JPS61189289A

JPS61189289A - 高置換度シヨ糖脂肪酸エステルの製造法

Info

Publication number: JPS61189289A
Application number: JP2906985A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Kinami; 木南　謙一; Toshiaki Yamamoto; 敏昭山本
Original assignee: Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd
Current assignee: DKS Co Ltd
Priority date: 1985-02-15
Filing date: 1985-02-15
Publication date: 1986-08-22

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は高置換度ショ糖脂肪酸エステルの製造法に関す
る。さらに詳しくは、反応系の分離および、著しい泡立
ち、等の発生を防止し、比較的短時間の反応で、しかも
安定した収率の高い、高置換度ショ糖脂肪酸エステルの
製造法に関する。

高置換度ショ糖脂肪酸エステルの製造法として、米国特
許第３９６３６９９号があるが、この特許は、アルカリ
石鹸を原料の一部として使用し、触媒としては、アルカ
リ金属水素化合物を使用し、脂肪酸エステルを二段階に
分割添加して反応させることを特徴としている。

この製造法では、まず触媒の取り扱いが危険であり、ま
た脂肪酸エステルを二段階に分割して添加していること
から、操作が複雑化し、反応に長時間を費やすことから
工業的製法としては、好ましくない。　即ち、この方法
では、ショ糖の変性あるいは分解等による着色あるいは
均一な組成としてのエステルを得難く、安定した高置換
度ショ糖脂肪酸エステルを高収率で得ることは困難であ
る一般に、平均置換度（以下り、Ｓという）３以上の高
置換度ショ糖脂肪酸エステルを製造するには、原料であ
るショ糖と脂肪酸エステルの添加モル比率（以下Ｓ／Ｆ
という）を調整して製造する。

例えば、Ｓ／Ｆ比が１／３では、Ｄ、Ｓ二３、ｌ１５で
はｐ、ｓＡ５の高置換度ショ糖脂肪酸エステルが得られ
る。

但し、Ｄ、Ｓが５以上の高置換度ショ糖脂肪酸エステル
を得ようとする場合、さらに過剰の脂肪酸エステルが必
要となる。例えば、Ｓ／Ｆ比が１／６ではｐ、ｓ’＝５
．５．１／８ではり、Ｓ↓６となり、Ｄ、Ｓが７以上で
は、Ｓ／Ｆ比がｌ／１０以上となる。このため、Ｄ、Ｓ
５以」−の高置換度ショ糖脂肪酸エステルを製造するに
は、脂肪酸エステルをいかに少なく有効的に利用し、か
つ、Ｄ、Ｓの高い高置換度ショ糖脂肪酸エステルを製造
できるかが、工業化における重要なポイントとなる。

この場合、脂肪酸エステルの添加量が多いため、反応系
は低粘性を有し、また反応により副生ずる低瀦点物、例
えば、メタノールが反応初期に多量発生するため、著し
く泡立ちが発生することなどが、高置換度ショ糖脂肪酸
エステルの製造過程における大きな特性であり、そして
解決しがたい問題点でもある。

即ち、低粘性であることから、ショ糖と脂肪酸エステル
のような、お互いに親和性のない物質の反応においては
、特に反応系の分離が起りやすい。また多量のメタノー
ル発生に伴なう泡立ちにより安定した製造はでき難く、
収率の著しい低下が起る。

米国特許第３９６３６９９号などでは、脂肪酸エステル
を二段階に分割添加することにより、まず、ショ糖と一
段階の脂肪酸エステルとの反応により、比較的り、Ｓの
低いショ糖脂肪酸エステルが得られ、このショ糖脂肪酸
エステルは、先に添加しであるアルカリ石鹸と同じく、
二段階の脂肪酸エステルの添加による反応系の分離を防
ぐ乳化剤としての効果を発揮する。また、泡立ちは、反
応を二回に分けているため反応速度は遅く、メタノール
の発生も緩やかになり反応に影響する事態は発生しない
。゛しかし、反応時間が長いことから、前記した通り、数多
くの問題点を解消するまでには至っていない。

本発明者等は、これらの問題点を解消すべく鋭意研究の
結果１反応系の分離および、著しい泡立ち、等の発生を
防Ｉトし、比較的短時間の反応で、しかも安定した収率
の高い、高置換度ショ糖脂肪酸エステルの製造法に到達
したものである。即ち、本発明は、ショ糖と脂肪酸エステルとを反応させて高置換度ショ糖
脂肪酸エステルを製造する方法において、反応条件とし
て、撹拌速度を線速度として、１゜０〜５０ｍ／秒、真
空度を１０ｍｍＨｇ以下、反応温度１２０〜１８０°Ｃ
とすることを特徴とする短時間で、且つ高収率で得られ
る高置換度ショ糖脂肪酸エステルの製造法を提供するも
のである。

本発明における高置換度ショ糖脂肪酸エステルとは、平
均置換度（以下り、Ｓという）が、少なくとも３以上か
ら８までのものを意味する。

また、線速度とは１時間当りの撹拌回転数と撹拌羽根の
直径と円周率の積により、得られる値である。すなわち
、撹拌効果を示す値として、時間当りの撹拌羽根の先端
における移動距離に換算したものであり、次式により求
めることができる。

Ｒ・　２　π　Ｌ［Ｒは撹拌回転数７秒、Ｌは撹拌羽根の半径（ｍ）］本発明製造法の反応条件の一条件として、撹拌速度が線
速度として１．０〜５０ｍ／秒、好ましくは２．０〜２
０ｍ／秒の範囲で撹拌して反応させる。この線速度の範
囲においては、比較的撹拌速度が速いため遠心力の効果
から反応系の分離が起こりにくく、また泡立ち、等の発
生を防止しする消泡効果を発揮する。

なお、撹拌羽根の形態としては、前記線速度が得られる
範囲であれば、プロペラ型、タービン型、スクリュー型
、ディスパーサ−、ホモジナイザー等のいかなる形態で
も良く、又それらを組合せてもよい。　また、さらに撹
拌効果を高めるためには、邪魔板等を取り付けることに
より反応系の分散あるいは細分化を促進させることがで
きる。

また、反応条件として、真空度は１０ｍｍＨｇ以下で行
なう。１０ｍｍＨｇを越えると、反応の際に、副生ずる
メタノールを効率良く除去することができにくく、特に
高置換度ショ糖脂肪酸エステルの反応では、ショ糖の反
応性の乏しい二級水酸基を効率良く反応させるためにも
、反応条件として必要である。

１０ｍｍＨｇ以下の高真空度では、エステル化反応以外
の反応、例えば、脂肪酸エステルとエステル化触媒のア
ルカリ化合物との石鹸化反応、あるいは可逆反応を防止
することができる。

反応温度は１２０〜１８０°Ｃ１好ましくは１４０〜１
６０℃の範囲で行なう。例えば、１２０°Ｃ以下の場合
、高置換度ショ糖脂肪酸エステルの収率は低下し、また
１８０℃を越えると、収率は向上するものの、製品の着
色等の問題を生じる。

本発明において、脂肪酸エステルの添加は、分割するこ
となく、一段階の添加で行なうことが、より好ましいが
、必要により、分割して添加しても良い。

本発明において使用するショ糖は、その品質形態におい
て、はとんど制限する必要はない。

即ち、市販のグラニユー糖、上白糖などの固形のショ糖
は、いずれも使用することができる。

脂肪酸エステルは、一般にショ糖脂肪酸エステルの製造
に使用される炭素数８〜２２の高級脂肪酸と炭素数４以
下の低級−価アルコールとのエステルである。

脂肪酸成分は、不飽和結合および／または分枝鎖を有し
ていても良く、脂肪酸の混合物でも良い。

次ぎに、ショ糖と脂肪酸エステルとのエステル化触媒と
しては、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、水酸化カリウ
ム、水酸化ナトリウム等の無機アルカリ化合物、ナトリ
ウムエチラート、カリウムメチラート等の有機アルカリ
化合物が使用できるが、無機アルカリ化合物を用いる方
が、高置換度ショ糖脂肪酸エステルの収率が高くなり、
より好ましい。

触媒の使用量は脂肪酸エステルに対して１−１０重量％
、好ましくは３〜８重量％である。

アルカリ石鹸としては、炭素数６〜２２の高級脂肪酸の
金属塩１例えば、ナトリウム、カリウム、リチウム塩を
使用する。

アルカリ石鹸の使用量は、原料として用いる全固形分量
に対して、３〜１５重量％、好ましくは５〜１０重量％
である。

上述の原料は、ショ糖と脂肪酸エステルとのエステル化
反応前、いずれの時期においても、又いずれの方法によ
っても添加してかまわないが、予め、アルカリ石鹸を７
０℃以上、好ましくは９０〜１１０’Ｏに加熱溶融し、
その中に、ショ糖、脂肪酸エステルおよびアルカリ触媒
を添加するのが好ましい。

上述の反応原料を均一に混合して、１２０〜１８０°Ｃ
に加熱し、１０ｍｍＨｇ以下の減圧下において、１〜３
時間、線速度１．０〜５０ｍ／秒にて撹拌し反応すると
、目的とする高置換度を有するショ糖脂肪酸エステルの
粗製物が、高収率で得られる。

本発明の製造法により得られる高置換度ショ糖脂肪酸エ
ステルは、食品用用途を中心に、医薬品、化粧品分野な
どに適応できるほか、プラスチック添加剤を、はじめと
する数多くの工業分野において使用することができる。

以下に本発明を実施例により具体的に説明する。

実施例　１温度計、減圧装置、プロペラ型撹拌羽根（半径４．３ｃ
ｍ）を備えた１１フラスコに、ステアリン酸ナトリウム
を３５．５ｇ入れ、９０〜１１０００に加熱し、溶融さ
せた。

次いで、シヨ糖５３．９ｇ（０，１，５８モル）、ステ
アリン酸メチル５６３．６ｇ（１，８９１モル）、炭酸
カリウム１７．５ｇを添加し、１６０℃、５ｍｍＨｇ、
線速度Ｉ　Ｌ　、　２ｍ／秒で３時間撹拌して反応させ
た。

この場合、エステル化反応中泡立ちは、全く起こらなか
った。　得られた褐色の粗製物を分析した結果、ショ糖
ステアリン酸エステルの含有率は７６．９％であった。

また、ヒドロキシル価より求めたり、Ｓは７．８であり
、高速液体クロマトグラフィを使用してエステル分布を
調べた結果、ヘプタエステルが２９．８％、オクタエス
テルが７０．２％であった。

実施例　２温度計、減圧装置、タービン型撹拌羽根（半径６ｃｍ）
を備えた３１フラスコに、ショ糖２２１゜３ｇ（０，６
４７モル）、オレイン酸カリウム２００．０ｇ、オレイ
ン酸メチルエステル１５０１、Ｏｇ（５，１７６モル）
、炭酸カリウム７７゜７ｇを入れ、撹拌しながら９０〜
１１０℃に加熱し溶融させた。

これを１５０℃、３ｍ’ｍＨｇ、線速度３ｍ／秒で１．
５時間撹拌して反応させた。この場合もエステル化反応
中、泡立ちは全く起こらなかった。得られた褐色の粗製
物を分析した結果、ショ糖オレイン酸エステルの含有率
は８７．４％であった。

また、ヒドロキシル価より求めたり、Ｓは６．５であり
、実施例１と同じ分析装置を使用して、エステル分布を
調べた結果、ペンタエステルが５゜６％、ヘキサエステ
ルが３４．５％、ヘプタエステルが３８．９％、オクタ
エステルが２１．０％であった。

比較例　ｌ実施例１と同じ装置、反応原料および方法で、線速度だ
けを０．５ｍ／秒としてエステル化反応を行なった。反
応開始後、約ｌＯ分後泡立ちが起った。

反応開始約２０分後、この泡は、次第にフラスコ上部へ
上昇し、フラスコ外部（冷却管、トラップ等）へ流出す
る恐れがあるため、真空度を徐々に、緩めて泡をおさえ
、最後には８０　ｍ　ｍ　Ｈｇまで緩んだ。　得られた
褐色の粗製物を分析した結果、ショ糖ステアリン酸エス
テルの含有率は４３゜２％であった。

また、ヒドロキシル価より求めたり、Ｓは５．６であっ
た。

比較例　２実施例１と同じ装置、反応原料および方法で、線速度だ
けを、０．８ｍ／秒として、エステル化反応を行なった
。この場合、反応開始後、約３０分後、泡立ちが起った
が、これは真空度を緩めることなく、１．５時間まで反
応させることができた。得られた褐色の粗製物を分析し
た結果、ショ糖オレイン酸エステルの含有率は５６，３
％であり、また、ヒドロキシル価より求めたり、Ｓは４
゜３であり、線速度が低いことにより反応性の低下が確
認された。

特許出願人　第一工業製薬株式会社手続補正書昭和６０年　７月　５日１、事件の表示昭和６０年　特許願第２９０６９　　　　号２、発明の
名称高置換度ショ糖脂肪酸エステルの製造法３、補正をする
者事件との関係　特許出願人４、補正命令の日刊自発補正５、補正により増加する発明の数なし本願を次の通り補正する。

（１）明細書１２頁ｒ実施例２ｊの次に下記の「実施例
３」を挿入する。

「実施例３温度計、減圧装置、タービン型攪拌羽根（半径１５ｃｍ
）を備えた２００１ステンレス　スチール製の反応容器
に、オレイン酸Ｎａ石鹸１５．０ｋｇを入れ、当石鹸を
温度１６０℃迄加熱した。これに、シヨ糖９．０ｋｇ（
２６，３２モル）、オレイン酸メチル１１５．３ｋｇ　
（３９７，４１モル）および水酸化カリウム７．０ｋｇ
を加えた。

この混合物を１５５°Ｃｌ３ｍｍＨｇ、線速度７゜５ｍ
／秒で、３時間攪拌して反応させた。エステル化反応中
、泡立ちは、全く起こらなかった。

得られた粗製物を分析した結果、ショ糖オレイン酸エス
テルの含有率５４．８％、オレイン酸メチル３２．７％
およびオレイン酸石鹸１２．１％であった。

また、ヒドロキシル価より求めたり、Ｓは７．５であっ
た。比較のため、上記反応を線速度０．８ｍ７秒とした
以外は上記条件で行なったところ、反応開始後１５分経
過して、激しく泡立ちを生じ、反応を継続することはで
きなかった。したがって、２５０　ｍ　ｍ　Ｈｇに減圧
して、反応に５時間を要した。反応生成物を分析したと
ころ、ショ糖オレイン酸エステル含有率３７．４％およ
びヒドロキシル価より求めたり、Ｓは５．８であった。

」以上

Claims

【特許請求の範囲】

ショ糖と脂肪酸エステルとを反応させて高置換度ショ糖
脂肪酸エステルを製造する方法において、反応条件とし
て、撹拌速度を線速度として、１．０〜５０ｍ／秒、真
空度を１０ｍｍＨｇ以下、反応温度１２０〜１８０℃と
することを特徴とする短時間で、且つ高収率で得られる
高置換度ショ糖脂肪酸エステルの製造法。