ITVI20120063A1 - Procedimento per l'estrazione e raffinazione di fosfatidilcolina e altri fosfolipidi da lecitine vegetali - Google Patents

Description

PROCEDIMENTO PER L’ESTRAZIONE E RAFFINAZIONE DI FOSFATIDILCOLINA E ALTRI FOSFOLIPIDI DA LECITINE VEGETALI.

DESCRIZIONE

Campo tecnico

L’invenzione riguarda un procedimento per l’estrazione e raffinazione di fosfatidilcolina (PC) e altri fosfolipidi da lecitine vegetali. Un altro aspetto dell’invenzione à ̈ l’uso della lecitina raffinata ottenuta secondo il procedimento per la produzione di glicerolfosfatidilcolina (GPC).

Stato della tecnica

Lecitina à ̈ il termine generico e commerciale che designa un gruppo di sostanze dal colore variabile dal giallo al marrone scuro e dalla consistenza fluida o solida. La lecitina à ̈ naturalmente presente nei tessuti animali e vegetali e nel tuorlo d’uovo.

Dal punto di vista chimico, la lecitina à ̈ una miscela di acido fosfatico, acidi grassi, glicerolo, glicolipidi, trigl icerid i e da fosfolipidi. I fosfolipidi ne rappresentano i principali componenti; questi derivano dalla struttura dei trigliceridi, dove un acido grasso à ̈ sostituito da un gruppo fosfato che conferisce alla molecola una carica negativa e quindi polarità; questa molecola ha il nome generico di fosfatide. Al gruppo fosfato à ̈ legata, tramite legame estere, una molecola organica più complessa, generalmente colina, etanolammina, inositolo oppure un singolo atomo di idrogeno, dando origine a un fosfolipide chiamato, rispettivamente, fosfatidilcolina (PC), fosfatidiletanolammina (PE), fosfatidilinositolo (PI) o acido fosfatidico (PA) e 1L-PC, 2L-PC, LPA, LPE, APE, PG e DPG.

In natura la lecitina vegetale può essere estratta chimicamente con esano dagli oli vegetali. L’esano estrae dal seme l’olio insieme alla lecitina. L’olio grezzo contiene sostanze grasse e fosfolipidi (lecitina) e subisce un processo di raffinazione per ridurne il forte sapore e minimizzare la sua caratteristica tendenza a formare sedimenti, al fine di trovare impiego nell’industria alimentare. Durante il processo di raffinazione, chiamato degommaggio, la lecitina viene separata dall’olio grezzo. La lecitina grezza ottenuta à ̈ ancora una massa bruno-scura, plastica e tenace. Contiene il 65-70 % dei fosfatidi e 30-35 % di olio di soia e 1-2% di acqua. Per essere utilizzata nell’industria alimentare, cosmetica o farmaceutica à ̈ necessario sottoporla a ulteriori raffinazioni.

Numerosi studi hanno evidenziato diverse proprietà della lecitina: questa, insieme agli acidi grassi poiinsaturi, à ̈ l’antagonista più importante del colesterolo, la lecitina à ̈ di aiuto nel trattamento di malattie del fegato, grazie ai suoi componenti lipotropi colina e inositolo. Inoltre, à ̈ stato dimostrato come la lecitina abbia un’influenza positiva sul rendimento fisico e sui processi di recupero del corpo. Contribuisce inoltre alla normale produzione di energia che dovrà essere utilizzata dal corpo; infine contribuisce a ridurre fatica e stanchezza.

I fosfolipidi intesi come sostanza pura per ogni singolo componente oppure in miscela sono usati come integratori alimentari, precursori di farmaci o farmaci (p. es. colina alfoscerato = GPC).

La lecitina à ̈ ampiamente utilizzata in campo alimentare, chimico e cosmetico con diverse funzioni: emulsionante (p.es. nella margarina e nel cioccolato, in vernici), solubilizzante, agente di sospensione, umidificante, ecc.

L’arte nota conosce diversi metodi per arricchire la lecitina in fosfolipidi. A questo scopo un passo spesso utilizzato à ̈ quello della disoleazione della lecitina grezza con acetone (US 3,031 ,478) per eliminare i trigliceridi. Sono stati descritti raffinazioni con estrazioni con acetonitrile (US 4,714,571 ) o isopropanolo (US 7,566,570), precipitazioni acide (US 3,268,335), trattamenti con ossidi di alluminio (US 4,235,793), l’aggiunta di monogliceridi (US 3,661 ,946), purificazioni con la cromatografia su gel di silice (US 4,452,743). Questi processi sono costosi, laboriosi o utilizzano solventi nocivi. La lecitina grezza di partenza à ̈ spesso il tuorlo d’uovo (CA 1 ,335,054) che contiene già una percentuale elevata di fosfolipidi con concentrazioni di fosfatidilcolina attorno al 50-60% in peso, ciò che favorisce processi di raffinazione successivi, ma ha come materia prima un elevato costo. Le lecitine grezze vegetali contengono al massimo il 20 % in peso di fosfatidilcolina e sono quindi poco promettenti per ottenere in modo semplice lecitine ad alto contenuto in PC, anche se ovviamente hanno il grande vantaggio di essere un sottoprodotto a basso costo della produzione di oli vegetali.

Una seconda classe di fosfolipidi ricavati dai primi sopramenzionati sono i glicerofosfolipidi come il GPI (glicerofosfatidilinositolo), la GPC (glicerolfosfatid ilcolina), la GPE (glicerolfosfatidiletanoloammina) etc. e miscele di esse. Queste molecole sono ricavate per idrolisi dalle prime con eliminazione in tutto o in parte dei gruppi funzionali a lunga catena ipofila. Dalla GPC, ma anche da altri gruppi fosfatici, si può ricavare la GPS (glicerofosfatidilserina) per sostituzione del gruppo funzionale colina.

Il mercato attualmente propone una lecitina con una concentrazione di 35% in peso di PC che viene prodotta da lecitine di origine vegetale. Per la produzione di derivati della PC, in particolare la glicerolfosfatid i Icoli na (GPC), sono desiderate lecitine che comprendono percentuali più elevate di PC.

Presentazione dell'invenzione

Lo scopo principale della presente invenzione à ̈ proporre un metodo per l’estrazione e raffinazione di fosfatidilcolina e altri fosfolipidi da lecitine grezze vegetali che permette la produzione di lecitine raffinate con un alto contenuto di fosfatidilcolina, in particolare ≥ 32% in peso, preferibilmente > 40% in peso, più preferibilmente > 50% in peso. Scopo ulteriore à ̈ fornire un tale metodo che à ̈ economicamente conveniente in termini di materie prime e che à ̈ eseguibile in pochi passi di lavorazione. Altro scopo dell’invenzione à ̈ fornire un metodo di cui sopra che produce una lecitina arricchita in fosfatidilcolina che può direttamente essere utilizzata nella produzione di GPC.

Gli scopi prima ricordati e altri che verranno meglio evidenziati in seguito sono raggiunti da un procedimento per l’estrazione e raffinazione di fosfatidilcolina da lecitine vegetali che comprende le seguenti fasi:

(a) miscelazione e agitazione di lecitina grezza vegetale con alcol etilico acquoso con un contenuto di alcol fra gli 88% e i 96% (v/v) a temperature sopra i 40°C e preferibilmente inferiori al punto di ebollizione dell’alcol etilico acquoso;

(b) primo tempo di attesa per la separazione di prime due fasi, precisamente una prima fase inferiore e una prima fase superiore; (c) separazione della prima fase inferiore;

(d) raffreddamento della prima fase superiore;

(e) secondo tempo di attesa per la separazione di seconde due fasi, precisamente una seconda fase inferiore che à ̈ arricchita in oli, in particolare trigliceridi, e una seconda fase superiore;

(f) separazione delle seconde due fasi e preferibilmente evaporazione di alcol etilico e acqua dalla seconda fase superiore. La lecitina grezza vegetale à ̈ preferibilmente la lecitina grezza ottenuta come sottoprodotto durante la fase di degommaggio nella produzione di oli vegetali. Esempi non esaustivi per oli vegetali sono olio di soia, olio di girasole, olio di lino oppure olio di colza. La lecitina grezza vegetale à ̈ una miscela di trigliceridi (30-40%), fosfolipidi e altri componenti in cui il contenuto in fosfatidilcolina generalmente non supera il 20%. Il contenuto medio dei fosfolipidi, e della fosfatidilcolina, nelle lecitine può essere diverso in funzione dell’area in cui sono coltivate, del tipo di sementi, del clima, ecc.

La lecitina può essere OGM (semi di soia) oppure no OGM (produzione soprattutto in Italia, India e Brasile).

La prima fase inferiore à ̈ una lecitina tecnica che può essere venduta come tale sul mercato dopo evaporazione del solvente.

La separazione della prima fase inferiore può avvenire per estrazione del fondo ed evaporazione, ma comunque con metodi ben noti all’esperto.

La separazione della seconda fase superiore può avvenire con tipici metodi noti all’esperto per separare due fasi aventi densità diverse, vantaggiosamente avviene aspirando la fase superiore favorendo così ulteriormente la separazione delle due seconde fasi.

Il procedimento secondo l'invenzione fornisce una lecitina con una concentrazione di PC dal 32% al 42% e questo, a differenza di altri processi descritti nell’arte, partendo da lecitine con un basso contenuto in PC, talvolta appena il 10%. Questa percentuale elevata di PC, preferibilmente 40-42%, ottenibile con il procedimento secondo l’invenzione, permette ulteriori passi di raffinazione per aumentare il contenuto in PC ulteriormente.

Le percentuali che indicano il contenuto in PC della lecitina grezza o raffinata sono da intendersi come concentrazioni in peso sul materiale secco. Nel settore, le lecitine vengono denominate con l'aggiunta della sigla PCxx in cui xx indica il contenuto in peso sul secco della fosfatidilcolina PC, per esempio lecitina PC35 per la forma commerciale diffusa sul mercato contenente il 35 w% di PC.

Con la fase di raffreddamento si riesce a separare con la seconda fase inferiore una grande quantità di oli, in particolare trigliceridi. Il contenuto del PC32-42 in trigliceridi à ̈ attorno al 15%.

La fase (a) dura preferibilmente ca. due ore. Ma le tempistiche ideali per avere i migliori risultati d’estrazione possono deviare da questo valore e facilmente essere adattate dall’esperto.

Vantaggiosamente, il tempo di raffreddamento dura ca. due ore, ma anche questa durata può variare ed à ̈ facilmente ottimizzabile dall’esperto.

In una variante vantaggiosa dell’invenzione, l’evaporazione in fase (f) avviene fino ad avere un contenuto in peso di etanolo acquoso del 10 al 15% in peso. Risulta una lecitina PC32-42 che a 20°C à ̈ liquida e quindi pompabile. L'etanolo evaporato può essere utilizzato per una successiva estrazione.

In un’altra variante vantaggiosa dell’Invenzione, l’etanolo viene evaporato completamente e si ottiene una lecitina arricchita in PC vendibile sul mercato.

In un’ulteriore variante vantaggiosa dell’invenzione, la fase (a) avviene a temperature comprese fra i 40°C e i 60°C, preferibilmente attorno ai 55°C. Queste temperature si sono dimostrate particolarmente idonee per la solubilità dei fosfolipidi nell’etanolo e la dispersione omogenea delle fasi. Vantaggiosamente, il contenuto in alcol à ̈ compreso fra gli 88% e i 96% (v/v), preferibilmente circa il 95% (v/v). Preferibilmente, il rapporto in peso fra lecitina grezza e alcol etilico acquoso à ̈ almeno 1 :2,5, preferibilmente fra 1 :2,5 e 1 :3,5 e più preferibilmente 1 :3. Questi rapporto garantiscono un’ottima resa d’estrazione.

Preferibilmente, la prima fase superiore viene raffreddata nella fase (d) ad almeno 5°C, preferibilmente a -10°C fino a 5°C, più preferibilmente a -5°C fino a 0°C, il più preferibilmente a circa -5°C. Queste temperature permettono una buona precipitazione degli oli.

Vantaggiosamente, la seconda fase superiore à ̈ caratterizzata da un contenuto in fosfatidilcolina dal 32% al 42% in peso, preferibilmente dal 40% al 42% in peso.

Il prodotto ottenuto nella fase (f) del procedimento secondo l’invenzione à ̈ un prezioso prodotto intermedio che à ̈ una ottima base di partenza per arricchirlo ulteriormente in PC. Il prodotto intermedio vantaggiosamente à ̈ caratterizzato da un contenuto in PC dal 32 al 42% (w/w), più preferibilmente dal 40 al 42% (w/w) con un contenuto in fosforo di ca. il 2,6 %.

La lecitina grezza viene disoleata non con acetone ma con la sola estrazione con etanolo e questo partendo da lecitine vegetali ad alto contenuto in oli.

In una variante molto vantaggiosa dell’invenzione, il procedimento comprende inoltre le seguenti fasi:

(g) miscelazione e agitazione della seconda fase superiore, dopo evaporazione di almeno una parte dell’alcol etilico, con acetone a temperature sopra i 40°C e preferibilmente inferiori al punto d’ebollizione dell’acetone, preferibilmente a temperature fra i 40°C e i 50°C, con un rapporto di lecitina: acetone a favore dell’acetone;

(h) raffreddamento della miscela ottenuta nella fase (g);

(i) terzo tempo di attesa per la separazione di terze due fasi, precisamente una terza fase inferiore e una terza fase superiore;

(j) separazione delle due terze fasi ottenute nella fase (i).

La terza fase superiore comprende l’acetone e ulteriori oli che facevano ancora parte del PC32-42 ottenuto nella fase (f). Il procedimento secondo l’invenzione ha permesso di abbassare notevolmente il contenuto in oli, in particolare trigliceridi, della lecitina grezza vegetale rispetto ai processi dell’arte nota, questo in due fasi: precipitazione di oli durante il raffreddamento di una soluzione alcolica della lecitina grezza e successiva estrazione della fase alcolica con acetone. Questa combinazione in questo ordine ha risultati migliori rispetto a una disoleazione con acetone della lecitina grezza e aumenta ulteriormente il contenuto in PC nella lecitina raffinata.

La separazione delle terze due fasi avviene con metodi noti nel settore.

La terza fase inferiore à ̈ ricca in PC, ≥ 50% in peso, con una percentuale di fosforo fino al 2,9% (w/w).

La terza fase superiore contiene acetone, oli, ed etanolo e acqua introdotti nella prima parte del procedimento.

La disoleazione spinta con acetone vantaggiosamente à ̈ fatta su una quantità di materia pari al 50% circa di quella iniziale. L’evaporazione di una parte dell’alcol etilico corrisponde a quella descritta sopra per la fase (f) del procedimento.

Vantaggiosamente, il rapporto in peso fra acetone e seconda fase superiore à ̈ di almeno 1 : 3,5, preferibilmente compreso fra 1 : 3,5 e 1 :6, il più preferibilmente di 1 :4. Questi rapporti si sono rivelati utili ai fini di una buona dispersione dei componenti della miscela. Preferibilmente, l’acetone ha un contenuto d’acqua inferiore all’ 1 ,5% (w/w), preferibilmente inferiore all’ 1 % (w/w).

In una variante preferita dell’invenzione, nella fase (h) la miscela ottenuta nella fase (g) viene raffreddata a temperature comprese fra -5°C a 10°C, preferibilmente a temperature comprese fra -5°C e 6°C. Vantaggiosamente, la terza fase inferiore ha un contenuto di fosfatid i Icolina dal 50 al 60%, preferibilmente dal 55 al 60%, in peso. Il procedimento secondo l’invenzione permette un’alta resa di estrazione in PC che supera il 75% a partire da lecitina grezza. Per la PC32-42 si ottiene come lecitina raffinata ca. il 25% rispetto alla lecitina grezza di partenza, per la PC50-60 ca. il 22%.

Un altro aspetto importante dell’invenzione concerne una lecitina raffinata in forma solida o in forma liquida (solubilizzata in alcol) destinata all’uso come integratore alimentare concentrato oppure come intermedio per la produzione di GPC o altri glicerofosfolipidi. A questo proposito, in una variante preferita dell’invenzione, alla terza fase inferiore si aggiunge un solvente scelto fra etanolo e metanolo, si agita a temperature maggiori di o uguali a 35°C e preferibilmente sotto il punto di ebollizione del rispettivo solvente e si evapora il solvente preferibilmente fino a un contenuto del solvente di ca. 10-15 % (w/w). Ipotizzabili sono anche altri alcol. Il tempo di agitazione preferito à ̈ ca. un’ora, ma può ovviamente essere variato. I rapporti fra lecitina e alcol variano preferibilmente fra 1 :1 e 1 :1 ,5. L’evaporazione del solvente può avvenire con un evaporatore a strato sottile, ma anche altri sistemi d’evaporazione noti neM’arte sono ipotizzabili, questo vale per tutte le evaporazioni descritte per il procedimento secondo l’invenzione. Vantaggiosamente, dopo l’evaporazione il contenuto in acqua à ̈ inferiore all’ 1 % in peso.

Le soluzioni alcoliche così ottenute sono liquide e quindi pompabili a temperatura ambiente. Le soluzioni di fosfolipidi così create possono direttamente essere impiegate per ottenere la GPC e altri glicerofosfolipidi con alta concentrazione e con la pressoché assenza di mono-, di- e trigliceridi.

Così si ottiene una lecitina in forma liquida a temperatura ambiente in soluzione di metanolo o altro alcol adatta per essere usata come intermedio nelle operazioni di metanolisi per ottenere PC, PE o GPC, GPE, e altri fosfolipidi.

Vantaggiosamente, le lecitine grezze o raffinate utilizzate durante il procedimento secondo l’invenzione vengono preriscaldate (preferibilmente a temperature comprese fra 50 e 70°C), come anche i rispettivi solventi, prima della miscelazione.

II procedimento, in tutto o in parte, può essere eseguito in discontinuo o in continuo.

Un aspetto importante dell’invenzione riguarda l’uso del prodotto PC50-60 ottenuto secondo l’invenzione con metanolo come solvente senza ulteriori purificazioni nella produzione di GPC attraverso la metanolisi in presenza di una base, preferibilmente KOH. La soluzione in metanolo contiene già il solvente necessario come agente reattivo nella metanolisi e non introduce ulteriori solventi. Se sì usa il PC50-60 al posto dell’abituale PC35 disponibile sul mercato, basta metà del materiale per ottenere la stessa quantità di GPC, non ci sono scarti e, poiché sono quasi assenti i trigliceridi, non viene consumato KOH nella metanolisi di trigliceridi.

Si à ̈ raggiunto lo scopo di fornire un procedimento per fornire lecitine ad alto contenuto in PC. La presenza di oli nella lecitina raffinata ottenuta à ̈ molto bassa. Si à ̈ raggiunto lo scopo di preparare una soluzione di lecitina che à ̈ fluida e pompabile anche con PC elevata. Il prodotto à ̈ pronto per essere usato (senza solvente o in etanolo) oppure per ricavare i glicerofosfolipidi (in metanolo).

Varianti dell’invenzione sono oggetto delle rivendicazioni dipendenti. La descrizione di preferiti esempi di esecuzione del procedimento secondo l’invenzione viene data a titolo esemplificativo e non limitativo con riferimento alle allegate tavole di disegno.

Breve descrizione dei disegni

La fig. 1 mostra in un diagramma di flusso schematico le varie fasi di una estrazione e raffinazione di fosfatid i Icolina e altri fosfolipidi da lecitine vegetali;

la fig. 2 mostra uno schema di un impianto per eseguire l’estrazione e la raffinazione della fig. 1.

Descrizione degli esempi di esecuzione

Con riferimento alla figura 1 vengono descritti i singoli passi del procedimento secondo l’invenzione.

sotto agitazione a temperature elevate. Dopo un periodo di riposo, si separano due fasi: una fase inferiore 3 (dopo evaporazione del solvente una lecitina tecnica) e una fase superiore 5 che à ̈ costituita dalla soluzione alcolica di parti della lecitina grezza. Questa soluzione alcolica 5 viene raffreddata 7. Dopo un periodo d’attesa si formano due fasi, una fase inferiore 9 essenzialmente composta da oli e una fase superiore 11 che à ̈ sottoposta a evaporazione 13 per eliminare alcol e acqua. Come residuo si ottiene una lecitina arricchita in PC 15 (32-42% in peso).

In un secondo passo alla lecitina PC32-42 15 viene aggiunto acetone 17. Dopo riscaldamento e agitazione avviene una fase di raffreddamento 19 che risulta dopo un periodo di attesa in due fasi: una fase superiore 21 contenente l’acetone, alcol e oli, e una fase inferiore di una lecitina ricca in PC (PC50-60) 23. Quest’ultima viene mescolata riscaldando con metanolo oppure etanolo 25 per evaporare successivamente 27 parte dell’alcol. A seconda del tipo e tenore in alcol, si ottengono varie forme, solide o lìquide, di una lecitina raffinata 29.

Di seguito si descrivono dei esempi esecutivi più dettagliati:

In un reattore si introduce alcol etilico al 95 v% e si scalda a 55°C in atmosfera inerte. Si inietta nel reattore lecitina grezza vegetale a 55°C in modo lento, si agita in modo violento e continuo per due ore. A caldo si disperde tutto. Si sospende il riscaldamento e si lascia decantare. Si separano nette due fasi.

La fase inferiore si estrae dal reattore dal basso e viene recuperata successivamente come lecitina tecnica dopo evaporazione del solvente e acqua.

La fase superiore, nel reattore, à ̈ raffreddata a -5 °C. Dopo due ore, sul fondo si deposita l’olio (trigliceridi) che si estrae con una pompa. Questa operazione di raffreddamento riduce ulteriormente la percentuale di olio contenuto e rimasto disperso nella fase superiore dopo l’estrazione con etanolo. La fase superiore rimanente ha un contenuto in fosfatidilcolina (PC) del 32-42%. Da questa fase si evaporano l’etanolo e l’acqua fino ad avere una lecitina arricchita in PC 32-42% con il 10-15% di etanolo (forma liquida a 20°C). L’etanolo viene recuperato per una successiva estrazione.

Si ottiene, per evaporazione totale dell’etanolo e acqua una lecitina arricchita in PC fino al 32 - 42w%, preferibilmente 40-42w%. Essa à ̈ già un prodotto vendibile sul mercato.

Per ottenere una lecitina con un tenore maggiore in PC si prosegue come segue: nel reattore contenente la lecitina arricchita in PC al 32-42%, preferibilmente al 40-42 w%, dopo l’asportazione della fase d’olio si introduce acetone a caldo a 40°C. Il rapporto fra lecitina e acetone corrisponde a 1 : 4. Si agita fortemente per 1 ora e poi si lascia decantare. Si raffredda da -5°C a 0°C. Si separano due fasi. Dall’alto si estrae il solvente formato da acetone più resti di etanolo e acqua dalla prima estrazione con etanolo più oli. La fase inferiore rimane nel reattore e si aggiunge metanolo o altri alcoli a caldo e si agita per 1 ora.

Si procede con un evaporatore a strato sottile alla evaporazione della miscela fosfolipidi e solventi.

Si ottiene una soluzione di fosfolipidi con PC > di 50 w% (da 50 a 60 w%) che contiene circa il 10% di metanolo e < di 1 % di acqua e che à ̈ in forma liquida pompabile a temperatura ambiente.

La soluzione di fosfolipidi così creata può direttamente essere impiegata per ottenere la GPC e altri glicerofosfolipidi con alta concentrazione e con la pressoché assenza di mono-, di- e trigliceridi. La produzione può essere in discontinuo o in continuo.

La disoleazione spinta con acetone viene fatta su una quantità di materia pari al 50 % circa di quella iniziale.

Il metodo à ̈ stato testato su campioni di lecitina tipo PC35. Da PC 10% (lecitina grezza vegetale) si arriva a PC 32-40% con il metodo sopra descritto che permette, pur partendo da una lecitina grezza di scarsa qualità (PC < di 10%) di arrivare a un valore di PC > 32% fino al 42 % eliminando la maggior parte di olio.

Le materie prime necessarie per il secondo passo di arricchire la lecitina PC 32-42% sono: PC32-42 nel secco; etanolo azeotropo (12-15)%, KF (Karl Fischer)=0.6% e acetone puro con acqua <1 % (preferibilmente < 500 ppm).

Se il rapporto fra lecitina PC32-42 e acetone non à ̈ a favore dell’acetone e se la temperatura à ̈ la temperatura ambiente, avviene la chiusura della massa di solido che assume un aspetto “gommoso†. Poco idonei sono i rapporti PC32-42/acetone = 1 :1 e 1 :2. Risultati più accettabili si ottengono con un rapporto PC32-42/acetone = 1 :3,5. Meglio à ̈ un rapporto di 1 :4. Si riscalda l’acetone a 40°C e il PC32-42 a 50°C. Successivamente, si aggiunge con agitazione turbolenta la PC32-42 all’acetone. La lecitina si disperde. Si forma un liquido marrone opaco. Con agitazione ferma, sul fondo si deposita una frazione non solubile in acetone. La dispersione à ̈ raffreddata da 0 -6°C. Il surnatante diventa limpido (dopo due ore). Il surnatante contiene dal 15 al 20% di olio. La fosfatid ilcoiina che rimane nella fase superiore à ̈ trascurabile. Si può pensare anche all’uso di una centrifuga a 50°C (temperatura per avere un fondo liquido). Il fondo da 0 a 6°C à ̈ un solido non pompabile.

La separazione di fase acetone/fase insolubile avviene aspirando dall’alto tutta la frazione liquida.

La fase che rimane sul fondo a temperatura ambiente à ̈ in forma pastosa non pompabile. Essa ha un tenore in acetone del (28-32)%. La frazione superiore formata da acetone più etanolo più acqua e oli à ̈ sottoposta a evaporazione/distillazione per il recupero dell’acetone e alla operazione di deumidificazione. Resta una frazione pastosa di PC 50 - 60 sul secco.

Essa può essere commercializzata in questa forma oppure in forma densa a 20°C dopo aggiunta del 6 - 10 % di esteri oppure oli insaturi a corta catena.

Può seguire un terzo passo per preparare la lecitina raffinata PC50-60 a diversi usi.

In una prima variante del terzo passo, alla fase contenuta sul fondo del reattore (dopo l’estrazione con acetone) dopo riscaldamento a 60°C si aggiunge etanolo 100% (rapporti possono essere 1 :1 e 1 :1 ,5) preriscaldato a 40°C. Con blanda agitazione la massa si scioglie.

La soluzione liquida di colore marrone scuro, opaca, Ã ̈ fatta evaporare. Si estrae il solvente in modo che alla fine, nel prodotto rimanga il 10% di etanolo. Il prodotto finale a 15°C Ã ̈ liquido in forma oleosa e pompabile.

In una seconda variante del terzo passo, l’etanolo viene sostituito da metanolo. Si aggiunge a caldo metanolo in rapporto (1 :1 ) con la massa rimasta sul fondo del reattore. A 35-40°C con blanda agitazione la massa si scioglie, dando un liquido marrone opaco. La soluzione marrone scuro, opaca, à ̈ fatta evaporare.

Si ottiene un prodotto liquido con KF < 1 % con un contenuto di PC > di 60%. La miscela ottenuta può essere commercializzata per essere utilizzata nel successivo processo di metanolisi per produrre la GPC e la GPE. Come intermedio la PC 50-60 che à ̈ già pronta per il successivo processo di produzione dei glicerofosfolipidi.

Ovviamente, il processo può essere eseguito alternativamente in continuo. Lo stesso vale per le operazioni di produzione della PC 32-42 e per la raffinazione di questa per ottenere PC50-60.

Si descrive un procedimento analogo in continuo:

1° passo:

In un reattore si introducono in continuo la lecitina grezza a 60°C e l’etanolo 95% a 40°C. Il reattore à ̈ scaldato e mantenuto a 45- 55 °C e in forte agitazione. Il tempo di permanenza à ̈ di circa 40 min.

Si estrae in continuo, dal basso, la dispersione alcol e i componenti organici sciolti che compongono la lecitina.

Essi sono inviati in una torre di “calma<11>verticale entro la quale avviene la separazione delle due fasi. La torre à ̈ raffreddata in modo che il liquido contenuto raggiunga e mantenga, nella parte alta, nel tempo, la temperatura di 0 - 5°C.

Si estrae la fase inferiore che viene inviata ad un evaporatore a strato sottile per la concentrazione della lecitina tecnica, e l’evaporazione dell’etanolo che sarà riutilizzato.

La fase superiore, à ̈ estratta dall’alto e concentrata in un evaporatore a film sottile e dopo in un evaporatore orizzontale. Essa contiene la PC al 32 - 42 %. E viene posta in un serbatoio e scaldata a 45°C come stoccaggio intermedio. Le lecitina tecnica ottenuta à ̈ immessa nel mercato.

2° passo:

In un reattore si introduce acetone preriscaldato a 45°C e la lecitina PC 32 - 40 in modo continuo secondo il rapporto 1 PC 32 - 40 / 3,5 acetone. Si agita in modo rapido e continuo.

A caldo si estrae la miscela e la si invia in una seconda torre in continuo con testa colonna raffreddata a 0°C e il fondo mantenuto a 30°C.

Anche in questo caso si estrae dalla testa la fase superiore fredda liquida destinata al recupero dei solventi (acetone).

La fase inferiore, estratta con pompa, in continuo, a temperatura di circa 30°C à ̈ inviata in un secondo reattore entro il quale si introduce a caldo metanolo, dall’alto, in rapporto 1 : 1.

Si mantiene il tutto in rapida agitazione.

In continuo, dal fondo, si estrae il liquido che à ̈ inviato ad un evaporatore a strato sottile al fine di concentrare le frazioni di fosfolipidi con la PC al 50 - 60% sul secco e contenente metanolo < del 10% e acqua < del 1%.

Nel caso in cui si desideri ottenere PC 50 - 60 % in soluzione di etanolo al 10% invece di metanolo si introduce etanolo e si procede nello stesso modo.

Nel caso in cui si desidera ottenere PC 50 - 60 % in forma solida pastosa a temperatura ambiente si procede con la evaporazione dell’acetone e di altro solvente e acqua mediante un evaporatore rotante orizzontale.

Lo scarico in forma liquida a caldo avviene a circa 55°C.

Nel caso in cui si desideri ottenere PC 50 - 60 % liquida a temperatura ambiente senza solventi o acqua, dopo l’evaporazione del solvente si aggiunge circa il 10% di oli leggeri deacidificati ad alto grado di insaturazione.

La tabella 1 mostra in forma esemplare le composizioni di una lecitina grezza e di lecitine PC35 e PC40-42 utilizzate/ottenute nel procedimento secondo l’invenzione. Le analisi sono state effettuate con spettroscopia<31>P-NMR con lo standard interno trifenilfosfato su uno strumento Bruker Avance III 600 MHz.

TABELLA 1

fosfolipido MW lecitina grezza PC 35 PC40-42

[g/mol] w% mol% w% mol% w% mol% C 770,0 14,72 28,99 35,42 66,42 41,28 63,90 1-LPC 515,0 -<*>) -<*>) 0,18 0,52 0,27 0,62 -LPC 515,0 0,61 1,81 1,55 4,35 2,82 6,52 PI 835,0 11,52 20,92 0,28 0,49 1,51 2,15 LPI 570,0 “<*>) -<*>) - ) -<*>) -<*>) -<*>) PS-Na 797,2 0,34 0,65 -<*>) -<*>) -<*>) -<*>) LPS 517,0 -<*>) -<*>) -<*>) -<*>) -<*>) SPH 770,0 -<*>) -<*>) -<*>) -<*>) - ) -<*>) PE 725,0 11,33 23,71 5,68 11,30 7,62 12,52 LPE 470,0 0,25 0,81 0,41 1,26 0,68 1,74 PE 990,0 1,71 2,62 5,15 7,51 3,37 4,06 PG 758,0 1,06 2,12 1,04 1,98 1,53 2,41 DPG 682,5 0,72 1,61 0,17 0,35 0,26 0,46 PA 685,0 7,37 16,32 1,15 2,42 1,57 2,72 LPA 430,0 0,11 0,37 -<*>) 0,19 0,13 0,35 altri 770,0 0,03 -<*>) 1,71 3,21 1,64 2,54 somma 49,77 100,00 52,80 100,00 62,68 100,00 fosforo 2,04 2,15 2,60

PC = fosfatici ilcoli na , 1-LPC = 1-lisofosfatidilcolina, 2-LPC = 2-lisofosfatidilcolina, PI = fosfatid i I i nositolo , LPI = lisofosfatidilinositolo, PS-Na = fosfatidilserina-Na, LPS = lisofosfatidilserina, SPH = sfingomielina, PE = fosfatidiletanolammina, LPE = lisofosfatidiletanolammina, APE = acetilfosfatidiletanolammina, PG = fosfatidilglicerolo, DPG = glicole dipropilenico, PA = acido fosfatidico, LPA = liso-acido fosfatidico.

— *) = non osservato, no assegnazione di segnale o < 0,07 %, limite di detezione (S/N 10:1 Peak/Peak) = 0,5 %

Con riferimento alla figura 2 si illustra un esempio esecutivo di un impianto per realizzare il procedimento secondo l’invenzione.

Un contenitore 2 con camicia di riscaldamento/raffreddamento contiene la lecitina grezza 4. Quest’ultima può essere inviata nel reattore 6 dotato di una camicia di riscaldamento/raffreddamento e di un agitatore. Da un serbatoio 8 si pompa etanolo (con aggiunta di acqua, ca. 5%) nel reattore 6. La miscela viene mescolata e riscaldata. Dopo il fermo dell’agitazione e un tempo d’attesa si separano due fasi 12A e 12B. La fase inferiore 12B viene pompata nel serbatoio 14. Da lì raggiunge l'evaporatore/distillatore 16 dove si evapora etanolo/acqua (ca. 3% di acqua) che ritorna nel serbatoio 8 di etanolo. La lecitina tecnica (99%) restante à ̈ pompabile a 60°C e viene stoccata in un serbatoio riscaldabile 18. La fase superiore 12A à ̈ raffreddata a -5°C nel reattore, l’olio depositato à ̈ estratto con una pompa e avviato al serbatoio 14. La soluzione etilica della lecitina raffinata viene trasportata in un evaporatore/distillatore 20. L’etanolo recuperato viene diretto verso il serbatoio 8. La lecitina raffinata con un contenuto residuo del 10 al 15 % di etanolo viene trasportato in un secondo reattore 22 dotato di camicia di riscaldamento/raffreddamento e di un agitatore. Da un serbatoio 24 che contiene acetone si dosa il solvente nel reattore 22. Sotto riscaldamento e agitazione avviene l’estrazione di ulteriori oli con l’acetone. Successivamente si ferma l'agitazione e si raffredda da -5°C a 0°C. Si formano due fasi 26A e 26B. La fase superiore 26A contiene acetone, etanolo, acqua e oli. Essa viene estratta dall’alto e pompata in un serbatoio 28. Da lì la miscela raggiunge una colonna di distillazione per separare i componenti oppure viene aggiunto alla miscela di solventi nel serbatoio 30. La fase inferiore 26B rimane nel reattore 22. Si aggiunge metanolo dal serbatoio 32. Si agita a caldo. Dopo la soluzione raggiunge l’evaporatore 20 ove si separano i solventi che vengono diretti nel serbatoio 30. Resta una soluzione concentrata di fosfolipidi con PC ≥ 50% che contiene ancora ca. 10% di metanolo e meno di 1 % di acqua. Questa soluzione viene stoccata nel serbatoio 34.

In fase esecutiva, al procedimento e uso oggetto dell'invenzione potranno essere apportate ulteriori modifiche o varianti esecutive e non descritte. Qualora tali modifiche o tali varianti dovessero rientrare nell’ambito delle rivendicazioni che seguono, si dovranno ritenere tutte protette dal presente brevetto.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1) Procedimento per l’estrazione e raffinazione di fosfatidilcolina e altri fosfolipidi da lecitine vegetali comprendente le seguenti fasi: (a) miscelazione e agitazione di lecitina grezza vegetale con alcol etilico acquoso (1) con un contenuto di alcol fra gli 88% e i 96% (v/v) a temperature sopra i 40°C e preferibilmente inferiori al punto di ebollizione dell’alcol etilico acquoso; (b) primo tempo di attesa per la separazione di prime due fasi, precisamente una prima fase inferiore (3) e una prima fase superiore (5); (c) separazione della prima fase inferiore (3); (d) raffreddamento della prima fase superiore (7); (e) secondo tempo di attesa per la separazione di seconde due fasi, precisamente una seconda fase inferiore (9) che à ̈ arricchita in oli, in particolare trigliceridi, e una seconda fase superiore (11); (f) separazione delle seconde due fasi e preferibilmente evaporazione di etanolo e acqua (13) dalla seconda fase superiore (11).
2. 2) Procedimento secondo la rivendicazione 1) caratterizzato dal fatto che la fase (a) avviene a temperature comprese fra 40°C e 60°C, preferibilmente attorno ai 55°C, che il contenuto in alcol à ̈ compreso fra i 90% e i 96% (v/v), preferibilmente circa il 95% (v/v) e che il rapporto in peso fra lecitina grezza e alcol etilico acquoso à ̈ almeno 1 :2,5, preferibilmente fra 1:2,5 e 1:3,5 e più preferibilmente 1:3.
3. 3) Procedimento secondo una delle rivendicazioni 1) o 2) caratterizzato dal fatto che la prima fase superiore (5) viene raffreddata (7) nella fase (d) ad almeno 5°C, preferibilmente a -10°C fino a 5°C, più preferibilmente a -5°C fino a 0°C, il più preferibilmente a circa -5°C.
4. 4) Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che la seconda fase superiore (11) Ã ̈ caratterizzata da un contenuto in fosfatidilcolina dal 32 % al 42 % in peso (15).
5. 5) Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che comprende inoltre le seguenti fasi: (g) miscelazione e agitazione della seconda fase superiore (11), dopo evaporazione di almeno una parte dell’alcol etilico (13), con acetone (17) a temperature sópra i 40°C e preferibilmente inferiori al punto d’ebollizione dell’acetone, preferibilmente a temperature fra i 40°C e i 50°C, con un rapporto di lecitina: acetone a favore dell’acetone; (h) raffreddamento della miscela (19) ottenuta nella fase (g); (i) terzo tempo di attesa per la separazione di terze due fasi, precisamente una terza fase inferiore (23) e una terza fase superiore (21); (j) separazione delle due terze fasi ottenute nella fase (i).
6. 6) Procedimento secondo la rivendicazione 5) caratterizzato dal fatto che il rapporto in peso fra acetone e seconda fase superiore (11) à ̈ di almeno 1: 3,5, preferibilmente compreso fra 1: 3,5 e 1 :6, il più preferibilmente di 1:4 e che l’acetone ha un contenuto d’acqua inferiore a I Γ 1 ,5% (w/w), preferibilmente inferiore all’ 1 % (w/w).
7. 7) Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 5) o 6) caratterizzato dal fatto che in fase (h) la miscela ottenuta nella fase (g) (17) viene raffreddata (19) a temperature comprese fra -5°C e 10°C, preferibilmente a temperature comprese fra -5°C e 6°C.
8. 8) Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 5) a 7) caratterizzato dal fatto che la terza fase inferiore (23) ha un contenuto in fosfatidilcolina dal 50% al 60%, preferibilmente dal 55 al 60%, in peso.
9. 9) Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 5) a 8) caratterizzato dal fatto che alla terza fase inferiore (23) si aggiunge un solvente scelto fra etanolo e metanolo, si agita a temperature maggiori di o uguali a 35°C (25) e preferibilmente sotto il punto di ebollizione del rispettivo solvente e si evapora (27) il solvente preferibilmente fino a un contenuto del solvente di ca. 10-15% (w/w).
10. 10) Uso del prodotto ottenuto (29) secondo la rivendicazione 9) con metanolo come alcol senza ulteriori purificazioni nella produzione di GPC attraverso metanolisi in presenza di una base, preferibilmente KOH.