DE69112441T2

DE69112441T2 - Verfahren zur Raffinierung von Mischungen erhalten durch Behandlung eines fetthaltigen Milieus mit Cyclodextrin und enthaltenen Komplexen von Cyclodextrin mit fettsäureartigen lipophilen Verbindungen.

Info

Publication number: DE69112441T2
Application number: DE69112441T
Authority: DE
Inventors: Serge Comini; Leon Mentink
Original assignee: Roquette Freres SA
Current assignee: Roquette Freres SA
Priority date: 1990-01-29
Filing date: 1991-01-28
Publication date: 1996-05-02
Anticipated expiration: 2011-01-29
Also published as: CA2035158A1; ES2079591T3; FR2657545A1; FI910431A0; NO910348D0; FR2657545B1; GR3017265T3; DE69112441D1; DK0440539T3; EP0440539A1; ATE127149T1; AU642458B2; IE910303A1; NO910348L; NO179045C; EP0440539B1; NO179045B; US5304546A; IE69126B1; AU7000991A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Raffinierung von Mischungen, die von Behandlungen von fetthaltigen Milieus mittels Cyclodextrin stammen und Cyclodextrinkomplexe mit lipophilen Verbindungen enthalten.
Unter dem Ausdruck "Fettmilieu" bzw. "fetthaltiges Milieu" (milieu gras) bezeichnet man jegliche Substanz, die fettige Materialien enthält, nämlich:
einerseits
- die biologischen Substanzen
. tierischen Ursprungs wie die Fettstoffe aus der Gruppe umfassend Talg, Schweineschmalz, konzentrierte(s) Butter bzw. Butterschmalz, Fischöle, Wollfett, Blut, Gehirn- Rückenmarksstoffe, Ei, Milch und ihre Derivate, die pflanzlichen Öle,
. pflanzlichen Ursprungs wie/Kolophonium bzw. Kolophoniumarten, die Desodorierungskondensate, Milieus, die Aromaverbindungen enthalten wie ätherische Öle oder die Ölharze, die Geruchsträger oder Odoriermittel,
. fossilen Ursprungs wie die Mineralöle,
und
- andererseits die synthetischen Substanzen wie die künstlichen Aromen.
Die Cyclodextrine sind cyclische Polyanhydroglucosemoleküle mit kegelstumpfförmiger röhren- bzw. schlauchförmiger Konfiguration, welche einen hydrophoben Hohlraum abgrenzen. Je nachdem sie aus sechs, sieben oder acht Anhydroglucosegrundeinheiten bestehen, werden sie als alpha-, beta- bzw. gamma- Cyclodextrin bezeichnet.
Zur Vereinfachung verwendet man im folgenden den allgemeinen Ausdruck "Cyclodextrin", um irgendeines der alpha-, beta- oder gamma-Cyclodextrine, eine Mischung derselben oder auch Cyclodextrinderivate zu bezeichnen.
Das Cyclodextrin wird durch Behandlung von verflüssigter Stärke mit einem Enzym, der Cyclodextringlykosyltransferase, hergestellt.
Aufgrund seiner besonderen torischen bzw. wulstförmigen Struktur hat das Cyclodextrin die Eigenschaft, in seinem hydrophoben Hohlraum verschiedene Molekulararten und Reaktionsgruppen, die im wesentlichen zu den lipophilen Substanzen gehören, selektiv zu erfassen bzw. einzufangen. Die Affinität derselben gegenüber dem Cyclodextrin (Assoziationskonstante) hängt von ihrer Natur und ihrer chemischen Konfiguration sowie von ihrer Größe, verhältnismäßig genommen in bezug auf diejenige des Hohlraums des Cyclodextrins ab, was wiederum von der Anzahl der Glucosereste abhängt.
Dieses komplexbildende natürliche Aufnahmevermögen des Cyclodextrins beginnt verwendet zu werden, besonders auf den Gebieten der Nahrungsmittelindustrie, der Pharmakokosmetologie oder der Industrie im allgemeinen.
So wurde in Betracht gezogen, das Cyclodextrin in Verfahren zu verwenden, einerseits zur Entfernung und Abtrennung unerwünschter Verbindungen und andererseits zur Gewinnung von Verbindungen, denen ein hoher Wert beigemessen wird, ausgehend von biologischen fetthaltigen Milieus.
Unter diesen Verfahren kann man die Extraktion von Steroiden besonders von Cholesterin, von Fettstoffen oder biologischen Substanzen nennen, wie diejenigen, die in den französischen Patentanmeldungen Nr. 2 601 959 und 2 626 145 beschrieben sind.
Man kennt auch Verfahren, die darauf abzielen, Aromaverbindungen, die in den ätherischen Ölen vorliegen, selektiv zu extrahieren oder Abbauverbindungen, die dem Aromavermögen derselben schädlich sind, zu entfernen (L. Szente "Cyclodextrin Workshop", Gand (1989), Teil 2, Seiten 5/6).
In diesen Verfahren wird das Cyclodextrin in Gegenwart von Wasser mit dem biologischen Milieu, das die zu extrahierenden lipophilen Verbindungen enthält, in Kontakt gebracht, wobei das Cyclodextrin in ausreichender Menge eingearbeitet wird, um Komplexe mit diesen Verbindungen zu bilden. Wenn sie einmal gebildet sind, befinden sich diese Komplexe in der wäßrigen Phase, welche von der Fettphase abgetrennt wird.
In industriellem Maßstab werden diese wäßrigen Rückstände bzw. Reste, welche die zu entfernenden oder zu reinigenden Verbindungen enthalten, in sehr großer Menge erzeugt. Als Beispiel kann man sich auf das Extraktionsverfahren von Cholesterin aus fetthaltigen Stoffen beziehen, das in der französischen Patentanmeldung Nr. 2 601 959 beschrieben ist; die Durchführung dieses Verfahrens führt zur Bildung von etwa 10 Gew.-% Extraktionsprodukt in bezug auf das zu Beginn des Verfahrens behandelte fetthaltige Material.
Es sind auch Verfahren zur Terpenentfernung mit Cyclodextrin bekannt, wie dasjenige, das in Derwent File Supplier WPIL, 1989 Accession Nr. 88-180176 (26) und JP-A-63 118 339 beschrieben ist. Gemäß dieser Veröffentlichung umfaßt das Terpenentfernungsverfahren eine Stufe der Komplexbildung zwischen dem Cyclodextrin und den hydrophilen Verbindungen eingeschlossen in dem ätherischen Öl, wobei die lipophilen Verbindungen des ätherischen Öls keine Einschlußkomplexe bilden. Dieses Verfahren umfaßt auch eine Extraktionsstufe der hydrophilen Verbindungen, zunächst mittels eines polaren Lösungsmittels, dann mit Hilfe eines schwach polaren Lösungsmittels.
Es wurde auch ins Auge gefaßt, das Cyclodextrin zu verwenden, um ätherisches Öl von Rhodophyta laurencia zu adsorbieren. Die Adsorption kann von einer Elution mit Hilfe eines apolaren Lösungsmittels gefolgt sein, wie dies in der Veröffentlichung Derwent File Supplier WPIL, 1989 Accession Nr. 86- 172183 (26) und JP-A-61 103 835 beschrieben ist.
Die Erfindung hat zum Ziel, diese wäßrigen Restgemische, die am Ende der Extraktionsverfahren auftreten, zu behandeln und zu verwerten, um jeden der interessanten Bestandteile derselben in im wesentlichen reiner Form wiederzugewinnen und insbesondere das Cyclodextrin, das so entweder zu den Extraktionsverfahren zurückgeführt werden kann, um die Kosten desselben zu vermindern oder anderen Anwendungen zugeführt werden kann. Es wäre auch interessant, bestimmte der Fettsubstanzen, die in den genannten Mischungen vorliegen, wiedergewinnen zu können, ob sie nun in dem inneren Hohlraum des Cyclodextrins eingeschlossen sind oder nicht, und unter denen man rückführbare Lipidsubstanzen, Steroide wie Cholesterin, Vitamine und Aromaverbindungen nennen kann.
Jedoch ist die Fraktionierung, die Abtrennung und Wiedergewinnung in reiner Form dieser verschiedenen Bestandteile der genannten Mischungen, die als komplexe heterogene Milieus vorliegen, schwierig aufgrund der außerordentlich großen Affinität, welche verschiedene lipophile Substanzen für das Cyclodextrin haben.
Bisher hatte der Fachmann ein solches Problem nicht zu lösen, denn die Verwendung von Cyclodextrin zur Extraktion dieser verschiedenen lipophilen Substanzen ist erst in seinen ersten Entwicklungsstadien und stellt noch eine Laboratoriumstechnik dar.
Der Artikel "Inclusion complexes of unsaturated fatty acid with amylose and cyclodextrin" von Szejtli et al., "Die Stärke" Nr. 11 vom 2. Jul 1975, Seiten 368 bis 376, beschreibt ein Extraktionsverfahren von Fettsäuren im Komplex mit Amylose und Cyclodextrin, wobei Mischungen Wasser/polare Lösungsmittel wie Ethanol verwendet werden.
Gemäß diesem Verfahren werden die Komplexe mehrmals mit dem Lösungsmittel gewaschen. Im Fall, daß Ethanol verwendet wird, welches Lösungsmittel sich als das leistungsfähigste zur Entkomplexierung erweist, ist es notwendig, das Waschen fünfmal zu wiederholen, um den Hauptteil der Fettsäuren zu extrahieren. Außerdem führt dieses Verfahren zu bedeutenden Mengen von verdünnten hydroalkoholischen Lösungen, welche schwierige Abströme zum Rückführen und/oder Entfernen darstellen.
Eine solche Methodik ist zu schwer und zu lange durchzuführen, um ein Interesse in industriellem Maßstab darzustellen. Außerdem scheint sie nicht besonders wirksam zu sein.
Man kann im übrigen feststellen, daß die Komplexe "Cyclodextrin/Fettsäuren" paradoxerweise in wäßrig-alkoholischem Milieu hergestellt werden, wobei der Alkohol gerade das Ethanol ist, dasjenige Lösungsmittel, das dann zur Entkomplexierung verwendet wird.
Es sind auch Auftrennungsmethoden von Komplexen Cyclodextrin/- lipophile Verbindungen bekannt, beispielsweise diejenige, welche in den mikrobiologischen Umwandlungsverfahren von Steroiden verwendet wird, wobei als Zusatz beta-Cyclodextrin verwendet wird, um sie in Wasser löslich zu machen, ein Milieu, das besonders für diesen Reaktionstyp geeignet ist (vgl. französische Patentanmeldung FR-2 513 656).
Gemäß diesen Verfahren kann das beta-Cyclodextrin aus dem wäßrigen Milieu der Biokonversion wiedergewonnen werden, durch Extraktion der Steroide mit einem organischen Lösungsmittel wie Diisopropylether, dann Ausfällung des freien Cyclodextrins mittels eines Lösungsmittels wie Trichlorethylen, Toluol oder Cyclohexan, das seine Löslichkeit durch Bildung eines Komplexes vermindert. Das in fester Form vorliegende Cyclodextrin wird dann durch Filtrieren isoliert.
Die hier eingesetzte Wiedergewinnungstechnik ist komplex und entspricht nicht den industriellen Erfordernissen der ökonomischen Rentabilität. Außerdem erlaubt sie nicht eine große Vielzahl von lipophilen Verbindungen zu dekomplexieren und zu extrahieren. Schließlich ist dieses Wiedergewinnungsverfahren speziell auf die Behandlung der Biokonversion von Steroiden angepaßt und könnte nicht für andere Anwendungen verallgemeinert werden.
Die genannte Veröffentlichung lehrt auch die Verwendung von Diisopropylether, ein apolares organisches Lösungsmittel, für die Extraktion. Dieses steht im Gegensatz zu dem, was in dem obigen Artikel von Szejtli veröffentlicht ist, nämlich die Verwendung von polaren Lösungsmitteln, um Fettsäuren, die mit Cyclodextrin komplexiert sind, zu extrahieren.
Die Erfindung hat vor allem zum Ziel, den Unzulänglichkeiten des Standes der Technik abzuhelfen.
Die Anmelderin hat das Verdienst, am Ende ihrer eingehenden Untersuchungen gefunden zu haben, daß es möglich ist, im Gegensatz zu dem, was die Patentanmeldung FR-A-2 513 656 vorhersehen ließ, nämlich daß das für die Steroide besonders geeignete Lösungsmittel der Diisopropylether ist, bestimmte Bestandteile eines Gemisches abzutrennen und zu reinigen, das nach Behandlung eines biologischen Milieus mittels Cyclodextrin erhalten wurde, indem dieses Gemisch mit mindestens einem wasserfreien polaren Lösungsmittel gewaschen wird.
Daraus folgt, daß die Erfindung ein Verfahren zur Raffinierung von Gemischen betrifft, die von Behandlungen von fetthaltigen Milieus mittels Cyclodextrin stammen und Cyclodextrinkomplexe mit lipophilen Verbindungen, insbesondere vom Steroidtyp, umfassen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man diese Gemische mit mindestens einem wasserfreien polaren Lösungsmittel wäscht, dank dessen man mindestens teilweise die Aufspaltung der Komplexe Cyclodextrin/lipophile Verbindungen bewirkt und man die lipophilen Verbindungen, die nicht in ihrer Bindung mit dem Cyclodextrin eingeschlossen sind, freisetzt.
Wenn diese Substanzen frei sind, trennen sie sich leicht von dem Cyclodextrin, das dann in fester Form wiedergewonnen und dann wieder verwendet werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, den Hauptteil des ursprünglich in dem Gemisch vorhandenen Cyclodextrins in freier Form wiederzugewinnen; dieses Cyclodextrin kann insbesondere bei der Behandlung des biologischen Milieus stromaufwärts wieder verwendet werden, daraus resultiert die Wirtschaftlichkeit. Außerdem erlaubt es dieses Verfahren auch alle Substanzen lipophilen Ursprungs einschließlich gegebenenfalls der Steroide in fraktionierter Weise oder nicht wiederzugewinnen.
Diese Fettsubstanzen können verwertet werden, indem sie als Ausgangsstoffe bei der Erzeugung von Lebensmittel-, kosmetischen, industriellen (Oleochemie) oder anderen Produkten verwendet werden. Es ist auch möglich, diese Fettsubstanzen Reinigungsverfahren wie Verseifung zu unterwerfen, so daß beispielsweise die nichtverseifbaren Verbindungen, davon die Steroide, welche Verbindungen mit hohem zugerechneten Wert darstellen, wiedergewonnen werden können.
Das wasserfreie polare Lösungsmittel ist vorteilhafterweise ausgewählt aus der Gruppe umfassend Ethanol, Methanol, Isopropanol, n-Propanol, n-Butanol, Aceton.
Es ist auch möglich, ein Gemisch von wenigstens zwei wasserfreien polaren Lösungsmitteln zu verwenden, wie beispielsweise Mischungen Ethanol/Methanol, Ethanol/Aceton, Methanol- Aceton.
Das Äusgangsgemisch liegt vorzugsweise in fester oder halbfester Form vor. Man wird es demnach mindestens zum Teil dehydratisieren, wenn es ursprünglich flüssig ist.
Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei Umgebungstemperatur und unter atmosphärischem Druck bewirkt, wobei das Ausgangsgemisch mit polarem Lösungsmittel in ausreichender Menge versetzt ist, um eine Dekomplexierung zu erhalten, vorzugsweise höher als etwa 70 Gew.-% in bezug auf das trockene Ausgangsgemisch.
Man rührt dann kräftig bis zur Erzielung einer alkoholischen Phase, die alle lipophilen Verbindungen, die in dem Cyclodextrin eingeschlossen sind oder nicht, enthält. Das freie Cyclodextrin erscheint in fester Form in Anbetracht seiner Unlöslichkeit in dem verwendeten Lösungsmittel. Es kann so leicht durch jedes angepaßte physikalische Trennungsmittel wiedergewonnen werden, besonders durch Filtrieren oder durch Zentrifugieren. Um die Umwandlung in fester Form zu optimieren, kann es interessant sein, bei einer in bezug auf die Umgebungstemperatur erniedrigten Temperatur zu arbeiten.
Die Dauer des Kontaktierens zwischen dem Gemisch und dem Lösungsmittel soll offensichtlich ausreichend sein, um die Extraktion der eingeschlossenen oder nicht eingeschlossenen lipophilen Verbindungen zu erlauben. Sie variiert insbesondere in Abhängigkeit von der Stärke des Rührens und der Lösungsmittelmenge. Der Fachmann ist durchaus in der Lage, diese Parameter festzusetzen, welche im Bereich des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht grundlegend sind.
Die Arbeitsgänge des Waschens mit Lösungsmittel und der Abtrennung können mehrmals an dem erhaltenen festen Rückstand wiederholt werden. Ihre Anzahl ist eine Funktion der Natur des Ausgangsmilieus und des gewünschten Reinheitsgrades. In einem einzigen Zyklus extrahiert man bereits mindestens 90 % der lipophilen Substanzen, die in dem zu raffinierenden Gemisch ursprünglich vorhanden sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist außerordentlich einfach durchzuführen. Es ist leistungsfähig und bietet eine gute wirtschaftliche Rentabilität. Gemäß einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Ausgangsgemisch vor der Behandlung mit mindestens einem polaren Lösungsmittel wenigstens einer Vorbehandlung mit Hilfe wenigstens eines apolaren Lösungsmittels unterzogen, das dazu geeignet ist, die am wenigsten an das Cyclodextrin gebundenen lipophilen Verbindungen zu extrahieren.
Eine solche Vorbehandlung führt zur Bildung einer apolaren
Phase, welche einen Teil der ursprünglich in dem Gemisch vorhandenen lipophilen Verbindungen enthält und eines Restgemisches, das dazu bestimmt ist, mittels mindestens einem wasserfreien polaren Lösungsmittel behandelt zu werden.
Man trennt so selektiv die lipophilen Verbindungen mit apolarer Tendenz, die in dem Gemisch vorliegen, was besonders interessant sein kann in dem Maß, wo die gesammelte Fraktion in der Lage ist, in den mit Cyclodextrin behandelten biologischen Milieus wiederverwendet zu werden.
Im Falle, daß das Cyclodextrin stromaufwärts in der Extraktion der Sterole aus einem biologischen Milieu verwendet wird, besteht die am Ausgang der Vorbehandlung gesammelte Fraktion im wesentlichen aus Triglyzeriden.
Im Falle, daß das Cyclodextrin stromaufwärts in der Extraktion von Aromen aus ätherischen Ölen verwendet wird, ist die am Ausgang der Vorbehandlung gesammelte fetthaltige Fraktion ähnlich dem ätherischen Öl, verarmt an Aroma- bzw. Duftverbindungen.
Um die Materialverluste zu minimieren ist es vorteilhaft, das Cyclodextrin in das biologische Milieu wieder einzuverleiben.
Das apolare Lösungsmittel wird vorzugsweise ausgewählt aus den Gruppen umfassend die Alkane, die Benzolverbindungen, die chlorierten Verbindungen und die Etheroxide. Noch bevorzugter kann es ausgewählt sein aus der Gruppe umfassend das Hexan, den Tetrachlorkohlenstoff, Benzol, Dioxan, Petrolether, Diisopropylether, Trichlorethylen und Toluol. Es hat sich gezeigt, daß das Hexan sich ganz besonders gut als apolares Lösungsmittel eignet.
Man kann Gemische von mindestens zwei apolaren Lösungsmitteln verwenden, beispielsweise vermischt man Hexan und Tetrachlorkohlenstoff oder Hexan und Diisopropylether.
Die technischen Mittel, die geeignet sind, um sowohl die Behandlung mittels polarer Lösungsmittel als auch die Vorbehandlung mittels apolarer Lösungsmittel durchzuführen, können besonders aus einem Behältnis bestehen, das mit Mitteln zum Rühren ausgestattet ist und dessen Ausgang mit Mitteln zur kontinuierlichen Abtrennung verbunden ist, wie beispielsweise eine Zentrifuge oder durch eine Perkolierkolonne, die das Ausgangsgemisch in im wesentlichen wasserfreier Form enthält, durch das hindurch man die Lösungsmittel wandern läßt.
Die Extraktionsbehandlung mit Hilfe mindestens eines polaren Lösungsmittels kann im Bereich einer Extraktionstechnik mit superkritischem Kohlendioxid eingesetzt werden.
Ebenso kann die Vorbehandlung mit Hilfe von mindestens einem apolaren Lösungsmittel durch eine Extraktionstechnik mit superkritischem CO&sub2; ersetzt werden.
Diese Technik erlebt seit einigen Jahren eine bedeutende Entwicklung. Sie besteht darin, die Lösungsmittel- und Transporteigenschaften des superkritischen CO&sub2; zu verwerten, das eine Viskosität nahe derjenigen eines Gases und eine Volumenmasse nahe derjenigen einer Flüssigkeit hat.
Das superkritische CO&sub2; kann besonders zur Extraktion von wärmeempfindlichen Molekülen und die Wiedergewinnung der apolaren Verbindungen verwendet werden. Es ist daher besonders für die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehene Vorbehandlung passend.
Der Einsatz eines polaren Co-Lösungsmittels zum Beispiel vom alkoholischen Typ ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethanol, Methanol oder Isopropanol hat es sich als besonders passend zur Behandlung gemäß der Erfindung erwiesen. Die Konzentration an alkoholischem Lösungsmittel ist vorteilhafterweise zwischen 1 und 10 Vol.-% in bezug auf CO&sub2;, vorzugsweise zwischen 3 und 5 Vol.-%.
In an sich bekannter Weise zerfällt diese Technik mit superkritischem CO&sub2; im wesentlichen in drei Phasen: Konditionierung des Lösungsmittels, Extraktion, Abtrennung.
Zur Konditionierung des Lösungsmittels wird das gasförmige CO&sub2; unter einem Druck in der Größenordnung von 50 bar zuerst auf einem Bett von Aktivkohle gereinigt, um die Spuren von Kohlenwasserstoffen, Wasser und alkoholischem Lösungsmittel zu entfernen. Dann wird es durch Durchleiten in einem Röhrenkondensator verflüssigt und dann in einem Reservebehälter gelagert, wo es mit einem alkoholischen Lösungsmittel mit Hilfe einer Dosierpumpe versetzt werden kann.
Das CO&sub2; oder das Gemisch CO&sub2;/alkoholisches Lösungsmittel wird dann bei 450 bar gepumpt, dann auf die Extraktionstemperatur zwischen 25 ºC und 100 ºC in einem Röhrenwärmeaustauscher wiedererhitzt.
Zur Extraktion wird das CO&sub2;, das gegebenenfalls mit Lösungsmittel versetzt ist, im superkritischen Zustand konditioniert, durchquert die in einem zylindrischen Korb im Innern eines Extraktors enthaltene Charge, wird dann mit dem Extrakt mit konstantem Durchsatz unter einem Druck von 60 bar bis 450 bar abgezogen.
Um diesen Extrakt des superkritischen CO&sub2; abzutrennen, erfolgt eine Entspannung des Fluids in Separatoren, vorteilhafterweise zwei Separatoren in Serie, bei einem regulierbaren Druck von 50 bar bis 250 bar.
Die Enthalpie, die zur Verdampfung des CO&sub2; notwendig ist, wird durch eine Zirkulation von heißem Wasser in einem Doppelmantel geliefert. Es bildet sich eine quasi-totale Trennung zwischen dem Extrakt und dem gasförmigen CO&sub2; ohne das Phänomen der Nebelbildung. Das gasförmige CO&sub2; wird nach Entfernung von eventuellem restlichen alkoholischen Lösungsmittel in das Dekantiergefäß wieder zurückgeführt.
Im Bereich der Anwendung dieser Technik sind bei Durchführung gemäß der Erfindung die Extraktionsdrücke vorzugsweise zwischen 200 bar und 400 bar für Temperaturen von 40 ºC bis 70 ºC, während die Trennungsdrücke zwischen 50 bar und 60 bar für Temperaturen in der Größenordnung von 50ºC bis 70ºC liegen.
Die Durchführung dieser Technik mit superkritischem CO&sub2; als Vorbehandlung des die Komplexe enthaltenden Ausgangsgemisches erlaubt es die apolaren lipophilen Verbindungen, die am schwächsten an das Cyclodextrin gebunden sind, in gleicher Weise wie ein apolares Lösungsmittel zu extrahieren und zu trennen.
Assoziiert mit der Behandlung mittels eines alkoholischen polaren Lösungsmittels erlaubt sie die Extraktion aller ursprünglich in dem Gemisch vorhandenen lipophilen Verbindungen und die Wiedergewinnung des gereinigten freien Cyclodextrins.
Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es, nicht nur Mischungen, die van der Extraktion von Steroiden aus biologischen Medien stammen, mittels Cyclodextrin zu behandeln, sondern auch Mischungen von der Extraktion von Vitaminen, Fettsäuren, Duftverbindungen oder anderen.
Die Erfindung wird mit Hilfe der folgenden, nicht beschränkenden Beispiele besser verstanden, welche sich auf vorteilhafte Durchführungsformen beziehen.

BEISPIEL 1

1. Behandlung von Butter im Hinblick auf die Extraktion von Cholesterin

Man behandelt 100 kg konzentrierte Butter bzw. Butterschmalz mit 5 kg β-Cyclodextrin (von der Anmelderfirma erhältlich unter der eingetragenen Marke KLEPTOSE) in Lösung in 100 kg lauwarmen Wasser.
Nach Mischen bei 40 ºC und Rühren bei dieser Temperatur während 5 Stunden unter nicht oxidierender Umgebung trennt sich eine an Cholesterin verarmte Fettphase von einer wäßrigen Phase. Diese letztere klärt sich langsam, um ein Dekantat zu liefern, das eine Trockensubstanz nahe von 65 % aufweist und aus 80 % β-Cyclodextrin und etwa 20 % Fettstoffen zusammengesetzt ist.
Etwa die Hälfte der fetthaltigen Gesamtmasse, die in dem Dekantat enthalten ist, liegt in der auf dem β-Cyclodextrin adsorbierten Form vor.
Das Cholesterin stellt 25 Gew.-% von den 20 % der fetthaltigen Gesamtmasse dar.

2. Raffinierung des Dekantats

Das wie oben beschrieben erhaltene Dekantat wird durch Lyophilisierung dehydratisiert. 2,53 g dieses dehydratisierten Dekantats und 300 cm³ Methanol werden in einen Kolben, der mit einem Rührer ausgestattet ist, eingeführt.
Eine erste Waschung mit Methanol wird unter Rühren während wenigstens 5 Minuten durchgeführt.
Man führt dann eine Filtration auf Filterpapier durch, was es erlaubt, ein erstes Filtrat und ein Retentat zu erhalten. Dieses letztere wird in den Kolben für eine zweite Waschung mit 300 cm³ Methanol eingeführt. Man filtriert von neuem und gewinnt ein weiteres Retentat und ein zweites Filtrat, das mit dem ersten vermischt wird.
Dieses Gemisch wird unter einen Stickstoffstrom gegeben, um das Lösungsmittel zu verdampfen. Man sammelt so 0,5 g Fettmaterial entsprechend 98 % des ursprünglich in dem Dekantat vorhandenen fetthaltigen Materials. Eine Dünnschichtchromatographie dieses gewonnenen fetthaltigen Materials gestattet es, Triglyzeride, freie Fettsäuren und Cholesterin aufzuzeigen, d. h. alle lipophilen Verbindungen, die ursprünglich in dem Dekantat vorhanden waren. Eine Gaschromatographie zeigt auf, daß die Menge an wiedergewonnenem Cholesterin 0,126 g beträgt. Die durch dieses Verfahren erhaltene Wiedergewinnungsausbeute beträgt demnach etwa 100 %.
Das Retentat wird in einem Behältnis unter Vakuum, das bei 30 ºC gehalten wird, getrocknet. Das erhaltene Pulver wird durch Infrarotspektroskopie und durch Flüssigchromatographie analysiert, welche es erlauben festzustellen, daß es sich im wesentlichen um Cyclodextrin handelt. Man erhält ein ähnliches Ergebnis, wenn man das Methanol durch Ethanol ersetzt.

BEISPIEL 2

2,67 g des dehydratisierten Dekantats von Beispiel 1 werden den gleichen Waschungen unterzogen wie denjenigen, die bei der in Beispiel 1 beschriebenen Raffinierung vorgesehen sind, mit dem kleinen Unterschied, daß die 300 cm³ Methanol, die für jede Waschung verwendet wurden, durch 100 cm³ Hexan ersetzt werden.
Man gewinnt so 0,23 g Fettmaterial,was im wesentlichen der Gesamtheit des fetthaltigen Materials, das auf dem Cyclodextrin im Dekantat adsorbiert ist, entspricht. Eine Analyse desselben durch Dünnschichtchromatographie zeigt auf, daß es im wesentlichen aus Triglyzeriden besteht.
Der Cholesteringehalt, der in dieser Lipidfraktionvorliegt, die durch Waschen mit Hexan gewonnen wurde, wurde durch Gaschromatographie gemessen. Er ist unter 0,1 %.
Die gemäß der Erfindung durchgeführte Raffination gestattet es so, eine erste am schwächsten gebundene Lipidfraktion zu extrahieren, die in verschiedenen Weisen verwertet werden kann, insbesondere durch Rückführung in das Extraktionsverfahren stromaufwärts der Raffinierung.
Was das Retentat anbetrifft, so wird es getrocknet. Man kontrolliert durch Infrarotspektroskopie, daß es immer Cyclodextrinkomplexe mit den lipophilen Verbindungen enthält, im wesentlichen Sterine und Fettsäuren.
Der Ersatz des Hexans durch Tetrachlorkohlenstoff, Toluol, Trichlorethylen oder Isopropylether ändert nichts an den erhaltenen Ergebnissen.
Das aus den Waschungen mit Hexan erhaltene getrocknete Retentat wird zwei Waschungen mit Ethanol unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 durchgeführt, unterworfen.
Aus den Filtraten gewinnt man 0,24 g Fettstoffe, deren Analyse durch Infrarotspektroskopie und durch Dünnschichtchromatographie aufzeigt, daß sie in der Hauptsache aus Cholesterin und Fettsäuren bestehen.
Man mißt den Cholesterinwert durch Gaschromatographie. Er ist in der Größenordnung von 50 %.
Dies entspricht einer Wiedergewinnungsausbeute an Cholesterin in der Größenordnung von 95 %.
Das Retentat wird in einem Behältnis unter Vakuum, das bei 30 ºC gehalten wird, getrocknet. Man stellt fest, daß die 2,15 g des erhaltenen Pulvers im wesentlichen aus ß-Cyclodextrin bestehen.

Claims

1. Verfahren zum Raffinieren von Mischungen, welche Einschlußkomplexe zwischen einem Cyclodextrin und lipophilen Substanzen enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß man

- mindestens teilweise das zu raffinierende Gemisch, wenn es ursprünglich flüssig ist, dehydratisiert,

- dieses Gemisch in festem oder halbflüssigem Zustand mit mindestens einem wasserfreien, polaren Lösungsmittel in Kontakt bringt,

- mindestens teilweise den Zerfall der Komplexe Cyclodextrine/lipophile Verbindungen und die Freisetzung der nicht eingeschlossenen lipophilen Verbindungen aus ihrer Bindung mit dem Cyclodextrin hervorruft,

- die verschiedenen erhaltenen Raffinate trennt,

- die verschiedenen Raffinate und insbesondere das gereinigte freie Cyclodextrin wiedergewinnt.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserfreie polare Lösungsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Ethanol, Methanol, Isopropanol, n-Propanol, n-Butanol, Aceton.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Lösungsmittel ein Gemisch von mindestens zwei wasserfreien, polaren Lösungsmitteln ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den Mischungen Ethanol/Methanol, Ethanol/Aceton und Methanol/Aceton.

4. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man eine ausreichende Menge an polarem Lösungsmittel verwendet, um eine Entkomplexierung zu erhalten, wobei diese Menge größer als etwa 70 Gew.-% in bezug auf das Ausgangstrockengemisch ist.

5. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man mindestens 90 % der ursprünglich in dem zu raffinierenden Gemisch vorhandenen lipophilen Substanzen extrahiert.

6. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Vorbehandlung mit mindestens einem apolaren Lösungsmittel umfaßt, das dazu geeignet ist, die lipophilen Verbindungen, die an das Cyclodextrin am schwächsten gebunden sind, zu extrahieren.

7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das apolare Lösungsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus den Alkanen, den Benzolverbindungen, den chlorierten Derivaten und den Etheroxiden, vorzugsweise aus der Gruppe umfassend Hexan, Tetrachlorkohlenstoff, Benzol, Dioxan, Petrolether, Diisopropylether, Trichlorethylen und Toluol, wobei das Hexan besonders bevorzugt ist.

8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Extraktionsbehandlung im Rahmen einer Extraktionstechnik mit superkritischem Kohlendioxid eingesetzt wird.

9. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorbehandlung mit dem apolaren Lösungsmittel durch eine Extraktionstechnik mit superkritischem CO&sub2; ersetzt wird.