創立 90 周年記念特別企画

特集

植物油製造プロセスとリン回収
鈴木秀男

植物油の原料となる油糧種子は，大豆，菜種，綿実，着眼点から，粗油の精製処理にて，リン脂質を除く脱ガ

ひまわり，落花生，パームなどが代表的なものであるがム工程と脱酸工程，そして排水中のリンを回収している

1)（図 1） ，ここではリンの回収をテーマとしており，代排水処理（千葉工場）に焦点をしぼり解説する．

表的な大豆油，菜種油の製造プロセスを中心に，リンのリン脂質挙動について述べることにする．
植物油の製造工程は，油糧原料の種子・果実から油を植物油脂には，比較的多くのリン脂質が含まれている．

取り出す搾油工程（精選・乾燥・圧扁・圧搾・抽出）と，レシチンとは，学術的にフォスファチジルコリン（PC）不純物を除去する精製工程（脱ガム・脱酸，脱色，脱臭）を指すが，工業的にはリン脂質混合物を総称したものとに分けられる（図 2）．

している場合が多い．リン脂質の構造は，グリセロール

これらの製造プロセスの中で，リンを回収するという骨格に 2 分子の脂肪酸と 1 分子のリン酸が結合し，さらにリン酸にコリンなどの塩基が結合している．
リン脂質は，水和しやすいフォスファチジルコリン（PC：両性イオンであり，金属と結合しがたい）やフォスファチジルイノシトール（PI：イノシトール基が親水性であるので，金属と結合しても水和性である），水和しがたいフォスファチジルエタノールアミン（PE：両性イオンだが金属イオンと結合しやすい），フォスファチジン酸（PA：金属イオンと結合しやすい）などで構成されている（図 3）．
一般的に大豆レシチンの組成は，PC 約 20%，PI 約20%，PE 約 20%，トリグリセライド・遊離脂肪酸が約30% となっている．
大豆レシチンの用途は，食品の乳化剤として利用されるほか，動脈硬化症や脂肪肝などの予防，治療に効果があるとされている．また，生理活性物質として健康食品などに用いられている．菜種レシチンは，着色が激しい
図 1．世界の油糧種子年間生産高（単位：百万トン）

ことや風味が劣るなどの理由で商品化されていない 2)．

図 2．植物油製造工程
著者紹介 （株）J-オイルミルズ 神戸工場 業務部

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総務安全環境課

E-mail: hideo.suzuki@j-oil.com
生物工学

第90巻

リンの資源問題をめぐって

図 3．リン脂質

非水和性リン脂質は，PC や PE からフォスフォリパー
ゼ D の作用により生成する PA が主成分であるといわれているが，その反応のメカニズムはいまだ解明されていない 3)．PA 含量は，原料種子の収穫後の保管状態や原料水分，搾油条件によって変化する．PE や PA は，Caや Mg など 2 価の金属と塩を形成し，水には溶けない．
これらの非水和性リン脂質は，リン酸などを反応させると，非水和性リン脂質に結合している Ca や Mg 金属

図 4．エキスペラー（Harburg Freudenberger 社製）などのイオンが外れ，水和性リン脂質に変化する．そのため，容易に除去することができる．
油糧種子の搾油方法

脂の製造・抽出用に認可されている溶剤）を使用して抽菜種原料は，油分を 40% 以上と多く含有するため，出を行う（図 5）．抽出機内の回転するセル内にケークを前処理（精選・乾燥・圧扁・加熱）を行った後，搾油用供給し，溶剤はフレーク排出側のセル上部から注入して，に開発されたスクリュープレス機（別名：エキスペラー

ケーキ層を透過（パーコレーション）させ油を抽出する．

（図 4））を使用し，物理的に油を採りだす（圧搾）．

セルを透過した溶剤は，ケーキ供給側に向い透過を繰りエキスペラーは，メインウォームシャフト，ウォーム，返し行う（図 6）．油を抽出したミセラ（油と溶剤の混合ドレネージバレル，チョークメカニズムで構成されてい物）は，真空化で蒸留を行い，油中の溶剤除去と溶剤のる．原料の入口から出口に向かい圧縮比が増し，5 〜 10回収を行う．

MPa の圧力が掛けられ，ドレンネージバレルバーの隙間（0.2 〜 1.0 mm）から油が搾り出される．
エキスペラーで油を搾った後のケーキ（Cake）には，15–20% の油分が残っており，次に溶剤（n-hexane，油2012年 第8号

一方，大豆原料は，油分含量が約 20% と低いため，圧搾は行わず，圧扁フレーク（厚み 0.3 mm）を直接溶剤抽出する方式で搾油が行われている．
圧搾及び抽出にて搾油した油を粗油（crude oil）とい489

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図 7．遠心分離機（Westfalia 社製 Separator）
図 5．抽出機（Brow-knox 社製 Roto cel）

臭の順に精製処理が行われる．
脱ガム
粗油にはリン脂質，リポプロテインや粘質物などは，無水の形で油中に溶解している．これらは，総称してガム質と呼ばれている．
リン脂質などのガム質が多く残存すると，脱酸（後述）において石鹸分の分離などが困難になるなど，精製ロスを大きくする．また，精製油の品質を低下させる原因ともなる．
図 6．溶剤抽出方法

脱ガム工程では，粗油を 70–85qC に加温し，粗油中のリン脂質とほぼ当量の温水を加え，攪拌しながらリン脂質を水和膨潤させた後，油との比重差を利用して遠心う．粗油に含まれるリン脂質は，大豆粗油が約 1.8%，分離機でガム質を分離する（図 7）．分離したガム質は，菜種粗油は約 1.4% である．

ウエットガムと呼ばれ，リン脂質，油（トリグリセライド）のほか，水分が 40–50% 含まれる．ガム質を除去し油脂の精製た脱ガム油（degummed oil）は，次の脱酸工程に送ら

油糧原料から搾油した粗油には，食用油脂としての色．
れる（図 8）

調，風味，保存安定性などを損なう不純物が含まれてい脱ガムでは，水和性のリン脂質は除去されるが，非水る．これらの不純物をために，脱ガム，脱酸，脱色，脱和性リン脂質はそのまま残存する．非水和性リン脂質は，

図 8．脱ガム脱酸フロー490

生物工学第90巻

リンの資源問題をめぐって
主に PA の Ca，Mg 塩によるものである．

表 1．粗油 ･ 脱ガム油の分析値

一方，除去されたウエットガムは，菜種の場合は脱脂ミールに添加し，大豆の場合には，薄膜式の真空乾燥機にて水分を乾燥してレシチンを製造するか，脱脂ミール

水分酸価％

P ppmに添加される．
いずれにおいても，脱ガムで除いたリン脂質は，無駄％

菜種粗油

脱ガム油

0.02–0.3
0.5–3
500–800
1.3–2.0

0.02–0.3
1–2
200–600
0.5–1.5

0.02–0.3
1–2
40–160
0.1–0.4

大豆粗油のリン脂質は，水和性および非水和性リン脂質の合計．脱ガム油のリン脂質は，非水和性リン脂質のみの値．

なくすべて有効利用されている．
脱リン脂質

大豆粗油

酸

脱酸工程は，脱ガムにて除去できなかったリン脂質のほか，遊離脂肪酸（free fatty acid）を除く工程である．

性ガム質が残存する．
一般的に，原料水分や割豆の比率が高いあるいはダメージを受けた大豆の粗油中には非水和性のリン脂質が①リン脂質の除去
脱ガム油に残存するリン脂質の多くは，非水和性リン脂質によるものであり，リン酸を添加して結合している多く，脱ガム油中にも非水和性リン脂質として残留することとなる．

Ca，Mg 等の金属イオンを外し，水和性のリン脂質に変

一方，非水和性リン脂質は，脱酸工程にてリン酸脱ガ化させる．これにより，容易にリン脂質を除去することムされ，分離された油滓は燃料（後述）やリン肥料としができる．通常，脱ガム油に対して 75% リン酸液が，0.04て利用されることになる．

〜 0.12%（wt）添加される．

脱色・脱臭

リン脂質− Ca ＋ H3PO4 → リン脂質 ＋CaHPO4（水溶性リン脂質） （リン酸水素カルシウム）

脱色は，油に含有するカロチノイドやクロロフィルなどの色素等を，活性白土に吸着させ除去する工程である．

②遊離脂肪酸の除去

最終精製の脱臭は，有臭成分や揮発性成分を高温・高遊離脂肪酸は，リン酸添加後に苛性ソーダを添加して真空下で水蒸気蒸留の原理で精製を行う工程である．脱中和を行い，脂肪酸ナトリウム（石鹸）に変え，油との色・脱臭についても，多くの技術やノウハウが知られて分離ができるようにする．

いる．

RCOOH＋NaOH → RCOONa ＋ H2O
石けん

遊離脂肪酸

リン脂質，脂肪酸ナトリウムなどの分離は，脱ガムと同様に遠心分離機で行う．脱酸処理において，Fe などの微量金属も同時に除去される．ここで分離除去したものをソーダ油滓（alkali foots）という．

しかし，今回はリンの挙動を目的としてそれに関連した工程について詳細に記述することにし，関連しない工程については省略した．興味のある方は他の書籍を参照
されたい 4–8)．
排水処理とリンの回収
脱酸工程から発生するソーダ油滓は，一般には脂肪酸

ソーダ油滓を分離した油には，石鹸が残存するため，工業における原料などに利用されているが，きわめて価油に対し 10% 程度の温水を添加し，再度遠心機分離で値が低く，低価格で引渡されるか，産業廃棄物として処洗浄水を分離して石鹸分を除去する．

分される状況にある．

次に油は，真空ドライヤー（50 mmHg）で水分を除き，脱色工程に送られる．
リン脂質の挙動

今回紹介する弊社千葉工場では，ソーダ油滓全量を資源として有効に活用している．
千葉工場では，脱酸工程から発生するソーダ油滓と洗浄水を合わせ，硫酸分解を行い，ダーク油（粗脂肪酸）大豆の粗油（抽出油）および菜種の粗油（圧搾油・抽を製造している．ダーク油は，ボイラーの燃料に使用し出油）のリン脂質含量は表 1 のようになる．水和性リンており，自ら直接再生した資源として扱われ，しかも都脂質は，脱ガム工程にて脱ガムされ，ミールに添加ある市ガスの削減（CO2 削減）にも貢献している．

いは大豆レシチンとして利用される．粗油では水和性ガ

ダーク油分解した排水には，有機物の他にリン分が多ム質と非水和性ガム質が残存しているが，脱ガム油ではく含まれている．リンの発生源は，原料由来（搾油した水和脱ガムによって水和性リン脂質が除去され，非水和粗油にリン脂質として含まれる）のものと，精製で使用

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図 9．排水処理フローされるリン酸によるものである．

今後の展開

この排水は，工場内の他工程から送られる排水と合流し，加圧浮上装置で油分を回収した後，活性汚泥処理を

欧州では河川への窒素・リンなどの排水規制が厳しく，行う（図 9）．活性汚泥処理により，リンの一部は微生物リン酸などの薬品使用やソーダ油滓処理困難な状況になに摂取されるが，大部分は処理水に残存する．このリンり，脱酸を省略する搾油条件，物理精製等が検討されるを除去するため，活性汚泥処理水に消石灰を添加し，リようになった．しかし，油糧種子原料の品質変動のほか，ン酸カルシウムの結晶を生成させ，沈降槽で結晶を沈降

物理精製での品質安定性に難があり，一般に普及してい分離する．分離した上澄み水は，アルカリ性であるためない．そのため，リン酸や苛性ソーダを用いる化学精製中和してから放流する．本処理により，98% 以上の安が主流である．リン酸の代替として，クエン酸などが使定したリン除去率が得られている．

用されることもあるが，効能，価格，排水の汚濁負荷な沈降物（リン酸カルシウム）の大半は反応槽に戻してどを考慮すると，リン酸がもっとも有効といえる．

循環させ，生成量に見合う沈降物はスーパーデカンター

今回ご紹介した千葉工場における排水リン除去設備導で脱水した後，パドル型乾燥機で乾燥する．乾燥物には，入は，東京湾の厳しい排水規制に対応するためであった．

3

リン酸（PO4 ）として 30% 以上含有し，副産リン酸肥

現在では，発生するソーダ油滓をすべて自社で分解し，料として販売している．

燃料に有効利用している．また，従来外部処分していた千葉工場におけるリン酸の年間購入量はリンとして約

ソーダ油滓に含まれるリンと，工場排水に移行していた30 トンであるが，さらに原油由来のリン脂質はリンとして約 17 トンあり，合計で 47 トンとなる（図 10）．そ

リンを回収して，リン酸肥料として資源の有効活用が図れた．の大部分がダーク油工程を経て排水中に移行し，リン酸今後は，より安価でシンプルな工程で，ニーズとシーカルシウムとして回収される．したがって，見かけ上購ズがマッチングしたリンのリサイクルを早期に実現する入したリン酸以上のリンが回収されていることになる．

必要がある．また，排水からのリン回収は，資源の有効活用からも真剣に取り組むべき課題である．
文

図 10．リンの物質収支

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献1) 日本植物油協会：世界の油糧種子生産量（資料：OilWorld 誌）.
2) 菰田 衛：レシチン-その基礎と応用, 幸書房 (1991).
3) 菰田 衛：日本油化学会誌, 48, 1109 (1999)．
4) 宮川高明：食用油製造の実際, 幸書房 (1988).
5) 小野哲夫ら：食用油脂製造技術 , ビジネスセンター社(1991).
6) Hui, Y. H.: Bailey’s Industrial Oil and Fat Products
Fifth Edition Vol.4, Wiley-Interscience (1996).
7) 日本油化学会編：油脂・脂質の基礎と応用, 日本油化学協会 (2005).
8) 宮川高明：食用油脂の科学, 地方・小出版流通センター(2006).
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