NO300599B1 - Fremgangsmåte for avfarving av en fettsyre-ester - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for avfarving av en fettsyre-ester, mer bestemt en spesialolje, som er ment for anvendelse i mat eller kosmetiske produkter.

I de fleste tilfellene kan ikke råoljeekstrakter som blir ekstrahert ved pressing eller med oppløsningsmidler, bli anvendt som sådanne i mat eller kosmetiske produkter. De inneholder urenheter som må bli fjernet ved innledende raffinering. Raffineringsprosessen omfatter generelt fire etterfølgende trinn, nemlig syre-avgummiering, alkalisk nøytralisering, avfarving og til slutt deodorisering. I visse spesielle tilfeller vil sterkt farvede oljer som er ment som spesifikke anvendelser, for eksempel i kosmetika, slik at de behøver intensiv avfarving, muliggjør ikke den konvensjonelle raffineringsprosessen som omfatter kontakt med bentonitt eller syreaktivert montmorillonitt under vakuum i nærvær av varme, fulgt av filtrering, det avfarvingsnivået som er ønskelig for den aktuelle applikasjonen.

En forbedret avfarvingsprosess kjent som "kromatografisk" avfarving, omfatter fortynning av oljen i et apolart oppløsningsmiddel og absorbering av urenhetene ved å bringe oppløsningene i kontakt med en fast absorbent i en kolonne. En slik prosess er for eksempel beskrevet i EP-A-0.108.571, som spesielt angår stabilisering og avfarving av fiskeoljer. I denne prosessen blir en fiskeolje som er rik på flerumette-de fettsyrer, hydrogenert i nærvær av en katalysator, og blir så avfarvet i oppløsning ved bruk av en fast absorbent, slik som silikagel, aktivert alumina, aluminiumsilkat eller aktivert leire, ved gjentatte passeringer av oppløsningen gjennom en kolonne som inneholder adsorbenten.

Det er nå overraskende blitt funnet at anvendelsen av en adsorbentblanding av montmorillonittleire og silikagel eller aktivt kull i en avfarvingsprosess ved passering gjennom en kolonne av adsorbentmaterialet, fører til nesten fullstendig avfarving av oljene som det hittil har vært umulig å avfarve i tilfredsstillende grad ved konvensjonelle avfarvingspro-sesser som er nevnt over.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det funnet en fremgangsmåte for avfarving av en fettsyre-ester, mer bestemt en sterkt farvet spesialolje for anvendelse i mat eller kosmetika hvor en fettsyre-ester, som er oppløst i et apolart oppløsningsmiddel, blir ledet gjennom en kolonne som er fylt med adsorbent og oppløsningsmidlet, deretter blir eliminert, kjennetegnet ved at en blanding basert på montmorillonitt inneholdende silikagel og eventuelt aktivt karbon, blir benyttet som adsorbent.

I en foretrukket utførelsesform, består adsorbenten av en blanding som inneholder 10 til 60 vekt-£ montmorillonitt og opptil 80 vekt-£ silikagel. Den kan bestå kun av disse to bestanddelene, for eksempel omkring 50 vekt-56 silikagel og omtrent 50 vekt-£ montmorillonitt.

I en bestemt foretrukket variant, inneholder adsorbenten i tillegg 30 til 60 vekt-# aktivt karbon. I en annen spesielt foretrukket utførelsesform, inneholder blandingen 30 til 80 vekt-$ aktivt karbon og 20 til 70 vekt-# montmorillonitt.

Montmorillonitten kan være i form av et pulver som har en partikkelstørrelse på for eksempel fra 5 til 60 pm, eller i form av korn, for eksempel med diameter fra 60 til 250 pm. Silikagelen kan være i form av korn, for eksempel med diameter fra 60 til 500 pm. Den aktive karbonen kan bestå av korn, med diameter på fra for eksempel 100 til 500 pm med porer som eksempelvis har en størrelse på noen få pm, som danner celler på overflaten til kornene.

Montmorillonitten kan være i form av et pulver eller korn, eller i form av en blanding som fortrinnsvis inneholder 40 til 60 vekt-£ pulver og 60 til 40 vekt-Sé korn. Adsorbentblåndingen kan dessuten inneholde et fyllstoff som filtreringsadditiv, for eksempel en diatomerjord, for eksempel diatomitt eller perlitt, i en mengde opp til 30 vekt-£.

Forbindelsene som skal bli avfarvet ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse, kan være animalske oljer, for eksempel fiskeoljer, eller vegatabilske oljer, for eksempel olje fra spisskarvefrø, Lesquerella, Hevea brasiliensis, hyllebær, ringblomst, kiwi, blåbær, kaffe eller oljer av biosyntetisk opprinnelse, for eksempel fra gjærbeholdere, eller også av syntetisk opprinnelse, for eksempel fettsyre-butandioldiester.

For å utføre prosessen, blir forbindelsen som skal bli behandlet, som konvensjonelt er blitt raffinert ved degum-miering, nøytralisering og avfarving som beskrevet over, oppløst i et apolart oppløsningsmiddel, for eksempel et alifatisk hydrokarbon av matkvalitet, fortrinnsvis n-heksan, i et vektforhold av forbindelse til oppløsningsmiddel på 1:2 til 1:16, og helst i størrelsesorden 1:9. For oppløsning, må kanskje forbindelsen bli overført i væskeform ved oppvarming og oppløsningen skal være klar. Forholdet av forbindelse til oppløsningsmidlet blir bestemt av naturen til forbindelsen som skal bli behandlet, og er resultatet av et kompromiss mellom en minimum mengde oppløsningsmiddel, som så må bli eliminert, og tilstrekkelig fortynning av forbindelsen for at oppløsningen skal være hovedsakelig apolar.

Oppløsningen blir så ledet gjennom en kolonne som er fylt med adsorbentblandingen ved gravimetri, fortrinnsvis ved bruk av et vektforhold av fett til adsorbent på 0,5:1 til 5:1, for eksempel 2:1, under lavt eller middels trykk, for eksempel opp til 1,5 bar, avhengig av type kolonne og partikkelstør-relsesdistribusjonen til den benyttede adsorbenten.

De benyttede kolonnene kan bl.a. være kolonner fra 27 til 225 mm i diameter, og fra 10 til 100 cm i høyden hvor korte kolonner med relativ stor diameter er foretrukket, kolonner hvor diameter-til-høydeforholdet er mindre enn 1:2, muliggjør anvendelsen av en finpartikkel-adsorbent og at lave opera-sjonstrykk, for eksempel under omkring 0,2 bar, blir fortrinnsvis benyttet. Tiden oppløsningen tar for å gå gjennom kolonnen, er for eksempel 15 til 60 minutter pr. liter oppløsning for omkring 50 g adsorbent.

Etter filtrering ble kolonnen renset med oppløsningsmiddel, fortrinnsvis med et volum oppløsningsmiddel som tilsvarer omkring 25# av oppløsningsvolumet. Etter at væskene er blitt slått sammen, blir oppløsningsmidlet eliminert, for eksempel ved avdamping under vakuum.

Fettsyre-estere avfarvet ifølge oppfinnelsen og som kan anvendes i en kosmetisk sammensetning, kan for eksempel være avfarvede oljer av spisskarve, ringblomst, blåbær, hyllebær, kaffe, kiwi, Hevea brasiliensis eller en butandioldiester i en krem og en olje av Lesquerella i en lebestift, som er interessante for deres kosmetiske egenskaper.

En dietetisk matsammensetning kan inneholde for eksempel avfarvede oljer av blåbære, hyllebær, kiwi eller fisk som fettsyrekilde til omega 3-serien. En dietetisk sammensetning som passer for anvendelse i humane eller animalske dietter, kan inneholde for eksempel en avfarvet butandiol-diester som en erstatning for fett som ikke tas opp av organismen.

Oppfinnelsen blir illustrert av de følgende eksemplene. Felles for eksemplene er: Deler og prosentdeler er av vekt, hvis ikke annet er

indikert.

Analysene som er utført for å bestemme mengden av produkter og nivået av avfarving er som følger;

FFA: Frie fettsyrer uttrykt i £ oleinsyre;

POV: Peroksydindeks i milliekvivalent g oksygen/kg

Y (gul), R (rød), N (nøytral): Kolometriske enheter målt på Lovibond scalaen (optisk vei i celle 12,7;

25,4 eller 133,35 mm).

De eksperimentelle betingelsene for alle eksmeplene

er som følger:

Adsorbenten blir fremstilt ved tørrblanding av dets be-standdeler i en beholder, eventuelt under vakuum, inntil det blir oppnådd en homogen blanding. Oppløsningsmidlet blir tilsatt og det hele blir kraftig blandet i 2 til 3 minutter under vakuum, for eksempel et vannsugepumpe-vakuum, på 15 til 30 mbar, for å avgasse adsorbenten som har en tilsynelatende densitet på omkring 0,4 til 0,5 kg/dm<3>.

For å forberede kolonnen, som er utstyrt med en filterplate i bunnen, blir n-heksan først introdusert for å spyle kolonnen, hvoretter kolonnen blir fylt med adsorbenten suspendert i n-heksan.

Oljen eller fettet, hvis nødvendig smeltet på forhånd, blir fortynnet i n-heksan for å danne en fullstendig klar oppløsning. Oppløsningen blir så filtrert gjennom kolonnen over en periode på 15 til 60 minutter, hvis nødvendig under trykk på 0,2 til 1,5 bar (i forhold til omgivelsestrykket), ved bruk av 1 liter oppløsning til 50 g adsorbent, avhengig av typen kolonne, hvoretter kolonnen blir renset med et volum av n-heksan tilsvarende 1/4 av volumet til oppløsningen som skal bli avfarvet. Etter at væskene er blitt slått sammen, blir n-heksanet fjernet ved avdamping under vakuum i en rotasjonsfordamper. N-heksanen kan bli resirkulert og benyttet for å oppløse mer av fettet.

De følgende adsorbentene er benyttet:

a: Silikagel med en partikkelstørrelses-distribusjon på

200 til 500 pm

b: Pulverformet montmorillonitt, 5-50 pm c: Granulert montmorillonitt, 150-250 pm d: Granulert silikagel, 63-200 pm

e: granulert silikagel, 100-400 pm

f: Granulert aktivt karbon, 100-500 pm med celler med en

størrelse på noen få pm på overflaten

g: diatomerjord, 10-100 pm.

Avfarving i tilfellene ved konvensjonell raffinering omfatter å bringe oppløsningen med 0,5-3 vekt-56 aktivert montmorillonitt i vakuum på 1 til 2 mbar ved en temperatur på 80 til 100°C, fulgt ved filtrering i en filterpresse.

Eksemplene 1-2

Parameterne i prosessen og resultatene blir satt opp i tabell 1 under for spisskarvefrøolje, som har den følgende fettsyre-sammensetning:

Det kan sees at behandlingen med en adsorbentblanding av silikagel og montmorillonitt sikrer en bedre eliminering av peroksydene og gir en signifikant forbedring i avfarvingen sammenlignet med startproduktet som var blitt avfarvet konvensjonelt (sammenligning 1), og sammenlignet ved bruk av silikagel alene (sammenligning 2).

I tillegg er konvensjonell avfarving ekstremt sakte, noe som skyldes størkning av montmorillonitt i nærvær av oppløsnings-middel .

EKSEMPLER 3-7

Parameterne ved prosessen og resultatene er ført opp i tabell 2 under for Lesguerella frøolje, som har den følgende fettsyresammensetningen:

Denne oljen er kjennetegnet ved det faktum at den inneholder en stor mengde hydroksylert lesquerolinsyre som gjør det vanskelig å avfarve denne ved de konvensjonelle metodene. Det kan sees at konvensjonell avfarving ikke forbedrer graden av avfarving trass to påfølgende behandlinger (sammenligning 3 og 4). I eksemplene 3 til 7, er det benyttede startmateri-alet en olje som har gjennomgått to påfølgende konvensjonelle avf arvinger og er avf arvet i betraktelig grad ved en enkel plassering.

Eksempel 8-11

Disse eksemplene angår avfarving av Hevea brasiliensisolje som har den følgende fettsyresammensetningen:

Arbeidsbetingelsene og resultatene som ble oppnådd er satt opp i tabellene 3 og 4 under.

Det kan bli sett at avfarvingsprosessen ifølge oppfinnelsen ved bruk av en blanding at adsorbenter gir klart bedre resultater (eksempler 8 og 9 i sammenheng med sammenligning 6; eksempel 10 i sammenheng med sammenligning 7; eksempel 11 i sammenheng med sammenligning 7 og 8) enn de som ble oppnådd hvor kun én av adsorbentene ble benyttet under de samme arbeidsbetingelsene. I tillegg sikrer blandingene av adsorbentene intensiv avfarving som ikke kan bli oppnådd ved konvensjonell avfarving (sammenligning 5).

EKSEMPLER 12-15

Parameterne i prosessen og resultatene relatert til avfarvingen av kiwifrøolje, er satt opp i tabell 5 under.

Den benyttede oljen har den følgende fettsyresammensetningen:

Det kan bli sett at absorbentblandingen av montmorillonitt og aktivt karbon gir betydelig avfarving av en sterkt farvet kiwifrøolje som ikke kan bli oppnådd i den samme grad ved den konvensjonelle metoden (sammenligning 9).

Eksempler 16-19

Blåbærolje (16), hyllebærolje (17), ringblomstolje (18) og fiskeolje (19) blir avfarvet under de betingelsene og med de resultatene som er satt opp i tabell 6 under.

Disse oljene har de følgende fettsyresammensetninger:

Det kan bli sett at fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ved bruk av en blanding av adsorbenter, gir klar forbedring i avfarving sammenlignet med konvensjonell avfarving.

Eksempel 20

Parameterne til prosessen og resultatene av avfarvingen av butan-2,3-dioldiester fremstilt ifølge eksempel 1 fra EP-0.465.698 er satt opp i tabell 7 under:

Det kan bli sett at fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen gir hovedsakelig fullstendig avfarving. Til kontrast ble de samme resultatene ikke oppnådd ved konvensjonell avfarving.

Eksempler 21-22

Nomenklaturen som er benyttet i disse eksemplene er den fra "Cosmetic, Toiletry and Fragance Association, Inc. Washington DC" (CFTA) i dens franske oversettelse. 21. For fremstilling av kosmetisk krem i form av en olje-i-vann-emulsjon, blir komponentene i lipidfasene A og B separat blandet og oppvarmet til 70°C, hvoretter fase B blir innlemmet i fase A. Den vandige fasen C blir fremstilt ved blanding av disse komponentene, og oppvarmet til 70°C. Lipidfasene A og B blir tilsatt til den vandige fasen C ved 70° C under omrøring ved en gjennomsnittlig hastighet. Blandingen av de to fasene blir homogenisert, omrørt ved omkring 100 rpm og satt til avkjøling ved 35-40°C. Tilsetningsstoffene blir innarbeidet ved den temperaturen, hvoretter blandingen blir avkjølt til omgivelsestemperatur med sakte omrøring, hvor omrøringen blir slått av når produktet er halvflytende (omkring 25°C).

Kremen av den følgende sammensetningen:

22. Avfarvet Lesquerellaolje ble benyttet som en erstatning for lakserolje i vannfri lebestift.

Produktet ble oppnådd på samme måte som i eksempel 21, men uten homogenisering, ved varmblanding (omkring 70"C) og gradvis avkjøling under sakte omrøring.

Den har den følgende sammensetning:

Eksempel 23

Et melkeprodukt for barn som skal bli rekonstituert ved tilsetning av vann, blir fremstilt i pulverform ved blanding av de vandige og lipide fasene, konsentrasjon ved avdamping og spraytørking i et tårn under kontrollerte betingelser.

Sammensetningen av tørrstoffet er som følger:

Claims (7)

1. Fremgangsmåte for avfarving av en fettsyre-ester, mer bestemt en sterkt farvet spesialolje for anvendelse i mat eller kosmetika hvor en fettsyre-ester, som er oppløst i et apolart oppløsningsmiddel, blir ledet gjennom en kolonne som er fylt med adsorbent og oppløsningsmidlet, deretter blir eliminert, karakterisert ved at en blanding basert på montmorillonitt inneholdende silikagel og eventuelt aktivt karbon, blir benyttet som adsorbent.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at en adsorbentblanding inneholdende 10 til 60 vekt-36 montmorillonitt og opptil 80 vekt-£ silikagel blir benyttet.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at adsorbentblandingen i tillegg inneholder 30 til 60 vekt-£ aktivt karbon.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at en adsorbentblanding inneholdende 30 til 80 vekt-56 aktivt karbon og 20 til 70 vekt-& montmorillonitt blir benyttet.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 3 eller 4, karakterisert ved at de aktive karbonene er i form av korn, og montmorillonittet er i pulverform.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at adsorbentblandingen inneholder omkring 50 vekt-# silikagel og omkring 50 vekt-£ montmorillonitt.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 2 eller 6, karakterisert ved at montmorillonittet består av 40 til 60 vekt-56 pulver og 60 til 40 vekt-£ korn.