively low molecular weight (small molecular diameter) SE micelle aggregates. form. On the other hand, diesters and triesters have relatively low phyllophilicity but have extremely high micelle-forming ability, so they form SE micelle aggregates with extremely large molecular weights (ie, large molecular diameters) in water. Commercially available SEs are rarely produced as a single monoester, and are usually produced as a mixed composition with a monoester content of, for example, 70%, 50%, or 30%·φ·. The present inventors have found that, for example, SE with a high monoester content of 70% creates SE aggregates with lower molecular weight than SH with a low monoester content of 50%, so that the aggregate size increases accordingly. Small microscopic diameter and therefore monoester content of 50% for ultrafiltration membranes with constant pore size
Therefore, it is undesirable that it tends to pass through the membrane together with unreacted sugars and by-product salts from the catalyst (salts obtained by neutralizing the catalyst with acid). I learned that I have a tendency. Therefore, as a countermeasure to this problem, the present inventors have proposed that when it is desired to remove unreacted sugars, catalyst-derived salts, etc. from impure SE with a high monoester content,
It is better to select a filtration membrane (with small pore size), and
On the contrary, in the case of SH having a low monoester content, it has been found that it is convenient to select a filtration membrane with a high molecular weight cutoff (that is, a large pore size) in order to speed up the processing speed. In addition, the inventors believe that among the substances contained in the reaction mixture, unreacted fatty acid methyl ester, soap, and fatty acid kings exist in a state encapsulated in the micelle structure aggregate of SE, so that SE It has also been confirmed from many experimental results that it is virtually impossible to separate these kings by means of filtration. From many experiments, we can conclude that ultrafiltration membranes (with an appropriate molecular weight cutoff) using pressure as a driving source
The impurities that can pass through the water together with the water are sucrose containing unreacted sugar, salts derived from the catalyst, and added neutral salts; Substances that cannot pass through include SE, unreacted fatty acid methyl ester, soap, and free fatty acids. This process cleverly utilizes these facts and selects an ultrafiltration membrane with an appropriate molecular weight cutoff to convert unreacted sugars and catalyst-derived salts into SE and unreacted fatty acid methyl esters. , to separate and remove soap and fatty acids from their surroundings. (Molecular weight of the substance to be filtered) In order to select an ultrafiltration membrane with an appropriate molecular weight cutoff, it is necessary to know the approximate molecular weight of the substance to be filtered. The molecular weights of these single substances relevant to the invention are as follows. ○ Citrus sugar = 342 0 Fatty acid methyl ester of water reaction Stearic acid methyl ester = 280 0 When using hydrochloric acid generated by neutralization of catalyst CK2C03) → Lactobutyric potassium = 128 When using acetic acid → Potassium acetate = 88 0 Medium -56.5 03E (as a monomer that does not form micelle aggregates) Cibosugar monostearate -600 Cibosugar distearate -858 Sucrose tristearate) = 11160 Sodium soap stearate; 288 Stearic acid Potassium = 314 0 Fatty acid stearic acid = 276 0 Water - 18 By the way, the appearance of the SE micellar structure aggregate is the molecular weight (
The following (referred to as (SE micelle aggregate - f amount)) is assumed as follows. Since SE in an actual aqueous solution forms a micelle aggregate in water, for example, if the number of SE micelles is 10, the molecular weight of the micelle aggregate is 100% of the monoester.
As % ◇ Molecular weight of monoester monomer (600) x 10 = e
,oo. Assuming 100% diester, ◇Molecular weight of diester monomer (850)XIO=6.
580 triester As 100%, ◇triester molecular weight (1,116)XIO=11,
Since 160 ml of SE is a mixture of monoester, diester, and triester, it is better to define the average molecular weight as the molecular weight of the SE micelle aggregate. (Molecular weight cutoff of ultrafiltration membrane) A membrane suitable for the purpose of the invention is selected as follows. First, with a filtration membrane with a molecular weight cutoff of 200, even if the reaction mixture in the aqueous solution state is supplied to the water membrane under pressure to remove the salts generated from the unreacted side and the catalyst (K2CO3), it will not reach its limit. What can be separated by the filtration membrane are water and catalyst (K2C
O3). Sucrose with a molecular weight of 342, which is larger than the molecular weight cutoff of 200, does not pass through the ultrafiltration membrane at all, so the unreacted side cannot be separated and removed by SE. Next, in the case of an ultrafiltration membrane with a molecular weight cutoff of 5,000,
Since the sucrose and the salt from the catalyst each have a molecular weight of less than 5.000, they can easily pass through the micropores of the ultrafiltration membrane. SE constitutes the above-mentioned micelle aggregate, and assuming that the number of micelle associations is, for example, IQ(P), the molecular weight of the SE micelle aggregate is estimated to be e, ooo or more, so the molecular weight cutoff of the filtration membrane is It is presumed that the micelle aggregate cannot pass through the micropores when the is larger than 5,000, and this assumption has been confirmed experimentally. The results were as expected. In this way, by appropriately selecting the molecular weight cutoff of the ultrafiltration membrane, it becomes possible to remove impurities including unreacted side from impure SE. (Conditions that the ultrafiltration membrane should have) The unreacted side contained in the SE reaction mixture and the catalyst (K2CO
When attempting to separate the salt by-produced from 3) from SE, unreacted fatty acid methyl ester, and four fatty acid groups, the ultrafiltration membrane should be used under suitable conditions. If it has a molecular weight cut-off: ■ It must be resistant to physical external forces. ■ Must be heat resistant and not decomposed by microorganisms. ■ Appropriate molecular weight cutoff and large processing capacity. ■ Long service life. ■ Availability of economical pricing offers. etc. Since there have been significant advances in technology in the production of ultrafiltration membranes in recent years, there are commercially available products that meet the above conditions. (Ultrafiltration conditions) The aqueous solution containing water-soluble (Y) obtained in the previous step is neutralized by adding an alkali prior to the main ultrafiltration, and the liquid is adjusted to pH 6.
Adjust the pH to 2 to 8.2, preferably around 7.5. When the pH of the neutralizing solution exceeds 8.2, SE decomposition progresses,
Furthermore, if the pH is less than 6.2, it becomes difficult to form SE micelles, which is undesirable as SE may come out of the ultrafiltration membrane or clog the pores. The temperature of the aqueous solution during filtration is preferably 80° C. or lower, regardless of the type of fatty acid methyl ester; if it exceeds the same temperature, there is a concern that SE will decompose. The inventors have found that maximum filtration rates are obtained when the temperature is particularly within the temperature range of 40-60<0>C. In other words, the overtemperature is 4
When adjusted to 0 to 60°C, preferably about 50°C, unreacted sugars, salts from the catalyst (K2CO3), and added neutral salts pass through the filter membrane most efficiently together with water, for reasons described below. The reason for this is that at 40 to 60°C, the molecules of SE micelle aggregates become gigantic, resulting in a decrease in the total number of micelle aggregates, and substances that are not originally involved in the formation of micelle aggregates, such as unreacted sugars, are This is thought to be due to the fact that it becomes difficult to resist the SH resistance, making it easier for unreacted sugars, etc. to pass through. It is known that an aqueous SE solution generally exhibits its maximum viscosity between 40 and 60°C (Page 103 of the IH publication), which suggests that it can have its maximum molecular weight within that temperature range. This fact also explains why unreacted sugars etc. show the maximum passing rate in the range of 40 to eo'c. Thus, the reaction mixture aqueous solution containing SE maintained at 40-60°C was pumped at 1-20 Kg/cm2G.
Pressure is applied as a driving source to pH 6.2~
It is brought into contact with an ultrafiltration membrane in a hydrogen ion concentration range of 8.2. As a filtration membrane, a cellulose-based membrane is not only physically weak but also easily attacked by microorganisms, so it is not very desirable for practical purposes. Practically preferred is PQ made of polysulfonic acid or polyvinylidene fluoride reinforced with a support layer. Both of these types of filtration membranes are currently commercially available, and have excellent heat resistance, tolerance, and alkali resistance, are resistant to external physical forces, and, moreover, microorganisms do not grow on the membrane surface. As mentioned above, when determining the molecular weight cutoff of a filtration membrane, S
Unreacted sugars, etc. are efficiently separated without leaking E.
It is also important to select one that has a filtration rate within the same range. As a result of study, the inventors found that the molecular weight cut-off of the membrane was 1. A filtration membrane with a molecular weight cut off of 5,000 is most preferable because it is preferably within the range of 000 to 100,000, and in particular, it does not leak SE and is suitable for processing on an industrial scale. I discovered that. Membranes with a molecular weight cut-off of more than 5,000 cause SH leakage, albeit slightly, while membranes with a molecular weight cut-off of less than 5,000 reduce the filtration rate. However, in either case, it does not bring about such a disadvantage that it is not industrially profitable. Among currently commercially available filtration membranes, one suitable for the purpose of the invention is, for example, the product name ((TERP-E-5>>(Polyvinylidene fluoride) ), <<TERP-HF-10))
(Polysulfone-based) and <<TERP-) IF-10
0>> (polysulfone type), etc. Through the above ultrafiltration treatment, impurities such as sucrose and salts are removed from the pickling solution of the salting-out precipitate, resulting in high purity, high HLB.
-3E (Y) is usually recovered in the form of a 5-15% aqueous solution. The monoester content of this high HLB-3E(Y) is such that, for example, in the example shown in the attached Figure 1, the crude SE, which initially had a monoester content of 73%, is changed to a high HLB-3E(Y) with a monoester content of 84% by pickling. 5E and monoester content 68
% low HLB-3E. Such high HL
B-3E was previously thought to be impossible to produce industrially.

【作用】[Effect]

未反応の糖、未反応の脂肪酸メチルエステル、触媒、石
鹸、脂肪酸を含む水媒法合成になるショ糖脂肪酸エステ
ル生成反応混合物に酸を加えて中性領域のpHに調整後
、水、中性用を加えて適当な温度下に塩析すると、シヨ
糖脂肪酸エステル、未反応の脂肪酸メチルエステル、石
鹸及び脂肪酸が沈殿し、多くの割合いのSEを沈澱相と
して回収することができる。 次いで、この沈殿を酸性の水で洗い、洗液を限外濾過す
ることによって、該洗液中に移行した沈殿中の夾雑する
ショ糖、加えられた中性塩及び触媒の中和により副生じ
たI等の不純物が除去された高純度の高HLB−3Eの
水溶液が得られる。 かくして−切の溶媒を使用せずに高いHLB値を持つ水
溶状SEの精製が可能となる。
After adding acid to the sucrose fatty acid ester production reaction mixture containing unreacted sugar, unreacted fatty acid methyl ester, catalyst, soap, and fatty acid to be synthesized using the aqueous medium method and adjusting the pH to a neutral range, water, neutral When the solution is salted out at an appropriate temperature, sucrose fatty acid ester, unreacted fatty acid methyl ester, soap, and fatty acid are precipitated, and a large proportion of SE can be recovered as a precipitated phase. Next, this precipitate is washed with acidic water, and the washing liquid is ultrafiltered to remove contaminating sucrose in the precipitate that has migrated into the washing liquid, added neutral salts, and by-products due to neutralization of the catalyst. A highly purified aqueous solution of HLB-3E from which impurities such as I and the like are removed is obtained. In this way, it becomes possible to purify an aqueous SE having a high HLB value without using a negative solvent.

【実施例】【Example】

以下、実施例により発明実施の態様を具体的に説明する
が、各例示は当然説明用のものであって、発明の技術的
範囲とは直接関係のないものである。 丈簾湾 下表−2の組成で表されろ水媒法SE反応混合物を乳酸
で中和後、乾燥させた乾物100kgに水2.000k
gを加えて溶解させた。 この水溶液に食塩を100Kg加えて、80℃まで加熱
、昇温させ、沈殿したケーキを濾別し、固形分45゜0
%のケーキを得た。 表−2 表−3 本エステル分布:モノエステル65%、ジエステル以上
35%。 前記のケーキに、常温塩酸水(pH3,8) 2,00
0Kgを加えたところ、直ちにSEが白色沈殿として析
出した。 次いで、この沈殿を含む酸性の水溶液(p)13.8)
をホモミキサー(前掲)で、充分攪拌した後、沈殿を濾
取した。この沈殿に、再び酢酸水を加えて再洗浄する操
作を二回行った後、苛性ソーダでp)17.5に調整後
の沈殿は、32%の固形分を含有し、その乾燥物は、下
表−3の組成を持っていた。 (以下余白) 一方、酸性水によって、沈殿が洗浄されるに際して生じ
た濾液の量は、上の操作によって約6.000Kgに及
んだ。 このB、000Kgの濾液に含まれる固形分は、下表4
の通りであった。 表−4 この濾液的6.000kgをpi(7,5に調整し、東
しエンジニアリング■製限外濾過膜<<TERP−E−
5>>  (分画分子量5,000)を装置した膜面積
80m′のスパイラル型(4”X1m)円筒形加圧濾過
ユニットへ以下の条件で送液した。 温度=48℃〜50℃、 濾過膜からの排出速度=35〜45(kg /分)、濾
過膜の循環速度=200〜220 (kg /分)、約
145分後、濃縮された溶液170kgに水5820K
gを加え攪拌後、再び同一条件で限外濾過膜に送液した
。この操作を4回繰り返した結果、濃縮された液の組成
(ドライ状)は、下表−5の通りとなった・ 表−5 このように、当初の反応混合物中のエステル分布におい
て、モノエステル含i85.0%(ジエステル以上35
%)のSEが、モノエステル含量79.0%に上昇し、
その分高いHLB値を示すSEとなった。
Hereinafter, embodiments of the invention will be specifically explained using Examples, but each example is of course for illustrative purposes and has no direct relation to the technical scope of the invention. After neutralizing the filtration medium method SE reaction mixture with lactic acid as shown in Table 2 below, add 2.000 kg of water to 100 kg of dried dry matter.
g was added and dissolved. 100 kg of salt was added to this aqueous solution, heated to 80°C, the precipitated cake was filtered, and the solid content was 45°C.
Got % cake. Table-2 Table-3 This ester distribution: 65% monoester, 35% diester or higher. To the above cake, add room temperature hydrochloric acid water (pH 3,8) 2,00
When 0 kg was added, SE was immediately precipitated as a white precipitate. Then, an acidic aqueous solution (p) 13.8) containing this precipitate
After thoroughly stirring the mixture using a homomixer (described above), the precipitate was collected by filtration. This precipitate was washed twice by adding aqueous acetic acid and adjusted to p) 17.5 with caustic soda. The precipitate contained 32% solids, and the dried material was It had the composition shown in Table 3. (Left below) On the other hand, the amount of filtrate produced when the precipitate was washed with acidic water amounted to about 6,000 kg by the above operation. The solid content contained in this B, 000 kg of filtrate is shown in Table 4 below.
It was as follows. Table 4 6,000 kg of this filtrate was adjusted to pi (7.5) and an ultrafiltration membrane manufactured by Toshi Engineering ■
5>> (molecular weight cut off 5,000) was sent to a spiral type (4" x 1 m) cylindrical pressure filtration unit with a membrane area of 80 m' under the following conditions: Temperature = 48°C to 50°C, filtration. Ejection rate from the membrane = 35-45 (kg / min), circulation rate of the filtration membrane = 200-220 (kg / min), after about 145 minutes, 170 kg of concentrated solution was added to 5820 K of water
After stirring, the solution was sent to the ultrafiltration membrane again under the same conditions. As a result of repeating this operation four times, the composition of the concentrated liquid (dry state) was as shown in Table 5 below. Table 5 In this way, in the ester distribution in the initial reaction mixture, monoester Contains i85.0% (diester or more 35
%) increased to monoester content 79.0%,
The SE showed a correspondingly high HLB value.

【発明の効果】【Effect of the invention】

以」二説明した通り、本発明は、水媒法シヨ糖脂肪酸エ
ステル反応混合物から一切の溶媒を使用しないで、精製
された高HLBの水溶状ショ糖脂肪酸エステルの製造を
可能ならしめることによって、以下のような多大の効果
を奏する。 (1)安価な水のみを用いてショ糖脂肪酸エステルの精
製が可能となること。 (2)溶剤の爆発、火災の心配がなく、従って、防爆仕
様の高価な電気装置も不要となること。 (3)反応溶媒及び精製用溶媒が製品に混入する懸念が
ないこと。 (4)職場の衛生環境が向上すること。 (5)低費用で工業化できること。 (以下余白)
As explained below, the present invention enables the production of a purified water-soluble sucrose fatty acid ester with a high HLB without using any solvent from a sucrose fatty acid ester reaction mixture using an aqueous medium method. It has the following great effects. (1) Sucrose fatty acid ester can be purified using only inexpensive water. (2) There is no need to worry about solvent explosion or fire, and therefore there is no need for expensive explosion-proof electrical equipment. (3) There is no concern that the reaction solvent or purification solvent will mix into the product. (4) Improving the sanitary environment in the workplace. (5) It can be industrialized at low cost. (Margin below)

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、SHのエステル組成と酩性木への溶解度との
関係を示す三元グラフである。
FIG. 1 is a ternary graph showing the relationship between the ester composition of SH and its solubility in intoxicants.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 目的物のショ糖脂肪酸エステルの他、未反応の糖、
未反応の脂肪酸メチルエステル、触媒、石鹸、脂肪酸を
含む水媒法ショ糖脂肪酸エステル合成反応混合物を、中
性領域のpHに調整し、水、中性塩を加えることにより
生じる沈殿物を酸性の水で洗浄し、洗液を限外濾過膜と
接触させて水溶状の高HLBショ糖脂肪酸エステルを回
収することを特徴とする精製方法。 2 反応混合物の組成が、 未反応のショ糖=1.0〜80.0% 未反応の脂肪酸メチルエ ステル=0.5〜10.0% 触媒=0.05〜7.0% 石鹸=0.5〜60.0% 脂肪酸=0.5〜10.0% である請求項1記載の方法。 3 反応混合物が、pH6.2〜8.2に調整される請
求項1記載の方法。 4 pH調整後の反応混合物が、50〜80℃に加熱さ
れる請求項1記載の方法。 5 反応混合物に加えられる水と反応混合物の重量比が
、水:反応混合物=5:1〜40:1である請求項1記
載の方法。 6 反応混合物のpHの調整に使用される酸が、乳酸、
酢酸、塩酸及び硫酸からなる群から選ばれた酸のいずれ
かである請求項1又は3記載の方法。 7 反応混合物中の脂肪酸メチルエステル、石鹸及び脂
肪酸の夫々に主として含まれる脂肪酸根が、炭素数が1
6〜22の共通飽和脂肪酸根を持つ請求項1又は2記載
の方法。 8 反応混合物に加えられる中性塩が、食塩、芒硝、乳
酸カリウム及び酢酸カリウムからなる群から選ばれた塩
のいずれかである請求項1又は6記載の方法。 9 ショ糖脂肪酸エステルのエステル分布が、モノエス
テル含分として、10〜75%(ジエステル以上が80
〜25%)である請求項1又は2記載の方法。 10 酸性の水のpH値が、3.0〜5.5である請求
項1記載の方法。 11 酸性の水の温度が、10〜40℃である請求項1
又は10記載の方法。 12 限外濾過膜が、ポリスルホン系又はポリ弗化ビニ
リデン系の樹脂からなる請求項1記載の方法。 13 限外濾過膜の分画分子量が、1,000−100
,000である請求項12記載の方法。 14 限外濾過時の駆動源としての圧力が、1.0〜2
0.0kg/cmGである請求項1記載の方法。 15 限外濾過時の反応混合物水溶液のpHが、6.2
〜8.2である請求項1記載の方法。 16 限外濾過時の反応混合物水溶液の温度が、40〜
60℃である請求項1又は15記載の方法。
[Claims] 1. In addition to the target sucrose fatty acid ester, unreacted sugar,
The aqueous sucrose fatty acid ester synthesis reaction mixture containing unreacted fatty acid methyl ester, catalyst, soap, and fatty acid is adjusted to a pH in the neutral range, and the resulting precipitate is acidified by adding water and neutral salts. A purification method comprising washing with water and bringing the washing liquid into contact with an ultrafiltration membrane to recover a water-soluble high HLB sucrose fatty acid ester. 2 The composition of the reaction mixture is: Unreacted sucrose = 1.0-80.0% Unreacted fatty acid methyl ester = 0.5-10.0% Catalyst = 0.05-7.0% Soap = 0. The method according to claim 1, wherein the fatty acid content is 5 to 60.0% and fatty acid = 0.5 to 10.0%. 3. The method according to claim 1, wherein the reaction mixture is adjusted to a pH of 6.2 to 8.2. 4. The method according to claim 1, wherein the reaction mixture after pH adjustment is heated to 50-80°C. 5. The method according to claim 1, wherein the weight ratio of water added to the reaction mixture and the reaction mixture is water:reaction mixture = 5:1 to 40:1. 6 The acid used to adjust the pH of the reaction mixture is lactic acid,
4. The method according to claim 1, wherein the acid is any acid selected from the group consisting of acetic acid, hydrochloric acid and sulfuric acid. 7 The fatty acid radical mainly contained in each of the fatty acid methyl ester, soap, and fatty acid in the reaction mixture has a carbon number of 1.
3. A method according to claim 1 or 2, having from 6 to 22 common saturated fatty acid roots. 8. The method according to claim 1 or 6, wherein the neutral salt added to the reaction mixture is any salt selected from the group consisting of common salt, mirabilite, potassium lactate, and potassium acetate. 9 Ester distribution of sucrose fatty acid ester is 10 to 75% as monoester content (diester or more is 80%
25%). 10. The method according to claim 1, wherein the acidic water has a pH value of 3.0 to 5.5. 11. Claim 1, wherein the temperature of the acidic water is 10 to 40°C.
or the method described in 10. 12. The method according to claim 1, wherein the ultrafiltration membrane is made of a polysulfone-based or polyvinylidene fluoride-based resin. 13 The molecular weight cutoff of the ultrafiltration membrane is 1,000-100
13. The method of claim 12, wherein the amount is 0.000. 14 The pressure as a driving source during ultrafiltration is 1.0 to 2.
The method according to claim 1, wherein the amount is 0.0 kg/cmG. 15 The pH of the reaction mixture aqueous solution during ultrafiltration is 6.2
8.2. 16 The temperature of the reaction mixture aqueous solution during ultrafiltration is 40~
The method according to claim 1 or 15, wherein the temperature is 60°C.
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