FI56969B - Foerfarande foer separering av en eller flera steroler eller en blandning av steroler - Google Patents

Description

I- »»-1 -I r_, .,,. KU ULUTUSJULKAISU _ TOBa ^ (11) UTLÄGGN I NGSSKRIFT 56969

•g® C (4S)r^t;-/ilti ay3rw -tty 12 '.5 11.VI

^ ^ (51) Kv.lk.*/lnt.CI.» o 07 J 9/00 SUOMI — FINLAND (21) P*t*nttlh*k«mu* — PattntaMOknini 77206b (22) Htkamlspllvl — Anittlcnlngidag 01.07*77 (FI) (23) AlkupUvi — Glttlghattdag 01.07*77 (41) Tullut luikituksi — Bllvit offuntllg 03.01.78

Patentti· ja rakisterihallitu· (44) NihtivUclpux» |. kuuLiulktUun pvm.-

Patant* och ragistantyralaan Antölunutlagd och utUkrMtm pubikured 31*01.80 (32)(33)(31) Pyydutty uoiolkuut—Bugird prioritet 02.07*76 USA(US) 702118 (71) Oy Kaukas Ab, 53200 Lappeenranta 20, Suomi-Finland(FI) (72) Ake Allan Johansson, Helsingfors, Riitta Helena Kristiina Kivikasi,

Helsinki, Elias Uolevi Suokas, Espoo, Suomi-Finland(FI) (7^ ) Oy Kolster Ab (5^+) Menetelmä yhden tai useamman sterolin tai sterolien seoksen erottamiseksi - Förfarande för separering av en eller flera steroler eller en blandning av steroler Tämä keksintö kohdistuu menetelmään yhden tai useamman sterolin tai sterolien seoksen erottamiseksi selektiivisesti ja hyvällä saannolla saippuoitumattomasta, mahdollisesti runsaasti betuliinia sisältävästä jakeesta, joka on peräisin raa'asta sulfaattisuovasta, saippuoituvista kasviöljyistä tai mäntyöljystä.

Sterolit muodostavat suuren osan mainituista saippuoitumattomista jakeista.

Viime aikoina on paljon mielenkiintoa osoitettu sterolien erottamiseen erilaista alkuperää olevista saippuoimattomista jakeista.

Suomalainen patentti 53 318 kuvaa menetelmää kamposterolin ja sitosterolin erottamiseksi jakotislauksen avulla. Amerikkalainen patentti 2 835 682 kuvaa menetelmää sterolien erottamiseksi selektiivisesti liuottamalla sterolipitoinen lähtöaine liuottimeen, sopivasti kaasumaiseen hiilivetyyn, sterolien suhteen rikastuneen jakeen aikaansaamiseksi. Kyseinen menetelmä käsittää edelleen saadun steroli-rikasteen saippuoinnin alkaalisessa alkoholiliuoksessa sekä sterolien kiteyttämisen kyseisestä liuottimesta lisäämällä tähän 10-30 % vettä sekä jäähdyttämällä liuosta.

2 56969

Amerikkalainen patentti 2 866 797 kuvaa parannettua menetelmää sterolien kiteyttämiseksi etyleenidikloridi - liuoksesta, johon on liuotettu saippuoitumattomia yhdisteitä kasvisöljyistä, sokeriruokoöljyistä tai vastaavista. Varsinainen kiteytys ja sterolien talteenotto toteutetaan lisäämällä pieniä määriä vettä ja metanolia. Amerikkalainen patentti 3 691 211 kuvaa menetelmää sterolien valmistamiseksi erilaisista kasvisperäisistä steroliestereistä, pääasiallisesti mäntyöljy-piestä, uuttamalla vesialkoholi-hiilivetyseoksella sekä tätä seuraavalla saippuoin-nilla ja uudelleen kiteyttämisellä sekä liuottamalla.

Mikään aikaisemmin kuvattu menetelmä ei kuitenkaan ole mahdollistanut taloudellista sterolien erottamista suuremmassa mittakaavassa. Erotetut sterolit käytetään pääasiassa farmaseuttisen teollisuuden raaka-aineena ja tämä asettaa ankarat vaatimukset erotetun tuotteen puhtaudelle. Teollisessa toteutuksessa on myös tärkeätä, että saanto erotusmenetelmässä on hyvä.

Saippuoitumattomat jakeet ovat yleensä helppoliukoisia veteen liukenemattomiin liuottimiin ja erityisesti hiilivetyihin ja halogenoituihin hiilivetyihin.

Ei kuitenkaan ole mahdollista erottaa steroleja tällaisista liuottimista väkevöi-mällä sekä väkevöintiä seuraavalla jako-kiteytyksellä, koska näin saatu steroli-rikas jae aina sisältää liikaa epäpuhtauksia. Tämän vuoksi on tavallisesti tarpeellista puhdistaa saatu kiteinen sterolijae toistuvalla jakokiteytyksellä yhdestä tai useammasta liuottimesta, kuten asetonista, etanolista, isopropanolista ja/tai vastaavasta liuottimesta. Teollisessa menetelmässä tämä usein johtaa kalliiseen prosessiin ja matalaan saantoon.

Nyt on todettu, että hyvin puhdasta sterolia voidaan erottaa saippuoitumat-tomasta jakeesta yksinkertaisen uuton avulla. Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että sterolipitoinen saippuoimaton jae liuotetaan veteen liukenemattomaan liuotinseokseen, jonka koostumus on: 30 - 95 paino-/? heksaania, 5-5Ο paino-/? asetonia, ja O-5O paino-/?, sopivasti 3-10 paino-ί? metanolia, jonka jälkeen saadusta liuoksesta uutetaan polaariset aineet, sterolit mukaan luettuina, seoksella, jonka koostumus on 30 - 99»9 paino-#, sopivasti 35 - 50 paino-# metanolia, 20 - 50 paino-#, sopivasti 25 - 39 paino-# heksaania, 10-50 paino-#, sopivasti 15 ~ 25 paino-# asetonia, ja 0,1 - 10 paino-#, sopivasti 0,5 - 3 paino-# vettä, sekä korkeintaan 10 paino-#, sopivasti 5 “ 10 paino-# muita saippuoitumattomia yhdisteitä kuin steroleja, esim. betuliinia, jonka jälkeen hydrofiilinen faasi erotetaan ja väkevöidään haihduttamalla, ja sterolit tai steroli kiteytetään jäähdyttämällä, sekä erotetaan.

3 5696S

Menetelmä on kehitetty erityisesti sterolien erottamiseksi sellaisista saippuoitu-mattomista jakeista, jossa betuliinipitoisuus on korkea. Sellaisia saippuoitumatto-mia jakeita saadaan raakasulfaattisuovasta esim. suomalaisessa patentissa 50 88U kuvatulla menetelmällä, mutta menetelmää voidaan yhtä hyvin soveltaa sterolien erottamiseksi jollakin muulla tavalla saaduista saippuoitumattomista jakeista.

Kun steroleja erotetaan sulfaattisuovasta erotetusta saippuoitumattomasta jakeesta, tämän jakeen korkea betuliinipitoisuus aiheuttaa erilaisia vaikeuksia, koska betuliinilla on taipumus seurata steroleja erotusprosessissa. Nyt on todettu, että tämä vaikeus on voitettavissa tämän keksinnön avulla. On todettu, että joskin betuliini uutossa seuraa steroleja ja rikastuu hydrofiiliseen faasiin, niin sopivien kiteytysolosuhteiden vallitessa sterolit kiteytyvät väkevöidystä metanoliliuoksesta yllättävän selektiivisesti ja korkealla saannolla.

Saippuoitumattoman jakeen ei-polaariset yhdisteet voidaan ottaa talteen hydrofobisesta faasista sen jälkeen kun liuottimet tästä on haihdutettu.

Steroliseos voidaan mikäli tarpeellista edelleen puhdistaa uudelleenkiteyt-tämällä alkoholista. Prosessin viimeinen vaihe on kiteisen sterolituotteen kuivaus tunnetulla tekniikalla.

Jatkuvassa uuttoprosessissa muodostuu tasapainotila asetonia ja pieniä määriä metanolia sisältävän hydrofobisen faasin sekä asetonia ja pieniä määriä heksaania sisältävän hydrofiilisen faasin välille. Menetelmän avulla voidaan sopivasti jatkuvasti erottaa pelkästään sterolit hydrofiilisesta faasista, jolloin saavutetaan vakiokonsentraatio muiden metanoliliukoisten yhdisteiden suhteen hydro-fiilisessa faasissa. Haluttaessa voidaan myös nämä muut komponentit erottaa hydrofiilisesta faasista edelleen väkevöimällä tätä sterolien erotuksen jälkeen.

Uuttovaiheessa vallitseva lämpötila ei ole kriittinen ja se voi vaihdella 15-^0°C välillä. Hydrofiiliseen faasiin lisätty vesimäärä riippuu uuttolämpötliasta. Huoneen lämpötilassa edullisin vesilisäys on 0,5~2 paino-#.

Kun tässä ehdotettua uuttoprosessia sovelletaan suomalaisessa patentissa n:o 50 88U kuvatun suovanuuttoprosessin yhteydessä, voidaan mainitusta prosessista saatua orgaanista faasia, johon suovan saippuoitumattomat yhdisteet ovat rikastuneet, käyttää sellaisenaan tämän keksinnön hydrofobisena faasina uutossa.

Tämän keksinnön mukainen uuttoprosessi voidaan toteuttaa joko jatkuvana vastavirtauuttona tai useampivaiheisena panosuuttona.

Seuraavat esimerkit sekä kuvio kuvaavat keksinnön mukaista menetelmää.

Esimerkki 1 3,^ g mäntyöljystä peräisin olevaa saippuoitumattomien yhdisteiden seosta (jonka /3-sitosterolipitoisuus 0]_i 12,5 paino-#) liuotettiin liuotinseokseen, jonka koostumus oli 40 ml heksaania ja 10 ml asetonia. Tätä uutettiin liuotinseoksella, 4 S6569 jonka koostumus oli 26 ml metanolia, 8,5 ml asetonia, 15 ml heksaania sekä pieni määrä vettä (0,75 ml). Uutto suoritettiin yhdessä vaiheessa erotussuppilossa huoneen lämpötilassa. Erotuksen jälkeen hydrofiilinen faasi väkevöitiin haihduttamalla se puoleen tilavuuteen. Saatu, väkevöity liuos jäähdytettiin yli yön +U°C:een, jonka jälkeen kiteinen sitosterolirikaste erotettiin suodattamalla. Tällä lailla erotetun kiteisen sitosterolirikasteen määrä oli 0,25 g, josta 80 paino-# oli /3-sitosterolia ja noin 20 paino-# «4-sitosterolia. Kiteisen tuotteen sulamispiste oli lUo°C.

Esimerkki 2 A. Tasapainoliuosten valmistaminen 3b,J g mäntyöljystä peräisin olevaa saippuoitumatonta ainesta liuotettiin liuotinseokseen, jonka koostumus oli: 360 ml heksaania 70 ml asetonia 70 ml metanolia.

Tätä liuotinseosta uutettiin erotussuppilossa liuotinseoksella, jonka koostumus oli: 200 ml heksaania 90 ml asetonia 210 ml metanolia 50 ml vettä.

Kun faasit olivat erottautuneet kahdeksi kerrokseksi, väkevöitiin alempi metanoiikerros puoleen tilavuuteen haihduttamalla ja jäähdytettiin yli yön +U°C:n lämpötilaan. Kiteinen sterolirikaste erotettiin tämän jälkeen suodattamalla. Suodos ja haihdutuksessa talteenotettu liuotinseos yhdistettiin.

Ylempi faasi, hydrofobinen faasi, haihdutettiin liuottimien talteenottami- seksi.

B. 35,7 g mäntyöljystä peräisin olevaa saippuoimatonta ainesta liuotettiin kohdassa A valmistettuun hydrofobiseen tisleeseen. Saatu liuos uutettiin erotussuppilossa kohdassa A saadulla hydrofiilisella faasilla (suodos ja haihdutuksessa saatu liuotinseos). Faasien erottauduttua väkevöitiin alempi hydrofiilinen faasi haihduttamalla se puoleen tilavuuteen ja saatu seos jäähdytettiin, jonka jälkeen kiteytynyt sterolirikaste erotettiin suodattamalla. Suodos ja haihdutuksessa erottunut liuotinmäärä yhdistettiin ja saatua seosta käytettiin kohdassa A saadun hydrofobisen faasin uudelleen uuttamiseen.

5 56969

Uuttotoimenpide toistettiin 1* kertaa ja tämän nelivaiheisen uuton tulokset olivat seuraavat:

Taulukko

Vaihe Kiteitä Uudelleen kiteytyneen puhtaan sterolirikasteen määrä (g) 1 2 0,9 2 1,2 0,6 3 1,1 0,5 h 0,7 0^3 2,3 (55 % saanto sterolien kokonaismäärästä).

Esimerkki 3 A. Tasapainossa olevan uuttoliuoksen ja raffinaattiliuoksen valmistaminen Hydrofobinen faasi valmistettiin liuottamalla 1+39 g neutraaliaineita (sulfaatti suovasta erotettuja) liuokseen, jonka koostumus oli 4 680 ml heksaania, 910 ml asetonia ja 910 ml metanolia. Näin saadun hydrofobisen faasin kokonaistilavuus oli 6,5 1.

Hydrofiilinen faasi valmistettiin yhdistämällä 1 680 ml metanolia. 720 ml asetonia, 1 580 ml heksaania sekä 1+0 ml vettä. Näin saadun hydrofiilisen faasin kokonaistilavuus oli 1* 1. Hydrofobista faasia uutettiin hydrofiilisella faasilla vastavirta-uuttokolonnissa, jossa oli 1+ reikäpohjaa.

Lasikolonnin mitat olivat: halkaisija 5 cm, korkeus 80 cm.

Kummatkin faasit syötettiin 0,2 ml/min, virtausnopeudella kolonniin letku-pumppujen avulla. Kolonnista poistuva hydrofiilinen faasi haihdutettiin puoleen tilavuuteen ja saatu seos jäähdytettiin, jonka jälkeen erottuneet kiteet erotettiin suodattamalla. Suodos ja haihdutuksessa talteenotetut liuottimet yhdistettiin. Hydrofobinen faasi haihdutettiin liuottimien talteenottamiseksi.

B. 1+39 g neutraaliaineita liuotettiin liuotinseokseen, joka saatiin tislaamalla kohdan A hydrofobista faasia. Näin saadun liuoksen kokonaistilavuus oli 6,5 1.

Tätä liuosta uutettiin kohdassa A valmistetulla hydrofiilisella faasilla aikaisemmin kuvatussa vastavirta-uuttokolonnissa siten, että hydrofobinen faasi oli uutossa jatkuvana faasina. Uuton jälkeen hydrofiilinen faasi väkevöitiin haihduttamalla se puoleen tilavuuteen ja jäähdytettiin, jonka jälkeen muodostuneet kiteet erotettiin suodattamalla. /5-sitosterolikiteiden saanto oli yllä olevassa uutossa 9 g· 6 56969

Esimerkki k A. Tasapainossa olevat liuotinfaasit valmistettiin esimerkissä 3 kuvatun menetelmän avulla seuraavista liuotinseoksista: 1. Hydrofobinen faasi 226 g neutraaliaineita (sulfaattisuovasta erotettu) liuotettiin 2 1*10 ml:aan heksaania ja 1*70 ml:aan asetonia sekä hfO ml:aan metanolia, jolloin saatiin liuoksen kokonaistilavuudeksi 3 350 ml.

2. Hydrofiilinen faasi: 2 510 ml metanolia, 1 070 ml asetonia, 2 360 ml heksaania sekä 60 ml vettä sekoitettiin, jolloin saatiin seos, jonka kokonaistilavuus oli 6 000 ml.

B. Vastavirta-uutto suoritettiin kohdassa A saaduilla liuotinseoksilla samalla tavalla kuten aikaisemmin on kuvattu. Tällä kertaa pidettiin hydrofiilinen faasi jatkuvana faasina uutossa ja vastaavat ainevirrat olivat: hydrofiilinen faasi 0,12 l/min.

hydrofobinen faasi 0,11 l/min.

Uutosta poistuva hydrofiilinen faasi väkevöitiin haihduttamalla puoleen tilavuuteen sekä jäähdytettiin, jonka jälkeen muodostuneet sitosterolikiteet erotettiin suodattamalla. Sterolikiteiden saanto (metanolista uudelleen kiteytyksen jälkeen) oli 21 g, mikä vastaa 75 paino-# alkuperäisen neutraaliainemäärän f3-sito-sterolisisällöstä.

Kiteistä betuliinia erotettiin yllä olevasta betuliinipitoisesta liuoksesta, josta £-sitosteroli aikaisemmin on erotettu, väkevöimällä tätä edelleen haihduttamalla sekä jäähdyttämällä saatu liuos ja erottamalla muodostuneet betuliini-kiteet.

Esimerkki 5 1,2 1 soijaöljyn jalostuksesta peräisin olevaa soijasaippuaa uutettiin suomalaisen patentin 50 88*l· mukaisen menetelmän mukaisesti. Hydrofobinen faasi, johon neutraaliaineet olivat rikastuneet, väkevöitiin 30 ml:n tilavuuteen ja uutettiin hydrofiilisella faasilla, jonka koostumus oli: 20 ml metanolia 20 ml heksaania 10 ml asetonia 0,5 ml vettä.

Hydrofiilinen faasi väkevöitiin uuton jälkeen haihduttamalla se puoleen l.ί1uvuutoon sekä jäähdytettiin, jonka jälkeen kiteinen sterolijae (0,15 g) erotettiin suodattamalla. Erotetun tuotteen sterolipitoisuus ylitti 80 paino-#. Uudelleen kiteyttämällä sterolirikaste etanolista saatiin kiteinen steroliseos.

Claims (5)

1. 7 56969
2. 1. Menetelmä yhden tai useamman sterolin tai sterolien seoksen erottamiseksi selektiivisesti ja hyvällä saannolla saippuoitumattomasta, mahdollisesti runsaasti betuliinia sisältävästä jakeesta, joka on peräisin raa'asta sulfaattisuovasta, saippuoituvista kasviöljyistä tai mäntyöljystä, tunnettu siitä, että stero-lipitoinen saippuoimaton jae liuotetaan veteen liukenemattomaan liuotinseokseen, jonka koostumus on: 30 - 95 paino-# heksaania, 5-50 paino-# asetonia, ja O-5O paino-#, sopivasti 3 - 10 paino-#, metanolia, jonka jälkeen saadusta liuoksesta uutetaan polaariset aineet, sterolit mukaanluettuina, seoksella, jonka koostumus on 30 - 99,9 paino-#, sopivasti 35 - 50 paino-# metanolia, 20 - 50 paino-#, sopivasti 25 - 39 paino-# heksaania, 10 - 50 paino-#, sopivasti 15 - 25 paino-# asetonia, ja 0,1 - 10 paino-#, sopivasti 0,5 - 3 paino-# vettä, sekä korkeintaan 10 paino-#, sopivasti 5 ~ 10 paino-# muita saippuoitumattomia yhdisteitä kuin steroleja, esim. betuliinia, jonka jälkeen hydrofiilinen faasi erotetaan ja väkevöidään haihduttamalla, ja sterolit tai steroli kiteytetään jäähdyttämällä, sekä erotetaan.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hydrofobisen liuotinseoksen koostumus on: 60 - 85 paino-# heksaania, 5-3Ο paino-# asetonia, ja 3-10 paino-# metanolia, ja hydrofiilisen liuotinseoksen koostumus on 35 - 50 paino-# metanolia, 25 - 35 paino-# heksaania, ja 15-25 paino-# asetonia, ja 0,5-3 paino-# vettä, sekä 5-10 paino-# muita saippuoitumattomia aineita kuin steroleja.
4. 3. Patenttivaatimusten 1 ja 2 mukainen jatkuva menetelmä, tunnettu siitä, että hydrofiilisen liuotinseoksen muodostaa erotetun hydrofiilisen faasin väkevöinnissä saatu hydrofiilinen lauhde sekä kiteytysvaiheessa saatu emäliuos, ja että hydrofobisen liuotinseoksen muodostaa saatu hydrofobinen faasi. 8 5Ö969 U. Patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että uutto suoritetaan suunnilleen huoneen lämpötilassa.
5. 5. Patenttivaatimusten 1-U mukainen menetelmä sitosterolin tai sitosterolia sisältävän seoksen erottamiseksi jatkuvatoimisesti saippuoitumattomista aineista, jotka ovat peräisin raa'asta sulfaattisuovasta tai mäntyöljystä, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää seuraavat vaiheet: 1. saippuoitumattomien aineiden liuotus veteen liukenemattomaan liuotin-seokseen, jonka koostumus on 70 - 85 paino-# heksaania, 10-20 paino-# asetonia, ja 3-10 paino-# metanolia, 2. ylläolevan liuoksen uutto liuotinseoksella, jonka koostumus on 35 - 50 paino-# metanolia, 25 - 35 paino-# heksaania, 15-25 paino-# asetonia, ja 1 - 3 paino-# vettä, sekä 5-10 paino-# muita saippuoitumattomia yhdisteitä kuin sitosterolia, esimerkiksi betuliinia, 3. hydrofiilisen faasin erotus hydrofobisesta faasista, H) erotetun hydrofiilisen faasin väkevöinti haihAuttama!la, 5. sitosterolin kiteytys liuosta jäähdyttämällä, ja 6. kiteisen sitosterolin erotus, jolloin vaiheessa 2) käytetään väkevöintivaiheessa U) erotettua hydrofiilistä lauh-detta, johon on myös lisätty vaiheessa 5) saatu emäliuos, ja vaiheessa 1) käytetään vaiheessa 3) saatua hydrofobista faasia, jolloin vaiheessa 6) erotetusta emäliuoksesta saadaan myös betuliinia kiteyttämällä. 56969