MXPA01012834A - Purificacion de soluciones acuosas de colorantes. - Google Patents

Abstract

La presente invencion ofrece un metodo para purificar una solucion acuosa de colorante que tiene una impureza de aldehido y/o cetona, dicho metodo incluye el paso de hacer reaccionar la impureza con un derivado de hidrazina, formando un compuesto de hidrazona insoluble en agua. El compuesto de hidrazona es despues removido de la solucion para formar un colorante que tiene una mayor pureza.

Description

PURIFICACIÓN DE SOLUCIONES ACUOSAS DE COLORANTES ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 1. Campo técnico La presente invención se refiere, en general, a un método de purificación de soluciones acuosas de colorantes y, más específicamente, a la eliminación de las impurezas de aldehidos y/o cetonas a partir de las soluciones acuosas de colorantes para formar colorantes con mayor pureza. 2. Discusión Ciertos colorantes producidos como soluciones acuosas pueden utilizarse en productos alimenticios y el envasado de los productos alimenticios. Por ejemplo, el colorante Color Index Acid Blue 9, que químicamente es la sal interna del hidróxido de N-etil-N- [4- [ [4- [etil [ (3-sulfofenil) metil] amino] fenil] (2-sulfofenil) metilen] -2,5-ciclohexadien-1-iliden] 3-sulfobencenmetanaminio, la sal disodio, ha sido aprobado por la United States Food and drug Administration (Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos) para uso en alimentos, medicamentos y cosméticos. El Acid Blue 9 actualmente se utiliza como un colorante en algunas aplicaciones como productos de limpieza, estanques, palos de golf y productos alimenticios. Cuando se utiliza como aditivo en productos alimenticios, no obstante, debe cumplir con ciertos estándares de pureza estrictos.

Otros colorantes que se utilizan en productos del papel para envasar productos alimenticios, como los cartones para huevos y manzanas, también deben tener mayores niveles de pureza. Por ejemplo, en la formación del Color Index Basic Violet 1, conocido como Violeta de Metilo, la cetona de Michler, 4,4'-bis (dimetilamino) benzofenona, se produce como un subproducto. Se sospecha que la cetona de Michler sea un carcinógeno y debe ser eliminado de la solución Basic Violet 1 antes de que el colorante pueda ser utilizado con los empaques de alimento.

Los colorantes que no están propuestos para ser utilizados como agentes colorantes para alimentos pueden contener grandes cantidades de impurezas que no afectan el uso de los colorantes. Cuando los colorantes van a ser utilizados como agentes colorantes para alimentos, estos deben además ser purificados. Por lo regular, los colorantes para colorear alimentos se separan de las impurezas por cristalización de los colorantes. El equipo necesario para realizar este procedimiento de cristalización, no obstante, puede ser costoso. Es particularmente costoso producir el Acid Blue 9 en calidad grado alimenticio debido a que es altamente soluble en agua, dando origen a un bajo rendimiento del producto colorante después de la cristalización. Un método alternativo para eliminar impurezas para producir colorantes grado alimenticio es salar un colorante a partir de la solución adicionando una sal a la solución. Este método puede también ser costoso por el costo de la sal particular necesaria y la pérdida del producto. Además, el método de salificación no aumenta lo suficiente la pureza de una solución colorante.

Otros métodos que se utilizan actualmente para purificar colorantes a una pureza grado alimenticio incluye la nanofiltración y ultrafiltración. Estos procedimientos también tienen múltiples desventajas que incluyen el requisito de un equipo específico para realizar los procedimientos y la pérdida del producto durante el proceso de filtración. - iM -tt ' •-J?W.MÉ** ^^^«íft.ai*.^*,^»****^^ ÉlilllÉ De este modo, existe la necesidad en la técnica de un método de purificación de soluciones acuosas de colorantes que se utilicen como agentes colorantes para alimentos y para los envases de alimentos.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN La presente invención ofrece un método de purificación de una solución acuosa de colorante que contenga una impureza de aldehido y/o cetona, que incluye un paso de hacer reaccionar la impureza de la solución colorante con un derivado de hidrazina para formar un compuesto hidrazona insoluble en agua. El compuesto hidrazona entonces se elimina de la solución para formar un colorante con una mayor pureza. En una modalidad preferida, la solución del colorante purificada tiene pureza grado alimenticio.

La presente invención también proporciona un método de preparación de un colorante con pureza grado alimenticio que incluye proporcionar una solución acuosa del colorante teniendo una impureza de aldehidos y hacer reaccionar la impureza aldehido con un derivado de hidrazina para formar un compuesto hidrazona insoluble en agua. El compuesto hidrazona entonces se elimina de la t áiíil ...M?±yk.ay ... . -.tí....—.... ~to*.^ f solución del colorante para proporcionar un colorante con pureza grado alimenticio.

La presente invención además proporciona un método de preparación de Acid Blue 9 con pureza grado alimenticio que incluye la reacción del ácido etil bencil anilina sulfónico con ácido benzaldehído-2-sulfónico, formando un leucompuesto. El leucompuesto entonces e mezcla con un agente oxidante, formando una mezcla de productos de Acid Blue 9 y las impurezas aldehido. Las impurezas aldehido de la mezcla de productos se hacen reaccionar con un derivado de hidrazina, formando un compuesto hidrazona. El compuesto hidrazona se elimina para formar Acid Blue 9 con pureza grado alimenticio.

La presente invención también proporciona una materia colorante que ha sido purificada haciendo reaccionar una impureza aldehido y/o cetona de una solución acuosa de colorante con un derivado de hidrazina para formar un compuesto hidrazona prácticamente insoluble en agua. El compuesto hidrazona entonces se elimina para formar una materia colorante con una pureza incrementada.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN El método presente puede emplearse con cualquier solución acuosa de colorante que requiera la eliminación de una impureza aldehido o cetona. La impureza aldehido o cetona reacciona con un compuesto hidrazina para formar un producto substancialmente insoluble en agua. Los colorantes que tienen estas impurezas incluyen Acid Blue 9, Basic Violet 1 y sus derivados. El Acid Blue 9 debe ser purificado para obtener la pureza grado alimenticio, mientras que Basic Violet 1 debe ser purificado para ser utilizado en empaques para alimentos. El método de la presente invención elimina las impurezas aldehido y/o cetona de la mezcla de reacción de la síntesis del colorante acuoso, incluidos Acid Blue 9 y Basic Violet 1, mediante la formación de la aril hidrazona. El compuesto hidrazona formado es insoluble en agua y puede ser eliminado de la solución colorante resultante por medios convencionales como puede ser filtración, dando origen a un producto colorante de alta pureza.

En una modalidad de la presente invención, es posible obtener Acid Blue 9 mediante la siguiente síntesis : aldehído-2-sulfónico 2 moles 1 mot CuH,7N03S C7H5Na04S BenzaIdehyde-2-Sulfonic Acid (Materia prima sin reaccionar) Acido benzaldehído-3-sulfónico C7HsNaO_S (subproducto de reacción) j^^^^ *&&..* Las impurezas resultantes de la mezcla de Acid Blue 9 entonces reaccionan con un compuesto hidrazina, como puede ser 2, 4-dinitrofenilhidrazina, formando los compuestos aril hidrazona, de acuerdo con la siguiente síntesis : Acido benzaldeh?do-2-sulfonico CHjN?.S (materia prima sin reaccionar) -i.

Ar- El colorante Basic Violet 1 puede obtenerse con la siguiente síntesis: C.l. Basic Violet + O Cetona de Michler Tetrametildiaminobenzofenona (subproducto de reacción) ¡.mAAtMfe. ,.« t jÉ-JL Las impurezas cetona de Michler resultantes de la mezcla Basic Violet 1 entonces reaccionan con un compuesto hidrazina, como puede ser 2,4- dinitrofenilhidrazina, formando los compuestos aril hidrazona substancialmente insolubles en agua, de acuerdo con la siguiente síntesis: 2,4-dinitrofenilhidrazina Cetona de Michler Tetrametildiaminobenzofenona (subproducto de reacción) Aril hidrazona El compuesto hidrazina que se emplea en la presente invención puede ser cualquier derivado de hidrazina que reaccione para formar un compuesto hidrazona insoluble que pueda ser eliminado de la mezcla de reacción final de preferencia por medios habituales. Los ejemplos adecuados de los compuestos hidrazina incluyen, sin limitación, 2, 4-dinitrofenilhidrazina, fenilhidrazina, tolilhidrazina, 1-metil-l-fenilhidrazina, bencilhidrazina, 3-hidroxibencil hidrazina, 4-metoxifenil hidrazina, 2, 3-dimetilfenil hidrazina, 2, -dimetilfenil hidrazina y 2, 5-dimetilfenil hidrazina. Los compuestos hidrazina preferidos son 2, 4-dinitrofenil hidrazina y fenilhidrazina.

Las impurezas que pueden ser eliminadas incluyen los compuestos benzaldehído que se encuentran en la mezcla de síntesis de Acid Blue 9, el ácido benzaldehído-2-sulfónico, el cual es una materia prima sin reaccionar y el ácido benzaldehído-3-sulfónico, que es un subproducto de la síntesis de Acid Blue 9. Estas impurezas aldehido orgánicas por lo regular están a una concentración de aproximadamente 0.5 a aproximadamente 0.3% en peso del líquido crudo. De preferencia, las impurezas se eliminan por el método presente sin la adición de hidrazina en exceso a la mezcla de reacción, en vista de que el &?r&.*I?l**~' -tj-*L A^" ... ?ítt^??, . producto colorante purificado de preferencia no contiene ningún compuesto hidrazina sin reaccionar.

El compuesto hidrazona formado por la reacción entre la hidrazina y las impurezas aldehido y cetona es un sólido insoluble en agua que puede ser filtrado de la mezcla de reacción del colorante utilizando los métodos de filtración habituales. En una modalidad preferida, el compuesto hidrazona se elimina a través de un filtro estacionario utilizando tierra de diatomeas, el cual puede filtrar partículas con un diámetro menor que 100 mieras. La presencia de cualquiera de las impurezas aldehido y cetona que permanecen en la solución del colorante puede ser detectada mediante el uso de los métodos conocidos en la técnica, como puede ser la cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) con un detector ultravioleta o detector semi-infrarrojo (MIR) , y eliminadas por reacción con más derivado de hidrazina hasta que se obtenga la pureza deseada.

En una modalidad preferida de la presente invención, la solución del colorante Acid Blue 9 purificado es cuando menos aproximadamente 85% el nivel de pureza grado alimenticio, lo cual cumple con los requisitos del gobierno federal 1999. La solución colorante de mayor tfc . «-a^. a ,tfflAMlti^.M?Í-ÉM»ll rl.i.fc.- i)-J—.J^J^.t?^-.j^¿i¿-.'.-^ '^ preferencia tiene una pureza de cuando menos desde aproximadamente 85 hasta aproximadamente 95%. La solución colorante Basic Violet 1 de preferencia contiene 100 partes por millón (ppm) o menos de la cetona de Michler. Aunque no hay requisitos federales con respecto a la cantidad de la cetona de Michler permitidos en los colorantes utilizados para envasar alimentos, el estándar actual en la industria es producir colorantes con no más que 100 ppm de la cetona de Michler.

Después de la purificación mediante la eliminación del compuesto hidrazona, las soluciones colorantes pueden ser secadas de acuerdo con los procedimientos conocidos en la técnica, como puede ser el secado por aspersión, secado en charolas o secado en tambor. De acuerdo con los requisitos federales, el Acid Blue 9 debe ser secado y comercializado como polvo, mientras que Basic Violet 1 puede quedarse como una solución acuosa.

La invención además está descrita en los siguientes ejemplos. Los ejemplos son solo ilustrativos y en ningún sentido limitan el alcance de la invención como se describe y reclama. A menos que se establezca de otro modo, todas las partes son partes en peso.

Ejemplos Ejemplo 1 — Acid Blue 9 pureza grado alimenticio 310.75 gramos del colorante Acid Blue 9 crudo fueron colocados en un vaso de precipitados de 400 mililitros con agitador magnético. La muestra cruda contenía 5.28 gramos de impurezas aldehidos o aproximadamente 0.3% en peso del ácido benzaldehído-2-sulfónico y 1.4% en peso del ácido benzaldehído-3-sulfónico. Se adicionó al recipiente con agitación 8.03 gramos de 2,4-dinitrofenilhidrazina. Se calentó la mezcla de reacción a aproximadamente 55°C a un pH de aproximadamente 6.7 durante cerca de 60 minutos. Luego se filtró lentamente la solución con tierra de diatomeas para eliminar los compuestos aril hidrazona formados.

El análisis de la solución colorante filtrada por HPLC reveló que las impurezas aldehido habían sido prácticamente eliminadas de la solución, de modo que las impurezas ya no fueron detectables por HPLC con un detector ultravioleta. Una prueba de la pureza del colorante reveló un nivel de pureza de 85.2%. Con el secado completo de la solución se obtuvo un pureza grado alimenticio de 89.5%. kiJL.iiJ lW j?'f-±-*- fjhjlt" H|^***mt.^~-^t-«.h^...^.j.at.jt. eliminadas de la solución, de modo que las impurezas ya no fueron detectables por HPLC con un detector ultravioleta. Una prueba de la pureza del colorante reveló un nivel de pureza mayor que 85.0%. Con el secado completo de la solución, se obtuvo una pureza grado alimenticio mayor que aproximadamente 89%.

Ejemplo 3 — Basic Violet 1 En un vaso de precipitados de 400 mililitros y con agitación magnética se colocó 100 gramos de Basic Violet 1 crudo. La muestra cruda incluye 0.07% en peso de cetona de Michler. Se adicionó al recipiente con agitación un exceso estequiométrico de 2, -dinitrofenilhidrazina. La mezcla de reacción se calienta y se agita para hacer que la reacción de 2, 4-dinitrofenilhidrazina con la cetona forme un producto aril hidrazona insoluble. La solución entonces se filtra lentamente con tierra de diatomeas para eliminar la aril hidrazona.

La invención ha sido descrita en detalle con referencia a las modalidades preferidas de ésta. Sin embargo, se debe entender que es posible hacer variaciones y modificaciones dentro del alcance y el significado de la invención y de las siguientes cláusulas. hr*AJ>*"-^?ií r"liilir " -*—*—"----*«-^>— ..~~ *~~+-- -

Claims (24)

REIVINDICACIONES

1. Un método para purificar una solución acuosa de colorante que contiene una impureza seleccionada del grupo que consiste en aldehidos, cetonas y mezclas de estos, comprende los pasos de: a) hacer reaccionar la impureza de la solución con un derivado de hidrazina, formando un compuesto hidrazona substancialmente insoluble en agua, y b) eliminar el compuesto hidrazona de la solución para formar un colorante con una mayor pureza.

2. El método de la reivindicación 1, en donde la solución acuosa del colorante comprende un colorante seleccionado del grupo que consiste en Acid Blue 9, Basic Violet 1, derivados de estos, y mezclas de estos.

3. El método de la reivindicación 1, en donde la impureza comprende un compuesto benzaldehído.

4. El método de la reivindicación 3, en donde el compuesto benzaldehído se selecciona del grupo que consiste en ácido benzaldehído-2-sulfónico, ácido benzaldehído-3-sulfónico, y mezclas de estos.

5. El método de la reivindicación 1, en donde la impureza comprende 4, 4' -bis (dimetilamino) benzofenona .

6. El método de la reivindicación 1, en donde el derivado de hidrazina se selecciona del grupo que consiste en 2, 4-dinitrofenilhidrazina, fenilhidrazina, y mezclas de estos.

7. El método de la reivindicación 1, en donde el compuesto hidrazona es una aril hidrazona.

8. El método de la reivindicación 1, en donde el colorante con pureza incrementada es de pureza grado alimenticio.

9. Un método para la preparación de un colorante con pureza grado alimenticio comprende los pasos de: a) proporcionar una solución acuosa del colorante teniendo una impureza aldehido b) hacer reaccionar la impureza aldehido con un derivado de hidrazina, formando un compuesto hidrazona ^yt?^?^^^^?^¡títS insoluble en agua, y c) eliminar el compuesto hidrazona de la solución para formar un colorante con pureza grado alimenticio.

10. El método de la reivindicación 9, en donde la solución acuosa del colorante consiste en Acid Blue 9.

11. El método de la reivindicación 9, en donde la impureza aldehido comprende un compuesto benzaldehído.

12. El método de la reivindicación 11, en donde el compuesto benzaldehído se selecciona del grupo que consiste en ácido benzaldehído-2-sulfónico, ácido benzaldehído-3-sulfónico y mezclas de estos.

13. El método de la reivindicación 9, en donde el derivado de hirazina se selecciona del grupo que consiste en 2, -dinitrofenilhidrazina, fenilhidrazina y mezclas de estos.

14. El método de la reivindicación 9, en donde el compuesto hidrazona es una aril hidrazona. ta '-*"t-¿t-*-1?illill?rf ¡ii líMÉM i - ? ??iMÍÉw?r rir rr-fl-f?irr? «.^-^^^^a^fe^^aja^»»,^^»».

15. Un método de preparación de Acid Blue 9 pureza grado alimenticio comprende los pasos de: a) hacer reaccionar ácido etil bencil anilina sulfónico con ácido benzaldehído-2-sulfónico, formando un leucompuesto b) hacer reaccionar el leucompuesto con un agente oxidante, formando una mezcla de productos de Acid Blue 9 y una impureza aldehido c) hacer reaccionar la impureza aldehido de la mezcla de productos con un derivado de hidrazina, formando un compuesto hidrazona, y d) eliminar el compuesto hidrazona de la mezcla de productos para formar Acid Blue 9 pureza grado alimenticio.

16. El método de la reivindicación 15, en donde el derivado de hidrazina se selecciona del grupo que consiste en 2, 4-dinitrofenilhidrazina, fenilhidrazina y mezclas de estos. jj&aaiá. ^^a^£*M^g^«^^^^^«£

17. Una materia colorante que ha sido purificada de una impureza seleccionada del grupo que consiste el aldehidos, cetonas y mezclas de estos, de acuerdo con los pasos de: a) hacer reaccionar la impureza con un derivado de hidrazina, formando un compuesto hidrazona substancialmente insoluble en agua, y b) eliminar el compuesto hidrazona para formar una materia colorante teniendo una pureza incrementada.

18. El material colorante de la reivindicación 17, en donde el material colorante se selecciona del grupo que consiste en Acid Blue 9, Basic Violet 1, derivados de estos y mezclas de estos.

19. El material colorante de la reivindicación 17, en donde la impureza comprende un compuesto benzaldehído.

20. El material colorante de la reivindicación 19, en donde el compuesto benzaldehído se selecciona del grupo que consiste en ácido benzaldehído-2-sulfónico, ácido benzaldehído-3-sulfónico y mezclas de estos. ¡ At^k*.

21. El material colorante de la reivindicación 17, en donde la impureza comprende 4,4'- bis (dimetilammo) benzofenona .

22. El material colorante de la reivindicación 17, en donde el derivado de hidrazina se selecciona del grupo que consiste en 2, 4-dinitrofen?lhidrazina, fenilhidrazina y mezclas de estos.

23. El material colorante de la reivindicación 17, en donde el compuesto hidrazona es una aril hidrazona.

24. El material colorante de la reivindicación 17, en donde el material colorante con pureza incrementada es de pureza grado alimenticio.