JP3610583B2 - ショ糖脂肪酸エステル粉末の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はショ糖脂肪酸エステル粉末の製造に関する。詳しくは、ショ糖脂肪酸エステルの水溶液を凍結乾燥することにより、着色が少なく且つ取扱い性に優れたショ糖脂肪酸エステル粉末を得る方法に関する。
特に本発明は、ショ糖脂肪酸エステル水溶液から、粉砕工程を経ることなく、ショ糖脂肪酸エステル粉末を得る方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ショ糖脂肪酸エステル（以下、ＳＥと略記する）はショ糖と脂肪酸がエステル結合してなるものであり、界面活性剤や乳化剤として各種用途に利用されている。ＳＥは分子中のエステル置換度や構成脂肪酸の炭素数等により、様々な特性を有する。
【０００３】
通常、ＳＥは、ショ糖と脂肪酸低級アルキルエステルとのエステル交換反応を基礎とする各種の方法で製造される。この反応により得られる粗ＳＥは、モノ、ジ、トリエステル或はそれ以上のポリエステルからなる混合物であり、かつ未反応ショ糖を含んでいる。よって、水と有機溶媒を用いた液液抽出より粗ＳＥからショ糖や有機酸塩を除去することが行なわれている。液液抽出によりＳＥは有機溶媒溶液として得られるので、通常、薄膜蒸発器等で濃縮後、水添加による水蒸気蒸留を行ない残留有機溶媒を除去してＳＥ水溶液として生成する。次いで、このＳＥ水溶液を濃縮して固体のＳＥを取得する。しかし、構成脂肪酸の鎖長や２重結合の有無によってはＳＥ水溶液が非常に発泡しやすくなり、濃縮が極めて困難となることがある。また、ＳＥ水溶液の最終濃縮工程から得られるＳＥはペースト状態であり、後工程として冷却・固化、粉砕工程などの付加工程が必要である。
【０００４】
最近では、モノエステル純度の高いＳＥが商品化されている。このものは主として生化学用試薬の分野で使用されており、また、香料用の乳化剤や医薬品用にも使用されている（特開昭６１−２４７３５２、特開昭６０−１２６２３０参照）。これらの用途に使用するＳＥは高純度であることが必要であり、特に着色物質（フラン系や二重結合を有する化合物など）が増加すると使用できなくなる恐れがある。一般的な濃縮装置である薄膜蒸発器や蒸発缶などでＳＥ水溶液を処理した場合、発泡の生成による操作性不良や着色物質の増加が激しくなることがあり、上記の様な高付加価値商品用途のＳＥの製造方法としては不適当である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はＳＥの水溶液を濃縮乾燥するに当り、発泡を回避し、且つ着色物質の増加を抑制し、取扱い性の良好なＳＥ粉末を直接回収する方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らはＳＥ水溶液中に有機溶媒を存在させて凍結乾燥することにより、着色物質の増加を抑制し、出来上りの粉末状態及び製品の取扱い性が良好なＳＥ粉末が得られることを見いだし、本発明に到達した。
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００７】
本発明に用いる原料ＳＥの種類はいずれのものでもよく、構成脂肪酸やその製造方法は、任意である。構成脂肪酸はその炭素数が通常６〜２４、好ましくは８〜２２の飽和及び／又は不飽和脂肪酸の１種または２種以上であるものが好適である。例えば、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、エルカ酸などが挙げられる。
【０００８】
原料に用いるＳＥの平均置換度等については任意であるが、好ましくは平均置換度が低く、構成脂肪酸の鎖長が短いもの、または２重結合を有するものからなるＳＥを用いる。
ＳＥ水溶液中に存在させる有機溶媒の濃度としては０．１〜２０重量％、特に２〜１０重量％が好ましい。また、有機溶媒としてはＳＥ存在下で水と均一溶液を形成するものであればよく、通常、メタノール、エタノール、イソブチルアルコールなどの低級アルコール類や酢酸メチルエステル、酢酸エチルエステルなどのエステル類、アセトンやメチルエチルケトンなどのケトン類が挙げられ、特に低級アルコールが好ましい。凍結乾燥に供するＳＥ水溶液中に有機溶媒が全く存在しないと、出来上りの粉末状態があまり良くなく、ポーラスな状態になりにくいために製品の取扱い性が悪くなる。また有機溶媒の濃度が高すぎると、乾燥中の凍結状態が保持できないので発泡が起こり、十分に乾燥した粉末製品が得難い。
【０００９】
また、ＳＥ水溶液中のＳＥ濃度としては、通常０．１〜５０重量％、特に１〜３０重量％が好ましく、水の重量％が高いほど乾燥後の粉末製品中の残留有機溶媒濃度が低くなる利点がある。
本発明では上述のような有機溶媒を含むＳＥ水溶液を凍結乾燥法により乾燥してＳＥ粉末を回収するが、この凍結乾燥は公知法に従い実施することができる。
【００１０】
ＳＥ水溶液の凍結温度としては通常、凝固点〜−１８０℃の範囲であり、好ましくは−１０〜−９０℃である。凍結方法及び凍結状態については特に限定はなく、例えば、冷凍機や冷媒（ドライアイス−アルコール系）による凍結や、バルク状または薄膜状態の凍結などがあるが、いずれにせよ、凍結乾燥中に凍結状態を保持することが望ましい。凍結状態を保持できないと、水溶液に戻り急激な発泡現象が見られる。発泡が起こると水の昇華、又は蒸発が不十分となり、十分に乾燥した粉末ＳＥが得難い。凍結乾燥中の操作圧力は通常、０．０１〜２０Ｔｏｒｒ、特に０．１〜５Ｔｏｒｒが適しており、試料の凍結状態を保持できる圧力より高真空でなければならない。また、凍結乾燥中に加熱をすることは、水の昇華速度を上げて生産性向上につながるが、その加熱温度が高すぎると凍結状態から溶融（水溶液に戻る）し、発泡が起こる可能性がある。凍結乾燥中の加熱温度は、０〜９０℃、特に１０〜５０℃が適している。その加熱の仕方は任意であり、試料の凍結状態を見ながら、段階的にもしくは連続的に昇温もしくは一定温度にて加熱するのが好ましい。
【００１１】
本発明の凍結乾燥により得られる粉末ＳＥの含水量は通常、５重量％以下、好ましくは２重量％以下であり、また、この際のＳＥ粉末中に含有される有機溶媒量は通常、１００ｐｐｍ以下である。すなわち、原料ＳＥ水溶液中に存在した有機溶媒の実質全量は水とともに除去されることとなり、製品中には殆んど残留することはない。本発明で回収されるＳＥ粉末は流動性の良好な粉末であり、そのまま製品とすることができる。
【００１２】
【実施例】
次に本発明を実施例によりさらに具体的に詳細説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例によってその範囲を制約されるものではない。
【００１３】
実施例１〜３
耐圧用の２５０ｍｌビーカーに、ＳＥ〔銘柄名；ＳＭ−１２００（構成脂肪酸；ラウリン酸９５重量％、モノエステル９９％、三菱化成食品社製）〕の１０重量％水−イソブチルアルコール溶液１５ｇを入れ、ドライアイス−エタノールの溶媒で薄膜状に凍結を行った。冷媒温度は−７１℃であった。凍結状態をより完全にする為、約３０分間ドライアイス−エタノール内に保持した。
凍結後、予め３．５Ｔｏｒｒの高真空に保ったヤマト製ネオクール（凍結乾燥器）に上記ビーカーをセットし、真空下で約２４時間乾燥を行った。乾燥温度は室温（２３．５℃）で実施した。また凍結乾燥中は全く発泡現象が見られなかった。なお、この凍結乾燥条件下では、イソブチルアルコールが高濃度（例えば４０重量％）になると凍結状態を維持できない。
【００１４】
凍結乾燥後の粉末ＳＥを１０ｍｌメスフラスコに一定量入れてテトラヒドロフランで溶解させた。この溶液をカールフィシャー法により水分濃度を測定した。また着色度の指標として、２８０ｎｍにおける紫外線吸光度を１重量％水溶液で測定した。残留イソブチルアルコール濃度はガスクロマトグラフィーにて内部標準法により測定した。尚テストに用いた原料のＳＭ−１２００の吸光度は０．０３５である。
結果を表−１に示す。
【００１５】
比較例１
実施例１〜３と同様な方法で、イソブチルアルコールを含まないショ糖脂肪酸エステル水溶液を用いて凍結乾燥を実施した。得られた製品は若干吸湿状態であまり乾燥状態は良くなかった。結果を表−１に示す。
【００１６】
参考例１〜２
ＩＢＡ濃度が０又は１０重量％で、ＳＭ−１２００の固形分濃度が１０重量％の水溶液を用いて、東京理化製の堅型薄膜蒸発器による濃縮を実施した。ジャケット温度は１４０℃、圧力は４０〜４５Ｔｏｒｒで実施した。尚、ＩＢＡ濃度が０重量％の場合は、発泡が激しいため濃縮は不可能であった。参考例１〜２の結果を表−１に示す。
【００１７】
【表１】

【００１８】
注） ＩＢＡ：イソブチルアルコール
粉体状態
◎…サラサラで流動性改良
○…やや流動性に欠ける
×…流動性不良
【００１９】
【発明の効果】
本発明により、着色を抑え、出来上がりの粉末状態及び取扱い性の良い、粉砕工程等の後工程が不要であるＳＥ粉末が得られる。

Claims (5)

1. 有機溶媒を含有するショ糖脂肪酸エステル水溶液を凍結乾燥することを特徴とするショ糖脂肪酸エステル粉末の製造方法。
2. 構成脂肪酸の炭素数が６〜２４であるショ糖脂肪酸エステルが有機溶媒を含有する水に溶解して水及び有機溶媒と共に均一溶液を形成しているものを凍結乾燥することを特徴とするショ糖脂肪酸エステル粉末の製造方法。
3. 有機溶媒の濃度が０．１〜２０重量％のものを凍結乾燥することを特徴とする請求項１又は２に記載のショ糖脂肪酸エステル粉末の製造方法。
4. ショ糖脂肪酸エステルの濃度が０．１〜５０重量％のものを凍結乾燥することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のショ糖脂肪酸エステル粉末の製造方法。
5. 有機溶媒が低級アルコール、エステル及びケトンより成る群から選ばれるものであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のショ糖脂肪酸エステル粉末の製造方法。