EP0565673B1

EP0565673B1 - Procede pour ameliorer une huile glycerolysee

Info

Publication number: EP0565673B1
Application number: EP92922210A
Authority: EP
Inventors: Jean-Marie Klein; Joel Denis
Original assignee: Gattefosse SA
Current assignee: Gattefosse SA
Priority date: 1991-10-31
Filing date: 1992-10-08
Publication date: 1997-08-27
Anticipated expiration: 2012-10-08
Also published as: EP0565673A1; US5441738A; FR2683225B1; FR2683225A1; JPH06504574A; WO1993009211A1; ATE157391T1; CA2096744A1; DE69221848D1

Description

L'invention concerne un procédé pour améliorer une huile glycérolysée.
Comme on le sait, les huiles glycérolysées, bien connues comme excipients dans l'industrie pharmaceutique, sont obtenues par glycérolyse en présence de catalyseurs alcalins. Dans une forme d'exécution, ces huiles comportent un taux résiduel de glycérol au plus égal à un pourcent (1 %).
Dans le texte et les revendications, par "huile glycérolysée", on désigne une huile naturelle, d'origine végétale ou animale, ayant subi un traitement d'alcoolyse par le glycérol, ou une estérification directe de ses acides gras sur le glycérol.
Ces huiles glycérolysées se caractérisent essentiellement par le fait qu'elles sont constituées par un mélange majoritaire en mono- et di-esters du glycérol et d'une quantité moindre de triesters. Ces huiles glycérolysées doivent contenir au moins 90 % en poids de glycérides (exigences FDA-21 CFR - Chapitre I - § 184.1505), et présenter une forte proportion (au moins 50 % et en pratique de l'ordre de 80 %) d'acides gras insaturés. Comme huiles, on peut citer des huiles d'origine végétale, telles que celles de maïs, de tournesol (haute et basse teneur en acide linoléïque), de carthame (haute et basse teneur en acide linoléique), de palme (fractionnée ou non), d'arachide ou de colza, ou d'origine animale, telles que celle du suif.
Ces huiles glycérolysées présentent toutefois la fâcheuse tendance, lorsqu'elles sont stockées à température ambiante, de cristalliser partiellement et progressivement en formant de petits cristaux blancs, qui se déposent au bout de quelques heures à plusieurs jours, selon le passé thermique des échantillons. Ces cristaux blancs grossissent rapidement et rendent cette huile peu commode pour son utilisation comme excipient pharmaceutique et masquent en partie les propriétés des principes actifs.
Pour empêcher la formation de ces cristaux, on a suggéré d'ajouter à l'huile pendant la glycérolyse des acides gras insaturés qui forment des esters qui ne précipitent pas. Malheureusement, cette solution est mal adaptée à l'industrie pharmaceutique, car l'huile ainsi traitée ne répond pas systématiquement aux exigences des normes internationales pour la dénomination "huile glycérolysée", notamment aux exigences de la norme GRAS (generally recognized as safe) selon les règles FDA (Food and Drug Administration) visées ci-dessus.
L'invention pallie ces inconvénients. Elle vise un procédé pour améliorer ces huiles glycérolysées, et plus particulièrement vise à extraire la portion susceptible de cristalliser par un procédé physique, de manière à ce que les huiles traitées de la sorte puissent répondre aux exigences de l'industrie pharmaceutique.
L'invention vise plus particulièrement un procédé qui permette d'obtenir une huile glycérolysée, liquide et limpide pendant au moins trois jours à 15°C, ce que l'on ne savait obtenir jusqu'alors.
Ce procédé pour améliorer une huile glycérolysée, se caractérise en ce qu'il consiste :

à chauffer cette huile glycérolysée à 80° C, puis à maintenir cette température pendant une heure jusqu'à faire disparaître les cristaux qui auraient pu se former ;
ensuite, à cristalliser cette huile en refroidissant sous lente agitation pendant huit à soixante douze heures, jusqu'à atteindre une température de fin de cristallisation comprise entre 0 et 15°C ;
et enfin, à séparer les cristaux formés de l'huile obtenue, en opérant à la même température de fin de cristallisation pour obtenir une huile glycérolysée purifiée stable.

Si on peut mettre en oeuvre ce procédé en une seule phase, on peut également faire appel à un processus en plusieurs phases successives. Il importe alors que la température caractéristique du traitement soit inférieure d'une phase à la suivante, et que la température de la dernière phase soit comprise entre 0 et 15°C.
Dans un processus de fin de cristallisation en deux temps, on opère avantageusement dans un premier temps entre 15 et 25°C, puis dans un second temps entre 0 et 15°C.
Par "température de fin de cristallisation", on désigne la température à laquelle s'arrête le cycle thermique utilisé pour la cristallisation partielle du produit qui s'effectue en fait sur une plage de températures et à laquelle débutent et sont effectuées les étapes de séparation.
Avantageusement, en pratique :

il est indispensable, dans un premier temps, de chauffer pour faire disparaître non seulement les cristaux formés, mais également détruire le passé thermique de l'huile ; on a observé que l'on obtient de bons résultats en chauffant à 80°C pendant une heure ;
le passage de l'huile glycérolysée chaude à l'étape de cristallisation caractéristique, peut se faire rapidement ou mieux lentement, de manière progressive ;
la cristallisation est effectuée par la méthode dite de "winterisation", c'est-à-dire sous agitation lente, de manière à ne pas créer de vortex, dans un récipient au moyen d'un agitateur en forme de cadre qui ne racle pas les bords, de manière à provoquer l'apparition de cristaux a (alpha) métastables et permettre, par polymorphisme, leur maturation en cristaux plus gros et stables ;
dans une première forme d'exécution, la cristallisation est effectuée par immersion du milieu dans un bain à température comprise entre les seuils souhaités, soit 0 et 15°C pour un processus en une seule phase, et 15-25°C puis 0-15°C pour un processus en deux phases ;
dans une forme d'exécution préférée, la cristallisation est effectuée en immergeant le milieu dans un bain dont la température est programmée pour atteindre progressivement les seuils recherchés, ce qui permet d'obtenir des cristaux (sphérolites) de taille homogène, facilement reproductibles et plus aisés à séparer;
de même, dans le processus en deux phases, dans la seconde phase de cristallisation, il est indispensable de refroidir à une température d'au plus 15°C pour que la proportion de cristaux formés soit assez forte, pour pouvoir ainsi les séparer commodément ; de même, il est indispensable que cette température soit inférieure à la première pour récupérer les derniers cristaux susceptibles de se former, mais supérieure à 0°C pour éviter que toute l'huile ne se prenne en masse ;
en pratique, avec une huile de maïs glycérolysée, on obtient les meilleurs résultats en refroidissant à une température de fin de cristallisation comprise entre 8 et 10°C pour obtenir une stabilité plus longue (une ou plusieurs semaines) lorsque le produit final est stocké ;
la séparation des cristaux obtenus peut être effectuée :
- . soit par centrifugation pendant une durée de cinq à soixante minutes avec des accélérations de 500 à 12 000 G ;
- . soit par filtration sur toile filtrante ayant une ouverture de 10 à 500 microns, avantageusement 50 microns, sous une pression relative inférieure à cinq bars, de préférence inférieure à deux bars ;
- . soit par une combinaison de ces deux modes de séparation : centrifugation et filtration.

La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent, ressortiront mieux des exemples de réalisation donnés ci-après.

Exemple 1:

On utilise deux litres d'une huile de maïs glycérolysée présentant un taux de glycérol résiduel inférieur à un pourcent (1 %), vendue par le Demandeur sous la dénomination MAISINE. Cette huile contient 37,0 % (en masse) de monoglycérides, 48,0 % de diglycérides et 14,5 % de triglycérides, et le complément en glycérol et acides gras libres. Les acides gras constituants ces glycérides représentent 10,1 % d'acide gras en C₁₆ (acide palmitique), 2,6 % en C₁₈ (acide stéarique), 29,6 % en C_18:1 (acide oléique), 54,2 % en C_18:2 (acide linoléïque), 1,1 % en C_18:3 (acide linolénique), le complément en acides gras supérieurs.
Lorsque l'on stocke cette huile glycérolysée à température ambiante, il se forme une quantité appréciable de cristaux blancs qui se déposent sur le fond, puis grossissent très rapidement jusqu'à former des sphérolites de diamètres très variables compris entre 10 et 500 microns, très difficiles à séparer. Au bout de trois jours, cette huile glycérolysée est partiellement prise en masse.

Exemple 2:

On chauffe alors cette huile glycérolysée à l'étuve pendant une heure à 80°C jusqu'à disparition totale des cristaux formés, mais également disparition du passé thermique de cet échantillon.
On place ensuite l'huile glycérolysée chaude dans un bécher de trois litres entouré d'un bain thermostaté à 20°C. On agite lentement au moyen d'un cadre formé de trois barres verticales espacées de cinq centimètres, reliées entre elles par deux barres horizontales espacées de dix centimètres. La vitesse de rotation de cet agitateur de winterisation est de 25 tours/minute. On agite ainsi à 20°C pendant quarante-huit heures.
On transfert ensuite le liquide pâteux obtenu dans six bols de centrifugation de 300 ml et on centrifuge à cette même température de 20°C pendant dix minutes à 4000 tours/minute, soit à 3500 G.
On extrait la phase liquide surnageante par transvasement et on récupère cette phase liquide. Le culot restant colle aux parois. On obtient un rendement en phase liquide d'environ 50 %.
On chauffe à nouveau cette phase liquide à 80°C pendant une heure, puis on cristallise à 5°C (température de fin de cristallisation) pendant quarante-huit heures au moyen du même appareillage, puis on centrifuge toujours à cette température de 5°C pendant dix minutes à 3500 G.
On extrait une nouvelle phase liquide (rendement de 70 % - soit un rendement total de 35 %).
L'huile glycérolysée fractionnée obtenue contient:

. 34,2 % de monoglycérides (contre 37,0 %),
. 50,1 % de diglycérides (contre 48,0 %),
. 15,3 % de triglycérides (contre 14,5 %).

Les acides gras constituants ces glycérides représentent :

. 8,1 % en C₁₆ (contre 10,1 %),
. 2,0 % en C₁₈ (contre 2,6 %),
. 30,4 % en C_18:1 (contre 29,6 %),
. 56,4 % en C_18:2 (contre 54,2 %),
. 1,2 % en C_18:3 (contre 1,1 %).

₁₆

L'huile glycérolysée fractionnée obtenue est parfaitement limpide à 15°C pendant au moins quatre jours et répond à la définition légale d'huile de maïs glycérolysée. Elle est totalement inerte vis-à-vis des principes actifs, et la médication du composé excipient additionné du principe actif, reste constante dans le temps en volume donné, puisque cette médication n'est pas perturbée par l'apparition de cristaux parasites, ce que l'on ne savait faire jusqu'alors.
L'huile glycérolysée traitée de la sorte rend plus facile la lyodisponibilité des principes actifs per-os. Comme déjà dit, cette huile est parfaitement adaptée comme excipient pour médicament destiné à être administré par voie orale.

Exemple 3:

On répète l'exemple 1, mais en remplaçant les deux étapes de séparation-centrifugation par deux étapes de filtration au travers d'un tamis de 50 microns de maille, sous une pression relative de 0,5 bars.
On obtient une huile limpide à température ambiante contenant:

. 32,1 % de monoglycérides (contre 37,0 %),
. 52,1 % de diglycérides (contre 48,0 %),
. 15,5 % de triglycérides (contre 14,5 %).

Les acides gras, constituant ces glycérides appauvris en monoglycérides saturés, représentent 7,8 % en C₁₆ (contre 10,1 %).
La diminution de la proportion de C16, liée à l'appauvrissement en monoglycérides saturés, favorise la réduction recherchée à la tendance à cristalliser.

Exemple 4:

On répète l'exemple 1 en remplaçant l'huile de maïs glycérolysée par de l'huile de tournesol glycérolysée, ayant un taux de glycérol libre inférieur à 2,5 %.
On obtient des résultats comparables.

Exemple 5:

On charge 50 kilos d'une huile glycérolysée présentant les spécifications ci-après dans un cristalliseur d'une capacité d'environ cent litres muni d'un agitateur à pales tournantes et refroidi par un serpentin dans lequel circule un fluide caloporteur plongeant dans ladite huile.
L'huile de maïs glycérolysée contient 37,0 % (en masse) de monoglycérides ; 47,7 % de diglycérides et 14,7 % de triglycérides et le complément en glycérol et acides gras libres. Les acides gras constituant ces glycérides représentent 10,5 % d'acide gras en C₁₆ (acide palmitique) ; 2,1 % en C₁₈ (acide stéarique); 29,1 % en C_18:1 (acide oléique) ; 54,7 % en C_18:2 (acide linoléique); 1,0 % en C_18:3 (acide linolénique) ; le complément en acides gras supérieurs.
Ces acides gras sont répartis de façon statistique dans le mélange glycéridique. Les compositions en acides gras des fractions glycéridiques sont les suivantes :

Dans les monoglycérides : 12,5 % de C₁₆
2,2 % de C₁₈
28,9 % de C_18:1
55,1 % de C_18:2
0,8 % de C_18:3
Dans les diglycérides : 12,5 % de C₁₆
2,2 % de C₁₈
28,4 % de C_18:1
55,4 % de C_18:2
0,9 % de C_18:3
Dans les triglycérides : 13,6 % de C₁₆
2,7 % de C₁₈
29,2 % de C_18:1
52,9 % de C_18:2
0,8 % de C_18:3.

Dans ces fraction glycéridiques, le complément est constitué par des acides gras supérieurs.
Les indices caractéristiques de cette huile de maïs glycérolysée sont les suivantes :

Indice d'acide = 0,3
Indice de saponification = 167
Indice d'hydroxyle = 168
Indice de peroxyde = 0,8,
Indice d'iode = 111,2.

Stockée à température ambiante, il se forme dans cette huile glycérolysée une quantité importante de cristaux blancs majoritairement constitués de glycérides saturés, notamment en monopalmitate de glycérol. Deux jours après stockage, l'huile glycérolysée est trouble et deux semaines après stockage à température ambiante, l'huile glycérolysée est partiellement prise en masse et un important dépôt blanc est situé dans le fond du fût, ce qui rend son utilisation difficile.
Cette huile glycérolysée est portée à 80°C pendant trente minutes environ pour effacer son passé thermique, puis est refroidie progressivement par paliers en réglant en permanence la différence de température entre l'huile et le fluide caloporteur.
Dans un premier temps, on refroidit en six heures jusqu'à 26°C en réglant l'agitation à 30 tours/minute. A tout instant, le fluide réfrigérant a une température de trois degrés (3°C) inférieure à celle de l'huile.
L'huile est ensuite refroidie de 26°C à 19°C en 13 heures, toujours sous agitation mais réglée à 15 tours/minute, et la température du fluide réfrigérant est de un degré (1°C) inférieure à celle de l'huile.
On refroidit ensuite de 19 à 8°C toujours sous agitation réglée à 15 tours/minute en 11 heures, mais en réglant à tout moment la différence de température entre celle du fluide réfrigérant et celle de l'huile à trois degrés (3°C).
Dans la suite du processus, l'huile est maintenue à la température de fin de cristallisation de huit degrés (8°C).
Lorsqu'on examine au microscope l'huile glycérolysée, on observe que la phase solide est constituée de sphérolites, d'un diamètre moyen de 350 microns, baignées dans une phase liquide. On filtre sur un filtre-presse à membrane placé dans une chambre froide, pour séparer les sphérolites de l'huile que l'on cherche à récupérer. Cette séparation est facilitée par le diamètre homogène de ces sphérolites. L'alimentation du filtre est obtenue par une pompe à débit variable régulée de façon à ce que la pression d'alimentation se situe aux environs de 2 bars relatifs.
Après filtration, le gâteau de la phase cristallisée obtenue est comprimé à 4 bars pour exsuder l'excès d'huile.
On obtient une phase liquide (huile glycérolysée fractionnée) parfaitement limpide présentant les caractéristiques suivantes :

30,9 % de monoglycérides (contre 37,0 %) au départ,

52,3 % de diglycérides (contre 47,7 %)

16,3 % de triglycérides (contre 14,7 %).
Acides gras constitutifs :

7,8 % de C₁₆ (contre 10,5 %),

1,5 % de C₁₈ (contre 2,1 %),

28,9 % de C_18:1 (contre 29,1 %),

58,2 % de C_18:2 (contre 54,7 %).
Composition en acides gras dans les fractions glycéridiques :

Dans les monoglycérides :

3,2 % de C₁₆ (contre 12,5 %),

0,6 % de C₁₈ (contre 2,2 %),

29,8 % de C_18:1 (contre 28,9 %),

64,4 % de C_18:2 (contre 55,1 %)

Dans les diglycérides :

10,2 % de C₁₆ (contre 12,5 %),

1,9 % de C₁₈ (contre 2,2 %),

29,1 % de C_18:1 (contre 28,4 %),

56,8 % de C_18:2 (contre 55,4 %).

Dans les triglycérides :

11,2 % de C₁₆ (contre 13,6 %),

2,2 % de C₁₈ (contre 2,7 %),

28,9 % de C_18:1 (contre 29,2 %),

56,2 % de C_18:2 (contre 52,9 %).
Les indices caractéristiques de cette huile de maïs glycérolysée fractionnée sont les suivants :

Indice d'acide = 0,5 (contre 0,3)

Indice d'iode = 117,4 (contre 111,2)

Indice de saponification = 175 (contre 167)

Indice de peroxyde = 6,0 (contre 0,8).

Claims

Procédé pour préparer une huile glycérolysée présentant une stabilité de cristallisation améliorée, ladite huile étant plus riche en monoglycérides et en diglycérides qu'en triglycérides, caractérisé en ce qu'il consiste :
- à chauffer cette huile glycérolysée à 80° C, puis à maintenir cette température pendant une heure jusqu'à faire disparaître les cristaux qui auraient pu se former ;

- ensuite, à cristalliser cette huile en refroidissant sous lente agitation pendant huit à soixante douze heures, jusqu'à atteindre une température de fin de cristallisation comprise entre 0 et 15°C ;

- et enfin, à séparer les cristaux formés de l'huile obtenue, en opérant à la même température de fin de cristallisation pour obtenir une huile glycérolysée purifiée stable.
Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste :
- dans un premier temps :
. à chauffer cette huile à 80° C jusqu'à faire disparaître les cristaux qui auraient pu se former ;

. puis, à cristalliser cette huile sous lente agitation pendant huit à soixante-douze heures, jusqu'à atteindre une température de fin de cristallisation comprise entre 15 et 25° C ;

. puis, à séparer les cristaux formés, en opérant toujours à une température comprise entre 15 et 25° C ;

- puis, dans un second temps :
. à chauffer à nouveau l'huile obtenue à 80° C jusqu'à dissoudre les cristaux résiduels ;

. à répéter l'étape de cristallisation, mais à une température de fin de cristallisation comprise entre 0 et 15° C et en tous cas inférieure à la température de fin de cristallisation du premier temps ;

. et enfin, à séparer à nouveau les cristaux formés en opérant à cette seconde température de fin de cristallisation.
Procédé selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la cristallisation sous lente agitation est effectuée par "winterisation".
Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la séparation des cristaux est effectuée par centrifugation à une température d'au plus 15° C, mais supérieure à 0° C, pendant une durée de cinq à soixante minutes, avec des accélérations de 500 à 12 000 G.
Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la séparation des cristaux est effectuée par filtration à une température comprise entre 0 et 15°C, sur toile filtrante ayant une ouverture de 10 à 500 µm, sous une pression relative inférieure à cinq bars.
Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'opération de centrifugation est associée à une opération de filtration selon la revendication 5.
Procédé selon l'une des revendications 5 et 6 appliquée à une huile de maïs, caractérisée en ce que la température de fin de cristallisation est comprise entre 8 et 10° C.