JPH0253792A - Method for purifying sucrose ester of fatty acid - Google Patents

Method for purifying sucrose ester of fatty acid

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JPH0253792A
JPH0253792A JP20526188A JP20526188A JPH0253792A JP H0253792 A JPH0253792 A JP H0253792A JP 20526188 A JP20526188 A JP 20526188A JP 20526188 A JP20526188 A JP 20526188A JP H0253792 A JPH0253792 A JP H0253792A
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JP
Japan
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reaction mixture
amount
fatty acid
salt
sucrose
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Application number
JP20526188A
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Japanese (ja)
Inventor
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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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To enable purification simply by water without using a purifying solvent and reduce cost by regulating a reaction mixture to a pH within a neutral region, then adding water, a neutral salt and sucrose, then dissolving the formed precipitates in water and ultrafiltering the resultant solution. CONSTITUTION:A reaction mixture containing the objective sucrose ester of a fatty acid is regulated to a pH within a neutral region (preferably pH6.2-8.2) and water, a neutral salt and sucrose are then added to form precipitates, which are subsequently dissolved in water. The resultant solution is then ultrafiltered to purify the objective ester. Furthermore, the composition of the above- mentioned reaction mixture is 1.0-80.0% unreacted sucrose, 0.5-10.0% unreacted methyl ester of the fatty acid, 0.05-7.0% catalyst, 1.0-10.0% soap, 0.5-10.0% fatty acid, 3.0-60.0% volatiles and 15.0-95.0% sucrose ester of the fatty acid. The reaction mixture after regulation of the pH is preferably heated to 50-80 deg.C.

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、ショ糖脂肪酸エステルの工業的な精製方法に
関する。 さらに詳しくは、本発明は、精製用有機溶媒を使用せず
に、粗製のショ糖脂肪酸エステルを工業的に高品質のシ
ョ糖脂肪酸エステルに精製する技術に関するものである
The present invention relates to an industrial method for purifying sucrose fatty acid ester. More specifically, the present invention relates to a technique for industrially refining crude sucrose fatty acid ester into high-quality sucrose fatty acid ester without using an organic solvent for purification.

【従来の技術】[Conventional technology]

(背景) 今日、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08〜022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−
13102)又は溶媒を用いずに水を使ってショ糖を脂
肪酸6鍮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、揮発分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、上記夾雑物のうち
、前者の溶媒法に伴う残留溶媒(揮発分)の除去は、近
来規制が厳しくなって来ている ・Iすどけに極めて重
要である。 注)米国FDAの規格によれば、SE中許容される残存
ジメチルスルホキシドは2 ppm以下である(Fed
、 Regist、、51(214)、40180−1
)。 そこで従来から、「粗製SEからの残留反応溶媒の除去
」という目的で多量の有機溶媒が慣用されてきたが、か
かる溶媒の多用は、SHの工業的な生産に対し、以下の
ような著しい不利益をもたらす。 ■ 爆発、火災の危険性。 ■ 上の■に備えた電気装置の防爆化。 ■ 上の■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。 ■ 上の■、■、■による固定費の上昇。 ■ 溶媒の損耗による原価の上昇。 ■ 製品SH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た
めのシフト数の増加に伴う固定費の上昇。 このような事情から、SE精製時における有機溶媒の使
用を不必要化する技術の開発は、当業界における切実な
要望であった。 (従来技術の閂題点) 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)a性水溶液によ
るSEの沈殿方法(英国特許809,815 (+95
9)) (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。 しかし方法(1)のように、例えば塩酸水溶液を反応混
合物中に加えると、成る程SEは直ちに沈殿するが、未
反応のショ糖は容易にグルコースと果糖とに分解、転化
し、たとえ低温(0〜5℃)で行っても分解を避けるこ
とができない、このため未反応糖の回収、再利用が困難
となる。 また、方法(2)のように、食塩や芒硝などの中性塩の
水溶液を反応混合物中に加えてもSEは直ちに沈殿する
。この場合、未反応糖の分解は起こらないが、SE中の
有用な成分であるモノエステルが水相側に溶解してしま
うため、大きなロスを生じるのみでなく、特に近来需要
の多い高HLBのSEを得たいとき妨げとなる。 さらにより最近の特開昭51−2!3417によれば、
水と゛精製溶媒” (反応溶媒と区別するために、特に
そう呼ぶ)の混合溶液が軽液層(上層)と重液層(下層
)に分相する性質が利用される。即ち。 一般に重液層(下層)には水が多く含まれているので、
親水性の未反応糖、触媒由来の塩などがこの重液層(下
層)に溶解している。一方軽液層(上層)は、精製溶媒
が多く含まれているので。 SE、脂肪酸、未反応脂肪酸メチルエステル等の極性の
小さいものは、この軽液層に溶解してくる。 ところが、ジメチルスルホキシドなど反応溶媒は、下層
の重液層にも溶解するが、都合の悪いことに上層の軽液
層にも溶解するので、この方法だけで反応溶媒を完全分
離するのは不可部である。 従って、微量の反応溶媒を除去するだけの目的で、非常
に多量の精製溶媒が必要となる。 このように、水による粗製SEの精製を工業的に可能な
らしめるためには、溶媒の除去が完全で、しかも糖及び
製品SHのロスを生じない精製方法を開発することが大
前提となる。 (発明の理念) このように、水による粗製SEの精製を工業的に可能な
らしめるためには、溶媒の除去が完全で、しかも製品S
Hのロスを生じない精製方法を開発することが大前提と
なる。
(Background) Today, sucrose fatty acid esters (
(hereinafter abbreviated as << S E >) is industrially produced by combining sucrose and higher fatty acid methyl esters of 08 to 022 in a solvent (
(dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, etc.) under an appropriate catalyst (solvent method, Japanese Patent Publication No. 1973-
13102) or by using water without using a solvent to form a molten mixture of sucrose and fatty acid 6% 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 is obtained by However, in both of these two synthetic methods, in addition to the desired SH, unreacted sugars and
Contains impurities such as unreacted fatty acid methyl ester, residual catalyst, soap, free fatty acids, and volatile matter, and any impurities that exceed the specified amount must be removed before becoming a product. Of the above-mentioned impurities, the removal of residual solvent (volatile matter) associated with the solvent method is particularly important, as regulations have become stricter in recent years. Note) According to the US FDA standards, the allowable residual dimethyl sulfoxide during SE is 2 ppm or less (Fed
,Regist,, 51(214), 40180-1
). Therefore, large amounts of organic solvents have traditionally been used for the purpose of "removing the residual reaction solvent from crude SE," but the heavy use of such solvents has the following significant disadvantages for the industrial production of SH. bring profit. ■ Risk of explosion or fire. ■ Explosion-proofing of electrical equipment in preparation for ■ above. ■ Seal the manufacturing equipment in preparation for the above ■. ■ The entire building will be made into a fire-resistant structure in preparation for ■ above. ■ Increase in fixed costs due to ■, ■, and ■ above. ■ Increased cost due to solvent wastage. ■ Negative effects due to residual solvent remaining in product SH. ■ An increase in fixed costs due to an increase in the number of shifts required to prevent negative health effects on employees. Under these circumstances, there has been a pressing need in the industry to develop a technology that eliminates the need for the use of organic solvents during SE purification. (Problems of the Prior Art) Therefore, purification methods that do not use organic solvents have been studied for a long time.For example, (1) a precipitation method of SE using an aqueous solution (British Patent No. 809,815 (+95
9)) (2) A method of precipitation of SE using a general neutral salt aqueous solution (Japanese Patent Publication No. 1988-8850) is known. However, when an aqueous hydrochloric acid solution is added to the reaction mixture as in method (1), SE is immediately precipitated, but unreacted sucrose is easily decomposed and converted into glucose and fructose, and even at low temperatures ( Even if the reaction is carried out at a temperature of 0 to 5°C, decomposition cannot be avoided, making it difficult to recover and reuse unreacted sugar. Furthermore, even if an aqueous solution of a neutral salt such as common salt or mirabilite is added to the reaction mixture as in method (2), SE will immediately precipitate. In this case, unreacted sugars do not decompose, but the monoester, which is a useful component in SE, is dissolved in the aqueous phase, which not only causes a large loss but also increases the It becomes a hindrance when you want to get SE. According to the more recent Japanese Patent Publication No. 51-2!3417,
The property that a mixed solution of water and a "refined solvent" (especially referred to as such to distinguish it from a reaction solvent) separates into a light liquid layer (upper layer) and a heavy liquid layer (lower layer) is utilized. In other words, generally a heavy liquid The layer (lower layer) contains a lot of water, so
Hydrophilic unreacted sugars, catalyst-derived salts, etc. are dissolved in this heavy liquid layer (lower layer). On the other hand, the light liquid layer (upper layer) contains a large amount of purified solvent. Less polar substances such as SE, fatty acids, and unreacted fatty acid methyl esters dissolve in this light liquid layer. However, reaction solvents such as dimethyl sulfoxide dissolve in the lower heavy liquid layer, but unfortunately they also dissolve in the upper light liquid layer, so it is impossible to completely separate the reaction solvent using this method alone. It is. Therefore, a very large amount of purified solvent is required just for the purpose of removing trace amounts of reaction solvent. Thus, in order to make purification of crude SE using water industrially possible, it is essential to develop a purification method that completely removes the solvent and does not cause loss of sugar or product SH. (Principle of the Invention) As described above, in order to make purification of crude SE with water industrially possible, it is necessary to completely remove the solvent and to make the product S
The major premise is to develop a purification method that does not cause loss of H.

【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、j#製用溶媒
を使用しないで、精製されたSEを工業的に収得するた
めの技術を開発することによって。 精製溶媒の使用に起因する一切の闇題点を解決すること
である。 〔課題を解決するための手段] [内容] a:発明の経緯 b:a要 C:発明の骨格 d:溶媒法によるSHの合成 e:加水 f:塩析 g:限外濾過 (a 発明の経緯) そこで本発明者は、(イ)水相側に溶解するSE量を最
少限に押えるのみならず、可能ならば数量を零として全
量のSEを沈殿させること、(α)未反応糖の分解を避
けること、及び(ハ)残留する反応溶媒を水相外に溶解
させることにより、SEから分離することとの三点の解
決を目標として多くの塩析実験を行なった結果、ショ糖
と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PI3温度、中性塩及びショ糖の濃度並びに水量の
組合せの下で、SEの略々全量が沈殿するのみならず、
意外なことに、水相には未反応の軸以外に反応溶媒が溶
解するに至るという、都合の良い現象を見出した。従っ
て、この現象を利用して、沈殿したSEを再度水に溶解
後、中性塩及びショ糖水溶液による沈殿操作を反復する
ことにより、SEの損失を事実上防止しながら、残留す
る揮発分(残留する反応溶媒)を完全に水相中に移行さ
せることができること、及び上で沈殿したSEのスラリ
ーを再度水に溶解後、限外濾過することによって、精製
状態のSEを工業的に生産できることが明らかとなった
。 (b 概要) 本発明は、上記発見に基づくもので、目的物のシボ糖脂
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、脂肪酸及び揮発分を含む反応混
合物を中性領域のp)Iに調整し、水、中性塩及びショ
糖を加えることにより生じる沈殿物を中和、限外濾過す
ることを特徴とするショ糖脂肪酸エステルの精製方法を
要旨とする。 (C発明の骨格) 従って、本発明は以下の諸工程から成り立つ。 (I)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SHの精製工程(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。 (d 溶媒法によるSHの合成) 溶媒法によるSHの合成においては1通常、ショ糖と脂
肪酸メチルエステルとの混合物を、これらの合計最に対
し数倍量の反応溶媒1例えばジメチルスルホキシドに添
加、溶解させ、炭醇カリウム(K2 GO3)等のアル
カリ性触媒の存在下、真空20〜30Torr近辺で数
時間80〜80℃に保持することにより、容易に90%
以上の反応率(脂肪酸メチルエステル基準)にてSE反
応混合物が生成する。 次に、SE反応混合物中のアルカリ性触媒の活性を消失
させるため、乳酸、酢酸等の有機酸又は塩酸、硫酸等の
鉱酸を当量だけSE反応組成物に添加する。この中和に
より、触媒は、乳酸カリウム等のカリウム塩に変化する
。 最後に、反応溶媒、例えばジメチルスルホキシドを真空
下に留去すると、大略、下記組成範囲の組成物(中和及
び蒸留後の反応混合物)となる。 ショ糖脂肪酸エステル   =15〜74%未反応糖 
        =1.0〜80%未反応脂肪酸メチル
エステル=0.5〜lO%炭酸カリウム由来の中性塩 
= 0.05〜7%石鹸           =1.
0〜10%脂肪酸          =0.5〜10
%揮発分(残留する反応溶媒)=S、O〜30%このと
き、SHのエステル分布は、モノエステルlO〜75%
(ジエステル以上が80〜25z)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
C+6〜C22の炭素数を持つ。 (e 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6.2〜8.2
.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
a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り、かつ、目的の一つである
反応溶媒の除去も好適に行われるが、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、  p)18.2〜8.2の間に調整されるの
が好ましい、 pH8,2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pH8,2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。 (f 塩析) 以1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、更に中性塩及びショ糖
を加える。この場合、加えるべき中性塩は、先ず下式(
3)を満たしているのが好ましい。 = 0.015〜0.12 (重量比)・・・・・・・
(3)ここで、 合計基量=加えるべき中性塩縫+触媒から形成される基
量・・・・・・・・・・・・・・(4)合計糖量=加え
るべきシヨ糖量+当初からの未反応糖量 ・・・・・・
・・・・・・・(5)次に、加えるべきショ糖の縫は、
下式(6)により定められるのがよい。 = 0.025〜0.20 (重量比)・・・・・・・
・・・(6)さらに、上記の両式に加え、合計塩酸と合
計糖量の重量比率もまた、下式(7)を満足しているの
が好ましい。 本発明者らは、L記式(3) 、 (8)及び(7)を
王者共に満たすように中性塩及びショ糖を加えて得たS
Hの沈殿を含む水溶液を、50〜80℃まで加熱昇温さ
せると、たとえSE反応混合物中に含まれる揮発分(残
留する反応溶媒)の組成が3.0〜30.0%と大幅に
振れようとも、また添加される中性塩が乳酸塩、酢酸塩
、食塩又は芒硝のいずれであっても、略々近似的に全量
のSEが沈殿することを見出した。この現象はこれまで
知られていなかった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。そしてこの事実全
巧妙に利用することによって、 ■ 未反応糖を含む全ショ糖(合計糖)■ 揮発分 ■ 触媒由来の塩 ■ 添加された中性塩 の囲者は水相に移行し、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。 添付の第1図は、この現象をより詳しく示す三元グラフ
である。この図において、 水相側に溶解しているSEの重量−Y [gl、沈殿し
ているSEの重量=X [g] 全S E (X+Y)[gl に対して、水相側に溶解
しているSEの重2−二割合=φ[%] とすれば、φは下式(8)で定義される。 ここで、以下の条件: 温度=80℃、 PH−7,5 水:反応混合物=7.4  : 1 (重量比)脂肪酸
残基=ステアリン酸 反応混合物の組成 シ=la 脂肪mエステル   =29%未反応糖  
       =35% 未反応脂肪酸メチルエステル=2% 触媒由来の塩       = 1% 石鹸           =3% 脂肪酸          = 1% 揮発分(残留する反応溶媒)=29% SE中のエステル分布:モノエステル=73%ジエステ
ル以上=27% において、φの値がどのように変化するかが三角座標で
示される。 ここに、合計塩は式(4)により、合計糖は式(5)に
より夫々で定義された量であって。 水量十合計基量十合計糖量−100% として表示しである。 本第1図の斜線の部分は1本発明者らが発見した式(3
)、式(6)、及び式(7)を同時に満たす領域である
。 この斜線の部分に入るような中性塩及びショ糖の溶解量
を決めることによって、実質的にφ→0即ち、近似的に
全量の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揮発分(
残留している反応混合物)と完全に分子i(即ち、夾雑
する揮発分を完全に除去)することができる。 (以下余白) (g 限外濾過) 前記塩析工程において、中性塩及びショ糖の添加により
反応混合物水溶液中から略々近似的に全量沈殿せしめら
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、なお揮
発分、塩類、ショ糖などの夾雑物を含む0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、これを限外
濾過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。 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、比較的低分子砥の(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、親水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。重版のSEでは、モノエステル単品として製造
されることは積であって、通常はモノエステルの含量が
、例えば70%、50%、30%・・・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SE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
からの副生型(触媒を酸で中和して塩としたもの)、揮
発分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、揮発分等を除去し
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SE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速
めるのに好都合であることを見出した。 なお、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、石噛及び脂肪酸の
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、及び揮発分
(ジメチルスルホキシドやジメチルホルムアミド等、S
E合成に際し溶媒として用いられた、極性が強く、水溶
性が天で、かつショ糖と親和性の大きい物質)の囲者で
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′Mra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、塩析沈
殿に夾雑する未反応の糖、触媒由来の塩及び揮発分の王
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。 ○ショ糖=342 0未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(K2CO3)の中和により発生する塩乳酸を使
う場合→乳酸カリウム;128酢酸を使う場合→酢酸カ
リウム=98 0揮発分 ジメチルスルホキシド=78 ジメチルホルムアミド=73 0SE (ミセル集合体を作らない単量体として) ショ糖モノステアレート=600 シヨ糖ジステアレー)=858 シヨ糖トリステアレート=1118 0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(SEミセル集合体の分子量)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、水中にてミセル集合体を形成
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 10
0%として、 ◇モノエステル単量体の分子fi (eoo)x 10
=8,000 ジエステル100%として ◇ジエステル単量体の分子量(850)XIO−8,5
80トリ工ステル100%として ◇トリエステルノ分子−1(1,118)XIO−11
,160実際の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、氷膜へ水溶液
状態の反応混合物をグー圧しながら供給して、未反応糖
と触媒(K2CO3)から生じた塩及び揮発分の除去を
狙っても、その限外濾過膜で2分離され得るのは、限外
濾過膜の分画分子量200よりも低い分子量を持つ水、
触媒(K2CO3)から生じた塩及び揮発分のみである
0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、未反応糖はSEか
ら分離、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、触媒からの塩及び揮発分は、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10個と仮定すると、そのSEミ
セル集合体の分子量は8.000以上と推定されるので
、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された。 別に、分画分子量1,000の濾過膜の場合につい′て
も検討したが、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、不純なSEから未反応糖を含む不純物の
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糖と、触媒(K2CO
2)から副生じた塩と、揮発分との三者をSE、石鹸、
未反応の脂肪酸メチルエステル及び脂肪酸の間者より分
離しようとする場合、限外濾過膜の具備すべき条件は、
数校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。 ■ 経済的な価格で入手できること。 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、市販のものでも上の条件を満たしてい
るものが見出される。 (限外濾過の実験) 本工程の実施に際しては、上述の塩析工程で生成した沈
殿に、水、望ましくは脱イオン水を、水/沈殿=5〜4
0(重量比) になるように、さらに好ましくは、 水/沈殿=20(重量比) となるように加えて溶解させた後、限外濾過膜と接触さ
せる。このとき、水溶液のpHは、最初の中和工程で略
々中性領域内にある筈であるが、若し何等かの理由でp
H6,2〜8.2の範囲内にないならば、適宜酸又はア
ルカリを用いて当該中性領域内に調整しておく (pH
6,2未満ではSEのミセル集合体が低分子化して漏れ
による損失が増加し、またpH8,2超過では、SE自
体の加水分解が進み易くなる。)。 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°C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0発明者らは、該温
度が、特に40〜60°C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、濾過温
度を40〜60℃、好ましくは約50℃に調節すると、
後述の理由で、未反応糖を含むショ糖、触媒(K2CO
2)由来の副生塩及び添加中性塩並びに揮発分(ジメチ
ルスルホキシドやジメチルホルムアミド)の間者は、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℃の温度領域に於て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推測される。因に、公知
の如く、SE水溶液は一般に40〜60℃の間で最大の
粘度を示す(上掲書103頁参照)が、これは、その温
度範囲内でミセル集合体が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、40〜80℃
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
することが可能である。 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/c+m2
Gまで加圧して駆動源としての圧力をかけ、pH8,2
〜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製もしくはポリ弗化ビニリ
デン製の膜である。これら両種の濾過膜は、現在市販さ
れており、氷膜は、耐熱性、耐酸性及び耐アルカリ性に
浚れるのみでなく、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
Hの洩れなしに未反応糖等の分離が効率よく行なわれ、
かつ濾過速度も大である範囲のものを選定することが重
要である0発明者らは、検討の結果、SHの洩れがなく
、未反応糖、副生塩及び揮発分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冷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SHの洩れ
がなく、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i5,000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SEの洩れが発生し、逆に5.000
未満の分画分子量の膜では、癌過速度が減少する。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。 現在重版の濾過膜のうちで、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
過膜のうち、商品名<<TERP−E−5>>(ポリ弗
化ビニリデン系)、((TERP−OF−10>>  
(ポリスルホン系)及び<<TERP−)IF−100
>>  (ポリスルホン系)等がある。 上記濾過膜((TERP−HF−10>>  (分画分
子量=10.000の限外濾過膜)によると、p)l=
7.5の、水溶液中の組成が下表−1の場合、温度50
℃、駆動圧を5.0 Kg/crn’Gに高めたときの
未反応糖の分離速度は、有効面積8m’の限界濾過膜(
1ユニット当り)で、4.7 Kgφ糖/糖量時間し7
;、これは工業的に充分な分離速度であり、かつ触媒か
ら副生ずる塩及び揮発分の分離速度も充分であった。因
に、未反応糖、触媒からの塩及び揮発分の除去率は、濾
過膜への通液回数の調節によって充分高めることができ
る。 このように、限外濾過膜の利用により、SE反応混合物
の塩析沈殿から、1茅的に容易に、未反応糖、触媒(K
2CO2)からの副生塩及び揮発分の三者を一括して水
と共に除去することが可能となり、かくして、木のみで
、溶媒を一切使用せずに、未反応糖と触媒(K2 GO
3)からの副生塩及び揮発分を除こうとする目的が達成
される。 以上の限外濾過処理により、塩析沈殿の水溶液中から揮
発分、シヨ糖分、塩類等の夾雑物を除去された高純度S
Eは、通常、固形分濃度1〜10%の水溶液の形で回収
されることができるが、固形分が7%を超えると限外I
I!過膜を透過する水及び不純物の量が減少してくるの
で余り好ましくなく、実用的には、固形濃度4〜6%の
範囲が工業的な操業h 、”l’!ましい。 かくして精製された台木状態のSEは、略々泥漿(スラ
リー)状を呈し、必要に応じ1例えば真空儂縮機を用い
て固形濃度10〜40%程度にまで濃縮されることがで
きる。
Therefore, the problem to be solved by the present invention is to develop a technique for industrially obtaining purified SE without using a solvent for producing J#. The objective is to solve all the dark problems caused by the use of purified solvents. [Means for solving the problem] [Contents] a: Background of the invention b: a Essential C: Skeleton of the invention d: Synthesis of SH by solvent method e: Hydration f: Salting out g: Ultrafiltration (a) Background) Therefore, the present inventors aimed to (a) not only minimize the amount of SE dissolved in the aqueous phase side, but also reduce the amount to zero if possible to precipitate the entire amount of SE, and (α) reduce the amount of unreacted sugar. As a result of many salting-out experiments aimed at solving the three problems of avoiding decomposition and (c) separating the residual reaction solvent from SE by dissolving it outside the aqueous phase, we found that sucrose and When the neutral salt is dissolved in the aqueous solution of the reaction mixture, under the appropriate combination of PI3 temperature, neutral salt and sucrose concentration, and water amount, not only will substantially all of the SE precipitate;
Surprisingly, we discovered a convenient phenomenon in which the reaction solvent was dissolved in areas other than unreacted axes in the aqueous phase. Therefore, by taking advantage of this phenomenon and repeating the precipitation operation with a neutral salt and sucrose aqueous solution after dissolving the precipitated SE in water, the remaining volatile matter ( The remaining reaction solvent) can be completely transferred into the aqueous phase, and SE can be industrially produced in a purified state by redissolving the SE slurry precipitated above in water and ultrafiltering it. became clear. (b Overview) The present invention is based on the above discovery, and includes a reaction mixture containing unreacted sugars, unreacted fatty acid methyl esters, catalysts, soaps, fatty acids, and volatile components in addition to the target cibosugar fatty acid ester. The gist is a method for purifying sucrose fatty acid ester, which is characterized by adjusting p)I in the neutral range, neutralizing the precipitate produced by adding water, a neutral salt, and sucrose, and ultrafiltering the precipitate. . (Skeleton of the Invention C) Therefore, the present invention consists of the following steps. (I) Removal of impurities from the crude SE reaction mixture (
salting out process). (II) Impure SH purification step (ultrafiltration step). Below, we will discuss various matters related to the invention. (d. Synthesis of SH by a solvent method) In the synthesis of SH by a solvent method, 1. Usually, a mixture of sucrose and fatty acid methyl ester is added to a reaction solvent 1, for example, dimethyl sulfoxide, in an amount several times the total amount of these. It can be easily reduced to 90% by dissolving it and keeping it at 80-80°C for several hours in a vacuum of around 20-30 Torr in the presence of an alkaline catalyst such as potassium carbonate (K2GO3).
An SE reaction mixture is produced at the above reaction rate (based on fatty acid methyl ester). Next, in order to eliminate the activity of the alkaline catalyst in the SE reaction mixture, an equivalent amount of an organic acid such as lactic acid or acetic acid or a mineral acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid is added to the SE reaction composition. This neutralization converts the catalyst into a potassium salt such as potassium lactate. Finally, the reaction solvent, such as dimethyl sulfoxide, is distilled off under vacuum, resulting in a composition (reaction mixture after neutralization and distillation) approximately having the following composition range. Sucrose fatty acid ester = 15-74% unreacted sugar
= 1.0-80% unreacted fatty acid methyl ester = 0.5-10% neutral salt derived from potassium carbonate
= 0.05-7% soap =1.
0-10% fatty acid = 0.5-10
% volatile content (residual reaction solvent) = S, O ~ 30% At this time, the ester distribution of SH is monoester lO ~ 75%
(Diester or higher is 80 to 25z). The fatty acid roots mainly contained in each of fatty acid methyl ester, soap, and fatty acid are saturated and have a common carbon number of C+6 to C22. (e 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, the ratio is as follows. Water: Reaction mixture-20: l (weight ratio)...
(2) Add to the ratio of formula and adjust the pH to 6.2 to 8.2.
.. The pH is preferably 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 an excess of water is added to the extent that the reaction solvent is Removal of water during recovery of reactive sugars and the like requires a great deal of energy cost, resulting in loss of economic efficiency. Furthermore, the pH of the aqueous solution is preferably adjusted between p) 18.2 and 8.2 in order to avoid decomposition of the desired SH. At a hydrogen ion concentration of pH 8.2 or higher, the pH of the aqueous solution cannot be determined using an alkali. There is a concern that SE decomposition may occur, and even in a weakly acidic region of pH 8.2 or less, for example at 90°C.
Exposure to higher temperatures may cause acid decomposition. (f Salting out) The pH-adjusted aqueous solution of the SE reaction mixture as described in 1 below,
Maintain the temperature as much as possible at 50-80°C and add neutral salt and sucrose. In this case, the neutral salt to be added is first calculated by the following formula (
It is preferable that 3) is satisfied. = 0.015 to 0.12 (weight ratio)...
(3) Here, total amount of base = neutral salt to be added + amount of base formed from catalyst (4) Total amount of sugar = amount of sucrose to be added + Amount of unreacted sugar from the beginning...
・・・・・・・・・(5) Next, the amount of sucrose that should be added is:
It is preferable that it is determined by the following formula (6). = 0.025 to 0.20 (weight ratio)...
...(6) Furthermore, in addition to both of the above equations, it is preferable that the weight ratio of the total amount of hydrochloric acid to the total amount of sugar also satisfies the following equation (7). The present inventors obtained S
When an aqueous solution containing a H precipitate is heated to 50-80°C, even if the composition of volatiles (residual reaction solvent) contained in the SE reaction mixture varies greatly from 3.0 to 30.0%. It has been found that almost all of the SE is precipitated regardless of whether the neutral salt added is lactate, acetate, common salt or Glauber's salt. This phenomenon is a unique phenomenon that has not been known until now, and has important value for the purpose of the invention. By cleverly utilizing this fact, ■ Total sucrose (total sugar) including unreacted sugar ■ Volatiles ■ Salt derived from the catalyst ■ Surroundings of added neutral salts migrate to the aqueous phase and precipitate. SE cake (i.e.
This makes it possible to separate it from the slurry (sludge-like slurry). The attached FIG. 1 is a ternary graph showing this phenomenon in more detail. In this figure, the weight of SE dissolved in the aqueous phase - Y [gl, the weight of precipitated SE = X [g] The total SE (X + Y) [gl] 2-2 ratio of SE = φ [%], φ is defined by the following formula (8). Here, the following conditions: Temperature = 80°C, PH-7,5 Water: Reaction mixture = 7.4: 1 (weight ratio) Fatty acid residue = Stearic acid Composition of the reaction mixture = la Fatty m ester = 29% unreacted sugar
= 35% Unreacted fatty acid methyl ester = 2% Salt derived from catalyst = 1% Soap = 3% Fatty acid = 1% Volatile matter (residual reaction solvent) = 29% Ester distribution in SE: Monoester = 73% or more diester =27%, how the value of φ changes is shown by triangular coordinates. Here, the total salt is the amount defined by formula (4), and the total sugar is the amount defined by formula (5). It is expressed as water amount, total base amount, total sugar amount - 100%. The shaded part in Figure 1 is the formula (3) discovered by the inventors.
), equation (6), and equation (7) at the same time. By determining the amount of dissolved neutral salt and sucrose that falls within this shaded area, it is possible to precipitate substantially φ→0, that is, approximately the entire amount of SE, and the precipitated SE can be collected by filtration. Or, by centrifugation, volatiles dissolved in the aqueous phase (
(residual reaction mixture) and molecule i (ie, completely removing contaminating volatile components). (The following is a blank space) (g Ultrafiltration) In the salting-out step, the SE precipitated approximately in its entirety from the aqueous reaction mixture solution by the addition of neutral salts and sucrose is in a water-containing state, that is, in a slurry ( It is in the form of a slurry. Although this is a relatively small amount, it still contains impurities such as volatile matter, salts, and sucrose.As a result of intensive research into the purification method of this impure slurry, the inventor found that it can be purified by ultrafiltration. It was found that good results could be obtained. 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, so SE micelles of relatively low molecular weight (small molecular diameter) aggregate. form the body. On the other hand, diesters and triesters have relatively low hydrophilicity but have extremely high micelle-forming ability, so they form SE micelle aggregates with extremely large molecular weights (ie, large molecular diameters) in water. In reprint SE, the monoester is not produced as a single product, but is usually produced as a mixed composition with a monoester content of, for example, 70%, 50%, 30%, etc. The present inventors found that, for example, SE with a high monoester content of 70% creates SE aggregates with lower molecular weight than SE with a low monoester content of 50%, so the Small microscopic diameter and therefore monoester content of 50% for ultrafiltration membranes with constant pore size
Therefore, it easily passes through the membrane together with unreacted sugars, by-products from the catalyst (catalysts are neutralized with acid to form salts), volatile components, etc. I learned that this has an undesirable tendency. Therefore, the present inventors
As a countermeasure against this, if you want to remove unreacted sugars, catalyst-derived salts, volatile components, etc. from impure SE with a high monoester content, it is recommended to select a filtration membrane with a small molecular weight cutoff (i.e., a small pore size). We found that, in the case of SE with a low monoester content, it is convenient to select a filtration membrane with a high molecular weight cutoff (i.e., a large pore size) 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, stone cake, and the king of fatty acids exist in a state encapsulated in the micelle structure aggregate of SE. It has also been confirmed from many experimental results that it is virtually impossible to separate SE from its champions 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
Impurities that can pass through with water include sucrose containing unreacted sugars, salts derived from catalysts, added neutral salts, and volatile components (such as dimethyl sulfoxide and dimethyl formamide, S
A substance that is highly polar, highly water-soluble, and has a high affinity for sucrose, which was used as a solvent during the synthesis of E. Substances that cannot pass through include SE, unreacted fatty acid methyl esters, soaps, and 'Mra fatty acids. This process skillfully utilizes these facts and selects an ultrafiltration membrane with an appropriate molecular weight cutoff to remove unreacted sugars, catalyst-derived salts, and volatile components that are present in the salting-out precipitate. The purpose is to separate and remove SE, unreacted fatty acid methyl ester, soap, and fatty acids from the 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. ○ Sucrose = 342 0 Unreacted fatty acid methyl ester Stearic acid methyl ester = 280 0 When using hydrochloric acid generated by neutralization of catalyst (K2CO3) → Potassium lactate; 128 When using acetic acid → Potassium acetate = 98 0 Volatile Dimethyl sulfoxide = 78 Dimethyl formamide = 73 0SE (as a monomer that does not form micelle aggregates) Sucrose monostearate = 600 Sucrose distearate) = 858 Sucrose tristearate = 1118 0 Sodium soap stearate = 288 Stearin Potassium acid = 314 0 fatty acid stearic acid; 276 0 water = 18 By the way, the appearance of the aggregate of the SE micelle structure is the molecular weight (
(hereinafter referred to as the molecular weight of the SE micelle aggregate) is assumed as follows. Since SE in an actual aqueous solution forms a micelle aggregate in water, for example, when the number of micelle associations of SE is 10, the molecular weight of the micelle aggregate is monoester 10.
Assuming 0%, ◇ Molecule of monoester monomer fi (eoo) x 10
=8,000 Assuming 100% diester ◇Molecular weight of diester monomer (850)XIO-8,5
As 80 triester 100% ◇triester monomolecule-1(1,118)XIO-11
, 160 Since actual 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 an aqueous solution state is supplied to the ice membrane under pressure to remove salts and volatile components generated from unreacted sugars and the catalyst (K2CO3), The ultrafiltration membrane can separate water with a molecular weight lower than the molecular weight cutoff of 200 of the ultrafiltration membrane,
Sucrose with a molecular weight of 342, which is larger than the 0 cut-off molecular weight of 200, which is only the salt and volatile components generated from the catalyst (K2CO3), does not pass through the ultrafiltration membrane at all, so unreacted sugar cannot be separated and removed from the SE. Next, in the case of an ultrafiltration membrane with a molecular weight cutoff of 5,000,
Sucrose, salts from the catalyst and volatiles each have a molecular weight of 5.
,000, it can easily pass through the micropores of the ultrafiltration membrane. SE constitutes the above-mentioned passing micelle aggregate,
Assuming that the number of micelle associations is, for example, 10, the molecular weight of the SE micelle aggregate is estimated to be 8,000 or more, so if the molecular weight cutoff of the filtration membrane is greater than 5,000, the micelle aggregate will form micropores. It is assumed that it is impassable, and this assumption has been confirmed experimentally. Separately, we also investigated the case of a filtration membrane with a molecular weight cutoff of 1,000, and the results were as expected. In this way, by appropriately selecting the molecular weight cutoff of the ultrafiltration membrane, it is possible to remove impurities including unreacted sugars from impure SE. (Conditions that the ultrafiltration membrane should have) Unreacted sugar contained in the SE reaction mixture and catalyst (K2CO
The salt by-produced from 2) and the volatile matter are treated as SE, soap,
When attempting to separate unreacted fatty acid methyl ester and fatty acid, the conditions that the ultrafiltration membrane must meet are as follows:
If several molecules have an appropriate molecular weight cut-off, ■ they should 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. ■ Must be available at an economical price. etc. Since there have been significant advances in technology in the production of ultrafiltration membranes in recent years, there are commercially available membranes that meet the above conditions. (Experiment of ultrafiltration) When carrying out this step, water, preferably deionized water, is added to the precipitate generated in the above-mentioned salting out step, and water/precipitate = 5 to 4
0 (weight ratio), more preferably, water/precipitate = 20 (weight ratio). At this time, the pH of the aqueous solution should be approximately within the neutral range in the first neutralization step, but if for some reason the pH of the aqueous solution changes.
If it is not within the range of H6.2 to 8.2, adjust it to within the neutral range using an appropriate acid or alkali (pH
If the pH is less than 6.2, the micelle aggregate of SE becomes low-molecular and loss due to leakage increases, and if the pH exceeds 8.2, hydrolysis of the SE itself tends to proceed. ). 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. It has been found that maximum filtration rates are obtained when within the temperature range of ~60°C. That is, when the filtration temperature is adjusted to 40 to 60°C, preferably about 50°C,
For the reasons described below, sucrose containing unreacted sugar, catalyst (K2CO
2) By-product salts derived from the filter, added neutral salts, and volatile components (dimethyl sulfoxide and dimethyl formamide) pass through the filtration membrane most efficiently together with water. The reason for this is that in the temperature range of 40 to 60°C, the molecules of SE micelle aggregates become gigantic, resulting in a decrease in the total number of micelle aggregates.
This is presumed to be due to the fact that substances that are not originally involved in the formation of micelle aggregates, such as unreacted sugars, are less susceptible to SH resistance, making it easier for unreacted sugars to pass through. Incidentally, as is well known, an SE aqueous solution generally exhibits its maximum viscosity between 40 and 60°C (see above, p. 103), which means that the micelle aggregate can have its maximum molecular weight within that temperature range. This fact suggests that 40 to 80℃
It is possible to explain the reason why unreacted sugars etc. show the maximum passing rate in the range of . Thus, the reaction mixture aqueous solution containing SE maintained at 40-60°C was pumped at 1-20 Kg/c+m2.
Pressurize to G and apply pressure as a driving source, pH 8.2
Contact with the ultrafiltration membrane in the hydrogen ion concentration range of ~8.2. Cellulose-based membranes are not only physically weak but also easily attacked by microorganisms, so they are not very desirable for practical purposes.Polysulfone reinforced with a support layer is preferable for practical purposes. or polyvinylidene fluoride. Both of these types of filtration membranes are currently commercially available, and the ice membrane is not only heat resistant, acid resistant, and alkali resistant, but also resistant to physical external forces and does not allow microorganisms to grow on the membrane surface. do not have. As mentioned above, when determining the molecular weight cutoff of a filtration membrane, S
Unreacted sugars, etc. are efficiently separated without H leakage,
It is important to select a product that also has a high filtration rate. As a result of investigation, the inventors found that there is no leakage of SH and the separation of unreacted sugars, by-product salts, and volatile components is not impaired. ,
Moreover, it is preferable that the molecular weight cutoff of the membrane is within the range of 1,000 to 100,000, which satisfies the cold condition of high filtration rate, and that there is no leakage of SH, and that it is suitable for industrial use. It has been discovered that a filtration membrane with a molecular fraction i of 5,000 is most suitable for processing on a large scale. If the molecular weight cut-off exceeds 5,000, SE leakage occurs, albeit slightly;
For membranes with a molecular weight cut-off of less than 100%, cancer hyperactivity is reduced. However, in either case, it does not bring about such a disadvantage that it is not industrially profitable. Among the currently reprinted filtration membranes, one suitable for the purpose of the invention is, for example, the ultrafiltration membrane sold by Toshi Engineering ■, which has the trade name <<TERP-E-5>> (polyvinylidene fluoride). ,((TERP-OF-10>>
(Polysulfone type) and <<TERP-) IF-100
>> (Polysulfone type) etc. According to the above filtration membrane ((TERP-HF-10>> (ultrafiltration membrane with molecular weight cutoff=10.000), p) l=
7.5, when the composition in the aqueous solution is as shown in Table 1 below, the temperature is 50
℃, and the driving pressure was increased to 5.0 Kg/crn'G, the separation rate of unreacted sugar was determined by the ultrafiltration membrane (with an effective area of 8 m').
(per unit), 4.7 Kgφ sugar/sugar amount time 7
This was an industrially sufficient separation rate, and the rate of separation of salts and volatile components by-produced from the catalyst was also sufficient. Incidentally, the removal rate of unreacted sugars, salts and volatile components from the catalyst can be sufficiently increased by adjusting the number of times the liquid is passed through the filtration membrane. In this way, by using an ultrafiltration membrane, unreacted sugars, catalyst (K
It is now possible to remove the by-product salts and volatile components from K2CO2) together with water, and in this way, unreacted sugars and catalysts can be removed using only wood and without using any solvents.
The objective of removing by-product salts and volatiles from 3) is achieved. Through the above ultrafiltration process, impurities such as volatile matter, sucrose, and salts are removed from the aqueous solution of the salting-out precipitate.
E can usually be recovered in the form of an aqueous solution with a solids concentration of 1 to 10%, but if the solids content exceeds 7%, the limit I
I! This is not very preferable because the amount of water and impurities that permeate through the membrane decreases, and in practical terms, a solids concentration in the range of 4 to 6% is preferable for industrial operations. The SE in the rootstock state is approximately slurry-like, and can be concentrated to a solid concentration of about 10 to 40% using, for example, a vacuum compressor, if necessary.

【作用】[Effect]

未反応の糖、未反応の脂肪酸メチルエステル触媒、石齢
、脂肪酸及び揮発分(残留する反応溶媒)を含むSE生
成反応混合物に酸を加えて中性領域のpHに調整後、水
、中性塩及びショ糖を加えて適当な温度下に塩析すると
、SE、未反応の脂肪酸メチルエステル、石噛及び脂肪
酸が沈殿すると共に、揮発分(残留する反応溶媒)が水
相側に移行するので、全く有機溶媒を使用せずに残留揮
発分を除去することができる。特に、式(3)、式(6
)及び式(7)の条件を満足させるように操作すること
によって、SEの損失が実質的に絶無の状態で残留溶媒
を除去することができる。 次いで、−h記塩析沈殿を氷に溶解後、限外11!過丁
程に付すことにより、本沈殿中に夾雑する揮発分や、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
た塩等の不純物が除去され、精製されたSEのスラリー
となるから、ここに全く精製溶媒を使用せずに、精製さ
れたシ、糖脂肪酸エステルを工業的に生産することが可
能となる。
After adding acid to the SE generation reaction mixture containing unreacted sugar, unreacted fatty acid methyl ester catalyst, stone age, fatty acid, and volatile matter (residual reaction solvent) to adjust the pH to a neutral range, water, neutral When salt and sucrose are added and salted out at an appropriate temperature, SE, unreacted fatty acid methyl ester, stone grains, and fatty acids precipitate, and the volatile components (remaining reaction solvent) migrate to the aqueous phase. , residual volatiles can be removed without using any organic solvents. In particular, equation (3), equation (6
) and formula (7), the residual solvent can be removed with virtually no loss of SE. Then, after dissolving the salting-out precipitate described in -h in ice, the limit of 11! By subjecting it to the distillation process, impurities such as volatile matter included in the main precipitation, unreacted sugar, added neutral salts, and salts produced by neutralization of the catalyst are removed, and the purified SE is Since it becomes a slurry, it becomes possible to industrially produce purified sugar fatty acid ester without using any refining 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
範囲とは直接の関係がないものである。 (以下余白) 夾簾叢二」 下表−2の組成で表される溶媒法SE反応混合物から反
応溶媒を留去した残液を乳酸で中和後、乾燥させた乾物
100kgに水1,000kgを加えて溶解させた。 (以下余白) 表−2 本エステル分布二モノエステル70%、ジエステル以上
30%。 草本ジメチルスルホキシド(以下同様)。 この水溶液に、ショ982.5kg及び50%乳酸カリ
ウム97.6kgを加えて、75℃まで加熱、昇温させ
ここに沈殿したケーキ(重量80kg、水分45%)を
濾別後、真空下に80℃で乾燥して得た固形物の組成を
調べたところ、下表−3の通りであった。 表−3 表−4 なお、上記ケーキより濾別された濾液中のSElを、ゲ
ル濾過クロマトグラフィー(GPC)法(上掲書B3頁
参照)で測定したところ、SEの存在は全く認ちれず、
かつ、反応溶媒のジメチルスルホキシドの95%が除去
されていた。 実施例−2 実施例−1にて濾別されたケーキ(重量eokg)の固
形分組成は、表−3に示した通りであるが。 このケーキに水を加え、下表−4の組成の水溶液を調製
した。 C以下余白) この水溶液をp)17.3に調整後、50℃に加熱し、
東しエンジニアリング■阪先の限外濾過膜((TERP
−ES−5>>  (分画分子435,000)ヲ装2
tl、り膜面v18ゴのスパイラル型4インチ円筒形加
圧濾過ユニットへ以下の条件で送液した。 送液圧力= 7.2〜9.8 kg/c+s2G温度=
51.2℃〜53.0℃ 濾過膜の排出速度= 2.1〜4.6(kg/分)濾過
膜の循環速度= 20.5〜23.2 (kg/分)1
0時間後、得られた580kgの濃縮溶液の溶解成分を
分析したところ下表−5の通りであった。 表−5 表−6 実施例−3 」−記実施例−2で得られた濃縮液580kgに水3.
000 kgを加えて、前例と略々同一の条件で処理し
たところ、下表−6のM1成の濃縮液が得られた。 (以下余白)
Hereinafter, embodiments of the invention will be specifically explained using Examples, but each example is of course for illustration only and has no direct relation to the technical scope of the invention. (Leaving space below) "Souji Konren" After distilling off the reaction solvent from the solvent method SE reaction mixture represented by the composition shown in Table 2 below, the residual liquid was neutralized with lactic acid, and then 100 kg of dried dry matter and 1,000 kg of water were added. was added and dissolved. (Margins below) Table 2: Ester distribution Dimonoester 70%, diester or more 30%. Herbal dimethyl sulfoxide (hereinafter the same). To this aqueous solution, 982.5 kg of salt and 97.6 kg of 50% potassium lactate were added, heated to 75°C, and the precipitated cake (weight 80 kg, moisture 45%) was filtered out, and then heated to 80° C. under vacuum. When the composition of the solid obtained by drying at ℃ was investigated, it was as shown in Table 3 below. Table 3 Table 4 In addition, when the SEI in the filtrate filtered from the cake was measured by gel filtration chromatography (GPC) method (see page B3 of the above publication), the presence of SE was not observed at all.
Moreover, 95% of the reaction solvent dimethyl sulfoxide was removed. Example-2 The solid content composition of the cake (weight eokg) filtered in Example-1 is as shown in Table-3. Water was added to this cake to prepare an aqueous solution having the composition shown in Table 4 below. Margin below C) After adjusting this aqueous solution to p) 17.3, heat it to 50 ° C.
Toshi Engineering ■ Sakasaki's ultrafiltration membrane (TERP
-ES-5>> (fractionated molecules 435,000) installation 2
The liquid was sent to a spiral type 4-inch cylindrical pressure filtration unit with a membrane surface of 18 mm under the following conditions. Liquid feeding pressure = 7.2 to 9.8 kg/c + s2G temperature =
51.2°C to 53.0°C Filtration membrane discharge rate = 2.1 to 4.6 (kg/min) Filtration membrane circulation rate = 20.5 to 23.2 (kg/min) 1
After 0 hours, the dissolved components of 580 kg of the obtained concentrated solution were analyzed and the results were as shown in Table 5 below. Table 5 Table 6 Example 3 580 kg of the concentrate obtained in Example 2 was added with 3.
000 kg was added and treated under substantially the same conditions as in the previous example, and a concentrated solution of M1 composition shown in Table 6 below was obtained. (Margin below)

【発明の効果】【Effect of the invention】

以ヒ説明]また通り、本発明は、溶媒法反応混合物から
精製用溶媒を使用しないで、精製されたショ糖脂肪酸エ
ステルの工業的製造を可能ならしめる手段を提供し得た
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SH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)精製用溶媒が製品に混入する懸念がないこと。 (4)@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。 4 図+rtiの簡単な説1’I] 第1図は、水1合計糖及び合計塩各縫の変化と、水相中
に溶存するS E 4Fとの関係を示す三角グラフであ
る。 第1図 特許出願人 第−工業製薬株式会社 一合計塩(’/、) 7に争合計塩◆合tf機= 100
As explained below, the present invention provides a means for industrially producing purified sucrose fatty acid ester from a solvent method reaction mixture without using a purification solvent. It has such great effects. (1) It becomes possible to purify SH using only inexpensive water. (2) There is no need to worry about solvent explosion or fire. There is no need for expensive explosion-proof electrical equipment. (3) There is no concern that the purification solvent will mix into the product. (4) Improving the sanitary environment at @ba. (5) It can be industrialized at low cost. 4 Figure + Simple explanation of rti 1'I] Figure 1 is a triangular graph showing the relationship between the changes in each stitch of water 1 total sugar and total salt and S E 4F dissolved in the aqueous phase. Figure 1 Patent applicant No.- Kogyo Seiyaku Co., Ltd. Total salt ('/,) 7 Total salt ◆ Total tf machine = 100

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、脂肪酸及
び揮発分を含む反応混合物を中性領域のpHに調整し、
水、中性塩及びショ糖を加えることにより生じる沈殿物
を水に溶解後、限外濾過することを特徴とするショ糖脂
肪酸エステルの精製方法。 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=1.0〜10.0% 脂肪酸=0.5〜10.0% 揮発分=3.0〜50.0% ショ糖脂肪酸エステル=15.0〜95.0%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 下記の関係式に従って、中性塩及びショ糖がpH調
製後の反応混合物の水溶液に添加される請求項1又は3
記載の方法。 合計塩量/水量+合計塩量+合計糖量=0.015〜0
.12かつ、 合計糖量/水量+合計塩量+合計糖量=0.025〜0
.20かつ、 合計塩量/合計糖量=0.4〜0.8 ここで、 合計塩量=加えられるべき中性塩量+触媒の中和によっ
て生成する塩量 合計糖量=加えられるべきショ糖量+当初からの未反応
糖量 7 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。 8 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。 9 反応混合物中の揮発分(残留する反応溶媒)の成分
が、ジメチルスルホキシド又はジメチルホルムアミドで
ある請求項1又は2記載の方法。 10 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。 11 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。 12 限外濾過膜の分画分子量が、1,000−100
,000である請求項1記載の方法。 13 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。 14 限外濾過時の反応混合物の水溶液のpHが、6.
2〜8.2である請求項1記載の方法。 15 限外濾過時の反応混合物の水溶液の温度が、40
〜60℃である請求項1又は14記載の方法。
[Claims] 1. In addition to the target sucrose fatty acid ester, unreacted sugar,
Adjusting the reaction mixture containing unreacted fatty acid methyl ester, catalyst, soap, fatty acid and volatiles to a pH in the neutral range,
1. A method for purifying sucrose fatty acid ester, which comprises dissolving a precipitate produced by adding water, a neutral salt, and sucrose in water, and then ultrafiltering the precipitate. 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 = 1. 2. The method according to claim 1, wherein: 0-10.0% fatty acid = 0.5-10.0% volatile content = 3.0-50.0% sucrose fatty acid ester = 15.0-95.0%. 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. Claim 1 or 3, wherein the neutral salt and sucrose are added to the aqueous solution of the reaction mixture after pH adjustment according to the following relationship:
Method described. Total salt amount/water amount + total salt amount + total sugar amount = 0.015 to 0
.. 12 and total sugar amount/water amount + total salt amount + total sugar amount = 0.025 to 0
.. 20 and total amount of salt/total amount of sugar = 0.4 to 0.8 where, total amount of salt = amount of neutral salt to be added + amount of salt produced by neutralization of catalyst Total amount of sugar = amount of SHORT to be added Amount of sugar + amount of unreacted sugar from the beginning 7 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. 8 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. 9. The method according to claim 1 or 2, wherein the volatile component (residual reaction solvent) in the reaction mixture is dimethyl sulfoxide or dimethylformamide. 10 The neutral salt added to the reaction mixture is common salt, mirabilite,
7. The method according to claim 1, wherein the salt is selected from the group consisting of potassium lactate and potassium acetate. 11. The method according to claim 1, wherein the ultrafiltration membrane is made of a polysulfone-based or polyvinylidene fluoride-based resin. 12 The molecular weight cutoff of the ultrafiltration membrane is 1,000-100
,000. 13 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. 14 The pH of the aqueous solution of the reaction mixture during ultrafiltration is 6.
2. The method according to claim 1, wherein the molecular weight is between 2 and 8.2. 15 The temperature of the aqueous solution of the reaction mixture during ultrafiltration is 40
15. The method according to claim 1 or 14, wherein the temperature is ~60C.
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