|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] 1. Способ противоточной экстракции, включающий множество стадий смешивания и разделения для фракционирования содержащего фосфолипиды сырьевого материала на две или более фракции, обогащенные одним или более фосфолипидами, включающий следующие стадии: a) приведение в контакт при перемешивании содержащего фосфолипиды исходного материала с экстрагентом, содержащим алифатический спирт, выбранный из спиртов C 1 -C 3 и их смесей, в течение периода времени, достаточного для осуществления перехода по меньшей мере фракции фосфолипидов в экстрагент; b) разделение полученной смеси на обогащенный фосфолипидами экстракт и остаточный рафинат посредством способа, включающего приложение центробежных сил, где обогащенный фосфолипидами экстракт из каждой стадии разделения, по меньшей мере, частично возвращают на предыдущую или более ранние стадии смешивания в противоточном направлении, причем конечный обогащенный фосфолипидами экстракт отделяют от конечного остаточного рафината, где конечный обогащенный фосфолипидами экстракт содержит по меньшей мере 25 вес.% фосфатидилхолина (PC) и более 50 вес.% не растворимых в ацетоне веществ (AI); и где конечный остаточный рафинат содержит от 55 до 75 вес.% не растворимых в ацетоне веществ (AI). 2. Способ по п.1, в котором а) содержащий фосфолипиды исходный материал приводят в контакт с экстрагентом в прямоточной или противоточной операции смешивания. 3. Способ по п.1 или 2, в котором экстрагированные фосфолипиды содержат одно или более соединений, выбранных из из фосфатидилхолина (PC), фосфатидилэтаноламина (PE), фосфатидилинозитола (PI) и/или фосфатидной кислоты (PA). 4. Способ по любому из пп.1-3, в котором конечная фаза рафината содержит менее 12 вес.% фосфатидилхолина (PC). 5. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором алифатический спирт представляет собой этанол. 6. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором концентрация воды в алифатическом спирте составляет до 10 вес.%. 7. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором стадии а) и b) выполняют, по меньшей мере, частично в приборе для многостадийной экстракции, содержащем для каждой стадии: i) ротор; ii) смесительную камеру, соединенную с ротором, в которой смешивают два потока жидкости, причем смесительная камера содержит: iia) неподвижную мешалку, размещенную в смесительной камере, и iib) отстойную камеру, в которой потоки жидкости разделяют с помощью центробежной силы, созданной смесительной камерой. 8. Способ по п.7, в котором неподвижная мешалка содержит неподвижный диск, причем смешивание достигается благодаря разности скоростей между неподвижным диском и вращающейся смесительной камерой. 9. Способ по любому из предыдущих пунктов, включающий по меньшей мере две стадии экстракции и разделения, причем соответствующий экстрагент добавляют к соответствующему рафинату на одной или более стадиях противоточным или прямоточным образом. 10. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором коэффициент экстракции находится в диапазоне от 1 до 5, причем фаза экстрагента содержит воду в количестве от 1 до 10 вес.%, причем фаза экстрагента имеет температуру от 25 до 70°C и причем задействованы от 2 до 10 стадий экстракции, в которых стадию разделения проводят в центробежном устройстве при относительной центробежной силе в диапазоне от 2 до 20000 g. 11. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором содержащее фосфолипиды сырье содержит лецитин. 12. Способ по п.11, в котором лецитин выбран из соевого лецитина, кукурузного лецитина, лецитина из рапсового семени, лецитина из рисового масла, лецитина из подсолнечника, лецитина из хлопкового семени, лецитина из пальмового масла, лецитина из масла морепродуктов, лецитина из биомассы, арахисового лецитина, лецитина из яичных желтков, лецитина из молочных продуктов и/или мозгового лецитина, более предпочтительно соевого лецитина или лецитина из подсолнечника. 13. Способ по любому из предыдущих пунктов, дополнительно включающий выделение по меньшей мере части фосфолипидов из фазы рафината и/или экстракта.
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
1. Способ противоточной экстракции, включающий множество стадий смешивания и разделения для фракционирования содержащего фосфолипиды сырьевого материала на две или более фракции, обогащенные одним или более фосфолипидами, включающий следующие стадии: a) приведение в контакт при перемешивании содержащего фосфолипиды исходного материала с экстрагентом, содержащим алифатический спирт, выбранный из спиртов C 1 -C 3 и их смесей, в течение периода времени, достаточного для осуществления перехода по меньшей мере фракции фосфолипидов в экстрагент; b) разделение полученной смеси на обогащенный фосфолипидами экстракт и остаточный рафинат посредством способа, включающего приложение центробежных сил, где обогащенный фосфолипидами экстракт из каждой стадии разделения, по меньшей мере, частично возвращают на предыдущую или более ранние стадии смешивания в противоточном направлении, причем конечный обогащенный фосфолипидами экстракт отделяют от конечного остаточного рафината, где конечный обогащенный фосфолипидами экстракт содержит по меньшей мере 25 вес.% фосфатидилхолина (PC) и более 50 вес.% не растворимых в ацетоне веществ (AI); и где конечный остаточный рафинат содержит от 55 до 75 вес.% не растворимых в ацетоне веществ (AI). 2. Способ по п.1, в котором а) содержащий фосфолипиды исходный материал приводят в контакт с экстрагентом в прямоточной или противоточной операции смешивания. 3. Способ по п.1 или 2, в котором экстрагированные фосфолипиды содержат одно или более соединений, выбранных из из фосфатидилхолина (PC), фосфатидилэтаноламина (PE), фосфатидилинозитола (PI) и/или фосфатидной кислоты (PA). 4. Способ по любому из пп.1-3, в котором конечная фаза рафината содержит менее 12 вес.% фосфатидилхолина (PC). 5. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором алифатический спирт представляет собой этанол. 6. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором концентрация воды в алифатическом спирте составляет до 10 вес.%. 7. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором стадии а) и b) выполняют, по меньшей мере, частично в приборе для многостадийной экстракции, содержащем для каждой стадии: i) ротор; ii) смесительную камеру, соединенную с ротором, в которой смешивают два потока жидкости, причем смесительная камера содержит: iia) неподвижную мешалку, размещенную в смесительной камере, и iib) отстойную камеру, в которой потоки жидкости разделяют с помощью центробежной силы, созданной смесительной камерой. 8. Способ по п.7, в котором неподвижная мешалка содержит неподвижный диск, причем смешивание достигается благодаря разности скоростей между неподвижным диском и вращающейся смесительной камерой. 9. Способ по любому из предыдущих пунктов, включающий по меньшей мере две стадии экстракции и разделения, причем соответствующий экстрагент добавляют к соответствующему рафинату на одной или более стадиях противоточным или прямоточным образом. 10. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором коэффициент экстракции находится в диапазоне от 1 до 5, причем фаза экстрагента содержит воду в количестве от 1 до 10 вес.%, причем фаза экстрагента имеет температуру от 25 до 70°C и причем задействованы от 2 до 10 стадий экстракции, в которых стадию разделения проводят в центробежном устройстве при относительной центробежной силе в диапазоне от 2 до 20000 g. 11. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором содержащее фосфолипиды сырье содержит лецитин. 12. Способ по п.11, в котором лецитин выбран из соевого лецитина, кукурузного лецитина, лецитина из рапсового семени, лецитина из рисового масла, лецитина из подсолнечника, лецитина из хлопкового семени, лецитина из пальмового масла, лецитина из масла морепродуктов, лецитина из биомассы, арахисового лецитина, лецитина из яичных желтков, лецитина из молочных продуктов и/или мозгового лецитина, более предпочтительно соевого лецитина или лецитина из подсолнечника. 13. Способ по любому из предыдущих пунктов, дополнительно включающий выделение по меньшей мере части фосфолипидов из фазы рафината и/или экстракта.
Евразийское ои 028365 (13) В1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2017.11.30
(21) Номер заявки 201590811
(22) Дата подачи заявки 2013.10.24
(51) Int. Cl. C07F9/10 (2006.01) B01F17/00 (2006.01) A23D 9/04 (2006.01) A23L 1/30 (2006.01) C11B 1/10 (2006.01)
(54) СПОСОБ ФРАКЦИОНИРОВАНИЯ ФОСФОЛИПИДОВ ИЗ МАТЕРИАЛА, СОДЕРЖАЩЕГО ФОСФОЛИПИДЫ
(31) 12007299.6
(32) 2012.10.24
(33) EP
(43) 2015.07.30
(86) PCT/US2013/066590
(87) WO 2014/066623 2014.05.01
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
КАРДЖИЛЛ, ИНКОРПОРЕЙТЕД
(US)
(72) Изобретатель:
Брюхер Тобиас (DE), Демей Йохан (BE), Катте Маттиас (DE), Молнар Джефф (US), Тирок Сюзанн (DE)
(74) Представитель:
Медведев В.Н. (RU)
(56) US-A1-2003054084 WO-A2-2012139588 US-A1-2005215803 CH-A-475777
(57) Изобретение относится к способу противоточной экстракции, включающему множество стадий смешивания и разделения, для фракционирования содержащего фосфолипиды сырьевого материала на две или более фракции, обогащенные одним или более фосфолипидами, включающему а) приведение в контакт при перемешивании содержащего фосфолипиды исходного материала с экстрагентом, содержащим алифатический спирт, выбранный из спиртов С1-С3; b) разделение полученной эмульсии на обогащенный фосфолипидами экстракт и остаточный рафинат.
Область применения изобретения
Рассматриваемое изобретение относится к способу процесса экстракции и отделения фосфолипидов от содержащих фосфолипиды материалов, а также к полученным таким образом фракциям и их различным применениям.
Предпосылки создания изобретения
Фосфолипиды являются важными компонентами клеточных мембран растений, микроорганизмов и животных. Термин "фосфолипид" относится к соединениям, полученным из жирных кислот и фосфатсо-держащего соединения, присоединенного к глицерину или аминоспирту сфингозину, что позволяет получить соединения с жирорастворимыми и водорастворимыми областями. В настоящем документе термин "лецитин" применяется в отношении смесей фосфолипидов и триглицеридов. Основными глицерин-содержащими фосфолипидами в лецитине являются фосфатидилхолин, фосфатидилинозитол, фосфати-дилэтаноламин и фосфатидная кислота, в дальнейшем в настоящем документе называемые PC, PI, PE и PA соответственно. Фактическая композиция фосфолипидов зависит от источника. Дополнительный термин, используемый для высокополярных компонентов лецитина, - это не растворимые в ацетоне вещества, в дальнейшем в настоящем документе называемые AI. Это компоненты лецитина, которые, по существу, не растворимы в насыщенном фосфолипидами ацетоне, который, как правило, используют для удаления нейтральных триглицеридов из неочищенного лецитина.
Был разработан ряд способов фракционирования доступного в продаже лецитина, в частности для получения фракций, обогащенных фосфатидилхолином.
В документе US-A-4235793 описан способ получения маслянистых высокоочищенных фосфати-дилхолинов из маслянистых сырьевых фосфатидов, включающий экстракцию маслянистого экстракта фосфатидов из маслянистых сырьевых фосфатидов растворителем, выбранным из группы, состоящей из низших спиртов и их водных растворов, содержащих приблизительно от 85 до 96% спирта, непосредственное приведение в контакт указанного маслянистого экстракта фосфатидов с адсорбентом из оксида алюминия и извлечение из него адсорбированного фосфатидилхолина. Способ является трудоемким, поскольку он требует применения больших количеств оксида алюминия, а также поскольку обработанный материал необходимо фильтровать для удаления мелких частиц адсорбента.
В документе WO-A-2005/072477 описан способ отделения фосфолипидов от содержащего фосфолипиды материала, включающий a) соединение содержащего фосфолипиды материала и водорастворимого алифатического спирта с образованием содержащей фосфолипиды фракции и b) охлаждение содержащей фосфолипиды фракции для осаждения фосфолипидов. Полученная таким образом смесь образует две отдельные фракции, которые разделяли с помощью гравитации, например посредством центрифугирования. Затем материал смешивают при нагревании, в частности, с изопропанолом, н-пропанолом и их смесями, после чего следует стадия охлаждения, и полученные фракции разделяют в несколько стадий центрифугирования. В одностадийном способе экстракции максимальный выход экстракта фосфо-липидов относительно низок. Кроме того, способ в недостаточной степени подходит для непрерывного применения и является трудоемким из-за необходимости в нескольких стадиях центрифугирования и повторного нагрева и/или охлаждения.
Соответственно остается потребность в способе с повышенной эффективностью фракционирования фосфолипидов, который также подходит для применения в промышленном масштабе и в непрерывном процессе.
Изложение сущности изобретения
Соответственно в первом аспекте настоящее изобретение относится к способу экстракции, включающему множество стадий смешивания и разделения для фракционирования содержащего фосфолипи-ды сырьевого материала на две или более фракции, обогащенные одним или более фосфолипидами, включающему следующие стадии:
a) приведение в контакт при перемешивании содержащего фосфолипиды исходного материала с экстрагентом, содержащим алифатический спирт, выбранный из спиртов Q-C3 и их смесей, в течение периода времени, достаточного для осуществления перехода, по меньшей мере, фракции фосфолипидов в экстрагент;
b) разделение полученной смеси на обогащенный фосфолипидами экстракт и остаточный рафинат посредством способа, включающего применение центробежных сил, причем обогащенный фосфолипи-дами экстракт на каждой стадии разделения, по меньшей мере, частично возвращают в предыдущую или более ранние стадии смешивания, и причем конечный обогащенный фосфолипидами экстракт отделяют от первого остаточного рафината.
Во втором аспекте рассматриваемое изобретение относится к обогащенному фосфолипидами экстракту, получаемому в соответствии со способом по любому из предыдущих пунктов. В дополнительном аспекте рассматриваемое изобретение относится к обедненному фосфолипидами рафинату, получаемому в соответствии со способом по любому из предыдущих пунктов.
В дополнительном аспекте рассматриваемое изобретение относится к применению обогащенного фосфолипидами экстракта или обедненного фосфолипидами рафината в пищевых продуктах, предпочтительно в хлебобулочных изделиях, нутрицевтических композициях, кондитерских изделиях, пищевых
полуфабрикатах, маргаринах, спредах, кормовых продуктах для животных и/или фармацевтических композициях, а также в качестве разделительных агентов или промышленных эмульгаторов.
Краткое описание фигур
Эти и дополнительные элементы могут быть взяты из формулы изобретения, описания, рисунков и индивидуальных элементов как по отдельности, так и в форме подкомбинаций, могут быть реализованы в варианте осуществления изобретения и в других сферах и могут представлять собой преимущества, независимо охраняемые толкования, охрана которых заявлена в настоящем документе. Варианты осуществления изобретения более подробно описаны далее в отношении рисунков, на которых
на фиг. 1 представлена принципиальная схема предпочтительного варианта осуществления способа фракционирования, включая вспомогательный прибор, используемый в экспериментах;
на фиг. 2 представлено отношение скорости вращения к силе инерции, применяемой к смеси в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления рассматриваемого способа; в центробежном сепараторе использовали два разных ротора; ось X обозначает вращение в оборотах в минуту, ось Y -силу инерции;
на фиг. 3 представлен схематический план линии способа в виде многостадийной линии.
Подробное описание изобретения
На стадии а) содержащий фосфолипиды исходный материал приводят в контакт при перемешивании с экстрагентом, содержащим алифатический спирт, выбранный из спиртов C1-C3 и их смесей, в течение периода времени, достаточного для осуществления перехода, по меньшей мере, фракции фосфоли-пидов в экстрагент. В настоящем способе содержащий фосфолипиды исходный материал предпочтительно приводят в контакт на стадии а) с экстрагентом в прямоточной или противоточной операции смешивания. Хотя контакт может быть прямо- или противоточным, в зависимости от способа и прибора, в котором смешаны две жидкости, общее направление способа является противоточным, т.е. содержащий фосфолипиды исходный материал приводят в контакт на первой стадии с экстрагентом со второй или дальнейшей стадии и т.д.
На стадии b) способа смесь, полученную на стадии а), разделяют посредством способа, который включает центробежные силы.
В настоящем документе термин "центробежные силы" относится к кажущейся направленной наружу силе, которая тянет вращающееся тело в сторону от центра вращения. Способ предпочтительно является механическим способом, более предпочтительно реализуется посредством приложения центробежной силы во вращающемся устройстве, таком как центрифуга.
В настоящем документе термин "смесь" относится к любой смеси, которая получена на любой из стадий настоящего способа экстракции, и включает эмульсии и дисперсии, а также негомогенные смеси. Способ разделения предпочтительно выполняется в центробежном устройстве при относительной центробежной силе (RCF) в диапазоне от 2 до 25000 g, более предпочтительно от 10 до 20000 g, еще более предпочтительно от 100 до 18000 g, а еще более предпочтительно от 400 до 15000 g. Поскольку RCF прямо пропорциональна радиусу ротора и скорости вращения центрифуги, скорость вращения центрифуги, необходимая для заданного радиуса ротора, может быть легко рассчитана специалистом в данной области.
Экстрагированные фосфолипиды предпочтительно содержат один или более из фосфатидилхолина (PC), лизофосфатидилхолина (LPC), фосфатидилэтаноламина (PE), фосфатидилинозитола (PI) и/или фосфатидной кислоты (PA). Точная композиция экстрагированных и остаточных компонентов в значительной степени зависит от исходного материала, экстрагента и условий, в которых проводят экстракцию исходного материала, а также от химической природы экстрагента и композиции фазы экстрагента, например содержания воды и значения pH.
Способ предпочтительно позволяет получить конечную фазу рафината, содержащую менее 20 вес.% фосфатидилхолина (PC), более предпочтительно менее 15 вес.%, еще более предпочтительно менее 12 вес.%.
Более предпочтительно конечная фаза рафината содержит фосфатидилхолин (PC) в количестве в диапазоне от 1 до 10 вес.%, более предпочтительно от 2 до 9 вес.%, а еще более предпочтительно от 3 до 8 вес.%.
Конечная фаза рафината предпочтительно имеет содержание не растворимых в ацетоне компонентов от 55 до 75 вес.%, более предпочтительно от 60 до 70 вес.%, еще более предпочтительно от 65 до 70 вес.%.
Подробное описание рисунков
На фиг. 1 показан предпочтительный вариант осуществления рассматриваемого способа. Здесь резервуар подачи фосфолипидов (1) и резервуар с экстрагентом (2), содержащий теплообменник (не показан), соединены по текучей среде с многостадийным центробежным жидкость-жидкостным экстрактором (3), имеющим выход (4) для конечного экстрагента и выход (4) для конечного рафината. Подачу экс-трагента осуществляют противоточно подаче фосфолипидов в экстрактор (3), а конечный экстрагент собирают в сосуд (5) для экстрагента и сосуд (6) для рафината. Оба резервуара (1) и (2) оснащены расходомерами для регулирования и контроля расхода, необходимого для фактического эксперимента и, таким
образом, коэффициента экстракции. Оборудование для контроля температуры установлено в теплообменнике и на обоих входах и выходах центробежного экстрактора.
Лецитин и этанол без коррекции, отрегулированный по содержанию воды от 0 до 10 вес.%, заливают в резервуары (1) и (2) соответственно. Температуру экстрагента можно регулировать посредством циркуляции через теплообменник.
На фиг. 2 показана относительная центробежная сила, примененная для предпочтительного варианта осуществления рассматриваемого способа, где использовали подходящее центробежное устройство. Здесь два разных ротора привели к небольшому различию в центробежных силах, что позволило выполнить быстрое разделение.
В способе в соответствии с рассматриваемым изобретением предпочтительно конечный экстракт, полученный из фазы экстрагента, содержит по меньшей мере 25 вес.% фосфатидилхолина (PC) и более 50 вес.% не растворимых в ацетоне веществ (AI).
В настоящем способе используется многостадийный способ, т.е. включающий повторные стадии экстракции, поэтому он дает более высокий выход желательных фосфолипидов в фазе экстрагента, одновременно позволяя получить фазу рафината, имеющую композицию, значительно отличающуюся от типично получаемых в способах.
Содержащий фосфолипиды исходный материал может представлять собой любой подходящий материал, такой как неочищенный лецитин растительного или животного происхождения, полученные из масла смолы, и/или высушенные смолы, получаемые из растительного или животного масла и/или жира посредством способов дегуммирования. Как правило, на композицию фосфолипидов в исходном материале частично влияет способ получения, однако ее в значительной части определяет происхождение материала.
Подходящие композиции лецитина были подробно описаны в публикации Kirk-Othmer, Food and Feed Technology, 5th Edition, vol. 1, 2007, John Wiley & Sons.
Содержащий фосфолипиды материал предпочтительно содержит один или более фосфолипидов, выбранных из группы, состоящей из немодифицированных или химически модифицированных форм фосфатидилхолина (PC), LPC, фосфатидилэтаноламина (PE), N-ацилфосфатидилэтаноламина (NAPE), фосфатидилсерина (PS), фосфатидилинозитола (PI), фосфатидилглицерина (PG), дифосфатидилглицери-на (DPG), фосфатидной кислоты (PA), плазмалогена, лецитина и полученных из растительных масел смол. Из них фосфатидилхолин (PC), фосфатидилэтаноламин (PE) и фосфатидилинозитол (PI), как правило, образуют большую часть компонентов.
Содержащий фосфолипиды материал для применения в рассматриваемом способе может содержать триглицеридное масло или может быть частично или полностью обезжирен, например, посредством экстракции в ацетоне или гексане, как описано в документе DE-A-1234680. Было установлено, что наличие триглицеридов не оказывает отрицательного влияния на рассматриваемый способ, поскольку установлено, что триглицериды практически не растворимы в использованном спиртовом экстрагенте. Следовательно, преимуществом настоящего способа является то, что он допускает применение неочищенных фосфолипидных композиций в качестве исходного компонента. Более того, наличие триглицеридов в исходном материале может снижать вязкость и, следовательно, может снижать затраты энергии, необходимые для достижения подходящего смешивания фазы экстрагента и фазы рафината.
Кроме того, добавление масла может преимущественно уменьшать фракцию рафината, таким образом снижая общий объем, подвергаемый стадии обезжиривания.
Предпочтительным в виду его широкой доступности является лецитин, полученный из растительного масла, выбранный из группы, состоящей из соевого лецитина, лецитина из масла зародышей кукурузы, лецитина из рапсового семени, включая лецитин, полученный из канолы, горчицы полевой и других вариаций и гибридов рапсового семени, лецитина из рисового масла, лецитина из подсолнечника, лецитина из хлопкового семени, лецитина из арахиса, лецитина из кокосового масла, лецитинов, полученных из соевого масла, подсолнечного масла, рапсового масла, хлопкового масла, оливкового масла, кукурузного масла, масла земляного ореха или арахисового масла, сафлорового масла, линолевого масла, льняного масла, пальмового масла, масел морепродуктов, масел из биомассы, полученных из источников, отличных от упомянутых в настоящем документе, и/или кокосового масла, а также их смесей.
Подходящие источники лецитинов из масла морепродуктов включают масла, полученные из морских организмов, таких как микроводоросли или цианобактерии. Альтернативно, можно использовать лецитин животного происхождения, включая лецитин из яичных желтков, лецитин из молочных продуктов, и/или мозговой лецитин, и/или их смеси. Сырьевой материал для фракционирования предпочтительно выбирают в зависимости от требуемой фракции или фракций. Если желательно получение фос-фолипидной фракции, практически не содержащей фрагментов линолевой кислоты, можно преимущественно применять лецитин из подсолнечника, лецитин из хлопкового семени или лецитин из масла зародышей кукурузы. Для применений, требующих фракции с не слишком высоким содержанием остатков ненасыщенных жирных кислот и, следовательно, с повышенной устойчивостью к окислению, в качестве исходного материала можно предпочтительно использовать лецитин из рапсового семени. Соевый лецитин является в высокой степени предпочтительным из-за доступности и высокого содержания в нем PC.
Если содержащую фосфолипиды смесь, которая может дополнительно содержать триглицериды и другие компоненты, обычно связываемые с их выделением и/или получением, смешивают с алифатическим спиртом при перемешивании, то, как правило, образуется двухфазная система, которая при отстаивании дает более легкий верхний спиртосодержащий слой, содержащий немного фосфолипидов и, возможно, триглицериды и другие растворимые в спирте компоненты, а также содержащий фосфолипиды нижний слой, содержащий остальные триглицериды, и немного спирта.
Стандартные способы анализа на компоненты, описанные в настоящем документе, установлены в соответствии с директивой Европейского совета № 95/2/ЕС от 20 февраля 1995 г. по пищевым добавкам, кроме красителей и подсластителей.
Тогда как для разделения фаз экстрагента и рафината можно использовать отстойник/смеситель, разделение в условиях обычной гравитации является медленным и требует тщательного контроля температур жидкостей. Более того, более тяжелая фаза обычно имеет сравнительно высокую вязкость, что делает разделение сложным и приводит к снижению выхода экстракта.
В настоящее время заявители установили, что если разделение по плотности на каждой стадии усиливать путем увеличения гравитационных воздействий с помощью одного или более центробежного экстрактора, при этом также увеличивая энергию, затрачиваемую на эмульгирование фосфолипидной фазы, выход экстракции описанных фосфолипидов можно значительно увеличить, и в то же время необходимое для экстракции и разделения фаз время значительно снижается.
Более того, композиции полученных таким образом более легкой экстрагированной фракции и более тяжелой фракции рафината, как было установлено, отличаются от фракций, обычно получаемых в процессе экстракции с использованием модулей смесителя/отстойника, таким образом усиливая потенциал для различных применений.
Заявители дополнительно установили, что распределение различных компонентов между обеими фазами преимущественно зависит от содержащего фосфолипиды материала, соотношения содержащего фосфолипиды материала и экстрагента, композиции фосфолипидов, температуры и композиции экстра-гента, в особенности содержания в нем воды и/или значения кислотности, а также от механического перемешивания, обеспечиваемого для образования эмульсии жидкость/жидкость.
Многокомпонентная система затрудняет избирательное фракционирование, поскольку экстракция разных компонентов исходного материала может изменяться при изменении разных параметров. Как правило, фаза экстрагента содержит больше фосфолипидов при повышенных температурах и при пониженном содержании воды.
В настоящем способе предпочтительно используют многостадийное смешивание и прибор или устройство для жидкость-жидкостного разделения. Способ в соответствии с изобретением можно реализо-вывать в виде серийного способа, но предпочтительно он выполняется в виде непрерывной эксплуатации. Кроме центробежных устройств также можно преимущественно применять системы смеситель/отстойник.
В процессе жидкость-жидкостной двухфазной экстракции в соответствии с изобретением экстра-гент и экстрагируемый материал вводят в прибор для многостадийной экстракции. Прибор для многостадийной экстракции предпочтительно имеет первый вход и второй вход. Введение обеих жидкостей предпочтительно выполняют в противоточном направлении друг к другу, т.е. более легкую фазу можно преимущественно вводить сверху устройства для многостадийного разделения, т.е. через первый вход, тогда как содержащий фосфолипиды материал можно преимущественно вводить снизу, т.е. через второй вход.
На каждой стадии предпочтительно смесь экстрагируемого сырья и экстрагента предпочтительно может циклически проходить через смеситель и переливной сосуд, и некоторое количество смеси растворителя и вещества может быть извлечено из переливного сосуда на каждой стадии и разделено в центрифуге на экстракт и рафинат.
Затем рафинат предпочтительно вводят в следующую стадию экстракции или перемещают на дальнейшую стадию обработки с конечной стадии, тогда как экстракт возвращают на предыдущую стадию или отводят с первой стадии на дальнейшую стадию обработки. Соответственно настоящий способ предпочтительно содержит введение сырья, содержащего материал, содержащий фосфолипиды, в прибор для многостадийной экстракции в первом направлении, введение экстрагента, содержащего алифатический спирт, выбранный из спиртов C1 -C3 и их смесей, причем экстрагент протекает через прибор для многостадийной экстракции во втором направлении и образует фазу экстракта в процессе фракционирования, приведение в контакт сырья и экстрагента при перемешивании, причем второе направление является противоточным для первого направления.
В особенности подходящий прибор для многостадийной экстракции содержит для каждой стадии i) ротор, ii) смесительную камеру, соединенную с ротором, в которой смешиваются два потока жидкости, и причем смесительная камера содержит iia) неподвижную мешалку, размещенную в смесительной камере, и iib) отстойную камеру, в которой потоки жидкости разделяются с помощью центробежной силы, созданной смесительной камерой. Неподвижная мешалка предпочтительно содержит неподвижный диск, причем смешивание достигается благодаря разности скоростей между неподвижным диском и вращаю
щейся смесительной камерой. Диск также может функционировать как насос, таким образом перемещая фазы экстракта и рафината через прибор для многостадийной экстракции.
Было установлено, что как рафинат, так и экстракт содержат разную композицию фосфолипидов, достаточно отличную от получаемых в других известных способах, и, следовательно, они могут подходить для разных целей, включая пищевые продукты, более предпочтительно хлебобулочные изделия, нутрицевтики, кондитерские изделия, пищевые полуфабрикаты, маргарины, спреды, нутрицевтики и фармацевтические препараты. Альтернативные предпочтительные применения включают косметические средства, кормовые продукты для животных и/или фармацевтические композиции для животных или применение в качестве разделительных агентов или промышленных эмульгаторов.
Соответственно рассматриваемое изобретение также относится к применению обогащенного фос-фолипидами экстракта или обедненного фосфолипидами рафината в пищевых продуктах, предпочтительно в хлебобулочных изделиях, нутрицевтиках, кондитерских изделиях, пищевых полуфабрикатах, маргаринах, спредах, кормовых продуктах для животных и/или фармацевтических композициях или к применению в качестве разделительных агентов или промышленных эмульгаторов. Поэтому предпочтительно настоящий способ также включает одну или более стадий выделения экстракта или рафината, а также стадию включения экстракта или рафината в продукт, как описано выше в настоящем документе.
Экстрагент, содержащий алифатический спирт, протекает через прибор для многостадийной экстракции в первом направлении и способствует образованию фазы экстрагента. Экстрагируемый материал протекает через прибор для многостадийной экстракции во втором направлении, причем второе направление является противоточным первому направлению, и способствует образованию фазы рафината в двухфазном способе экстракции.
Две фазы приводят в контакт непосредственно при перемешивании для передачи экстрагируемых компонентов из сырья в фазу экстрагента, что позволяет получать все более обогащенную фазу экстра-гента и все более обедненную фазу рафината.
Представленные ниже примеры, не имеющие ограничительного характера, иллюстрируют способ в соответствии с изобретением. Однако следует понимать, что изобретение не ограничено конкретными деталями, приведенными в примерах.
Экспериментальная часть.
Экстрактор. В экспериментах использовали многостадийный центробежный жидкость-жидкостный экстрактор, приобретенный в компании Rousselet Robatel (Франция). Экстрактор содержал 6 вращающихся чаш, соединенных с центральным ротором, с максимальной скоростью вращения 2900 об/мин и максимальным расходом (2 фазы) от 25 до 30 л/ч. Чаши имели полезный объем 0,39 л.
Вспомогательное оборудование использовали в соответствии со схемой, показанной на фиг. 1. Этанол регулировали до содержания воды от 0 до 10 вес.% и заливали в подающие резервуары. Температуру подачи этанола регулировали путем циркуляции его через теплообменник, тогда как температуры на стадиях способа контролировали в теплообменнике и как на входах, так и на выходах центробежного экстрактора. Как резервуар с лецитином, так и резервуар с этанолом были оснащены расходомерами для регулирования и контроля расхода, необходимого для фактического эксперимента и, таким образом, коэффициента экстракции.
При запуске сначала регулировали поток этанола и задавали скорость вращения. Затем регулировали поток лецитина.
Системе позволяли стабилизироваться в течение приблизительно 5 мин непрерывного выпуска экстракта и рафината, а затем определяли фактические расходы, собирая выходящие из экстрактора фазы экстракта и рафината в течение 5 мин и определяя вес их общего количества. По 5 л каждой фракции собирали для дальнейшего анализа.
Определение выхода.
Для расчета выхода потоки экстракта и рафината собирали в течение 5 мин и взвешивали. На основании этого рассчитывали производительность в кг/ч. Поскольку фаза экстракта все еще содержала некоторое количество фазы рафината, содержание фазы рафината определяли следующим образом.
Определенное количество хорошо гомогенизированной фазы экстракта взвешивали во флаконе для центрифугирования с известным весом и центрифугировали при 5000 об/мин в течение 10 мин (10°C). Затем супернатант фазы экстракта осторожно сливали, а осадок взвешивали в виде рафината из гомогенизированной фазы экстракта. После этого откорректированную производительность для рафината и экстракта экстраполировали исходя из этого количества.
Не растворимые в ацетоне компоненты определяли по Lange R., Fiebig H.J. (1999): Separation of Phospholipids, Standard Methods of DGF, Fett/Lipid 101: 77-79.
Этот способ основан на растворимости компонентов лецитина, таких как триглицериды, жирные кислоты, стеролы и другие растворимые в ацетоне компоненты, а также нерастворимости фосфолипидов и гликофосфолипидов в ацетоне в условиях теста. Последние вещества называют не растворимыми в ацетоне (AI).
Как правило, приблизительно 5 г образца лецитина повторно интенсивно смешивали с приблизительно 40 мл ацетона при 0°C. Растворимые в ацетоне компоненты растворяются, в то время как нерас
творимые компоненты выпадают в осадок. Затем осадки отфильтровывают и промывают ацетоном, а остаток высушивают. Способ повторяют по меньшей мере 4 раза или до тех пор, пока в ацетоне не будет обнаружено отсутствие растворимых компонентов. Количество соединенных остатков рассматривают как не растворимую в ацетоне часть образца лецитина, и ее весовую долю рассчитывают, вычитая содержание растворимых в ацетоне компонентов и содержание воды. Данные по композиции.
Аликвоту хорошо гомогенизированного экстракта и рафината соответственно взвешивали в круг-лодонной колбе с известным весом. Растворитель удаляли в ротационном испарителе при 50-60°C и пониженном давлении, автоматически регулируя давление в соответствии с давлением паров. Конечную стадию сушки проводили в сублимационной сушилке до достижения постоянного веса. Сухую массу и полный выход рассчитывали на основе откорректированной производительности и сухой массы.
Химическая композиция.
Высушенные образцы экстракта (после удаления остаточного содержания рафината) и рафината анализировали на содержание AI и значение кислотности. Композицию фосфолипидов определяли с применением способа жидкостной хроматографии.
Идентификацию и количественное определение различных фосфолипидных компонентов можно легко выполнить различными способами, включая тонкослойную хроматографию (ТСХ), высокопроизводительную жидкостную хроматографию (ВЭЖХ) и спектроскопию ядерного магнитного резонанса на ядрах 31Р (31Р ЯМР) только для фосфолипидов. Подходящие способы описаны в публикациях London E., Feigenson G.W. (1979): Phosphorous NMR Analysis of Phospholipids in Detergents, J. Lipid Res. 20: 408-412; Aitzetmiiller K. (1984): HPLC and Phospholipids, Part I: General Considerations, Fette, Seifen, Anstrichm. 86: 318-322 и Aloisi J.D., Sherma J., Fried B. (1990): Comparison of Mobile Phases for Separation and Quantification of Lipids by One-Dimensional TLC and Preadsorbent High Performance Silica Gel Plates, J. Liq. Chroma-togr. 13:3949-3961.
Примеры 1-8.
Неочищенный соевый лецитин экстрагировали этанолом, содержащим 2,5 и 4,5 вес.% воды соответственно. В табл. 1 показаны условия, которые использовали для получения результатов в различных сериях.
Полученные фазы экстракта и рафината высушивали для удаления летучих веществ экстрагента и воды и анализировали на не растворимые в ацетоне вещества, значение кислотности и композицию (см. табл. 2). Коэффициент экстракции относится к весовому соотношению экстрагента и рафината, использованному на каждой стадии.
Примеры иллюстрируют, что, применяя способ многостадийной противоточной центробежной экстракции, можно достичь выхода максимум 40% растворимой в этаноле фракции лецитина, демонстрирующей высокое содержание PC и удовлетворительное соотношение PC/AI.
Соответствующая фаза рафината сильно обеднена PC и имеет композицию, которая обычно достигается лишь путем проведения одностадийной экстракции этанолом предварительно обезжиренного лецитина.
Было установлено, что полученные фракции рафината являются в особенности подходящими для
использования в качестве эмульгаторов в пищевых продуктах. В экспериментах было установлено, что более высокий коэффициент экстракции, т.е. соотношение экстракта и рафината, повышает содержание AI в рафинате. Более высокая температура этанола также приводила к повышению AI в рафинате, как и более низкая концентрация воды в этаноле. Оба фактора, по-видимому, усиливают экстракцию тригли-церидов этанолом. Хотя содержание PC в рафинате можно уменьшить, применяя более высокий коэффициент экстракции, этого также можно добиться путем повышения температуры, увеличения числа стадий экстракции и повышения скорости ротора.
Более того, повышение коэффициента экстракции, повышение температуры и снижение содержания воды в этаноле также приводят к повышению концентраций PA, PI и PE в рафинате.
Повышение концентрации воды и повышение температуры этанола, как было установлено, приводят к повышению содержания PC в экстракте, тогда как повышение коэффициента экстракции приводило к снижению содержания PC в экстракте.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ противоточной экстракции, включающий множество стадий смешивания и разделения для фракционирования содержащего фосфолипиды сырьевого материала на две или более фракции, обогащенные одним или более фосфолипидами, включающий следующие стадии:
a) приведение в контакт при перемешивании содержащего фосфолипиды исходного материала с экстрагентом, содержащим алифатический спирт, выбранный из спиртов C1-C3 и их смесей, в течение периода времени, достаточного для осуществления перехода по меньшей мере фракции фосфолипидов в экстрагент;
b) разделение полученной смеси на обогащенный фосфолипидами экстракт и остаточный рафинат посредством способа, включающего приложение центробежных сил,
где обогащенный фосфолипидами экстракт из каждой стадии разделения, по меньшей мере, частично возвращают на предыдущую или более ранние стадии смешивания в противоточном направлении, причем конечный обогащенный фосфолипидами экстракт отделяют от конечного остаточного рафината,
где конечный обогащенный фосфолипидами экстракт содержит по меньшей мере 25 вес.% фосфа-тидилхолина (PC) и более 50 вес.% не растворимых в ацетоне веществ (AI); и
где конечный остаточный рафинат содержит от 55 до 75 вес.% не растворимых в ацетоне веществ
(AI).
2. Способ по п.1, в котором а) содержащий фосфолипиды исходный материал приводят в контакт с экстрагентом в прямоточной или противоточной операции смешивания.
3. Способ по п.1 или 2, в котором экстрагированные фосфолипиды содержат одно или более соединений, выбранных из из фосфатидилхолина (PC), фосфатидилэтаноламина (PE), фосфатидилинозитола (PI) и/или фосфатидной кислоты (PA).
4. Способ по любому из пп.1-3, в котором конечная фаза рафината содержит менее 12 вес.% фосфатидилхолина (PC).
5. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором алифатический спирт представляет собой этанол.
6. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором концентрация воды в алифатическом спирте составляет до 10 вес.%.
7. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором стадии а) и b) выполняют, по меньшей мере, частично в приборе для многостадийной экстракции, содержащем для каждой стадии:
i) ротор;
ii) смесительную камеру, соединенную с ротором, в которой смешивают два потока жидкости, причем смесительная камера содержит:
iia) неподвижную мешалку, размещенную в смесительной камере, и
iib) отстойную камеру, в которой потоки жидкости разделяют с помощью центробежной силы, соз-
данной смесительной камерой.
8. Способ по п.7, в котором неподвижная мешалка содержит неподвижный диск, причем смешивание достигается благодаря разности скоростей между неподвижным диском и вращающейся смесительной камерой.
9. Способ по любому из предыдущих пунктов, включающий по меньшей мере две стадии экстракции и разделения, причем соответствующий экстрагент добавляют к соответствующему рафинату на одной или более стадиях противоточным или прямоточным образом.
10. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором коэффициент экстракции находится в
диапазоне от 1 до 5, причем фаза экстрагента содержит воду в количестве от 1 до 10 вес.%, причем фаза
экстрагента имеет температуру от 25 до 70°C и причем задействованы от 2 до 10 стадий экстракции, в
которых стадию разделения проводят в центробежном устройстве при относительной центробежной си-
ле в диапазоне от 2 до 20000 g.
11. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором содержащее фосфолипиды сырье содер-
жит лецитин.
12. Способ по п.11, в котором лецитин выбран из соевого лецитина, кукурузного лецитина, лецитина из рапсового семени, лецитина из рисового масла, лецитина из подсолнечника, лецитина из хлопкового семени, лецитина из пальмового масла, лецитина из масла морепродуктов, лецитина из биомассы, арахисового лецитина, лецитина из яичных желтков, лецитина из молочных продуктов и/или мозгового лецитина, более предпочтительно соевого лецитина или лецитина из подсолнечника.
13. Способ по любому из предыдущих пунктов, дополнительно включающий выделение по меньшей мере части фосфолипидов из фазы рафината и/или экстракта.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
028365
- 1 -
028365
- 1 -
028365
- 1 -
028365
- 1 -
028365
- 4 -
|
