JPH08507464A - スチーミングにより多成分混合物を蒸留的に分離するための改善された方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 多成分混合物の基質の内の水蒸気−揮発性部分を容易に除去できる水蒸気流（５，７）を使用すること（スチーミング）により多成分基質の混合物の蒸留的分離を増強および／または促進する方法を開示する。この方法は、処理条件において流体である分離すべき基質（４，１９，１）を微細に分割した形態でスチーミングすることを特徴とする。好ましくは、操作圧力にて過熱された水蒸気を精製すべき液体相を蒸発させるために蒸発させるために特に少なくとも部分的に噴射ガスとして使用する。処理すべき基質は、多成分基質用の噴霧ノズルで噴射ガスにより細かくされる。この方法は、単にパラメーター、特に温度および操作圧力を適合させることにより広範囲の用途を有することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 スチーミングにより多成分混合物を蒸留的に分離するための改善された方法発明の分野 本発明は、水蒸気のストリームを使用して少なくとも部分的に有機由来の多成 分（複数成分）混合物の蒸留的分離を増強および／または促進して出発物質の水 蒸気−揮発性成分の除去を容易ならしめるための提案に関する。本発明の方法は 、「スチーミング（steaming）」という一般的な項目に含まれる工業規模で広く 使用されている精製工程に特に関連する。しかしながら、本発明の作用原理は、 その用途においては、これを越えるものである。一般的に、本発明は、出発物質 、より特に、水蒸気を蒸留補助手段（distillation aid）として使用できる処理 条件において液体である出発物質の蒸留による分離に関する。従来の技術 有機混合物の分離、特に、対応する有価物質またはその混合物を精製するため の水蒸気蒸留の作用原理は、長年にわたり確立された化学的知見であり、例えば エル・ガッテルマン（L．Gattermann）の「ディー・プラクシス・デス・オルガ ニッシェン・ヘミカーズ（Die Praxis des organischen Chemikers）」、第３３ 版（１９４８年）、ヴァルター・デ・グルイテル・ウント・コンパニー・フェル ラーク（Walter De Gruyter & Co．Verlag）の第２６〜２８頁および第２５２頁 に記載されている。ここに記載されている実験室で実施するための原理は、本明 細書では幾つかの特徴的な適用に言及することしかできないが、種々の方法で工 業分野に適用される。 植物および動物由来の脂肪および油の精製には、予備精製された物質のスチー ミング（または水蒸気吹き込み）を最後の工程の１つとして通常実施する多段階 の処理が含まれる。この特定の処理工程の重要な技術的目的は、予備精製物質を 脱臭することである。しばしば痕跡量でしか存在しない、望ましくない、特に不 快な臭いを発する不純物は、有用物質または有用物質の混合物から水蒸気蒸留に より除去される。しかしながら、スチーミングは、例えば天然脂肪および油から の短鎖脂肪酸の除去を容易ならしめるために、蒸留補助手段として使用すること もできる。このサブジェクトに関する文献は、例えば「ウルマンズ・エンツィク ロペディー・デル・テヒニッシェン・ヘミー（Ullmanns Encyklopadie der tech nischen Chemie）」、第４版、第１１巻（１９７６年）、第４７９〜４８６頁； カーク−オスマー（Kirk-Othmer）の「エンサイクロペディア・オブ・ケミカル ・テクノロジー（Encyclopedia of Chemical Technology）、第３版、第９巻（ １９８０年）、第８１６〜８２０頁およびイー・バーナージニ（E．Bernardini ）の「オイルシーズ、オイルズ・アンド・ファッツ（Oilseeds，Oils and Fats ）」、第II巻（１９８３年）、インタースタンパーローム（Interstampa-Rome） 、第VII章、第２２１〜２５１頁（脂肪および油の脱臭）の「ヴェジタブル・オ イルズ・アンド・ファッツ・プロセッシング（Vegetable Oils and Fats Proces sing）」が代表的なものである。この文献に記載されている精製方法は、水蒸気 蒸留またはむしろスチーミングの原理に基づいて工業規模で実施されるものであ るが、真空または高温で操作される。例えば、スチーミングは２〜３０ミリバー ルの圧力および１５０〜２９０℃の温度で実施される。使用する水蒸気の量およ び処理時間は、選択される特定のプロセスにより決められる。バッチ（回分式） プロセス、半連続プロセスおよび連続プロセスが知られている。これらの種々の プロセスにおいて、水蒸気は溶融して過熱された脂肪または油中を微細に分散さ れた形態で通過する。半連続および連続プロセスにおいて、他の補助手段を供給 して水蒸気と精製すべき油相との間の面積を増やしてよい。 より最近の刊行物に、デー・オステロート（D．Osteroth）の「タッシェンブ ーフ・フュア・レーベンスミッテルヘミカー・ウント・−テクノローゲン（Tasc henbuch fur Lebensmittelchemiker und-technologen）」、第２巻、シュプリン ガー・フェルラーク（Springer Verlarg）、ベルリン（１９９１年）、第１０１ 〜１０３頁がある。この刊行物は、真空下の水蒸気蒸留またはストリッピングを 用いて脂肪および油の精製において、臭気を発生し、また、味に悪影響を与え る物質をスチーミングにより除去する最近の技術に特に関する。該当する場合で は、味に影響を与え、また、臭気を発生する物質は、本質的には、遊離脂肪酸、 ステロール、トコフェロール等の他の揮発成分により同伴されるアルデヒドおよ びケトンである。装置に応じて、スチーミングプロセスは不連続、即ち、回分的 に、半連続的に、または連続的に実施できる。連続プロセスは、中程度〜比較的 大きいアウトプットの場合に広く採用されてきている。好ましい処理圧力は２〜 ５ミリバールであり、処理温度は２４０〜２６０℃であるが、油の種類により変 わる。新たに開発された流下薄膜型向流装置を使用することにより、水蒸気の消 費量を最小限、例えば油の量の１〜３％にすることができる。廃水問題を避ける ために、除去された有機成分を含む蒸気ストリームを処理する必要がある。 しかしながら、問題としている精製またはむしろ脱臭は、原料にとって重要で あるだけではない。化学合成により、また、天然産の原料の化学的転化により得 られる生成物にもそのような精製工程が必要である。脂肪酸の処理、脂肪アルコ ールの精製ならびに化粧品、薬品および食品分野における処理に適当である特に 液体のエステルの製造を、この場合の単なる例として挙げることができる。以下 の個々の代表例は単に例として挙げるものである：ゲルベアルコール、オレイン 酸エステル、大豆油エポキシド、イソプロピルミリステート（ミリスチン酸イソ プロピル）、トリアセチンなど。スチーミングによる精製を用いるのが工業的に 重要であるもう１つの典型的な分野は、少なくとも１つの活性水素原子を含む有 機化合物のエトキシル化および／またはプロポキシル化により製造された反応生 成物からエチレンオキシドおよび／またはプロピレンオキシド系の残留物を除去 する分野である。この種の化合物は、例えばノニオン界面活性剤として、または アニオン界面活性化合物の製造のための中間体として、極めて重要である。これ らは、例えば洗浄剤の分野において、また、広範囲な規模で、化粧品および薬品 助剤の分野で使用される。これらの製造から、最初に得られた反応生成物は痕跡 量のエチレンオキシドおよび／またはプロピレンオキシドならびに望ましくない 反応副生成物、例えばジオキサンを含む。アルコキシル化された誘導体からこれ らの残留物を除去することは、法的な要請であり、製造プロセスの必須の工程 である。この場合、望ましくない不純物を除去するための最初に得られる反応生 成物の水蒸気蒸留またはむしろスチーミングは、工業規模で実施されるプロセス 工程であり、例えばヨーロッパ特許公開（EP-A1）第０ ２８３ ８６２号、ド イツ国特許公開（DE-A1）第３４ ４７ ８６７号、米国特許明細書（US-PS）第 ４，１４３，０７２号およびこれらの中で引用されている文献を参照できる。 しかしながら、上述の作用原理の変法においては、精製すべき、好ましくは真 空下で精製すべき有用物質または有用物質の混合物を加熱し、その後、水蒸気蒸 留の原理に基づく蒸発および精製による部分的な濃縮に付すことも可能である。 追加の、場合により過熱された水蒸気をこの目的で使用できることは知られてい る。要すれば、比較的水分が少なく不純物が含まれない得られたプロセス生成物 を引き続いて水性配合物に転換することもできる。例えば、ドイツ国特許公開（ DE-A1）第３０ ４４ ４８８号および（DE-A）第３３ ４３ ８０２号を参照 できるが、これには減少したジオキサン含量のエーテルスルフェートの製造方法 が記載されている。 また、有機有用物質および有機有用物質の混合物の精製、特にその脱臭および ／または望ましくない不純物の除去を非凝縮性ガス相を蒸留補助手段として使用 して実施できることが知られている。この場合における好ましい蒸留補助手段は 、混合物からより揮発性の成分を除去するのを容易ならしめるために使用できる 気体の窒素であり、例えば日本国特許公開（Ｊ−ＡＳ）第５４１４／８１号を参 照できる。この文献によれば、ポリアルキレングリコール誘導体（例えば、乳化 剤、潤滑油ならびにプラスチック、洗剤および化粧品用出発原料などに使用する もの）は、９０〜１００℃／３０トールにおいて精製すべき液体に気体窒素また は水蒸気を注入することによる精製および脱臭に付される。食用油および／また は脂肪の上述の脱臭に関連して、非凝縮性不活性ガス、特に窒素を水蒸気の代わ りにストリッピング補助手段として使用することも最近提案されており、ヨーロ ッパ特許公開（ＥＰ−Ａ２）第０１５ ７３９号を参照できる。 米国特許明細書（ＵＳ−ＰＳ）第４，４４３，６３４号は、脂肪アルコールポ リグリコールエーテルの精製方法を開示し、この場合、精製すべき物質は、蒸気 の形態で不純物を除去できるチャンバーに噴霧される。液体出発物質基準で除去 すべき不純物を２重量％以下で含む対応する混合物が精製すべき出発物質として 記載されている。精製すべき物質は、不活性雰囲気内に噴霧され、圧力は、寸法 が５０〜１００μｍの液滴が形成されるように選択する必要があると記載されて いる。これらの液滴は数秒間不活性ガス雰囲気にさらされ、その後集められると 記載されている。窒素、ヘリウムおよびアルゴンが不活性ガスとして挙げられて いる。この噴霧処理により除去すべき不純物は、特に、エチレンオキシド、プロ ピレンオキシド、ジオキサン、水およびアルコールである。液体相は、引き続く プロセス工程において不活性ガス雰囲気中に繰り返し噴霧してもよい。 先のドイツ国特許出願（ＤＥ−Ａ）第４２ ３７ ９３４号において、出願人 は、湿潤剤、洗浄剤および／または清浄剤製品（出発物質）の分野からの有用物 質および有用物質の混合物の純度、特に臭気および色品質を改善するための方法 を開示し、この方法では、不純物含有物質を過熱水蒸気により処理し、漂白剤を 出発物質において使用して色を改善することを特徴としている。好ましい態様で は、不純物含有出発物質を微細な粒子形態で、特に水との混合物の形態で、過熱 水蒸気による処理に付して、要すれば、少なくとも部分的に乾燥する。この過熱 水蒸気による処理は、噴霧領域および／または流動床において最も好都合に実施 される。この先のドイツ国特許出願（ＤＥ−Ａ）第４２ ３７ ９３４号の開示 は、本発明の開示の一部分として特に引用により含めることができる。 この先の出願の教示事項は、（他の先の文献および出願人の名義によるドイツ 国特許出願に開示されているような）過熱水蒸気による乾燥原理を不純物を有す る出発原料に適用することにより、上述の種類の出発物質における、特に相当の 嗅覚上の改善を得ることができるという驚くべき知見に基づくものである。例え ば、過熱水蒸気を用いる乾燥により非常に有効な脱臭および最終的には対応する 分離効果も得ることができる。 過熱水蒸気を用いる乾燥の原理に関する情報は、以下の特許文献および出願人 の名義の先のドイツ国特許出願に見い出すことができる：ＤＥ−Ａ ４０ ３０ ６８８、ＤＥ−Ａ ４２ ０４ ０３５、ＤＥ−Ａ ４２ ０４ ０９０、Ｄ Ｅ−Ａ ４２ ０６ ０５０、ＤＥ−Ａ ４２ ０６ ５２１、ＤＥ−Ａ ４２ ０６ ４９５、ＤＥ−Ａ ４２ ０８ ７７３、ＤＥ−Ａ ４２ ０９ ４３ ２およびＤＥ−Ａ ４２ ３４ ３７６。蒸留により多成分混合物の分離を増強 および／または促進する以下に説明する本発明の教示事項は、ドイツ国特許公開 （ＤＥ−Ａ）第４０ ３０ ６８８号および上述の先のドイツ国特許出願に基づ く知見および作用原理に基づく。従って、この刊行物および引用した先の出願の 開示は、以下に説明する追加の知見および作用原理と組み合わせて理解すべきで ある本発明の開示の一部分として本明細書において特に含まれる。 本発明の教示事項を詳細に説明する前に、水蒸気蒸留の原理の理解を助けるた めに、工業的適用が全体として異なる分野を以下に挙げる。困難である蒸留的分 離が水蒸気蒸留の原理を用いることにより簡単にできることが知られている。例 えば、アルキルポリグリコシド（ＡＰＧ）の種類からノニオン界面活性成分を製 造する場合に未反応脂肪アルコールを除去することがヨーロッパ特許公告（ＥＰ −Ｂ）第０ ０９２ ８７６号および他の対応の出願に記載されている。この文 献によれば、ＡＰＧ含有粗生成物の蒸留は薄膜蒸発器において真空で実施される 。留去すべき遊離脂肪アルコールの除去は、出発原料を増大した表面を有する出 発物質（出発物質は薄膜蒸発器内の内部表面上に広げられる）を蒸発器を通過す る水蒸気のストリームにさらすことにより促進できる。発明の教示事項 従って、第１の態様において、本発明は、出発物質の水蒸気−揮発性成分の除 去を容易にする水蒸気のストリームを使用して少なくとも部分的に有機質の多成 分混合物の蒸留的分離（蒸留に基づく分離（distillation-based separation） 、以下、スチーミング（steaming）とも呼ぶ）を増強および／または促進する方 法であって、処理条件において液体である出発物質を微細に噴霧した形態でスチ ーミングすることを特徴とする。本発明の方法において、スチーミング処理は、 作用圧力下、過熱水蒸気を用いて実施する。１つの特に重要な態様において、精 製すべき液体相を噴射（または噴霧）ガス（propellent gas）の助けにより噴霧 す るが、この目的のために多成分スプレーノズル（multicomponent spray nozzle ）を使用するのが特に有利である場合がある。 しかしながら、この方法の変法では、噴射ガスの助けを借りないで、操作条件 において液体である少なくとも実質的に水を含まない出発物質を過熱水蒸気のス トリーム内に噴霧してよい。この態様は、噴射ガスが存在しない点に特徴がある が、微細に噴霧された有機液体相から過熱された水蒸気の周囲の連続相への操作 圧力における（大きく増加した表面積に由来する）容易な物質移動という利点を 損ねることなく、過熱水蒸気と精製すべきとの間で必要とされる特定の量比の緩 和を容易ならしめる。 別の態様では、本発明は、種々の技術分野におけるこの方法の適用に関する。 本発明が関連する重要な領域の１つは、精製、特に脂肪および／油を、例えば食 品として、化粧品分野において、および／または薬品助剤として使用できるよう にするための脱臭に関する。もう１つの適用分野は調味料（または風味料、flav oring）および調味料濃厚物の製造である。 もう１つの重要な適用は、湿潤剤、洗浄剤および／もしくは清浄剤製剤、特に 繊維製品の処理、例えば洗濯用洗浄剤において使用するもの、化粧品および／ま たは薬品助剤の分野からの植物ならびに／または合成由来の有用物質ならびに有 用物質の混合物の純度を向上させるためにこの方法を用いることに存する。 より特に、本発明は、アルコキシル化された有用物質およびアルコキシル化さ れた有用物質の混合物の精製、より特に不純物、例えばＥＯ（エチレンオキシド ）、ＰＯ（プロピレンオキシド）の未反応残分または１，４−ジオキサンのよう な副生成物の除去のために説明するような方法を用いることに関する。 しかしながら、更に、本発明の教示事項は、少なくとも部分的に非揮発性の混 合物の分離において蒸留補助手段として以下に説明する作用原理を全く一般的に 用いることにも関する。発明の教示事項の詳細 本発明の教示事項の重要な要旨は、以下の逆の事項に存する：例えば回分法に よる脂肪および油の常套の脱臭において、脱臭すべき液体は、連続相として最初 に導入され、他方、スチーミングに使用する水蒸気は、星形またはリング形状、 あるいは水蒸気用の複数の出口開口部を有する他の構造の注入システム（inject ion system）を介して微細に分散された形態で精製すべき連続液体相に導入され てそこを通過する。本発明の教示事項は、この原理とは逆のものである。処理条 件において液体である出発物質は、微細に噴霧された形態で水蒸気と接触するこ とになり、水蒸気は、一般的に連続相を形成する。 この逆の事項による結果として、液体相から蒸気相への物質移動にとって重要 である、処理すべき液体の単位体積当たりの液体面積が相当増加する。物質移動 にとって重要である液体の比表面積は、例えば１０²〜１０⁵倍、平均で約１０³ 倍増加させることができる。 実質的に増加した表面積を有するスチーミングすべき液体相をこの形態にする ことにより、本発明の目的に基づいて多成分混合物の水蒸気により行われる分離 の非常な増強および／または促進の可能性がもたらされる。１段階処理により例 えば脂肪および油を常套のようにスチーミングするには例えば６〜１０時間の処 理時間が必要であり、また、高度に開発された常套の連続処理においても数時間 の処理時間が必要であるが、本発明の方法を用いることにより、約数秒後に継続 する清浄（精製）結果を得ることができる。このことがもたらす利点は全く明白 である。非常に迅速な処理プロセスを用いることができるだけでなく、精製すべ き物質をある制限内でさらす温度を安全にコントロールすることも本発明に基づ いて可能となる。脱臭すべき液体を自体既知の方法により噴霧することができる 。この目的のため、単一成分および／または多成分ノズルならびに関連する方法 および方法のパラメーターに関する適当な技術は広範囲に入手できる。特に以下 に説明する本発明の第２の原理も適用する場合、噴霧状態において脱臭すべき物 質の長い時間滞留を維持する必要はない。要すれば、精製すべき物質を微細に噴 霧した状態に転換することおよび連続水蒸気相との相互作用は、数回繰り返して よい。既に使用した水蒸気および／または新しい水蒸気を個々の噴霧段階で使用 してよい。繰り返す噴霧サイクルは単一の装置において、あるいは複数の独立し た 連続の装置において実施してよい。繰り返し噴霧するプロセスを採用する場合で あっても、処理すべき物質は、たとえあるとしても数分以上高温にさらされるこ とは殆ど無い。とりわけ、独立した段階で使用する操作条件、特に操作圧力およ び温度の適合した最適な選択を緩和することもできる。 本発明の技術は、回分操作または連続操作にも用いることができる。本発明の 方法の特徴的な態様の例を添付図面の図１〜図３に例示しており、後でこれらを 詳細に説明する。 以下に説明する重要なプロセス原理は、処理すべき物質の特性によって変わる 、特定のプロセス圧力の適合および最適化により適用できることは明らかである 。従って、とりわけ処理すべき物質および除去すべき不純物の揮発性に応じて、 噴霧領域におけるスチーミングを常圧下または減圧下で、あるいは過剰圧力下で 実施することができる。基本的には、スチーミングに関する引用した従来技術の 開示および特定の数値的データをこの点に関して用いることができる。 特定の操作圧力を選択することにより、操作条件下の水の沸点が決まる。本発 明では、特定の操作圧力下で過熱された水蒸気を用いてスチーミングを実施する 。従って、常圧下で操作する場合、１００℃を越える温度で水蒸気相を維持する ことが好ましい。この点に関して特に重要な事項は、使用する水蒸気温度である 。過熱水蒸気に選択すべき特定の温度も幾つかのパラメーターにより影響を受け る、むしろ決められる。この点に関して重要なパラメータには、例えば水蒸気の 揮発性（揮発度）および処理すべき多成分混合物から蒸気相に転換すべき成分の 量が含まれる。しかしながら、考慮する必要があるもう１つの要因は、処理すべ き物質の全体としての温度敏感性である。以下に詳細に説明するように、噴霧領 域に入る時の温度も考慮する必要がある。この点に関して、過熱水蒸気を用いる 噴霧乾燥に関連して最初に引用したドイツ国特許公開（ＤＥ−Ａ）第４０ ３０ ６８８号にて説明されているように、以下の原理が勿論当てはまる：操作圧力 における水の沸点より低い温度にて過熱水蒸気内にスチーミングすべき物質を噴 霧すると、過熱水蒸気は、より低温の出発物質上に最初に自然に凝縮し、凝縮熱 が微細に噴霧された物質に伝達され、個々の液滴が操作条件下にて水の沸点まで 加熱 される。本発明の目的に基づく有効なスチーミングが起こるのは、個々の液滴に おいて水のこの沸点に到達した場合のみである。この種の個々の噴霧された液滴 において温度分布は、全く望ましくなることができ、特定の場合において選択的 に確立できる。しかしながら、一般的には、スチーミングすべき物質は、操作圧 力下における水の沸点に少なくとも実質的に相当する最低温度にて水蒸気相に噴 霧される。 過熱水蒸気の温度は、精製段階のために選択された特定の操作圧力の下におけ る水の沸点より好ましくは少なくとも１０〜３０℃、より好ましくは少なくとも ５０℃高い。基本的に、例えばスチーミングすべき物質の温度敏感性のような、 問題点が無いとすれば、水蒸気は明らかにより高い温度で使用する。従って、水 蒸気を精製段階の操作圧力における水の沸点より少なくとも１００℃、特に少な くとも１５０〜２００℃高い温度とするのが望ましい場合がある。 処理すべき多成分混合物の温度敏感性、水蒸気相のスチーミングすべき液体多 成分混合物に対する量比などの当業者によりこの点に関して考慮されるパラメー ターを使用して、重要な最終的な蒸気温度を用いることができる。（今や処理条 件下で水の特定の沸点からは分離された）水蒸気のこれらの操作温度は、例えば 約５００℃迄であってよく、好ましくは約１００〜４００℃の範囲内であってよ い。１００℃以下の温度で水蒸気を用いるのは、例えば１００℃より十分に低い 温度で損傷を受け易い混合物成分を含む、非常に温度敏感性の出発物質の処理の 場合だけである。この場合、水蒸気処理は、十分な真空において実施する必要が あるのは勿論である。 スチーミングによるそのような精製工程に関する従来技術は、水蒸気相の操作 圧力および温度の最適な組み合わせに関する適当な参照事項を提供する。先に引 用した適当な文献によれば、天然脂肪および油のスチーミングによる既知の脱臭 は、非常に減圧の条件、例えば１〜２０ミリバールの範囲にて、同時に、１００ ℃を十分に上回る高い物質温度、例えば１５０〜２７０℃の範囲の温度を使用し て行われる。本発明の方法は、勿論、温度および圧力のそのような極端な組み合 わせも含む；使用する過熱水蒸気の温度はスチーミングすべき液体の温度に実質 的に相当してよく、要すれば、その温度より低くてもよいが、一般的には液体の 温度より高い入口温度を選択する。使用する過熱水蒸気を介して追加の蒸発エネ ルギーを導入する可能性を勿論もたらす本発明のこの特定の態様は、水蒸気相を 用いて物質を除去することを促進および／または増強することに関して最適な結 果をもたらす。 従って、本発明の方法では、特に操作温度において液相として存在する精製す べき易流動性物質を好ましくは過熱された水蒸気のストリーム内に噴霧し、引き 続いて液相を水蒸気相から分離する。関連する段階の有用な設計の詳細は、以下 に、添付の図１〜図３の説明において記載している。本発明の教示事項の特に好 ましい態様に関して先に説明した特定の要旨を予め説明する。 問題としている本発明の態様において、精製すべき液体相は、噴射ガスに助け られて噴霧される。対応する噴霧装置、特にスプレー（噴霧）ノズルの種々の構 造は、適当な従来技術から知られている。例えば、グルントラーゲン・デル・ヘ ミッシェン・テヒニーク（GRUNDLAGEN DER CHEMISCHEN TECHNIK）、フェルファ ーレンステヒニーク・デル・ヘーミッシェン・ウント・フェルヴァンテル・イン ドゥストリーエン（Verfahrenstechnik der chemischen und verwandter Indust ウント・フランクフルト・アム・マイン（Aarau und Frankfurt am Main）（１ ９７１年）、第３０８〜３２３頁のハー・バウエル（H．Brauer）の「グルント ラーゲン・デル・アインファーゼン−・ウント・メールファーゼンシュトレーム イチ・レーフェブレ（A．H．Lefebvre）の「アトマイゼイション・アンド・スプ レイズ（Atomization and Sprays）」、ヘミスフィア・パブリッシング・コーポ レイション（Hemisphere Publishing Corp.）、ニューヨーク（１９８９年）、 第１０〜２０頁；ケミカル・エンジニヤリング（Chemical Engineering）、第２ 巻、ユニット・オペレーションズ（Unit Operations）、第２版（１９６９年） 、パーガモン・プレス（Pergamon Press）、オックスフォード／ニューヨーク、 第６０２〜６１７頁；およびアール・エイチ・ペリー（R．H．Perry）らの「ケ ミ カル・エンジニヤリング・ハンドブック（Chemical Engineering Handbook）」 、第５版（１９７５年）、マックグロー−ヒル・ブック・カンパニー（MacGraw- Hill book Co.）、ニューヨーク、の「フェイズ・ディスパージョン／リキッド −イン−ガス・ディスパージョン（Phase Dispersion/Liquid-in-Gas Dispersio ns）、第１８−６１〜１８−６５頁を参照できる。 本発明の特に好ましい態様では、多成分噴霧ノズルおよび噴射ガスを使用する 。本発明の最も重要な態様では、過熱水蒸気を少なくとも部分的に噴射ガスとし て使用する。今問題としている本発明の教示事項の最も重要な点に関して、最も 重要な態様は、液体の多成分混合物を噴霧して微細に分散された液体相に転換す る唯一の噴射ガスとして過熱水蒸気を使用することである。驚くべきことに、過 熱水蒸気を噴射ガスとして使用する場合、（恐らく噴霧プロセスを伴う強い混合 のために）液体相から過熱水蒸気相に分離すべき成分の移動が、特定のプロセス サイクルにおいて達成される精製結果を１秒の何分の１かで達成できる程度まで 促進される。本発明の方法の操作のモードおよび利点は容易に理解できる。一般 的に液体相の薄膜を展開して極めて薄い層を形成することを含む、引用されてい る文献において説明されているように噴霧液滴の特定の形成方法を考慮すると、 本発明の手段による促進は、精製結果に関する限り、理解できる。更に、適当な 多成分ノズルを選択することによりこの効果を促進させることに関してプロセス エンジニアの一般的な専門知識を、本発明の教示事項の範囲内において適用でき る。 １つの態様では、本発明の教示事項は、使用する実質的に全ての水蒸気を精製 すべき液体相の噴霧における噴射ガスとして使用することを可能にする。しかし ながら、重要な態様では、部分的なストリーム、特に過熱水蒸気の部分的なスト リームにより噴霧室においてガス相の所定方向の流れを追加的に確立して保持す ることができる。例えば、噴射ガスとしての過熱水蒸気により液体を下向きに噴 霧して、他方、同時に過熱水蒸気の部分的ストリームが噴霧された物質に対して 向流で上向きに流れるように、垂直に配置された反応室を操作することができる 。 本発明によれば、本発明の方法の特別な特徴ならびにドイツ国特許公開（ＤＥ −Ａ）第４０ ３０ ６８８号および先に引用した出願人の他の先の出願の開示 に基づく過熱水蒸気による乾燥との近接した関係により、実質的に水を含まない 出発物質をスチーミングによる精製に付すこと、および水を含む出発物質を噴霧 領域において過熱水蒸気を用いる処理に付してそれによりスチーミングによる精 製を少なくとも部分的な乾燥と組み合わせることの双方が可能となる。 最初に説明したように、本発明の方法の重要な変法は、精製すべき液体、少な くとも主として有機質の出発物質を、過熱水蒸気系の噴射ガスを使用せずに、過 熱水蒸気のストリームに微細に噴霧することを特徴とする。噴霧プロセスにおい て作動媒体として過熱水蒸気を用いないことにより（この態様において、単一成 分ノズルを既知の方法で使用できる）、精製すべき有機液体の基本単位量当たり に使用する過熱水蒸気の量を特に減らすことができる。既知の方法で噴霧する液 体の液滴の寸法を調節して噴霧液体を極めて微細に保持することにより、このよ うな態様においても、有用な精製結果が数秒で、あるいは極端な場合では数分で 得られる程度まで、噴霧液体相から周囲の過熱水蒸気の連続相への物質を促進で きる。より特に、要すれば引き続く段階における操作パラメーターを同時に緩和 すると共に、数段階の操作の最初において説明したこの特定の可能性のある態様 を利用することができる。そのような多段階プロセスを用いる場合、要すれば、 噴射ガスとしての過熱水蒸気を用いる噴霧および噴射ガスを用いないで連続の過 熱水蒸気相への有機液体相の噴霧の２つの操作原理を相互に組み合わせることも 可能である。 本発明により選択されて用いられる特定の操作段階の操作（運転）パラメータ ーは、従来技術の適当なパラメーターに対応する。従って、操作圧力は、低揮発 性の出発物質、例えば脂肪および／または油、あるいは天然由来の物を精製する 場合、約１〜５０ミリバール、より特に約３〜３０ミリバールの範囲で選択して よい。比較的低い揮発性の処理生成物および／または合成の出発物質に同じこと が当てはまる。しかしながら、本発明の教示事項の重要な態様では、噴霧領域に おける精製は、常圧または穏やかな減圧の下で実施する。本発明の方法の特に好 ましい態様において噴射ガスとして過熱水蒸気を使用することにより物質移動の 促進を増大させることによって、これまで必要であると考えられていたように操 作圧力を比較的低い値まで減らすことを行わない場合であっても、しばしば分離 を有効に実施することができる。この場合、簡素化されてスチーミングによる精 製のプラントおよび運転コストを節約できるという重要な可能性が存在する。 必要な過熱水蒸気の特定の量は、考慮すべきパラメーターにより、特に出発物 質の選択および出発物質を熱にさらす程度により、また、選択された特定の方法 により決まる。通常、使用する水蒸気の量は、噴射ガスとして過熱水蒸気を使用 する態様の場合、精製すべき物質の約１〜３０重量％、好ましくは約５〜２０重 量％である。過熱水蒸気の噴射ガス効果無しで単一成分ノズルを使用する態様に おいて、スチーミングすべき出発物質基準で約２〜１０重量％の範囲の水蒸気の 量が特に有利であり得る。噴射ガスを用いない態様に特に適当な出発物質は少な くとも実質的に水を含まない。水の含量が１０重量％未満、より良くは５重量％ 未満、特に１〜３重量％未満の有機有用物質が好ましい。 噴霧される物質の平均の液滴寸法は技術的に可能な範囲であり、例えば２０〜 ５００μｍ、特に５０〜２００μｍである。特定の操作段階における処理時間は 秒のオーダーであり、この場合、先に説明したように、多段階操作により増やし てよいが、そのような場合であっても、常套のスチーミングプロセスと比較した 場合、たとえそれが非常に発展したものであっても、まだ極めて短い。 本発明の教示事項を添付の図１〜図３を参照して説明するが、これらは実質的 に水を含まない出発物質の処理に関する。 図１および図２は、操作温度において液体であり、噴霧できる物質の回分的脱 臭を模式的に図示する。特定の装置を適当に選択することにより、回分的脱臭は 、常圧および減圧の双方で実施できる。 図１は、タンク１の壁が断熱されている、および／または加熱システム２が供 給されているタンク１における回分式脱臭を示す。タンクのヘッド（上）部分に はデミスター３が設けられており、これは、例えば種々の水蒸気通過性充填材の 形態であり、その下に１またはそれ以上の噴霧ノズル４が配置されている。図示 したこの場合、噴霧ノズルは、噴射ガスとしての過熱水蒸気により操作される多 成分ノズルである。水蒸気の一部分は、過熱器６およびライン５を経由して多成 分ノズル４に送られる。要すれば、水蒸気の一部分は、タンク１の底部分に配置 された分配器（ディストリビュータ）要素７に供給してよい。ポンプ９により、 精製すべき液体８はタンク１の底からライン１０を経由してポンプ除去されて、 場合により、熱交換器１１に通され、噴霧ノズル４に供給される。蒸気相に入り 込んだ不純物を含む過熱水蒸気はライン１２を経由してポンプ１３により取り出 される。過熱水蒸気は、熱交換器１４および１５においてコントロールされた冷 却に付されてよく、それにより、ポンプにより取り出された物質の凝縮部分をラ イン１６、１７および１８を介して除去することができる。本発明のスチーミン グにより物質８を適当に精製した後、このバッチを取り出して、精製すべき物質 の新しいバッチをパイプ１９を介して装置に導入する。 カラムで回分的に脱臭する方法を模式的に図２に示すが、重要な要素は図１に 示したものに対応する。しかしながら、既知のタイプのものであり、例えば蒸留 および吸収に用いる最近の分離カラムにおいて使用される充填要素２０が、追加 の相分離補助手段としてタンク１の底部分ある液相８と噴霧ノズル４との間に追 加的に配置されている。金属および／またはプラスチックの対応する充填要素は 、標準的な作用要素（working element）、特に分離カラムにおける蒸留、吸収 および脱着により分離するためのものである。例えば、ゲブリューデル・ズルツ ァ レンコロネン（Produktbereich Chemtech Trennkolonnen）、ヴィンテルツール （Winterthur）、スイス（２２．１３．１６．２０−Ｖ．９１−１００）のパン フレット「トレンコロネン・フュア・デスティラチオーン・ウント・アプゾープ 用の分離カラム）」を参照できる。 図２に示すように１またはそれ以上の充填材２０により物質を分離することが できるので、発泡する傾向を有する混合物を処理するカラムにおいても液体相と 気体相との間の分離が容易になる。この場合および図１に示すような装置におい て、タンク１の底の液体８の量を本質的に必要なように選択することができる。 本発明の多段階スチーミングを図３に示すが、これは、連続操作を基本とする ものである。 場合により加熱可能なカラム２１は、十分に水蒸気を通過させることができる 分離要素２２および２３により３つのセクションに分割されている。この水蒸気 通過性分離要素２２および２３は、既知の方法により形成してよく、例えば適当 な多孔板（シーブ・プレート）または泡鐘板（バブル・プレート）などにより形 成してよい。分離要素２２および２３の機能は、一方では、その上側面に蓄積し ており、また、ポンプ２５によりパイプ２４を経由して導入される液体生成物（ 上方カラム部分）またはポンプ２６によりパイプ２７を経由して第１噴霧ノズル ２８に導入される液体相が、分離カラムの特定のセクションの底にて液体相を取 り出して必要であるように更に輸送できるようにして、より下方の反応室に入り 込むのを防止することである。 ポンプ２５によりライン２４を経由して送られる粗生成物は、熱交換器２９で 加熱され、カラム２１の頂部（ヘッド）に導入される。ライン３０を経由してカ ラム２１の頂部から出る除去すべき不純物を含む作動水蒸気は最初に、カラムの 上方頂部において新しく供給される液体との激しい交換にもう１度付される。図 ３では、バブル・プレート３１はこの目的のために供給されている。この分離要 素は、上昇する不純物含有水蒸気において気体相と液体相との間の分離を確実に するために特に用いることができる。シーブ・プレート２２の上方では、液体が ライン３２を経由してポンプ２６により取り出され、噴霧ノズル２８に直接的に 送られ、そこで、噴射ガスとしてライン３３および３４を経由して導入される過 熱された新しい水蒸気により液体相は微細に噴霧される。図３においてバブル・ プレートとして再度示され、また、ガスと液体相との間の最初の分離を行う分離 要素３５に噴霧された液体は当たる。ガス相は、シーブ・プレート２２を通過し て上昇し、ライン３０および熱交換器３７を経由してポンプ３６により分離カラ ムから取り出される。 液体相は、分離要素３５の下方端部でその要素から出てシーブ・プレート２３ により集められる。ポンプ３９により、集められた連続の液体相は次にライン３ ８を経由して、噴霧ノズル４０を含む次の噴霧領域に送られる。この噴霧領域に おいて、液体相はライン３３および４１を経由して導入される新しい水蒸気を用 いて再度本発明に基づいて処理される。この処理段階で噴霧される液体は充填材 ４２に当たる。図２を参照した先の説明および対応する充填材２０の説明は、こ の処理段階にも当てはまる。 ２段階で精製された液体は充填材４２を通過して下方に行き、分離カラムの底 に集まり、そこで、ライン３３および４３を経由して分配器要素４４に供給され る過熱された新しい水蒸気により再度処理してよい。 ポンプ４６により、精製された液体をカラムの底部にてライン４５を経由して 排出し、熱交換器２９において導入される粗生成物により冷却してライン４７を 経由して取り出す。 図１および図２ならびに図３の双方の場合、操作圧力は、必要なように選択で き、分離カラムの内部で所定の方法で調節してよい。ポンプ１３および３６は常 圧または真空付近で圧力を調節するのに特に適当である。個々の生成物の成分の 揮発度が大きいために加圧（過剰圧力）で操作することが望ましい場合、ポンプ （図１および図２の９ならびに図３の２５、２５、３９および４６）は液体生成 物のストリームを送るのに特に適当な作用要素である。 最初に説明したように、本発明の教示事項は、実質的に水を含まない物質の処 理および水を含む物質の処理の双方に適用できる。本発明の方法を実施するため の共通する要件は、操作条件下で処理すべき多成分混合物を微細に噴霧する、よ り特に噴射ガスとして過熱水蒸気を使用して行うことが技術的に可能でなければ ならないことである。対応する水を含む物質の使用に関する本発明の教示事項お よび本発明に基づく方法によるその物質の処理の態様を以下に詳細に説明する。 本発明の教示事項は、幾つかの特別な態様に分けることができることは直ちに 理解されよう。これは、一方では、出発物質の特徴、特に水の含量に関するもの ならびに操作条件下および通常の条件下における水を含まない有用物質または水 を含まない有用物質の混合物の物理的特性に起因する。他方、可能な特別の態様 の融通性は、本発明の教示事項の目的から誘導される：本発明の教示事項は、常 套の脱臭の意味における分離を達成することを目的とするだけでなく、有用物質 または有用物質の混合物の乾燥も本発明の方法の範囲内に含まれる場合がある。 従って、個々の場合に使用すべき特定の装置および用いるべき手段は、特定の物 質の相互関係および達成すべき目的により大部分は決まる。本発明の技術的プロ セスの広い適用範囲は、本発明の教示事項を考慮して本発明の教示事項の背景に 一般的な専門家の知識を適用することにより使用できる。個々の特徴的な例を以 下に説明するが、完全であるというわけではない。 第１の特別な態様において、プロセス条件下で乾燥する必要があり、また、好 ましくは軽質の水蒸気−揮発性不純物を除去する必要がある、操作条件下で水を 含む出発物質を本発明の処理に付すことができる。しかしながら、基本的には、 水を含む有用物質または水を含む有用物質の混合物から水を除去することは、本 発明の教示事項における蒸留的分離として解釈することができ、従って、この場 合では、出発物質を（好ましくは適当な多成分ノズルを用いて）微細に噴霧する ための噴射ガスとして過熱水蒸気を使用することにより乾燥を促進する場合であ っても、本発明の教示事項の態様を代表することができる。しかしながら、本発 明の教示事項の特定の要旨は、このような純粋な乾燥を、実際に遭遇することは 殆どない特別な場合とするものである。工業規模の操作において遭遇する種類の 有用物質または有用物質の混合物は、本発明の方法のスチーミングおよび同時の 乾燥工程の間に水蒸気相により排出される不純物を少なくとも痕跡量含むのがし ばしばである。このことは、湿潤剤、洗浄剤および／または清浄剤製剤の分野の 有用物質および有用物質の混合物ならびに本発明の開示の一部分として既に含ま れている出願人の先のドイツ国特許出願（ＤＥ−Ａ）第４２ ３７ ９３４号に おいて説明されている関連する有用物質の先に説明した精製に特に当てはまる。 この先の出願の実施例において、処理すべきスラリーは窒素を噴射ガスとして使 用する２成分ノズルにより噴霧され、過熱水蒸気により向流で乾燥される。しか しながら、本発明の教示事項に基づいて、過熱水蒸気を噴射ガスとして使用する 。このようにして、使用する混合物の精製および乾燥の結果は双方とも実質的に 向上し、また、促進することができる。 より特に、先に引用した先の特許出願の教示事項は、乾燥後に固体である精製 物質および精製物質の混合物の製造にも関する。本発明の教示事項は、そのよう な有用な物質またはそのような有用な物質の混合物の、水を含み、噴霧可能な製 剤にまで及ぶ。そのような物質の処理において得られる結果およびその目的に対 するパラメーターは、最初に引用した出願人の先のドイツ国特許出願（ＤＥ−Ａ ）第４２ ３４ ３７６号の対象である。これにより、この先の出願の開示事項 は、本発明の開示事項の一部分として再度含められる。この先の出願は、過熱水 蒸気を用いて乾燥される物質中にて微孔性構造を形成してそれを固定できる方法 、および（これに基づいて）これまで知られていない方法で問題としている生成 物範囲から有用物質の混合物を配合できる方法について開示している。 上述の態様において、本発明の教示事項は、スチーミングによる使用する有用 物質または有用物質の混合物の精製および使用する水含有製剤の乾燥のコンビネ ーションを含み、出願人の先のドイツ国特許出願（ＤＥ−Ａ）第４２ ３４ ３ ７６号からの要素を同時に考慮する。 従って、本発明の教示事項は、過熱水蒸気にさらされる条件においても、粒子 およびその内部構造の連続孔（open pores）が相互に付着するのが大部分防止さ れる程度に塑性ならびに表面粘着性が制限された連続孔内部構造を有する固体を スチーミングおよび過熱乾燥条件において形成するのに適当である、易流動性の 噴霧可能な水含有製剤の形態において固体の有用物質または有用物質の混合物を 使用することを特徴とする方法に自体関する。これに関連して、乾燥状態におい て好ましくは固体であり、非粘着性である、水溶性および／もしくは微細粒子の 水不溶性の無機ならびに／または有機助剤を使用して有用物質または有用物質の 混合物を処理することが特に重要である。 しかしながら、第２の態様において、本発明の教示事項は、通常の条件下で自 由に流動する水含有製剤の形態で有用物質または有用物質の混合物を処理するこ とも含む。この場合においても、望ましくない水蒸気−揮発性成分の分離を過熱 水蒸気による完全または部分的な乾燥と組み合わせるのが有利である場合がある 。この種の物質の一例は、少なくとも１つの反応性ヒロドキシル基を含む化合物 の水を含有するアルコキシル化生成物（通常の条件では液体）、例えばノニオン 界 面活性成分の対応する水含有製剤である。そのようなアルコキシレートの主たる 用途は、プロセス生成物中に存在する残留物、例えばエチレンオキシド（ＥＯ） および／またはプロピレンオキシド（ＰＯ）ならびにアルコキシル化の副生成物 として生成する望ましくない環状エーテル、例えばジオキサンを実質的に完全に 除去することを前提としている。本発明は、これらの望ましくない痕跡量の不純 物の有効な分離および所定の程度まで本来水を含んでいる物質の同時乾燥のため の単一のプロセスを提供する。 一般的専門家の知識を考慮すると、個々の場合のそれぞれにおいて選択すべき プロセス手段および処理装置は生成物の性質により決められる条件に適合する必 要があることは容易に考えることができよう。本発明の全ての態様は、本発明に 基づいて必要な水蒸気が充填された噴霧領域を形成するために、微細な噴霧性、 より特に噴射ガスとして過熱水蒸気を使用する噴霧性を前提としている。第１噴 霧段階の後で操作条件下で流動性を保持していた有用物質または有用物質の混合 物は再度噴霧することができ、このようにして多段階プロセスに送られる。固体 成分に転換される、特に同時乾燥により転換される有用物質および有用物質の混 合物は、本発明の方法の意味において第２のプロセス段階に容易に送ることがで きない。そのような場合において、第２操作段階を実施する必要があるなら、乾 燥した物質を最初に噴霧可能な液体製剤に戻す必要がある。 １つの好ましい態様において、本発明の教示事項は、精製される物質からの分 離後、出発物質の排出成分を含む過熱水蒸気相から出発物質のそのような成分を 少なくとも部分的に除去する工程を含む。このようにすると、有用物質をその含 有水蒸気相から分離して回収することができ、また／あるいは排水廃棄の問題を 防止できる。しかしながら、要すれば、精製した水性相を再循環することもでき る。 基本的には、不純物含有水蒸気相を当業者に既知のいずれの方法により処理し てもよい。この目的のために、一般的な技術者の知識を用いることができる。本 発明の方法のこの第２の操作工程のために膜技術を使用することが特に有効であ ることが判った。この点に関して一般的な技術者の知識は、例えばイュ・イー・ ディトネルスキー（JU．I．Dytnerskij）の「メンブラーンプロツェッセ・ツア ・トレヌング．フリュッシガー．ゲミッシェ（Membranprozesse zur Trennung f lussiger Gemische、液体混合物を分離するためのメンブレンプロセス）」、フ ェブ・ドイチャー・フェルラーク・フュア・グルントシュトッフインドゥストリ ー（VEB Deutscher Verlarg fur Grundstoffindustirie）、ライプツィヒ（Leip zig）、１９７７年およびエム・チェリアン（M．Cheryan）の「ウルトラフィル トレーション・ハンドブック（ULTRAFILTRATI0N HANDBOOK）」、テクノミック・ パブリッシング・カンパニー，インコーポレイテッド（Technomic Publishing C o.，Inc.）、ランカスター（Lancaster）、バーゼル（Basel）、１９８６年によ り代表される。 選択される膜のタイプおよび性質ならびに使用すべき特定の技術に基づく特定 の膜分離プロセスの選択および適合は、分離すべき特定の混合物により決まる。 不純物含有水性相は、単一段階または数段階で処理してよい。適当な膜の選択は 、マイクロフィルトレーション（精密濾過）〜ウルトラフィルトレーション（限 外濾過）およびナノフィルトレーション（nanofiltration）〜逆浸透の範囲にわ たる。この場合も、特定の技術的プロセスは、分離すべき混合物の適当なパラメ ーターにより決まる。 図４および図５は、出発物質からの一般的には通常の条件における蒸気相の凝 縮の後に分離すべきフラクションの吸収により液体相として蓄積する水性凝縮相 に関する対応する分離可能性を模式的に示す。 図４において、本発明の水蒸気処理は、不純物含有廃水蒸気または廃水の処理 と組み合わせられている。水蒸気処理工程は、２段階カスケード装置で実施され るが、以下の手順を採用している： 熱交換器４８およびライン４９を経由してタンク５０の頂部にスチーミングす べき物質を供給し、そこで、１またはそれ以上の噴霧ノズル５１により物質を微 細に噴霧する。ライン５３を介してタンク５０の下方部分にある分配器要素５４ に、新しい水蒸気を熱交換器５２において必要な操作温度に加熱した後に供給し て過熱水蒸気の連続相を形成する。もう１つの可能性は、ライン５５を経由して １またはそれ以上の噴霧ノズル５１に噴射ガスとしてのこの過熱水蒸気を少なく とも部分的に供給することである。 タンク５０の底において、水蒸気処理液体をライン５７を経由してポンプ５６ により除去して、ライン５８を経由して第２噴霧タンク５９の頂部に供給し、そ こで、１またはそれ以上の噴霧ノズル６０により微細に噴霧する。ライン６１お よびタンク５９の下方部分にある分配器要素６２を介して新しい過熱水蒸気をこ の噴霧領域に供給する。別法では、ライン６３を介して噴射ガスとして過熱水蒸 気を噴霧システム６０に全部または部分的に再度供給してよい。第２噴霧領域５ ９の底から、水蒸気処理液体をポンプ６４によりライン６５を介して取り出して 、ライン６６を経由して取り出すことができる。 取り出された水蒸気−揮発性成分を含む過熱水蒸気相をライン６７を介してタ ンク５０の頂部から、また、ライン６８を介して第２タンク５９から取り出して 、凝縮器６９に供給して、そこで凝縮させる。貯まる液体をライン８４を介して 中間タンク７０に供給する。中間タンク７０に集められた水性相は、排出する有 機成分を含んでいるが、これを中間タンク７０の底からライン７１を経由してポ ンプ７２および７３により取り出して、ライン７４を経由して膜分離装置７５に 供給する。透過物（液）は半透膜７６を通過して、ライン７７を経由して取り出 すことができ、例えば常套の廃水処理ステーションに送ることができる。膜を通 過しない保持物（液）はライン７８を介して取り出す。これをライン７４を経由 してポンプ７３により部分的に循環してよい。回路から取り出すべき成分をライ ン７９を介して取り出す。本発明の脱臭処理により出発物質から排出されるこれ らの成分のその後の利用は、それらの潜在的な価値により決まる。これらが有用 な物質である場合、これらを追加の処理に付すか、あるいは再使用してよい。し かしながら、例えば焼却することにより、これらを分解してよい。 最後に、図４は、凝縮器６９に蓄積する非凝縮性ガス相を処理する方法を示す 。送風機８０の影響の下、非凝縮性ガス相をライン８１を経由して固体吸収剤が 充填された塔（タワー）８２に供給し、吸収剤に付着させる。第２吸着塔を設置 することにより、既知の方法で吸収された物質の交互の（１つずつの）脱着を実 施する。吸着成分は、例えばライン８３を経由して、保持タンク７０に供給して 、 その後、ライン８４を経由して凝縮器６９から供給される凝縮物と一緒に上述の ように処理してよい。 図５は、過熱水蒸気を使用する先の精製段階（図示せず）からの液化凝縮物を 膜分離する方法の変法を示す。出発物質の排出成分を含む過熱水蒸気相の凝縮物 は、ライン８４を経由してホールドタンク７０に供給され、ライン７１を通って ポンプ７２および７３ならびにライン７４を経由して第１膜分離段階７５に送ら れる。透過物は半透膜７６を通過してライン７７を通って取り出される。保持物 はライン７８を経由して第１膜分離段階を出て、ポンプ７３によりライン７４を 経由して部分的にリサイクルしてよく、また／あるいはライン７９を経由して取 り出して、更に処理して、また／あるいは分解してよい。 ライン７７を経由して取り出される第１膜分離段階の透過物はホールドタンク ８５に供給され、ライン８６を経由してポンプ８７および８８ならびにライン８ ９により第２膜分離段階９０に送られる。透過物は、半透膜９１を通過して、ラ イン９２を経由して例えば十分に精製された廃水として取り出される。保持物は 、ライン９３を経由してこの第２膜段階を出て、ポンプ８８によりライン８９を 経由して少なくとも部分的にリサイクルしてよい。代わりにまたは同時に、図示 するように、保持物をライン９４を経由してリサイクルして、第１膜分離段階の ホールドタンク７０に戻してよい。 図示するこの２段階凝縮物精製方法において、連続的な分離段階において分離 効率が段階を経て増加する半透膜を用いるのが特に有用である場合がある。例え ば、第１段階におけるマクロフィルトレーションを次の段階におけるウルトラフ ィルトレーションまたはナノフィルトレーションと組み合わせてよい。しかしな がら、第２分離段階は、逆浸透に基づくものであってもよい。ウルトラフィルト レーションおよびナノフィルトレーションまたはウルトラフィルトレーションお よび逆浸透の組み合わせも勿論可能である。最後に、２を越える分離段階を相互 に組み合わせることも可能である。 本発明の作用原理は、広い適用範囲を有する。完全なものではないが、以下の 用途を例として挙げることができる：脂肪および／または油、例えば食品、化粧 品および／または薬品助剤の分野において使用するもののスチーミング、特に脱 臭のためのもの；植物および／または合成由来の有用物質および有用物質の混合 物、特に湿潤剤、洗浄剤および／もしくは清浄剤製品、例えば繊維製品処理の分 野において使用するもの、化粧品ならびに／または薬品助剤の分野のものの純度 の向上；アルコキシル化された有用物質およびそのような有用物質の混合物の精 製、特に上述の種類の不純物を除去するための精製。 しかしながら、広範囲に述べると、本発明の教示事項は、少なくとも部分的に 小さい揮発度の混合物の分離における蒸留補助手段としてとりわけ適当である。 特定の操作条件、特に温度および圧力を適合させることにより、水蒸気蒸留によ り簡素化される分離原理を有効に適用することができる。ＡＰＧ製造において遭 遇する反応混合物から過剰の遊離脂肪アルコールを上述のように分離することは 、本発明のこのような潜在的な適用の典型的な例である。しかしながら、例外的 な場合における重要な用途は、さもなければ出発物質からの除去が困難である水 の残留分を単に有効に除去すること、従って、そのような有用物質および有用物 質の混合物の有効な乾燥であっても全くかまわない。この場合においても、本発 明の方法は、（そのパラメーター、特に温度および圧力を適合させることにより ）常套の分離方法においてはしばしば達成することが困難であり、また、コスト を要する結果をもたらす。 水蒸気により補助される蒸留を基本とする混合物の分離（steam-aided distil lation-based separation）のための本発明の方法は、非常に広い範囲の可能な 態様において有利に適用できる。しばしば技術的に相当の困難性を伴う少量、特 に非常に少量の厄介な不純物の除去は、出発物質の相当量または大部分を蒸留残 分から分離する必要がある水蒸気蒸留による混合物の分離と同じ程度に簡単に有 効かつ技術的に達成できる。この一例は、過熱水蒸気相に排出され、その後、そ れから分離されて回収される調味料（flavorings）の回収である。 実施例 実施例１ 反応ベッセルにおいて脂肪酸のグリセロールとのエステル化によるグリセロー ルトリオレエート（ミリトール（Myritol、登録商標）、ヘンケル社（Henkel KG aA）の製品）の生成を１８０〜２２０℃にて触媒を用いて実施した。反応により 蓄積する水を最初に常圧にて、次に減圧にて除去した。エステル化反応を約１５ 時間継続した。次に、精製ベッセルにおいて、１０％水酸化ナトリウム溶液によ りエステルから酸を除去し、洗浄して真空にて乾燥した。漂白剤としての珪藻土 による漂白および濾過の後、脱臭段階において残留脂肪酸含分を除去する。 この目的のため、噴射ガスとしての過熱水蒸気を使用して、グリセロールトリ オレエートエステルを２成分ノズルを介して垂直に配置された脱臭ベッセル内に 噴霧する。エステルはベッセルの底に集まり、噴霧ノズルにポンプにより戻す。 同時に、過熱水蒸気を注入システム（injection system）を介して脱臭ベッセル 内に液体に対して向流で供給する。水蒸気は、それに同伴される臭気発生物質と 一緒に、水蒸気ジェット圧縮機およびウォーターリングポンプ（water ring pum p）から成る真空システムから排出される。ベッセルおよびノズルの寸法ならび に運転パラメーターを以下の表１に示す。 ２段階脱臭の後、遊離脂肪酸の含量は、１．０２重量％から０．０８重量％に 減少した。３段階脱臭の後、遊離脂肪酸の含量は、０．０１重量％未満に減少す る。グリセロールトリオレエートの臭気を以下の表２にて評価しているが、これ は遊離脂肪酸の残留含分（重量％）に関する数値で示している。 実施例２ 手順は、実施例１に記載の手順と同様である。セトステアリル（cetostearyl ）アルコール（ラネッテ・オー（Lanette Ｏ、登録商標）、ヘンケル社製）を２ 成分ノズルを用いる噴霧により脱臭する。 セトステアリルアルコールは、高級飽和脂肪アルコール、主としてセチルアル コールおよびステアリルアルコールの混合物である。これは、皮膚親和性の基礎 物質であり、エマルジョン、特にクリームおよび酸性化ヘアートニックならびに 薬用軟膏用のエマルジョン安定化特性を有するコンシステンシー因子である。製 造プロセスから存在する短鎖遊離脂肪アルコール（Ｃ₁₀〜Ｃ₁₄）は、不快な臭気 により製品の品質を下げる。これらの脂肪アルコールの９５重量％は、２段階脱 臭プロセスにおいて除去される。 以下のプロセス条件を確立する： セトステアリルアルコール： 通過量 １０ｋｇ／ｈ 温度 １５０℃ 水蒸気： 通過量 ４ｋｇ／ｈ 圧力 ４バール 温度 １５０℃ 脱臭ベッセルにおいて２０バールの圧力とした。後でフレーク状となった無臭 のセトステアリルアルコールの特徴的データを以下に示す： ヨウ素価： ０．１ ヒドロキシル価： ２１８ 密度（６０℃） ０．８２ｇ／ｃｍ³ 実施例３ 手順は、実施例１および２と同様である。この場合、アルキルポリグリコシド （ＡＰＧ）の合成の後に残留する残留脂肪アルコール（鎖長Ｃ_12-18）を除去す る。 ＡＰＧは直接合成（単一段階プロセス）により調製したが、この場合、脂肪ア ルコールに溶解しないグルコースを脂肪アルコールと直接反応させてアルキルポ リグリコシドを生成する。この反応混合物は、ＡＰＧ３０重量％および脂肪アル コール７０重量％から成った。大部分の過剰脂肪アルコールは、１０ミリバール ／１６０℃にて薄膜流下型蒸発器で除去した。残留脂肪アルコール含量は８重量 ％であった。３段階脱臭装置において、この残留脂肪アルコール含量を規格によ り必要とされている１重量％未満まで減らす。この目的のために、精製すべきＡ ＰＧ出発物質を噴射ガスとして過熱水蒸気（１６０℃）を使用して２成分ノズル （直径１ｍｍ）を介して噴霧する。操作パラメーターは以下のようであった： −アルキルポリグリコシド： 通過量 １０ｋｇ／ｈ 温度 １８０℃ −水蒸気： 通過量 ３ｋｇ／ｈ 圧力 ４バール 温度 １６０℃ 集まる粘稠なＡＰＧペーストをポジティブ・ディスチャージ（正圧排出、posi tive discharge）により脱臭ベッセルから取り出す。これを水により希釈して活 性基質含量が６０重量％となるようにして漂白する。約１６０℃の高温における 脂肪アルコール除去の第２段階の短い滞留時間により、僅かな褐変が起こったに 過ぎない。従って、水性ＡＰＧペーストをＨ₂Ｏ₂により漂白する必要は殆どない 。５０重量％の活性基質を含む水性形態において、ＡＰＧ製品は約４０℃にて自 由に流動する。 実施例４ 手順は、実施例１〜３に記載した場合と同様である。大豆油を脱臭した。酸化 的および加水分解的化学または酵素反応により大部分生成した望ましくない臭気 発生物質および味阻害物質を脱臭により除去する。問題にしている物質は、主と して脂肪族の飽和および不飽和のＣ_6-10の一連のアルデヒド、脂肪族ケトン（メ チルヘプチル、メチルノニル、メチルウンデシルケトン等）および低分子量脂肪 酸である。更に、漂白工程により土臭い臭気が油につく。水素化により典型的な 水素化臭および味が生じる。水素化大豆油は、３７種までの揮発性化合物、主と して高級アルデヒド、ケトン、ラクトンおよびアルコールを含む。大豆油（Ｔ＝ ２４０℃）を２成分ノズルを介して噴射ガスとしての過熱水蒸気を用いて噴霧し た。１７０℃まで過熱した水蒸気（ｐ＝１バール）をインジェクターを介して導 入した。ベッセル圧力は５ミリバールであった。４サイクル後、最終の遊離脂肪 酸含量は０．０４重量％であった。官能試験は、肯定的であった。 実施例５ 手順は、実施例４に記載した場合と同様であった。オリーブ油を脱臭した。油 の温度は２２０℃であった。臭気および味に関する必要な品質は４サイクル後に 達成される。 実施例６〜１１ 手順は、実施例４および５に記載した場合と同様であった。脱臭に使用した油 、ベッセル内部圧力（ミリバール）および２成分ノズル（噴射ガスは過熱水蒸気 ） を介して噴霧される油の温度を以下の表３に示す。 精製すべき物質の４サイクル後に、嗅覚的に許容できる結果が得られる。 実施例１２ 手順は、実施例１に記載した場合と同様であった。以下のようにして調製した カプリル／カプリン酸トリグリセリドを脱臭した。 触媒の存在下、１２０〜２００℃にて常圧下でグリセロールをＣ_8-10脂肪酸と 反応させてトリエステルを生成させる。その後、減圧度を高めてエステル化反応 を継続する。全反応時間は約１４時間であった。２１０℃にて真空下（１０ミリ バール）で過剰の脂肪酸を除去した後、窒素を用いるスチーミングを同じ運転条 件で実施する。反応生成物を冷却し、漂白して濾過する。次に、以下の条件下で 、過熱水蒸気で噴霧することにより脱臭を実施する（２成分ノズル、直径０．５ ｍｍ、脱臭ベッセル内の圧力５ミリバール、噴射ガスとしての過熱水蒸気）： カプリル／カプリン酸トリグリセリド： 通過量 ８ｋｇ／ｈ 温度 １８０℃ 過熱水蒸気： 通過量 ７ｋｇ／ｈ 温度 １８０℃ 圧力 １バール ５サイクル後、この方法からの製品は無臭となった。 実施例１３および１４ 手順は、実施例１２の場合と同様であった。脱臭すべき出発物質は、Ｃ_16-18 脂肪酸混合物およびｎ−ブタノール／イソブタノールからそれぞれ調製されたｎ −ブチルステアレート（実施例１３）およびイソブチルステアレート（実施例１ ４）である。 精製すべきエステルの出発温度および脱臭ベッセル内の圧力（ミリバール）を 以下の表４に示す。 ５サイクル後、この方法からの製品は無臭となった。 実施例１５〜２１ 以下の表５に示す脂肪アルコールおよびエトキシル化脂肪アルコールを、２成 分ノズル（噴射ガスとしての過熱水蒸気）を介して、追加的に加えられる過熱水 蒸気に対して向流で噴霧することにより、実施例４〜１４と同様に脱臭する。以 下の表５に、脱臭すべき出発物質、その温度および脱臭ベッセル内の操作圧力（ ミリバール）を示す。 生成物は、５サイクル後、満足すべき状態に精製された。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 パーツ、カトレーン ドイツ連邦共和国 デー―40593 デュッ セルドルフ、ハウス―エント―シュトラア セ 116番 (72)発明者 シェック、ハンス ドイツ連邦共和国 デー―27612 ロクス シュテット、ヘルマン―アルマース―シュ トラアセ ９アー番 (72)発明者 コツマ、ヨーツェフ ドイツ連邦共和国 デー―40789 モーン ハイム、ゲシュヴィスター―ショル―シュ トラアセ 63番 (72)発明者 ヴィーデマイヤー、ロルフ ドイツ連邦共和国 デー―40223 デュッ セルドルフ、ズイートベルトゥスシュトラ アセ 118番

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．出発物質の水蒸気−揮発性成分の除去を容易ならしめる操作圧力下にて過 熱水蒸気によるスチーミングにより少なくとも部分的に有機質の多成分混合物の 蒸留的分離を増強および／または促進するための方法であって、操作条件下で液 体であり、過熱水蒸気の形態の噴射ガスの助けにより噴霧される出発物質を、微 細な噴霧された形態でスチーミングすることを特徴とする方法。 ２．精製すべき液体相を多成分ノズルにより噴霧する請求の範囲第１項記載の 方法。 ３．精製段階の操作圧力の下における水の沸点より少なくとも５０℃、好まし くは少なくとも１００℃、より好ましくは少なくとも１５０〜２００℃高い温度 で水蒸気を使用する請求の範囲第１項または第２項記載の方法。 ４．精製すべき液体は、過熱水蒸気のストリームに噴霧され、その後、液体相 および水蒸気相を相互に分離する請求の範囲第１〜３項のいずれかに記載の方法 。 ５．操作条件の下における水の沸点に少なくとも実質的に相当する温度にて水 蒸気処理すべき液体を噴霧する請求の範囲第１〜４項のいずれかに記載の方法。 ６．処理すべき物質の揮発性および除去すべき不純物に応じて、常圧もしくは 減圧、あるいは加圧にて噴霧領域を運転する請求の範囲第１〜５項のいずれかに 記載の方法。 ７．精製すべき液体相および使用すべき水蒸気の温度を相互に適合させる、好 ましくは少なくとも実質的に同じにし、特に好ましくは使用する過熱水蒸気の温 度を比較的高くする請求の範囲第１〜６項のいずれかに記載の方法。 ８．水蒸気温度は約５００℃まで、好ましくは約１００〜４００℃の範囲であ る請求の範囲第１〜７項のいずれかに記載の方法。 ９．実質的に水を含まない物質を水蒸気処理に付す請求の範囲第１〜８項のい ずれかに記載の方法。 １０．水含有物質を噴霧領域において過熱水蒸気による処理に付し、要すれば 、同時に少なくとも部分的に乾燥する請求の範囲第１〜８項のいずれかに記載の 方 法。 １１．室温にて液体および／もしくは固体である不純物を含む有用物質または そのような有用物質の混合物の水性溶液、エマルジョンならびに／またはサスペ ンジョンを方法に付して、水蒸気処理および少なくとも部分的な乾燥の双方を実 施する請求の範囲第１〜８項および第１０項のいずれかに記載の方法。 １２．操作温度にて固体である有用物質またはそのような有用物質の混合物の 水性製剤を、水蒸気処理および過熱水蒸気による乾燥の組み合わせ分離に付す請 求の範囲第１〜８項ならびに第１０項および第１１項のいずれかに記載の方法。 １３．過熱水蒸気にさらされる条件においても、粒子および／またはその内部 構造の連続孔が相互に付着するのが大部分防止される程度まで塑性および表面粘 着性が制限された連続孔内部構造を有する固体を形成するための処理条件下にて 適当である、水含有製剤の形態で固体の有用物質または有用物質の混合物を使用 する請求の範囲第１２項記載の方法。 １４．好ましくは固体であり、乾燥状態において非粘着性である、水溶性およ び／もしくは微細粒子の水不溶性の無機ならびに／または有機助剤を使用して有 用物質または有用物質の混合物を処理する請求の範囲第１〜１３項のいずれかに 記載の方法。 １５．出発物質を多段階水蒸気処理、特に微細に噴霧された形態で多段階処理 に付し、少なくとも１つの段階において噴射ガスとして過熱水蒸気を使用する請 求の範囲第１〜１４項のいずれかに記載の方法。 １６．噴射ガスを使用しないで、操作条件下で液体である少なくとも実質的に 水を含有しない物質を過熱水蒸気のストリーム内に噴霧する請求の範囲第１〜１ ４項のいずれかに記載の方法の別の方法。 １７．精製すべき出発物質の水含量は、１０重量％未満、好ましくは５重量％ 未満、より好ましくは３重量％未満である請求の範囲第１６項記載の方法。 １８．１またはそれ以上の不純物含有水蒸気相は、好ましくは、水蒸気相の凝 縮の後に膜分離方法を用いて、出発物質から取り出した成分を含まないようにす る請求の範囲第１〜１７項のいずれかに記載の方法。 １９．水蒸気処理、特に、脂肪および／または油、例えば、食品、化粧品およ び／または薬用助剤用として使用するためのものの脱臭、ならびに調味料および 濃縮された調味料の回収のための請求の範囲第１〜１８項のいずれかに記載の方 法の使用。 ２０．アルコキシル化有用物質およびアルコキシル化有用物質の混合物の精製 、特にＥＯ、ＰＯの未反応残留物または１，４−ジオキサンのようなそれらの副 生成物のような不純物を除去するための請求の範囲第１〜１８項のいずれかに記 載の方法の使用。 ２１．少なくとも部分的に低い揮発性の混合物の分離における蒸留補助手段と しての請求の範囲第１〜１８項のいずれかに記載の方法の使用。 ２２．湿潤剤、洗浄剤および／もしくは清浄剤製品の分野からの植物ならびに ／または合成由来の有用物質および有用物質の混合物、特に繊維製品の処理の分 野、例えば洗濯用洗剤、化粧品および／または薬品助剤に用いるものの純度の向 上のための請求の範囲第１〜１８項のいずれかに記載の方法の使用。