DE69013702T2

DE69013702T2 - Verfahren zur Extraktion und Abscheidung und Vorrichtung zur Verwendung von überkritischem Druck.

Info

Publication number: DE69013702T2
Application number: DE69013702T
Authority: DE
Inventors: Sakae Higashidate; Muneo Saito; Yoshio Yamauchi
Original assignee: Japan Spectroscopic Co Ltd
Current assignee: Jasco Corp
Priority date: 1989-01-23
Filing date: 1990-01-17
Publication date: 1995-03-16
Anticipated expiration: 2010-01-18
Also published as: DE69013702D1; EP0379963A1; JP2839276B2; EP0379963B1; US5013443A; JPH02194802A

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verfahren und eine Vorrichtung zur Separation bestimmter Komponenten aus einem Stoff, insbesondere zur Separation von Olefinen aus Fischöl.

Beschreibung des Standes der Technik

Ein Verfahren zur Extraktion von Fischöl ist aus der JP-A 61 220 702 bekannt, die die Extraktion vielfach ungesättigter hoher und niedriger Fettsäuren aus Fischöl unter Verwendung eines überkritischen Fluids offenbart. Die extrahierten Komponenten können jedoch nicht wirksam von dem überkritischen Fluid abgetrennt werden.
Aus der JP-A 62 181 398 geht hervor, daß man eine Anreicherung von Eicosapentaensäure und Docosahexaensäure aus Fisch- oder Seetieröl, beispielsweise eine hohe Anreicherung von Eicosapentaensäure, unter Verwendung von Silikagelkügelchen erreichen kann. Das Fischöl wurde mit diesen Silikagelkügelchen vermischt und gerührt, wobei man farblose und geruchlose Öle erhielt. Nachteilig ist, daß beide Säuren im Anschluß an dieses Verfahren miteinander vermischt sind.
Ein sicheres und billiges Extraktionsverfahren, das ungiftig, unschädlich und geruchlos ist, ist zum Beispiel in der Lebensmittel-, Parfum-, Pharma- und der Kosmetik-Industrie gefragt.
Fischöle enthalten beispielsweise etwa 10 % 5, 8, 11, 14, 17-Eicosapentaensäure (nachfolgend als EPA bezeichnet) mit fünf Doppelbindungen oder etwa 10 % 4, 7, 10, 13, 16, 19-Docosahexaensäure (nachfolgend als "DHA" bezeichnet) mit sechs Doppelbindungen als Fettsäure, die Triglyceride bildet. Ein EPA-methlyester und ein DHA-methylester erregen auf medizinischem Gebiet als physiologisch aktive Verbindungen, die bei der Behandlung von Arteriosklerose und Myocardinfarkten wirksam sind, Aufmerksamkeit.
Es wurde bisher versucht, diese Methylester aus Methylesterverbindungen von Fischölen zum Beispiel durch fraktionierte Destillation, Flüssigkeitschromatographie oder ähnliches anzureichern und zu reinigen.
Diese Methylester weisen pro Molekül jedoch zahlreiche Doppelbindungen auf, so daß sie unter Einwirkung von Hitze und Sauerstoff leicht denaturieren.
Die fraktionierte Destillation und die Flüssigkeitschromatographie, die die Teilschritte einer Erwärmung und eines ungeschützten Freiliegens des Extrakts über einen langen Zeitraum während der Duchführung des Verfahrens umfassen, werfen das Problem der Denaturierung auf.
Als Flüssigkeitschromatographie-Methode ist ein Verfahren zur Separation und Analyse von Olefinen, insbesondere in der cis-Form, unter Verwendung einer mit Silbernitrat beschichteten Silikagelsäule bekannt und ein Verfahren zu Separation eines EPA-methylesters oder DHA-methylesters unter Verwendung dieser Methode wurde beschrieben.
Bei dieser Methode neigt jedoch die Substanz, die separiert werden soll, während des Entfernens des in der Fraktion enthaltenen organischen Lösungsmittels zur Denaturierung durch Hitze.
Im Gegensatz hierzu hat vor kurzem anstelle der fraktionierten Destillation und der Flüssigkeitschromatographie die Extraktion und Separation unter Verwendung eines überkritischen Fluids, beispielsweise von Kohlendioxid, das unter vergleichsweise milden Bedingungen gehandhabt werden kann, Aufmerksamkeit auf sich gezogen.
Bei einer Temperatur, die unterhalb einer bestimmten kritischen Temperatur liegt, nimmt eine Substanz bei Veränderung der Temperatur und des Drucks einen festen, flüssigen oder gasförmigen Zustand ein, wenn jedoch die Temperatur die kritische Temperatur übersteigt, kann die Substanz nicht mehr einen flüssigen Zustand einnehmen, auch wenn ein noch so hoher Druck auf diese einwirkt. Eine Flüssigkeit in diesem Zustand wird überkritisches Fluid genannt und weist charakteristische physikalische Eigenschaften auf, die bei gewöhnlichem Gas und gewöhnlicher Flüssigkeit nicht beobachtet werden.
Beispielsweise ist die Dichte eines überkritischen Fluids vielhundertmal höher als die eines Gases, nahezu so hoch wie die einer Flüssigkeit, ihre Viskosität jedoch entspricht im wesentlichen der eines Gases. Ihr Diffusionskoeffizient beträgt etwa 1/100 des Diffusionskoeffizienten eines Gases und ist vielhundertmal größer als der einer Flüssigkeit.
Es ist daher naheliegend, daß die Verwendung eines überkritischen Fluids die Bewegungs- und Verteilungsvorgänge. sowie weitere physikalisch-chemische Vorgänge einer Substanz mehr beschleunigt als die Verwendung einer Flüssigkeit. Dies hat zur Folge, daß die Verwendung eines überkritischen Fluids als Extraktions- Lösungsmittel oder als Lösungsmittel einer mobilen Phase eine wirkungsvollere Extraktion erlaubt.
Das herkömmliche Verfahren und die herkömmliche Vorrichtung zur Extraktion und Separation unter Verwendung eines überkritischen Fluids weisen jedoch den Nachteil auf, daß ein hohes Konzentrationsverhältnis der Komponenten, beispielsweise von EPA-methylester und DHA-methylester, nicht erhalten werden kann.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Demzufolge ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben beschriebenen Probleme des Standes der Technik zu lösen und ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Extraktion und Separation unter Einsatz eines überkritischen Fluids bereitzustellen, wobei eine Separation und Extraktion bei einem hohen Konzentrationsverhältnis ermöglicht und die Denaturierung des Extraktes verhindert wird.
Untersuchungen der hiesigen Erfinder mit diesem Ziel führten zu dem Ergebnis, daß ein hohes Konzentrationsverhältnis ohne Herbeiführung einer Denaturierung des Extraktes erreicht wird, indem man den Extraktionsvorgang unter milden Bedingungen, die bei Verwendung eines überkritischen Fluids eingehalten werden können, und eine Chromatographie kombiniert, wobei der Vorteil der Selektivität einer mit Silbernitrat beschichteten Silikagelsäule wahrgenommen wird. Die vorliegende Erfindung wurde auf der Grundlage dieser Beobachtung gemacht.
Zunächst wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Separation bestimmter Komponenten aus einem Stoff, insbesondere zur Separation von Olefinen aus Fischöl, gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 bereitgestellt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Extraktion und Separation unter Verwendung eines überkritischen Fluids bereitgestellt, das umfaßt: ein Extraktionsverfahren zur Extraktion einer bestimmten Komponente aus einem veresterten Fischöl mittels eines überkritischen Kohlendioxid-Fluids; sowie ein Separationsverfahren zur Separation eines EPA-methylesters oder eines DHA- methylesters, bei dem man das die extrahierte Komponente enthaltende überkritische Fluid auf eine mit Silbernitrat beschichtete Silikagelsäule gibt, um den EPA-methylester mit dem überkritischen Kohlendioxid-Fluid und den DHA-ester mit dem überkritischen Kohlendioxid-Fluid mit einem Alkoholzusatz zu eluieren.
Darüberhinaus wird gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Separation bestimmter Komponenten aus einem Stoff, insbesondere zur Separation von Olefinen aus Fischöl, gemäß dem unabhängigen Anspruch 4 bereitgestellt.
Ein besonderer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitsstellung einer Vorrichtung zur Extraktion und Separation unter Verwendung eines überkritischen Fluids, umfassend: einen Fluidversorgungsabschnitt für die Zuführung eines überkritischen Kohlendioxid-Fluids, gegebenenfalls zusammen mit einem aus Alkohol bestehenden Schleppmittel; einen Extraktionsabschnitt zur Extraktion einer bestimmten Komponente aus dem veresterten Fischöl mittels des überkritischen Kohlendioxid-Fluids, das aus dem Fluidversorgungsabschnitt zugeführt wird; und einen Separationsabschnitt, der zur Einführung eines überkritischen Fluids, welches die extrahierte Komponente enthält, eine Säule aufweist, die mit Silbernitrat-beschichtetem Silikagel gefüllt ist, wobei die extrahierte Komponente adsorbiert und festgehalten wird und wobei diese einen EPA-ester mit Hilfe eines überkritischen Fluids und einen DHA-ester mit Hilfe eines überkritischen Fluids und gegebenenfalls eines Schleppmittels separiert und eluiert.
Da eine bestimmte Komponente durch das überkritische Fluid aus dem Stoff extrahiert wird, können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Extraktion und Separation unter Verwendung eines überkritischen Fluids unterschiedliche Komponenten mit hoher Geschwindigkeit und wirkungsvoll extrahiert werden.
Da das die extrahierte Komponente enthaltende überkritische Fluid mittels einer Säule separiert wird, die mit einem mit Silbernitrat beschichteten Silikagel gefüllt ist, können vornehmlich Olefine, insbesondere Olefine in der cis-Form, separiert werden.
Wenn der Extraktionsvorgang unter Verwendung eines überkritischen Kohlendioxid-Fluids nach dem Verfahren oder mit der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, ist es möglich, einen in einem methylveresterten Fischöl enthaltenen EPA-methylester und einen DHA-methylester unter milden Bedingungen zu erhalten, wobei keine besonders hohe Erwärmung oder lange Verweilzeit an der Luft erforderlich sind und wobei diese im wesentlichen ohne Herbeiführung einer Denaturierung der zahlreichen Doppelbindungen extrahiert werden.
Aufgrund der Separation der extrahierten Substanz unter Verwendung eines mit Silbernitrat beschichteten Silikagels ist es möglich, einen EPA-methylester und einen DHA-methylester von hoher Reinheit zu erhalten, wobei die Besonderheit der mit Silbernitrat beschichteten Säule bezüglich der Olefine in cis-Form ausgenutzt wird.
ln diesem Fall ist ein Erwärmen, das nach dem Stand der Technik beispielsweise zur Entfernung des organischen Lösungsmittels der Flüssigkeitschromatographie erforderlich ist, unnötig, da das überkritische Kohlendioxid-Fluid bei gewöhnlicher Temperatur und gewöhnlichem Druck sofort verdampft.
Dementsprechend weist im wesentlichen keiner der Methylester irgendeine durch Hitze hervorgerufene Denaturierung auf.
Die obigen Ausführungen sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung ihrer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 stellt eine erläuternde Ansicht einer Ausführungsform einer Extraktions- und Separationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dar, bei der ein überkritisches Fluid verwendet wird;
Fig. 2 ist eine erläuternde Ansicht der Ergebnisse einer Gaschromatographieanalyse eines methlveresterten Fischöls;
Fig. 3 stellt eine erläuternde Ansicht der Ergebnisse einer Gaschromatographieanalyse einer ersten Fraktion dar, die in einer Ausführungsform einer gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Vorrichtung gesammelt wurde;
Fig. 4 stellt eine erläuternde Ansicht der Ergebnisse einer Gaschromatographieanalyse einer zweiten Fraktion dar, die in einer Ausführungsform einer gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Vorrichtung gesammelt wurde;
Fig. 5 stellt eine erläuternde Ansicht der Ergebnisse einer Gaschromatographieanalyse einer dritten Fraktion dar, die in einer Ausführungsform einer gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Vorrichtung gesammelt wurde;
Fig. 6 stellt eine erläuternde Ansicht der Ergebnisse einer Gaschromatographieanalyse einer vierten Fraktion dar, die in einer Ausführungsform einer gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Vorrichtung gesammelt wurde;
Fig. 7 stellt einer erläuternde Ansicht der Ergebnisse einer Gaschromatographieanalyse einer fünften Fraktion dar, die in einer Ausfühmngsform einer gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Vorrichtung gesammelt wurde.

BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen erläutert, wobei es jedoch selbstverständlich ist, daß die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt ist.
Fig. 1 zeigt den Aufbau einer Ausführungsform einer Extraktions- und Separationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der ein überkritisches Fluid verwendet wird.
Die in Fig. 1 dargestellte Extraktions- und Separationsvorrichtung umfaßt einen Fluidversorgungsabschnitt (10), einen Extraktionsabschnitt (12), einen Separationsabschnitt (14) und einen Fraktionierungsabschnitt (16).
Der Fluidversorgungsabschnitt (10) besteht aus einer Kohlendioxidbombe (20), einer mit dem Auslaß der Bombe (20) verbundenen Pumpe (22), einem Ethanoltank (24) und einer mit der Auslaßöffnung des Ethanoltanks (24) verbundenen Pumpe (26).
Ein Zuflußrohr (28) der Pumpe (26) steht in Verbindung mit dem Zuflußrohr (30) der Pumpe (22), so daß verflüssigtes Kohlendioxid und nötigenfalls Ethanol dem Extraktionsabschnitt (12) zugeführt werden können. Der Extraktionsabschnitt (12) besteht aus einem Wärmeaustauscher (32), einem Hexagon-Ventil (34) und einem Extraktionsbehälter (36).
Der Wärmeaustauscher (32) erwärmt das verfiüssigte Kohlendioxid, das aus dem Zuflußrohr (30) zugeführt wird, auf eine Temperatur von 40 ºC, wobei das Kohlendioxid in die Phase eines überkritischen Fluids überführt wird.
Das Hexagon-Ventil (34) weist die Verbindungsöffnungen A, B, C, D, E und F auf und aus Figur 1 geht hervor, daß die Verbindungsöffnung A mit der Verbindungsöffnung F, beziehungsweise die Verbindungsöffnung B mit der Verbindungsöffnung C und die Verbindungsöffnung D mit der Verbindungsöffnung E in Verbindung stehen.
Die Verbindungsöffnung A des Hexagon-Ventils (34) ist mit dem Wärmeaustauscher (32) verbunden und die Verbindungsöffnung F steht mit dem Extraktionsbehälter (36) in Verbindung.
Das von dem Wärmeaustauscher (32) hergestellte überkritische Fluid wird demnach dem Extraktionsbehälter (36) zugeführt, in dem ein bestimmter Extraktionsvorgang durchgeführt wird.
Das Auslaßrohr des Extraktionsbehälters (36) ist mit der Verbindungsöffnung C verbunden. Wie oben beschrieben, ist die Verbindungsöffnung C mit der Verbindungsöffnung B in Fig. 1 verbunden und das aus dem Extraktionsbehälter (36) fiießende Fluid wird dem Separationsabschnitt (14) durch das Hexagon-Ventil (34) zugeführt.
Die Verbindungsöffnung D des Hexagon-Ventils (34) steht mit der Luft durch ein Ventil (38) in Verbindung und die Verbindungsöffnung E ist geschlossen.
Der Separationsabschnitt (14) besteht aus einem Hexagonventil (40) und einer mit Silbernitrat beschichteten Silikagelsäule (42).
Das Hexagon-Ventil (40) weist die Verbindungsöffnungen G, H, I, J, K und L auf und in Fig. 1 stehen die Verbindungsöffnung G mit der Verbindungsöffnung L, beziehungsweise die Verbindungsöffnung H mit der Verbindungsöffnung I und die Verbindungsöffnung J mit der Verbindungsöffnung K in Verbindung.
Das überkritische Fluid, das den Extrakt enthält und aus dem Extraktionsabschnitt (12) zugeführt wurde, wird zur Säule (42) mit Silbernitrat durch die Verbindungsöffnungen G und L geleitet und das aus der Säule (42) mit Silbernitrat herausfließende Fluid wird dem Fraktionierungsabschnitt (16) durch die Verbindungsöffnungen I und H und einen Mehrbanddetektor (Multi-wavelenght detector) (MULTI-330) (44) zugeführt.
Die Verbindungsöffnung K des Hexagon-Ventils (40) ist geschlossen und die Verbindungsöffnung J steht über ein Ventil (46) mit der Luft in Verbindung.
Der Fraktionierungabschnitt (16) besteht aus einem Druckregler (48) und einem Überdruckventil (50).
Der Druckregler (48) ermittelt den Gegendruck des Rohres (52), durch welches das den separierten Extrakt enthaltende überkritische Kohlendioxid-Fluid auf dem Weg durch den Detektor (44) geführt wird, und bewirkt eine Prozeßsteuerung in der Weise, daß der Druck in dem Rohr (52) durch Steuerung des Öffnungsgrades des Überdruckventils (50) konstant gehalten wird.
Das Überdruckventil (50) weist ein kleines inneres Volumen auf, um ein durch die Ansammlung von Extrakten hervorgerufenes Verschließen zu verhindern.
Ein mit dem Überdruckventil (50) verbundenes Extraktabflußrohr (54) steht in Verbindung mit einem Fraktionssammler (56) für die Fraktionierung. Die Extraktions- und Separationsvorrichtung dieser Ausführungsform hat im wesentlichen den oben beschriebenen Aufbau. Ihr Betrieb wird im nachfolgenden erläutert.
Zunächst wird ein beliebiger Stoff in den Extraktionsbehälter (36) eingebracht. Der Druck des Fraktionierungsabschnitts (16) wird auf einen Druck eingestellt, der höher als der kritische Druck ist und die Temperatur des Wärmeaustauschers (32) und die Temeperaturen des Extraktionsbehälters (36) und der Säule (42) werden auf einer Temperatur gehalten, die über der kritischen Temperatur liegt.
Verflüssigtes Kohlendioxid wird dann aus der Kohlendioxidbombe (20) aus dem Fluidversorgungsabschnitt (10) mit Hilfe der Pumpe (22) dem Extraktionsabschnitt (12) zugeführt. Bis zu diesem Punkt kam die Pumpe (26) noch nicht zum Einsatz, so daß Ethanol aus dem Ethanoltank (24) nicht zugeführt wurde.
Wenn das verflüssigte Kohlendioxid in dem Zuflußrohr (30) den Wärmeaustauscher (32) erreicht, wird die Temperatur des Kohlendioxids höher als die kritische Temperatur, wobei ein überkritisches Fluid entsteht. Das überkritische Kohlendioxid-Fluid wird durch die Verbindungsöffnungen A und F des Hexagon- Ventils (34) dem Extraktionsbehälter (36) zugeführt und extrahiert die jeweilige Komponente aus dem Stoff.
Da ein überkritisches Fluid, wie oben beschrieben, schneller bewegt und dispergiert werden kann als eine Flüssigkeit, wird eine wirtschaftliche Extraktion durchgeführt.
Da die Temperatur während der Extraktion etwa 40 ºC beträgt, wird darüberhinaus durch die Wärme kaum eine Denaturierung hervorgerufen.
Das überkritische Fluid, das an der Extraktion teilgenommen hat, wird erneut zu dem Hexagon-Ventil (34) gefördert und dem Hexagon-Ventil (40) des Separationsabschnitts (14) durch die Verbindungsöffnungen C und B zugeführt.
Das Hexagon-Ventil (40) führt das die extrahierten Komponenten enthaltende überkritische Fluid durch die Verbindungsöffnungen G und L der Säule (42) mit Silbernitrat zu.
Aufgrund der Wechselwirkung zwischen den Silberionen und den Olefinen, insbesondere in der cis-Form, werden die Olefine in der cis-Form in der Säule (42) mit Silbernitrat vorzugsweise adsorbiert und separiert.
Das Hexagon-Ventil (34) wird dann so eingestellt, daß eine Verbindung der Strecken A-B, beziehungsweise C-D und E-F, dargestellt durch die unterbrochenen Linien in Figur 1, besteht.
Dies führt zu dem Ergebnis, daß der Extraktionsbehälter (36) von dem Durchflußweg des überkritischen Fluids abgetrennt ist und daß das überkritische Kohlendioxid-Fluid über die Hexagon-Ventile (34) und (40) der Säule (42) mit Silbernitrat direkt vom Wärmeaustauscher (32) zugeführt wird.
Die durch das mit Silbernitrat beschichtete Kieselgel in der Säule (42) adsorbierten Komponenten werden nacheinander separiert, in der Reihenfolge der Löslichkeit in dem überkritischen Kohlendioxid-Fluid abgelassen und durch das Hexagon-Ventil (40) und den Detektor (44) dem Fraktionierungsabschnitt (16) zugeführt.
Indem man den Druckregler (48) des Fraktionierungsabschnitts (16) so einstellt, daß der Druck sequentiell ansteigt, wobei die Löslichkeiten der entsprechenden Komponenten, die an die Säule (42) adsorbiert sind, verändert werden, kann eine noch zuverlässigere und wirtschaftlichere Fraktionierung durchgeführt werden.
Außerdem ist es auch möglich, beispielsweise einen DHA-methylester in einem guten Zustand zu eluieren, indem man nötigenfalls eine kleine Menge Ethanol als Schleppmittel aus dem Ethanoltank (24) durch eine Pumpe (26) zuführt.
Der Betrieb einer Extraktion und einer Fraktionierung eines EPA-methylesters und eines DHA-methylesters aus Fischöl unter Verwendung der Vorrichtung dieser Ausführungsform wird nachfolgend erläutert.
Die Säule (42) mit Silbernitrat wurde hergestellt, indem man 1 g Silbernitrat in 50 ml Acetonitril löste, mit Hilfe von Ultraschall 10 g Silikagel (Durchmesser 10 - 20 um, Porengröße: 6 nm, das heißt 60 Å) in der Lösung dispergierte, die Lösung unter verringertem Druck fest werden ließ und 6 g des so erhaltenen Produktes in trockenem Zustand in ein rostfreies Stahlrohr gab (innerer Durchmesser: 10 mm, Länge: 125 mm). Ein Kapillargaschromatograph (5890 A, hergestellt von HP) wurde zur Bestimmung der Reinheit jeder Fraktion verwendet. Der Stoff wurde in Hexan oder Dichlormethan im Verhältnis von 10mg/ml oder 20mg/ml gelöst und 1 ul dieser Lösung wurde verwendet.
Fig. 2 zeigt die Ergebnisse einer Gaschromatographieanalyse des methylveresterten Fischöls.
Wie aus Figur 2 deutlich hervorgeht, konnte jede Gmppe von C&sub1;&sub4; bis C&sub2;&sub2; hervorragend beobachtet werden und das Flächenverhältnis eines EPA- methylesters betrug im Vergleich zu allen Peaks mit Ausnahme des Lösungsmittelpeaks 12 % und das Flächenverhältnis eines DHA-methylesters betrug 13%.
Daraufhin wurden 0,5 ml (0,445 g ) eines Fischöl-methylesters in den Extraktionsbehälter (36) der Vorrichtung der Ausführungsform gegeben, um eine Extraktion und Separation unter Verwendung eines überkritischen Kohlendioxid- Fluids durchzuführen. Der Extraktionsbehälter (36) wurde mit der Säule (42) 20 Minuten unter Einhaltung der Bedingung verbunden, daß die Strömungsgeschwindigkeit des verflüssigten Kohlendioxids 9 ml/min betrug und der Druck der Säule (42) an der Ausgangsöffnung 80 x 1,01325 x 10&sup5; Pa, entsprechend 80 atm, betrug. Die während dieser Zeit extrahierten Komponenten wurden durch die Säule (42) adsorbiert und festgehalten.
Der Extraktionsbehälter (36) wurde dann von dem Fluiddurchflußweg abgetrennt und dieser Zustand wurde weitere 160 Minuten beibehalten.
Eine erste Fraktion wurde während eines Zeitraums von 110 Minuten nach Betriebsbeginn gesammelt und eine zweite Fraktion wurde während eines Zeitraums von 110 Minuten bis 180 Minuten nach Betriebsbeginn gesammelt.
Der Druck am Ausgang der Säule (42) wurde daraufhin auf 120 x 1,01325 x 10&sup5; Pa, entsprechend 120 atm, erhöht und eine dritte Fraktion wurde 70 Minuten gesammelt.
Daraufhin wurde der Druck am Ausgang der Säule auf 200 x 1,01325 x 10&sup5; Pa, entsprechend 200 atm, erhöht und eine vierte Fraktion wurde 60 Minuten gesammelt.
Abschließend wurde eine fünfte Fraktion über einen Zeitraum von 60 Minuten gesammelt, wobei man den Druck von 200 x 1,01325 x 10&sup5; Pa, entsprechend 200 atm, am Ausgang der Säule beibehielt und wobei die Bedingung eingehalten wurde, daß die Strömungsgeschwindigkeit des verflüssigten Kohlendioxids 5 ml/min und die Strömungsgeschwindigkeit des Ethanols 0,1 ml/min betrugen.
Die Ergebnisse der Gaschromatographieanalysen der nach dem oben beschriebenen Verfahren erhaltenen jeweiligen Fraktionen sind in den Figuren 3 bis 7 wiedergegeben.
Figur 3 zeigt das Ergebnis einer Gaschromatographieanalyse der ersten Fraktion. Aus Fig. 3 geht deutlich hervor, daß C&sub1;&sub6; und C&sub1;&sub8; enthalten sind und daß kleine Mengen von C&sub1;&sub4;, C&sub2;&sub0; und C&sub2;&sub2; ebenfalls eluiert werden, wobei Peaks, die einem EPA-methylester oder einem DHA-methylester entsprechen, jedoch nicht beobachtet werden.
In Fig. 4 dagegen, die das Ergebnis einer Gaschromatographieanalyse der zweiten Fraktion zeigt, nimmt ein EPA-methylester als Haupbestandteil 57 % ein. C&sub1;&sub8; und C&sub2;&sub0; werden jedoch ebenso beobachtet und deren Gesamtmenge beträgt 39 %.
Fig. 5 zeigt das Ergebnis einer Gaschromatographieanalyse der dritten Fraktion. Ein EPA-methylester nimmt als Hauptbestandteil 93 % ein - Obwohl eine kleine Menge C&sub2;&sub2; eluiert wird, wird ein Peak, der einem DHA-methylester entspricht, nicht beobachtet.
Demzufolge ist es möglich, einen EPA-methylester in einer hohen Reinheit durch Sammeln der dritten Fraktion zu erhalten.
Fig. 6 zeigt das Ergebnis einer Gaschromatographieanalyse der vierten Fraktion. Ein EPA-methylester nimmt 46 % ein, ein DHA-methylester 18 % und ein nach dem DHA-methylester beobachteter Peak 20 %.
Es kann daher nicht festgestellt werden, daß entweder der EPA-methylester oder der DHA-methylester in hoher Reinheit vorliegen.
Wie in Fig. 7 dargestellt, nimmt jedoch in der fünften Fraktion ein DHA-methylester 82 % ein. Ein EPA-methylester ist kaum vorhanden und der in Figur 4 nach dem DHA-methylester beobachtete Peak ist auf lediglich 7 % verringert.
Aus Fig. 7 geht somit hervor, daß ein DHA-methylester in hoher Reinheit durch die fünfte Fraktion erhalten werden kann.
Diese Ergebnisse sind gemeinsam in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1 EPA - methylester DHA-methylester Gegenstand der Analyse Gesamtmenge (mg) Gewichts% Gehalt (mg) Fischöl Fraktion
Auf diese Weise ist es gemäß der Ausführungsform des Verfahrens und der Vorrichtung zur Extraktion und Separation der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines überkritischen Fluids möglich, einen in einem methylveresterten Fischöl enthaltenen EPA-methylester und einen DHA-methylester wirtschaftlich und mit hoher Reinheit zu separieren und zu extrahieren.
Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform ein EPA-methylester und ein DHA- methylester aus einem Methylester einer aliphatischen Säure eines Fischöls extrahiert wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt und ist bei der Extraktion und Separation anderer Komponenten in hoher Reinheit, insbesondere von Olefinen in cis-Form, aus anderen Stoffen, anwendbar.
Da der Extraktionsvorgang durch das überkritische Fluid erfolgt und das überkritische Fluid die extrahierten Komponenten enthält, die durch die mit Silbernitrat beschichtete Säule separiert werden, ist die effiziente Separation einer bestimmten Komponente aus unterschiedlichen Stoffen unter milden Bedingungen, wie oben beschrieben, möglich, wenn man nach dem Extraktions- und Separationsverfahren der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines überkritischen Fluids vorgeht.
Es ist möglich einen EPA-methylester sowie einen DHA-methylester in einer hohen Konzentration anzureichern, indem man das Extraktionsverfahren zur Extraktion einer bestimmten Komponente aus einem methylveresterten Fischöl mittels eines überkritischen Kohlendioxid-Fluids zur Anwendung bringt und den Extrakt aus dem den Extrakt enthaltenden überkritischen Fluid mit Hilfe einer mit Silbernitrat beschichteten Säule separiert.
Die Extraktion und Separation einer bestimmten Komponente aus verschiedenen Stoffen in einer hohen Konzentration ist möglich, indem man eine Extraktions- und Separationsvorrichtung verwendet, die einen Extraktionsabschnitt zur Extraktion einer bestimmten Komponente aus einem Stoff mittels eines überkritischen Fluids und einen Separationsabschnitt mit einer mit Silbernitrat beschichteten Silikagelsäule aufweist.
Die Kombination von einem Extraktionsabschnitt, in dem ein überkritisches Kohlendioxid-Fluid verwendet wird, mit einer mit Silbemitrat beschichteten Silikagelsäule ermöglicht eine wirtschaftliche Extraktion und Separation eines EPA- methylesters und eines DHA-methylesters aus einem methylveresterten Fischöl bei milden Bedingungen.

Claims

1. Verfahren zur Separation bestimmter Komponenten aus einem Stoff, insbesondere zur Separierung von Olefinen aus Fischöl, mit nachstehenden aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten:

(a) Extrahieren der bestimmten Komponenten aus dem Stoff unter Verwendung eines überkritischen Fluides,

(b) Einleiten des überkritischen Fluides mit den im Verfahrensschritt (a) extrahierten Komponenten in eine mit Silikagel gefüllte Säule, welches mit Silbernitrat beschichtet ist, wobei die bestimmten Komponenten an dem Siiikagel adsorbiert werden,

(c) direktes Zuführen des überkritischen Fluides zu der Säule, wodurch die durch das Silikagel adsorbierten Komponenten gelöst werden, und

(d) aufeinanderfolgendes Fraktionieren der bestimmten Komponenten, welche in dem überkritischen Fluid gelöst sind.

2. Verfahren zur Separation bestimmter Komponenten aus einem Stoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fraktionierungsschritt (d) durch sequentielles Erhöhen des Drucks erfolgt, wodurch die Löslichkeiten der entsprechenden Komponenten geändert werden, welche in dem überkritischen Fluid gelöst sind.

3. Verfahren zur Separation bestimmter Komponenten aus einem Stoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Extraktionsschritt (a) die Extraktion der bestimmten Komponenten aus einem veresterten Fischöl mittels überkritischen Kohlendioxid umfaßt und daß im Verfahrensschritt (c) Eicosapentaensäureester durch überkritisches Kohlendioxid gelöst wird und Docosahexaensäureester durch das überkritische Kohlendioxid mit zugefügtem Alkohol gelöst wird.

4. Vorrichtung zur Separation bestimmter Komponenten aus einem Stoff, insbesondere zur Separierung von Olefinen aus Fischöl, mit:

(a) einem Extraktionsabschnitt (12) zur Extraktion der bestimmten Komponenten aus dem Stoff unter Verwendung eines überkritischen Fluides,

(b) einem Separationsabschnitt (14), welcher zum Adsorbieren der bestimmten Komponenten aus dem überkritischen Fluid, welches die in dem Extraktionsabschnitt (12) extrahierten Komponenten enthält, eine mit Silikagel gefüllte Säule (42) aufweist, welches mit Silbernitrat beschichtet ist,

(c) einer Einrichtung zum direkten Zuführen des überkritischen Fluides zu der Säule (42) und

(d) einem Fraktionierungsabschnitt (16) zum Ansammeln der bestimmten Komponenten, welche durch das überkritische Fluid und durch die Einrichtung (c) zugeführt sind.

5. Eine Separationsvorrichtung nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet,

daß ein Fluidversorgungsabschnitt (10) zum Zuführen von überkritischern Kohlendioxid allein oder gemeinsam mit einem auf Alkohol basierenden Schleppmittel vorgesehen ist,

daß der Extraktionsabschnitt (12) zur Extraktion der bestimmten Komponente aus einem veresterten Fischöl mittels des überkritischen Kohlendioxides, welches von dem Fluidversorgungsabschnitt (10) zugeführt wird, mit dem Fluidversorgungsabschnitt (10) verbunden ist, und daß zum Einleiten des die extrahierte Komponente enthaltenden überkritischen Fluides in den Extraktionsabschnitt (12), zum Adsorbieren und Halten der extrahierten Komponente und zum Separieren und Lösen von Jeweils Eicosapentaensäureester durch das überkritische Fluid und Docosahexaensäureester durch das überkritsche Fluid und dem Schleppmittel der Separationsabschnitt (14) mit dem Fluidversorgungsabschnitt (10) und dem Extraktionsabschnitt (12) verbunden ist.

6. Separationsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Fraktionierungsabschnitt (14) einen Druckregler (48) zur Einstellung des Druckes aufweist.

7. Separationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (c) ein Hexagon-Ventil (34) mit Verbindungsöffnungen A-B, C-D und E-F aufweist.