JPS5950298B2 - 溶媒抽出法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、溶媒抽出、詳しくは脱油された油性種子を水
性アルコール溶液で処理して蛋白濃縮物を調製する方法
に関する。

大豆、綿実、落下生、ごまの実、ひまわりの実の如き油
性種子は、高濃度の蛋白質を含有し、他の成分としては
、繊維質、油脂及び炭水化物を含んでいる。

ところで、油性種子中の炭水化物は、しばしば特異な好
ましくない香りを伴ない、又未処理の種子を人間の食用
に供した場合鼓膜の原因となるので、先ず油脂分を除去
するため、ヘキサンの如き溶媒でフレーク状種子から油
を抽出し脱油フレークとなし、その後炭水化物を選択的
に抽出する溶媒で脱油フレークから炭水化物を抽出し、
残留物として蛋白濃縮物を得ることが知られている。

又上記蛋白濃縮物を食物にまぜるとか、更に処理して、
高級食品（ｓｕｐｅｒｉｏｒｉｓｏｌ一ａｔｅｓ）を製
造することも知られている。大豆蛋白濃縮物とは脱油さ
れているが未変性の白色大豆フレークから炭水化物を抽
出することにより得られるものであつて、市販規格（ｃ
ｏｍｍ−ｅｒｃｉａｌｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）によれば
少くとも７０％の蛋白質を含むものである。ここで使用
される、脱油された、いわゆる白色大豆フレークは、種
子から外皮をはぎとつた後ヘキサンで油を抽出した残り
のフレーク状物質から溶媒を除去することにより得られ
るものである。溶媒の除去は、蛋白質の変性（この程度
は、蛋白溶解性又は分散性により測定される）を最少限
にとどめるため、過熱することなく、ゆるやかに加熱す
ることにより行なわれる。炭水化物は、高濃度アルコー
ル溶液を用いると殆んど蛋白質を抽出することなく、脱
油されたフレークから選択的に抽出されることは、公知
である。

特にエタノールは、微量のエタノールが製品に含まれて
も弊害がないから好ましいアルコールといえる。

実用上炭水化物の選択抽出のために用いられる水溶液中
のアルコール濃度は、５０〜７５重量？（以下単に％と
いう）である。

上記範囲の下限未満の濃度すなわち５０％未満の濃度で
は、種子中の炭水化物が比較的に溶けやすいので、炭水
化物の抽出を最小限の溶媒で行なうことができ、蒸発に
よる溶媒回収も最小限の熱と装置コストで行なうことが
できるという利点を有するが、以下の欠点を有する。

すなわち、炭水化物抽出に選択性がなく、同時に蛋白質
を抽出すること、フレークがかゆ状になり取扱いが困難
であること、及び抽出されたフレークを絞り出した後で
もかなりの溶媒が残ることである。更に蛋白質は、５０
％未満のアルコールを含有する水性アルコールと接触す
ると急速に変性するので、高蛋白分散性を有する蛋白濃
縮物を得たい ｊ場合、上記低濃度アルコールは用いら
れ得ないことが知られている。

逆に上記範囲の上限を超える濃度すなわち７５％を超え
る濃度の水性アルコール溶液を選択的炭水化物抽出溶媒
として用いた場合、炭水化物に対して比較的貧溶媒であ
るという欠点があるが、フレークが軟化しないこと、フ
レークに付着せる残余の溶媒を脱溶媒前に抽出フレーク
からより完全に絞り出すことができること及び蛋白変性
を最少に抑えることができること等の利点がある。

溶媒が高濃度アルコールの場合でも低濃度アルコールの
場合でも抽出に要求される溶媒のフレークに対する比率
は、普通油性種子抽出プロセスで用いられている溶媒の
フレークに対する比率に比べて高い。商業的には、油は
、大豆フレーク１ポンド（０．４５Ｋ７）当Ｉ）１ポン
ド（０．４５Ｋｆ）以下のへキサンを用いて向流抽出に
より大豆から除去されているが、水性アルコールによる
抽出の場合、フレークに対する溶媒の量は、処理される
フレーク１ポンド（０．４５Ｋｆ）当り３〜１０ポンド
（１．３５〜４．５Ｋｆ）必要とされ、この比率は、ア
ルコール濃度の増加、抽出温度の低下及び白色大豆フレ
ークの初期蛋白含量の減少とともに増加させることが必
要とされる。

粒状油性種子の抽出に関しては数多くの装置、方法が開
示され採用されてきている。

例えば、粒子（Ｐｅｒｔｉｃｕｌａｔｅｓ）を各工程に
１個の浸漬器（ＳＯａｋｅｒ）を装備した向流工程で溶
媒に浸漬し運搬した後固液分離する方法、粒子と溶媒を
塔（ＣＯｌｕｍｎ）又はコンベヤー中で向流接触させる
方法等があるが、これらは余り好ましい方法とは言えな
い。

粒子がフレーク状のとき、これらがミセラ中でかなり砕
壊、粉末化しトラブルとなるからである。

油性種子を抽出する場合、粒子層（Ｂｅｄｓ）を形成さ
せ、そこに溶媒を浸透させる方法すなわちパーコレーシ
ヨン抽出が浸漬抽出に勝つていることは、経験で確かめ
られており、その理由は、粒子層自身がミセラの優れた
フイルタ一であること、抽出後の粒子が脱溶媒に先立ち
重力により排出されること、粒子層が粒子と溶媒との接
触に大きく寄与すること及び装置の機械的損傷がないこ
とである。米国特許第２８４０４５９号明細書に開示さ
れた回転抽出器は、既に商業的に採り入れられて訃り、
パーコレーシヨン抽出の原理となつているものである。
本発明の目的は、脱油フレークをミセラ中に浸漬させて
フレークを膨張させ、自由排出セル（Ｆｒｅｅｄｒａｉ
ｎｉｎｇｃｅｌｌｓ）に導入し、そこでフレークを徐々
に濃度を低下させたミセラと接触させ最後に新規溶媒と
接触させることにより達成される。

抽出されたフレークは、必要なら圧縮し脱溶媒前の溶媒
含量を減少させてもよい。

蛋白分散性を保持する必要があるならば、白色大豆フレ
ークは少くとも５６％（乾燥基準）の蛋白質を含有する
ことが必要であり、又、１００′Ｆ（３７．８℃）以下
の温度で少くとも６５％の濃度のアルコールで抽出する
必要がある。

本発明に卦いては、白色フレークの抽出溶媒としてメタ
ノール、エタノール又はイソプロパノールの如き水件ア
ルコールが用いられ、大豆蛋白濃縮物が得られる。

以下に本発明について詳述する。一般に大豆フレークは
、まず波形ロール（ＣＯｒｒｕｇａｔｅｄｒＯｌｌｓ）
を用いて豆を４〜８個の断片に破砕し、その後この断片
の外皮を取り、熱と湿気で軟らかくし、更になめらかな
口ール（ＳｍＯＯｔｈｒＯｌｌｓ）の間をころがすこと
により得られ、普通約０．５インチ（ １．２７Ｃ−Ｆ
ｒＬ）の直径、０．０１０インチ（ ０．０２５ｃｍ）
の厚さを有する。他の油性種子も同様な方法でフレーク
とされるが、単に粉砕することにより最高約０．２５イ
ンチ（ ０．６４ｃｗＬ）の粒径のフレークを得ても良
い。次にヘキサンで大豆フレークを抽出するためには、
大豆フレーク層を形成させ、このフレーク層をヘキサン
で流液させながら〔すなわちフレーク層を液体（ヘキサ
ン）で満たし、液体レベルがフレーク層上面を維持する
ような速度でヘキサンを自由排出ふるい（Ｆｒｅｅ−Ｄ
ｒａｉｎｉｎｇｓｃｒｅｅｎ）上のフレーク層に注ぎな
がら〕、１２ガロン／分／平方フイートでヘキサンを浸
透させる。

流液速度は、層深と無関係である。

粒子層を形成させるためには、先ずミセラ中でフレーク
をスラリー状とし、このスラリーをふるい上に注ぐのが
良い。

かくすることにより、形成された層は、均質であり、空
隙がないものとなる。

粒子が多くの微粉末を含む場合には、これら微粉末が形
成層表面にたまり、不透過層を形成する。

それ故に上記回転抽出器の如くパーコレーシヨン抽出器
を用いる油性種子抽出プラントでは、抽出されるべき粒
子又はフレークを調製する場合微粉末の形成は避けるの
が好ましい。白色フレークを得るために必要とされるヘ
キサン抽出工程及び脱溶媒工程を経た大豆フレークは一
般にこの両工程で破壊され、白色フレークは、直径が０
．２５インチ（ ０．６４ｃ１ｒＬ）以下であり、６０
メツシユふるい通過の微粉末を少くとも３％含有する。

このような微粉末は、水性アルコール溶液で抽出される
フレーク層の透過性を確保するため除去される。アルコ
ール抽出に供される白色フレークは、現在勤物飼料及び
／又は大豆粉製造プラントで得られており、白色フレー
ク中の微粉末は動物飼料及び／又は大豆粉に戻せばよい
ので都合がよい。白色フレークは、水性アルコールに浸
漬された時かなり膨張し、例えば普通の白色大豆フレー
クのかさ密度は、約２５１ｂ／Ｃｕ．ｆｔ．（ ０．４
ｔ／ｄ）であるが、５９重量％エタノールに１０分間浸
漬した時約１８１ｂ／Ｃｕ．ｆｔ．（ ０．２９ｖ／Ｃ
ｌｌｔ）のかさ密度となり、未抽出フレークの所定量を
保持するための層の体積は、３９％増加する。フレーク
層は、ミセラと接触されたとき膨張に抵抗し、層の高さ
の増加を抑止することができるが、これにより殆んど透
過性のない層が得られる。膨張に必要とされる時間は、
油性種子の種類により異なり、本発明者が確認したとこ
ろによれば大豆フレークを水性エタノールで膨張させる
場合最低５分必要であり、アルコール濃度の増加、温度
の低下とともにその時間は増加する。

浸漬後においても白色フレークは、エタノール溶液が透
過しにくい層を形成し、この透過性の悪さは、新しく作
られたフレークをヘキサンが透過する場合よりもはなは
だしい。

これは、粒径が小さくなつていること及びフレークの膨
張、軟化に起因する。５０％エタノールで透過性の層を
形成することは可能であるが、本発明者は透過性を確保
するため最低濃度５５％を用いた。

６０メツシユを通過する微粉末をふるい分け除去した普
通の白色大豆フレークの浸透層を流下する６０％アルコ
ールの流液速度は５ｇｐｍ／平方フイートである。

溶媒として５９％エタノールを用いて大豆蛋白濃縮物を
作るためには、向流抽出器内の溶媒フレークに対する比
率は少くとも１２であることが必要と考えられていたが
、本発明者は、本明細書に開示された方法で向流抽出を
行なう場合フレークに対する溶媒の比率が４と低くても
白色フレークから７０％以上の蛋白質含有の製品を得る
ことを見い出した。

以下、添附図面に示した望ましい実施例に基づいて本発
明を更に詳述する。

本発明の方法は、従来公知の如何なるパーコレーシヨン
抽出器でも実施できるが、ここで用いた装置は、コンベ
ヤー又はタンクを装備したもので、そこで抽出器に導入
される前に少くとも５分間フレークがミセラ中に浸漬さ
れる。

第１図は、回転抽出器の展開図を示し、ローター（ＲＯ
ｔＯｒ）１０は、複数（例えば１８個）のセル１２に分
割されている。

ローター１０は、固定室１４〜２６の上を右に動くよう
に示されている。

大豆蛋白濃縮物を製造する場合、白色フレークを管口２
９を経由して傾斜コンベヤー３０に連続的に導入するが
、この傾斜コンベヤー３０は、浸漬器（ＳＯａｋｅｒ）
として又抽出器（常圧又はそれ以下）からの気体漏れに
対する液体シールとして働く。

フレークはコンベヤー３０でポンプ３２から運ばれたミ
セラとともにスラリー状となり、このスラリーは連続的
に動いているローター１０のそれぞれの空のセル１２に
順次落とされる。各セル１２の底部にある多孔ドア（Ｐ
ｅｒｆＯｒａｔｅｄｄＯＯｒ）３４からいくらかのミセ
ラが排出し、フレークは、パーコレーシヨン層を形成す
る。溶媒は、ライン３６を経て、そこで矢印で示された
方向に回転しているローター１０の各セル１２に入り、
各層を順次浸透し固定室２６に排出され、それからポン
プ２８によりローター１０の回転と逆方向に運ばれ、放
射状多岐管３８に達する。

いくらかの抽出物を含有する溶媒は、各層に順次分布さ
れ、固定室２４に排出され、該固定室２４からローター
１０の回転と逆方向に多岐管４０へポンプ輸送される。
このように溶媒は、フレークと逆方向に動き、徐々に濃
度を増す。溶媒経路の末端で、固定室１８に排出された
液は、固定室１４へ循環するミセラと混合され、コンベ
ヤー３０中でスラリーを形成するに十分なミセラを与え
る。

フレーク経路の末端で各ドア３４が開き、抽出残フレー
クは、ホツパ一４２に落下し、ここからスクリユ一４４
によって除去される。

ドアは、その後新しいフレークが管口４６からセルに供
給される前に閉鎖される。

各ドア３４の多孔板は、その下に末端でのみ開く固体板
４８を備えてもよく、これにより各セル１２からの排出
液が与えられた時間で単一の固定室に入るようにするこ
とができる。放射状多岐管５０，５２，４０及び３８を
適当に位置し、調節することにより層を通過する溶媒の
経路は、可能な限り向流となり、バイパスしたりフレー
クを循環する溶媒は殆んどない。

各セルの水平面積は、多岐管からの計算量が層を流液さ
せるように定められる。

以下の実施例は、本発明の方法の条件を示すものである
。

以下の実施例では、フレークをミセラ中で１０分間浸漬
し、その後長さ８フイート（２．４ｍ）、直径２インチ
（５．１５）のガラス抽出管に導入した。

このガラス抽出管は、上が開放されて卦り、底部にフレ
ークの自由排出層を支持する粗い網を持つものである。
浸漬前２．８７ポンド（１３００グラム）のフレークが
用いられ、該フレークは、底部から７フイート（２．１
ｍ）の層を形成した。

普通かさ密度２５１ｂ／Ｃｕ．ｆｔ．（０．４０７／ｄ
）の標準白色フレークでは初期層体積は、０．１５３Ｃ
Ｕ．ｆｔ．（４３３３ＣＴｉｔ）であり、層の初期かさ
密度は（浸漬前のフレークの重量基準で）１８１ｂ／Ｃ
ｕ．ｆｔ．（０．２９ｆノゴ）であづた。

各実施例で述べられた一連のバツチ実験を行なうに当っ
て、連続番号の受器（受器２から始まる）に純粋な水性
有機溶媒を各実施例の表に示した量加えた。フレークを
最初受器２の内容物中に浸漬し、次にスラリーを抽出器
に導入し、更に形成層から排出する第１液は、層の上部
に循環され、受器の内容物は、層中を常に流液するよう
に連続的に注がれた。

最終ミセラは、受器１に集められ、他の受器は表に示さ
れた量で満たされた。

最終溶媒を層に加えた後、層は完全に液を排出するよう
に放置された。

抽出残フレークはその後取り出されるが、多くの場合、
取り出されたフレークは、水圧プレスにより絞り、絞り
出された液体は、前の受器から第２受器に入れられる。

受器１から液体を取り出し、新規溶媒を空の前記受器に
加え、フレークの新規バツチに関して受器中の溶質の濃
度が一定になる迄くり返した。

実施例 １．本実施例では、５０％の蛋白と１０％の水
を含むフレーク数バツチを１３０′Ｆ（５４℃）の温度
で５８．７％エタノールを用い溶媒比４で抽出した。

定常状態でのデータは、以下の表に示した。蒸発による
溶媒のロスは、各操作（Ｒｕｎ）約４００グラムであつ
た。従つてバツチ当り用いられる溶媒は、溶媒比４に相
当する５２００グラムから５４００グラムに増加させた
が、とり出された最終ミセラは、計算値４６００グラム
に対し４４００グラムであった。７８００グラムが受器
２に貯えられたので最終ミセラを作り、更に流液層へ付
加的に供給するに十分であつた。

６４００グラムが他の受器３．４，５に貯えられたので
工程間の流量は、大まかに云えばフレ一１ク中の流液ホ
ールドアツプと圧縮ホールドアツプの差だけ溶媒より多
かった。

これらの条件の全ては、パＬコレーシヨン抽出器の操作
に一致する。

圧縮する前の抽出残フレークは、湿ったフレーク基準で
６７％の揮発分を含み、又乾燥基準の蛋白含量は、７０
．５％であった。

圧縮後フレークは、湿ったフレーク基準で４８％の揮発
分を含み、又乾燥基準の蛋白含量は７１．０％であつた
。

他の考慮すべきことは、蛋白質の変性を最小にすること
であり、大豆蛋白濃縮物の場合可能な範囲で水中の蛋白
溶解性を保っことが要求される。

蛋白質の変性は、蛋白質分散指数（ＰＤＩ）法、窒素溶
解指数（ＮＳＩ）法及び間接的には水吸収指数（ＷＡＩ
）法の如き標準試験法によつて測定される。ＰＤＩは、
水相中のフレークの窒素％であり、良質の市販白色フレ
ークのＰＤＩは８５％である。

実施例１で得られた蛋白濃縮物の脱溶媒前のＰＤＩは、
１０％にすぎない。もし抽出工程においてＰＤ工を維持
するのならアルコール濃度を高く（６８％エタノール）
しなければならず、又温度も低く〔９５’Ｆ（ ３５℃
）以下〕しなければならないことが判明した。

実施例 ２．実施例１で用いたと同一のフレークを９５
。

Ｆ（３５℃）で溶媒比６で６８．５％エタノールと接触
させた。条件が緩やかであるので、抽出工程を多く要し
実施例１の５工程に対し１０工程であつた。

定常状態のデータは、下の表に示した。蒸発による溶媒
のロスは、各操作で２００グラムであつた。

従つてバツチ当り用いられる溶媒は、溶媒比６に相当す
る７８００グラムから７９００グラムに増加させたが、
取り出された最終ミセラは、計算値７４００グラムに対
し、７３００グラムであった。

１１０００グラムを受器２に貯えたので、最終ミセラを
作り、更に流液層に付加的に供給するに十分であった。

９０００グラムを他の受器３〜１０に貯えたので、工程
間の流量は、大まかにいえばフレーク中の流液ホールド
アツプと圧縮ホールドアツプの差だけ溶媒より多かつた
。

高濃度溶媒を用い、長期間抽出したにも拘らず蛋白濃縮
物の蛋白質含量は乾燥基準で圧縮前６９．０％及び圧縮
後６９．４％にすぎず、圧縮製品のＰＤＰＤＩは４３％
であつた。

実施例 ３． 用いたフレークは、実施例１、２で用いたものよりも平
均粒径が小さいもので、かさ密度３１．４、蛋白質含量
５３．５％（湿潤状態基準）、水分７．７％、ＰＤＩ８
５％であつた。

抽出は、１１工程で行なわれた。

下記は、定常状態における各受器のミセラの量と濃度を
示したものである。

蒸発による溶媒のロスは、各操作で２００グラムであつ
た。

従つてバツチ当りの溶媒使用量は、溶媒比４に相当する
５２００グラムから５３００グラムに増加させたが、受
器１から取り出された最終ミセラは、計算値４９５０グ
ラムに対し４８５０グラムに減少した。

工程間の流量は、，実施例１と同一であった。

実施例１〜３は、溶媒比がいずれも４であつたが、実施
例３の最終ミセラが多かつたのは、圧縮フレークに保持
された溶媒が少なかつたからである。７０％アルコール
と接触した場合、５８．７％アルコール溶液の場合に比
べ、フレークは、溶媒を吸収しにくいことによる。

上記理由及び７０％蛋白質含量の濃縮物を製造するため
に実施例３のフレークから抽出される炭水化物量が少な
かつたという理由により実施例３の最終ミセラは、実施
例１のそれよりも濃度が低かつた。

層のフレークのかさ密度は、浸漬器に供給されたフレー
クの重量基準で２８．０ｉｂ／Ｃｕ．ｆｔ．（０．４５
１／ｍｌ）であつた。

圧縮前の抽出残フレークは、湿つたフレーク基準で５４
％の揮発分を含有し、圧縮後は３８％の揮発分を含有し
た。

最終ミセラの蛋白質含量は、０．３３％であり、製品は
乾燥基準で７０．９％の蛋白質を含有していた。脱溶媒
前の製品のＰＤは５０％であつた。

実施例 ４． 白色フレークは実施例３と同様に抽出された。

新規溶媒が受器１２からフレークに加えられた後フレー
クは、５分間放置された。層から除去することなく直ち
にフレークを９５゜Ｆ（３５℃）で６向流工程により９
０．５％エタノールで処理した。

層を再び５分間放置させた後フレークを取り出した。

第１バツチから取り出されたフレークを圧縮した時、溶
媒が除去されなかつたので、以下のバツチでは圧縮を行
なわなかつた。ミセラ濃度が一定になるように十分なバ
ツチ処理を行なつた時、各受器の量とアルコール濃度は
以下の如くであつた。

最終バツチからの抽出残フレークは、４４％の揮発分を
含み、そのうちエタノールは、８５．０％であつた。

７０％エタノールを９０．５％で置換すると、抽出速度
が遅くなる。

本実施例で行なわれた８５％エタノールは、実際に期待
できる最高濃度である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施に用いられる回転抽出器を示す
展開図である。 １０・・・ローター、１２・・・セル・ １４〜２６・
・・固定室、２８，３２・・・ポンプ、２９・・・管口
３０・・・傾斜コンベヤー、３４・・・多孔ドア）
３８，４０，５０，５２・・・放射状多岐管、４６・・
・管口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 脱油された油性種子を水性有機溶媒でパーコレーシ
   ヨン抽出処理して脱溶媒後蛋白濃縮物を得るとともに抽
   出溶液を得る方法であつて、前記脱油された種子を、前
   記溶媒と抽出された成分から成る溶液に十分な時間浸漬
   させ前記水性有機溶媒によるパーコレーシヨン抽出処理
   に先立ち種子を膨張させることを特徴とする脱油された
   油性種子の処理法。 ２ 前記水性溶媒が、メタノール、エタノール、プロパ
   ノールから成る群から選ばれた低沸点アルコールの水溶
   液である特許請求範囲第１項記載の処理法。 ３ 前記脱油された種子が、大豆フレークである特許請
   求範囲第２項記載の処理法。 ４ 前記大豆フレークを１００°Ｆ（３７．７℃）より
   低い温度で、メタノール、エタノール、プロパノールか
   ら成る群から選ばれた６５〜７５重量％の低沸点アルコ
   ールを含有する溶媒で処理することにより蛋白分散性が
   保持される特許請求範囲第３項記載の処理法。