PT101441B - Processo para a obtencao de produtos valiosos, em especial de carotenoides, a partir de algas e instalacao adequada para a sua realizacao - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

PROCESSO PARA A OBTENÇÃO DE PRODUTOS VALIOSOS, EM ESPECIAL DE CAROTENOIDES, A PARTIR DE ALGAS E INSTALAÇÃO

ADEQUADA PARA A SUA REALIZAÇÃO

A presente invenção refere-se a um processo para a obtenção de produtos valiosos, em especial de carotenó_i_ des, a partir de algas de água salgada ou de água do mar, com um dissolvente correspondente, bem como a uma instalação adequada para a sua realização.

Os carotenóides e especia I mente o p~caroteno têm uma larga utilização no campo alimentar e farmacêutico, especia 1 mente como agentes antioxidantes, como precursores da vitamina A, bem como corantes amarelos.

Para a obtenção parte-se nomeadamente de fontes naturais, como cenouras (com um teor de j3-caroteno igual a cerca de 0,02 %) e outras hortaliças. E, no entanto, especialmente favorável do ponto de vista de preços a obtenção a partir de biomassa de algas especialmente de alga de água salgada Dunaliella (com um teor de p~caroteno igual a 8 %) que se desenvolve ou se cultiva em água salgada ou salobra particularmente nas regiões quentes.

Na obtenção do camteno a partir das algas, de

acordo com a prática geralmente utilizada, realiza-se em primeiro lugar uma concentração da biomassa de algas de cerca de 200 - 400 mg/litro para 1 - 12 %, antes de se efectuar a extracção do caroteno especia 1 mente com óleo alimentar ou com C 0 supercrítico.

Na patente de invenção norte-americana N⁹ 4 680 314, aconselha-se um aumento da concentração da massa de algas de Dunaliella salina por centrifugação, evaporação, etc., espec i a 1 mente por floculação, por exemplo por meio de clo_ reto de alumínio ou de cloreto de ferro. A partir da lama de algas floculadas, enriquecem-se as algas por flotação e obtêm-se sob a forma de um concentrado de algas húmidas com um rendimento > 95 %. Por adição de ácido, especialmente ácido cítrico, separa-se o agente de floculação das células preferivelmente sob aquecimento a 80°C, as quais são seguidamente emulsionadas com óleo para a extracção do caroteno; no óleo acumula-se 95 % do caroteno.

Na patente de invenção norte-americana N⁹ 4 713 398 referente ao mesmo assunto, sublinha-se a utilização de óleos comestíveis, especial mente de óleos vegetais, que devem ser utilizados na emulsão de água/óleo finamente d_i_ vídida contendo algas conjuntamente com agentes estabilizadores como por exemplo vitamina E, que finalmente se rompe com obtenção de uma solução de caroteno em óleo com cerca de 1 %.

De acordo com a patente de invenção norte-america

-3na N⁹ 4 439 629, em primeiro lugar, trata-se o caldo de cultura de Dunaliella a quente com hidróxido de cálcio durante algum tempo e depois filtra-se para o enriquecer em algas; seca-se e extrai-se com cloreto de metileno. Preliminarmente, é de realçar a possibilidade de, em princípio, se realizar a extracção da mistura água salgada / aj_ gas com quantidades muito grandes de dissolventes orgânicos e os consideráveis inconvenientes dessa maneira de proceder, o que esclarece o fecto de os especialistas na matéria não terem utilizado na prática a possibilidade de se erectuar o processamento imediato do caldo aquoso de cultura contendo algas com um dissolvente de caroteno para a obtenção de caroteno.

Quer dizer, os processos de obtenção até agora ut_i_ lizados compreendem inúmeras fases do processo que o encarecem parcial mente e geralmente prejudicam o produto.

objectivo da presente invenção é simplificar e embaretecer o processo de obtenção. Nestas condições, obtém-se caroteno de qualidade e valor melhores possível.

Este objectivo é atingido realizando a extracção do produto valioso a partir de uma cultura em salmoura sem o enriquecimento prévio da biomassa, em que antes ou durante a extracção se procura a libertação do produto valioso a partir das algas por aplicação de forças de corte suficientemente intensas para provocar 0 rompimento do material das células (maceração).

Ά* ·⁴ / i

Neste processo, junta-se a cultura em salmoura de cloreto de sódio contendo algas imediatamente com dissolventes, especialmente óleos comestíveis, sob mistura intensa, procurando-se obter de maneira especialmente simu_l_ tânea uma afloração do material das células por meio de uma aplicação de forças de corte suficientes.

Por meio da presença do óleo que pode ser emprega, do em geral em quantidade relativamente pequena - em comparação com as quantidades de líquido -verifica-se surpreendentemente uma facilitação do processamento outrora problemático de salmouras de cloreto de sódio muito concentradas, cuja densidade re 1 at i vamente elevada em contrapartida fomenta a necessária separação das duas fases líquidas (óleo/salmoura de cloreto de sódio) uma da outra depois da mistura. A dispersão finamente dividida do óleo no caldo de cultura que contém algas que assim se obtém serara-se de maneira relativamente rápida da salmoura de cloreto de sódio empobrecida em caroteno e pode ser subme tida a um enriquecimento posterior em caroteno antes da extracção, enquanto a descarga no esgoto da fase aquosa não provoca problemas (por exemplo, por lançamento no mar).

Conveníentemente, no processo de acordo com a pre sente invenção, processa-se uma cultura em salmoura de cloreto de sódio com uma concentração de sal compreendida entre 18 e 30 % e, em especial, entre 22 e 28 %.

Evidentemente, no processo de acordo com a presen

te invenção, Também se podem adicionar ao óleo agentes e^ tabi1izadores , como por exemplo vitamina E, não obstante o risco de se prejudicar a produção devido à diminuição das fases operacionais do processo e, por consequência, à duração do processo, bem como de se diminuir nitidamente a absorção do caroteno pela fase aquosa de acordo com a presente invenção imediatamente a seguir à maceração ou em conjunto com esta.

Como nos processos conhecidos, pode partir-se de diferentes algas de água salgada ou de água do mar. No entanto, investigou-se especialmente a realização do processo com algas de espécie Dunaliella.

Como óleos, utilizam-se especialmente óleos vegetais como por exemplo óleos de sementes de girassol, óleo de soja ou óleo de amêndoa, bem como óleo de avogado (fru to de Persea gratíssima, Gaertner) para fins cosméticos se o produto final for previsto para essa finalidade. São especialmente convenientes quantidades compreendidas entre 1 e 10 % em relação à quantidade de salmoura de cloreto de sódio - cultura.

A quantidade de óleo a juntar está conven i entemen. te adaptada de maneira contínua ao teor de caroteno da mas sa de células no volume de salmoura de cloreto de sódio a tratar.

Oe preferência, utiliza-se a solução de substância activa obtida depois da extracção - em especial, so- b Iução de caroteno num óleo permitido no campo de produtos alimentares - de novo para a extracção de mais caroteno a partir de outras cargas de cultura com acumulação passo a passo do caroteno na solução ou no dissolvente.

Antes da extracção ou durante a extração, procura-se a afloração das células que libertam o caroteno, o que pode conseguir-se especialmente por aplicação de forças de corte apropriadas por meio de dispositivos de dispersão especiais ou por bombagem ou mistura.

Como dispositivos para a mistura intensiva com ma ceração simultânea são apropriados moinhos coloidais de coroa dentada de elevado número de rotações como, por exemplo, podem ser fornecidos pela firma Kinematica AG, Littau / / Lucerna (Suíça) sob a marca Megatron em especial

Cr)

Megatron do tipo MT.

Por aquecimento, em que se podem utilizar temperaturas até cerca de 70°C, pode aumentar-se a eficácia do processo. Um desgasamento subsequente à extracção promove a sua durabilidade. Depois da reextracção seguinte, pode obter-se o caroteno sob a forma pura.

De acordo com a invenção, parte-se de maneira especial de culturas de Dunaliella em salmouras de cloreto de sódio para se recuperar o caroteno a partir delas. Por exemplo, realizam-se as seguintes fases operacionais:

1. Bombas alimentam a suspensão que contém algas a reci- / - pientes de alimentação.

Entre a bomba e o recipiente, coloca-se e instala-se em série um dispositivo de esmiuçamento, por exemplo, um macerador ou um moinho de dispersão dotado de dentes, para romper as células das algas. Também se pode pensar em usar uma bomba de mistura ou um dispositivo de esmiuçamento que aplica elevadas forças de corte à suspensão e simultaneamente trabalha como bomba.

2. Antes do processo de esmiuçamento, durante esse processo ou depois dele, o óleo na corrente de bombagem atinge, por exemplo, 1 - 10 % em volume da suspensão de algas transportadas.

3. A mistura do óleo que daqui para diante contém caroteno, fragmentos da ruptura das algas e liquido de cuj_ tura é guardada no recipiente de recolha. Depois de a_l_ guns segundos até alguns minutos, o óleo que contém o caroteno separa-se e é impelido para a superfície.

4. Retira-se, o óleo e é alimentado à corrente de suspensão de algas subsequente que é em seguida guardada no recipiente 2..

5. Durante este intervalo de tempo, retiram-se do recipiente as algas isentadas de caroteno, o qual está à dispo sição para um novo processo.

Os esquemas anexos de acordo com as Figuras 1 e 12 servem para o esclarecimento do processo.

De acordo com a Figura 1, a cultura de algas é transportada do recipiente de algas I com uma bomba 1, que preferivelmente é uma bomba de carretos, para a afloração das células po”* meio de uma instalação de esmiuçamento por via húmida 2, como por exemplo um macerador. Como alterna_ tiva a 1 e 3, também se poderia utilizar uma bomba que exerce elevadas forças de corte ao produto e transporta o produto em circuito fechado com bypass (passagem secundária) ou um macerador de auto— transporte. Depois da ins talação de esmiuçamento por via húmida 2 ou nesta instalação, adiciona-se à cultura assim tratada agente de extracção fresco, como por exemplo óleo, em 7, numa determinada proporção para a corrente em volume da mistura aquosa. A mistura de óleo / salmoura de cloreto de sódio que contém óleo proveniente de 2 passa através de um misturador 3 que por exemplo tem a forma de um misturador e_s tático que promove uma distribuição suficiente do óleo na mistura aquosa sem que, no entanto, se forme uma emulsão estável. Daí, a mistura passa para o tanque 4 (A).

A Figura 2 representa o enchimento do tanque seguinte 3 da mesma maneira, enquanto simultaneamente se realiza em paralelo no tanque A uma separação de fases e se

kO descarrega do tanque a fase aquosa que se acumula no fundo (Figura 2 e 3) que se pode deitar fora sem qualquer tratamento porque não se utilizaram produtos químicos adicio nais. 0 assentamento e a descarga fazem-se simultaneamente de maneira que, depois de se encher o tanque B, não existe mais óleo contendo caroteno no tanque A, o qual de pois de se trccar a direcção de enchimento se reconduz pa ra o tanque C em vez do óleo fresco alimentado através de 7 ou adicionalmente por meio da bomba de impregnação 5 através da tubagem 8 para a transição entre o macerador e o misturador. Da tubagem 8 sai uma ramificação de descarga que conduz a uma recolha da solução do produto 6 (Figura 4).

A Figura 5 corresponde fundamental mente à Figura

3. No entanto, neste caso, mostra-se o enchimento do tanque C com esvaziamento do tanque A, enquanto simultaneamente se descarrega a fase aquosa do tanque B. A Figura 6 ilustra a elevada concentração de óleo da fase oleosa que sobrenada após assentamento em consequência da utilização de óleo contendo caroteno como agente de extracção.

As outras Figuras 7 - 12 servem para mostrar o en riquecimento progressivo de caroteno na fase oleosa por reciclagem em fases sucessivas do mesmo a partir do tanque respectivo.

Depois de se realizar uma acumulação suficiente de caroteno na fase oleosa, efectua-se uma separação cuidado sa das fases que se desmisturam de modo que daqui em dian

-10te a fase oleosa enriquecida em caroteno apenas é alimentada à recolha ou ao recipiente 6 (Figura 12).

número de fases de reciclagem depende evidentemente da capacidade de absorção de caroteno pelo óleo e da concentração de caroteno contida no meio aquoso. Esta capacidade de absorção do óleo pode ser eventua1 mente aumentada por aquecimento.

Neste caso, a velocidade de obtenção do equilíbrio de tem peratura entre as fases e a respectiva variação da solubj_ lidade com a temperatura desempenham um papel importante.

processo descrito antes essencialmente para a obtenção de caroteno também pode ser utilizado para a obtenção de outros produtos que se podem obter a partir de algas, como por exemplo os ácidos gordos que podem ser e_x traídos por exemplo com éter.

De acordo com a invenção, obtém-se especia 1 mente p - caroteno.

Claims (10)

1. - Processo para a obtenção de produtos valiosos, em especial de carotenóides, a partir de algas de água salgada ou de água do mar por extracçao com um dissolvente corresponden te, caracterizado pelo facto de se realizar a extracção do produto valioso a partir de uma cultura em salmoura de cloreto de sódio sem enriquecimento prévio da biomassa, em que antes ou durante a extracçao se realiza a libertação do produto valioso a partir das algas especialmente por aplicação de forças de cor te suficientes para provocar a ruptura do material das células (maceraçau).

2. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de se processar uma cultura em salmoura de cloreto de sódio com uma concentração de sal compreendida entre 18 e 3CEÓ, em especial entre 22 e 28^.

3. - Processo de acordo com a reivindicação 1 ou

2, caracterizado pelo facto de, para a extracção de caroteno, se utilizar óleo permitido no domínio dos produtos alimentares em Lima quaiit:.dade suficiente para a dissolução do caroteno contido na carga de cultura.

Processo de acordo com a reivindicação 3, racterizado pelo facto de se escolher a quantidade de óleo maneira a ficar compreendida ra em salmoura de cloreto de

5.- Processo de cade entre 1 e 10Z em relaçao à cultusódio.

acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de a solução de produto valioso obtida depois da extracção ser utilizada de novo para a extracção de produto valioso de outras cargas de cultura de maneira a verificar-se a acumulaçao do produto valioso na solução passo a passo.

6. - Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de a maceração e a mistura das fases líquidas se realizarem simultaneamente num moinho coloidal de coroa dentada de elevado número de rotaçoes.

7. - Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de a extracçao se efectuar sob aquecimento.

8. - Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de, depois da extracção, se efectuar um desgasamento final.

9.Instalaçao para a obtenção de caroteno por extracçao a partir de culturas de algas de acordo com a rei. vindicaçao 1, com vasos de cultura e tanques de extracção, caracterizada pelo facto de compreender meios para o transpor, te, abertura de células e mistura com agente de extracçao na tubagem de ligaçao entre os vasos e tanques.

10.- Instalação de acordo com a reivindicação

9, caracterizada pelo facto de os meios para transporte, aber tura de células e mistura com agente de extracçao serem reunidos pelo menos parcialmente num conjunto.

11.- Instalaçao de acordo com a reivindicação 9 ou LO, caracterizada pelo facto de compreender pelo menos três tan ques individuais, cujas capacidades de armazenagem, secção recta de alimentaçao e potência de alimentaçao bem como secção recta de descarga e velocidade de assentamento da mistura de óleo/água no tanque serem harmonizadas de tal maneira que o tempo de enchimento corresponda ao tempo de assentamento e ao tempo de descarga.