PT103710A - A NATURAL CONCENTRATE BIOACTIVE ANTIOXIDANT RICH IN SOLANESOL-ALPHA-TOCOFEROL-COQ10 OF TOBACCO LEAVES, ITS METHOD OF OBTAINING USING CLEAN TECHNOLOGIES AND THEIR USES - Google Patents
A NATURAL CONCENTRATE BIOACTIVE ANTIOXIDANT RICH IN SOLANESOL-ALPHA-TOCOFEROL-COQ10 OF TOBACCO LEAVES, ITS METHOD OF OBTAINING USING CLEAN TECHNOLOGIES AND THEIR USES Download PDFInfo
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Abstract
A PRESENTE INVENÇÃO OFERECE UM EXTRACTO QUE CONTÉM SOLANESOL, ALFA-TOCOFEROL E COENZIMA Q1O COM PROPRIEDADES ANTIOXIDANTES BIOACTIVAS E COM BAIXO TEOR DE NICOTINA, A PARTIR DE FOLHAS DE TABACO E SUBPRODUTOS, E UM MÉTODO SIMPLES, DE BAIXO CUSTO E ELEVADA RECUPERAÇÃO PARA A OBTENÇÃO DO MESMO. O PROCESSO DE OBTENÇÃO DE UM CONCENTRADO BIOACTIVO NATURAL USA TECNOLOGIAS LIMPAS QUE COMPREENDEM A EXTRACÇÃO DE DIÓXIDO DE CARBONO DE ALTA PRESSÃO, MISTURA ESTÁTICA E SEPARAÇÃO CICLÓNICA, AS QUAIS SÃO USADAS NUM MODO INTEGRADO. O CONCENTRADO ENRIQUECIDO EM SOLANESOL-ALFA-TOCOFEROL-COENZIMA Q10 TEM UM IMPORTANTE VALOR ACRESCIDO DEVIDO ÀS SUAS PROPRIEDADES ANTIOXIDANTES. A APLICAÇÃO INDUSTRIAL DA PRESENTE INVENÇÃO CONTÉM, ASSIM, APLICAÇÕES ÚTEIS PARA AS INDÚSTRIAS ALIMENTAR, COSMÉTICA E FARMACÊUTICA.The present invention provides an extract containing Solanolsol, Alfa-Tocopherol and Coenzyme Q1O with bioactive and low-content nioxin-containing properties of tocopherols and byproducts, and a simple, low-cost method and high recovery for the attainment of THE SAME. THE PROCESS FOR OBTAINING A NATURAL BIOACTIVE CONCENTRATE USES CLEAN TECHNOLOGIES UNDERSTANDING THE EXTRACTION OF HIGH PRESSURE CARBON DIOXIDE, STATIC MIXING AND CYCLONIC SEPARATION, WHICH ARE USED IN AN INTEGRATED MODE. THE CONCENTRATE ENRICHED IN SOLANESOL-ALPHA-TOCOFEROL-COENZYME Q10 HAS AN IMPORTANT VALUE ADDED TO ITS ANTIOXIDANT PROPERTIES. The industrial application of the present invention therefore contains useful applications for the food, cosmetics and pharmaceutical industries.
Description
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Descriçãodescription
"UM CONCENTRADO NATURAL BIOACTIVO ANTIOXIDANTE RICO EM SOLANESOL-a-TOCOFEROL-CoQlO DE FOLHAS DE TABACO, SEU MÉTODO DE OBTENÇÃO USANDO TECNOLOGIAS LIMPAS E SUAS UTILIZAÇÕES"" A NATURAL CONCENTRATE BIOACTIVE ANTIOXIDANT RICH IN SOLANESOL-TO-TOCOFEROL-COOK OF TOBACCO LEAVES, ITS METHOD OF OBTAINING USING CLEAN TECHNOLOGIES AND THEIR USES "
Campo da Invenção A presente invenção refere-se a um processo de obtenção de um concentrado bioactive natural, a partir de folhas de tabaco, utilizando tecnologias limpas, ao extracto resultante e suas utilizações. Estas tecnologias compreendem a extracção com dióxido de carbono a alta pressão, a mistura estática e separação.Field of the Invention The present invention relates to a process for obtaining a natural bioactive concentrate from tobacco leaves using clean technologies, the resulting extract and its uses. These technologies include extraction with high pressure carbon dioxide, static mixing and separation.
Este processo e o extracto resultante podem ser aplicados às indústrias alimentar, cosmética e farmacêutica.This process and the resulting extract can be applied to the food, cosmetic and pharmaceutical industries.
Antecedentes da Invenção 0 tabaco (Nicotiana spp., L.) é uma planta cultivada, pertencente à família Solanaceae com materiais muito apreciados pelas companhias de perfumes, cosméticas e farmacêuticas. Um destes compostos com interesse é o solanesol, um álcool terpenóide de cadeia longa, o qual existe essencialmente em plantas da família Solanaceae, especialmente nas folhas de tabaco, com conteúdos compreendidos entre 0,3 e 3% de folhas de tabaco secas, proporcionando uma fonte natural para a extracção deste composto (JP6065128, 1994). O solanesol tem sido utilizado como fonte de unidades de isoprene para a síntese em laboratório de muitos compostos bioquímicos de valor elevado, incluindo os análogos da 2 vitamina K e as quinonas metabiologicamente activas, tais como a coenzima Q10 (CoQlO) {Hamamura et al., 2002), a qual é aliás utilizada como tratamento de doenças cardíacas, cancro e úlceras, assim como composto nutracêutico para alimentos funcionais, devido às suas propriedades antioxidantes {Lenaz and Espoli, 1985; Judy et al., 1986). 0 próprio solanesol pode ser utilizado como antioxidante para lípidos e na preparação de fármacos cardíacos, devido às suas propriedades cardioestimulantes; também, é descrito que o solanesol possui propriedades antibacterianas, anti-inflamatórias e anti-úlcera (Khidyrova and Shakhidoyatov, 2002). 0 solanesol ocorre em ambas as formas, livre e ligado (esterificado) no tabaco - o solanesol livre varia desde 70 a 99% dos valores de solanesol total (Chamberlain et al., 1990).BACKGROUND OF THE INVENTION Tobacco (Nicotiana spp., L.) is a cultivated plant belonging to the family Solanaceae with materials highly appreciated by perfume, cosmetic and pharmaceutical companies. One of these compounds of interest is solanesol, a long-chain terpenoid alcohol, which exists essentially in plants of the Solanaceae family, especially in tobacco leaves, with contents comprised between 0.3 and 3% dried tobacco leaves, providing a natural source for the extraction of this compound (JP6065128, 1994). Solanesol has been used as the source of isoprene units for the laboratory synthesis of many high-value biochemical compounds, including vitamin K analogues and metabiologically active quinones, such as coenzyme Q10 (CoQ10) (Hamamura et al. , 2002), which is also used as a treatment of heart disease, cancer and ulcers, as well as nutraceutical compound for functional foods, due to its antioxidant properties (Lenaz and Espoli, 1985; Judy et al., 1986). The solanesol itself may be used as an antioxidant for lipids and in the preparation of cardiac drugs because of its cardio-stimulatory properties; It is also reported that solanesol has antibacterial, anti-inflammatory and anti-ulcer properties (Khidyrova and Shakhidoyatov, 2002). Solanesol occurs in both free and bound (esterified) forms in tobacco - free solanesol ranges from 70 to 99% of total solanesol values (Chamberlain et al., 1990).
Por outro lado, o α-tocoferol é o componente mais activo do complexo da vitamina E, desempenhando o papel de um antioxidante essencial, o qual não pode ser sintetizado pelo corpo e, portanto, tem de ser fornecido na dieta ou através de suplementos. Os antioxidantes têm sido utilizados para prevenir e degradar reacções em cadeia induzidas por radicais livre e são extensivamente utilizados para esse propósito em muitos alimentos. O alfa-tocoferol é descrito como sendo um agente de protecção contra doenças envolvendo reacções de radicais livres, tais como o envelhecimento (Packer L., 1991; Guaratiní et al., 2007), muitos tipos de cancro (Nright et al., 2006; Longnecker et al., 1992), e doenças coronárias (Traber M.G. , 2007; Chattopadhyay and Bandyopadhiay, 2006), para mencionar algumas. 3On the other hand, α-tocopherol is the most active component of the vitamin E complex, playing the role of an essential antioxidant, which can not be synthesized by the body and therefore has to be provided in the diet or through supplements. Antioxidants have been used to prevent and degrade free radical-induced chain reactions and are extensively used for this purpose in many foods. Alpha-tocopherol is described as being a protective agent against diseases involving free radical reactions such as aging (Packer L., 1991; Guaratiní et al., 2007), many types of cancer (Nright et al., 2006 , Longnecker et al., 1992), and coronary diseases (Traber MG, 2007; Chattopadhyay and Bandyopadhiay, 2006), to name a few. 3
Os métodos convencionais de extracção das folhas de tabaco são a clássica extracção liquido-liquido (ver os processos citados abaixo), mais refluxo de calor e a extracção de Soxhlet, ambos trabalhosos, envolvendo técnicas operacionais longas, uma grande quantidade de solventes e, no caso da extracção com refluxo de calor, a decomposição térmica de algumas moléculas alvo, devido à temperatura continuamente elevada {Zhou and Liu, 2006).Conventional methods of extracting tobacco leaves are the classic liquid-liquid extraction (see the processes cited below), plus reflux of heat and the extraction of Soxhlet, both of them laborious, involving long operational techniques, a large amount of solvents and, in the thermal decomposition of some target molecules due to continuously high temperature (Zhou and Liu, 2006).
Mais recentemente, alguns autores desenvolveram métodos novos com base na Cromatografia em Contracorrente a Alta Velocidade (HSCCC) (Du et al., 2006) e extracção assistida por micro-ondas (MAE), esta última apresentando tempos de extracção mais curtos assim como um consumo inferior de solvente, quando comparado com os métodos convencionais de extracção (Zhou e Lui, 2006). Embora ambos apresentem vantagens relativamente aos métodos tradicionais de extracção do solanesol, todos eles empregam solventes orgânicos em alguns passos dos seus procedimentos de extracção.More recently, some authors have developed new methods based on High Speed Countercurrent Chromatography (HSCCC) (Du et al., 2006) and microwave assisted extraction (MAE), the latter with shorter extraction times as well as lower solvent consumption when compared to conventional extraction methods (Zhou and Lui, 2006). Although both have advantages over traditional methods of extracting solanesol, they all employ organic solvents in some steps of their extraction procedures.
Outros métodos empregues na produção de solanesol com elevada pureza utilizam cromatografia em coluna, mas este processo tem várias desvantagens, tais como efeiciências reduzidas e rendimentos baixos, várias perdas de solanesol, assim como o consumo de tempo que leva a custos de produção elevados.Other methods employed in the production of high purity solanesol utilize column chromatography, but this process has several disadvantages, such as reduced efficiencies and low yields, various solanesol losses, as well as the time consumption leading to high production costs.
Foram publicados vários documentos, os quais apresentam métodos para a recuperação e purificação do solanesol a aprtir de fontes diferentes, o mais antigo sendo o documento DE19702019835, o qual descreve um processo de destilação molecular da substância não-saponifiçada a 4 partir de folhas de batata, em atmosfera de vácuo, recolha da fracção de solanesol (isolando-a na forma de um composto de clatrato de tiureia e depois purificando por cristalização fraccional). 0 documento CN 20001023921 20000928 descreve um método para purificar o solanesol a partir do extracto, incluindo os seguintes passos: dissolução do extracto de solanesol, o qual é separado para fora através dos processos de saponificação e cristalização até um grau de pureza não inferior a 70% em n-hexano, utilizando uma mistura contendo n-hexano, 1,2-dicloroetano e acetona como eluente, acetona como agente de contra-lavagem e adoptando a cromatografia de adsorção e a cromatograf ia de permeação em gel para remover as impurezas de modo a obter um produto de solanesol purificado e refinado, com grau de pureza superior a 95%. 0 documento CN20041053681 20040812 descreve um processo para preparar um produto de solanesol com pureza elevada, incluindo o fluxo de solanesol em bruto através de uma coluna de cromatografia em fase liquida ou de uma coluna de gel de sílica, a eluição com uma solução misturada de alcano saturado e acetato, sendo a recolha das fracções seguida de evaporação rotacional e concentração por secagem em atmosfera de vácuo, para obter um extracto de solanesol com grau de pureza elevado (98,5%).A number of documents have been published which provide methods for the recovery and purification of solanesol from different sources, the oldest being DE19702019835, which describes a process of molecular distillation of the non-saponified substance from potato leaves , in a vacuum atmosphere, collecting the solanesol fraction (isolating it as a thaurea clathrate compound and then purifying by fractional crystallization). CN 20001023921 20000928 describes a method for purifying the solanesol from the extract, including the following steps: dissolution of the solanesol extract, which is separated out by the saponification and crystallization processes to a degree of purity of not less than 70 % in n-hexane using a mixture containing n-hexane, 1,2-dichloroethane and acetone as eluent, acetone as a counterwashing agent and adopting adsorption chromatography and gel permeation chromatography to remove impurities from to obtain a purified and refined solanesol product having a purity of more than 95%. CN20041053681 20040812 describes a process for preparing a high purity solanesol product including the flux of crude solanesol through a liquid phase chromatography column or a silica gel column, eluting with a mixed solution of alkane saturated sodium acetate and acetate, the fractions being collected, followed by rotational evaporation and concentration by drying under vacuum, to obtain a high purity (98.5%) solanesol extract.
Outro documento, o CN20051063053 20050405, descreve a utilização do extracto de solanesol com purezas degaru superior a 10% como matéria-prima e não faz tratamento de saponificação, utilizando um solvente para dissolver, depois um agente adsorvente para efectuar a mistura, 5 seguidos por passos de concentração e adsorção, depois cromatografia em coluna de fase sólida-liquida utilizando solvente polar e de baixa polaridade ou misturado para fazer com que a eluição remova as impurezas, seguida de concentração, cristalização por liofilização e secagem em atmosfera de vácuo, para obter um produto de solanesol com elevado grau de pureza, com purezas de garu superior a 96%.Another document, CN20051063053 20050405, discloses the use of the solanesol extract having degaru purity greater than 10% as feedstock and does not undergo saponification treatment, using a solvent to dissolve, then an adsorbent to effect mixing, followed by concentration and adsorption steps, then solid-liquid phase column chromatography using polar solvent and of low polarity or mixed to cause the elution to remove the impurities, followed by concentration, freeze-drying crystallization and drying under vacuum, to obtain a high purity solanesol product with garu purity greater than 96%.
Um documento recente, o CN20051010918 20050720, descreve um processo para purificar o solanesol a partir de matéria-prima contendo 14-30% de solanesol. O método compreende os seguintes passos: mistura com o álcool, saponificação com aoluções alcalinas, descoloração a cristais, dissolução dos cristais obtidos com hexano normal, limpeza com água e sal, descartando a camada oleosa, secagem, filtração, dessolventização e obtenção do produto com um conteúdo em solanesol superior a 75%.A recent document, CN20051010918 20050720, describes a process for purifying solanesol from feedstock containing 14-30% solanesol. The method comprises the following steps: blending with alcohol, saponification with alkaline solutions, discoloration to crystals, dissolution of the crystals obtained with normal hexane, cleaning with water and salt, discarding the oily layer, drying, filtration, desolventization and obtaining the product with a solanesol content greater than 75%.
Todos os documentos mencionados envolvem a utilização de grandes quantidades de solventes orgânicos, assim como muitos passos de extracção (que consomem tempo) para conseguir o produto final.All of the above documents involve the use of large amounts of organic solvents, as well as many (time consuming) extraction steps to achieve the final product.
Como anteriormente referido, a principal fonte natural de solanesol são as plantas da família Solanaceae, tais como batatas (Solanum tuberosum) e tabaco (Nicotiana Spp.). O documento citado anteriormente, JP19690031303 assim como CN20051042787 20050609 são exemplos de processos novos para obter um extracto enriquecido em solanesol a partir de folhas de batata. 0 primeiro descreve um processo que compreende a destilação molecular da substância não saponificada a partir de folhas de batata sob atmosfera de vácuo (>1 - 10~2 mm Hg) , recolha da fracção de solanesol 6 como um composto de clatrato de tiureia, seguida de purificação por cristalização fraccional. 0 segundo descreve um processo que compreende extracções sequenciais (pelo menos, quatro vezes) das folhas de batata com solvente, depois a fusão e concentração do filtrado, recuperação do solvente, adição da solução alcalina a saponificar, separação para obter um produto de solanesol em bruto, ajuste do pH e da temperatura, recolha do sedimento e dissolução do produto em bruto no solvente, recuperação do solvente para um volume menor, cristalização a baixa temperatura e finalmente, separação cromatográfica e purificação.As previously mentioned, the main natural source of solanesol are Solanaceae plants, such as potatoes (Solanum tuberosum) and tobacco (Nicotiana Spp.). The document cited above, JP19690031303 as well as CN20051042787 20050609 are examples of novel processes for obtaining an extract enriched in solanesol from potato leaves. The first describes a process which comprises molecular distillation of the non-saponified substance from potato leaves under a vacuum atmosphere (> 1-10-2 mm Hg), collecting the fraction of solanesol 6 as a compound of thaurea clathrate, followed by fractional crystallization purification. The second describes a process comprising sequential extractions (at least four times) of potato leaves with solvent, then melting and concentration of the filtrate, recovery of the solvent, addition of the alkaline solution to saponification, separation to obtain a solanesol product in roughness, pH and temperature adjustment, collection of the pellet and dissolution of the crude product in the solvent, recovery of the solvent to a lower volume, crystallization at low temperature and finally, chromatographic separation and purification.
Como exemplos de tabaco, o documento JP19870022479 19870204 descreve um processo para obter um extracto de solanesol com pureza elevada por tratamento de uma substância não saponificada do extracto de tabaco por utilização de uma purificação posterior por cromatografia especifica: uma substância não saponificada do extracto de tabaco é enviada para cromatografia liquida de partição com centrigugação, isenta de transportador, contendo n-hexano como fase estacionária e um álcool hídrico, tal como o metanol, etanol, etc., com 5-10% de água como fase estacionária. Depois, a direcção de alimentação da solução é revertida e o fraccionamento é realizado através da utilização de n-hexano para dar um produto de solanesol com pureza elevada. 0 documento CN19911003632 19910608 descreve um processo no qual o tabaco com bolor ou pedaços de tabaco são utilizados como matérias-primas, é utilizado um n-hexano industrial (60-80% de pureza) como solvente de extracção. Após duas extracções e concentração, é obtido um solanesol pastoso. 7As examples of tobacco, JP19870022479 19870204 describes a process for obtaining a high purity solanesol extract by treatment of a non-saponified substance from the tobacco extract by use of a further specific chromatographic purification: a non-saponified substance from the tobacco extract is sent to carrier-free centrifugal partitioning liquid chromatography containing n-hexane as the stationary phase and a water alcohol, such as methanol, ethanol, etc., with 5-10% water as the stationary phase. Then, the feed direction of the solution is reversed and fractionation is performed using n-hexane to give a high purity solanesol product. CN19911003632 19910608 describes a process in which tobacco with mold or tobacco pieces are used as raw materials, industrial n-hexane (60-80% purity) is used as the extraction solvent. After two extractions and concentration, a pasty solanesol is obtained. 7
Outro documento CN19931018734 19931022, descreve um processo para preparar matéria não saponificável de solanesol utilizando tabaco com bolor e quebrado como matérias-primas e inclui passos tais como adição de solvente e catalisador para a reacçâo de saponificação, filtração, mistura, separação e ultrafiltração.Another document CN19931018734 19931022, describes a process for preparing unsaponifiable matter of solanesol using mold tobacco and broken as raw materials and includes steps such as addition of solvent and catalyst for the saponification reaction, filtration, mixing, separation and ultrafiltration.
No documento CN19941007849 19940719, o tabaco com o seu extracto de nicotina é seco na estufa, triturado e extraído várias vezes com alcano C5-C12 como solvente. Os extractos obtidos são então misturados e concentrados, saponifiçados com álcool e solução alcalina, a água e o solvente removidos e o extracto tratado com cetona misturada com álcool, líquido I e líquido II separadamente para conseguir um cristal de solanesol puro final após arrefecimento.In CN19941007849 19940719, the tobacco with its nicotine extract is oven dried, triturated and extracted several times with C 5 -C 12 alkane as the solvent. The obtained extracts are then mixed and concentrated, saponified with alcohol and alkaline solution, water and solvent removed, and the ketone treated extract mixed with alcohol, liquid I and liquid II separately to achieve a final pure solanesol crystal after cooling.
Como exemplos de documentos de aptente mais recentes podemos citar o CN20011008703 200110801, o qual adopta o extracto de tabaco como matéria-prima e inclui os seguintes passos: destilação molecular e tecnologia de destilação de curta trajectória (temperaturas de evaporação compreendidas entre 80-220 °C e grau de vácuo de 0,1-100 Pa) para obter uma unidade final de óleo de tabaco limpo sob atmosfera de vácuo elevada. Este óleo é então sujeito a destilação molecular para obter um extracto negro enriquecido em solanesol. 0 documento CN20041013561 20040218, o qual descreve um processo para extrair o solanesol da folha de tabaco que inclui os seguintes passos: mistura da folha de tabaco com o solvente, moagem, suspensão de filtração, extracção sob vácuo do bolo filtrado em álcool, filtração, recolha do filtrado, concentração, saponificação, extracção com n- 8 hexano, lavagem com água, adsorção, filtração, extracção do filtrado em álcool, concentração, congelamento para formar cristais, filtração, dissolução dos cristais em acetonitrilo quente e formação de cristais a baixa temperatura, duas vezes. Após todos estes passos, foi recuperado solanesol com pureza superior a 95%. A extracção supercritica com CO2 (SCE) é aplicada essencialmente a matrizes de plantas, proporcionando extractos sem presença de resíduos químicos nem resíduos de solvente nos produtos finais, satisfazendo todos os requisitos legais e de segurança (Del Valle e Aguilera, 1999; Mukhopadhyay, 2000). A SCE foi anteriormente empregue no tabaco como um método para extrair nicotina (Fischer e Jefferies, 1996; Rincon et al., 1998) e fraccionamento dos ésteres de tetra-acilsacarose (Ashraf-Khorassani et al., 2005), mas principalmente, como um método para a extracção de pesticidas no tabaco com e sem fumo (Lanças et al., 1996; Prokopczyk et al., 1995).As examples of more recent apperent documents may be mentioned CN20011008703 200110801, which adopts the tobacco extract as raw material and includes the following steps: molecular distillation and short trajectory distillation technology (evaporation temperatures between 80-220 ° C and vacuum degree of 0.1-100 Pa) to obtain a final cleaned tobacco oil unit under high vacuum atmosphere. This oil is then subjected to molecular distillation to obtain a black extract enriched in solanesol. CN20041013561 20040218, which describes a process for extracting the solanesol from the tobacco leaf which comprises the following steps: mixing the tobacco leaf with the solvent, grinding, filter suspension, vacuum extraction of the filter cake in alcohol, filtration, filtration, extraction of the filtrate in alcohol, concentration, freezing to form crystals, filtration, dissolution of the crystals in hot acetonitrile and formation of crystals at low temperature, twice. After all these steps, solanesol with purity greater than 95% was recovered. Delcia and Aguilera, 1999). The use of CO2-based supercritical extraction (SCE) is essentially applied to plant matrices, providing extracts with no chemical residues or solvent residues in the end products, satisfying all legal and safety requirements. ). SCE was previously employed in tobacco as a method to extract nicotine (Fischer and Jefferies, 1996; Rincon et al., 1998) and fractionation of tetra-acylsaccharose esters (Ashraf-Khorassani et al., 2005), but mainly as a method for the extraction of pesticides in tobacco with and without smoke (Lanças et al., 1996, Prokopczyk et al., 1995).
Dois documentos de patente descrevem a utilização de CO2 a alta pressão para extrair o solanesol a partir da folha de tabaco, onde o CO2 está claramente no estado supercrítico, acima dos 31 °C e 7,37 Mpa: CN19991017334 19991028 e CN20041022233 20040403. a pressõesTwo patent documents describe the use of high pressure CO2 to extract the solanesol from tobacco leaf, where CO2 is clearly in the supercritical state, above 31 ° C and 7.37 MPa: CN19991017334 19991028 and CN20041022233 20040403. a pressures
Este último utiliza um creme com solanesol em bruto como material iniciador e inclui os seguintes passos (4): 1) Pré-tratamento do creme com solanesol em bruto com zimólise e saponificação alcalina a uma temperatura de 80 °C; seguido de 2) extracção supercritica com fluido desse creme em bruto para eliminar as impurezas (compostos de baixa polaridade comparados com o solanesol) 9 compreendidas entre 7,37 Mpa e 16 Mpa, temperaturas de extracção compreendidas entre 32 °C e 80 °C, durante 5 minutos a 24 horas. Estas impurezas são recuperadas num separador após uma descompressão a presões abaixo dos 7 Mpa. Após esta primeira extracção, o CO2 é re-comprimido até ao estado liquido. O passo 3) consiste numa segunda extracção utilizando o CO2 previamente re-comprimido, o qual é bombeado novamente, juntamente com um co-solvente polar ou modificador que consistia numa mistura de água, metanol/álcool metilico, acetona, éter de petróleo, hexano, acetato de etilo, etc., numa proporção de 0,01-5% em relação à quantidade de C02. Este modificador é utilizado para alterar as propriedades dos fluidos, permitindo que o C02 dissolva compostos polares com polaridades acima da do solanesol. Este passo leva 2 horas e as impurezas polares são recolhidas num separador após descompressão, a pressões abaixo dos 7 Mpa. Finalmente, o passo 4) consiste numa terceira extracção utilizando o C02 re-comprimido proveiente do passo 3), a pressões compreendidas entre 7,37 Mpa e 16 Mpa, temperaturas de extracção compreendidas entre 32 °C e 80 °C, durante 5 minutos a 24 horas para obter um extracto enriquecido em solanesol com graus de pureza superiores a 96%.The latter uses a crude solanesol cream as a starting material and includes the following steps (4): 1) Pretreatment of the cream with crude solanesol with zymolysis and alkaline saponification at a temperature of 80 ° C; followed by 2) fluid supercritical extraction of that crude cream to remove impurities (low polarity compounds compared to solanesol) 9 from 7.37 MPa to 16 MPa, extraction temperatures from 32 ° C to 80 ° C, for 5 minutes to 24 hours. These impurities are recovered in a separator after decompression at pressures below 7 MPa. After this first extraction, the CO2 is re-compressed to the liquid state. Step 3) consists of a second extraction using the previously re-compressed CO2, which is pumped again together with a polar co-solvent or modifier consisting of a mixture of water, methanol / methyl alcohol, acetone, petroleum ether, hexane , ethyl acetate, etc., in a proportion of 0.01-5% relative to the amount of CO2. This modifier is used to alter the properties of fluids, allowing C02 to dissolve polar compounds with polarities above that of solanesol. This step takes 2 hours and the polar impurities are collected in a separator after decompression at pressures below 7 MPa. Finally, step 4) consists of a third extraction using the re-compressed CO2 resulting from step 3), at pressures ranging from 7.37 MPa to 16 MPa, extraction temperatures ranging from 32øC to 80øC for 5 minutes to 24 hours to obtain an extract enriched in solanesol with degrees of purity superior to 96%.
Os concentrados ricos em solanesol estão disponíveis no mercado como um suplemento de dieta. Todas as companhias líderes de produção e fornecedores estão localizados essencialmente na China e reivindicam que o produto enriquecido em solanesol que fornecem pode ser utilizado como um medicamento intermediário importante na síntese de fármacos cardíacos, fármacos anti-úlcera e fármacos anti-cancro. Com base em fontes oficiais, é estimado que um kilograma de solanesol possa custar 500$ - sendo o preço do 10Concentrates rich in solanesol are available in the market as a diet supplement. All leading production companies and suppliers are located primarily in China and claim that the solanesol enriched product they provide can be used as an important intermediate drug in the synthesis of cardiac drugs, anti-ulcer drugs and anti-cancer drugs. Based on official sources, it is estimated that one kilogram of solanesol may cost $ 500 - the price of 10
CoQlO ainda superior - e que 30 toneladas de tabaco podem produzir mais de 120 kilogramas de solanesol. Recentemente, Daniel Garcia do Centro de Investigação Quimico-Farmacêutico de Havana (Cuba) declarou ao jornal sul americano Online TIERRAMERICA (http://www.tierramerica.org/2006/Q624/index.shtml, data de Março de 2007) que os cientistas cubanos estão actualmente a trabalhar em novas tecnologias para a extracção do solanesol das folhas de tabaco utilizadas na produção de cigarros cubanos, devido aos seus custos elevados no mercado como precursor do CoQlO.CoQlO even higher - and that 30 tons of tobacco can produce more than 120 kilograms of solanesol. Recently, Daniel Garcia of the Center for Chemical-Pharmaceutical Research in Havana (Cuba) told the South American newspaper Online TIERRAMERICA (http://www.tierramerica.org/2006/Q624/index.shtml, March 2007) that Cuban scientists are currently working on new technologies for the extraction of solanesol from tobacco leaves used in the production of Cuban cigarettes because of their high costs in the market as precursor of CoQlO.
No processo da presente invenção, os extractos bioactivos e ricos em antioxidantes são obtidos de um modo selectivo. Esta selectividade é conseguida através da sintonia entre as condições de extracção com C02 a pressão elevada (temperatura e pressão) por meio de um passo integrado de destoxificação da nicotina. A presente invenção refere-se adicionalmente à obtenção de extractos ricos em antioxidantes bioactivos a partir das folhas de tabaco que fornecem extractos de cor amarela/laranja pálido, com uma composição em compostos de terpeno, tais como o solanesol, compreendida entre 200 e 600 ppm e antioxidantes lipossolúveis, tais como o a-tocoferol (vitamina E) com conteúdos compreendidos entre 25 e 150 ppm.In the process of the present invention, the bioactive and antioxidant rich extracts are selectively obtained. This selectivity is achieved by tuning the extraction conditions with CO2 at elevated pressure (temperature and pressure) by means of an integrated nicotine detoxification step. The present invention further relates to the preparation of extracts rich in bioactive antioxidants from the tobacco leaves which provide pale yellow / orange extracts having a composition in terpene compounds such as solanesol of between 200 and 600 ppm and liposoluble antioxidants, such as Î ± -tocopherol (vitamin E) with contents of between 25 and 150 ppm.
Juntamente com estes dois compostos bioactivos, também está presente o coenzima Q10 com conteúdos compreendidos entre 25 e 60 ppm. De um modo preferido, os compostos bioactivos totais presentes nos extractos excedem 40% dos compostos 11 totais. 0 extracto obtido pelo método inventado pode ser utilizado na indústria farmacêutica, cosmética e alimentar.Together with these two bioactive compounds, coenzyme Q10 is also present with contents ranging from 25 to 60 ppm. Preferably, the total bioactive compounds present in the extracts exceed 40% of the total 11 compounds. The extract obtained by the invented method can be used in the pharmaceutical, cosmetic and food industry.
De acordo com o nosso conhecimento, não existe disponível no mercado nenhum extracto que contenha a presente mistura de compostos antioxidantes bioactivos. Normalmente, o solanesol é extraído a partir da folha de tabaco, folha de batata e folha de amora e é fornecido na forma de uma matéria pastosa castanha e fibrosa (solanesol em bruto) ou como um pó branco (solanesol refinado). Os fornecedores são maioritariamente companhias Chinesas (Jiangsu Sainty Corp. Ltd, Xian Jiangxing Biotechnique Co. Ltd, Wuhan Natduct Advanced Technology Co. Ltd, etc, mencionando algumas) e companhias Indianas (por ex., Nature & Nurture healthcare Pvt. Ltd) e o produto é fornecido em conteúdos compreendidos entre 15% e 90% (p/p). A vitamina E é, geralmente, fornecida como uma preparação oleosa com conteúdos normalmente compreendidos entre 30% e 96%. Uma companhia (Webber Naturais Ltd) fornece um coenzima Q10 com preparação de vitamina E na forma de cápsulas moles de gel, contendo 30 mg de CoQlO mais 400 UI de acetato de etil-alfa-tocoferol, todos misturados com óleo vegetal.To our knowledge, no extract containing the present mixture of bioactive antioxidant compounds is available on the market. Usually the solanesol is extracted from tobacco leaf, potato leaf and mulberry leaf and is supplied as a brown, fibrous pasty material (crude solanesol) or as a white powder (refined solanesol). The suppliers are mainly Chinese companies (Jiangsu Sainty Corp. Ltd, Xian Jiangxing Biotechnique Co. Ltd, Wuhan Natduct Advanced Technology Co. Ltd, etc.) and Indian companies (eg, Nature & Nurture healthcare Pvt. Ltd) and the product is supplied in contents ranging from 15% to 90% (w / w). Vitamin E is generally provided as an oily preparation with contents usually comprised between 30% and 96%. One company (Webber Naturais Ltd) supplies a coenzyme Q10 with vitamin E preparation as soft gel capsules containing 30 mg of CoQ10 plus 400 IU of ethyl alpha-tocopherol acetate, all mixed with vegetable oil.
Descrição Geral da Invenção A presente invenção refere-se a um processo integrado de obtenção de um concentrado bioactivo natural, rico em solanesol, α-tocoferol e CoQlO, com um conteúdo reduzido em nicotina, a partir de flhas de tabaco e sub-produtos utilizando tecnologias limpas, compreendendo os seguintes passos integrados: (a) extracção com CO2 pressurizado ou com CO2 pressurizado e uma pequena quantidade de um co- 12 solvente polar (água) de folhas de tabaco liofilizadas e produtos colaterais do tabaco numa célula de extracção, sob condições óptimas de temperatura e pressão, para obter a menor quantidade possível de nicotina, quando comparada com o resto dos compostos extraídos, seguida de (b) a separação da nicotina restante a partir da mistura de antioxidantes extraídos, por meio do fornecimento de um fluxo em co-corrente de água num dispositivo de mistura (p.ex., misturador estático), a uma (c) separação final das duas correntes em dois dispositivos de separação em série (p.ex., separadores ciclónicos) com a recuperação subsequente de um extracto aquoso enriquecido em nicotina, no fundo do separador 1 e de um extracto pastoso, enriquecido funcionalmente e com valor acrescentado como antioxidante, na salda do separador 2.The present invention relates to an integrated process for obtaining a natural bioactive concentrate, rich in solanesol, α-tocopherol and CoQ10, with a reduced nicotine content, from tobacco flakes and by-products using clean technologies comprising the following integrated steps: (a) extraction with pressurized CO2 or pressurized CO2 and a small amount of a polar solvent (water) from lyophilized tobacco leaves and tobacco side products in an extraction cell under optimal conditions of temperature and pressure to obtain the smallest amount of nicotine as compared to the rest of the extracted compounds, followed by (b) separating the remaining nicotine from the extracted antioxidant mixture by providing a flow in a co-current of water in a mixing device (eg, static mixer), to a (c) final separation of the two currents in two devices (eg, cyclonic separators) with the subsequent recovery of a nicotine-enriched aqueous extract at the bottom of separator 1 and a functionally enriched, value-added extract as antioxidant at the outlet of separator 2 .
Estas tecnologias compreendem a extracção com CO2 a alta pressão, mistura estática e separação ciclónica num modo integrado. Através da utilização deste processo, um ou mais compostos bioactivos e de valor acrescentado, presentes nas folhas de tabaco e subprodutos são recuperados no extracto, em alta concentração.These technologies include high pressure CO2 extraction, static mixing and cyclonic separation in an integrated mode. Through the use of this process, one or more bioactive and value-added compounds present in tobacco leaves and by-products are recovered in the extract in high concentration.
As propriedades do C02 a alta pressão estão entre as de um gás e de um líquido, resultando numa capacidade crescente para dissolver compostos. A sua densidade relativamente elevada, próxima da densidade dos líquidos e, simultaneamente, a sua elevada difusividade e baixa viscosidade, de um modo semelhante aos gases, permite-lhe extrair compostos mais rapidamente que os solventes líquidos convencionais. 13The properties of CO 2 at high pressure are between those of a gas and a liquid, resulting in an increasing ability to dissolve compounds. Its relatively high density, close to the density of the liquids and, simultaneously, its high diffusivity and low viscosity, similar to gases, allows it to extract compounds more quickly than conventional liquid solvents. 13
De um modo adicional, o seu poder de solvatação pode ser facilmente ajustado por variação da temperatura e pressão, o que o torna particularmente adequado para o fraccionamento selectivo dos extractos.Additionally, its solvating power can be easily adjusted by varying the temperature and pressure, which makes it particularly suitable for the selective fractionation of the extracts.
Os misturadores estáticos e os dispositivos de mistura que são utilizados tipicamente na homogeneização de líquidos diferentes ou de gases com líquidos e, também, como permutadores de calor tubular ou em reacções catalíticas onde é desejável um período de permanência reduzido.Static mixers and mixing devices which are typically used in the homogenization of different liquids or gases with liquids and also as tubular heat exchangers or in catalytic reactions where a reduced residence time is desirable.
As unidades de mistura estática são utilizadas em processos contínuos para um largo intervalo de aplicações em engenharia de processo. A mistura e a acção dispersa são conseguidas sem o uso de partes móveis. Se duas fases (gasosa e líquida) fluem em co-corrente em misturadoras estáticas, formam-se um aglomerado de bolhas e uma superfície interfacial larga, a qual é continuamente renovada. A dimensão das bolhas é uma função da entrada de energia, tipo e número dos elementos da mistura e das propriedades físicas dos componentes. Os elementos do misturador estático induzem uma mistura transversal intensa e, ao mesmo tempo, inibem a mistura axial, de modo que na prática o fluxo tampão é conseguido em operação co-corrente. As principais vantagens da utilização das misturadoras estáticas são: custo reduzido, operação em co-corrente sem possibilidade de inundação, períodos de permanência reduzidos e requisitos mínimos em termos de espaço.Static mixing units are used in continuous processes for a wide range of applications in process engineering. The mixture and the dispersed action are achieved without the use of moving parts. If two phases (gaseous and liquid) flow in co-current in static mixers, a bubble agglomerate and a large interfacial surface are formed, which is continuously renewed. The bubble dimension is a function of the energy input, type and number of the blend elements and the physical properties of the components. The static mixer elements induce an intense cross-mixing and, at the same time, inhibit the axial mixing, so that in practice the buffer flow is achieved in co-current operation. The main advantages of using static mixers are: reduced cost, co-current operation without possibility of flooding, reduced downtime and minimum requirements in terms of space.
De modo a desenhar um processo que permitisse uma recuperação eficaz dos compostos bioactivos de interesse, com rendimentos elevados e selectividade elevada, é 14 necessário definir as condições óptimas para integração dos diferentes passos.In order to design a process that would allow an effective recovery of the bioactive compounds of interest in high yields and high selectivity, it is necessary to define the optimum conditions for integration of the different steps.
Também, a presente invenção refere-se a um processo integrado de obtenção de um concentrado natural, bioactivo, rico em compostos antioxidantes e de valor acrescentado, tais como o solanesol, α-tocoferol e Coenzima Q10 a partir de resíduos de folhas de tabaco e subprodutos, utilizando tecnologias limpas. 0 extracto concentrado é uma pasta de cor amarela/laranja pálido e contém compostos bioactivos, tais como o solanesol (o predominante), α-tocoferol e CoQlO, originalmente presentes nas folhas de tabaco, com conteúdos compreendidos, no caso do solanesol, entre 200 e 600 ppm e entre 100 e 300 ppm, no caso do α-tocoferol e do CoQlO.Also, the present invention relates to an integrated process for obtaining a natural, bioactive concentrate rich in antioxidant and value-added compounds, such as solanesol, α-tocopherol and Coenzyme Q10 from tobacco leaf residues and by using clean technologies. The concentrated extract is a pale yellow / orange paste and contains bioactive compounds, such as solanesol (the predominant one), α-tocopherol and CoQ10, originally present in tobacco leaves, with contents comprised in the case of solanesol in the range of 200 and 600 ppm and between 100 and 300 ppm in the case of α-tocopherol and CoQ10.
Breve Descrição das Figuras A Figura 1 apresenta um diagrama esquemático do processo integrado, o qual foi utilizado na forma de realização do processo objecto da presente invenção: (1) célula de extracção; (2) reservatório de C02; (3) compressor de C02; (4) banho de arrefecimento; (5) bomba líquida; (6) sistema de bomba modificador (H20); (7) regulador da contra-pressão; (8) bomba líquida para H20; (9) misturador estático; (10), (11) medidores do fluxo de massa; (12) separador ciclónico n° 1, (13) célula visual com janelas de safira; (14) primeiro cilindro colector; 815) separador ciclónico n° 2; 816) segundo cilindro colector. A Figura 2 apresenta o cromatograma (GC-MS) de um concentrado rico em solanesol após extracção com C02 pressurizada nas seguintes condições de extracção com C02 a 15 pressão elevada: 40 °C de temperatura e 15 Mpa de pressão: (I) pico (tempo de retenção = 79,7 min) correspondente ao solanesol; (II) pico (tempo de retenção = 46,8 min) correspondente ao α-tocoferol.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 shows a schematic diagram of the integrated process which was used in the embodiment of the process object of the present invention: (1) extraction cell; (2) CO2 reservoir; (3) C02 compressor; (4) cooling bath; (5) liquid pump; (6) modifying pump system (H20); (7) counter pressure regulator; (8) liquid pump for H20; (9) static mixer; (10), (11) mass flow meters; (12) cyclone separator no. 1, (13) visual cell with sapphire windows; (14) the first manifold cylinder; 815) cyclonic separator # 2; 816) second collector cylinder. Figure 2 shows the chromatogram (GC-MS) of a solanesol rich concentrate after extraction with pressurized CO2 at the following extraction conditions with CO2 at elevated pressure: 40 ° C temperature and 15 MPa pressure: (I) peak retention time = 79.7 min) corresponding to solanesol; (II) peak (retention time = 46.8 min) corresponding to α-tocopherol.
Descrição Detalhada da Invenção 1 - Extracção Selectiva de solutos bioactivos por meio de extracção com CO2 a pressão elevada O pó liofilizado com diâmetro de partícula abaixo de 425 pm a partir de folhas de tabaco, é colocado numa célula de extracção (1) onde ocorre a extracção com CO2 a pressão elevada.Detailed Description of the Invention 1 - Selective Extraction of Bioactive Solutes by CO2 Extraction at High Pressure The lyophilized powder having a particle diameter below 425 pm from tobacco leaves is placed in an extraction cell (1) where the CO2 extraction at elevated pressure.
Ao sintonizar a temperature e a pressão de extracção, é possível dissolver selectivamente os compostos de interesse (solanesol, α-tocoferol e CoQlO) em C02, mas a nicotina, um composto altemente tóxico que apresenta solubilidades elevadas no C02 pressurizado, também é dissolvida, embora seja possível reduzir a sua quantidade no extracto por sintonização da temperatura de extracção.By tuning the temperature and the extraction pressure, it is possible to selectively dissolve the compounds of interest (solanesol, α-tocopherol and CoQ10) in CO2, but nicotine, a toxic toxic compound having high solubility in pressurized CO2, is also dissolved, although it is possible to reduce its amount in the extract by tuning the extraction temperature.
Assim, a temperature e pressão do processo de extracção com C02 são estabelecidas num intervalo entre 25 °C e 60 °C, de um modo preferido, entre 25 °C e 40 °C, a pressões compreendidas entre 8 Mpa e 25 Mpa, de um modo preferido, entre 8 Mpa e 15 Mpa, respectivamente. A extracção com C02 a pressão elevada dos solutos alvo, a partir das folhas de tabaco e produtos colaterais é 16 realizada numa célula de extracção com capacidade de 2 litros. 0 processo é realizado de um modo continuo, através da utilização de duas células de extracção em paralelo (quando uma está a ser esvaziada, a outra está a ser preenchida com matéria-prima fresca). 0 C02 na saida do reservatório de C02 (2) ou no compressor de C02 (3) é arrefecido por meio de um banho de arrefecimento (4) e bombeado para a célula de extracção por meio de uma bomba de liquido (5). A planta também tem dispositivos de sequrança, tais como discos de rupture e válvulas de libertação, assim como um sistema opcional (6) para bombear um modificador/co-solvente GRAS polar (água) numa quantidade muito pequena, se necessário. A temperatura e a pressão nas células de extracção são controladas por um revestimento térmico e um regulador de contra-pressão (7), respectivamente. 2 - Separação Selectiva da Nicotina A separação da nicotina do resto dos compostos bioactivos extraídos por mistura estática com água e separação ciclónica, é realizada através do fornecimento de um fluxo em co-corrente de água, num dispositivo de mistura (p.ex., misturador estático).Thus, the temperature and pressure of the CO2 extraction process are set in a range between 25 ° C and 60 ° C, preferably between 25 ° C and 40 ° C, at pressures ranging from 8 Mpa to 25 Mpa, a preferred mode, between 8 Mpa and 15 Mpa, respectively. Removal with high pressure CO2 of the target solutes from the tobacco leaves and side products is performed in a 2 liter extraction cell. The process is carried out in a continuous manner by the use of two extraction cells in parallel (when one is being emptied, the other is being filled with fresh raw material). The CO 2 at the outlet of the CO 2 reservoir (2) or the CO 2 compressor (3) is cooled by means of a cooling bath (4) and pumped into the extraction cell by means of a liquid pump (5). The plant also has sealing devices, such as rupture discs and release valves, as well as an optional system (6) for pumping a polar GRAS modifier / cosolvent (water) in a very small amount, if necessary. The temperature and pressure in the extraction cells are controlled by a thermal coating and a back pressure regulator (7), respectively. Selective Nicotine Separation Separation of nicotine from the rest of the bioactive compounds extracted by static mixing with water and cyclonic separation is accomplished by the provision of a co-current flow of water in a mixing device (e.g., static mixer).
De modo a destoxificar o extracto em C02 por eliminação da nicotina apoiar, é bombeada água por meio de uma bomba de líquido (8) e encontra a corrente de C02 (com os compostos extraídos assim como o resíduo de nicotina) numa junção em T, mesmo antes da entrada no misturador estático. As duas correntes deslocam-se assim no mesmo sentido através de um 17 misturador estático (9), na qual são intimamente misturadas e a nicotina vai ser dissolvida na fase de água. 0 solanesol, o α-tocoferol e o CoQlO não são solúveis em água, portanto permanecem dissolvidos na fase de CO2 pressurizado.In order to detoxify the CO 2 extract by elimination of the supporting nicotine, water is pumped through a liquid pump (8) and finds the CO 2 stream (with the extracted compounds as well as the nicotine residue) in a T-junction, even before entry into the static mixer. The two streams thus move in the same direction through a static mixer (9), in which they are intimately mixed and the nicotine is to be dissolved in the water phase. Solanesol, α-tocopherol and CoQ10 are not water soluble, so they remain dissolved in the pressurized CO 2 phase.
Para esta parte do processo, são necessárias razões de fluxo elevadas de C02 pressurizado/água (entre 20 e 40), para obter quantidades consideráveis dos compostos de interesse dissolvidos. Na presente invenção, o passo de mistura estática é conseguido num intervalo de fluxos C02 pressurizado/água preferencialmente compreendido entre 20 e 30. A unidade proposta nesta invenção para a separação da nicotina do resto dos compostos extraídos no C02 consiste num aparelho com base num misturador estático e numa bomba de líquido para a H20 utilizada para dissolver a nicotina. 0 desempenho deste aparelho é dependente da capacidade da misturadora para estabelecer um equilíbrio de fases à saída. O misturador estático do tipo Kenics contém 21 elementos e tem um comprimento de 178 mm e um diâmetro interno de 4,9 mm (i.d.). Está directamente ligado à entrada do primeiro ciclone (com 200 mL de capacidade).For this part of the process, high flow rates of pressurized CO2 / water (between 20 and 40) are required to obtain considerable amounts of the compounds of interest dissolved. In the present invention, the static mixing step is achieved in a pressurized CO2 / water flow range preferably comprised between 20 and 30. The unit proposed in this invention for the separation of the nicotine from the rest of the compounds extracted in CO2 consists of an apparatus based on a mixer and a liquid pump for H20 used to dissolve nicotine. The performance of this apparatus is dependent upon the ability of the mixer to establish a phase equilibrium at the outlet. The Kenics type static mixer contains 21 elements and has a length of 178 mm and an internal diameter of 4.9 mm (i.d.). It is directly connected to the entrance of the first cyclone (with 200 mL of capacity).
Mantendo a temperature constante e uniforme é particularmente importante no misturador estático, de modo a garantir que o equilíbrio obtido dentro do misturador não é afectado pela condensação ou evaporação promovidas pelas diferenças de temperatura. 18Keeping the temperature constant and uniform is particularly important in the static mixer so as to ensure that the equilibrium obtained within the mixer is unaffected by the condensation or evaporation promoted by the temperature differences. 18
As temperatures das linhas e do misturador estático são estabelecidas num intervalo compreendido entre 25 °C e 60 °C, preferencialmente entre 25 °C e 40 °C por uma mistura de circulação de água termostática e aquecimento eléctrico. A medição precisa dos fluxos de massa é essencial para o cálculo correcto das composições das fases em equilíbrio. Os fluxos de C02 (na saída superior do primeiro separador ciclónico) e a alimentação (localizada abaixo da célula visual) são medidos por meio de dois medidores do fluxo de massa (10, 11) . 3 - Separação das duas correntes e recuperação dos dois extractos: extracto aquoso enriquecido em nicotina e um extracto bioactivo enriquecido em solanesol, α-tocoferol e CoQlO. A unidade proposta nesta invenção para a separação da nicotina do resto dos compostos extraídos no CO2, consiste em dois separadores ciclónicos e numa célula com janela de safira. A pressão na célula de extracção de pressão elevada, misturador estático, primeiro separador ciclónico e no conjunto visual da célula, é controlada pelo regulador de contra-pressão (7) localizado à saída do primeiro separador ciclónico. A separação das duas correntes ocorre no separador ciclónico número 1 (12), no qual uma solução aquosa rica em nicotina precipita e a fase de C02 pressurizado, ainda contendo os compostos de interesse previamente extraídos na operação 1, vai para um segundo separador ciclónico. 19 A fase aquosa líquida enriquecida em nicotina cai então continuamente numa célula visual com janelas de safira (13). Esta célula é colocada abaixo do ciclone e permite a verificação do nível de líquido, o qual é mantido dentro do campo de visão das janelas por extracção e descompressão até a pressão atmosférica para um primeiro colector cilíndrico (14) no fundo, através de uma válvula operada manualmente ou automaticamente.The temperatures of the lines and the static mixer are set in the range of 25 ° C to 60 ° C, preferably 25 ° C to 40 ° C by a thermostatic water circulation mixture and electric heating. Accurate measurement of mass flows is essential for the correct calculation of equilibrium phase compositions. The C02 flows (at the top outlet of the first cyclone separator) and the feed (located below the visual cell) are measured by two mass flow meters (10, 11). 3 - Separation of the two currents and recovery of the two extracts: aqueous extract enriched in nicotine and a bioactive extract enriched in solanesol, α-tocopherol and CoQ10. The unit proposed in this invention for the separation of nicotine from the rest of the compounds extracted into the CO 2 consists of two cyclonic separators and a sapphire window cell. The pressure in the high pressure extraction cell, static mixer, first cyclone separator and the visual assembly of the cell is controlled by the back pressure regulator (7) located at the outlet of the first cyclone separator. The separation of the two streams occurs in cyclone separator # 1 (12), in which a nicotine-rich aqueous solution precipitates and the pressurized CO 2 phase, still containing the compounds of interest previously extracted in step 1, goes to a second cyclonic separator. The nicotine enriched liquid aqueous phase then continuously falls into a visual cell with sapphire windows (13). This cell is placed below the cyclone and allows for checking the liquid level which is maintained within the field of view of the windows by extraction and decompression up to atmospheric pressure to a first cylindrical manifold (14) at the bottom through a valve manually or automatically.
Esta utilização de uma célula visual para controlar o nível de líquido evita a re-mistura das duas fases no processo de extracção e garante que não há inundação no ciclone devida à acumulação da fase líquida. A temperatura e a pressão do primeiro separador ciclónico e da célula visual são estabelecidas num intervalo compreendido entre 25 °C e 60 °C, preferencialmente entre 25 °C e 40 °C, a pressões compreendidas entre 8 Mpa e 25 Mpa, preferencialmente entre 8 Mpa e 15 Mpa, respectivamente. 0 CO2 pressurizado contendo os compostos bioactivos de interesse deixam o primeiro separador ciclónico na saída superior, corre através de um medidor do fluxo de massa e é descomprimido até à pressão atmosférica num segundo separador ciclónico (15), no qual os compostos bioactivos na corrente gasosa são separados do CO2. A densidade do C02 é tão reduzida de modo aos compostos extraídos condensarem, precipitarem e serem recolhidos no fundo de um segundo cilindro colector (16). 0 dióxido de carbono que sai do segundo ciclone passa através de um 20 filtro e é reintroduzido num compressor (3), de modo a ser reciclado e reutilisado na célula de extracção. A temperature neste segundo separador ciclónico é de 30 °C, preferencialmente.This use of a visual cell to control the liquid level avoids re-mixing of the two phases in the extraction process and ensures that there is no flooding in the cyclone due to accumulation of the liquid phase. The temperature and pressure of the first cyclone separator and the visual cell are set in the range of 25Â ° C to 60Â ° C, preferably 25Â ° C to 40Â ° C, at pressures ranging from 8 Mpa to 25 Mpa, preferably 8 Mpa and 15 Mpa, respectively. The pressurized CO2 containing the bioactive compounds of interest leaves the first cyclone separator in the upper outlet, flows through a mass flow meter and is decompressed to atmospheric pressure in a second cyclone separator (15), in which the bioactive compounds in the gas stream are separated from CO2. The density of CO 2 is so reduced that the extracted compounds condense, precipitate and be collected in the bottom of a second manifold cylinder (16). The carbon dioxide exiting the second cyclone passes through a filter and is reintroduced into a compressor (3), so as to be recycled and reused in the extraction cell. The temperature in this second cyclone separator is preferably 30 ° C.
Exemplos:Examples:
Exemplo 1: Produção de um extracto bioactivo enriquecido em antioxidantes contendo solanesol, α-tocoferol e CoQlO com um conteúdo reduzido em nicotina, através de um procedimento integrado compreendendo a extracção com CO2 a pressão elevada a partir de folhas de tabaco, seguida de mistura estática e separação ciclónica. 800 g de pó de tabaco liofilizado e sedimentado (com diâmetro de partícula inferior a 425 μπι) obtidos a partir de folhas de tabaco misturadas (1:1 p/p) com 800 g de areia do mar inerte para potenciar a transferência de massa entre os compostos do tabaco e o CO2, foram colocados numa célula de extracção em aço inoxidável com capacidade de 2 litros e extraídos com C02 pressurizado nas condições de extracção de 25 °C de temperatura e 8 Mpa de pressão. Nestas condições, é possível dissolver selectivamente compostos bioactivos presentes nas folhas de tabaco.Example 1: Production of a bioactive extract enriched in antioxidants containing solanesol, α-tocopherol and CoQ10 with a reduced nicotine content, by an integrated procedure comprising extraction with CO2 at high pressure from tobacco leaves, followed by static mixing and cyclonic separation. 800 g of lyophilized and sedimented tobacco powder (particle diameter less than 425 μπι) obtained from mixed tobacco leaves (1: 1 w / w) with 800 g of inert sea sand to potentiate the mass transfer between the tobacco compounds and the CO 2 were placed in a 2 liter capacity stainless steel extraction cell and extracted with pressurized CO2 in the extraction conditions of 25 ° C temperature and 8 MPa pressure. Under these conditions, it is possible to selectively dissolve bioactive compounds present in the tobacco leaves.
Este extracto foi analisado por cromatografia gasosa -espectrometria de massa (Figura 2). Pode ser observado que o pico correspondente ao solanesol (I) representa aproximadamente 48% da área de todos os picos. 21This extract was analyzed by gas chromatography-mass spectrometry (Figure 2). It can be seen that the peak corresponding to solanesol (I) represents approximately 48% of the area of all peaks. 21
Além do solanesol, também é de notar a presença de outros compostos bioactivos, tais como o α-tocoferol (II) no extracto. A fase de CO2 com os compostos extraídos a uma velocidade de fluxo de 30 kg/h foi colocado em contacto por meio de uma junção em T com uma alimentação líquida que consistia em H2O bombeada a uma velocidade de fluxo de 1 kg/h. As duas correntes foram, então, intimamente misturadas num misturador estático com um comprimento de 178 mm e 8 mm de diâmetro interno e entram num primeiro separador ciclónico (capacidade de 200 mL) na saída do misturador estático. Neste separador ciclónico, as duas fases em equilíbrio são separadas numa fase líquida enriquecida em nicotina, previamente extraída pelo CO2 a pressão elevada, a partir do tabaco e, outra fase consistia no CO2 com o resto dos compostos extraídos (essencialmente compostos bioactivos). A pressão no processo é controlada por um regulador de contra-pressão à saída do separador ciclónico 1 e a temperatura das linhas e do separador ciclónico foi fixa a 25 °C e foi controlada por revestimentos externos com circulação de água termostatizada e aquecimento eléctrico. A fase líquida cai continuamente numa célula visual de um volume interno de 27 mL com janelas de safira e o nível do líquido é mantido dentro do campo de visão das janelas por extracção e descompressão até à pressão atmosférica, num cilindro no fundo, através de uma válvula operada manualmente. A fase de CO2 pressurizado deixa o separador ciclónico 1 na sáida superior, corre através de um medidor de fluxo de massa e é descomprimida até à pressão atmosférica para um 22 segundo separador ciclónico com as mesmas caracteristicas do primeiro. Neste ciclone, os compostos são separados do CO2 e recolhidos no fundo num ciclindro de aço. Com este procedimento, é possível obter um extracto bioactivo enriquecido em antioxidantes com conteúdos em compostos antioxidantes acima dos 40% (p/p).In addition to solanesol, the presence of other bioactive compounds such as α-tocopherol (II) in the extract is also noteworthy. The CO2 phase with the compounds extracted at a flow rate of 30 kg / h was contacted via a T-junction with a liquid feed consisting of H2 O pumped at a flow rate of 1 kg / hr. The two streams were then intimately mixed in a static mixer having a length of 178 mm and 8 mm internal diameter and entering a first cyclonic separator (200 ml capacity) at the outlet of the static mixer. In this cyclonic separator, the two equilibrated phases are separated into a nicotine enriched liquid phase, previously extracted by CO.sub.2 at high pressure from the tobacco, and another phase consisting of CO 2 with the rest of the extracted compounds (essentially bioactive compounds). The process pressure is controlled by a back pressure regulator at the outlet of the cyclone separator 1 and the temperature of the lines and the cyclone separator was set at 25 ° C and controlled by external coatings with circulating thermostatic water and electric heating. The liquid phase continuously falls into a visual cell of a 27 ml internal volume with sapphire windows and the liquid level is maintained within the field of view of the windows by extraction and decompression up to atmospheric pressure in a cylinder at the bottom through a valve manually operated. The pressurized CO 2 phase leaves the cyclone separator 1 in the upper outlet, flows through a mass flow meter and is decompressed to atmospheric pressure to a second cyclone separator having the same characteristics as the first. In this cyclone, the compounds are separated from the CO2 and collected on the bottom in a steel cycler. With this procedure, it is possible to obtain a bioactive extract enriched in antioxidants with contents in antioxidant compounds above 40% (w / w).
Exemplo 2: Produção de um extracto bioactive enriquecido em antioxidants contendo solanesol, α-tocoferol e CoQlO com um conteúdo reduzido em nicotina, através de um procedimento integrado compreendendo a extracção com CO2 a pressão elevada a partir de folhas de tabaco, seguida de mistura estática e separação ciclónica.Example 2: Production of a bioactive extract enriched in antioxidants containing solanesol, α-tocopherol and CoQ10 with a reduced nicotine content, by an integrated procedure comprising extraction with CO2 at high pressure from tobacco leaves, followed by static mixing and cyclonic separation.
Utilizando o mesmo procedimento descrito no Exemplo 1, uma mistura de 800 g de pó de tabaco liofilizado e sedimentado (com diâmetro de partícula abaixo dos 425 μπι) e 800 g de areia do mar inerte, foi colocada numa célula de extracção em aço inoxidável com capacidade de 2 L e extraída nas condições experimentais de 40 °C de temperatura e 15 MPa de pressão.Using the same procedure described in Example 1, a mixture of 800 g of lyophilized and sedimented tobacco powder (with particle diameter below 425 μπι) and 800 g of inert sea sand was placed in a stainless steel extraction cell with capacity of 2 L and extracted under the experimental conditions of 40 ° C temperature and 15 MPa pressure.
Com este procedimento, é possível obter um extracto bioactivo enriquecido em antioxidantes, com conteúdos em compostos antioxidantes acima dos 40% (p/p).With this procedure, it is possible to obtain a bioactive extract enriched in antioxidants, with contents in antioxidant compounds above 40% (w / w).
Exemplo 3: Produção de um extracto bioactive enriquecido em antioxidants contendo solanesol, α-tocoferol e CoQlO com um conteúdo reduzido em nicotina, através de um procedimento integrado compreendendo a extracção com CO2 a pressão elevada (com H20 como co-solvente ou modificador) a partir 23 de folhas de tabaco, seguida de mistura estática e separação ciclónica.Example 3: Production of a bioactive extract enriched in antioxidants containing solanesol, α-tocopherol and CoQ10 with a reduced nicotine content, by an integrated procedure comprising extraction with CO2 at elevated pressure (with H 2 O as co-solvent or modifier) a from 23 leaves of tobacco, followed by static mixing and cyclonic separation.
Utilizando o mesmo procedimento descrito no Exemplo 1, uma mistura de 800 g de pó de tabaco liofilizado e sedimentado (com diâmetro de partícula abaixo dos 425 μιη) e 800 g de areia do mar inerte, foi colocada numa célula de extracçâo em aço inoxidável com capacidade de 2 L e extraída nas condições experimentais de 25 °C de temperatura e 8 MPa de pressão com 6% de modificador (H20) . Com este procedimento, é possível obter um extracto bioactivo enriquecido em antioxidantes, com conteúdos em compostos antioxidantes acima dos 40% (p/p), isento de nicotina e pesticidas, a partir de folhas de tabaco.Using the same procedure as described in Example 1, a mixture of 800 g of lyophilized and sedimented tobacco powder (particle diameter below 425 μl) and 800 g of inert sea sand was placed in a stainless steel extraction cell with capacity of 2 L and extracted under the experimental conditions of 25 ° C temperature and 8 MPa pressure with 6% modifier (H2O). With this procedure, it is possible to obtain a bioactive extract enriched in antioxidants, with contents in antioxidant compounds above 40% (w / w), free of nicotine and pesticides, from tobacco leaves.
Lisboa, 30 de Abril de 2007Lisbon, April 30, 2007
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102816050A (en) * | 2012-09-13 | 2012-12-12 | 王星敏 | Method for extracting solanesol by activating waste and defective tobacco by enzyme catalysis |
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2007
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| CN102816050A (en) * | 2012-09-13 | 2012-12-12 | 王星敏 | Method for extracting solanesol by activating waste and defective tobacco by enzyme catalysis |
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