JP6256981B2 - Selective continuous recovery method of vitamin E from oil - Google Patents
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Description
本発明は、油、特に、パーム油や米糠油等の天然油からトコトリエノール等のビタミンE類を分解損失なし、かつ、選択的に分離回収する方法に関する。 The present invention relates to a method for selectively separating and recovering vitamin Es such as tocotrienols from oils, in particular natural oils such as palm oil and rice bran oil, without degradation loss.
ビタミンE類(トコトリエノールとトコフェロール)は、高い抗酸化活性を有する健康機能物質として注目されている。特に、トコトリエノールは、トコフェロールと基本構造が等しく側鎖に3つの二重結合を有するため、トコフェロールの40-60倍もの高い抗酸化活性を持つ(非特許文献1)。最近では、トコトリエノールの動脈硬化改善作用や抗ガン作用などの高い生理活性が報告されており(非特許文献2)、医薬品や食品分野での積極的な利用が期待されている。 Vitamin E (tocotrienol and tocopherol) has attracted attention as a health functional substance having high antioxidant activity. In particular, tocotrienol has the same basic structure as tocopherol and has three double bonds in the side chain, and therefore has an antioxidant activity 40 to 60 times higher than that of tocopherol (Non-patent Document 1). Recently, high physiological activities of tocotrienol such as an arteriosclerosis improving action and an anticancer action have been reported (Non-patent Document 2), and active use in the pharmaceutical and food fields is expected.
しかし、トコフェロールが大豆や菜種、ひまわり、コーンなど種々の植物油に広く含まれているのに対し、トコトリエノールはパームや米ぬかなど一部の植物油に極低濃度で含まれている。また、トコトリエノールは、側鎖の二重結合のために熱による酸化分解を生じやすく、容易に生理活性を失ってしまう。 However, tocopherol is widely contained in various vegetable oils such as soybean, rapeseed, sunflower and corn, while tocotrienol is contained in some vegetable oils such as palm and rice bran at a very low concentration. In addition, tocotrienol easily undergoes oxidative degradation due to heat due to a double bond in the side chain, and easily loses physiological activity.
これらビタミンE類の分離回収のための原料には、食用油製造時の脱臭工程で排出する脱臭流出物(スカム油)が用いられる。表1に、トコフェロール含有量が高い大豆油由来の脱臭流出物、およびトコトリエノール含有量が高い米ぬか由来の脱臭流出物の一般的な組成を、各々の原油と比較して示す。スカム油のビタミンE類含有量はいずれも原油の数十倍と高くなっているものの、主成分は遊離脂肪酸類であり、トリグリセリド類やステロール類、種々の炭化水素類を含む。そのため、どちらのビタミンEを対象とした場合でも、原料からビタミンE類をリッチに含む溶液を回収する工程と、回収液中のトコフェロールとトコトリエノール、その他の混入物を高度分離する工程が必要となる。後者の高度分離工程に関しては、種々のクロマト分離法が提案されており、必要に応じて、トコフェロールとトコトリエノールのα、β、γ、δ異性体まで分離することが可能である。しかし、回収液のビタミンE類濃度が低くその他の混入物が多いと、多量の溶離液供給や溶離時間が必要となり、クロマト分離によるコストや環境への負荷が増大する。そのため、前者の原料からビタミンE類リッチ溶液を回収する工程で、いかにビタミンE類の分解損失を抑制し、かつ、濃度を高く、その他の不純物混入量を少なくできるかが重要なポイントとなる。 As a raw material for separating and recovering these vitamin Es, deodorized effluent (scum oil) discharged in a deodorizing process at the time of edible oil production is used. Table 1 shows the general composition of the deodorized effluent derived from soybean oil having a high tocopherol content and the deodorized effluent derived from rice bran having a high tocotrienol content in comparison with each crude oil. Although the content of vitamin E in scum oil is several tens of times higher than that in crude oil, the main component is free fatty acids, including triglycerides, sterols, and various hydrocarbons. Therefore, regardless of which vitamin E is targeted, a step of collecting a solution containing vitamin E rich from the raw material and a step of highly separating tocopherol, tocotrienol and other contaminants in the collected solution are required. . Various chromatographic separation methods have been proposed for the latter advanced separation step, and it is possible to separate α, β, γ, and δ isomers of tocopherol and tocotrienol as necessary. However, when the concentration of vitamin E in the recovered liquid is low and there are many other contaminants, a large amount of eluent supply and elution time are required, which increases the cost and environmental burden due to chromatographic separation. Therefore, in the process of recovering the vitamin E-rich solution from the former raw material, it is important how to suppress the degradation loss of vitamin E, increase the concentration, and reduce the amount of other impurities mixed.
前者のビタミンE類リッチ溶液の回収工程に関しては、これまでトコフェロールを対象として様々な検討が行われてきた。大半が原料の分子蒸留を行う手法であり、熱による分解損失を低減するための操作条件の緩和や、不純物混入量を低減するための付加的な操作(蒸留性状が近い遊離脂肪酸を除去するための工程や、分離性状が近いステロールを除去するための工程の検討が行われ、既に工業化に至っている。しかし、トコトリエノールを含む米ぬかやパーム由来の脱臭流出物に対して分子蒸留を行う手法を適用すると、原料中の含有量自体が低いことに加え、蒸留による熱分解損失が大きいため、回収液のトコトリエノール濃度も純度も非常に低くなる。従って、後段のクロマト分離の負荷が大きく量産困難のため、極めて高価となり、市販品提供には至っていない(特開平8-100131、特許公表平10-508605、特開2002-194381、特開2002-3488、特開2003-171376、特開2004-305155、特開2005-536191、特開2007-521382、特開2007-176801)。 Various studies have been conducted on tocopherol for the former vitamin E-rich solution recovery process. Most of the methods are molecular distillation of raw materials. Relaxing operating conditions to reduce thermal decomposition loss and additional operations to reduce the amount of impurities mixed (to remove free fatty acids with similar distillation properties) However, the process for removing sterols with similar separation properties has been studied and has already been industrialized, but the method of molecular distillation is applied to deodorized effluent derived from rice bran and palm containing tocotrienol. Then, in addition to the low content in the raw material itself, the thermal decomposition loss due to distillation is large, so the tocotrienol concentration and purity of the recovered liquid are also very low. However, it has become extremely expensive and has not yet been commercially available (Japanese Patent Laid-Open No. 8-100131, Patent Publication No. 10-508605, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-194381, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-3488, Japanese Patent Laid-Open No. 2003-171376, Japanese Patent Laid-Open No. 2004-30515 5, JP-A-2005-536191, JP-A-2007-521382, JP-A-2007-176801).
一方、トコトリエノールを含むパーム由来の脱臭流出物に対して、分子蒸留を行わない温和な条件での物理的な吸脱着による回収法が検討されている。吸着剤としては、酸化アルミニウムや多孔性高分子、シリカゲルなどが用いられており、シリカゲルを用いた場合にビタミンE類の回収率が高いことが示されている。この手法では、蒸留による熱分解損失を回避できるものの、吸着性状が近い遊離脂肪酸の除去工程と分離性状が近いステロールの除去工程が依然として必要で、これらの工程でトコトリエノールが損失するため、回収率に関しては改善がない。 On the other hand, a recovery method by physical adsorption / desorption under mild conditions in which molecular distillation is not performed on deodorized effluent derived from palm containing tocotrienol has been studied. As the adsorbent, aluminum oxide, porous polymer, silica gel or the like is used, and it is shown that the recovery rate of vitamin E is high when silica gel is used. Although this method can avoid thermal decomposition loss due to distillation, it still requires a removal process of free fatty acids with similar adsorption properties and a removal process of sterols with similar separation properties, and tocotrienol is lost in these steps. There is no improvement.
このように、高機能かつ高付加価値を有するトコトリエノールを天然油から効率よく、安定かつ大量に回収できる技術はなく、産業化の大きな障害となっている。即ち、従来技術の問題点は、1)極端なpH、温度条件によりトコトリエノールが変性・劣化する、2)トコトリエノールを選択的に回収することができず分離性状が近い種々の不純物が混入する(純度が低い)、3)分子蒸留プロセスの機器およびランニングコストが高い、4)選択的な分離法がないためトコトリエノールが濃縮されたスカム油(トコトリエノール含有量2wt%程度)を原料とせざるを得ず、原料が制限されている、というものである。 Thus, there is no technology that can efficiently and stably recover a large amount of highly functional and high added value tocotrienol from natural oil, which is a major obstacle to industrialization. That is, the problems of the prior art are: 1) Tocotrienol is denatured and deteriorated due to extreme pH and temperature conditions, 2) Tocotrienol cannot be selectively recovered, and various impurities with similar separation properties are mixed (purity) 3) High molecular distillation process equipment and running cost. 4) Because there is no selective separation method, scum oil enriched with tocotrienol (tocotrienol content of about 2wt%) must be used as a raw material. The raw materials are limited.
一方、本発明者である北川らは、陰イオン樹脂を不均相固体触媒として用いる独自発想で、比較的低温(50℃)でトリグリセリドのエステル交換を行う脂肪酸エステル連続合成技術を世界に先駆け開発している(非特許文献2、特許文献1、特許文献2)。更に、このような脂肪酸エステル連続合成に使用する陰イオン樹脂の触媒活性を弱酸溶液で洗浄することによって再生する方法も提供した(特許文献3)。尚、特許文献1及び2には、エステル交換反応と並行して脂肪酸残基の樹脂への吸着が生じるため、これを脱着させるために酸水溶液での洗浄が必要で或る旨記載されている。又、特許文献3には、弱酸溶液で洗浄する目的として、エステル交換活性劣化の原因となる樹脂に吸着したオレイン酸残基などの油分の除去が挙げられている。しかしながら、これら特許文献には、陰イオン樹脂によるビタミンE類の分離回収に関しては何ら記載されていない。 On the other hand, Kitagawa et al., The present inventor, developed the world's first fatty acid ester continuous synthesis technology that transesterifies triglycerides at a relatively low temperature (50 ° C) with an original idea using an anionic resin as a heterogeneous solid catalyst. (Non-patent document 2, Patent document 1, Patent document 2). Furthermore, a method for regenerating the catalytic activity of the anionic resin used for the fatty acid ester continuous synthesis by washing with a weak acid solution was also provided (Patent Document 3). In Patent Documents 1 and 2, it is described that fatty acid residues are adsorbed on the resin in parallel with the transesterification reaction, so that it is necessary to wash with an acid aqueous solution to desorb them. . Patent Document 3 discloses the removal of oil such as oleic acid residues adsorbed on a resin that causes deterioration of transesterification activity for the purpose of washing with a weak acid solution. However, these patent documents do not describe anything about the separation and recovery of vitamin E by an anion resin.
更に、本発明者等は、油からのトコトリエノールとバイオディーゼル燃料の同時生産方法も開発した(特許文献4)。この方法では、分子蒸留工程を必要としないので、室温等の穏和な操作条件によって、トコトリエノール等ビタミンE類の劣化防止が可能となった。 Furthermore, the present inventors also developed the simultaneous production method of tocotrienol and biodiesel fuel from oil (patent document 4). Since this method does not require a molecular distillation step, deterioration of vitamin Es such as tocotrienol can be prevented under mild operating conditions such as room temperature.
上記特許文献4に記載された方法では、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂を用いてパーム油や米ぬか油からビタミンE類を分離回収する場合、ビタミンE類が酸化分解し易く安定性が低いこと、吸着は温度が低い方が速やかに進行することから、ビタミンE類の陰イオン交換樹脂を用いる吸着・脱離等の処理を行なう際の反応温度は0℃〜室温の範囲が好ましいとされており、ビタミンE類の純度に関する検討はされていなかった。しかし、ビタミンE類の効率的な回収のためには、熱分解損失を抑制するだけでなく、回収量や純度を高めることが望まれていた。また、原料として脱臭流出物(スカム油)を用いる場合、融点の低い遊離脂肪酸を多く含むため、常温以下で上記工程を行うと原料が固化して配管を閉塞させる問題が生じていた。さらに、実際の工業化プロセスを考えた場合には、経済的及び効率的な点などから全ての工程を出来るだけ同一条件で行うことが好ましく、陰イオン交換樹脂を用いる上記工程における温度条件をその前の工程である陽イオン交換樹脂を用いたエステル化反応における温度条件(通常、約50℃)となるべく揃えることが好ましい、とされていた。 In the method described in Patent Document 4, when vitamin Es are separated and recovered from palm oil or rice bran oil using a cation exchange resin and an anion exchange resin, vitamin Es are oxidatively decomposed and have low stability. In addition, since the adsorption proceeds more rapidly at a lower temperature, the reaction temperature during treatment such as adsorption / desorption using an anion exchange resin of vitamin E is preferably in the range of 0 ° C. to room temperature. The purity of vitamin E has not been studied. However, for efficient recovery of vitamin E, it has been desired not only to suppress thermal decomposition loss but also to increase the recovery amount and purity. Moreover, when using a deodorized effluent (scum oil) as a raw material, since many free fatty acids with low melting | fusing point are included, when the said process was performed below normal temperature, the raw material solidified and the problem which obstruct | occludes piping had arisen. Furthermore, when considering an actual industrialization process, it is preferable to carry out all the steps under the same conditions as much as possible from the economical and efficient viewpoints, and the temperature conditions in the above steps using an anion exchange resin are the same as before. In this process, the temperature conditions in the esterification reaction using a cation exchange resin (usually about 50 ° C.) are preferably arranged as much as possible.
本発明者は、陰イオン交換樹等の陰イオン交換体を用いたビタミンE類の吸着分離の温度を約45℃〜55℃と高温にした場合に、ビタミンE類が陰イオン交換体に吸着する際に、同時に原料油に含まれるトリグリセリド(TG)の側鎖である脂肪酸基も該陰イオン交換体に吸着してしまい、吸着したビタミンE類を回収する際に、同様に吸着した該脂肪酸基が遊離脂肪酸として混入することを初めて見出した。 The present inventor adsorbs vitamin E to an anion exchanger when the temperature of adsorption and separation of vitamin E using an anion exchanger such as an anion exchange tree is increased to about 45 ° C. to 55 ° C. At the same time, the fatty acid group which is a side chain of triglyceride (TG) contained in the raw material oil is also adsorbed to the anion exchanger, and when the adsorbed vitamin E is recovered, the fatty acid adsorbed in the same manner It was found for the first time that the group was incorporated as a free fatty acid.
本発明者は、かかる新たな知見に基づき、鋭意研究の結果、陰イオン交換体を用いたビタミンE類の吸着分離を約45℃〜55℃という非特許文献に開示の方法に比べてかなり高い温度条件下で実施し、かつ、油に添加するアルコールの量、及び、陰イオン交換体に吸着したビタミンE類を分離するために用いる脱離液における酸の濃度を特定の範囲に設定することによって、ビタミンE類の回収率や量、純度を高めることに成功し、上記課題を解決した。 As a result of intensive studies based on such new knowledge, the inventor of the present invention has considerably higher adsorption separation of vitamin E using an anion exchanger than the method disclosed in non-patent literature of about 45 ° C to 55 ° C. Performing under temperature conditions and setting the amount of alcohol added to the oil and the acid concentration in the desorbed liquid used to separate vitamin E adsorbed on the anion exchanger within a specific range In this way, we succeeded in increasing the recovery rate, amount and purity of vitamin E and solved the above problems.
即ち、本発明は、以下の各態様にかかるものである。
[態様1]以下の工程:
(1)ビタミンE類を含む油とアルコールの混合溶液を陰イオン交換体に接触させ、
(2)該陰イオン交換体を触媒としてエステル交換反応によって該油に含まれるトリグリセリドを吸着不活性な脂肪酸エステルに変換させ、同時に、該油に含まれるビタミンE類を該陰イオン交換体に吸着及び分離させ、その後
(3)酸とアルコールを含む脱離液を使用して、該陰イオン交換体からビタミンE類を脱離及び回収する、
ことを含む該油からビタミンE類を選択的、かつ、高純度で製造する方法であって、
該混合溶液が該油中の遊離脂肪酸及びトリグリセリドの総量に対する反応量論分の80〜120%の量のアルコールを含み、該脱離液における酸の濃度が2〜5wt%であり、各工程を45℃〜55℃で行う、ことを特徴とする前記方法。
[態様2]アルコールとしてエタノールを使用する、態様1記載の方法。
[態様3]酸として酢酸を使用する、態様2記載の方法。
[態様4]分離されたビタミンE類から、更に、トコトリエノールを分離することを含む、態様1〜3のいずれか一項に記載の方法。
[態様5]クロマト分離により、ビタミンE類からトコトリエノールを分離する、態様4記載の方法。
[態様6]油に含まれるビタミンE類を陰イオン交換体に接触させる前に、該油中の遊離脂肪酸のエステル化を行う、態様1〜5のいずれか一項に記載の方法。
[態様7]陽イオン交換体を用いて遊離脂肪酸のエステル化を行う、態様6記載の方法。
[態様8]陰イオン交換体が陰イオン交換樹脂である、態様1〜7のいずれか一項に記載の方法。
[態様9]油として脱臭流出物(スカム油)を使用する、態様1〜8のいずれか一項に記載の方法。
[態様10]樹脂を充填した反応器を用いて、反応及び/又は吸着分離を連続的に行う態様1〜9のいずれか一項に記載の方法。
[態様11]樹脂を充填した反応器からなり、反応及び/又は吸着分離を連続的に行うことを特徴とする、態様1〜10のいずれか一項に記載の方法を実施するための装置。
That is, the present invention relates to the following aspects.
[Aspect 1] The following steps:
(1) Contact a mixed solution of oil and alcohol containing vitamin E with an anion exchanger,
(2) The triglyceride contained in the oil is converted into an adsorption-inactive fatty acid ester by transesterification using the anion exchanger as a catalyst, and at the same time, vitamin E contained in the oil is adsorbed on the anion exchanger. And (3) desorbing and recovering vitamin E from the anion exchanger using a desorbing solution containing acid and alcohol.
A method for selectively and highly producing vitamin E from the oil, comprising:
The mixed solution contains alcohol in an amount of 80 to 120% of the reaction stoichiometric amount with respect to the total amount of free fatty acid and triglyceride in the oil, and the concentration of acid in the desorbed solution is 2 to 5 wt%. The said method characterized by performing at 45 to 55 degreeC.
[Aspect 2] The method according to Aspect 1, wherein ethanol is used as the alcohol.
[Aspect 3] A method according to aspect 2, wherein acetic acid is used as the acid.
[Aspect 4] The method according to any one of Aspects 1 to 3, further comprising separating tocotrienol from the separated vitamin E.
[Aspect 5] The method according to aspect 4, wherein tocotrienol is separated from vitamin E by chromatographic separation.
[Aspect 6] The method according to any one of Aspects 1 to 5, wherein esterification of free fatty acids in the oil is performed before the vitamin E contained in the oil is brought into contact with the anion exchanger.
[Aspect 7] The method according to Aspect 6, wherein the free fatty acid is esterified using a cation exchanger.
[Aspect 8] The method according to any one of Aspects 1 to 7, wherein the anion exchanger is an anion exchange resin.
[Aspect 9] The method according to any one of Aspects 1 to 8, wherein a deodorized effluent (scum oil) is used as the oil.
[Aspect 10] The method according to any one of Aspects 1 to 9, wherein the reaction and / or adsorption separation is continuously performed using a reactor filled with a resin.
[Aspect 11] An apparatus for carrying out the method according to any one of Aspects 1 to 10, wherein the apparatus comprises a reactor filled with a resin, and the reaction and / or adsorptive separation is continuously performed.
本発明方法は、分子蒸留工程を必要としない。そのため、分子蒸留工程のコスト(機器およびランニングコスト)が削減されるため、安価な製造が可能である。又、樹脂とトコトリエノールとの選択的な反応を用いて、多成分混合物中からトコトリエノールのみを高純度で選択回収できる。そのため、トコトリエノールとの分離が困難なステロールなどの不純物を含まず、さらに高度な異性体分離も容易となる。又、本発明方法は、均相触媒を用いないので、中和・脱塩などの触媒分離操作が不要となる。そのため、簡便な操作でトコトリエノールを回収できるため、安価な供給が実現できる。更に、陰イオン交換体として樹脂という固体触媒を用いる場合ため、樹脂を充填した反応器に、反応液を通液するだけの簡便な操作で、反応や吸着分離を行うことが可能となり、連続化も容易となる。 The method of the present invention does not require a molecular distillation step. Therefore, since the cost (equipment and running cost) of the molecular distillation process is reduced, inexpensive production is possible. Further, only tocotrienol can be selectively recovered from the multi-component mixture with high purity by using a selective reaction between the resin and tocotrienol. Therefore, it does not contain impurities such as sterols that are difficult to separate from tocotrienol, and further high-level isomer separation is facilitated. Further, since the method of the present invention does not use a soaking catalyst, it is not necessary to perform a catalyst separation operation such as neutralization and desalting. Therefore, since tocotrienol can be recovered by a simple operation, inexpensive supply can be realized. Furthermore, since a solid catalyst called resin is used as an anion exchanger, it is possible to carry out reaction and adsorption separation with a simple operation by simply passing the reaction liquid through a reactor filled with resin. Will also be easier.
本発明によって、ビタミンE類等を含む油にアルコールを添加して混合溶液を調製する際に、該油中の遊離脂肪酸及びトリグリセリドの総量に対する反応量論分程度(例えば、該反応量論分の約80〜120%、好ましくは約90〜100%の量)のアルコールを添加することによって、該陰イオン交換体を触媒として該油に含まれるトリグリセリドのエステル交換反応が速やかに進行してトリグリセリドの側鎖である脂肪酸基が吸着不活性なエステル体となり、該油に含まれるビタミンE類が陰イオン交換体に吸着する際に、トリグリセリドの側鎖脂肪酸基が該陰イオン交換体に同時に吸着することを防ぐことが可能となった。
更に、陽イオン交換体及び陰イオン交換体を用いる油からのビタミンE類の連続回収方法において、約45℃〜55℃という高温条件下においてもビタミンE類の回収量や純度を高めることが可能となった。
又、米糠及びパームの原油中のトコトリエノール含有量は0.1wt%と非常に低く、既存法では回収不能であったが、本発明方法によって、多成分混合物中からトコトリエノールのみを熱分解損失なしに高純度で選択回収することが可能となった。
According to the present invention, when an alcohol is added to an oil containing vitamin E or the like to prepare a mixed solution, a reaction stoichiometric amount (for example, the reaction stoichiometric amount for the total amount of free fatty acids and triglycerides in the oil). (About 80 to 120%, preferably about 90 to 100%) of alcohol), the transesterification reaction of the triglyceride contained in the oil proceeds rapidly using the anion exchanger as a catalyst, The fatty acid group as a side chain becomes an adsorption-inactive ester, and when the vitamin E contained in the oil is adsorbed on the anion exchanger, the side chain fatty acid group of triglyceride is adsorbed on the anion exchanger at the same time. It became possible to prevent this.
Furthermore, in the continuous recovery method of vitamin E from oil using a cation exchanger and an anion exchanger, it is possible to increase the recovery amount and purity of vitamin E even under high temperature conditions of about 45 ° C to 55 ° C. It became.
In addition, the content of tocotrienol in the crude oil of rice bran and palm was as low as 0.1 wt%, which could not be recovered by the existing method. However, by the method of the present invention, only tocotrienol was removed from the multi-component mixture without thermal decomposition loss. Selective recovery with high purity became possible.
本発明方法において原料として用いる油は、トコトリエノール等のビタミンE類を含むものである限り、特に制限はなく、天然油(原油)、合成油、又はこれらの混合物でも良い。更に、これらの油類の一部を酸化、還元等の処理をして変性した変性油、並びに、これらの油を主成分とする油加工品も原料とすることができる。 The oil used as a raw material in the method of the present invention is not particularly limited as long as it contains vitamin E such as tocotrienol, and may be natural oil (crude oil), synthetic oil, or a mixture thereof. Furthermore, modified oils obtained by modifying a part of these oils by oxidation, reduction, or the like, and oil processed products containing these oils as the main component can also be used as raw materials.
即ち、既に記載したように、従来法で原料として利用されている米糠油及びパーム油の精製工程で副生し有効利用されていない脱臭流出物(スカム油)等が利用可能である。更に、生産量の観点から、米糠及びパームの原油を用いることが好ましい。これにより、トコトリエノールの市場への供給量が従来の50倍程度増大する。 That is, as already described, deodorized effluent (scum oil) that is by-produced in the refining process of rice bran oil and palm oil, which is used as a raw material in the conventional method, and is not effectively used can be used. Furthermore, it is preferable to use rice bran and palm crude oil from the viewpoint of production. As a result, the amount of tocotrienol supplied to the market is increased by about 50 times.
尚、油以外の任意の異物成分が混入している油を使用することも可能である。これらの異物成分は、好ましくは沈降、濾過、分液など当業者に公知の適当な手段により除去した後に本発明方法に用いる。 It is also possible to use oil in which any foreign component other than oil is mixed. These foreign components are preferably removed by an appropriate means known to those skilled in the art, such as sedimentation, filtration, and liquid separation, and then used in the method of the present invention.
ビタミンE類には、α−、β−、γ−、及びδ−トコトリエノール、並びに、α−、β−、γ−、及びδ−トコフェノール等が含まれる。 Vitamin E includes α-, β-, γ-, and δ-tocotrienol, and α-, β-, γ-, and δ-tocophenol.
既に記載したように、陰イオン交換体には油中に含まれる遊離脂肪酸及びトリグリセリドの側鎖である脂肪酸も吸着されるため、これを多量に含む油を直接処理する場合には、これらの遊離脂肪酸及び側鎖脂肪酸基も該陰イオン交換体に吸着させないようにすることが重要である。 As already described, since the anion exchanger also adsorbs free fatty acids contained in the oil and fatty acids that are the side chains of triglycerides, when these oils containing a large amount thereof are directly treated, these free fatty acids are adsorbed. It is important that fatty acids and side chain fatty acid groups are not adsorbed on the anion exchanger.
そこで、本発明の特徴は、ビタミンE類等を含む油にアルコールを添加して混合溶液を調製する際に、該油中の遊離脂肪酸及びトリグリセリドの総量に対する反応量論分程度の量(例えば、該反応量論分の約80〜120%、好ましくは約90〜100%の量)のアルコールを添加することによって、該陰イオン交換体を触媒として該油に含まれるトリグリセリドのエステル交換反応が速やかに進行してトリグリセリドの側鎖である脂肪酸基が吸着不活性なエステル体となり、該油に含まれるビタミンE類が陰イオン交換体に吸着する際に、トリグリセリドの側鎖脂肪酸基が該陰イオン交換体に同時に吸着することを防ぐことである。これによって、ビタミンE類の回収量や純度を高めることが可能となる。 Therefore, the feature of the present invention is that when an alcohol is added to an oil containing vitamin E or the like to prepare a mixed solution, an amount equivalent to a stoichiometric amount with respect to the total amount of free fatty acids and triglycerides in the oil (for example, By adding about 80 to 120%, preferably about 90 to 100%, of the reaction stoichiometric amount of alcohol), the transesterification reaction of the triglyceride contained in the oil can be accelerated by using the anion exchanger as a catalyst. When the fatty acid group which is the side chain of triglyceride becomes an adsorption-inactive ester and the vitamin E contained in the oil is adsorbed to the anion exchanger, the side chain fatty acid group of the triglyceride becomes the anion. It is to prevent simultaneous adsorption on the exchanger. This makes it possible to increase the recovery amount and purity of vitamin Es.
尚、上記反応量論分程度の量よりもアルコール添加量が多い場合には、トリグリセリドのエステル交換反応の進行が遅くなり、逆に低い場合には、トリグリセリドのエステル交換反応が十分に進行せず、いずれもトリグリセリドの側鎖である脂肪酸基が該陰イオン交換樹脂に吸着することを十分に防ぐことができなくなり、ビタミンE類の回収量や純度の低下をもたらす原因となる。 When the amount of alcohol added is larger than the amount corresponding to the above reaction stoichiometry, the transesterification reaction of the triglyceride progresses slowly. On the contrary, when the alcohol addition amount is low, the transesterification reaction of the triglyceride does not proceed sufficiently. In either case, the fatty acid group, which is a side chain of triglyceride, cannot be sufficiently prevented from adsorbing to the anion exchange resin, resulting in a decrease in the recovery amount and purity of vitamin Es.
又、油中に遊離脂肪酸が含まれる場合には、ビタミンE類よりも優先的に陰イオン交換体に吸着するため、ビタミンE類の回収量や純度の低下をもたらす。そのため、該油を陰イオン交換体に接触させる前に、陽イオン交換体により該油に含まれる遊離脂肪酸のエステル化反応を進行させ吸着不活性なエステル体とする必要がある。そのために、まず、ビタミンE類を含む油を遊離脂肪酸の総量に対する反応量論分程度のアルコールにより陽イオン交換体で処理する。 Further, when free fatty acid is contained in the oil, it is preferentially adsorbed to the anion exchanger over vitamin E, resulting in a decrease in the amount of vitamin E recovered and purity. Therefore, before the oil is brought into contact with the anion exchanger, it is necessary to advance the esterification reaction of the free fatty acid contained in the oil by the cation exchanger to obtain an adsorption-inactive ester. For this purpose, first, an oil containing vitamin E is treated with a cation exchanger with an alcohol in a reaction stoichiometric amount with respect to the total amount of free fatty acids.
陽イオン交換体としては、例えば、ダイヤイオンPK−208LH(三菱化学社製)のような当業者に公知の陽イオン樹脂を使用することが出来る。尚、この、陽イオン交換体により油に含まれる遊離脂肪酸のエステル化は、トコトリエノールの熱損失を防ぎ、かつ、反応を速やかに進行させるため、陰イオン交換体を用いる吸着及び分離等の各操作と同じ温度範囲、例えば、約45℃〜55℃、例えば、約50℃の温度条件で実施することが好ましい。また、遊離脂肪酸の残存量をできる限り少なくするため、エステル化の転化率は97%以上とすることが好ましく、このような高転化率を上記の穏やかな条件で達成できるのは、陽イオン交換体の優れた特長である。 As the cation exchanger, for example, a cation resin known to those skilled in the art such as Diaion PK-208LH (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) can be used. The esterification of the free fatty acid contained in the oil by the cation exchanger prevents the heat loss of the tocotrienol and allows the reaction to proceed rapidly, so that each operation such as adsorption and separation using an anion exchanger is performed. It is preferable to carry out at the same temperature range as, for example, about 45 ° C to 55 ° C, for example, about 50 ° C. Further, in order to minimize the residual amount of free fatty acid, the conversion rate of esterification is preferably 97% or more. Such high conversion rate can be achieved under the above-mentioned mild conditions. It is an excellent feature of the body.
尚、上記の陽イオン交換体により上記反応におけるその他の諸条件、例えば、反応時間、及び反応圧力は、特許文献1及び特許文献2に記載されたような当業者に公知の任意の条件を適宜設定することが出来る。 The other conditions in the above reaction by the above cation exchanger, for example, the reaction time and the reaction pressure are appropriately selected from those known to those skilled in the art as described in Patent Document 1 and Patent Document 2. It can be set.
本発明の方法において、「遊離脂肪酸及びトリグリセリドの総量に対する反応量論分」の量のアルコールとは、使用するアルコールが、例えば、エタノール等の1価のアルコールの場合には、[(遊離脂肪酸のモル数)+(トリグリセリドのモル数)X 3]のモル数のアルコールとなる。 In the method of the present invention, the amount of the “reaction stoichiometric amount relative to the total amount of free fatty acids and triglycerides” means that when the alcohol used is a monohydric alcohol such as ethanol, [(free fatty acid Mole number) + (number of moles of triglyceride) × 3].
尚、原料油中に含まれる遊離脂肪酸及びトリグリセリド量は、夫々、当業者に公知の任意の方法・手段、例えば、バイオ燃料の規格(JIS K 2390)で用いられる試験法に記載された方法で求めることができる。 The amount of free fatty acid and triglyceride contained in the raw oil is determined by any method / means known to those skilled in the art, for example, the method described in the test method used in the standard of biofuel (JIS K 2390). Can be sought.
或いは、該油中に含まれる遊離脂肪酸及びトリグリセリドの量を実際に測定する代わりに、原料となる油中に含まれる遊離脂肪酸及びトリグリセリドの総量として当該技術分野において一般的に知られている大凡の範囲、例えば、スカム油の場合には、遊離脂肪酸:30〜50wt%程度、及びトリグリセリド:10〜20wt%程度に基づき、これらの含有量に基づき、便宜的に反応量論分のアルコールを計算で求めることが出来る。例えば、上記スカム油の場合には、反応量論分として、該油に対して約6〜10wt%程度となる。 Alternatively, instead of actually measuring the amount of free fatty acid and triglyceride contained in the oil, it is generally known in the art as the total amount of free fatty acid and triglyceride contained in the starting oil. Range, for example, in the case of scum oil, free fatty acid: about 30 to 50 wt% and triglyceride: about 10 to 20 wt%. You can ask. For example, in the case of the scum oil, the reaction stoichiometry is about 6 to 10 wt% with respect to the oil.
本発明方法においては、ビタミンE類の陰イオン交換体への吸着及び分離、並びに、そこからの脱離及び回収の各操作を行う。例えば、油と陰イオン交換体を接触させることによって、油に含まれるビタミンE類を陰イオン交換体に吸着させ、その後、ビタミンE類が吸着した陰イオン交換体を油と濾過等の適当な方法で分離する。その後、酸のアルコール溶液を脱離液として使用して、該陰イオン交換体を洗浄等することによりビタミンE類を脱離させる。 In the method of the present invention, adsorption and separation of vitamin Es on an anion exchanger, and desorption and recovery therefrom are performed. For example, the vitamin E contained in the oil is adsorbed on the anion exchanger by bringing the oil into contact with the anion exchanger, and then the anion exchanger on which the vitamin E is adsorbed is subjected to an appropriate filtration such as oil and filtration. Isolate by method. Then, vitamin Es are desorbed by washing the anion exchanger using an alcoholic acid solution as a desorbing solution.
陰イオン交換体(アニオン交換体)としては、特開2006-104316号公報及び特開2007-297611号公報等に記載された当業者に公知の任意のものを使用することが出来る。特に、強塩基性陰イオン交換樹脂が好ましい。陰イオン交換樹脂を架橋度又は多孔度から分類した場合、ゲル型、ポーラス型、ハイポーラス型等が挙げられるが、ポーラス型、ハイポーラス型が好ましい。 As the anion exchanger (anion exchanger), any of those known to those skilled in the art described in JP-A-2006-104316 and JP-A-2007-297611 can be used. In particular, strong basic anion exchange resins are preferred. When the anion exchange resin is classified by the degree of crosslinking or porosity, a gel type, a porous type, a high porous type and the like can be mentioned, and a porous type and a high porous type are preferable.
因みに、市販品としては、例えば、ダイヤイオンPA−306(三菱化学社製)、ダイヤイオンPA−306S(同)、ダイヤイオンPA−308(同)、ダイヤイオンHPA−25(同)ダウエックス1−X2(ダウケミカル社製)、アンバーライトIRA−45(オルガノ社製)、アンバーライトIRA−94(同)等を用いることができる。 Incidentally, as commercially available products, for example, Diaion PA-306 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), Diaion PA-306S (same), Diaion PA-308 (same), Diaion HPA-25 (same) Dowex 1 -X2 (manufactured by Dow Chemical Company), Amberlite IRA-45 (manufactured by Organo), Amberlite IRA-94 (same), etc. can be used.
更に、pKa9.8以下を満足する陰イオン交換樹脂の市販品としては、例えば、ダイヤイオンSA20A(三菱化学社製)、ダイヤイオンSA21A(同)、並びに、多孔質型のII型強塩基陰イオン交換樹脂であるダイヤイオンPA408(同)、ダイヤイオンPA412(同)及びダイヤイオンPA418(同)等を用いることができる。ここで、II型強塩基陰イオン交換樹脂とは前記したジメチルエタノールアンモニウム基を有する陰イオン交換樹脂を指す。 Furthermore, examples of commercially available anion exchange resins satisfying pKa of 9.8 or less include Diaion SA20A (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), Diaion SA21A (same), and porous type II strong base anions. As an exchange resin, Diaion PA408 (same), Diaion PA412 (same), Diaion PA418 (same), and the like can be used. Here, the type II strong base anion exchange resin refers to the above-described anion exchange resin having a dimethylethanolammonium group.
陰イオン交換樹脂の市販品は、購入時点ではCl型となっているためOH基に置換してから本発明に使用される。例えば、置換剤には0.5〜2モル/dm3のNaOH水溶液が用いられ、置換剤の通液速度は、陰イオン交換樹脂1ml当たり、2〜10ml−NaOH/分程度が好ましい。通液量は陰イオン交換樹脂1ml当たり5〜20ml使用される。置換終了後、カラムから樹脂を取り出し、置換剤が残留しないように蒸留水で充分洗浄する。樹脂の洗浄液のpHを測定し、蒸留水と同じpHになったことを確認し、最後に所定のアルコールで洗浄して本発明に使用する。 Since a commercial product of an anion exchange resin is Cl type at the time of purchase, it is used in the present invention after being substituted with an OH group. For example, a 0.5 to 2 mol / dm 3 aqueous NaOH solution is used as the replacement agent, and the flow rate of the replacement agent is preferably about 2 to 10 ml-NaOH / min per 1 ml of anion exchange resin. The flow rate is 5 to 20 ml per 1 ml of anion exchange resin. After the substitution is completed, the resin is taken out from the column and thoroughly washed with distilled water so that the substitution agent does not remain. The pH of the resin cleaning solution is measured to confirm that it has the same pH as that of distilled water, and finally washed with a predetermined alcohol and used in the present invention.
陰イオン交換樹脂の使用量は、撹拌槽型反応器の場合は、油類1モル当たり、通常100〜1000g、好ましくは200〜800gの範囲から選択される。使用後は繰り返し同じ反応に利用できるが、適宜、樹脂を再生することが好ましい。イオン交換樹脂を充填層として使用する場合は、樹脂1リットル当たりの油類の通液量は、通常10〜100mL、好ましくは15〜60mL程度が使用される。 In the case of a stirred tank reactor, the amount of the anion exchange resin used is usually selected from the range of 100 to 1000 g, preferably 200 to 800 g, per mole of oil. After use, it can be used repeatedly for the same reaction, but it is preferable to regenerate the resin as appropriate. When using an ion exchange resin as a packed bed, the oil flow rate per liter of resin is usually 10 to 100 mL, preferably about 15 to 60 mL.
本発明方法においては、ビタミンE類の陰イオン交換体への吸着及び分離、そこからの脱離及び回収の各操作を、陰イオン交換体の耐熱温度以下の範囲であって、例えば、約45℃〜55℃、好ましくは、約50℃の温度条件の範囲で実施することを特徴とする。この結果、陰イオン交換樹脂を用いる上記工程もその前の工程である陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂などを用いる全ての工程を同じ温度範囲で実施することが可能となり、実際の工業化プロセスを考えた場合には、経済的及び効率的な点などから好ましく、更に、原料が固化して配管を閉塞させる虞もない。 In the method of the present invention, the operations of adsorption and separation of vitamin E on the anion exchanger, desorption and recovery from the anion exchanger are performed within a range not higher than the heat resistant temperature of the anion exchanger, for example, about 45 C. to 55.degree. C., preferably about 50.degree. C. As a result, the above-described process using an anion exchange resin can be performed in the same temperature range for all the processes using a cation exchange resin and an anion exchange resin, which are the previous processes, and the actual industrialization process can be performed. When considered, it is preferable from the viewpoint of economy and efficiency, and further, there is no possibility that the raw material is solidified to block the piping.
更に、本発明の技術的特徴の一つは、陰イオン交換体を洗浄等することによりビタミンE類を脱離させるために脱離液として使用する酸溶液における酸の濃度を2〜5wt%、好ましくは、3.0〜3.5wt%(0.40〜0.45mol/L)、より好ましくは、約3.3wt%(0.43mol/L)とすることである。このように脱離液における酸の濃度を特定の範囲にすることによって、ビタミンE類と共に陰イオン交換体に吸着した遊離脂肪酸の溶出時間を、ビタミンE類の溶出時間とずらすことができ、ビタミンE類の回収量や純度を高めることが可能となる。 Furthermore, one of the technical features of the present invention is that the acid concentration in an acid solution used as a desorbing solution to desorb vitamin E by washing an anion exchanger is 2 to 5 wt%, Preferably, it is 3.0 to 3.5 wt% (0.40 to 0.45 mol / L), more preferably about 3.3 wt% (0.43 mol / L). In this way, by setting the acid concentration in the desorbed liquid within a specific range, the elution time of free fatty acid adsorbed on the anion exchanger together with vitamin E can be shifted from the elution time of vitamin E, It becomes possible to increase the recovery amount and purity of Es.
本発明方法において使用するアルコール類は特に限定されず、炭素数1〜8、好ましくは炭素数1〜5の、飽和の直鎖または分岐鎖の炭化水素骨格を有するアルコール類が挙げられる。例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、t-ブチルアルコールなどを挙げることができる。これらのアルコールは単独あるいは2種以上混合して使用することができる。本発明においては、入手の容易性及び得られた脂肪酸エステルの利用性の観点から、メタノール及び/又はエタノールを使用するのが好ましい。この操作においてアルコール類は、油類を加アルコール分解(エステル交換反応)する反応基質として作用するほか、油類の希釈や粘度を調節するための溶媒作用も併せ有するものである。 The alcohol used in the method of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include alcohols having a saturated linear or branched hydrocarbon skeleton having 1 to 8 carbon atoms, preferably 1 to 5 carbon atoms. For example, methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, t-butyl alcohol and the like can be mentioned. These alcohols can be used alone or in admixture of two or more. In the present invention, it is preferable to use methanol and / or ethanol from the viewpoint of availability and availability of the obtained fatty acid ester. In this operation, the alcohol acts as a reaction substrate for subjecting the oil to alcoholysis (transesterification reaction), and also has a solvent action for adjusting the dilution and viscosity of the oil.
このような酸として、蟻酸、酢酸、クエン酸などの有機酸若しくはその塩、又はそれらの混合物を使用することができる。特に、酸溶液としては、酢酸とエタノール等のアルコールとの混合溶液のような弱酸や弱酸塩溶液が好適である。 As such an acid, an organic acid such as formic acid, acetic acid, citric acid or a salt thereof, or a mixture thereof can be used. In particular, the acid solution is preferably a weak acid or weak acid salt solution such as a mixed solution of acetic acid and an alcohol such as ethanol.
上記の各操作におけるその他の条件・手段は当業者に公知の任意の中から適宜選択することができる。例えば、それぞれの反応時間(接触時間、脱離時間)は反応温度、イオン交換樹脂の使用量等に応じて、当業者が適宜設定することが出来る。例えば、攪拌層では通常1〜10時間、好ましくは3〜5時間、また、流通系では5分〜2時間、好ましくは10分〜1時間程度で実施する。 Other conditions / means for each of the above operations can be appropriately selected from any known to those skilled in the art. For example, each reaction time (contact time, desorption time) can be appropriately set by those skilled in the art depending on the reaction temperature, the amount of ion exchange resin used, and the like. For example, the stirring is usually performed for 1 to 10 hours, preferably 3 to 5 hours, and in the flow system for 5 minutes to 2 hours, preferably 10 minutes to 1 hour.
更に、反応圧力は特に制限ない。常圧下で実施するのが操作上簡便であるが、必要に応じて1〜10気圧程度に加圧してもよい。 Furthermore, the reaction pressure is not particularly limited. Although it is easy to operate under normal pressure, the pressure may be increased to about 1 to 10 atm if necessary.
分離されたビタミンE類から、そこに含まれるトコトリエノールは、クロマト分離等の当業者に公知の任意の方法で分離することが出来る。尚、カラム等にビタミンE類が吸着した陰イオン交換体を充填し酸溶液を使用してビタミンE類を陰イオン交換体から溶出させるような場合に、その諸条件(例えば、酸の種類、処理流量、時間等)を適当に設定することによって、陰イオン交換体に吸着したビタミンE類中の各成分の脱離(溶出)時間ピークをずらすことが出来、そのような場合には、上記のクロマト分離等は不要となる。 Tocotrienol contained therein can be separated from the separated vitamin E by any method known to those skilled in the art, such as chromatographic separation. It should be noted that when a column or the like is filled with an anion exchanger adsorbed with vitamin E and an acid solution is used to elute vitamin E from the anion exchanger, various conditions (for example, the type of acid, By appropriately setting the treatment flow rate, time, etc., the desorption (elution) time peak of each component in vitamin E adsorbed on the anion exchanger can be shifted. No chromatographic separation is required.
尚、本発明方法における各操作段階において、反応基質とイオン交換体との接触方式については、バッチ法、連続法など特に限定されない。装置の形態としては、処理槽を設けたもの、循環系や向流系で樹脂移送するものなどが挙げられる。接触方法としては、流通(イオン交換樹脂の充填層に通液する方法)、撹拌(撹拌槽を用いる方法)、流動(流動層反応器)、振とう(振とう型反応器)などが挙げられる。原料物質の導入口、生成物質の回収口が一定のカラム通液型、展開床(エクスパンデットカラム)の他、回分型を用いることもできる。特に、樹脂を充填した反応器を用いて、反応又は吸着分離等の各操作を連続的に行う方法が好適である。 In each operation step in the method of the present invention, the contact method between the reaction substrate and the ion exchanger is not particularly limited, such as a batch method or a continuous method. Examples of the apparatus include a device provided with a treatment tank, and a device for transferring resin in a circulation system or a countercurrent system. Examples of the contact method include circulation (method of passing through a packed bed of ion exchange resin), stirring (method using a stirring tank), flow (fluidized bed reactor), shaking (shaking reactor), and the like. . In addition to a column-flowing type and a developing bed (expanded column) in which the raw material introduction port and the product collection port are fixed, a batch type can also be used. In particular, a method in which each operation such as reaction or adsorption separation is continuously performed using a reactor filled with a resin is preferable.
特に、所定のイオン交換体を充填した容器(反応器)の一方に反応基質の導入口を、他方に、生成物の回収口をそれぞれ有する反応装置が望ましい。前記容器は、単独に有していてもよいが、並列および/または直列に、複数個接続されてなる構造を有していてもよい。また、前記容器の形状は特に限定はないが、通常、カラムが用いられる。イオン交換樹脂をカラムに充填して使用する場合、樹脂が膨潤して破損することを防止するため、空隙率の高いエクスパンデットベットカラム充填層を用いる態様は好ましい。ここで、エクスパンデッドベッドカラムとは、粘度の高い流体や固形分を含んだ流体中から溶解している目的成分を吸着剤粒子に吸着させて回収する分離精製法に用いられ、カラム内を上向きに流体を流し、比重の大きい吸着剤粒子を静止状態で浮遊させ、空隙率を大きく保った状態でカラムクロマトグラフィー操作を行うもの等をいい、例えば、化学工学論文集第27巻第2号(2001)第145−148頁等に記載される公知の方法を用いることができる。アルコール類に対する油類のモル比が大きい範囲において、膨潤によるイオン交換樹脂の破損の問題が生じ易いので、反応器の設計に際して留意される。従って、本発明はこのような本発明方法を実施するための装置にも係る。ただし、効率的な操作のため、油とアルコールの混合液を通液する吸着操作の際には上昇流を、酸とアルコールの混合液を通液する脱離操作の際には下降流を用いることが好ましい。 In particular, a reactor having a reaction substrate introduction port on one side of a container (reactor) filled with a predetermined ion exchanger and a product recovery port on the other side is desirable. Although the said container may have individually, you may have the structure formed by connecting two or more in parallel and / or in series. The shape of the container is not particularly limited, but a column is usually used. When an ion exchange resin is packed in a column and used, an embodiment using an expanded bed column packed layer having a high porosity is preferable in order to prevent the resin from swelling and being damaged. Here, an expanded bed column is used in a separation and purification method in which a target component dissolved in a fluid having a high viscosity or a solid content is adsorbed and recovered by adsorbent particles. This refers to those in which fluid is flowed upward, adsorbent particles having a large specific gravity are suspended in a stationary state, and column chromatography operation is performed while maintaining a large porosity. For example, Chemical Engineering Papers Vol. 27, No. 2 (2001) Known methods described in pages 145-148 and the like can be used. In the range where the molar ratio of oils to alcohols is large, the problem of breakage of the ion exchange resin due to swelling is likely to occur, so care is taken in designing the reactor. The invention therefore also relates to an apparatus for carrying out such a method of the invention. However, for efficient operation, an upward flow is used during an adsorption operation for passing a liquid mixture of oil and alcohol, and a downward flow is used for a desorption operation for passing a liquid mixture of acid and alcohol. It is preferable.
以下、実施例に則して本発明を具体的に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの記載によって何等制限されるものではない。尚、以下の実施例において特に断わりがない限り、当業者に公知の一般的な方法に従い実施した。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is concretely demonstrated according to an Example, the technical scope of this invention is not restrict | limited at all by these description. The following examples were carried out according to general methods known to those skilled in the art unless otherwise specified.
モデルスカム油系による模擬実験(1)
脂肪酸のエステル化後の油原料中に含まれるトリグリセドと添加アルコール量による、遊離脂肪酸の流出に対する影響を以下の実験によって評価した。
実験条件:
原料1:ビタミンE類(VEH)δ-トコフェノール3wt%-エタノール溶液
原料2:脂肪酸のエステル化後を想定したモデル油(δ-トコフェノール3wt%、トリグリセリド14wt%、脂肪酸エステル83wt%)とエタノールの混合液(トリグリセリド:エタノール混合モル比=1:3, 1:6及び1:20)
樹脂カラム:DiaionPA306Sを6.7g充填
吸着実験:原料溶液をカラム(Φ1.1 cm x 10 cm)に1cm3/minで上昇流で供給(50℃)
脱離実験:エタノールを同じ速度で下降流で供給してカラム内の原料を流出させた後、0.43mol/L酢酸-エタノール溶液を同様に供給
温度条件:50℃
結果:
表2に示されるように、原料中にトリグリセリド(GF3)が存在しなければ(原料1)、脱離液の弱酸の混入があるものの、遊離脂肪酸の流出はなかった(純度100%)。一方、原料中にトリグリセリドが存在する(原料2)と、化1に示されるように、側鎖脂肪酸基の吸着が競争的に生じ、脱離実験の際に、トコフェロール(VEH)と共に遊離脂肪酸(FH)が流出し、トコフェロールの回収を困難にした(表3)。本実験では、原料のトリグリセリドを14wt%とスカム油中と同じ低い値に設定しているが、この濃度が高ければさらに混入量は多くなる。
Simulation experiment with model scum oil system (1)
The following experiments evaluated the influence of the amount of triglyceride and added alcohol contained in the oil raw material after esterification of fatty acids on the free fatty acid efflux.
Experimental conditions:
Raw material 1: Vitamin E (V E H) δ-Tocophenol 3wt%-Ethanol solution Raw material 2: Model oil assuming post-esterification of fatty acid (δ-Tocophenol 3wt%, Triglyceride 14wt%, Fatty acid ester 83wt%) And ethanol mixture (triglyceride: ethanol mixture molar ratio = 1: 3, 1: 6 and 1:20)
Resin column: DiaionPA306S packed with 6.7g Adsorption experiment: Raw material solution is supplied to the column (Φ1.1 cm x 10 cm) at a rate of 1 cm 3 / min (50 ° C)
Desorption experiment: After feeding ethanol in the downward flow at the same rate to flow out the raw material in the column, 0.43 mol / L acetic acid-ethanol solution was similarly supplied Temperature condition: 50 ° C
result:
As shown in Table 2, if triglyceride (GF 3 ) was not present in the raw material (raw material 1), the free fatty acid did not flow out (purity 100%) although there was a mixture of weak acid in the effluent. On the other hand, when triglyceride is present in the raw material (raw material 2), as shown in Chemical Formula 1, adsorption of side chain fatty acid groups occurs competitively and is released together with tocopherol (V E H) during the desorption experiment. Fatty acid (FH) flowed out, making it difficult to recover tocopherol (Table 3). In this experiment, the triglyceride of the raw material is set to 14 wt%, which is the same low value as in scum oil, but the higher the concentration, the greater the amount of contamination.
ここで、ビタミンE類の回収率及び純度は、夫々、以下の式で定義される。
回収率[%]=ビタミンE脱離量/(供給された原料中の総ビタミンE量-カラムから流出した原料中の総ビタミンE量)×100
純度[wt%]=ビタミンE脱離量/(ビタミンE脱離量+遊離脂肪酸脱離量)×100
(※全脱離量の90 %時点)
Here, the recovery rate and purity of vitamin E are defined by the following equations, respectively.
Recovery [%] = Vitamin E desorption amount / (Total amount of vitamin E in the supplied raw material−Total amount of vitamin E in the raw material flowing out from the column) × 100
Purity [wt%] = Vitamin E elimination amount / (Vitamin E elimination amount + free fatty acid elimination amount) x 100
(* 90% of total desorption amount)
モデルスカム油系による模擬実験(2)
次に、脱離液中の酸の濃度が遊離脂肪酸の流出に対する影響を以下の実験によって評価した。
実験条件:
脱離実験:エタノールを供給してカラム内の原料を流出させた後、脱離液(酢酸-エタノール溶液)における酢酸濃度を0.86 mol/L、0.43mol/L及び0.22mol/Lと変化させた点以外は、実施例1と同じ。
結果:
表4に示されるように、酢酸濃度0.43mol/Lの脱離液を使用することによって、ビタミンE類の回収量と回収率及び純度を共に高めることに成功した。
Simulation experiment with model scum oil system (2)
Next, the influence of the acid concentration in the detachment solution on the free fatty acid efflux was evaluated by the following experiment.
Experimental conditions:
Desorption experiment: After supplying ethanol to drain the raw material in the column, the acetic acid concentration in the desorption solution (acetic acid-ethanol solution) was changed to 0.86 mol / L, 0.43 mol / L and 0.22 mol / L. Except for the point, it is the same as Example 1.
result:
As shown in Table 4, by using a desorbed solution having an acetic acid concentration of 0.43 mol / L, the recovery amount, recovery rate, and purity of vitamin E were successfully increased.
実用系(スカム油)を用いた実験
実験条件:
油原料:米ぬか由来スカム油(三和油脂(株)より提供):ビタミンE類(VEH)(トコフェノール(T1)1.5 wt%及びトコトリエノール(T3)1.5 wt%)、トリグリセリド(GF3)14 wt%、遊離脂肪酸(FH)44wt%
添加エタノール:トリグリセリドと遊離脂肪酸に対する反応量論分(油原料の8.6 wt%)
遊離脂肪酸のエステル化:油原料とアルコールの混合溶液に33.3 %(w/w)樹脂(Diaion PK208LH)を投入し、50 ℃の恒温槽中、150 spmで36時間振とうすることによる回分反応を行ない、エステル化(転化率>97%)を行った。
吸着:原料溶液を樹脂カラム(DiaionPA306Sを6.7g充填:Φ1.1 cm x 10 cm)に1cm3/minで上昇流で供給(50℃)した。
脱離:エタノールを同じ速度で下降流で供給してカラム内の原料を流出させた後、0.43mol/L酢酸-エタノール溶液を同様に供給(50℃)し、吸着していたビタミンE類を脱離させた。
結果:
その結果、表5に示されるように、従来法(100-250℃の段階的な分子蒸留(5,6回)によってビタミンE類とエステルを分離する方法)においてはビタミンE類の回収率及び純度が、夫々、約35%及び20wt%であったのが、本発明方法によって、ビタミンE類の回収率100%(特に、熱分解損失が大きなトコトリエノールに関しても回収率100%)を達成し、さらに純度も3倍以上に増大し、含まれる不純物はクロマト分離が容易な遊離脂肪酸のみとなった。
Experiment using practical system (scum oil)
Experimental conditions:
Oil raw material: Rice bran-derived scum oil (provided by Sanwa Yushi Co., Ltd.): Vitamin E (V E H) (tocophenol (T1) 1.5 wt% and tocotrienol (T3) 1.5 wt%), triglyceride (GF 3 ) 14 wt%, free fatty acid (FH) 44 wt%
Added ethanol: stoichiometric amount for triglycerides and free fatty acids (8.6 wt% of oil)
Esterification of free fatty acids: A batch reaction was performed by adding 33.3% (w / w) resin (Diaion PK208LH) to a mixed solution of oil raw material and alcohol, and shaking at 150 spm for 36 hours in a 50 ° C constant temperature bath. And esterification (conversion> 97%) was carried out.
Adsorption: The raw material solution was supplied (50 ° C.) in an upward flow at 1 cm 3 / min to a resin column (6.7 g of DiaionPA306S: Φ1.1 cm × 10 cm).
Desorption: After feeding ethanol in the downward flow at the same rate to flow out the raw material in the column, 0.43 mol / L acetic acid-ethanol solution is similarly fed (50 ° C), and the adsorbed vitamin E is removed. Desorbed.
result:
As a result, as shown in Table 5, in the conventional method (method of separating vitamin Es and esters by stepwise molecular distillation at 100-250 ° C (5,6 times)), the recovery rate of vitamin Es and Purity was about 35% and 20% by weight, respectively, and the method of the present invention achieved a recovery rate of 100% of vitamin E (particularly, recovery rate of tocotrienol with a large thermal decomposition loss). Furthermore, the purity increased more than 3 times, and the impurities contained were only free fatty acids that were easily chromatographically separated.
尚、各実験では、溶液を採取し、必要に応じてエタノールで希釈した後、トリ、ジ、モノグリセリド、遊離脂肪酸、ステロール、スクアレン、脂肪酸エステルの濃度はUV検出器を備えたHPLCで、ビタミンE類濃度は蛍光検出器を備えたHPLCで、それぞれ測定した。 In each experiment, after collecting the solution and diluting with ethanol as necessary, the concentrations of tri, di, monoglyceride, free fatty acid, sterol, squalene, and fatty acid ester were determined by HPLC equipped with a UV detector. The concentration of each compound was measured by HPLC equipped with a fluorescence detector.
本発明は以下の産業上の利用可能性を有する。
(1)トコトリエノール等のビタミンE類をより安価で安定に社会に供給できる。
(2)トコトリエノールの高純度品を簡便に量産できるため、特化した機能評価やヒト試験が実施可能となる。
(3)より生産量が多いパームヤシ油や米糠原油を原料とすれば、トコトリエノール回収とバイオディーゼル燃料とグリセリンの同時製造を行うことが可能となり、人類の健康と環境に配慮した活力ある社会の実現に貢献できる。
The present invention has the following industrial applicability.
(1) Vitamin E such as tocotrienol can be supplied to society at lower cost and more stably.
(2) Since high-purity products of tocotrienol can be easily mass-produced, specialized function evaluations and human tests can be performed.
(3) If palm coconut oil or rice bran crude oil with higher production volume is used as a raw material, it will be possible to collect tocotrienol and produce biodiesel fuel and glycerin at the same time, creating a vibrant society that takes into consideration human health and the environment. Can contribute.
Claims (11)
(1)ビタミンE類を含む油とアルコールの混合溶液を陰イオン交換体に接触させ、
(2)該陰イオン交換体を触媒としてエステル交換反応によって該油に含まれるトリグリセリドの側鎖である脂肪酸基を吸着不活性な脂肪酸エステルに変換させ、同時に、該油に含まれるビタミンE類を該陰イオン交換体に吸着及び分離させ、その後
(3)酸とアルコールを含む脱離液を使用して、該陰イオン交換体からビタミンE類を脱離及び回収する、
ことを含む該油からビタミンE類を選択的、かつ、高純度で製造する方法であって、
該混合溶液が該油中の遊離脂肪酸及びトリグリセリドの総量に対する反応量論分の80〜120%の量のアルコールを含み、該脱離液における酸の濃度が2〜5wt%であり、各工程を45℃〜55℃で行う、ことを特徴とする前記方法。 The following steps:
(1) Contact a mixed solution of oil and alcohol containing vitamin E with an anion exchanger,
(2) The fatty acid group which is the side chain of the triglyceride contained in the oil is converted into an adsorption-inactive fatty acid ester by transesterification using the anion exchanger as a catalyst, and at the same time, vitamin E contained in the oil Adsorbed and separated on the anion exchanger, and then (3) desorbing and recovering vitamin E from the anion exchanger using a desorption solution containing acid and alcohol.
A method for selectively and highly producing vitamin E from the oil, comprising:
The mixed solution contains alcohol in an amount of 80 to 120% of the reaction stoichiometric amount with respect to the total amount of free fatty acid and triglyceride in the oil, and the concentration of acid in the desorbed solution is 2 to 5 wt%. The said method characterized by performing at 45 to 55 degreeC.
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