CS232079B1 - Způsob extrakce cholesterolu z produktů hydrolýzy lanolinu a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Způsob extrakce cholesterolu z produktů hydrolýzy lanolinu, při kterém se hydrolyzát ředi vodou a otanolem a extrahuje rozpouštědlem, jímž může být parafinický benzin s rozmezím bodů varu 80 až 200 °C, parafinické uhlovodíky s 6 až 10 uhlíky, dichlorstan, trichloretylen, tetrachlorotylen, tetrachlormetan či chloroform. Hydrolyzát se ředí vodou v objemovém poměru 1:1 až 1:3 a otanolem v objemovém poměru 1:0 až 1:1,5 a za pomoci vibračního pohybu se rozptyluj© v kapky a uvádí do kontinuálního protiproudého styku s rozpouštědlem, přičemž poměr objemových průtoků zředěného hydrolyzátu a čerstvého rozpouštědla jo l;0,8 až 1:2 a teplota se udržuje v rozmezí 50 až 60 °C. Popsaný způsob zjednodušuje výrobní zařízení, zkracuje dobu zpracování a snižuje nároky na obsluhu. Kromě toho umožňuje automatizaci celého postupu.

Description

Vynález se týká způsobu extrakce cholesterolu z produktů hydrolýzy lanolinu a zařízení k provádění tohoto způsobu.

Lanolin, který je odpadním produktem při praní ovčí vlny, je cennou surovinou pro získávání takových látek, jako jsou cholesterol, vyšší alkoholy a vyšší mastné kyseliny. Prvním stupněm při separaci a získávání těchto látek je hydrolýza esterů a neutralizace volných mastných kyselin obsažených v lanolinu. Při hydrolýze alkalickým louhem, např. vodnš alkoholickým roztokem hydroxidu draselného, přejdou volné i vázané kyseliny v lanolinu obsažené na příslušné alkalické sole. Ze vzniklé směsi je možno získat cholesterol a další neutrální látky extrakcí vhodným organickým rozpouš tědlem.

Oddělení cholesterolu od ostatních látek obsažených v extraktu lze provést různými způsoby. Nejčastější je způsob, založený na tvorbě adiční sloučeniny cholesterolu s různými organickými nebo anorganickými reagenciemi, jako je např. kyselina šňavelová (US pat. 2 562 605), kyselina jantarová (brit. pat. 615 778), močovina (US pat. 2 559 158), chlorid zinečnatý (Niewiadomski a spol.: Przemysl Chemiczny 44, 215, 1965), chlorid vápenatý (Chem. Abstr. 85» P 80055» ibid. 81 P 96126) atd. Byla popsána rovnšž isolace cholesterolu z lanolinalkoholového podílu postupnou krystalizací z jednoho nebo několika různých rozpouštědel, nebo z jednoho rozpouštědla při určité teplotě (US pat. 2 506 679» bjÉrit. pat.

646 227i ibid. 690 879 atd.), nebo separace cholesterolu od ostatních složek lanolinalkoholového podílu pomocí zjednodušené chromatografie na silikagelu (Evr. pat. 55 415)»

Iři separaci cholesterolu z extraktu jsou výtěžky a čistota produktu tím vyšší, čím je podíl cholesterolu v extraktu zbaveném rozpustidla vyšší. Z tohoto hlediska je důležité, aby extrakce cholesterolu ze zředěného hydrolyzátu byla co možno selektivní

- 2 232 079 vzhledem k cholesterolu, aby kromě solí organických kyselin zůstávalo ve vodné fázi co nejvíce ostatních látek a extrahoval se přednostně cholesterol.

Isolaoe lanolinalkoholového podílu obsahujícího cholesterol po hydrolýze lanolinu slouží k oddělení neutrální frakce lanolinu od frakce kyselé. Pro tuto isolaci se používají různá extrakční rozpouštědla, jako je benzin (US pat. 2 619 495; Neiwiadomski a spolu Przemysl Chemiczny 44, 215, 1965; Barnes a spolu Australian J. Applied Sci. 5, 88, 1952), benzen (Truters Manufacturing Chemist 1955, 551), hexan (Chem. Abstr. 89, 152705), aceton (US pat.

579 986), ethanol (US pat. 2 506 679), metanol (ibid), metyletylketon (ibid.), dichloretan (US pat. 2 499 877) atd.

Některá z uvedených rozpouštědel mají omezenou rozpouštěcí schopnost pro cholesterol (nižší alkoholy), jsou toxická (benzen), extrahují současně četné balasty (aceton, metyletylketon, chlorované uhlovodíky) nebo jsou relativně nákladná (hexan).

Byl navržen postup (Schwarz a spolu PV 7910-82), kdy se lanolinalkoholový podíl extrahuje '^riodicky opakovaným kontaktováním s extrakčním benzinem, přičemž rozmíchávání hydrolysovaného lanolinu s benzinem se provádí za teploty kolem 55°C celkem desetkrát, načež se spojené benzinové extrakty oddestilují k suchu a cholesterol se pak isoluje z takto získaného lanolinalkoholového podílu. Nevýhodou tohoto postupu je především jeho zdlouhavost a potřeba relativně značného množství extrakčního rozpouštědla.

V technologickém měřítku by tento postup znamenal komplikované výrobní zařízení, náročné na prostor, čas a obsluhu, bez možností automatizace celého procesu.

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob extrakce cholesterolu z produktů hydrolýzy lanolinu podle vynálezu. Podstata tohoto způsobu spočívá v tom, že se směs po alkalické hydrolýze lanolinu, zředěná vodou a etanolem, uvádí kontinuálně do vzájemného protiproudého styku při zvýšené teplotě a za pomoci vibrací. Vhodným rozpouštědlem mohou být benzin s rozmezím bodů varu 80 až 200°C, případně parafinické uhlovodíky se 6 až 10 uhlíky a jejich směsí, dále dichloretan, trichloretylen, tetrachloretylen, tetrachlormetan a chloroform a dále směsi uvedených rozpouštědel s etanolem.

Při protiproudém styku zředěného hydrolyzátu s rozpouštědlem se hydrolyzát rozptyluje za pomoci vibračního pohybu v kapky, které postupují proti toku rozpouštědla a nakonec se kontinuálně usazu3

232 079 jí a shlukují a vytvářejí souvislou vrstvu hydrolyzátu zbaveného cholesterolu. Hydrolyzát se ředí vodou v objemovém poměru 1:1 až 1:3 a etanolem v objemovém poměru 1:0 až 1:1,5. S výhodou se před extrakcí zředěný hydrolyzát nasytí rozpouštědlem. Poměr objemových průtoků zředěného hydrolyzátu a čerstvého rozpouštědla je 1:0,8 až 1:2. Během kontaktování se kapaliny udržují při teplotě vyšší než 50°C, s výhodou v rozmezí 50 až 60°C.

Zařízení k provádění způsobu podle vynálezu je protiproudá extrakční kolona s vibrujícími patry podle čsp. 106 313, 132 022 a 139 895. Toto zařízení je vysoce účinným a výkonným protiproudým extraktorem, avšak při provádění způsobu podle vynálezu dochází k tvorbě pěny a strhávání hydrolyzátu rozpouštědlem. Tuto obtíž se daří překvapivě překonat změnami jeho konstrukce. Zařízení upravené podle vynálezu se^/yznačuje tím, že sada děrovaných pater umístěných ve vlastní koloně a konajících kmitavý pohyb ve svislém směru,je zhotovena z polyfluoroetylenu, polyetylénu nebo polypropylenu, tedy materiálů špatně smáčených zředěným hydrolyzátem, které přitom jsou odolné vůči rozpouštědlům. S výhodou je dále konec kolony , na kterém je přívod zředěného hydrolyzátur rozšířen tak, že jeho průměr je 1,5 až 3 násobkem průměru vlastní kolony přičemž mezi vlastní kolonou a přívodem zředěného hydrolyzátu je umístěna sada nehybných děrovaných pater s otvory o průměru 0,2 až 1,0 cm a měrném volném průřezu otvorů 20 až 50 %.

Způsob podle vynálezu umožňuje dalekosáhle odstranit nedostatky dosavadního způsobu a zařízení podle vynálezu příznivě mění vlastnosti o sobě známého extraktoru s vibrujícími patry tak, že v něm lze dosáhnout intenzivního kontinuálního protiproudého styku zředěného hydrolyzátu a uvedených rozpouštědel a současně rychlého oddělení fází po proběhnutí extrakce. Kontinuálním protiproudým stykem zředěného hydrolyzátu s rozpouštědlem za působení vibračního pohybu se dosahuje několikanásobného snížení poměru rozpouštědla k hydrolyzátu, a tím spotřeby energie na jeho regeneraci. Dále se tím dosahuje vyššího obohacení extraktu cholesterolem_fa tedy zlepšení selektivity procesu. Konečně pokles spotřeby rozpouštědla a kontinualizace procesu mnohonásobně snižují potřebný objem zařízení,a tedy investiční náklady. Ředění hydrolyzátu vodou Ve vhodném poměru zajištuje, aby vzniklý roztok byl pouze omezeně mísitelný s rozpouštědlem i při nízkém poměru průtoků obou fází a současně zvyšuje selektivitu vůči cholesterolu. K zajištění omezené mísitelnosti přispívá předsycení hydrolyzátu rozpouštědlem. Tím,

232 079 že se podle vynálezu rozptyluje vodná fáze v organické, je daleko sáhle usnadněno rozsazování fází po jejich vzájemném kontaktování K urychlení rozsazování dále přispívá přídavek etanolu, a£ již ke zředěnému hydrolyzátu, nebo k čerstvému rozpouštědlu. Ten však zároveň snižuje selektivitu a proto jek optimálnímu provádění způscbu třeba udržovat koncentraci etanolu v hydrolyzátu v uvedených mezích.

Je známo, že extraktory s vibrujícími patry podle výše uvede ných čs. patentů jsou schopny vyvolat velmi intenzivní styk extra hované fáze s rozpouštědlem. Při rozptylování zředěného hydrolyzá tu do uvedených rozpouštědel však dochází k smáčení kovových děro váných pater hydrolyzátemja tím k vzniku širokého spektra velikos tí kapek, v důsledku čehož objemový výkon i účinnost extraktoru jsou nízké. Tento nedostatek se podařilo podle vynálezu odstranit použitím teflonových, polyetylenových nebo polypropylenových desek ke konstrukci děrovaných pater. Zvláštní obtíž při protiproudém kontaktování zředěného hydrolyzátu s rozpouštědlem v koloně s vibrujícími patry představuje okolnost, že fyzikální vlastnosti obou kapalných fází se silně mění se změnou koncentrace extrahovaných složek, která opět se mění podél kolony. Zatímco v biízkos ti vstupu hydrolyzátu se disperze tvoří téměř samovolně, v blízkosti vstupu rozpouštědla je k jejímu vzniku třeba zvýšené intenzity vibračního pohybu. Nerovnoměrná tvorba disperze pak vede k snížení objemového výkonu a extrakční účinnosti aparátu. Tento nedostatek se podařilo dalekosáhle odstranit vytvořením rozšířené části mezi vlastní kolonou a vstupem hydrolyzátu vybavené nehybný mi patry s otvory, jejichž průměr a celková měrná volná plocha le ží v mezích podle vynálezu.

Zařízení podle vynálezu je schematicky znázorněno na obr. 1

2. Na obr. .1 je znázorněn případ, kdy je hustota zředěného hydrolyzátu vyšší, než hustota rozpouštědla. V tomto případě je nad vlastní kolonou _1, uvnitř které je sada děrovaných pater 2. konájí cích kmitavý pohyb ve svislém směru, umístěn válec 3 většího průměru opatřený nehybnými děrovanými patry 6. Přívod zředěného hydrolyzátu 4_ je nad sadou nehybných pater a odvod extraktu J5 je umístěn nad úrovní přívodu hydrolyzátu 4_. Pod vlastní kolonou JL je usazovací prostor 7., do kterého ústí přívod čerstvého rozpouštědla 8 a odvod hydrolyzátu zbaveného cholesterolu 9. Pod přívodem rozpouštědla 8 je mezifázové rozhraní 10, na kterém se kapky

232 079 hydrolyzátu zbaveného cholesterolu usazují a vytvářejí souvislou vrstvu.

Na obr. 2 je znázorněn případ, kdy hustota zředěného hydrolyzátu je nižší než hustota rozpouštědla. Číslování jednotlivých částí je shodné s obr. 1. Válec 3 s nehybnými patry je nyní pod dolním koncem vlastní kolony 1 a usazovací prostor _7 nad horním koncem. Umístění přívodů a odvodů fází je odpovídajícím způsobem změněno.

V příkladech 1 až 3 je ukázán vliv druhu rozpouštědla, ředění vodou a etanolem na selektivitu vzhledem k cholesterolu při jednom vytřepání zředěného hydrolyzátu rozpouštědlem. V příkladech 4 a 5 jsou uvedeny výsledky protiproude extrakce zředěného hydrolyzátu benzinem na extrakční koloně s vibrujícími patry.

Příklad 1

Hydrolyzát získaný ze 100 g technického lanolinu, 15 g KOH,

3 cm etanolu a 5 cm vody byl zředěn vodou v objemovém poměru 1:1 a vytřepán benzinem v objemovém poměru 1:1. Po rozsazení fází obsahovala vodná fáze 5,38 % hm. a organická fáze 7,98 % hm. cholesterolu v sušině.

Příklad 2

Hydrolyzát byl zředěn vodou v objemovém poměru 1:1 a jako v příkladu 1 byl vytřepáván trichloretylenem v objemovém poměru 1:1. Po rozsazení obsahovala vodná fáze 4,72 % a organická 9,42 % cholesterolu v sušině.

Příklad 3

Hydrolyzát jako v příkladu 1 byl zředěn vodou a etanolem v ob jemovém poměru 1:0,5:0,5 a vytřepáván benzinem v objemovém poměru 1:1. Po rozsazení obsahovala vodná fáze 5,72 % a organická 6,68 % cholesterolu v sušině.

Příklad 4

Hydrolyzát jako v příkladu 1 byl zředěn vodou a etanolem a předsycen benzinem tak, že obsahoval 26 % hm. původního hydrolyzátu, 36 % vody, 22 % etanolu a 16 % benzinu a byl extrahován v protiproude extrakční koloně s vibrujícími patry benzinem při poměru objemových průtoků zředěného hydrolyzátu a rozpouštědla 1:1,2. Kolona měla vnitřní průměr 50 mm a délku 4 m a nebyla opatřena vál232 079

- 6 cem s nehybnými patry. Amplituda kmitů pater byla 0,2 cm, frekven ce 0,84 Hz. Nástřik hydrolyzátu obsahoval 15 % hm., extrakt 28 % hm. a vyextrahovaný hydrolyzát 3,2 % hm. cholesterolu v sušině.

Příklad 5

Hydrolyzát jako v příkladu 1 byl zředěn tak, že obsahoval 21 % hm. původního hydrolyzátu, 48 % vody, 19 % etanolu a 12 % benzinu a byl extrahován ve stejné koloně, jako v příkladu 4, kte rá však byla zkrácena na 3,5 m a opatřena na horním konci válcem o vnitřním průměru 100 mm a výšce 50 mm, který obsahoval 10 nehýb ných pater s průměrem otvorů 0,8 cm a měrnou volnou plochou 50 %. Extrakce benzinem obsahujícím 10 % obj. etanolu byla provedena s poměrem objemových průtoků zředěného hydrolyzátu k rozpouštědlu 1:1,5. Extrakt obsahoval 43,4 % hm. a rafinát 1,3 % hm. cholesterolu v sušině.

Claims (4)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   232 079

   1. Způsob extrakce cholesterolu z produktů hydrolýzy lanolinu, při kterém se hydrolyzát ředí vodou a etanolem a extrahuje rozpouštědlem, jímž může být parafinický benzin s rozmezím bodů varu 80 až 200°C, parafinické uhlovodíky s 6 až 10 uhlíky, dichloretan, trichloretylen, tetrachloretylen, tetrachlormetan či chloroform, vyznačující se tím, že se hydrolyzát ředí vodou v objemovém poměru 1:1 až 1:3 a etanolem v objemovém poměru 1:0 až 1:1,5 a za pomoci vibračního pohybu se rozptyluje v kapky a uvádí do kontinuálního protiproudého styku s rozpouštědlem, přičemž poměr objemových průtoků zředěného hydrolyzátu a čerstvého rozpouštědla je 1:0,8 až 1:2 a teplota se udržuje v rozmezí 50 až 60°C.
2. 2» Způsob podle bodu l_fvyznačující se tím, že se zředěný hydrolyzát nasytí před extrakcí rozpouštědlem.
3. 3. Zařízení k provádění způsobu podle bodu ljsestávající z vlastní kolony tvaru svislého válce, na jejímž jednom konci je usazovací prostor s přívodem zředěného hydrolyzátu a odvodem extraktu a na jejímž druhém konci je usazovací prostor (5) s pří vodem čerstvého rozpouštědla a odvodem hydrolyzátu zbaveného cholesterolu, přičemž v případě rozpouštědla s nižší hustotou než zředěný hydrolyzát je usazovací prostor nad horním koncem kolony a usazovací prostor pod jejím dolním koncem, v případě rozpouštědla s vyšší hustotou než zředěný hydrolyzát je usazovací prostor pod dolním koncem a usazovací prostor nad horním koncem kolony a uvnitř které je umístěna sada děrovaných pater konajících kmitavý pohyb ve svislém směru, vyznačující se tím, že průměr usazovacího prostoru (3) je roven 1,5 až 3-násobku průměru vlastní kolony (1), přičemž je v něm umístěna, mezi koncem kolony (1) a přívodem zředěného hydrolyzátu (4), sada nehkybných děrovaných pater (6) s otvory o průměru 0,2 až 1,0 cm a měrném volném průřezu otvorů 20 až 50 %·
4. 4. Zařízení podle bodu 3jvyznačující se tím, že patra (2) jsou zhotovena z polyfluoroetylenu, polyetylénu nebo polypropylenu.