Экстракция в системе жидкость-жидкость растворителем, содержащим по меньшей мере 5 атомов углерода и 1 или 2 атома кислорода
Изобретение относится к масложировой промышленности. Способ экстракции неомыляемой фракции, содержащейся в масле или твердом растительном жире, в масле, происходящем из микроорганизмов, в концентрате масла или твердого жира или масла, происходящего из микроорганизмов, или в побочном продукте промышленной очистки растительных масел, таком как отработавший пар после дезодорации и дистилляты от физической очистки или масла, происходящие из микроорганизмов, включающий в себя по меньшей мере: а) стадию превращения указанных масел, твердого растительного жира или побочного продукта промышленной очистки растительных масел или масел, происходящих из микроорганизмов, в водно-спиртовой раствор, в особенности, при посредстве стадии омыления, а’) стадию регулирования содержания спирта в водно-спиртовом растворе, образовавшемся после стадии а), для получения содержания спирта в диапазоне от 10 до 50 мас.%, и в) стадию экстракции водно-спиртового раствора, в ходе которой жировую фракцию отделяют от неомыляемой фракции экстракцией в системе жидкость-жидкость. При этом по меньшей мере стадию экстракции в системе жидкость-жидкость на стадии в) выполняют с помощью первой системы растворителей, включающей в себя растворитель, выбранный из растворителей, содержащих по меньшей мере 5 атомов углерода и один или два атома кислорода в форме функциональной группы простого эфира, или кетона, или сложного эфира, в количестве по меньшей мере 50 об.% относительно общего объема первой системы растворителей, а также фракции, получаемые с помощью указанного способа. Причем растворитель, содержащий по меньшей мере 5 атомов углерода и один или два атома кислорода, выбирают из метилкетонов, пропионатов, пропиловых простых эфиров и их смесей. Изобретение позволяет получить более высокий общий выход при экстракции, улучшить степень экстракции одной или нескольких неомыляемых фракций, а также заявленный способ является более экономичным и безопасным для окружающей среды. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 3 табл., 13 пр.
Настоящее изобретение относится к способу экстракции неомыляемых фракций, в особенности, частичной или полной, из масел или твердых растительных жиров или из масел, происходящих из микроорганизмов.
Неомыляемые вещества или неомыляемые фракции жировой массы состоят из соединений, которые после длительного воздействия щелочного основания остаются нерастворимыми в воде и могут быть экстрагированы с помощью органического растворителя.
Большинство неомыляемых веществ масел или твердых растительных жиров включают в себя несколько больших групп соединений. Примерами таких больших групп являются насыщенные или ненасыщенные углеводороды, алифатические или терпеновые спирты, стеролы, токоферолы, каротиноиды, ксантофиллы, а также специфические группы, в особенности, одна или две, свойственные маслам и твердым жирам.
Задачей обычных способов получения неомыляемых веществ из растительных масел и твердых растительных жиров является экстракция всех или части больших групп, из которых они состоят, позволяющая получать частичные или полные фракции неомыляемых веществ.
Частичные или полные фракции неомыляемых веществ являются особенно предпочтительными в плане их фармакологических, косметических и питательных свойств.
Обычные способы получения неомыляемых веществ из растительных масел и твердых растительных жиров включают в себя стадию омыления жирового вещества и стадию экстракции целевого продукта (неомыляемого вещества) с помощью органического растворителя.
Наиболее широко используемыми растворителями являются, растворители масел, такие как алканы (гексан, гептан, …) и хлорированные растворители (1,2-дихлорэтан или ДХЭ (DCE), трихлорэтан, 1-хлорбутан, четыреххлористый углерод, …). Среди них ДХЭ (DCE) и 1-хлорбутан являются наилучшими кандидатами, в особенности, в плане их селективности и выхода экстракции.
Однако в промышленном масштабе следует учитывать токсичность используемого растворителя и его химическую стойкость.
Хлорированные растворители зачастую проявляют нежелательную токсичность, экологическую токсичность и/или являются потенциально опасными.
С учетом сказанного, хлорированные растворители, и в частности, 1,2-дихлорэтан (ДХЭ (DCE)) и 1-хлорбутан, обладают тремя основными недостатками: они могут разлагаться в щелочной среде (имеющей место в случае растворов для омыления), они относятся к токсичным растворителям, в особенности, к CMR (англ. Carcinogens, Mutagens and Reproductive Toxicants - веществам, оказывающим канцерогенное, мутагенное влияние или обладающим репродуктивной токсичностью) в случае ДХЭ (DCE), и они оказывают отрицательное воздействие на окружающую среду (экологическая токсичность).
Кроме того, как с экономической точки зрения, так и с экологической, способы получения неомыляемых фракций могут потребовать использования количеств органических растворителей, не приспособленных для обеспечения воспроизводимости процесса, могут иметь неудовлетворительное количество стадий экстракции, быть слишком медленными и/или проявлять нежелательное фазовое разделение, например, приводя к образованию нежелательной эмульсии.
Таким образом, задачей настоящего изобретения является разрешение в полной мере или частично упомянутых выше проблем. В частности, задачей изобретения является создание способа, дающего возможность получать более высокий общий выход, улучшенную степень экстракции одной или нескольких неомыляемых фракций, более экономичного, более прямого, более благоприятного для окружающей среды, требующего использования меньшего количества органического растворителя, более легкого в плане реализации, более быстрого, создающего менее токсичные и/или менее опасные условия, улучшающего разделение фаз, позволяющего получать неомыляемые вещества с выходом, стоимостью и/или селективностью, по меньшей мере сопоставимыми с существующими способами.
В частности, предпочтительно, чтобы используемый растворитель (растворители) был/были менее опасным, менее токсичным, в особенности, неклассифицированным в качестве CMR, химически более стабильным, чем 1,2-дихлорэтан и/или 1-хлорбутан, и/или позволял экстрагировать неомыляемое вещество с выходом и/или селективностью, по меньшей мере сопоставимыми с выходами и селективностями, получаемыми при использовании 1,2-дихлорэтана и/или 1-хлорбутана.
Такими растворителями, называемыми «классифицированные в качестве CMR», могут быть растворители, представленные в списке в Приложении к Постановлению 2009/2/СЕ от 15 января 2009, этот первый список именуется далее «список CMR UΕ1», растворители, перечисленные в Европейской регулятивной классификации веществ, оказывающих канцерогенное, мутагенное влияние или обладающих репродуктивной токсичностью - 31 АТР, 2009 (англ. European Regulatory Classification for carcinogenic, mutagenic and toxic chemical products for reproduction - 31st ATP, 2009), этот второй список далее именуется «список CMR UΕ2», и/или растворители, перечисленные в списке «Химические реагенты, относительно которых известно или предполагается, что они обладают канцерогенной или репродуктивной токсичностью (англ. Chemicals known or suspected to cause cancer or reproductive toxicity))) от 1 сентября 2009, принятом Министерством здравоохранения штата Калифорния, отделение гигиены труда, Калифорнийская программа безопасности косметики (англ. ((California department of public health, occupational health branch, California safe cosmetic program))), связанным с Законопроектом штата Калифорния о безопасности косметики (англ. ((California Safe Cosmetics Act of 2005)», этот третий список далее именуется «список CMR US».
При использовании в данном контексте выражения «список CMR UE» подразумевают список CMR UE1 и/или CMR UE2.
Таким образом, растворители, используемые в настоящем изобретении, не включают в себя следующие группы растворителей и растворители:
- некоторые алканы, такие как гексан, гептан,
- некоторые ароматические углеводороды, такие как нафтален,
- некоторые галогенированные растворители, в частности, хлорированные растворители (1,2-дихлорэтан, или ДХЭ (DCE), трихлорэтан, дихлорметан, трихлорметан (хлороформ), дихлорэтилен, четыреххлористый углерод, …), или 1-хлорбутан.
Одной из задач, заслуживающих особого внимания, является получение конкретной неомыляемой фракции, например, имеющей более высокое содержание некоторых соединений или фракций и необязательно меньшее содержание других, в частности, содержащих только одну или некоторые группы соединений из общего количества неомыляемых веществ.
Неомыляемые вещества могут состоять из многочисленных компонентов, в частности, включающих в себя большие группы соединений, определенные выше, и/или конкретные группы. Может быть предпочтительно экстрагировать по возможности полно по меньшей мере одну из этих групп, в особенности, по меньшей мере две, в частности, по меньшей мере три, в особенности, по меньшей мере четыре или по меньшей мере пять, в особенности, по меньшей мере шесть и, еще конкретнее, все группы, составляющие неомыляемые вещества данного масла или твердого жира.
Задача способа согласно изобретению может, в частности, заключаться в увеличении общего выхода неомыляемых веществ и/или степени экстракции одной или нескольких фракций, в особенности, двух, трех или четырех фракций.
Другими словами, задача способа согласно изобретению может заключаться либо в получении конкретной частичной фракции неомыляемых веществ, в особенности, имеющей содержание, обогащенное по меньшей мере одной из групп, составляющих неомыляемое вещество, или даже в конкретной экстракции одного или нескольких конкретных соединений неомыляемого вещества, либо в получении всей неомыляемой фракции.
Таким образом, объектом настоящего изобретения является способ экстракции неомыляемой фракции, в особенности, частичной или полной, содержащейся в масле или твердом растительном жире, в масле, происходящем из микроорганизмов, в концентрате масла или твердого растительного жира или масла, происходящего из микроорганизмов, или в побочном продукте промышленной очистки растительных масел, таком как отработавший пар после дезодорации и дистилляты от физической очистки или масла, происходящие из микроорганизмов, включающий в себя по меньшей мере:
А) стадию превращения масел, твердого растительного жира или побочного продукта промышленной очистки растительных масел, таких как отработавший пар после дезодорации и дистилляты от физической очистки, или масел, происходящих из микроорганизмов, в водно-спиртовой раствор, в особенности, при посредстве стадии омыления
B) стадию экстракции водно-спиртового раствора, в ходе которой жировую фракцию отделяют от неомыляемой фракции экстракцией в системе жидкость-жидкость, и
C) необязательно, стадию очистки неомыляемых веществ,
при этом указанный способ характеризуется тем, что по меньшей мере стадию экстракции в системе жидкость-жидкость на стадии В выполняют с помощью первой системы растворителей, включающей в себя растворитель, выбранный из растворителей, содержащих по меньшей мере 5 атомов углерода, предпочтительно, от 5 до 9 атомов углерода, в частности, от 5 до 8 атомов углерода, и один или два атома кислорода в форме функциональной группы простого эфира или кетона или сложного эфира, в количестве по меньшей мере 50 об.% относительно общего объема первой системы растворителей.
В контексте настоящего изобретения «система растворителей» означает один растворитель либо смесь растворителей.
Под «микроорганизмом» подразумевается любой живой микроскопический организм, такой как бактерии или грибы, в частности, дрожжевые грибы и плесневые грибы.
Предпочтительно, стадию омыления проводят в присутствии избытка основания, такого как карбонат калия, для обеспечения полного превращения триглицеридов в мыла.
Стадия экстракции в системе жидкость-жидкость, как правило, включает в себя диспергирующую фазу и дисперсную фазу.
«Диспергирующая фаза» означает (органическую или водную) фазу, заполняющую экстракционную колонну; «дисперсная фаза» означает (органическую или водную) фазу, присутствующую в экстракционной колонне в форме капель.
Авторы изобретения неожиданно обнаружили, что некоторые технические характеристики, предпочтительно, объединенные вместе, позволяют оптимизировать экстракцию в системе жидкость-жидкость и, в частности, оказывать воздействие на выход и селективность экстракции (позволяя получать неомыляемое вещество, обогащенное данной фракцией).
Это, в частности, относится к:
- регулированию содержания спирта в водно-спиртовом растворе, получаемом после стадии А;
- типу диспергирующей фазы во время стадии В экстракции;
- соотношению между расходами водно-спиртового раствора (или водной фазы) и растворителя (или органической фазы), либо соотношению между объемами проконтактировавших водно-спиртового раствора и растворителя;
- типу рассматриваемого неомыляемого вещества.
Согласно частному варианту осуществления, способ согласно настоящему изобретению включает в себя стадию С очистки после стадии В экстракции, при этом указанную стадию С очистки предпочтительно выбирают из группы, состоящей из кристаллизации, дистилляции, ректификации, осаждения, фильтрации, в особенности, нано- и ультрафильтрации, дезодорирования, жидкостной хроматографии и экстракций в системе жидкость-жидкость.
Стадию С очистки обычно выполняют с использованием первой системы растворителей, такой как определена выше, содержащей растворитель, выбранный из растворителей, содержащих по меньшей мере 5 атомов углерода, предпочтительно, от 5 до 9 атомов углерода, в частности, от 5 до 8 атомов углерода, и один или два атома кислорода в форме функциональной группы простого эфира или кетона или сложного эфира, в количестве по меньшей мере 50 об.% относительно общего объема первой системы растворителей.
Согласно особенно предпочтительному варианту, способ согласно изобретению включает в себя стадию А' регулирования содержания спирта в водно-спиртовом растворе, полученном после стадии А, в частности, для оптимизации последующей стадии В экстракции.
Согласно одному из частных вариантов осуществления, в водно-спиртовой раствор добавляют смесь вода/спирт, причем такая смесь может содержать от 0 до. 40% спирта, в частности, от 0 до 20% спирта и, как правило, от 0 до 16% спирта.
Используемый спирт может быть выбран из этанола, пропанола, н-бутанола или изопропанола.
Масса смеси вода/спирт, добавленной для регулирования содержания спирта, в 1-5 раз превышает массу водно-спиртового раствора, полученного после омыления, в частности, в от 1 до 4 раз превышает массу водно-спиртового раствора, полученного после омыления, и как правило, в от 1 до 2 раз превышает массу водно-спиртового раствора, полученного после омыления.
Если первая система растворителей содержит растворитель или смесь растворителей, выбранных из перечня, в количестве Х%, это означает, что дополняющие проценты соответствуют одному или нескольким органическим растворителям, не представленным в этом перечне.
Согласно частному варианту осуществления, первая система растворителей не содержит трет-бутиловые эфиры, в частности, ЭТБЭ (ЕТВЕ) (англ. ЕТВЕ, ethyl tertiary butyl ether - этил-трет-бутиловый эфир) и/или МТБЭ (англ. МТВЕ, methyl tertiary butyl ether - метил-трет-бутиловый эфир), или не содержит терпены, в частности, лимонен и альфа-пинен.
В частности, указанный растворитель, содержащий по меньшей мере 5 атомов углерода и один или два атома кислорода, выбирают из метилкетонов, в особенности, метилизобутилкетона или МИБК (англ. MIBK, methyl isobutyl ketone) и 2-гептанона, пропионатов, в особенности, этилпропионата, н-бутилпропионата и изоамилпропионата, пропиловых эфиров, в особенности, диизопропилового эфира или ДИПЭ (англ. DIPE, diisopropyl ether), и их смесей.
Эти растворители имеют следующие CAS-номера: метилизобутилкетон или МИБК (MIBK): 108-10-1; 2-гептанон: 110-43-0; этилпропионат: 105-37-3; бутилпропионат: 590-01-2; изоамилпропионат: 105-68-0; диизопропиловый эфир или ДИПЭ (DIPE): 108-20-3.
Согласно особенно предпочтительному варианту, растворитель для экстракции выбирают из метилкетонов, в частности, метилизобутилкетона или МИБК (MIBK) и 2-гептанона, пропионатов, в частности, этилпропионата, н-бутилпропионата и изоамилпропионата, и их смесей.
Согласно частной характеристике настоящего изобретения, указанный растворитель является метилкетоном, таким как метилизобутилкетон или МИБК (MIBK).
Согласно другой частной характеристике настоящего изобретения, указанный растворитель является 2-гептаноном.
Согласно еще одной частной характеристике настоящего изобретения, указанный растворитель является по меньшей мере одним из пропионатов, в частности, этилпропионатом, н-бутилпропионатом и изоамилпропионатом.
Согласно другой частной характеристике настоящего изобретения, ДИПЭ (DIPE) используют в смеси с другим растворителем для экстракции, выбранным из метилкетонов, в частности, метилизобутилкетона или МИБК (ΜΙΒΚ) и 2-гептанона, пропионатов, в частности, этилпропионата, н-бутилпропионата и изоамилпропионата.
Согласно особенно предпочтительному варианту, растворители для экстракции в системе жидкость-жидкость согласно изобретению содержат от 5 до 8 атомов углерода и, таким образом, имеют небольшие углеродные цепи и, следовательно, обладают преимуществом, будучи достаточно липофильными, в частности, экстрагировать неомыляемые вещества из масел и, следовательно, могут легко отделяться от неомыляемых веществ после их экстракции.
В контексте настоящего изобретения «общая фракция» означает фракцию, содержащую все группы соединений, входящих в состав неомыляемых веществ, присутствующих в растительном масле или в твердом растительном жире или в масле, происходящем из микроорганизмов, о которых идет речь.
В контексте настоящего изобретения «частичная фракция» означает фракцию, содержащую по меньшей мере одну из групп соединений, входящих в состав неомыляемых веществ, присутствующих в растительном масле или в твердом растительном жире или в масле, происходящем из микроорганизмов, о которых идет речь.
Особенно предпочтительно, изобретение относится к способу, в котором стадия В) включает в себя или состоит из экстракции в системе жидкость-жидкость с помощью первой системы растворителей.
Согласно частному варианту осуществления, изобретение относится к способу, в котором стадия С) включает в себя или состоит из кристаллизации, осаждения или жидкостной хроматографии с помощью первой системы растворителей.
Согласно еще более конкретному варианту осуществления, способ включает в себя стадию В), содержащую или состоящую из экстракции в системе жидкость-жидкость с помощью первой системы растворителей и стадию С), содержащую или состоящую из кристаллизации, осаждения или жидкостной хроматографии с помощью первой системы растворителей, идентичной или отличной от системы, использованной на стадии В).
Более конкретно, стадия С) может позволять осуществлять очистку неомыляемой фракции, обогащение ее одной или несколькими группами веществ, входящих в состав неомыляемого вещества, присутствующего в растительном масле, масле, происходящем из микроорганизмов или твердом растительном жире, о которых идет речь.
В частности, это может позволить выделять конкретную фракцию неомыляемых веществ сои, таких как стерольные соединения, токоферолы и/или сквален, или неомыляемых веществ авокадо, таких как фурановые, тригидроксилированные и/или стерольные соединения.
Способ согласно изобретению, в особенности, на его стадиях А), В) и С), может не содержать комплексной стадии, задействующей первую систему растворителей.
Первая система растворителей может включать в себя растворитель, выбранный из растворителей, содержащих по меньшей мере 5 атомов углерода, или даже от 5 до 8 атомов углерода, и один или два атома кислорода в виде простой эфирной, кетонной или сложноэфирной функциональной группы, в частности, выбранный из метилкетонов, в особенности, МИБК (ΜΙΒΚ), 2-гептанона, пропионатов, в особенности, этилпропионата, н-бутилпропионата, изоамилпропионата, пропиловых эфиров, в особенности, ДИПЭ (DIPE), и их смесей, в количестве по меньшей мере 60%, в особенности, по меньшей мере 75%, в частности, по меньшей мере 90%, в частности, по меньшей мере 95%, еще конкретнее, по меньшей мере 99 об.%, относительно общего объема первой системы растворителей.
В частности, первая система растворителей состоит из растворителя (растворителей), содержащих по меньшей мере 5 атомов углерода, или даже от 5 до 8 атомов углерода, и один или два атома кислорода в виде простой эфирной, кетонной или сложноэфирной функциональной группы, в частности, выбранных из метилкетонов, в особенности, МИБК (ΜΙΒΚ), 2-гептанона, пропионатов, в особенности, этилпропионата, н-бутилпропионата, изоамилпропионата, пропиловых эфиров, в особенности, ДИПЭ (DIPE), или их смеси.
Первая система растворителей может включать в себя один растворитель, выбранный из растворителей, содержащих по меньшей мере 5 атомов углерода, или даже от 5 до 8 атомов углерода, и один или два атома кислорода в виде простой эфирной, кетонной или сложноэфирной функциональной группы, в частности, выбранный из метилкетонов, в особенности, МИБК (ΜΙΒΚ), 2-гептанона, пропионатов, в особенности, этилпропионата, н-бутилпропионата, изоамилпропионата, в количестве по меньшей мере 60%, в особенности, по меньшей мере 75%, в частности, по меньшей мере 90%, в частности, по меньшей мере 95%, еще конкретнее, по меньшей мере 99 об.%, относительно общего объема первой системы растворителей.
Согласно одному из вариантов, первая система растворителей состоит из растворителя, содержащего по меньшей мере 5 атомов углерода, или даже от 5 до 8 атомов углерода, и один или два атома кислорода в виде простой эфирной, кетонной или сложноэфирной функциональной группы, в частности, выбранного из метилкетонов, в особенности, МИБК (ΜΙΒΚ), 2-гептанона, пропионатов, в особенности, этилпропионата, н-бутилпропионата, изоамилпропионата.
Согласно частному варианту осуществления, первая система растворителей имеет плотность меньше 1, и в особенности, меньшую или равную 0,9.
В частности, первая система растворителей имеет разброс плотности с разбавленным водно-спиртовым раствором (РВСР, англ. DHS, dilute hydro-alcoholic solution) более 0,1 и, в частности, более 0,13, и, в особенности, более 0,2.
Предпочтительно согласно настоящему изобретению, первая система растворителей также включает в себя гексамелтидисилоксан (ГМДС, англ. HMDS, hexamethyldisiloxane), как правило, в количестве от 0,1 до 49 об.% от общего объема первой системы растворителей.
CAS номер ГМДС (HMDS) - 107-46-0.
Предпочтительно, стадию В экстракции в системе жидкость-жидкость, а также необязательно стадию С очистки выполняют с использованием первой системы растворителей, в особенности, включающей в себя ГМДС (HMDS).
Согласно частному варианту осуществления, первая система растворителей может включать в себя:
- растворитель, выбранный из растворителей, содержащих по меньшей мере 5 атомов углерода, в частности, от 5 до 8 атомов углерода, и один или два атома кислорода в форме функциональной группы простого эфира или кетона или сложного эфира, в частности, выбранный из метилкетонов, в особенности, МИБК (MIBK), 2-гептанона, пропионатов, в особенности, этилпропионата, н-бутилпропионата, изоамилпропионата, пропиловых эфиров, в особенности, ДИПЭ (DIPE), и их смесей, в количестве по меньшей мере 50 об.% относительно общего объема первой системы растворителей, и
- ГМДС (HMDS), в особенности, в количестве от 0,1 до 49%, более конкретно, от 0,5 до 30% или даже от 1 до 20%, и более конкретно, от 5 до 10 об.%, относительно общего объема первой системы растворителей.
Первая система растворителей может включать в себя:
- растворитель, выбранный из растворителей, содержащих по меньшей мере 5 атомов углерода, или даже от 5 до 8 атомов углерода, и один или два атома кислорода в виде простой эфирной, кетонной или сложноэфирной функциональной группы, в частности, выбранный из метилкетонов, в особенности, МИБК (MIBK), 2-гептанона, пропионатов, в особенности, этилпропионата, н-бутилпропионатов, изоамилпропионата, пропиловых эфиров, в особенности, ДИПЭ (DIPE), и их смесей, в количестве по меньшей мере 60%, в особенности, по меньшей мере 75%, в частности, по меньшей мере 90%, и в частности, по меньшей мере 95 об.%, относительно общего объема первой системы растворителей, и
- ГМДС (HMDS), в особенности, в количестве от 0,1 до 40%, более конкретно, от 0,5 до 25% или даже от 1 до 10%, и более конкретно, от 5 до 10 об.%, относительно общего объема первой системы растворителей.
В частности, первая система растворителей состоит из:
- растворителя, содержащего по меньшей мере 5 атомов углерода, или даже от 5 до 8 атомов углерода, и один или два атома кислорода в виде простой эфирной, кетонной или сложноэфирной функциональной группы, в частности, выбранного из метилкетонов, в особенности, МИБК (MIBK), 2-гептанона, пропионатов, в особенности, этилпропионата, н-бутилпропионата, изоамилпропионата, пропиловых эфиров, в особенности, ДИПЭ (DIPE), или смеси последних, предпочтительно, в количестве по меньшей мере 50 об.%, относительно общего объема первой системы растворителей, и
- ГМДС (HMDS), в особенности, в количестве от 0,1 до 49%, более конкретно, от 0,5 до 30% или даже от 1 до 20%, и более конкретно, от 5 до 10 об.%, относительно общего объема первой системы растворителей.
Первая система растворителей может включать в себя:
- растворитель, выбранный из растворителей, содержащих по меньшей мере 5 атомов углерода, или даже от 5 до 8 атомов углерода, и один или два атома кислорода в виде простой эфирной, кетонной или сложноэфирной функциональной группы, в частности, выбранный из метилкетонов, в особенности, МИБК (ΜΙΒΚ), 2-гептанона, пропионатов, в особенности, этилпропионата, н-бутилпропионата, изоамилпропионата, пропиловых эфиров, в особенности, ДИПЭ (DIPE), в количестве по меньшей мере 60%, в особенности, по меньшей мере 75%, в частности, по меньшей мере 90%, в частности, по меньшей мере 95%, еще конкретнее, по меньшей мере 99 об.%, относительно общего объема первой системы растворителей, и
- ГМДС (HMDS), в особенности, в количестве от 0,1 до 40%, более конкретно, от 0,5 до 25% или даже от 1 до 10%, и более конкретно, от 5 до 10 об.%, относительно общего объема первой системы растворителей.
- Согласно одному из вариантов, первая система растворителей состоит из:
- растворителя, содержащего по меньшей мере, 5 атомов углерода, или даже от 5 до 8 атомов углерода, и один или два атома кислорода в виде простой эфирной, кетонной или сложноэфирной функциональной группы, в частности, выбранного из метилкетонов, в особенности, МИБК (MIBK), 2-гептанона, пропионатов, в особенности, этилпропионата, н-бутилпропионата, изоамилпропионата, пропиловых эфиров, в особенности, ДИПЭ (DIPE), предпочтительно, в количестве по меньшей мере 50 об.%, относительно общего объема первой системы растворителей, и
- ГМДС (HMDS), в особенности, в количестве от 0,1 до 49%, более конкретно, от 0,5 до 25% или даже от 1 до 10%, и более конкретно, от 5 до 10 об.%, относительно общего объема первой системы растворителей.
Согласно частному варианту осуществления, первая система растворителей включает в себя CMR растворитель (растворители), в частности, причисляемые к списку CMR UE1, UE2 и/или US, в количестве, меньшем или равном 10%, в особенности, меньшем или равном 5%, в частности, меньшем или равном 2%, более конкретно, меньшем или равном 1%, еще конкретнее, меньшем или равном 0,5% или даже меньшем или равном 0,1 об.%, относительно общего объема первой системы растворителей.
Еще более конкретно, первая система растворителей не содержит растворителей, причисляемых к списку CMR UE1, UE2 и/или US.
Растворители, используемые в первой системе растворителей, имеют чистоту по меньшей мере 90%, в особенности, по меньшей мере 95%, в частности, по меньшей мере 98%, более конкретно, по меньшей мере 99% или даже по меньшей мере 99,5%.
В частности, стадию А) превращения масла, твердого жира или побочного продукта промышленной очистки растительных масел или масел из микроорганизмов в водно-спиртовой раствор, в особенности, при посредстве стадии омыления, выполняют во второй системе растворителей, включающей в себя растворитель, выбранный из С2-С4 спиртов, и в особенности, этанола, н-пропанола, изопропанола, бутанола, в частности, н-бутанола, Ме-ТГФ (MeTHF) (англ. methyl tetrahydrofuran - метилтетрагидрофуран) и их смесей, в количестве по меньшей мере 50 об.% относительно общего объема второй системы растворителей.
Вторая система растворителей может включать в себя растворитель, выбранный из С2-С4 спиртов, и в особенности, этанола, н-пропанола, изопропанола, бутанола, в частности, н-бутанола, Ме-ТГФ (MeTHF) и их смесей, в количестве по меньшей мере 60%, в особенности, по меньшей мере 75%, в частности, по меньшей мере 90%, в частности, по меньшей мере 95%, еще конкретнее, по меньшей мере 99 об.%, относительно общего объема второй системы растворителей.
В частности, вторая система растворителей состоит из этанола, н-пропанола, изопропанола, бутанола, Ме-ТГФ (MeTHF) или их смеси.
Вторая система растворителей может включать в себя растворитель, выбранный из С2-С4 спиртов, и в особенности, этанола, н-пропанола, изопропанола, бутанола, в частности, н-бутанола, и Ме-ТГФ (MeTHF), в количестве по меньшей мере 50%, в особенности, по меньшей мере 75%, в частности, по меньшей мере 90%, в частности, по меньшей мере 95%, еще конкретнее, по меньшей мере 99 об.%, относительно общего объема второй системы растворителей.
Согласно частному варианту осуществления, вторая система растворителей содержит растворитель (растворители), причисляемые к списку CMR UE1, UE2 и/или US, в количестве, меньшем или равном 10%, в особенности, меньшем или равном 5%, в частности, меньшем или равном 2%, более конкретно, меньшем или равном 1%, еще конкретнее, меньшем или равном 0,5% или даже меньшем или равном 0,1 об.%, относительно общего объема второй системы растворителей.
Еще конкретнее, вторая система растворителей не содержит растворителей, причисляемых к списку CMR UE1, UE2 и/или US.
Растворители, используемые во второй системе растворителей, имеют чистоту по меньшей мере 90%, в особенности, по меньшей мере 95%, в частности, по меньшей мере 98%, более конкретно, по меньшей мере 99% или даже по меньшей мере 99,5%.
В контексте настоящего изобретения «разбавленный водно-спиртовой раствор (РВСР (DHS))» означает среду реакции омыления, разбавленную предпочтительно деминерализованной водой и содержащую, в особенности, воду и один или несколько сильно полярных растворителей, в частности, выбранных из спиртов, например, С2-С4 спиртов и Ме-ТГФ (MeTHF).
Разбавленный водно-спиртовой раствор (РВСР (DHS)) может включать в себя воду в количестве, большем или равном 50%, в особенности, большем или равном 60%, в частности, большем или равном 65%, более конкретно, большем или равном 70% или даже большем или равном 72 об.%, относительно объема водно-спиртового раствора.
Разбавленный водно-спиртовой раствор (РВСР (DHS)) может включать в себя воду в количестве, меньшем или равном 95%, в особенности, меньшем или равном 90%, в частности, меньшем или равном 85%, более конкретно, меньшем или равном 80% или даже меньшем или равном 75 об.%, относительно объема водно-спиртового раствора.
Более конкретно, РВСР (DHS) может включать в себя титр спирта в диапазоне от 10 до 50%, в частности, от 11 до 40% и, как правило, от 12 до 28 масс.%, при этом титр спирта зависит от рассматриваемого растворителя и типа неомыляемых веществ.
В частности, во время экстракции неомыляемых веществ из авокадо РВСР (DHS) может иметь титр спирта в диапазоне от 10 до 20%, как правило, от 10 до 15%.
Во время экстракции неомыляемых веществ из соевых бобов РВСР (DHS) может иметь титр спирта в диапазоне от 20 до 30% и, как правило, от 22% до 28%.
Титр спирта регулируют для оптимизации экстракции, в особенности, в плане фазового разделения между РВСР (DHS) и первой системой растворителей. Регулирование титра спирта, предпочтительно, в сочетании с регулированием соотношения между объемами или расходами контактирующих РВСР (DHS) и растворителя и с типом диспергирующей фазы, позволяют улучшить эффективность, селективность и/или качественные характеристики операции В экстракции. Результатом оптимизации этого параметра является улучшение производительности процесса, в частности, за счет максимального увеличения выхода экстракции на стадии В, за счет сокращения количества используемого растворителя, за счет уменьшения времени контакта между фазами, снижения потребления энергии, облегчения фазовой релаксации и/или снижения возможности образования эмульсий, а также за счет сокращения количества образующихся отходов. Это также позволяет достигать улучшенной селективности операции экстракции за счет содействия экстракции одной, двух, трех, четырех или даже всех фракций неомыляемых веществ и/или повышению качества экстракции за счет ограничения экстракции родственных соединений, в, особенности, за счет оптимизации разделения фаз и ограничения количества воды, используемой в органической фазе.
Другим объектом настоящего изобретения является способ экстракции неомыляемой фракции, в особенности, частичной или полной, содержащейся в растительном масле, масле, происходящем из микроорганизмов, твердом растительном жире или побочном продукте промышленной очистки растительных масел, в особенности, авокадо и/или сои, или масел, происходящих из микроорганизмов, включающий в себя по меньшей мере:
A) стадию омыления, посредством которой указанные масло, твердый растительный жир или побочный продукт промышленной очистки растительных масел или масел, происходящих из микроорганизмов, превращают после омыления в водно-спиртовой раствор,
B) стадию экстракции водно-спиртового раствора с помощью первой системы растворителей, такой как определена выше.
В частности, способ экстракции неомыляемой фракции согласно настоящему изобретению является таким, что экстракцию в системе жидкость-жидкость осуществляют путем контактирования РВСР (DHS) с первой системой растворителей, в особенности, в ходе противоточного процесса, при котором соотношение (объем/объем) системы растворителей/РВСР (DHS) изменяется в диапазоне от 0,1 до 10, предпочтительно, от 0,1 до 5, как правило, от 0,2 до 5, и в частности, от 0,25 до 5, и в частности, от 0,5 до 2 или от 0,2 до 1,2, даже от 0,4 до 1,2.
В частности, способ экстракции неомыляемой фракции является таким, что экстракцию в системе жидкость-жидкость осуществляют путем контактирования РВСР (DHS) с первой системой растворителей, в особенности, в ходе противоточного процесса, при посредстве первой системы растворителей, такой как определена выше и включающей в себя или даже состоящей из МИБК (ΜΙΒΚ) и необязательно ГМДС (HMDS), предпочтительно, при этом соотношение (объем/объем) системы растворителей/РВСР (DHS) варьируется в диапазоне от 0,1 до 10, в особенности, от 0,25 до 5, в частности, от 0,5 до 2.
В частности, способ экстракции неомыляемой фракции является таким, что экстракцию в системе жидкость-жидкость осуществляют путем контактирования РВСР (DHS) с первой системой растворителей, в особенности, в ходе противоточного процесса, при посредстве первой системы растворителей, такой как определена выше и включающей в себя или даже состоящей из ДИПЭ (DIPE) и необязательно ГМДС (HMDS), предпочтительно, при этом соотношение (объем/объем) системы растворителей/РВСР (DHS) варьируется в диапазоне от 0,1 до 10, в особенности, от 0,25 до 5, в частности, от 0,5 до 2.
В частности, способ экстракции неомыляемой фракции является таким, что экстракцию в системе жидкость-жидкость осуществляют путем контактирования РВСР (DHS) с первой системой растворителей, в особенности, в ходе противоточного процесса, при посредстве первой системы растворителей, такой как определена выше и включающей в себя или даже состоящей из этилпропионата и необязательно ГМДС (HMDS), предпочтительно, при этом соотношение (объем/объем) системы растворителей/РВСР (DHS) варьируется в диапазоне от 0,1 до 10, в особенности, от 0,25 до 5, в частности, от 0,5 до 2.
В частности, диспергирующей фазой может быть либо РВСР (DHS), подлежащий экстракции, либо экстракционный растворитель. Тип диспергирующей фазы определяют в зависимости от титра спирта приготовленного РВСР (DHS), от соотношения между объемами или расходами контактирующих РВСР (DHS) и растворителя и от исследуемых неомыляемых веществ.
Растительное масло или масло, происходящее из микроорганизмов, используемые в настоящем способе, могут быть выбраны из соевого масла, масла квиноя, масла семян рапса, кукурузного масла, подсолнечного масла, кунжутного масла, масла люпина, хлопкового масла, кокосового масла, оливкового масла, пальмового масла, масла зародышей пшеницы, масла люцерны, масла авокадо, пальмоядрового масла, арахисового масла, масла копры, льняного масла, касторового масла, масла из виноградных косточек, масла из семян тыквы, масла из зернышек черной смородины, масла из дынного семени, томатного масла, тыквенного масла, миндального масла, масла лесного ореха, масла грецкого ореха, масла первоцвета вечернего, масла бурачника, софлорового масла, рыжикового масла, макового масла, масла макроводорослей, масла микроводорослей, таких как Chorella, и/или масла, происходящего из микроорганизмов, в особенности, морских, пресноводных, обитающих в поверхностных водах, в частности, дрожжевых грибов, плесневых грибов и, в частности, бактерий, и их смесей.
Твердый растительный жир может быть выбран из масла какао, масла из ореха бассия, масла из семян дерева ши и их смесей.
Сравнение состава неомыляемых веществ из разных растительных масел: соевого, хлопкового, кокосового, оливкового и авокадо, показывает, что масло авокадо, полученное с помощью экстрации в соответствии с различными известными способами, содержит особенно большое количество неомыляемых веществ.
Как правило, содержание полученной неомыляемой фракции варьируется от 2 до 10% в масле авокадо, составляет приблизительно 0,5% в кокосовом масле, около 1% в соевом масле и приблизительно 1% в оливковом масле.
Неомыляемые вещества авокадо могут быть получены путем экстракциии из масла авокадо.
Способ экстракции неомыляемых веществ из масла авокадо может быть осуществлен следующим образом.
Согласно способу, известному специалистам в данной области, для экстрагирования масла:
- либо свежую мякоть прессуют в присутствии внешней волокнистой массы, абсорбирующей воду, такой как, неочищенный кофейный боб в прессе для шквары, после этого разделяют полученную водно-масляную эмульсию путем декантирования и/или центрифугирования;
- либо свежую мякоть измельчают и приводят в соприкосновение с подходящим органическим растворителем (например, смесью метанол-хлороформ), после чего масло выделяют путем отгонки растворителя.
В предшествующем уровне техники описано несколько способов экстрагирования неомыляемой фракции из растительного масла.
Частным примером является способ получения неомыляемого вещества масла авокадо, такой как описан и заявлен в патентном документе FR 2678632.
Так, неомыляемые вещества масла авокадо, используемые согласно изобретению, могут быть получены из свежих фруктов, но предпочтительно неомыляемые вещества авокадо получают из фруктов, предварительно обработанных термически перед экстракцией масла и омылением, как описано в патентном документе FR 2678632.
Такая термическая обработка состоит из регулируемой сушки фруктов, предпочтительно, свежих фруктов, в течение по меньшей мере четырех часов, предпочтительно, по меньшей мере 10 часов, предпочтительно, приблизительно от 24 до 48 часов, при температуре предпочтительно по меньшей мере приблизительно 80°С и предпочтительно приблизительно от 80 до 120°С.
Другим примером является способ получения неомыляемых веществ соевого масла, получаемых из концентрата неомыляемых веществ соевого масла.
Указанный концентрат неомыляемых веществ получают с помощью молекулярной перегонки в соответствии со способом, таким как описан для люпинового масла в заявке на патент FR 2762512, но адаптированном для соевого масла.
Согласно этому способу, соевое масло подвергают дистилляции в молекулярном дистилляторе центрифужного или пленочного типа при температуре в диапазоне приблизительно от 210 до 250°С и в глубоком вакууме в диапазоне от 0,01 до 0,001 мм рт.ст. (или от 0,13 до 1,3 Па).
Полученный дистиллят имеет содержание неомыляемых веществ от 5 до 40 об.% и, таким образом, представляет собой концентрат неомыляемых веществ соевого масла.
Далее концентрат омыляют с помощью основания, такого как карбонат калия или карбонат натрия, в полярной среде, в особенности, спиртовой, предпочтительно, в этаноле, н-пропаноле, изопропаноле, бутаноле, в частности, в н-бутаноле, Ме-ТГФ (MeTHF) или в их смеси, и затем подвергают одной или нескольким экстракциям с помощью первой системы растворителей.
Полученный экстрактный раствор предпочтительно далее центрифугируют, фильтруют и после этого промывают в воде для удаления остаточных следов щелочности.
Для извлечения неомыляемых веществ растворитель для экстракции осторожно выпаривают.
И, наконец, перед омылением масло может быть предварительно обогащено неомыляемыми веществами с помощью отделения большинства компонентов неомыляемых веществ, которые извлекают в концентрат. Могут быть использованы разные способы: холодная кристаллизация, экстракция в системе жидкость-жидкость или молекулярная дистилляция.
Предварительная концентрация неомыляемых веществ масла уменьшает объемы масла, подлежащего омылению.
Особенно предпочтительной является молекулярная дистилляция, предпочтительно, выполняемая при температуре приблизительно от 180 до 230°С при поддержании давления в диапазоне от 10-3 до 10-2 мм рт.ст. и, предпочтительно, порядка 103 мм рт.ст..
Концентрация неомыляемых веществ дистиллята может достигать 60 масс.% относительно общей массы.
Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу, такому как описан выше, согласно которому полученные неомыляемые вещества выбирают из неомыляемых веществ сои, неомыляемых веществ авокадо, в особенности, неомыляемых веществ авокадо, богатых фурановой фракцией, и/или неомыляемых веществ авокадо, богатых стероловой фракцией.
Способ согласно настоящему изобретению позволяет осуществлять экстракцию фракции неомыляемых веществ, содержащихся в растительном масле, масле, происходящем из микроорганизмов или твердом растительном жире, и также может позволить осуществить экстракцию фракции неомыляемых веществ из побочного продукта промышленной очистки растительных масел или масел, происходящих из микроорганизмов, таких как, например, отработавший пар после дезодорации, также называемых деодистиллятами, получаемых во время рафинации растительных масел или масел, происходящих из микроорганизмов.
Жирные кислоты и неполные глицериды, присутствующие в деодистиллятах, могут фактически омыляться или этерифицироваться с помощью легкого спирта с целью отделения жировой фракции от неомыляемой фракции или же при помощи экстракции в системе жидкость-жидкость или вакуумной дистилляции.
И, наконец, при очистке неомыляемых веществ или активных отделенных фракций, наиболее часто токоферолов (включая витамин Е) и стеролов, главным образом используют стадии кристаллизации в органическом растворителе или экстракции в системе жидкость-жидкость.
Другим объектом настоящего изобретения является способ экстракции неомыляемой фракции в побочном продукте промышленной очистки из растительного масла или масла, происходящего из микроорганизмов, где этот побочный продукт является деодистиллятом растительного масла или масла, происходящего из микроорганизмов, при этом указанный способ включает в себя по меньшей мере:
- стадию омыления, превращающую деодистиллят в водно-спиртовой раствор,
- стадию противоточной экстракции водно-спиртового раствора с помощью первой системы растворителей,
- стадию кристалллизации стеролов и/или тритерпеновых спиртов,
- стадию отделения активного соединения, такого как токоферолы, токотриенолы, сквален и каротины, при этом указанную стадию отделения выбирают из группы, состоящей из экстракций, в частности, с помощью первой системы растворителей, и дистилляций.
Более конкретно, кристаллизация стеролов и/или тритерпеновых спиртов может быть осуществлена в первой системе растворителей.
Еще одним объектом настоящего изобретения является фракция неомыляемых веществ, в особенности, частичная или полная, не содержащая растворителей, причисляемых к списку CMR UE1, UE2 и/или US, которая может быть получена с помощью способа экстракции согласно настоящему изобретению; в частности, указанную фракцию напрямую получают с помощью способа экстракции согласно настоящему изобретению.
Настоящее изобретение также относится к применению этой фракции для приготовления композиции, в особенности, фармацевтической, питательной и/или косметической или пищевой добавки.
Другим объектом настоящего изобретения является фракция неомыляемых веществ, в особенности, частичная или полная, не содержащая растворителей причисляемых к списку CMR UE1, UE2 и/или US, такая как описана выше, для применения ее в качестве лекарственного средства, в качестве изделия медицинского назначения, в качестве дерматологического средства, в качестве косметического агента или в качестве нутрицевтического средства, для применения у человека или использования в ветеринарных целях, предпочтительно, для профилактики и/или лечения заболеваний соединительной ткани, таких как артроз, суставных патологий, таких как ревматизмы, пародонтальных заболеваний, таких как гингивиты или пародонтиты, или даже для профилактики и/или лечения заболеваний дермы и/или гиподермы, таких как старение кожи, растяжки и целлюлит, или заболеваний эпидермального барьера, таких как воспаления кожи, атопическая экзема и раздражающие и/или воспалительные дерматиты.
Еще одним объектом настоящего изобретения является композиция, в особенности, питательная, косметическая или фармацевтическая, или питательная добавка, содержащие по меньшей мере одну неомыляемую фракцию по меньшей мере одного растительного масла или масла, происходящего из микроорганизмов, при этом указанная фракция не содержит растворителей, причисляемых к списку CMR UE1, UE2 и/или US, и/или может быть получена или получена непосредственно с помощью способа согласно изобретению, и указанная композиция необязательно содержит вспомогательное вещество, в частности, косметически, питательно или фармацевтически приемлемое.
Согласно частному варианту осуществления, настоящее изобретение относится к композиции, в особенности, фармацевтической, питательной или косметической, или питательной добавке, содержащим по меньшей мере одно неомыляемое вещество, в частности, неомыляемое вещество сои, неомыляемое вещество авокадо, более конкретно, неомыляемое вещество авокадо, богатое фурановой фракцией, и/или неомыляемое вещество авокадо, богатое стероловой фракцией, которые могут быть получены или получены непосредственно с помощью способа согласно изобретению.
Композиции согласно изобретению могут быть предназначены для профилактики и/или лечения заболеваний соединительной ткани, в особенности, артроза, пародонтопатий, старения кожи и/или воспаления кожи.
Косметические композиции согласно изобретению могут быть предназначены для профилактики и/или лечения кожных заболеваний эпидермиса дермы и/или гиподермы.
В контексте настоящего изобретения «не содержит растворителей, причисляемых к списку «CMR UE1, UE2 и/или US» означает, что общее содержание растворителей, причисляемых к списку CMR UE1, UE2 и/или US, составляет менее 10 м.д. (миллионных долей), в особенности, менее 5 м.д., в частности, менее 2 м.д. или даже менее 1 м.д..
Другим объектом настоящего изобретения является способ косметического лечения, в котором косметическую композицию согласно изобретению применяют местно.
Изобретение также относится к неомыляемым веществам из растительного масла, из масла, происходящего из микроорганизмов или твердого растительного жира, которые получены или могут быть получены с помощью способа согласно настоящему изобретению, для использования их в качестве лекарственного средства, в частности, предназначенным для лечения или профилактики заболеваний соединительной ткани, в особенности, артроза.
Согласно еще одному аспекту, объектом изобретения является применение ГМДС (HMDS) в количестве от 0,1 до 49%, предпочтительно, от 0,1 до 45 об.%, от общего объема экстракционных растворителей для экстракции в системе жидкость-жидкость неомыляемых веществ, предпочтительно, из водно-спиртового раствора.
В частности, ГМДС (HMDS) присутствует в количестве от 0,5 до 25% или даже от 1 до 10%, и более конкретно, от 5 до 10 об.%, от общего объема растворителя.
В частности, указанный способ согласно изобретению включает в себя систему растворителей, содержащую:
- по меньшей мере один растворитель, содержащий по меньшей мере 5 атомов углерода, или даже от 5 до 8 атомов углерода, и один или два атома кислорода в виде простой эфирной, кетонной или сложноэфирной функциональной группы, в частности, по меньшей мере один растворитель, выбранный из
- метилкетонов, в особенности, МИБК (MIBK), 2-гептанона,
- пропионатов, в особенности, этилпропионата, н-бутилпропионата, изоамилпропионата,
- пропиловых эфиров, в особенности, ДИПЭ (DIPE), и
- смеси последних, или
- по меньшей мере один растворитель, выбранный из
- ароматических фторированных растворителей, в особенности, трифтортолуола (ТФТ, англ. BTF, trifluorotoluene) и гексафторбензола (ГФБ, англ. BHF, hexafluorobenzene),
- трет-бутиловых эфиров, в особенности, 2-этокси-2-метилпропана, также называемого этил-трет-бутиловым эфиром (ЭТБЭ, англ. ЕТВЕ, ethyl-tert-butyl-ether),
- растворителей, содержащих по меньшей мере один атом кремния, в особенности, гексаметилдисилоксана (ГМДС (HMDS)) и тетраметилсилана (ТМС, англ. TMS, tetramethylsilane),
- метилтетрагидрофурана (Ме-ТГФ (MeTHF)), и
- их смесей, или
- смеси растворителей, как указано выше.
Содержание этих растворителей может быть таким, как описано выше.
Эти растворители имеют следующие CAS номера: ТФТ (BTF): 98-08-8; ГФБ (BHF): 392-56-3; ЭТБЭ (ЕТВЕ): 637-92-3; ТМС (TMS): 75-76-3; и Ме-ТГФ (MeTHF): 96-47-9.
ГМДС (HMDS) может, в частности, изменять экстракционную емкость системы растворителей. Так, присутствие ГМДС (HMDS) среди растворителей для экстракции может улучшить профиль полученных неомыляемых веществ, повысить общий выход экстракта и/или степень экстракции в одной или нескольких фракциях.
Кроме того, присутствие ГМДС (HMDS) в количестве, таком как определено выше, в системе растворителей может сократить потребность в растворителях, промывной воде и/или времени экстракции. Это может облегчить декантацию и привести к меньшему образованию эмульсий и/или к более быстрой фазовой релаксации во время стадий экстракции и/или промывки.
ГМДС (HMDS) может быть использован в качестве агента для улучшения выхода и/или степени экстракции, в качестве модулятора профилей неомыляемых веществ, агента фазовой релаксации и/или ускорителя.
Разумеется, различные характеристики, раскрытые в настоящем описании, могут быть объединены вместе.
Следующие опыты были проведены в качестве примеров, иллюстрирующих настоящее изобретение.
ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Пример 1
Экстракция неомыляемых веществ авокадо с помощью ДХЭ (DCE) (стандартный образец 1)
Первая стадия заключается в омылении концентрата, полученного с помощью молекулярной дистилляции масла авокадо.
С этой целью заданную массу жирового вещества авокадо (15,6 г), этанол (36,6 мл), карбонат калия, 50% (5,2 мл) и несколько крупинок пемзы последовательно помещают в камеру емкостью 100 мл, снабженную холодильником.
После этого систему кипятят с обратным холодильником в течение 3 часов 30 минут, затем после охлаждения разбавляют деминерализованной водой, что изменяет титр спирта омыляемого раствора до 21 масс.%.
Полученный в результате разбавленный водно-спиртовой раствор содержит неомыляемые вещества (или фракцию неомыляемых веществ) в растворе. Эти неомыляемые вещества затем экстрагируют с помощью первой системы растворителей, в данном случае ДХЭ (DCE).
Выполняют несколько последовательных экстракций (5x60 мл); органические фазы, полученные таким способом, объединяют и промывают в воде (5×150 мл) до нейтральной реакции.
Полученную в результате фазу растворителя сушат над безводным сульфатом натрия и затем фильтруют; после этого неомыляемое вещество извлекают с помощью упаривания растворителя на роторном испарителе при температуре 60°С и давлении порядка 300 мбар; затем продукт сушат в глубоком вакууме.
Экстрагированные неомыляемые вещества взвешивают и хранят в диспенсере для таблеток в инертной атмосфере. Результаты представлены ниже в Таблице 1.
Пример 2
Экстракция неомыляемых веществ авокадо с помощью 2-тептанона
Экстракцию осуществляют в соответствии с методикой, описанной в Примере 1, которая после оптимизации для адаптации ее к новой системе растворителей представляет собой:
- стадию разбавления для доведения титра спирта до 21 масс.%;,
- стадию экстракции с помощью 5x60 мл 2-гептанона;
- стадию промывки органической фазы с помощью 6×150 мл воды.
Измерения проводили как в Примере 1, результаты представлены ниже в Таблице 1.
Пример 3
Экстракция неомыляемых веществ авокадо с помощью изоамилпропионата
Экстракцию осуществляют в соответствии с методикой, описанной в Примере 1, которая после оптимизации для адаптации ее к новой системе растворителей представляет собой:
- стадию разбавления для доведения титра спирта до 22 масс.%;
- стадию экстракции с помощью 5×60 мл изоамилпропионата;
- стадию промывки органической фазы с помощью 6×150 мл воды.
Измерения проводили как в Примере 1, результаты представлены ниже в Таблице 1.
Пример 4
Экстракция неомыляемых веществ авокадо с помощью н-бутилпропионата
Экстракцию осуществляют в соответствии с методикой, описанной в Примере 1, за исключением того, что количества использованных материалов уменьшены вдвое.
После оптимизации для адаптации к новой системе растворителей использованная рабочая методика представляет собой:
- стадию разбавления для доведения титра спирта до 22 масс.%;
- стадию экстракции с помощью 5×30 мл изоамилпропионата;
- стадию промывки органической фазы с помощью 6×75 мл воды.
Измерения проводили как в Примере 1, результаты представлены ниже в Таблице 1.
| Таблица 1 | ||
| Разница в выходе между стандартным способом (экстракция на ДХЭ (DCE) - Пример 1) и способами, описанными в Примерах со 2 по 4 | ||
| Выход массы неомыляемых веществ (%) | Увеличение выхода (%) | |
| Пример 1 | 38,7 | 0 |
| Пример 2 | 47,6 | +23 |
| Пример 3 | 48,4 | +25 |
| Пример 4 | 51,7 | +34 |
Выход массы неомыляемых веществ вычисляют следующим образом:
R=100×(масса экстрагированных неомыляемых веществ / масса использованного концентрата)
Увеличение выхода вычисляют следующим образом:
G=100×[(R соответствующий растворителю S - R соответствующий стандартному растворителю) / R соответствующий стандартному растворителю]
Результаты показывают, что выход массы неомыляемых веществ при использовании способа согласно изобретению улучшен по сравнению со способом с использованием ДХЭ (DCE).
Пример 5
Экстракция неомыляемых веществ сои с помощью ДХЭ (DCE) (стандартный образец 2)
Первая стадия заключается в омылении деодистиллята сои.
С этой целью заданную массу деодистиллята сои (10 г), этанол (23,3 мл), карбонат калия, 50% (1,7 мл) и несколько крупинок пемзы последовательно помещают в камеру емкостью 100 мл, снабженную холодильником.
После этого систему кипятят с обратным холодильником в течение 3 часов, затем после охлаждения разбавляют деминерализованной водой, что изменяет титр спирта омыляемого раствора до 23 масс.%.
Полученный разбавленный водно-спиртовой раствор содержит неомыляемые вещества (или фракцию неомыляемых веществ) в растворе. Эти неомыляемые вещества затем экстрагируют с помощью первой системы растворителей, в данном случае ДХЭ (DCE).
Выполняют несколько последовательных экстракций (5×36 мл); полученные органические фазы объединяют и промывают в водопроводной воде (5×90 мл) до нейтральной реакции.
Полученную в результате фазу растворителя сушат над безводным сульфатом натрия и затем фильтруют; после этого извлекают неомыляемое вещество с помощью упаривания растворителя на роторном испарителе при температуре 60°С и давлении порядка 300 мбар; затем продукт сушат в глубоком вакууме.
Экстрагированные неомыляемые вещества взвешивают и хранят в диспенсере для таблеток в инертной атмосфере. Результаты представлены ниже в Таблице 2.
Пример 6
Экстракция неомыляемых веществ сои с помощью МИБК (ΜΙΒΚ)
Экстракцию осуществляют в соответствии с методикой, описанной в Примере 6, которая после оптимизации для адаптации ее к новой системе растворителей представляет собой:
- стадию разбавления для доведения титра спирта до 23 масс.%;
- стадию экстракции с помощью 2×105 мл МИБК (MIBK);
- стадию промывки органической фазы с помощью 6×105 мл воды.
Измерения проводили как в Примере 5, результаты представлены ниже в Таблице 2.
Пример 7
Экстракция неомыляемых веществ сои с помощью этилпропионата
Экстракцию осуществляют в соответствии с методикой, описанной в Примере 6, которая после оптимизации для адаптации ее к новой системе растворителей представляет собой:
- стадию разбавления для доведения титра спирта до 23 масс.%;
- стадию экстракции с помощью 5x60 мл этилпропионата;
- стадию промывки органической фазы с помощью 6×150 мл воды.
Измерения проводили как в Примере 5, результаты представлены ниже в Таблице 2.
Пример 8
Экстракция неомыляемых веществ сои с помощью смеси МИБК (ΜΙΒΚ) и ГМДС (HMDS) 90/10 об./об.
Экстракцию осуществляют в соответствии с методикой, описанной в Примере 5, которая после оптимизации для адаптации ее к новой системе растворителей представляет собой:
- стадию разбавления для доведения титра спирта до 24 масс.%;
- стадию экстракции с помощью 2×105 мл смеси МИБК (М1 ВК)/ГМДС (HMDS) 90/10 об./об.;
- стадию промывки органической фазы с помощью 6×105 мл воды.
Измерения проводили как в Примере 5, результаты представлены ниже в Таблице 2.
| Таблица 2 | ||
| Разница в выходе между стандартным способом (экстракция на ДХЭ (DCE) - Пример 5) и способами, описанными в Примерах с 6 по 8 | ||
| Выход массы неомыляемых веществ (%) | Увеличение выхода (%) | |
| Пример 5 | 46,2 | 0 |
| Пример 6 | 50,4 | +9 |
| Пример 7 | 50,0 | +8 |
| Пример 8 | 45,0 | -3 |
Выход массы неомыляемых веществ, вычисляют следующим образом:
R=100×(масса экстрагированных неомыляемых веществ / масса использованного концентрата)
Увеличение выхода вычисляют следующим образом:
G=100×[(R соответствующий растворителю S - R соответствующий стандартному растворителю) / R соответствующий стандартному растворителю]
Примеры 6 и 7 показывают, что выход массы неомыляемых веществ в соответствии со способом согласно изобретению улучшен по сравнению со способом с использованием ДХЭ (DCE).
Оставаясь в пределах диапазона выхода массы неомыляемых веществ, близкого к целевому, Пример 8 также улучшает качество фазовой релаксации, а значит и общее время экстракции.
Пример 9
Экстракция неомыляемых веществ из авокадо противоточно с помощью ДХЭ (DCE)
Испытание, описанное в Примере 1, переносили в полупромышленные условия с помощью проведения противоточной экстракции в колонне с перемешиванием. Титр водно-спиртового раствора доводили до 24% после омыления при посредстве стадии разбавления. При запуске экстракции колонну заполняли растворителем (диспергирующей фазой), и соотношения между расходами растворителя или органической фазы и РВСР (DHS) или разбавленного водно-спиртового раствора фиксировали на уровне 1, 2.
Вычисляли массовый выход этой экстракции и получали 42%.
Пример 10
Экстракция неомыляемых веществ из сои противоточно с помощью ДХЭ (DCE)
Испытание, описанное в Примере 5, переносили в полупромышленные условия с помощью проведения противоточной экстракции в колонне с перемешиванием. Титр водно-спиртового раствора доводили до 23% после омыления при посредстве стадии разбавления. При запуске экстракции колонну заполняли растворителем (диспергирующей фазой), и соотношения между расходами растворителя или органической фазы и РВСР (DHS) или разбавленного водно-спиртового раствора фиксировали на уровне 1, 2.
Вычисляли массовый выход этой экстракции и получали 40%.
Пример 11
Экстракция неомыляемых веществ из авокадо противоточно с помощью МИБК (MIBK)
Испытание, описанное в Примере 6, переносили в полупромышленные условия на матрицу из авокадо с помощью проведения противоточной экстракции в колонне с перемешиванием. Титр водно-спиртового раствора доводили до 14% после омыления при посредстве стадии разбавления. При запуске экстракции колонну заполняли растворителем (диспергирующей фазой), и соотношения между расходами растворителя или органической фазы и РВСР (DHS) или разбавленного водно-спиртового раствора фиксировали на уровне 0,9.
Вычисляли массовый выход этой экстракции и получали 50%.
Пример 12
Экстракция неомыляемых веществ из авокадо противоточно с помощью МИБК (ΜΙΒΚ)
Испытание, описанное в Примере 6, переносили в полупромышленные условия на матрицу из авокадо с помощью проведения противоточной экстракции в колонне с перемешиванием. Титр водно-спиртового раствора доводили до 14% после омыления при посредстве стадии разбавления. При запуске экстракции колонну заполняли водно-спиртовым раствором (диспергирующей фазой), и соотношения между расходами растворителя или органической фазы и РВСР (DHS) или разбавленного водно-спиртового раствора устанавливали на уровне 0,38.
Вычисляли массовый выход этой экстракции и получали 45%.
Пример 13
Экстракция неомыляемых веществ из сои противоточно с помощью МИБК (ΜΙΒΚ)
Испытание, описанное в Примере 6, переносили в полупромышленные условия с помощью проведения противоточной экстракции в колонне с перемешиванием. Титр водно-спиртового раствора доводили до 24% после омыления при посредстве стадии разбавления. При запуске экстракции колонну заполняли растворителем (диспергирующей фазой), и соотношения между расходами растворителя или органической фазы и РВСР (DHS) или разбавленного водно-спиртового раствора фиксировали на уровне 1, 2.
Вычисляли массовый выход этой экстракции и получали 39%.
| Полученные результаты обобщены в приведенной ниже таблице: | |||||
| Соя | Авокадо | ||||
| Растворитель | ДХЭ (DCE) | МИБК (ΜΙΒΚ) | ДХЭ (DCE) | МИБК (ΜΙΒΚ) | МИБК (ΜΙΒΚ) |
| Пример № | 10 | 13 | 9 | 11 | 12 |
| Диспергирующая фаза | Растворитель | Растворитель | Растворитель | Растворитель | Водная |
| Титр спирта | 23% | 24% | 24% | 14% | 14% |
| Соотношение расходов | 1-2 | 1,2 | 1,2 | 0,90 | 0,38 |
| Выход | 40% | 39% | 42% | 50% | 45% |
Проведенные испытания показывают, что выбор титра спирта РВСР (DHS) оказывает влияние на разделение фаз и позволяет оптимизировать выход экстракции.
1. Способ экстракции фракции неомыляемых веществ, содержащейся в масле или твердом растительном жире, в масле, происходящем из микроорганизмов, в концентрате масла или твердого растительного жира или масла, происходящего из микроорганизмов, или в побочном продукте промышленной очистки растительных масел, таком как отработавший пар после дезодорации и дистилляты от физической очистки, или масла, происходящие из микроорганизмов, включающий в себя по меньшей мере:
А) стадию превращения масел, твердого растительного жира или побочного продукта промышленной очистки растительных масел или масел, происходящих из микроорганизмов, в водно-спиртовый раствор, в особенности, при посредстве стадии омыления,
A') стадию регулирования содержания спирта в водно-спиртовом растворе, образовавшемся после стадии a), для получения содержания спирта в диапазоне от 10 до 50 мас.%, и
B) стадию экстракции водно-спиртового раствора, в ходе которой жировую фракцию отделяют от неомыляемой фракции экстракцией в системе жидкость-жидкость,
при этом указанный способ отличается тем, что по меньшей мере стадию экстракции в системе жидкость-жидкость на стадии b) выполняют с помощью первой системы растворителей, включающей в себя растворитель, выбранный из растворителей, содержащих по меньшей мере 5 атомов углерода и один или два атома кислорода в форме функциональной группы простого эфира, или кетона, или сложного эфира, в количестве по меньшей мере 50 об.% относительно общего объема первой системы растворителей,
причем растворитель, содержащий по меньшей мере 5 атомов углерода и один или два атома кислорода, выбирают из метилкетонов, пропионатов, пропиловых простых эфиров и их смесей.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что стадию a') регулирования содержания спирта в водно-спиртовом растворе, образовавшемся после стадии a), осуществляют для получения содержания спирта в диапазоне от 11 до 40 мас.% и предпочтительно от 12 до 28 мас.%.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что после стадии b) он дополнительно включает в себя стадию С очистки неомыляемых веществ.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что стадию c) очистки неомыляемых веществ выполняют с использованием первой системы растворителей.
5. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что первая система растворителей имеет плотность меньше 1.
6. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что растворитель, содержащий по меньшей мере пять атомов углерода и один или два атома кислорода, выбирают из метилизобутилкетона (МИБК), 2-гептанона, этилпропионата, н-бутилпропионата, изоамилпропионата, диизопропилового эфира (ДИПЭ) и их смесей.
7. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что первая система растворителей включает в себя растворитель, содержащий по меньшей мере пять атомов углерода и один или два атома кислорода в виде простой эфирной, кетонной или сложноэфирной функциональной группы, в количестве по меньшей мере 60%, в особенности по меньшей мере 75%, в частности по меньшей мере 90%, в частности по меньшей мере 95%, еще конкретнее по меньшей мере 99 об.% относительно общего объема первой системы растворителей.
8. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что первая система растворителей включает в себя растворитель, выбранный из растворителей, содержащих по меньшей мере пять атомов углерода и один или два атома кислорода в виде простой эфирной, кетонной или сложноэфирной функциональной группы, в частности выбранный из метилкетонов, в особенности метилизобутилкетона (МИБК), 2-гептанона, пропионатов, в особенности этилпропионата, н-бутилпропионата, изоамилпропионата, в количестве по меньшей мере 60%, в особенности по меньшей мере 75%, в частности по меньшей мере 90%, в частности по меньшей мере 95%, еще конкретнее по меньшей мере 99 об.% относительно общего объема первой системы растворителей.
9. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что первая система растворителей дополнительно включает в себя гексамелтидисилоксан (ГМДС), предпочтительно, в количестве от 0,1 до 49 об.% относительно общего объема первой системы растворителей.
10. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что первая система растворителей включает в себя CMR растворитель (растворители), причисляемые к списку CMR UE1, UE2 и/или US, выбранные из гексана, гептана, нафталена, хлорированных растворителей, 1-хлорбутана, в количестве, меньшем или равном 10%, в особенности, меньшем или равном 5%, в частности, меньшем или равном 2%, более конкретно меньшем или равном 1%, еще конкретнее меньшем или равном 0,5% или даже меньшем или равном 0,1 об.% относительно общего объема первой системы растворителей.
11. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что стадию А) превращения масла, твердого растительного жира или побочного продукта промышленной очистки растительных масел или масла, происходящего из микроорганизмов, в водно-спиртовый раствор выполняют во второй системе растворителей, включающей в себя растворитель, выбранный из С2-С4 спиртов, и в особенности этанола, н-пропанола, изопропанола, бутанола, в частности, н-бутанола, метилтетрагидрофурана (Ме-ТГФ) и их смесей, в количестве по меньшей мере 50 об.% относительно общего объема второй системы растворителей.
12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что вторая система растворителей включает в себя растворитель, выбранный из С2-С4 спиртов, и в особенности, этанола, н-пропанола, изопропанола, бутанола, в частности н-бутанола, Ме-ТГФ и их смесей, в количестве по меньшей мере 60%, в особенности по меньшей мере 75%, в частности по меньшей мере 90%, в частности по меньшей мере 95%, еще конкретнее по меньшей мере 99 об.% относительно общего объема второй системы растворителей.
13. Способ по п. 11, отличающийся тем, что вторая система растворителей включает в себя растворитель (растворители), причисляемые к списку CMR UE1, UE2 и/или US, выбранные из гексана, гептана, нафталена, хлорированных растворителей, 1-хлорбутана, в количестве, меньшем или равном 10%, в особенности меньшем или равном 5%, в частности меньшем или равном 2%, более конкретно меньшем или равном 1%, еще конкретнее меньшем или равном 0,5% или даже меньшем или равном 0,1 об.% относительно общего объема второй системы растворителей.
14. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что титр спирта водно-спиртового раствора лежит в диапазоне от 10 до 50 мас.%.
15. Способ по п. 1 или 2, в котором:
- растительное масло или масло, происходящее из микроорганизмов, используемое в настоящем способе, выбирают из соевого масла, масла квиноя, масла семян рапса, кукурузного масла, подсолнечного масла, кунжутного масла, масла люпина, хлопкового масла, кокосового масла, оливкового масла, пальмового масла, масла зародышей пшеницы, масла люцерны, масла авокадо, пальмоядрового масла, арахисового масла, масла копры, льняного масла, касторового масла, масла из виноградных косточек, масла из семян тыквы, масла из зернышек черной смородины, масла из дынного семени, томатного масла, тыквенного масла, миндального масла, масла лесного ореха, масла грецкого ореха, масла первоцвета вечернего, масла бурачника, софлорового масла, рыжикового масла, макового масла, масла макроводорослей, масла микроводорослей, таких как Chorella, и/или масла, происходящего из микроорганизмов, в особенности морских, пресноводных, обитающих в поверхностных водах, в частности дрожжевых грибов, плесневых грибов и, в частности, бактерий и их смесей, а
- твердый растительный жир выбирают из масла какао, масла из ореха бассия, масла из семян дерева ши и их смесей.
16. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что полученные неомыляемые вещества выбирают из неомыляемого вещества сои, неомыляемого вещества авокадо, в особенности, неомыляемого вещества авокадо, богатого фурановой фракцией, и/или неомыляемого вещества авокадо, богатого стероловой фракцией.
17. Фракция неомыляемых веществ, не содержащая растворителей, причисляемых к списку CMR UE1, UE2 и/или US, выбранных из гексана, гептана, нафталена, хлорированных растворителей, 1-хлорбутана, полученная с помощью способа экстракции по любому из пп. с 1 по 16.
18. Применение ГМДС (HMDS) в количестве от 0,1 до 49 об.% от общего объема экстракционных растворителей для экстракции в системе жидкость-жидкость неомыляемых веществ из водно-спиртового раствора на стадии В) способа по любому из пп. 1-16.
