DE3521294A1 - METHOD FOR OBTAINING CAROTINE FROM NATURAL OILS AND FATS - Google Patents
METHOD FOR OBTAINING CAROTINE FROM NATURAL OILS AND FATSInfo
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Description
TER MEER · MÜLLER . STEINMEISTER Lion Corp. -TER MEER · MÜLLER. STEINMEISTER Lion Corp. -
Beschreibungdescription
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Behandlung von Ölen und Fetten zur wirksamen Gewinnung von darin in Spurenmengen enthaltenem Carotin.The invention relates to a method for treating oils and fats for the effective recovery of in therein Trace amounts of carotene contained.
Es ist bekannt, daß Carotin, welches einen Carotinoid-Kohlenwasserstoff darstellt, als Provitamin A oder als eßbarer Farbstoff eingesetzt werden kann. Man kann Carotin durch Synthese oder auch durch Gewinnen der in natürlichen Ölen und Fetten enthaltenen Spurenmengen gewinnen. Nach dem herkömmlichen Verfahren zur Gewinnung von Carotin aus natürlichen Ölen und Fetten werden die Carotin enthaltenden natürlichen Öle und Fette verseift, worauf das unverseift bleibende Carotin mit einem Lösungsmittel extrahiert wird, oder man kann die Carotin enthaltenden natürlichen Öle und Fette einer Alkoholyse mit einem niedrigmolekularen Alkohol zur Bildung von Fettsäureniedrigalkylestern unterwerfen, die dann unter vermindertem Druck abdestilliert werden, um in dieser Weise das Carotin in den Destillationsrückständen anzusammeln.It is known that carotene, which is a carotenoid hydrocarbon represents, can be used as provitamin A or as an edible color. You can have carotene by synthesis or by extracting the trace amounts contained in natural oils and fats. Following the traditional method of extracting carotene from natural oils and fats, the carotene containing natural oils and fats, whereupon the unsaponified carotene with a solvent is extracted, or you can alcoholysis with a low molecular weight carotene-containing natural oils and fats Subject alcohol to the formation of fatty acid lower alkyl esters, which then under reduced Pressure to be distilled off in order to accumulate the carotene in the distillation residues in this way.
Das eine Lösungsmittelextraktion umfassende erstere Verfahren zeigt einen schlechten Wirkungsgrad der Carotingewinnung, wobei eine große Lösungsmittelmenge erforderlich ist, wenn das Carotin in hohen Ausbeuten gewonnen werden soll. Dies führt zu hohen Produktionskosten. Weiterhin ergeben die Öle und Fette nach der Gewinnung des Carotins eine gefärbte Seife, die nicht ohne weiteres einer nützlichen Weiterverwendung zugeführt werden kann. Das letztere Verfahren, bei dem eine Destillation unter vermindertem Druck durchgeführt wird, muß bei niedrigen Temperaturen im Hochvakuum durchgeführt werden, um die Zersetzung des Carotins zu verhindern. Dies bringt hohe Vorrichtungskosten und Betriebskosten mit sich und führtThe former method comprising solvent extraction shows poor carotene recovery efficiency, a large amount of solvent is required if the carotene is recovered in high yields shall be. This leads to high production costs. Furthermore, the oils and fats result after the extraction of the Carotene is a colored soap that cannot simply be put to useful further use. The latter method, in which distillation is carried out under reduced pressure, must be at low pressure Temperatures in a high vacuum are carried out to prevent the decomposition of the carotene. This brings high Device costs and operating costs with it and leads
ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER Lion Corp. - FAP-275TER MEER MÜLLER STEINMEISTER Lion Corp. - FAP-275
ebenfalls zu hohen Produktionskosten.also at high production costs.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren zur Behandlung von natürlichen Ölen und Fetten anzugeben, mit dem es gelingt, die darin enthaltenen Carotinspurenmengsn in hohen Ausbeuten und in konzentrierter Form mit geringen Kosten zu gewinnen.The object of the present invention is therefore to provide a method for treating natural oils and to indicate fats with which it is possible to reduce the carotene traces contained therein in high yields and in concentrated form at low cost.
Es hat sich nunmehr als Ergebnis intensiver Untersuchungen der Verfahren zur effizienten Gewinnung von Carotin aus natürlichen Ölen und Fetten mit hohen Ausbeuten und in hohen Konzentrationen gezeigt, daß die oben angesprochene Aufgabe dadurch gelöst werden kann, daß man die Carotin enthaltenden natürlichen Öle und Fette einer Alkoholyse mit einem niedrigmolekularen Monoalkohol unterwirft, die Carotin enthaltende und im wesentlichen aus Fettsäureniedrigalkylestern bestehende Ölphase sammelt, die Ölphase zur Abscheidung des Carotins mit einem hydrophilen Lösungsmittel und Wasser vermischt und das in dieser Weise abgetrennte Carotin gewinnt.It has now been found as a result of intensive studies of the process for the efficient production of carotene from natural oils and fats with high yields and in high concentrations shown that the above The object can be achieved by alcoholysis of the carotene-containing natural oils and fats Subjected with a low molecular weight monoalcohol, containing the carotene and essentially consisting of Fatty acid lower alkyl esters collects existing oil phase, the oil phase to separate the carotene with a hydrophilic Solvent and water mixed and the carotene separated in this way wins.
Gegenstand der Erfindung ist daher das Verfahren gemäß Hauptanspruch. Die Unteransprüche betreffen besonders bevorzugte Ausführungsformen dieses Erfindungsgegenstandes. The invention therefore relates to the method according to the main claim. The subclaims particularly concern preferred embodiments of this subject matter of the invention.
Erfindungsgemäß werden carotinhaltige natürliche Öle und Fette mit einem niedrigmolekularen Monoalkohol einer Alkoholyse unterworfen, bei der eine Ölphase gebildet wird, die Carotin enthält und im wesentlichen aus Fettsäureniedrigalkylestern besteht. Diese Ölphase wird mit einem hydrophilen Lösungsmittel und Wasser versetzt. In dieser Weise wird die Löslichkeit des hydrophoben Carotins und der Fettsäureniedrigalkylester in dem hydrophilen Lösungsmittel vermindert. Dies hat zur Folge, daß sich die Lösung in zwei Schichten trennt, nämlich eine, die Caro-According to the invention carotene-containing natural oils and Fats with a low molecular weight monoalcohol subjected to alcoholysis, during which an oil phase is formed, which contains carotene and consists essentially of fatty acid lower alkyl esters. This oil phase is with a added hydrophilic solvent and water. In this way the solubility of the hydrophobic carotene and the fatty acid lower alkyl ester in the hydrophilic solvent is reduced. This has the consequence that the Solution separates into two layers, namely one that Caro-
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tin und eine geringe Menge der Fettsäureniedrigalkylester enthält, und eine weitere Schicht, die die größere Menge der Fettsäureniedrigalkylester/ das hydrophile Lösungsmittel und Wasser umfaßt. Die Carotin in hohen Konzentrationen enthaltende Schicht wird dann gewonnen. Wenn man die Carotinschicht bei 30 bis 700C gewinnt und dann die verbleibende Schicht des hydrophilen Lösungsmittels auf 10 bis 3O0C abkühlt, kann man die Fettsäureniedrigalkylester abtrennen und gewinnen. In gleicher Weise wird das hydrophile Lösungsmittel zurückgewonnen, welches dann erneut dem Prozeß zugeführt wird.tin and a small amount of the fatty acid lower alkyl ester, and a further layer which comprises the larger amount of the fatty acid lower alkyl ester / the hydrophilic solvent and water. The layer containing high concentrations of carotene is then recovered. If you win the carotene layer at 30 to 70 0 C and then the remaining layer of the hydrophilic solvent at 10 to 3O 0 C cools, one can separate the fatty acid alkyl esters and win. In the same way, the hydrophilic solvent is recovered, which is then fed back into the process.
Die gesammelte Carotinschicht kann vorzugsweise mit einem Styrol-Divinylbenzol-Copolymer in Kontakt gebracht werden, um Carotin und die restlichen in der Carotinschicht vorhandenen Ester an dem Copolymerharz zu binden. Anschließend wird das Copolymerharz mit einem niedrigmolekularen Monoalkohol, wie Methanol oder Ethanol, in Kontakt gebracht, um die auf dem Harz vorhandenen Ester in dem niedrigmolekularen Monoalkohol zu lösen, wobei das Carotin an dem Harz adsorbiert verbleibt. Nach der Elution der Ester mit dem niedrigmolekularen Monoalkohol von dem Harz wird das Harz mit einem hydrophoben Lösungsmittel in Kontakt gebracht, um das auf dem Harz vorliegende Carotin in dem Lösungsmittel zu lösen und mit dem Lösungsmittel aus dem Harz zu eluieren. In dieser Weise erhält man das eluierte Carotin in hochkonzentrierter Form.The collected carotene layer can preferably be brought into contact with a styrene-divinylbenzene copolymer, to attach carotene and the remaining esters present in the carotene layer to the copolymer resin. Afterward the copolymer resin is brought into contact with a low molecular weight monoalcohol such as methanol or ethanol, in order to dissolve the esters present on the resin in the low molecular weight monoalcohol, whereby the carotene remains adsorbed on the resin. After eluting the esters with the low molecular weight monoalcohol from the Resin the resin is brought into contact with a hydrophobic solvent in order to remove the carotene present on the resin to dissolve in the solvent and to elute from the resin with the solvent. That way it gets the eluted carotene in a highly concentrated form.
Erfindungsgemäß ist es unter Anwendung einfacher Vorrichtungen und Verfahrensweisen möglich, Carotin in konzentrierter Form und in hohen Ausbeuten aus natürlichen Ölen und Fetten, die Carotin in Spurenmengen enthalten, zu gewinnen. Weiterhin ergibt das erfindungsgemäße Verfahren als Nebenprodukt gereinigte, verfärbte Fettsäureniedrigalkylester. It is according to the invention using simple devices and procedures possible to obtain carotene in concentrated form and in high yields from natural oils and fats containing trace amounts of carotene. Furthermore, the method according to the invention results discolored fatty acid lower alkyl esters purified as a by-product.
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Die Erfindung sei im folgenden näher unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert. DieThe invention is described in more detail below with reference explained on the accompanying drawing. the
einzige Figur zeigt anhand einer Kurvendarstellung die Beziehung zwischen der Säulentemperatur bei der Elution der Ester mit Methanol und der Carotinkonzentration für den Fall, daß ein carotinhaltiger Fettsäureniedrigalkylester in einer Säule mit einem Styrol-Divinylbenzol-Copolymerharz in Kontakt gebracht wird, um das Carotin aufzukonzentrieren.The single figure shows the relationship between the column temperature by means of a graph in the elution of the esters with methanol and the carotene concentration in the event that a carotene-containing fatty acid lower alkyl ester in a column with a styrene-divinylbenzene copolymer resin is brought into contact to concentrate the carotene.
Das erfindungsgemäße Verfahren beginnt damit, die carotinhaltigen natürlichen Öle und Fette mit einem niedrigmolekularen Monoalkohol einer Alkoholyse zu unterziehen und dann die Carotin enthaltende und im wesentlichen aus Fettsaureniedrigalkylestern bestehende Ölphase zu gewinnen. Genauer werden die carotinhaltigen natürlichen Öle und Fette mit einem niedrigmolekularen Monoalkohol, wie Methanol oder Ethanol, versetzt, wodurch die in den natürlichen Ölen und Fetten vorliegenden Glyceride durch die Alkoholyse in Glycerin und Niedrigalkylester höherer Fettsäuren umgewandelt werden. Das in den Ölen und Fetten vorhandene Carotin verbleibt mit den nicht umgesetzten Glyceriden in der Alkylesterphase (Ölphase). Die Ölphase wird durch Stehenlassen oder durch Zentrifugieren von dem Glycerin abgetrennt. Die Auswahl der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu behandelnden carotinhaltigen natürlichen Öle und Fette ist nicht besonders begrenzt. Man verwendet jedoch vorzugsweise Palmöl.The inventive method begins with the carotene-containing natural oils and fats with a low molecular weight To subject monoalcohol to alcoholysis and then the carotene-containing and essentially off To win fatty acid lower alkyl esters existing oil phase. The carotene-containing natural oils are more precise and fats with a low molecular weight monoalcohol, such as methanol or ethanol, added, which in the natural Oils and fats present glycerides through alcoholysis in glycerol and lower alkyl esters higher Fatty acids are converted. The carotene present in the oils and fats remains with the unreacted ones Glycerides in the alkyl ester phase (oil phase). The oil phase is removed by standing or by centrifugation separated from the glycerin. The selection of the carotene-containing to be treated by the method according to the invention natural oils and fats is not particularly limited. However, palm oil is preferably used.
In dem nächsten Schritt wird die Carotin enthaltende und im wesentlichen aus Fettsaureniedrigalkylestern bestehende Ölphase mit einem hydrophilen Lösungsmittel und Wasser vermischt, um die Ausscheidung und Abtrennung des Carotins zu bewirken. Die Carotin in hohen Konzentratio-In the next step, the carotene-containing and consisting essentially of fatty acid lower alkyl esters Oil phase mixed with a hydrophilic solvent and water to promote excretion and separation of the Effect carotene. The carotene in high concentration
ORIGlNAL INSPECTEDORIGlNAL INSPECTED
TER MEER · MÜLLER · 8TEINM&STER Lion Corp. -TER MEER MÜLLER 8TEINM & STER Lion Corp. -
nen enthaltende Schicht wird durch Stehenlassen und Zentrifugieren abgetrennt.Nen-containing layer is made by standing and centrifuging severed.
Bezüglich der Methode und der Reihenfolge des Vermischens der Ölphase mit dem hydrophilen Lösungsmittel und Wasser bestehen keine Einschränkungen. Vorzugsweise löst man die Ölphase in dem hydrophilen Lösungsmittel und gibt dann das Wasser zu der gebildeten Lösung, um in dieser Weise das Carotin abzutrennen.Regarding the method and order of mixing there are no restrictions on the oil phase with the hydrophilic solvent and water. Preferably one solves the oil phase in the hydrophilic solvent and then gives the water to the solution formed to be in this Way to separate the carotene.
Auch bezüglich der Art des einzusetzenden hydrophilen Lösungsmittels ergeben sich keine besonderen Einschränkungen. Bevorzugte Beispiele für Lösungsmittel dieser Art sind Methanol, Ethanol, Isopropanol und Aceton. Man kann diese Lösungsmittel einzeln oder in Kombination miteinander einsetzen. Das hydrophile Lösungsmittel kann mit Vorteil in der Weise zugesetzt werden, daß die Konzentration der Fettsäureniecxigalkylester 5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das hydrophile Lösungsmittel, beträgt. Wenn man Methanol oder Ethanol als hydrophiles Lösungsmittel einsetzt, scheidet sich Carotin in der unteren Schicht ab, während bei der Anwendung von Isopropanol oder Aceton als hydrophiles Lösungsmittel Carotin sich in der oberen Schicht ansammelt.Also with regard to the type of hydrophilic solvent to be used there are no particular restrictions. Preferred examples of solvents of this kind are methanol, ethanol, isopropanol and acetone. These solvents can be used individually or in combination with one another insert. The hydrophilic solvent can be added with advantage in such a way that the concentration the fatty acid oxyalkyl ester is 5 to 20% by weight, based on the hydrophilic solvent. if if methanol or ethanol is used as the hydrophilic solvent, carotene separates in the lower layer while using isopropanol or acetone as a hydrophilic solvent, carotene is in the upper layer accumulates.
Die Menge des Wassers kann vorzugsweise 1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das hydrophile Lösungsmittel, betragen. Man kann diesen Schritt bei Temperaturen von 10 bis 700C durchführen. Die in dieser Weise abgetrennte Carotinschicht enthält Carotin, eine gewisse Menge Fettsäureniedrigalkylester und das hydrophile Lösungsmittel. Man kann das Lösungsmittel mit Vorteil in üblicher Weise abdestillieren, um in dieser Weise ein Carotinkonzentrat zu erhalten. Die nach dem Abtrennen der Carotinschicht verbleibende Schicht des hydrophilen Lösungsmittels enthält im wesentlichen Fettsäureniedrigalkylester und eineThe amount of water can preferably be 1 to 20% by weight, based on the hydrophilic solvent. One may perform this step at temperatures of 10 to 70 0 C. The carotene layer separated in this way contains carotene, a certain amount of fatty acid lower alkyl ester and the hydrophilic solvent. The solvent can advantageously be distilled off in the customary manner in order to obtain a carotene concentrate in this way. The layer of the hydrophilic solvent remaining after the carotene layer has been separated off essentially contains fatty acid lower alkyl esters and one
OFÜGINAlOFÜGINAl
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geringe Menge Carotin. Nach der Abtrennung des hydrophilen Lösungsmittels gewinnt man die verfärbten Fettsäureniedrigalkylester. Durch eine einfache Reinigungsbehandlung können sie in ein qualitativ hochwertiges Rohmaterial für höhere Fettsäuren und oberflächenaktive Mittel umgewandelt werden.small amount of carotene. After the hydrophilic solvent has been separated off, the discolored fatty acid lower alkyl esters are recovered. With a simple cleaning treatment, they can be turned into a high quality raw material to be converted for higher fatty acids and surfactants.
Wie oben bereits erwähnt, wird die Carotin enthaltende und im wesentlichen aus Fettsäureniedrigalkylestern bestehende Ölphase zur Abtrennung des Carotins mit einem hydrophilen Lösungsmittel und Wasser vermischt. Dieser Schritt kann vorzugsweise bei 30 bis 700C durchgeführt werden. Nachdem die Carotin in hohen Konzentrationen enthaltende Schicht gesammelt worden ist, wird die verbliebene hydrophile Lösungsmittelschicht erforderlichenfalls mit dem gleichen hydrophilen Lösungsmittel ergänzt. Dieser Schritt kann vorzugsweise bei 10 bis 300C durchgeführt werden, um in dieser Weise die Abtrennung der nur geringe Mengen Carotin enthaltenden Fettsäureniedrigalkylester in wirksamer Weise zu bewirken. In dieser Weise gewinnt man die Fettsäureniedrigalkylester und gleichzeitig das hydrophile Lösungsmittel und Wasser.As already mentioned above, the carotene-containing oil phase consisting essentially of fatty acid lower alkyl esters is mixed with a hydrophilic solvent and water to separate off the carotene. This step can be carried out preferably at 30 to 70 0 C. After the layer containing carotene in high concentrations is collected, the remaining hydrophilic solvent layer is supplemented with the same hydrophilic solvent, if necessary. This step can preferably be carried out at 10 to 30 ° C. in order to effect the separation of the fatty acid lower alkyl esters, which contain only small amounts of carotene, in an effective manner. In this way, the fatty acid lower alkyl esters and, at the same time, the hydrophilic solvent and water are obtained.
Es sollte ein großer Temperaturunterschied zwischen der ersten Stufe, in der die Carotin in hohen Konzentrationen enthaltende Schicht gesammelt wird, und der zweiten Stufe, in der die Fettsäureniedrigalkylester gesammelt werden, eingehalten werden. In der Praxis beträgt die bevorzugte Temperaturdifferenz 20 bis 4O0C. Das hydrophile Lösungsmittel und das Wasser, die man in dieser Weise gewonnen hat, enthalten eine geringe Menge Fettsäureniedrigalkylester und Carotin. Das zurückgewonnene Lösungsmittel kann erneut ohne die Abtrennung der darin enthaltenen Ester oder des Carotins als Lösungsmittel zur Abtrennung des Carotins wiederverwendet werden .There should be a large temperature difference between the first stage, in which the layer containing carotene is collected in high concentrations, and the second stage, in which the fatty acid lower alkyl esters are collected. In practice, the preferred temperature difference is 20 to 4O 0 C. The hydrophilic solvent and the water, which has been gained in this way containing a small amount of fatty acid alkyl esters and carotene. The recovered solvent can be reused as a solvent for separating off the carotene without separating off the esters or carotene contained therein.
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Die in der oben beschriebenen Weise an Carotin angereicherte Schicht kann weiterhin entweder in der vorliegenden Form oder nach der Abtrennung des noch darin vorhandenen Wassers und hydrophilen Lösungsmittels mit einem Styrol-Divinylbenzol-Copolymerharz in Kontakt gebracht werden, um in dieser Weise das Carotin und die restlichen Ester an dem Copolymerharz zu adsorbieren. Anschließend wird das Copolymerharz mit einem niedrigmolekularen Monoalkohol in Kontakt gebracht, um die Ester in dem niedrigmolekularen Monoalkohol zu lösen. Anschließend bringt man das Copolymerharz mit einem hydrophoben Lösungsmittel in Kontakt, um das Carotin in dem Lösungsmittel zu lösen. In dieser Weise wird die Konzentration des Carotins weiter gesteigert.The layer enriched in carotene in the manner described above can also be used in either the present Form or after the removal of the water and hydrophilic solvent still present therein with a Styrene-divinylbenzene copolymer resin can be brought into contact, in this way, the carotene and the remaining To adsorb esters on the copolymer resin. Then the copolymer resin with a low molecular weight Mono alcohol contacted to dissolve the esters in the low molecular weight mono alcohol. Afterward bringing the copolymer resin into contact with a hydrophobic solvent to remove the carotene in the solvent to solve. In this way, the concentration of carotene is further increased.
Wenn Carotin und die Fettsäureniedrigalkylester mit dem Styrol-Divinylbenzol-Copolymerharz in Kontakt gebracht werden, werden Carotin und die Ester ohne weiteres an dem Copolymerharz adsorbiert, da dieses eine hohe adsorptive Affinität für hydrophobe Substanzen aufweist. Anschließend wird das Copolymerharz mit einem niedrigmolekularen Monoalkohol in Kontakt gebracht, indem das Carotin nur schlecht löslich ist, was zur Folge hat, daß lediglich die Ester in dem niedrigmolekularen Monoalkohol gelöst werden. Nach der Abtrennung der Ester bringt man das Copolymerharz mit einem hydrophoben Lösungsmittel, wie Hexan, Chloroform oder Petrolether, in Kontakt, in welchen Lösungsmitteln Carotin ohne weiteres löslich ist. In dieser Weise wird lediglich Carotin in dem Lösungsmittel gelöst, so daß man eine Carotin in hohen Konzentrationen enthaltende Lösung erhält.When carotene and the fatty acid lower alkyl esters are brought into contact with the styrene-divinylbenzene copolymer resin are, carotene and the esters are easily adsorbed on the copolymer resin because it has a high adsorptive Has affinity for hydrophobic substances. Then the copolymer resin with a low molecular weight Mono-alcohol brought into contact, in that the carotene is only poorly soluble, with the result that only the esters are dissolved in the low molecular weight monoalcohol. After separation of the ester brings the copolymer resin is brought into contact with a hydrophobic solvent such as hexane, chloroform or petroleum ether, in which solvents carotene is readily soluble. In this way, only carotene is left in the solvent dissolved so that a solution containing carotene in high concentrations is obtained.
Bezüglich der Form des Styrol-Divinylbenzol-Copolymerharzes ergeben sich keine besonderen Einschränkungen, wenngleich man das Harz vorzugsweise in Pulverform oder in Granulatform verwendet.Regarding the form of the styrene-divinylbenzene copolymer resin there are no particular restrictions, although the resin is preferably in powder form or used in granular form.
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Es bestehen auch keien besonderen Einschränkungen im Hinblick auf die Methode, mit der man die Carotin in hohen Konzentrationen enthaltende Schicht mit dem Styrol-Divinylbenzol-Copolymerharz in Kontakt bringt. Man kann dies unter Anwendung einer Säule oder absatzweise bewirken. Die Säulenmethode ist im Hinblick auf die wirksame Adsorption des Carotins bevorzugt. Man kann die an Carotin angereicherte Schicht in einer Menge von 0,2 bis 0,5 g/ml des in die Säule eingeführten Harzes mit Vorteil durch die Säule führen. Wenn die Beladung mehr als 0,5 g/ml Harz beträgt, wird das Harz schnell gesättigt, was zur Folge hat, daß das Carotin unadsorbiert durchlaufen kann.There are also no particular restrictions on the method by which one can get high carotene Concentration containing layer with the styrene-divinylbenzene copolymer resin brings in contact. This can be done using a column or in batches. The column method is preferred in view of the efficient adsorption of the carotene. You can get those on carotene enriched layer in an amount of 0.2-0.5 g / ml of the resin introduced into the column with advantage lead the pillar. If the loading is more than 0.5 g / ml resin, the resin will quickly become saturated, resulting in The consequence is that the carotene can pass through unadsorbed.
Das Inkontaktbringen der an Carotin angereicherten Schicht mit dem Styrol-Divinylbenzol-Copolymerharz kann
in wirksamerer Weise bewirkt werden, indem man die Schicht zuvor mit einem niedrigmolekularen Monoalkohol
verdünnt, welcher für die später erwähnte Elution der Ester eingesetzt wird.
20The carotene-enriched layer can be brought into contact with the styrene-divinylbenzene copolymer resin in a more effective manner by previously diluting the layer with a low molecular weight monoalcohol which is used for the later-mentioned elution of the esters.
20th
Styrol-Divinylbenzol-Copolymerharze adsorbieren hydrophobe Substanzen besser als hydrophile Substanzen. Aufgrund dieser charakteristischen Eigenschaft adsorbiert dieses Harz Carotin, Ester und Alkohol in dieser Reihenfolge. Styrene-divinylbenzene copolymer resins adsorb hydrophobic substances better than hydrophilic substances. Because of Due to this characteristic, this resin adsorbs carotene, ester and alcohol in that order.
Das Copolymerharz, an das die carotinhaltige Schicht adsorbiert worden ist, wird dann mit einem niedrigmolekularen Monoalkohol, vorzugsweise einem niedrigmolekularen C,-C.-Monoalkohol, in Kontakt gebracht, in dem Carotin nicht löslich ist. In dieser Weise werden die in der an Carotin angereicherten Schicht vorhandenen alkohollöslichen Ester in dem Alkohol gelöst. Dabei verbleibt das Carotin in adsorbierter Form an dem Harz. Vorzugsweise verwendet man als niedrigmolekulare Monoalkohole Methanol oder Ethanol. Man kann die niedrigmolekularen Mono-The copolymer resin to which the carotene-containing layer adsorbs is then with a low molecular weight monoalcohol, preferably a low molecular weight C1 -C4 monoalcohol, brought into contact, in the carotene is not soluble. In this way, those present in the carotene-enriched layer become alcohol-soluble Ester dissolved in the alcohol. The carotene remains in adsorbed form on the resin. Preferably the low molecular weight monoalcohols used are methanol or ethanol. The low molecular weight mono-
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alkohole einzeln oder in Kombination miteinander einsetzen. Zur Elution der Ester kann man den niedrigmolekularen Monoalkohol in einer Menge einsetzen, die dem 1- bis 5-fachen des Harzvolumens entspricht. 5Use alcohols individually or in combination with one another. To elute the esters, one can use the low molecular weight Use monoalcohol in an amount that corresponds to 1 to 5 times the volume of the resin. 5
Nach der Abtrennung der Ester wird das Copolymerharz mit einem hydrophoben Lösungsmittel in Kontakt gebracht, in dem Carotin sich ohne weiteres löst, was zur Folge hat, daß das Carotin mit dem Lösungsmittel eluiert wird, wonach man das Eluat gewinnt.After the esters have been separated off, the copolymer resin is brought into contact with a hydrophobic solvent the carotene readily dissolves, with the result that the carotene is eluted with the solvent, whereupon the eluate is obtained.
Bezüglich der Art des hydrophoben Lösungsmittels, in dem das Carotin ohne weiteres löslich ist, ergeben sich keine besonderen Einschränkungen. Bevorzugte Beispiele für Lösungsmittel dieser Art sind Hexan, Chloroform und Petrolether. Man kann diese Lösungsmittel einzeln oder in Kombination miteinander einsetzen. Aus Gründen der Sicherheit insbesondere dann, wenn das gewonnene Carotin für Nahrungsmittelprodukte eingesetzt werden soll, beispielsweise als Nahrungsmittelfarbstoff, ist Hexan als Lösungsmittel besonders bevorzugt.Regarding the type of hydrophobic solvent in which the carotene is readily soluble, there are no particular restrictions. Preferred examples for Such solvents are hexane, chloroform and petroleum ether. You can use these solvents individually or in Use combination with each other. For safety reasons, especially if the carotene obtained to be used for food products, for example as food coloring, is hexane as Solvents particularly preferred.
Zur Elution des Carotins kann man das hydrophobe Lösungsmittel in einer Menge einsetzen, die dem 0,5- bis 2-fachen des Harzvolumens entspricht. In dieser Weise wird es möglich, das adsorbierte Carotin praktisch vollständig zu eluieren.To elute the carotene, the hydrophobic solvent can be used in an amount equal to the 0.5 to 2 times the resin volume. In this way it becomes possible to practically completely remove the adsorbed carotene to elute.
Wenn man die oben angesprochene Maßnahme in einer Säule durchführt, kann man die Säulentemperatur bei 0 bis 800C, vorzugsweise 0 bis 200C, halten, um die Adsorption der an Carotin angereicherten Schicht und die Elution der Ester mit dem niedrigmolekularen Monoalkohol zu begünstigen. Bei diesen Temperaturen steigt die Adsorption des Carotins und damit das Konzentrationsverhältnis. Die Säulentemperatur bei der Elution des Carotins mit dem hydro-If one carries out the action mentioned above in a column can be the column temperature at 0 to 80 0 C, preferably 0 to 20 0 C, hold to the adsorption of the enriched carotene layer and the elution to favor the ester to the low molecular weight mono-alcohol . At these temperatures, the adsorption of the carotene increases and with it the concentration ratio. The column temperature during the elution of the carotene with the hydro-
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phoben Lösungsmittel kann irgendeine Temperatur sein, die unterhalb des Siedepunkts des hydrophoben Lösungsmittels liegt. Das Harz, von dem das Carotin abgetrennt worden ist, kann wiederholt verwendet werden, wenn man das auf dem Harz verbliebene hydrophobe Lösungsmittel durch den für die Elution der Ester verwendeten Alkohol ersetzt.Phobic solvent can be any temperature that is below the boiling point of the hydrophobic solvent lies. The resin from which the carotene has been separated can be used repeatedly if you look at that remaining hydrophobic solvents on the resin are replaced by the alcohol used to elute the esters.
Das in dieser Weise von dem Harz abgetrennte und gewonnene Carotin kann in Abhängigketi von dem Anwendungszweck in der anfallenden Form ohne Abtrennung des hydrophoben Lösungsmittels eingesetzt werden. Vorzugsweise sollte das Lösungsmittel jedoch in üblicher Weise abdestilliert werden.The carotene separated and recovered from the resin in this way may vary depending on the purpose can be used in the resulting form without separating off the hydrophobic solvent. Preferably however, the solvent should be distilled off in the usual way.
Die von dem Harz eluierten Fettsäureniedrigalkylester . können ebenfalls einer Wiederverwendung zugeführt werden.The fatty acid lower alkyl esters eluted from the resin. can also be recycled.
Wie oben bereits erwähnt, besteht das erfindungsgemäße Verfahren darin, die carotinhaltigen natürlichen Öle und Fette einer Alkoholyse mit einem niedrigmolekularen Monoalkohol zu unterwerfen, die Carotin enthaltende und im wesentlichen aus Fettsäureniedrigalkylestern bestehende ölphase zu gewinnen, die Ölphase zur Abtrennung des Carotins mit einem hydrophilen Lösungsmittel und Wasser zu vermischen und das in dieser Weise abgetrennte Carotin zu gewinnen. In dieser Weise wird es möglich, in einfacher Weise das in natürlichen Ölen und Fetten vorhandene Carotin aufzukonzentrieren und zu gewinnen, welches bei der Anwendung der herkömmlichen Reinigungsver-* fahren praktisch vollständig zersetzt und verworfen und nicht einer wirksamen Weiterverwendung zugeführt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren macht keine Hochtemperaturbehandlungen erforderlich und ergibt daher das Carotin in hohen Ausbeuten ohne Verluste durch die Zers'etzung des Carotins. Weiterhin ergeben sich als Nebenprodukt Fettsäureniedrigalkylester, von denen das CarotinAs already mentioned above, there is the inventive Process in it, the carotene-containing natural oils and fats an alcoholysis with a low molecular weight To subjugate monoalcohol, the carotene-containing and consisting essentially of fatty acid lower alkyl esters win oil phase, the oil phase to separate the carotene with a hydrophilic solvent and To mix water and to win the carotene separated in this way. In this way it becomes possible in a simple way to concentrate the carotene present in natural oils and fats and to obtain which one practically completely decomposed and discarded when using conventional cleaning methods is not put to effective further use. The method according to the invention does not make high temperature treatments required and therefore gives the carotene in high yields without losses due to the decomposition of carotene. Furthermore, fatty acid lower alkyl esters arise as a by-product, of which the carotene
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abgetrennt ist.is separated.
Die Carotin enthaltende und im wesentlichen aus Fettsäureniedrigalkylestern bestehende Ölphase wird bei 30 bis 7O0C mit einem hydrophilen.Lösungsmittel und Wasser vermischt, um in dieser Weise die an Carotin angereicherte Schicht zu gewinnen. Die verbleibende hydrophile Lösungsmittelschicht wird auf 10 bis 300C abgekühlt, um eine Ausscheidung der Fettsäureniedrigalkylester zu bewirken. Die Ester werden gewonnen, wobei gleichzeitig das hydrophile Lösungsmittel zurückgewonnen und wiederverwendet wird. Die Rückgewinnung des hydrophilen Lösungsmittels erfordert in diesem Fall lediglich die Anwendung einer geringen Wärmemenge im Vergleich zu der destillativen Rückgewinnung des hydrophilen Lösungsmittels. Man kann das rückgewonnene Lösungsmittel wiederholt zur Elution des Carotins verwenden, nachdem man die Lösungsmittelverluste ausgeglichen und Wasser zugesetzt hat (etwa 1/10 der Menge der Ölphase). In dieser Weise läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren sehr ökonomisch, insbesondere im Hinblick auf den Energieverbrauch, durchführen. The carotene-containing and consisting of fatty acid lower substantially oil phase is mixed at 30 to 7O 0 C with a hydrophilen.Lösungsmittel and water to recover the enriched carotene layer in this manner. The remaining hydrophilic solvent layer is cooled to 10 to 30 ° C. in order to cause the fatty acid lower alkyl esters to precipitate. The esters are recovered while at the same time the hydrophilic solvent is recovered and reused. The recovery of the hydrophilic solvent in this case only requires the application of a small amount of heat compared to the recovery of the hydrophilic solvent by distillation. The recovered solvent can be used repeatedly to elute the carotene after making up the solvent losses and adding water (about 1/10 the amount of the oil phase). In this way, the method according to the invention can be carried out very economically, in particular with regard to energy consumption.
Die Konzentration des Carotins läßt sich in starkem Maße steigern, indem man die oben angesprochene, an Carotin angereicherte Schicht mit einem Styrol-Divinylbenzol-Copolymerharz in Kontakt bringt, welches das Carotin und die verbliebenen Ester adsorbiert. Durch Eluieren des Esters mit einem niedrigmolekularen Monoalkohol von dem Harz und anschließendes Eluieren des Carotins mit einem hydrophoben Lösungsmittel gewinnt man das eluierte Carotin. The concentration of carotene can be increased to a great extent by adding the above-mentioned amount of carotene layer enriched with a styrene-divinylbenzene copolymer resin brings in contact, which adsorbs the carotene and the remaining esters. By eluting the Esters with a low molecular weight monoalcohol from the resin and then eluting the carotene with one hydrophobic solvent, the eluted carotene is recovered.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.The following examples serve to further illustrate the invention.
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Man unterwirft 30 g rohes Palmöl, welches 620 ppm Carotin enthält, durch Zugabe von 10 g Methanol und 0,24 g Natriumhydroxid einer Veresterung unter Bildung der Methylester. Die gebildete Esterschicht wird gesammelt, mit 5 g Wasser gewaschen und anschließend in üblicher.Weise entwässert. Dann wird die Esterschicht in 210 g Methanol gelöst, wonach man 8,5 g Wasser zu der Methanollösung zusetzt und dann während 1 Stunde bei 200C stehenläßt. Man gewinnt die untere Schicht, in der sich Carotin ausgeschieden hat und entfernt verbliebene Spurenmengen von Methanol und Wasser. In dieser Weise erhält man 5,8 g eines Konzentrats, welches 2720 ppm Carotin enthält (Carotinkonzentration: 4,4-fach, Carotingewinnung: 84,8 %).30 g of crude palm oil, which contains 620 ppm of carotene, are subjected to esterification by adding 10 g of methanol and 0.24 g of sodium hydroxide to form the methyl esters. The ester layer formed is collected, washed with 5 g of water and then dehydrated in the usual manner. Then, the Esterschicht is dissolved in 210 g of methanol, after which 8.5 g of water is added to the methanol solution and then allowed to stand for 1 hour at 20 0 C. The lower layer, in which carotene has been excreted, is recovered and the remaining trace amounts of methanol and water are removed. In this way, 5.8 g of a concentrate are obtained which contains 2720 ppm of carotene (carotene concentration: 4.4 times, carotene recovery: 84.8%).
Nach der Abtrennung des Methanols und des Wassers von der oberen Schicht erhält man 23,3 g eines verfärbten Esters, der 97 ppm Carotin enthält.After the methanol and the water have been separated off from the upper layer, 23.3 g of a discolored ester are obtained. which contains 97 ppm carotene.
Man vermischt das in der oben beschriebenen Weise erhaltene Konzentrat (5,8 g), welches 2720 ppm Carotin enthält, mit 40 g Methanol und 1,5 g Wasser, wonach man die Mischung stehenläßt. Nach der Abtrennung des Methanols und des Wassers von der unteren Schicht erhält man 1,2 g eines 1,1 % Carotin enthaltenden Konzentrats.The concentrate obtained in the manner described above (5.8 g), which contains 2720 ppm of carotene, is mixed, with 40 g of methanol and 1.5 g of water, after which the mixture is allowed to stand. After the methanol has been separated off and the water from the lower layer gives 1.2 g of a concentrate containing 1.1% carotene.
Man behandelt 30 g rohes Palmöl, welches 583 ppm Carotin enthält, in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise. Man löst die erhaltene Esterschicht in 450 g Methanol, gibt 45 g Wasser zu der Methanollösung und läßt sie während 1 Stunde bei 600C stehen. Man gewinnt die untere Schicht, in der sich Carotin ausgeschieden hat, und entfernt restliche Spurenmengen von Methanol und Wasser. In dieser30 g of crude palm oil, which contains 583 ppm of carotene, are treated in the manner described in Example 1. The ester layer obtained is dissolved in 450 g of methanol, 45 g of water are added to the methanol solution and it is left to stand at 60 ° C. for 1 hour. The lower layer, in which the carotene was deposited, is recovered and the remaining trace amounts of methanol and water are removed. In this
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Weise erhält man 5,5 g eines 2500 ppm Carotin enthaltenden Konzentrats (Carotinkonzentration: 4,3-fach, Carotingewinnung: 78,6 %).5.5 g of a concentrate containing 2500 ppm of carotene are obtained (carotene concentration: 4.3-fold, carotene recovery: 78.6%).
Nach dem Abkühlen der oberen Schicht auf 200C und dem Stehenlassen scheiden sich 7 g eines verfärbten Esters ab, der 150 ppm Carotin enthält. Nach der Gewinnung des verfärbten Esters gewinnt man 447 g Methanol, 44 g Wasser und 14,7 g Fettsäureniedrigalkylester, der 73 ppm Carotin enthält, zurück. Die in dieser Weise erhaltene Methanollösung kann wiederholt zur Elution des Carotins eingesetzt werden.After the upper layer has cooled to 20 ° C. and left to stand, 7 g of a discolored ester separate out which contains 150 ppm of carotene. After the discolored ester has been recovered, 447 g of methanol, 44 g of water and 14.7 g of fatty acid lower alkyl ester containing 73 ppm of carotene are recovered. The methanol solution obtained in this way can be used repeatedly to elute the carotene.
Man behandelt 30 g rohes Palmöl, weiches 518 ppm Carotin enthält, in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise. Die gebildete Esterschicht wird in 200 g Ethanol gelöst, wonach man die Lösung mit 54 g Wasser versetzt und während 1 Stunde bei 200C stehenläßt. Die untere Schicht, in der sich Carotin ausgeschieden hat, wird gewonnen und von Spurenmengen von Ethanol und Wasser befreit. In dieser Weise erhält man 8,0 g eines 1400 ppm Carotin enthaltenden Konzentrats (Carotinkonzentration: 2,7-fach, Carotingewinnung: 72,1 %).30 g of crude palm oil containing 518 ppm of carotene are treated in the manner described in Example 1. The Esterschicht formed is dissolved in 200 g of ethanol, after which the solution is treated with 54 g of water and allowed to stand for 1 hour at 20 0 C. The lower layer, in which carotene is excreted, is recovered and freed from trace amounts of ethanol and water. In this way, 8.0 g of a concentrate containing 1400 ppm of carotene are obtained (carotene concentration: 2.7-fold, carotene recovery: 72.1%).
Nach der Abtrennung des Wassers und des Ethanols von der
oberen Schicht erhält man 21,0 g eines 175 ppm Carotin enthaltenden verfärbten Esters.
30After the water and the ethanol have been separated off from the upper layer, 21.0 g of a discolored ester containing 175 ppm of carotene are obtained.
30th
Man behandelt 30 g rohes Palmöl, welches 530 ppm Carotin enthält, in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise. Man löst die gebildete Esterschicht in 200 g Isopropanol und versetzt die Lösung mit 147 g Wasser, wonach man30 g of crude palm oil, which contains 530 ppm of carotene, are treated in the manner described in Example 1. The ester layer formed is dissolved in 200 g of isopropanol and 147 g of water are added to the solution, after which one
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während einer Stunde bei 2O0C stehenläßt. Man gewinnt die obere Schicht, in der sich Carotin ausgeschieden hat, und befreit sie von restlichen Spurenmengen von Isopropanol und Wasser. In dieser Weise erhält man 16,8 g eines 866 ppm Carotin enthaltenden Konzentrats (Carotinkonzentration: 1,6-fach,. Carotingewinnung: 90,9 %).lets stand at 2O 0 C for one hour. The upper layer, in which the carotene has been excreted, is recovered and freed from remaining trace amounts of isopropanol and water. In this way, 16.8 g of a concentrate containing 866 ppm of carotene are obtained (carotene concentration: 1.6-fold, carotene recovery: 90.9%).
Man behandelt 30 g rohes Palmöl, welches 600 ppm Carotin enthält, in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise. Man löst die gebildete Esterschicht in 200 g Aceton und versetzt die Lösung mit 45 g Wasser, wonach man während einer Stunde bei 200C stehenläßt. Man gewinnt die obere30 g of crude palm oil, which contains 600 ppm of carotene, are treated in the manner described in Example 1. Dissolve the Esterschicht formed in 200 g of acetone and the solution is mixed with 45 g of water, after allowed to stand for one hour at 20 0 C. You win the top one
15· Schicht, in der sich Carotin ausgeschieden hat,' und befreit sie von Spurenmengen von Aceton und Wasser. In dieser Weise erhält man 14,8 g eines 990 ppm Carotin enthaltenden Konzentrats (Carotinkonzentration: 1,7-fach, Carotingewinnung: 81,4 %).15 · Layer in which carotene has been excreted 'and removes trace amounts of acetone and water. In in this way, 14.8 g of a concentrate containing 990 ppm of carotene are obtained (carotene concentration: 1.7 times, Carotene recovery: 81.4%).
Man behandelt 30 g rohes Palmöl, welches 670 ppm Carotin enthält, in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise. Man versetzt die gebildete Esterschicht mit 220 g einer 4 Gew.-% Wasser enthaltenden Methanollösung· Nach dem guten Durchmischen zentrifugiert man die Lösung bei 200C. Man gewinnt die untere Schicht und entwässert sie. Nach dem Hindurchführen der Lösung durch eine mit 20 ml pulverförmigen Styrol-Divinylbenzol-Copolymerharzes gefüllten Säule bei 200C, führt man 100 ml Methanol mit einer Raumgeschwindigkeit von 3,5 h durch die Säule, um die .Ester zu eluioren und abzutrennen. Anschließend führt man 30 ml Hexan durch die Lösung, um Carotin zu eluieren und abzutrennen. Nach der Abdestillation des Hexans aus dem Eluat erhält man 0,12 g eines 13,2 % Carotin ent-30 g of crude palm oil, which contains 670 ppm of carotene, are treated in the manner described in Example 1. The ester layer formed is mixed with 220 g of a methanol solution containing 4% by weight of water. After thorough mixing, the solution is centrifuged at 20 ° C. The lower layer is recovered and dehydrated. After passing the solution through a filled with 20 ml of powdery styrene-divinylbenzene copolymer resin column at 20 0 C., 100 ml of methanol leads with a space velocity of 3.5 h through the column to the .Ester to eluioren and detach. Subsequently, 30 ml of hexane are passed through the solution in order to elute and separate off carotene. After the hexane has been distilled off from the eluate, 0.12 g of a 13.2% carotene component is obtained
BAD ORK31NALBAD ORK31NAL
TER MEER -MÜLLER ■ STEINMfI-STKH Lion Corp.TER MEER -MÜLLER ■ STEINMfI-STKH Lion Corp.
haltenden Konzentrats. (Carotinkonzentration: 197-fach, Carotingewinnung: 78,8 %).holding concentrate. (Carotene concentration: 197-fold, carotene recovery: 78.8%).
Verqleichsbeispiel
5 Comparative example
5
Man unterwirft 30 g rohes Palmöl, welches 620 ppm Carotin enthält, einer Veresterung unter Bildung des Methylesters durch Zugabe von 10 g Methanol und 0,24 g Natriumhydroxid. Man gewinnt die gebildete Esterschicht und wäscht sie mit 5g Wasser, wonach man den Ester in 100 ml Methanol löst. Man führt die Lösung des Esters in Methanol durch eine mit 100 ml pulverförmigen Styrol-Divinylbenzol-Copolymerharzes gefüllte Säule bei 800C in der Weise, daß das Carotin, der Palmölmethylester und das nichtumgesetzte PaImöl adsorbiert werden. Dann führt man 200 ml Methanol mit einer Raumgeschwindigkeit von 2 h durch die Säule, um den Ester und das nichtumgesetzte Palmöl zu eluieren und abzutrennen. Dann führt man 100 ml η-Hexan durch die Säule zur Elution und Abtrennung des Carotins. Nach dem Abdestillieren des Hexans aus dem Eluat erhält man 0,35 g eines 3,9 % Carotin enthaltenden Konzentrats (Carotinkonzentration: 63-fach, Carotingewinnung: 73 %).30 g of crude palm oil, which contains 620 ppm of carotene, are subjected to esterification with formation of the methyl ester by adding 10 g of methanol and 0.24 g of sodium hydroxide. The ester layer formed is recovered and washed with 5 g of water, after which the ester is dissolved in 100 ml of methanol. The solution of the ester is carried out in methanol by one with 100 ml powdery styrene-divinylbenzene copolymer resin column filled at 80 0 C in such a manner that the carotene, the Palmölmethylester and the unreacted PaImöl be adsorbed. 200 ml of methanol are then passed through the column at a space velocity of 2 hours in order to elute and separate off the ester and the unreacted palm oil. 100 ml of η-hexane are then passed through the column to elute and separate off the carotene. After the hexane has been distilled off from the eluate, 0.35 g of a concentrate containing 3.9% carotene is obtained (carotene concentration: 63-fold, carotene recovery: 73%).
Die oben beschriebene Verfahrensweise wird bei unterschiedlichen Säulentemperaturen bezüglich der ElutionThe procedure described above is used for different Column temperatures related to elution
der Ester mit Methanol durchgeführt. Die Ergebnisse sind in der beigefügten Zeichnung zusammengefaßt, in der die
Konzentration des Carotins gegen die Säulentemperatur aufgetragen ist.
30the ester carried out with methanol. The results are summarized in the accompanying drawing, in which the concentration of carotene is plotted against the column temperature.
30th
LION CORPORATION EAP-275LION CORPORATION EAP-275
Nummer:
Int. Cl.4:
Anmeldetag:
Offenlegungstag:Number:
Int. Cl. 4 :
Registration date:
Disclosure date:
C 07 C 175/00C 07 C 175/00
13. Juni 1985 9. Januar 1986June 13, 1985 January 9, 1986
(-fach) s 10° (-fold) s 10 °
H EHH EH
J_J_
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10 20 30 40 50 60 70 80 9010 20 30 40 50 60 70 80 90
SÄULENTEMPERATUR BEI DER ELUTION DER ESTER MIT METHANOL (0C)COLUMN TEMPERATURE IN THE ELUTION OF ESTERS WITH METHANOL ( 0 C)
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