FR2905284A1

FR2905284A1 - Extraction of a substance of a material contacted with a liquid kept in the liquid phase useful for the extraction of natural, synthetic or semi-synthetic materials

Info

Publication number: FR2905284A1
Application number: FR0607571A
Authority: FR
Inventors: Agnes Lardet
Original assignee: NAT INVO SARL
Current assignee: Natinov Fr
Priority date: 2006-08-29
Filing date: 2006-08-29
Publication date: 2008-03-07
Anticipated expiration: 2026-08-29
Also published as: FR2905284B1

Abstract

Extraction of a substance of a material contacted with a liquid kept in the liquid phase at a temperature below 374[deg] C, is claimed, where the liquid is a aqueous-based solution of non-neutral pH i.e. different from that of a pure water at the same conditions of temperature and pressure of pure water and is acidic or basic provided by the addition of the active gas. An independent claim is included for an apparatus for the implementation of the extraction comprises an enclosure in which the material is introduced for treatment, a liquid water being put temperature and/or pressurized before or after being put in touch with the material and means to modify the pH of pure water by introducing a gas.

Description

Procédé d'extraction d'au moins une substance d'un matériau. L'inventionProcess for extracting at least one substance from a material The invention

se rapporte à un procédé d'extraction de substances d'un matériau mis en contact avec un liquide. L'extraction de substances polaires d'un matériau est généralement réalisée à l'aide d'eau à pression atmosphérique et/ou de solvants organiques ( méthanol, éthanol etc..). Les composés insolubles dans l'eau pure sont généralement extraits à l'aide de solvants organiques où d'adjuvants chimiques (acides, base...) qui sont des substances qui peuvent être nocives ou présentant un danger à la manipulation et qu'il est parfois difficile de séparer totalement des substances extraites que l'on souhaitent conserver. relates to a process for extracting substances from a material in contact with a liquid. The extraction of polar substances from a material is generally carried out using water at atmospheric pressure and / or organic solvents (methanol, ethanol, etc.). The compounds insoluble in pure water are generally extracted using organic solvents or chemical additives (acids, base ...) which are substances which may be harmful or dangerous to handling and which It is sometimes difficult to completely separate extracted substances that one wishes to keep.

L'utilisation des solvants organiques est fortement réglementée, et exige des autorisations de détention et de stockage qui influent sur le coût de revient du produit. Par ailleurs, la tendance du marché cosmétique, nutraceutique, agro-alimentaire, et pharmaceutique tend vers le développement de produits d'origine naturelle préparés sans ajouts de solvants ou de composés chimiques de synthèse, afin de garantir la sécurité du consommateur et le respect de l'environnement On connaît US 6 001 256 et US 6 352 644, un procédé qui consiste à mettre un matériau pollué en contact avec de l'eau pure en condition sub-critique c'est à dire à une température comprise entre 100 Celsius et 374 Celsius avec une pression suffisante pour maintenir l'eau en phase liquide et permettre ainsi d'extraire des polluants. The use of organic solvents is highly regulated, and requires holding and storage authorizations that affect the cost of the product. In addition, the trend in the cosmetics, nutraceutical, agri-food and pharmaceutical markets is towards the development of natural products prepared without the addition of solvents or synthetic chemical compounds, in order to guarantee the safety of the consumer and the respect of the environment US Pat. No. 6,001,256 and US Pat. No. 6,352,644 are known, a process which consists of bringing a polluted material into contact with pure water under subcritical conditions, ie at a temperature of between 100 Celsius and 374 Celsius with sufficient pressure to maintain the water in the liquid phase and thus to extract pollutants.

Cette solution technique bien connue transforme l'eau pure en un solvant et permet d'extraire des composants du matériau de départ sans faire usage d'adjuvant. Ce procédé a été spécialement mis au point pour dépolluer certains matériaux et notamment dégrader les substances polluantes tels les pesticides. Dans ces documents, il est également indiqué que ce procédé pourrait servir à extraire 25 des composés aromatiques tel que l'essence de romarin. Le rendement d'un tel procédé n'est pas évoqué. Si en général ce procédé fonctionne correctement, il est peu compatible avec certaines substances thermolabiles qui sont détruites en raison des températures de travail élevées. Cela exclut donc son application à ces substances. Par ailleurs, il ne permet 30 pas de réaliser des extraction sélectives en fonction du pH. 2905284 2 L'invention se propose d'apporter une solution qui remédie notamment aux problèmes évoqués. A cet effet l'invention a pour objet un procédé d'extraction de substances d'un matériau mis en contact avec un liquide maintenu en phase liquide par une pression 5 adaptée dans une plage de température située sous 374 Celsius, ce procédé étant caractérisé en ce que le liquide est une solution à base d'eau non neutre à pH différent de celui d'une eau pure à mêmes conditions de température et de pression qu'une eau pure, cette solution acide ou basique étant obtenue par adjonction d'au moins un gaz. L'invention sera bien comprise à l'aide de la description ci après faite à titre 10 d'exemple non limitatif en regard du dessin qui représente un outil de traitement des matériaux solides En se reportant au dessin, on voit une installation 1 permettant de traiter un matériau 2 notamment solide en vue d'au moins en extraire une substance 3 . Le matériau est placé dans une enceinte 4 dite de réaction fermée. Dans cette enceinte, 15 le matériau est mis en contact avec un liquide 5 sous condition de pression et de température non supérieure à 374 Celsius comprise le liquide restant en phase liquide. Selon une caractéristique de l'invention, le liquide est une solution à base d'eau non neutre à pH différent de celui d'une eau pure à mêmes conditions de température et de 20 pression qu'une eau pure, cette solution étant obtenue par adjonction d'un gaz 6. Une eau pure a un pH de 7 à 25 C sous une pression de 1013 hectoPascal. Le liquide utilisé sera donc de l'eau contenant un gaz ayant réagi avec la molécule H2O pour en modifier le pH. La solution peut être acide ou basique selon le type de gaz dissous. This well-known technical solution converts pure water into a solvent and makes it possible to extract components of the starting material without the use of an adjuvant. This process has been specially developed to clean up certain materials and in particular to degrade polluting substances such as pesticides. In these documents, it is also indicated that this process could be used to extract aromatic compounds such as rosemary oil. The yield of such a process is not mentioned. If in general this process works properly, it is not very compatible with some thermolabile substances which are destroyed because of the high working temperatures. This precludes its application to these substances. Moreover, it does not make it possible to carry out selective extraction as a function of pH. The invention proposes to provide a solution that overcomes the problems mentioned. To this end, the subject of the invention is a process for extracting substances from a material placed in contact with a liquid maintained in the liquid phase by a pressure adapted in a temperature range below 37.degree. C., this process being characterized in that that the liquid is a non-neutral water-based solution with a pH different from that of a pure water under the same conditions of temperature and pressure as pure water, this acidic or basic solution being obtained by adding less a gas. The invention will be better understood from the following description given by way of non-limiting example with reference to the drawing which represents a solid materials processing tool. Referring to the drawing, there is shown an installation 1 allowing to treat a particularly solid material 2 with a view to at least extracting a substance 3. The material is placed in a so-called closed reaction chamber 4. In this chamber, the material is contacted with a liquid under a pressure and temperature condition of no greater than 374 Celsius including the liquid remaining in the liquid phase. According to one characteristic of the invention, the liquid is a non-neutral water-based solution with a pH different from that of a pure water under the same conditions of temperature and pressure as pure water, this solution being obtained by addition of a gas 6. Pure water has a pH of 7 to 25 C under a pressure of 1013 hectoPascal. The liquid used will be water containing a gas reacted with the molecule H2O to modify the pH. The solution can be acidic or basic depending on the type of dissolved gas.

Pour une solution acide, on utilisera avantageusement une solution d'acide carbonique et donc pour cela, on dissout dans l'eau pure du gaz carbonique CO2 par l'effet de la pression et de la température. La plage de température de travail est définie entre 30 C et 374 C. La plage de pression est comprise entre 2 et 200 bar. For an acidic solution, it is advantageous to use a solution of carbonic acid and therefore for this purpose carbon dioxide CO2 is dissolved in pure water by the effect of pressure and temperature. The working temperature range is defined between 30 C and 374 C. The pressure range is between 2 and 200 bar.

Pour le travail avec une solution d'acide carbonique, on préférera une plage de 60 C à 200 C avec une pression de l'ordre de 10 à 50 bar. For working with a solution of carbonic acid, a range of 60 C to 200 C with a pressure of the order of 10 to 50 bar is preferred.

2905284 3 On pourra également utiliser de l'ammoniac NH3 dans le cas d'une solution basique . On contrôle le pH de la solution par le contrôle des paramètres pression/température. Le gaz pourra être introduit au moins en partie dans l'eau avant introduction de la solution dans l'enceinte.NH3 ammonia may also be used in the case of a basic solution. The pH of the solution is controlled by controlling the pressure / temperature parameters. The gas may be introduced at least partly into the water before introduction of the solution into the chamber.

5 En effet dans le cas du CO2, pour augmenter l'acidité, on augmentera le paramètre pression alors qu'une augmentation de température diminuera cette acidité jusqu'à 160 C environ, et l'augmentera au-delà. On peut donc agir simultanément sur l'acidité de l'eau et la polarité de l'eau sans avoir recours à un acide liquide ou solide ou à une base liquide ou solide ou à un solvant 10 organique et sans ajout d'ion. L'avantage de ce procédé, c'est qu'en fin dudit procédé, on peut dégazer la solution pour neutraliser la dite solution. On a donc utilisé un solvant qui , dans le cas du CO2, ne présente aucune nocivité lorsque la solution a été dégazée. Cela n'exclut pas, dans certains cas, d'améliorer l'extraction en utilisant des adjuvants 15 tels des tensioactifs ou des solvants organiques. Le gaz peut être introduit pur ou en combinaison avec au moins un autre gaz inerte pour régler la quantité de gaz actif dans l'eau tout en agissant sur la pression par l'effet du gaz inerte. On utilise donc un gaz neutre pour adapter la pression et/ou la quantité de gaz agissant sur le pH de l'eau.Indeed, in the case of CO2, to increase the acidity, the pressure parameter will be increased whereas an increase in temperature will reduce this acidity to about 160 ° C., and will increase it beyond that. It is therefore possible to act simultaneously on the acidity of the water and the polarity of the water without resorting to a liquid or solid acid or to a liquid or solid base or to an organic solvent and without the addition of an ion. The advantage of this process is that at the end of said process, the solution can be degassed to neutralize said solution. A solvent has therefore been used which, in the case of CO2, shows no harmfulness when the solution has been degassed. This does not exclude, in some cases, improving the extraction using adjuvants such as surfactants or organic solvents. The gas may be introduced pure or in combination with at least one other inert gas to control the amount of active gas in the water while acting on the pressure by the effect of the inert gas. A neutral gas is thus used to adapt the pressure and / or the quantity of gas acting on the pH of the water.

20 Comme cela a été dit, en travaillant dans une gamme de température modérée (en dessous de 120 Celsius), on va pouvoir extraire plus facilement les substances thermolabiles se détruisant ou se transformant lorsque l'on travaille au dessus de 120 C . On obtiendra un meilleur rendement sur certains composés , notamment les composés 25 très peu solubles dans l'eau, mais solubles dans les solutions aqueuses acides ou basiques, ou éventuellement solubles dans les solvants organiques polaires (éthanol, méthanol...) On augmente également la sélectivité en permettant l'extraction de composés solubles dans les solutions acides ou basiques, tout en limitant la co-extraction des insolubles 30 dans les conditions de pH utilisées.As has been said, working in a moderate temperature range (below 120 Celsius) will make it easier to extract thermolabile substances that destroy or transform when working above 120 ° C. A better yield will be obtained on certain compounds, in particular the compounds which are very insoluble in water but which are soluble in aqueous solutions which are acidic or basic, or which may be soluble in polar organic solvents (ethanol, methanol, etc.). selectivity by allowing the extraction of soluble compounds in acidic or basic solutions, while limiting the co-extraction of insolubles under the pH conditions used.

2905284 4 On trouvera notamment des applications dans l'extraction des alcaloïdes, des phospholipides ou encore l'extraction sélective de protéines et polypeptides. Par ce procédé, on pourra par exemple extraire la gliadine de blé, protéine connue pour être insoluble dans l'eau, mais soluble dans les solutions acides diluées et les solutions 5 aqueuses à 70-80% d'éthanol ; l'extraction est réalisée dans l'eau saturée en CO2, sous pression, le dégazage ultérieur provoquant la précipitation de la protéine. On peut également utiliser le procédé ci dessus décrit pour transformer un matériau (animal ou végétal) et par exemple effectuer une hydrolyse. Les moyens mis en oeuvre sont : 10 une enceinte fermée dans laquelle on introduit le matériau à traiter, sous forme solide, pâteuse ou liquide, l'introduction est réalisée en continu, en semi-continu ou en discontinu des moyens pour introduire le liquide dans l'enceinte fermé ce liquide étant mis en température et/ou pressurisé avant ou après avoir été mis en contact avec le matériau et 15 des moyens de modification du pH d'une eau pure par introduction d'un gaz en vue de pressuriser et/ou de dissoudre le gaz ou une partie de celui ci. Il comprend des moyens en vue de dégazer la solution après extraction des composants souhaités. Le matériau à traiter peut être un solide, une pâte ou un liquide.In particular, applications will be found in the extraction of alkaloids, phospholipids or the selective extraction of proteins and polypeptides. By this method, it is possible, for example, to extract wheat gliadin, a protein known to be insoluble in water, but soluble in dilute acid solutions and 70-80% aqueous solutions of ethanol; the extraction is carried out in water saturated with CO2, under pressure, the subsequent degassing causing the precipitation of the protein. The method described above can also be used to transform a material (animal or plant) and for example to carry out a hydrolysis. The means employed are: a closed chamber into which the material to be treated is introduced, in solid, pasty or liquid form, the introduction is carried out continuously, semi-continuously or discontinuously means for introducing the liquid into the closed enclosure this liquid being brought to temperature and / or pressurized before or after being brought into contact with the material and means for modifying the pH of a pure water by introducing a gas in order to pressurize and / or to dissolve the gas or a part of it. It comprises means for degassing the solution after extraction of the desired components. The material to be treated may be a solid, a paste or a liquid.

20 Le fonctionnement peut être en continu, en discontinu ou en semi-continu. Sur l'installation représentée, la montée en température de l'eau se fait en amont de l'enceinte fermée au moyen d'un échangeur 10.Un seconde échangeur 11 est prévu en aval de l'enceinte afin de refroidir l'extrait 3 qui subira une étape éventuellement de dégazification et/ou de séparation par différentes méthodes telles que la filtration, 25 l'évaporation etc. Comme on peut le comprendre, les matériaux à partir desquels on pourra extraire une substance sont non limitativement les matériaux naturels ou semi synthétiques (origine animale, végétale, minérale, issu d'un champignon ou d'une levure ou d'un micro-organisme) ou synthétique. 30 25 30 s-The operation may be continuous, discontinuous or semi-continuous. On the installation shown, the temperature rise of the water is upstream of the enclosure closed by means of an exchanger 10.A second exchanger 11 is provided downstream of the enclosure to cool the extract 3 which will undergo a step possibly degassing and / or separation by different methods such as filtration, evaporation etc. As can be understood, the materials from which a substance can be extracted are, without limitation, natural or semi-synthetic materials (animal, vegetable, mineral, fungus, yeast or microorganism origin). ) or synthetic. 30 25 30 s-

Claims

A method of extracting substance from a material contacted with a liquid maintained in the liquid phase in a temperature range below 374 Celsius by a suitable pressure, characterized in that the liquid is a solution based on non-neutral water with a pH different from that of pure water under the same conditions of temperature and pressure as pure water, this acidic or basic solution being obtained by adding at least one so-called active gas

2. Extraction process according to claim 1 characterized in that also uses at least one neutral gas to adjust the pressure and / or the amount of gas acting on the pH of the water.

3. Extraction process according to claim 1, characterized in that after extraction the liquid is degassed.

4. Extraction process according to claim 1 characterized in that the temperature range is between 30 C and 374 C.

5. Extraction process according to claim 1 characterized in that the material is a solid, a liquid or a paste. 20

6. Extraction process according to any one of the preceding claims, characterized in that. the so-called active gas is carbon dioxide CO2 or ammonia NH3.

7.Means for the implementation of the extraction process according to any one of claims 1 to 6 characterized in that these means comprise: - a closed chamber into which the material to be treated is introduced - a liquid water being put in temperature and / or pressurized before or after being brought into contact with the material and - means for modifying the pH of a pure water by introducing a gas.

8. Means according to claim 7 characterized in that they comprise means for degassing the solution after extraction of the desired components