NO169238B - Fremgangsmaate for kontinuerlig fraksjonering av en blanding av fettsyrer - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for kontinuerlig fraksjonering av en blanding av fettsyrer for å oppnå en fraksjon anriket på biologisk aktive polyumettede fettsyrer.

Det er kjent at fettsyrer med forskjellige grader av metning kan separeres fra en blanding ved dannelse av et inklusjonskompleks med urea i nærvær av et oppløsningsmiddel og separering av den flytende fraksjon anriket med komplekset. For eksempel angår FR-PS 1 603 383, tilsvarende GB-PS 1 240 513, anrikning med -y-linolsyre (triumettet) av en blanding av fettsyrer som stammer fra oljen av Nattlys (Oenothera) som i tillegg inneholder fettsyrer med en lavere umettetnetsgrad.

Det „er også kjent fremgangsmåter for selektiv anrikning med polyumettede fettsyrer, av hvilke den første dobbeltbinding befinner seg i A6-posisJon (for eksempel ^-linolensyre), av en blanding av fettsyrer som i tillegg inneholder polyumettede fettsyrer, av hvilke den første dobbeltbinding er i A9-posisJon (for eksempel a-linolensyre), ved kompleksdanning med urea under spesifikke betingelser som involverer separering av posisjonsisomerene (se for eksempel, EP publ. 178 442). Selv om denne prosess som ikke er kontinuerlig, fører til tilfredsstillende anrikning ut fra et selektivitets- og utbyttesynspunkt på laboratorie- eller pilotanleggskala, er det vanskelig å gjennomføre metoden på industriell basis, for eksempel i satser på flere tonn, idet dannelsen av inklu-sjons-komplekset i tanken skjer meget langsomt. Den virker kun riktig, det vil si med aksepterbar selektivitet, med meget langsom omrøring. Som et resultat er varmevekslingen dårlig. Det er nødvendig med fin Justering av reaksjons-temperaturen for ikke å forårsake gjenoppløsning og/eller endring av ureakrystallene som så ikke lenger vil være i stand til å inkludere fettsyrene, noe som ville gi grunn til en reduksjon av anrikningsselektiviteten.

Gjenstanden for foreliggende oppfinnelse er -å eliminere de ovenfor angitte mangler.

I henhold til dette angår således foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for kontinuerlig fraksjonering av en blanding av fettsyrer eller fettsyrederivater inneholdene polyumettede fettsyrer eller derivater derav hvori blandingen omsettes med et kompieksdannende middel i oppløsning i et reaksjonsmedium som består av en mettet oppløsning av urea i metanol, mediet avkjøles for å tildanne et inklusjonskompleks som er uoppløselig i mediet, Inklusjonskomplekset separeres i fast form og en fraksjon som er anriket på polyumettede fettsyrer eller derivater derav oppsamles i flytende fase og eventuelt at, efter separering av inklusjonskomplekset, tilsettes vann og det hele oppvarmes for å frigjøre fettsyrene og at fettsyrene som oppnås kombineres med utgangsfettsyre-blandingen før dannelse av inklusjonskomplekset, og denne fremgangsmåte karakteriseres ved at det uoppløselige komplekset oppnås ved avkjøling av reaksjonsmediet i en til fem varmevekslere av typen med skrapet overflate, anordnet i serie.

Utgangsmaterialet som benyttes kan være en blanding av fettsyrer eller fettsyrederivater som stammer fra vegetabilsk eller animalsk opprinnelse og som er rik på polyumettede fettsyrer. Det vegetabilske fettet som benyttes kan være olje anriket på linoleumsyre (diumettet), for eksempel safranolje, solsikkeolje, druefrøolje, maisolje, soyabønneolje; oljer anriket for fettsyrer med en høyere grad av umettethet, for eksempel linfrøolje, valurtefrøolje (Symphytum officinale), nattlysfrøolje (Oenothera), guandongfrøolje (Santalum acuminatum), agurkfrøolje (Borago officinalis) eller olje fra frø av frukter av genus Ribes, for eksempel solbær (Ribes nigrum).

De animalske fetter kan være fiskeolje, oljer fra skalldyr, oljer fra sefalopoder og lipider som stammer fra organer elleF kroppsvæsker av pattedyr. Fettsyrene kan oppnås fra de ovenfor nevnte lipider, for eksempel ved hydrolyse ved høy temperatur og trykk eller, fortrinnsvis, ved forsåpning. Forsåpningen kan gjennomføres fra tørkede og oppmalte frø eller stener, fra tørkede frø eller Stener omdannet til flak, pellets eller granuler eller sogar fra olje ekstrahert fra disse frø eller stener. Den kan gjennomføres på lipidene av animalsk opprinnelse i flytende form. Disse lipider kan inneholde en betydelig andel ikke forsåpbare stoffer som med fordel separeres.

Fettsyrederivatene som her nevnes er fortrinnsvis estrene, for eksempel metylestrene som oppnås ved omsetting av triglyserider med natriummetylat. Det er foretrukket å bruke syrene i stedet for esterene på grunn av at anrikningsutbyt-tet .er bedre.

Forsåpningen kan gjennomføres på vanlig måte ved behandling av utgangsmaterialet med en konsentrert sterk base, for eksempel natriumhydroksyd, fortrinnsvis i et vandig eller vandig-alkoholisk medium. Dette medium inneholder fortrinnsvis et sekvesteringsmiddel for metallioner, for eksempel dinatriumetylendiamin-tetraacetat. De ikke-forsåpbare stoffer separeres så ved bruk av et oppløsningsmiddel, for eksempel heksan, og den vandige fase surgjøres, for eksempel med saltsyre i konsentrert vandig oppløsning.

Efter forsåpningen kan den oppnådde blanding beskyttes mot oksydering ved tilsetting av et antioksydasjonsmiddel, for eksempel 100 til 600 ppm propylgallat eller, fortrinnsvis, 200 til 400 ppm askorbylpalmitat.

Såpene som oppnås under nøytraliseringen av råoljen mens den raffineres kan også benyttes som utgangsmateriale.

Fraksjoneringen omfatter arbeid under betingelser som fremmer dannelse av et kompleks av fettsyrene med kompleksdannelses-middeTet i et reaksjonsmedium hvori kompleksdannelses-middelet er oppløselig, men inklusjonskompleksene som dannes er uoppløselige. Urea benyttes fortrinnsvis som kompleksdannende middel. Reaksjonsmediet kan bestå av et godt oppløs-ningsmiddel for urea, for eksempel en lavere alkanol som en Ci_4-alkanol og fortrinnsvis metanol, etanol, isopropanol eller en blanding av disse alkanoler med vann. Metanol er spesielt egnet på samme måte som en oppløsning som inneholder ca. 85 vekt-# metanol pr. 15 vekt-# vann.

I en tank utstyrt med omrøringsmidler og termostatisk kontroll, for eksempel ved sirkulering av vann i en vannkap-pe, blir den fortrinnsvis mettede oppløsning, for eksempel urea i metanol, preparert og fettsyren tilsatt under heftig omrøring ved 60-65°C inntil det oppnås en klar oppløsning. Vektforholdet urea:oppløsningsmiddel er 1:1,5 til 1:3 mens vektforholdet fettsyrer:urea er fra 1:3 til 1:6 og helst fra 1:3 til 1:4.

Oppløsningen pumpes så gjennom en til fem varmevekslere med skrapet overflate, arrangert i serie. Alternativt er det for eksempel mulig å erstatte den siste varmeveksler i denne serie med et oppholdsrør utstyrt med avkjølingsanordninger.

Det er i denne serie det uoppløselige kompleks precipiteres. Innflytende oppløsning kan befinne seg ved oppløsnings-temperaturen, for eksempel 60-65°C, eller kan sogar være avkjølt for eksempel til 20-40°C. Varmevekslerene avkjøles ved hjelp av en kjølevæske som sirkuleres ved høy hastighet, for eksempel isvann, etanol, freon, ammoniakk, og der temperaturen er fra -25 til +5°C og fortrinnsvis fra -16 til +2°C. Gjennomløp av materialet avhenger av avkjølingskapasi-teten for varmevekslerene og av avkjølingsfluidet som benyttes. Rotasjonshastigheten for skrapeelementene kan være helt opp til 3000 omdr. pr. minutt men er fortrinnsvis 500 til 1000 omdr. pr. min. Således er den totale oppholdstid i produksjonslinjen fra noen sekunder til få minutter. Slutt-temperaturen for dispersjonen fra den siste -veksler spiller den avgjørende rollen ved separering av den faste og flytende fase. Den er mellom -5 og +15°C, avhengig av arten av fettsyrer som skal fraksjoneres.

Ef ter behandling i varmeveksleren med skrapet overflate blir dispersjonen fortrinnsvis ført til en tank avkjølt til ca. 2' C, hvorefter den faste fase separeres fra væskefasen ved filtrering, fortrinnsvis under et lett undertrykk, eller ved sentrifugering.

Efter fjerning av alkanolen, for eksempel ved destillasjon i vakuum, behandles den flytende fase med en syre, for eksempel konsentrert saltsyre, for surgjøring til en pH-verdi på ca. 1 for å bringe ikke omsatt urea i vandig oppløsning, og et oppljøsningsmiddel, for eksempel heksan, tilsettes for å ekstrahere fettsyrene, for eksempel ved dekantering, gjenvin-ning av den organiske fase og fjerning av oppløsningsmiddel, for eksempel ved destillasjon i vakuum. For eksempel er det mulig å samle metanol og derefter heksan som kan benyttes om igj en.

Alternativt er det mulig å gi avkall på et eller flere av trinnene surgjøring og ekstrahering med et oppløsningsmiddel.

Den faste fasen inneholder fremdeles fettsyrer det kan være ønskelig å gjenvinne. For dette formål kan vann tilsettes til komplekset, fortrinnsvis i et vektforhold kompleks:vann på 1:2, fulgt av oppvarming for å frigjøre fettsyrene som så kan ekstraheres fra den vandige fase, for eksempel med heksan. Heksanet kan så elimineres fra denne andre organiske fasen, og de gjenvundne fettsyrer kan kombineres med utgangsfett-syrene som skal fraksjoneres for derved å øke utbyttet.

Hva angår urea kan dette benyttes for eksempel som gjødnings-middel på grunn av at det ikke lenger er tilstrekkelig aktivt.

Råfettsyrefraksjonene som oppnås kan fordelaktig avfarges, for eksempel ved behandling med 0,5 til 5 vekt-56 blekemidler, fortrinnsvis ved en temperatur på ca. 80°C. De eventuelt avfarvede fraksjoner kan så fordelaktig renses, for eksempel ved destillasjon ved 150 til 210°C under et undertrykk på 13 til 133 Pa tilsvarende 0,1 til 1 mmHg, i en motstrøms-apparatur.

De eventuelt avfarvede og/eller rensede fettsyrefraksjoner kan stabiliseres ved å beskytte dem mot oksydasjon, for eksempel ved tilsetting av ca. 200 vekt ppm askorbylpalmitat.

Fettsyrefraksjonene som oppnås i henhold til oppfinnelsen kan benyttes ved de vanlige anvendelser for disse syrer enten som sådanne eller i form av oljen som oppnås ved kombinering med glyserol. Bragt i en form egnet for anvendelse kan fraksjon-ene som er anriket på polyumettede fettsyrer utgjøre nærings-, kostmetikk-, dermatologiske eller farmasøytiske produkter, som for eksempel beskrevet i EP-publ. 92 085 og 92 076. Disse produkter er egnet for oral, enteral, paren-teral eller topisk administrering.

Fettsyrefraksjonene kan også benyttes som utgangsstoffer for syntese av sjeldne fettsyrer, for eksempel dihomo-^-linolensyre fra en fraksjon anriket med 'y-linolensyre på kjent måte, for eksempel ved syntetisk eller enzymatisk arbeidsmåte.

Oppfinnelsen skal illustreres ved de følgende eksempler der deler og prosentangivelser er på vektbasis hvis ikke annet er sagt.

EKSEMPEL 1

Til en dobbeltkappet tank settes 213 kg av en oppløsning inneholdende 101,5 kg vann, 30,6 kg natriumhydroksyd, 80,6 kg etanol og 0,3 kg dinatriumetylendiamintetraacetat under langsom omrøring til 100 kg ferdig raffinert (avfarvet og rensel;) solbærfrøolje, hvorefter oppløsningen- oppvarmes i 30 minutter til 60"C. Oppløsningen avkjøles så til 30°C med 40 kg kaldt vann og surgjøres til pH 1 med 100 kg av en 3256 vandig saltsyreoppløsning som tilsettes langsomt. Ef ter tilsetning av 167 kg heksan blir blandingen heftig omrørt i 1 time ved 30° C. Fasene settes så hen i 15 minutter for separering og den vandige fase fjernes. Efter fordamping av heksan fra den organiske fase under vannpumpevakuum ved 40<*>C oppnås 40 kg fettsyrer. 30 kg urea og 63 kg metanol settes til 10 kg av oppnådde fettsyrer, fulgt av oppvarming under heftig omrøring i 20-30 minutter ved 65"C inntil det oppnås en klar oppløsning. ;Oppløsningen pumpes derefter gjennom en varmeveksler med skrapet overflate av typen "KOMBINATOR" under følgende betingelser: ;Utgangstemperatur: 1 ° C ;Rotasjonshastighet for skraperne: 500 omdr. pr. min. ;Gjennomløp: 35 kg/t ;Kjølevæske, freon ved: -15*C.

Dispersjonen som kommer ut av apparaturen føres til en dobbelkappet tank avkjølt til 2°C der den får oppholde seg i 20 minutter. Dispersjonen filtreres så gjennom et "GAF" posefilter.

Metanolen fordampes under vannpumpevakuum ved 40°C og den flytende fase tas opp i 8 kg heksan, fulgt av tilsetting av 6,7 kg av en 32% vandig saltsyreoppløsning til en pH-verdi på 1 og 18 kg vann.

Fasene hensettes for separering, den organiske fase samles og 8 kg heksan tilsettes til den vandige fase. Efter omrøring blir den organiske fase samlet og kombinert med den foregå-ende organiske fase hvorefter heksan fordampes ved 40°C under vannpumpevakuum.

Prosentandelene "y-llnolensyre, C^g: 3, 6,-9, 12 (GLA) 1 utgangsoljen og 1 den anrikede fraksjon (bestemt ved gasskromatografi) er vist nedenfor:

EKSEMPLENE 2-7

Prosedyren er som i eksempel 1, bortsett fra at oppløsningen inneholdende fettsyrene, urea og metanol, føres gjennom en linje omfattende i serie: en første varmeveksler med skrapet overflate av typen "VOTATOR" (veksler 1), en andre og varmeveksler med skrapet overflate av typen "VOTATOR"

(veksler 2) og et rør (veksler 3) avkjølt med isvann til 1°C.

Data hva angår utgangsstoffer, behandlingsbetingelser og anrikede fraksjoner er vist i tabell 1 idet prosentandelene GLA er bestemt ved gasskromatografi.

EKSEMPEL 8

Fremgangsmåten ifølge eksemplene 2 til 7 gjennomføres ved fraksjonering av fettsyrer av fiskeolje ved bruk av en linje av tre varmevekslere med skrapet overflate av typen "VOTATOR", avkjølt med isvann til l'C.

Fiskeolje uten -y-linolensyre, men med andre biologisk aktive fettsyrer, slik som eikosapentensyre C2o :5 og dokosaheksan-syre C22'^'

Behandlingsbetingelsene er vist i tabell 2 nedenfor:

Sammensetningen av fettsyrene i utgangsblandingen og i de anrikede fraksjoner er vist i tabell 3 nedenfor, bestemt ved gasskromatografi:

EKSEMPEL 9

Prosedyren i eksempel 1 gjennomføres på fraksjonen av fettsyrer fra 1 inf røol je ved bruk av en varmeveksler av "VOTATOR"-typen avkjølt med isvann til l'C.

Prosentandelen av oc-linolensyre (oc-LA) i utgangsmaterialet og i den anrikede fraksjonen (bestemt ved gasskromatografi) og prosessparametrene er vist i tabell 4 nedenfor:

EKSEMPEL 10

Fremgangsmåten ifølge eksempel 1 gjennomføres for fraksjonering av en blanding av fettsyrer fra lipider ekstrahert fra pattedyrplacenta. Denne blanding inneholder en høy prosent-andel arakidonsyre C2o:4 (AA) og dihomo-t-linolensyre C2o:3 (DHGLA). En varmeveksler med skrapet overflate av typen "VOTATOR" avkjølt med etanol til -16°C benyttes.

Behandlingsbetingelsene er vist i tabell 5 nedenfor:

Prosentandelene av de prinsipielle polyumettede fettsyrer i utgangsstoffene og i den anrikede fraksjonen (bestemt ved gasskromatograf!) er vist i tabell 6 nedenfor.

EKSEMPEL 11

Fremgangsmåten ifølge eksempel 1 gjennomføres ved fraksjonering av en blanding av fettsyrer fra quandongfrøolje. Denne blandingen karakteriseres ved et innhold av acetyleniske syrer, mere spesielt santalbinsyre eller trans-ll-oktadecen-9-ynonsyre.

En varmeveksler med skrapet overflate av "VOTATOR"-typen, avkjølt til -16°C benyttes. Behandlingsbetingelsene og prosentandelene for santalbinsyre i utgangsmaterialet og for den anrikede fraksjonen, bestemt ved gasskromatografi, er vist i tabell 7.

EKSEMPLENE 12 OG 13

12.

Solbærfrøolje fraksjoneres på samme måte som i eksempel 2, bortsett fra at den flytende fase separeres fra den faste fase ved sentrifugering i 10 minutter ved 5000 omdr. pr. min. og 4°C i stedet for filtrering. Fraksjonen som oppnås inneholder 74# GLA bestemt ved gasskromatograf!. 13.

Solbærfrøolje fraksjoneres på samme måte som i eksempel 2, bortsett fra at fettsyren som er tilstede i den faste fase gjenvinnes. For dette formål blir 1 del fast fase oppvarmet til 80°C med 2 deler vann, 0,6 deler heksan tilsettes, blandingen omrøres og den organiske fase separeres. Eeksanet fordampes fra den organiske fasen ved 40" C under vannpumpevakuum. Fettsyrene som gjenvinnes på denne måten tilsettes så til den samme mengde ikke-behandlede fettsyrer.

Fraksjoneringen gir en blanding inneholdende 67% GLA, bestemt ved gasskromatografi, i et utbytte av 12, 5%. Den samme mengde GLA fra ca. 25% mindre friske fettsyrer oppnås på denne måte.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte for kontinuerlig fraksjonering av en blanding av fettsyrer eller fettsyrederivater inneholdende polyumettede fettsyrer eller derivater derav hvori blandingen omsettes med et kompleksdannende middel i oppløsning i et reaksjonsmedium som består av en mettet oppløsning av urea i metanol, mediet avkjøles for å tildanne et inklusjonskompleks som er uoppløselig i mediet, inklusjonskomplekset separeres i fast form og en fraksjon som er anriket på polyumettede fettsyrer eller derivater derav oppsamles i flytende fase og eventuelt at, efter separering av inklusjonskomplekset, tilsettes vann og det hele oppvarmes for å frigjøre fettsyrene og at fettsyrene som oppnås kombineres med utgangs-fettsyreblandingen før dannelse av inklusjonskomplekset, karakterisert ved at det uoppløselige komplekset oppnås ved avkjøling av reaksjonsmediet i en til fem varmevekslere av typen med skrapet overflate, anordnet i serie.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at oppløsningen pumpes ved 20 til 65°C gjennom en til fem varmevekslere med skrapet overflate, avkjølt ved sirkulering av en kjølevæske ved en temperatur fra -25 til +5°C slik at oppløsningen omdannes til en dispersjon under den avkjøl-ende virkning, og at temperaturen i dispersjonen som kommer fra den siste veksler er -5 til +15°C.

3. Anvendelse av en fraksjon anriket' med ^-linolensyre oppnådd ved fremgangsmåten ifølge krav 1 som utgangsmateriale i en syntese for dihomo-^-linolensyre.