PT2094824E

PT2094824E - Processo contínuo e instalação para tratamento enzimático de lípidos

Info

Publication number: PT2094824E
Application number: PT68451004T
Authority: PT
Inventors: Christopher L G Dayton; Marcelo Augusto Santos
Original assignee: Bunge Oils Inc
Priority date: 2006-12-06
Filing date: 2006-12-08
Publication date: 2013-09-25
Also published as: EP2094824B1; RU2412984C1; BRPI0622189A2; RU2009125540A; CN101595206A; WO2008069804A1; CN105368586A; UA97127C2; US20090317902A1; CA2670881C; DK2094824T3; CN105331444A; US8361763B2; AR104111A2; EP2094824A1; AR060548A1; BRPI0622189B1; ES2427355T3; CA2670881A1; MY150772A

Description

ΕΡ 2 094 824/ΡΤ

DESCRIÇÃO "Processo contínuo e instalação para tratamento enzimático de lípidos"

Este invento que é definido pelas reivindicações refere-se a um processo para o tratamento enzimático contínuo de composições contendo lípido numa pluralidade de reactores de leito fixo, e a uma instalação para a prática do processo. Mais particularmente, este invento refere-se a um processo e a uma instalação para o tratamento enzimático contínuo de composições contendo lípido utilizando uma pluralidade de reactores de leito fixo, onde o fluxo da composição contendo lípido permanece substancialmente constante mesmo à medida que a actividade enzimática de um leito fixo se altera ao longo do tempo, e mesmo quando um leito fixo é retirado da linha tal como para reparação, substituição ou reabastecimento. Adicionalmente, este invento refere-se a um processo e a uma instalação que proporciona um aumento inesperadamente significativo em actividade enzimática por pré-tratamento do lípido antes de este encontrar a enzima e operação da instalação num processo contínuo.

As gorduras são constituídas por ácidos gordos ligados a uma cadeia principal de glicerol de três carbonos. Os ácidos gordos são constituídos por cadeias de átomos de carbono com um grupo hidroxilo terminal. Os grupos hidroxilo podem ligar-se a um, dois ou três dos grupos hidroxilo na cadeia principal de glicerol para formar mono, di ou triacilgliceróis, ou gorduras. As qualidades funcionais e nutricionais das gorduras dependerão de uma variedade de factores incluindo se estas são um monoacilglicerol (MAG), um diacilglicerol (DAG) ou um triacilglicerol (TAG); o número de carbonos nas cadeias de ácido gordo; se as cadeias são saturadas, monoinsaturadas ou polinsaturadas; se quaisquer ligações duplas insaturadas nas cadeias estão na forma do isómero cis ou trans; a localização de quaisquer ligações duplas ao longo das cadeias; e as posições dos diferentes tipos de ácidos gordos em relação aos três carbonos da cadeia principal de glicerol. 2 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ

Os lípidos são uma classificação de uma ampla variedade de substâncias químicas caracterizadas como gorduras, óleos, ceras e fosfolípidos. Nesta classificação genérica incluem-se triglicéridos, diglicéridos, monoglicéridos, ácidos gordos, álcoois gordos, sabões e detergentes, terpenos, esteróides e vitaminas A, E, D2 e K2. Os lípidos podem ser obtidos a partir de sementes de oleaginosas tais como soja, canola, colza, girassol, palma e azeitona; produtos animais tais como peixe, suíno e bovino; e compostos sintéticos ou composições obtidas sinteticamente tais como lípidos estruturados para aplicações nutricionais, produtos químicos oleosos para aplicações industriais e farmacêuticas, e biodiesel para energia. Os óleos vegetais são obtidos por prensagem ou extracção por solventes do óleo a partir da semente de oleaginosa. Os óleos em bruto contêm muitos componentes menores. Alguns destes componentes são prejudiciais para o desempenho ou para as propriedades estéticas dos óleos; outros, tais como esteróis e tocoferóis, são nutricionalmente benéficos.

Os lípidos obtidos a partir de sementes de oleaginosas (soja, canola, etc.) quer por extracção com solventes quer por prensagem mecânica podem ser refinados para remover impurezas que podem contribuir para cores e/ou aromas indesejados no produto acabado. A refinação tradicional inclui tratamento do óleo com hidróxido de sódio para neutralizar os ácidos gordos livres e remoção dos fosfolípidos via centrifugação. O óleo é depois lavado com água amaciada quente e centrifugado para remover os sabões e fosfolípidos restantes presentes no óleo. O óleo "uma vez refinado" é depois branqueado com "terra de branqueamento" e filtrado para adsorver a clorofila e os derivados de clorofila bem como quaisquer sabões, fosfolípidos e metais vestigiários restantes presentes no óleo. A utilização de terras ou argilas de branqueamento para a remoção de impurezas em lípidos é bem conhecida na especialidade. 0 primeiro nome comum para o material foi "terra de Fuller". Presentemente, as terras de branqueamento podem ser neutras ou activadas por ácido. As argilas minerais tipicamente utilizadas são bentonite, montmorilonite, atapulgite, esmectite e/ou hormite. 3 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ

Um processo alternativo que elimina inteiramente o passo de lavagem com água e o substitui por um tratamento de sílica gel para adsorver os sabões, fosfolípidos e metais vestigiários residuais é bem conhecido na especialidade como "Refinação Cáustica Modificada". Pryor et al. Patente dos E.U.A. N.° 5336794 e Welsh et al. Patente dos E.U.A. N.° 5231201 revelam um processo em duas fases onde o óleo é primeiramente posto em contacto com adsorventes de sílica amorfa para remover todos ou substancialmente todos os sabões ou gomas ou ambos do óleo e reduzir o seu teor em fosfolípido, e depois filtrado através de um leito empacotado de um agente de remoção de pigmento para descolorar o óleo. Uma silica gel, 0,01 a 1,0 por cento, é adicionada ao óleo numa lama e depois o óleo tratado cáustico é centrifugado. Produtos de sílica gel conhecidos como úteis para este propósito incluem aqueles comercializados com a marca comercial TriSyl® (sílica gel) pela W.R. Grace & Co. como pós de escoamento livre de sílica amorfa contendo cerca de 6 0 a 6 5 por cento de humidade com um tamanho médio de partícula de cerca de 18,0 mícron mínimo, um diâmetro de poro médio entre cerca de 60 e 5000 angstrõm, e uma densidade a granel de cerca de 500 kg/m3. O óleo é misturado com a sílica e depois seco num secador de pulverização sob vácuo; a sílica é depois removida por filtração do óleo. Se já estiver no filtro argila de branqueamento, o processo é bem conhecido na especialidade como "Branqueamento de Leito Empacotado". A humidade mantém a integridade dos poros da sílica e permite que as impurezas sejam adsorvidas no interior do poro.

Em anos recentes tem-se verificado um interessa crescente em proporcionar alternativas aos produtos de shortening e às gorduras altamente trans utilizados na preparação tradicional de produtos alimentares. Tradicionalmente, os óleos líquidos eram processados em gorduras funcionais contendo sólidos para vários produtos de margarina e shortening por hidrogenação com níquel. Estes processos de hidrogenação conduziam à formação de ácidos gordos trans. Pensa-se que gorduras possuindo um teor reduzido em ácidos gordos trans podem proporcionar certos benefícios para a saúde do consumidor. Por conseguinte, muitos dos grandes produtores alimentares estão a substituir 4 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ gorduras altamente trans por composições de gordura de trans baixa ou mesmo nula. Originalmente, os esforços para proporcionar produtos de gordura de trans baixa incidiram sobre a redução do nível de hidrogenação dos produtos de gordura. Mais recentemente, os esforços têm incidido sobre a modificação da estrutura de um óleo líquido para modificar as propriedades de fusão e funcionalidade sem alterar a composição de ácidos gordos ou gerar ácidos gordos trans. Um método para conseguir isto é um processo conhecido como interesterificação. A interesterificação é uma reacção conhecida de estruturas de triacilglicerol pela qual estruturas de ácidos gordos individuais nas posições do triglicérido a serem interesterifiçadas são permutadas na porção de glicerol. Isto é por vezes referido ou reconhecido como uma randomização onde porções de ácido gordo de um componente de glicerol de um triacilglicerol são permutadas pelas de um componente de glicerol de outro triacilglicerol. Isto resulta em estruturas de triacilglicerol que possuem porções de ácido gordo permutadas que variam de estrutura de glicerol para estrutura de glicerol. A especialidade nesta área inclui Pellosa et al. Patente dos E.U.A. N.° 5434278, Doucet Patente dos E.U.A. N.° 5908655, Cherwin et al. Patente dos E.U.A. N.° 6124486 e Liu et al. Patente dos E.U.A. N.° 6238926. A especialidade da interesterificação tem evoluído para possibilitar a produção, por exemplo, de composições de triglicérido que proporcionam certos perfis de fusão que podem ser de interesse em certas aplicações. Em geral, estas são aqui reconhecidas como "lípidos estruturados" para distinguir os produtos interesterifiçados das misturas físicas dos mesmos componentes que não foram submetidos a interesterificação. Swem, Bailey's Industrial Oil and Fat Products, 3.a edição, páginas 941-970 (1964) descreveram a re-esterificação de ácidos gordos e glicerol, a interesterificação (acidólise e alcoólise) de mono e poli-hidroxiálcoois e a transesterificação de lípidos através de métodos químicos. 5 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ A interesterificação pode ser realizada quer quimicamente quer enzimaticamente. A interesterificação química é geralmente realizada com um catalisador químico tal como metóxido de sódio. Embora a interesterificação química possa ser menos dispendiosa em termos do catalisador, tem várias desvantagens distintas. 0 catalisador de metóxido de sódio pode ser perigoso e difícil de manusear. A interesterificação resultante é aleatória e não proporciona ao fabricante o grau de controlo que é preferido sobre a estrutura do produto resultante. A interesterificação química pode também resultar em perdas de óleo relativamente elevadas. A especialidade nesta área inclui Kaita et al. Pedido de Patente dos E.U.A. N.° 2002/0010359, Bayense et al. Patente dos E.U.A. N.° 6072064, Cooper et al. Patente dos E.U.A. N.° 5399728 e Stipp et al. Patente dos E.U.A. N.° 5142072.

Na interesterificação enzimática, o catalisador de enzima é mais dispendioso do que o metóxido de sódio, e tem baixa actividade e baixa estabilidade. Mas os catalisadores de enzima podem proporcionar um elevado grau de controlo sobre a estrutura do produto interesterifiçado final. Em particular a utilização de certas enzimas pode resultar em interesterificação especificamente nas posições 1 e 3 ao longo da cadeia principal de glicerol, exactamente onde é mais desejada. Embora os catalisadores enzimáticos fossem originalmente utilizados apenas para produtos de elevado valor acrescentado, estes estão a ser cada vez mais utilizados no fabrico de gorduras e misturas de gordura comerciais.

As enzimas são proteína complexas que produzem uma reacção química específica noutras substâncias sem elas próprias serem alteradas, i.e., um catalisador biológico. Estes catalisadores biológicos são expressos ou produzidos a partir de vários microorganismos. Enzimas adequadas para utilização no presente invento incluem esterase; acilase; aquelas enzimas que facilitam reacções de acidólise, reacções de transesterificação, reacções de síntese de éster ou reacções de permuta de éster; enzimas possuindo actividade de fosfolipase ou protease, incluindo actividade de hidrolase termoestável e termotolerante; e 6 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ polinucleótidos. Microorganismos incluídos na especialidade são Rhizopus, Aspergillus, Mucor, Geotrichum, Pseudomonas, Penicillium, Chromobacterium, Candida, Achromobacter, Alcaligenes, Corynebacterium, Humicora, Humicolo, Staphylococcus, Rhizomucor, Torulopsis e Bacillus. Tais enzimas produzidas a partir dos microorganismos anteriores são reveladas por Sugiura et al. Pedido de Patente dos E.U.A. N.° 2001/0004462, Bosley et al. Patente dos E.U.A. N.° 5773266, Quinlan Patente dos E.U.A. N.° 5658768, Miyamoto et al. Patente dos E.U.A. N.° 5461170 e Myojo et al. Patente dos E.U.A. N.° 5219733.

Na Patente dos E.U.A. N.° 5508182, Schneider et al. revelam inúmeros métodos para produção de compostos anfifílicos através da reacção biocatalisada de um substrato hidrófilo, adsorvido sobre um suporte sólido, com um segundo substrato, que pode ser hidrofóbico. Schneider et al. descrevem métodos para produção de 1-monoglicéridos e 1,3-diglicéridos isomericamente puros, ésteres de açúcar, ésteres de aminoácido, péptidos e glicolípidos, bem como fosfatos de álcoois, carboidratos e nucleósidos. A patente descreve a adsorção de diferentes substratos sobre um suporte sólido com um aminoácido de amino protegido ou um péptido de carboxilo protegido. Essencialmente, não ocorre qualquer reacção sem a presença do substrato adsorvido sobre o suporte, exemplos 1 e 12, e assim o suporte actua como o catalisador para as reacções. Todos os exemplos fornecidos eram reacções descontínuas, incluindo o exemplo 19 onde o laurato de vinilo (dissolvido em t-BuOMe) é circulado através de uma coluna de leito empacotado contendo o glicerol adsorvido sobre a sílica e a enzima. O produto de 1,3-dilaurate é removido da coluna por extracção com t-BuOMe fresco. Não foi ensinado nem sugerido que o glicerol possa ser readsorvido e a reacção operada como um reactor de leito fixo independente da enzima e/ou sílica gel. A quantidade de sílica gel utilizada na revelação variou de 60 a 1000 por cento do substrato.

As enzimas utilizadas na revelação por Schneider et al. foram de Mucor mihei, Pseudomonas fluorescens, Rhizopus delemar, Candida cylindracea e Penicillium cyclopium. 7 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ

Um catalisador de enzima particularmente preferido é a lipase de Thermomyces lanuginosus. Esta enzima é especifica para os locais 1 e 3 sobre a cadeia principal de glicerol, e é estável ao calor até cerca de 75°C. Esta enzima, porém, pode ser prontamente inactivada por radicais tais como peróxidos, certas impurezas polares tais como fosfatideos e sabões, produtos de oxidação secundários tais como cetonas e aldeídos, e metais vestigiários. Assim, a qualidade da matéria-prima oleosa é importante. A Publicação de Patente US 2003/0054509 revela o pré-tratamento de um óleo antes da interesterificação enzimática com uma sílica. A quantidade de sílica utilizada nos exemplos foi 172 por cento da enzima utilizada para a reacção (38 g de silica por 22 g de enzimas). A Patente dos E.U.A. N.° 5061498 revela um método para reforming de gorduras e óleos que compreende tratamento das gorduras e óleos contendo glicéridos parciais com dois ou mais tipos de lipases, que são diferentes numa especificidade de ácido gordo e/ou numa especificidade de posição, na presença de uma pequena quantidade de água para obter gorduras e óleos, contendo glicéridos parciais num teor baixo, com um rendimento elevado. A Patente dos E.U.A. N.° 4416991, Matsuo Takaharu et al., descreve um método para transesterificação enzimática, útil para a modificação de um lípido, que compreende pôr em contacto continuamente ou repetidamente uma preparação de enzima possuindo actividades de transesterificação com um fornecimento fresco de um substrato de éster gordo seco tal como um triglicérido. A Patente dos E.U.A. N.° 4861716, Macrae et al., descreve um processo de interesterificação contínuo em solventes orgânicos com enzimas imobilizadas. A Patente dos E.U.A. 2003/0054509 descreve um método para esterificação, onde um substrato inicial é posto em contacto com um meio de purificação, e.g., sílica gel, e o substrato purificado é posto em contacto com uma lipase para efectuar a transesterificação.

Uma forma granulada imobilizada da lipase a partir de Thermomyces lanuginosus é vendida pela Novozymes Corporation com a marca comercial registada Lipozyme®TL IM. A literatura de produto que vem com este produto de enzima revela um processo de utilização compreendendo arrefecimento dos lípidos a 70°C, bombagem dos lípidos para um único reactor 8 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ em coluna ou tanque, e passagem do óleo através da coluna ou mistura do óleo com a enzima no tanque. Os lipidos contactam a enzima na coluna ou no tanque e são interesterifiçados continuamente. Os lipidos interesterifiçados podem depois ser misturados com outros lipidos, ou desodorizados, ou expedidos para o cliente final.

Factores a considerar na concepção de um processo de interesterificação enzimática incluem se este deve ser descontinuo ou continuo, se este incluirá um único reactor ou múltiplos reactor de leito fixo, se os leitos estarão em série ou em paralelo, se o caudal será variável ou constante, como controlar a extensão das conversões enzimáticas, e problemas potenciais de contaminação cruzada. Ver e.g., "Chemical vs. Enzymatic Interesterification, por Wim De Greyt do Grupo DeSmet, Bélgica, apresentado no IUPAC-AOCS Workshop on Fats, Oils and Oilseeds Analyses and Production, 6-8 de Dezembro, 2004, disponível em http://www.aocs.org/archives/analysis/pdfs/degreyt-interesterification-modifieddgw.pdf. Como aí revelado, se se utilizar um único reactor de leito fixo, a actividade enzimática diminuirá com o tempo. 0 caudal tem de ser diminuído de modo a assegurar que se deixa a reacção prosseguir até estar completa. Isto requer uma bomba com controlo de velocidade variável, bem como monitorização regular da conversão, e resulta numa velocidade de produção baixa no final do tempo de vida da enzima. 0 processo não pode ser operado continuamente por causa da necessidade frequente de remover e substituir enzimas na coluna. Muitas vezes um leito de catalisador tem de ser substituído mesmo que algum do catalisador no leito esteja ainda activo, resultando em desperdício de catalisador activo. 0 tamanho da coluna do leito de enzima está limitado, porque se a altura da coluna for demasiada, os grânulos de enzima no fundo podem ser esmagados sob a pressão exercida pela bomba do sistema, e se o diâmetro for demasiado, o material granular pode distribuir-se de modo a formar canais através dos quais pode passar óleo sem entrar em contacto e por isso sem reagir com a enzima. Liu and Chi, "Interesterification of vegetable oils using immobilized lipase fixed bed reactors ", Zhongguo Nongye Huaxue Huizhi - Journal of the Chinese Agricultural Chemical Society, vol. 36, n.° 2, 1998, 9 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ páginas 134-142, descrevem uma reacção de interesterificação conduzida em reactores de leito fixo. A Patente dos E.U.A. N.° 5288619, Brown et al., descreve um método de transesterificação enzimática que pode ser realizado em modo descontinuo, em modo continuo com fluxo em co-corrente ou contracorrente, onde o processo em continuo pode utilizar um reactor contendo um catalisador de enzima, o referido reactor sendo de leito empacotado, leito fluidizado ou leito ebuliente, onde o catalisador de enzima permanece no leito e os reagentes fluem continuamente através do leito. Nie et al. "Lipase catalyzed methanolysis to produce biodiesel: Optimização of the biodiesel production", Journal of Molecular Catalysis B, Enzymatic, Elsevier, Amsterdam, NL, vol. 43, no. 1-4, 8 November 2006 (2006-11-08), páginas 142-147, revela um método para uma transesterificação enzimática de gorduras e óleos para produzir éster de metilo de ácido gordo (FAME, fat acid methyl ester) ou biodiesel, num reactor descontínuo ou contínuo, utilizando uma lipase a partir de espécies Candida. Mensah et al., "Adsorptive control of water in esterificação with immobilized enzymes. Continuous operação in a periodic counter-current reactor", Biotechnology and Bioengineering, vol. 66, 1999, páginas 137-146, revelam um sistema de reactor adsortivo em contracorrente para realizar esterificação contínua em solventes orgânicos com enzimas imobilizadas compreendendo um mecanismo de controlo de água.

Num sistema de múltiplos reactores de leito fixo em série, cada leito fixo terá uma actividade de enzima diferente, com o primeiro leito de reactor possuindo a actividade de enzima mais baixa, e o último reactor possuindo a actividade de enzima mais elevada. Isto é porque o primeiro reactor na série absorve mais das impurezas e componentes nocivos, protegendo desse modo a enzima mais activa nos reactores subsequentes. Na Patente dos E.U.A. N.° 4789528, Owen et al. revelam a operação de uma rotação sequencial de reactores num sistema de múltiplos reactores de leito fixo utilizando zeólitos numa aplicação petroquímica para produzir uma variedade de produtos petroquímicos refinados. 10 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ A Publicação da Patente dos E.U.A. US 2005/0014237 revela um método de interesterificação enzimática onde a matéria-prima é desodorizada antes do contacto com uma enzima, com o propósito de prolongar a meia-vida da enzima. A desodorização é ai descrita tipicamente como o último passo no processo convencional de refinação de óleo, e como sendo principalmente uma destilação com vapor, durante a qual substâncias com maior volatilidade são removidas por temperatura elevada sob vácuo. Várias substâncias removidas por desodorização incluem ácidos gordos livres e vários compostos de aroma e odor, quer presentes originalmente quer gerados por oxidação de gorduras e óleos. São também removidas as substâncias formadas pela decomposição por calor de peróxidos e pigmentos.

Conforme relatado por Ten Brink et al. US 2005/0019316, JP 08000275, revela que um pré-tratamento de argila de branqueamento activada com 2 por cento de ácido, durante 20 minutos a 110°C, aumenta a meia-vida da enzima. No Pedido de Patente US 2005/0019316, Ten Brink et al. relatam ainda, porém, que estas tentativas anteriores para prolongar a meia vida de um catalisador, por purificação dos lípidos, têm sido realizadas apenas em processos laboratoriais de pequena escala, e que estes processos têm sempre falhado quando ampliados para uma escala industrial. Para lidar com esta preocupação, Ten Brink et al. revelam um método de tratamento de gorduras de glicérido "branqueadas" com um "zeólito de terra de branqueamento" sob elevada energia de cisalhamento de 0,5 a 2,5 W/kg, para uma duração no intervalo de 5 minutos a 12 horas, num intervalo de temperatura de 30 a 150°C, antes da exposição do lipido a um catalisador de lipase para interesterificação. São conhecidos outros tratamentos enzimáticos de composições de lipido. Para além de uma lipase, enzimas de interesse podem incluir esterase; acilase; aquelas enzimas que facilitam reacções de acidólise, reacções de transesterificação, síntese de éster, ou reacções de permuta de éster; enzimas possuindo actividade de fosfolipase ou protease, incluindo actividade de hidrolase termoestável ou termotolerante; e polinucleótidos. 11 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ É assim um objectivo do invento proporcionar um processo e uma instalação para o tratamento enzimático continuo de uma composição contendo lípido em múltiplos módulos de reacção ligados em série, onde o processo pode prosseguir continuamente mesmo se um dos módulos tiver de ser retirado da linha para substituição ou reabastecimento do meio de tratamento. É assim outro objectivo do invento proporcionar um processo e uma instalação para o tratamento enzimático continuo de uma composição contendo lípido, no qual a actividade das enzimas é prolongada. É outro objectivo do invento proporcionar um processo e uma instalação para o tratamento enzimático contínuo de uma composição contendo lípido em múltiplos reactores de leito fixo ligados em série, onde um reactor de leito fixo pode ser substituído ou reabastecido enquanto o processo é mantido a um caudal substancialmente constante. É ainda outro objectivo do invento proporcionar um processo e uma instalação para tratamento enzimático contínuo de uma composição contendo lípido em múltiplos reactores de leito fixo ligados em série, onde substancialmente toda a actividade de uma quantidade de enzima pode ser utilizada antes de a quantidade de enzima ser substituída ou reabastecida. É ainda outro objectivo do invento proporcionar um processo e uma instalação para o tratamento enzimático de uma composição contendo lípido no qual a composição não tem de ser desodorizada antes do tratamento enzimático. É ainda outro objectivo do invento proporcionar um processo e uma instalação para o tratamento enzimático de uma composição contendo lípido que requer apenas monitorização limitada do processo de tratamento. É ainda outro objectivo do invento proporcionar um processo e uma instalação para o tratamento enzimático de uma composição contendo lípido que é capaz de produzir um 12 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ produto contendo lípido satisfazendo especificações de produto predeterminadas. É ainda outro objectivo do invento proporcionar um processo e uma instalação para o tratamento enzimático de uma composição contendo lipido em múltiplos reactores de leito fixo ligados em série no qual o caudal é mantido substancialmente constante e é capaz de produzir um produto contendo lipido satisfazendo especificações de produto predeterminadas.

Sumário do invento 0 presente invento refere-se a um processo e a uma instalação para o tratamento enzimático continuo de composições contendo lipido utilizando uma pluralidade de reactores de leito fixo, onde o fluxo da composição contendo lipido através da instalação pode permanecer substancialmente constante mesmo se a actividade enzimática de um leito fixo diminuir ao longo de tempo, e mesmo quando um leito fixo é retirado da linha tal como para reparação, substituição ou reabastecimento. De acordo com este aspecto do invento, um método para o tratamento enzimático continuo de uma composição contendo lipido a um caudal substancialmente constante compreende os passos de (a) proporcionar uma matéria-prima contendo lipido, (b) pôr em contacto a referida matéria-prima com um primeiro auxiliar de processamento para pré-tratar a matéria-prima para obter uma matéria-prima pré-tratada, (c) fazer passar a referida matéria-prima pré-tratada a um caudal substancialmente constante através de um sistema de tratamento compreendendo uma pluralidade de reactores de leito fixo contendo enzima ligados uns aos outros em série, onde a velocidade de reacção não diminui substancialmente à medida que a referida matéria-prima prossegue através dos reactores, e (d) retirar temporariamente um dos referidos reactores de leito fixo da referida série enquanto o caudal da 13 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ matéria-prima permanece substancialmente constante através do sistema de tratamento, onde o primeiro auxiliar de processamento compreende sílica possuindo um tamanho de poro médio superior a 150 angstrõm, e menos do que 10% em peso de voláteis, onde a proporção em peso de sílica para enzima não é superior a 50%.

Numa concretização do invento, o auxiliar de processamento pode ser colocado dentro de cada reactor de leito fixo, posicionado acima do leito de enzima tal que a matéria-prima que flui para o interior do reactor entra em contacto primeiro com o auxiliar de processamento e depois com a enzima. Noutra concretização, o auxiliar de processamento pode estar em um ou mais reactores que são distintos dos reactores que contêm a enzima. Assim, noutro aspecto do invento, um sistema de pré-tratamento para pré-tratamento da matéria-prima pode incluir um ou mais reactores de pré-tratamento, cada reactor de pré-tratamento contendo um auxiliar de processamento de pré-tratamento adequado para a composição particular contendo lípido a ser tratada, tipicamente sílica. Como aqui descrito, um método para o tratamento enzimático contínuo de composições contendo lípido pode compreender os passos de (a) contendo proporcionar lípido, uma composição de matéria-prima (b) pôr em contacto a composição de matéria-prima contendo lípido com uma quantidade de um auxiliar de processamento de pré-tratamento num sistema de pré-tratamento durante um período de tempo suficiente para proporcionar uma matéria-prima pré-tratada, o sistema de pré-tratamento compreendendo uma pluralidade de reactores de pré-tratamento ligados em série, (c) fazer passar a referida matéria-prima a um caudal substancialmente constante através de um sistema de tratamento compreendendo uma pluralidade de reactores de leito fixo contendo enzima ligados uns aos outros em série, e 14 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ (d) os reactores de pré-tratamento podendo ser sujeitos a intervenção individualmente, o caudal da matéria-prima permanecendo substancialmente constante através do sistema de pré-tratamento restante quando um dos referidos reactores de pré-tratamento é retirado da linha para intervenção.

Como aqui descrito, os presentes inventores constataram ainda que a actividade dos catalisadores de enzima é grandemente prolongada se a sílica utilizada no passo de pré-tratamento for substancialmente isenta de humidade. Isto está em contraste com produtos de sílica que se tentaram utilizar em processos de pré-tratamento da especialidade anterior, estes produtos de sílica possuindo teores de humidade próximos dos 65%. Como aqui descrito, um método para o tratamento enzimático contínuo de composições contendo lípido pode compreender os passos de (a) proporcionar uma composição de matéria-prima contendo lípido, (b) pôr em contacto a composição de matéria-prima contendo lípido com uma quantidade de sílica substancialmente isenta de humidade para proporcionar uma matéria-prima pré-tratada, (c) fazer passar a referida matéria-prima a um caudal substancialmente constante através de um sistema de tratamento compreendendo um ou mais reactores de leito fixo contendo enzima ligados em série.

Numa concretização preferida deste aspecto do invento, o sistema de tratamento compreende uma pluralidade de reactores de leito fixo que podem ser submetidos a intervenção individualmente, o caudal da matéria-prima permanecendo substancialmente constante através do sistema de tratamento quando um dos referidos reactores de leito fixo é retirado da linha para intervenção.

Em algumas concretizações, a matéria-prima pode compreender uma ou mais composições contendo lípido que preferivelmente são refinadas e branqueadas; refinadas, branqueadas e hidrogenadas; ou fraccionadas, refinadas e 15 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ branqueadas. Ο sistema de pré-tratamento do presente invento pode servir para remover componentes indesejáveis da matéria-prima, sejam esses componentes conhecidos ou desconhecidos. A enzima no sistema de tratamento está imobilizada nos reactores de leito fixo e pode ser uma lipase; esterase; acilase; aquelas enzimas que facilitam reacções de acidólise, reacções de transesterificação, sintese de éster, ou reacções de permuta de éster; enzimas possuindo actividade de fosfolipase ou protease, incluindo actividade de hidrolase termoestável ou termotolerante; e polinucleótidos.

Noutro aspecto, o invento refere-se a uma instalação para realizar o método como descrito acima, a instalação compreendendo (a) uma entrada de matéria-prima, (b) uma entrada de produto, (c) um sistema de pré-tratamento compreendendo um ou mais módulos de tratamento, (d) um sistema de tratamento compreendendo uma pluralidade de reactores de leito fixo contendo enzima ligados em série, e (e) meios de comunicação de fluido ajustáveis que permitem à matéria-prima fluir para o interior da instalação através da entrada, através do sistema de pré-tratamento, através do sistema de tratamento, e para fora da instalação através da referida saída, os meios de comunicação de fluido compreendendo uma pluralidade de válvulas que podem ser operadas de modo a permitir que um dos módulos de pré-tratamento e/ou reactores de leito fixo seja retirado da linha enquanto a matéria-prima continua a fluir através da instalação, pelo que um módulo ou reactor pode ser retirado da linha enquanto o fluxo da composição de matéria-prima através da instalação permanece substancialmente constante, e a velocidade de reacção não diminui substancialmente à medida que a referida matéria-prima prossegue através dos reactores, onde o auxiliar de processamento compreende 16 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ sílica possuindo um tamanho de poro médio superior a 150 angstrõm, e menos do que 10% em peso de voláteis, e a proporção em peso de sílica para enzima não é superior a 50%.

Numa concretização preferida, o sistema de pré-tratamento compreende uma quantidade de sílica substancialmente isenta de humidade disposta dentro dos referidos um ou mais módulos de pré-tratamento. Numa concretização mais preferida, os módulos de pré-tratamento estão na forma de reactores de leito fixo.

Porque um módulo ou reactor de leito fixo pode ser retirado da linha enquanto o processo está em operação, o processo não necessita de ser sujeito a abrandamentos ou paragens que ocorrem em sistemas da especialidade anterior quando um leito de enzima perde gradualmente a sua actividade. Uma vantagem significativa do método e instalação do presente invento é que a velocidade de reacção não diminuirá substancialmente à medida que a reacção prossegue, pelo que não é necessário diminuir o caudal de matéria-prima que entra na instalação, e o método e instalação podem operar a um caudal substancialmente constante, mesmo quando um módulo de tratamento está a ser reabastecido ou substituído. O processo e instalação do presente invento proporcionam actividade de enzima significativamente prolongada, e permitem a utilização de substancialmente toda a actividade enzimática num reactor antes de o reactor ser retirado da linha para reabastecimento. O processo e instalação do invento permitem também que o tratamento prossiga com menos monitorização do processo pelo operador do que é necessário com métodos de tratamento de módulo único. Ainda outra vantagem é que é possível produzir um produto tratado que satisfaz especificações de produto predeterminadas. Ainda outra vantagem do invento é que se podem conseguir produtos de elevada qualidade sem desodorizar a composição contendo lípido antes dos passos de pré-tratamento e tratamento com enzima. 17 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ

Descrição das Figuras A FIG. 1 é uma vista esquemática de uma concretização de uma instalação que pode ser utilizada na prática do método do no presente invento, a instalação compreendendo um sistema de pré-tratamento e um sistema de tratamento. A FIG. 2 é uma vista esquemática de uma concretização de um reactor de leito fixo da especialidade anterior que pode ser utilizado como um módulo de tratamento no método e instalação do presente invento. A FIG. 3 é uma vista ampliada do sistema de pré-tratamento da FIG. 1. A FIG. 4 é uma vista ampliada do sistema de tratamento da FIG. 1. A FIG. 5 ilustra três tipos diferentes de colunas empacotadas adequadas para utilização em várias concretizações do presente invento. A FIG. 6 é um gráfico comparando a alteração no Teor em Gordura Sólida a 40°C de três ensaios de um produto de óleo, que foi submetido aos processos de pré-tratamento e tratamento de acordo com o presente invento, em função do número de dias de condução dos ensaios.

Descrição detalhada do invento O presente invento refere-se a um processo e a uma instalação para tratamento de uma matéria-prima contendo lipido. A matéria-prima pode compreender uma ou mais composições contendo lipido que preferivelmente são refinadas e branqueadas; refinadas, branqueadas e quer totalmente quer parcialmente hidrogenadas; ou fraccionadas, refinadas e branqueadas. Estas composições podem compreender gorduras ou óleos quer de origens vegetais quer de origens animais. Se forem de origens vegetais, o óleo ou gordura podem ser obtidos por prensagem mecânica ou extracção química. Óleos e gorduras adequados para utilização na composição contendo lipido incluem, por exemplo e sem 18 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ limitação, óleo de canola, óleo de rícino, óleo de coco, óleo de coentros, óleo de milho, óleo de algodão, óleo de avelã, óleo de cânhamo, óleo de linhaça, óleo de limnanto, azeite, óleo de palma, óleo de palmiste, óleo de amendoim, óleo de colza, óleo de farelo de arroz, óleo de açafroa, óleo de sasanqua, óleo de soja, óleo de semente de girassol, "tall oil", óleo tsubaki, variedades de óleos "naturais" possuindo composições de ácido gordo alteradas, através de Organismos Geneticamente Modificados (OGM) ou de "melhoramento" tradicional, tais como óleos de baixo teor insaturado, de elevado teor oleico ou de baixo teor linolénico, (óleo de canola de elevado teor oleico, óleo de soja de baixo teor linolénico ou óleos de girassol de elevado teor esteárico), óleo vegetal, arinca, óleo de peixe-vela, óleo de fígado de bacalhau, óleo de peixe-relógio, óleo de sardinha, óleos de arenque, banha de porco, sebo, e misturas de quaisquer dos anteriores.

Produtos de sílica utilizados no passo de pré-tratamento do presente invento estão preferivelmente substancialmente isentos de humidade. Por "substancialmente isento de humidade" significa que o produto de sílica tem menos do que cerca de 10% de voláteis, e mais preferivelmente menos do que cerca de 5% de voláteis. Preferivelmente, quando analisado numa base seca, o produto tem pelo menos 95% de SiC>2 e preferivelmente pelo menos cerca de 99% de SÍO2. Adicionalmente, o produto de sílica pode ter um tamanho de poro médio superior a cerca de 150 angstrõm, preferivelmente superior a cerca de 160 angstrõm. Para evitar a formação de sabões no reactor, prefere-se que a sílica tenha um pH inferior a que cerca de 7,0, e um pH de cerca de 6,8 é particularmente preferido. Constatou-se que a utilização de tal sílica num passo de pré-tratamento prolonga inesperadamente a vida útil do catalisador de enzima num sistema de tratamento de lípido. O auxiliar de processamento de sílica pode compreender um produto de sílica seleccionado entre um ou mais do grupo consistindo de sílica cromatográfica, sílica fundida, sílica precipitada, sílica fumada, silica coloidal, sílica amorfa, hidrogel de silica, e aluminossilicato de sódio. Tem-se constatado que sílica de grau cromatográfico é adequada no método e instalação do presente invento. Um produto conhecido como particularmente 19 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ apropriado para utilização num sistema de pré-tratamento do presente invento é um produto de sílica gel substancialmente isenta de humidade fornecido pela W.R. Grace & Co. com a designação de produto SP 535-10065. Quando se utiliza um produto de sílica substancialmente isenta de humidade, constatou-se que a quantidade de sílica utilizada por quantidade de enzima pode ser cerca de 50% ou menos, e preferivelmente cerca de 25% ou menos, e muito preferivelmente cerca de 15% ou menos.

As enzimas utilizadas no processo e instalação do presente invento são enzimas imobilizadas em reactores de leito fixo e podem ser uma lipase; esterase; acilase; aquelas enzimas que facilitam reacções de acidólise, reacções de transesterificação, síntese de éster, ou reacções de permuta de éster; enzimas possuindo actividade de fosfolipase ou protease, incluindo actividade de hidrolase termoestável ou termotolerante; e polinucleótidos. Enzimas adequadas incluem, sem limitação, aquelas derivadas de Achromobacter, Alcaligenes, Aspergillus, Bacillus, Candida, Chromobacterium, Corynebacterium, Geotrichum, Humicolo, Humicora, Mucor, Penicillium, Pseudomonas, Rhizomucor, Rhizopus, Staphylococcus, Thermomyces e Torulopsis. Enzimas derivadas adequadas incluem sem limitação Mucor mihei, Pseudomonas fluorescens, Rhizopus delemar, Candida cylindracea, Penicillium cyclopium e Thermomyces lanuginosus. Um catalisador de enzima particularmente preferido é a lipase de Thermomyces lanuginosus. A produtividade de um sistema de tratamento enzimático para gorduras ou óleos pode ser avaliada em termos de quilogramas de óleo tratados com sucesso por grama de enzima no sistema de tratamento. 0 tratamento bem-sucedido de um óleo ou gordura significa que o óleo ou gordura tratado fica com as especificações de produto para o produto desejado que se pretende obter com o tratamento enzimático. Quando uma quantidade de enzima fica desactivada, esta deixará de tratar com sucesso o óleo ou gordura com a qual entra em contacto. No método e instalação do presente invento, a enzima pode processar muito mais óleo ou gordura do que a mesma enzima em processos da especialidade anterior, mesmo 20 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ se ο óleo ou gordura não tiver sido desodorizado antes do tratamento no processo inventivo. De acordo com o presente invento, a actividade da enzima é pelo menos cerca de 1,0 kg de óleo/g de enzima, mais preferivelmente pelo menos cerca de 1,5 kg de óleo/g de enzima, e muito preferivelmente pelo menos cerca de 1,8 kg de óleo/g de enzima. O processo do presente invento pode produzir melhores resultados guando operado sob condições de pH controlado. Geralmente, o pH deverá ser inferior a cerca de 7,2. São de esperar bons resultados quando o pH está no intervalo de cerca de 3-7, e o pH preferido pode ser cerca de 6,8.

Nas Figuras, utilizam-se os mesmos números de referência para referir componentes idênticos.

Por referência agora à FIG. 1, uma concretização de uma instalação 10 para utilização no método do presente invento compreende uma entrada de matéria-prima 12, um sistema de pré-tratamento 20, um sistema de tratamento 50 e uma saída de produto 90. Na concretização ilustrada, cada um do sistema de pré-tratamento 20 e do sistema de tratamento 50 compreende uma pluralidade de módulos ou reactores ligados uns aos outros em série. No entanto, será reconhecido que nem todas as concretizações do invento incluirão um sistema de pré-tratamento. Adicionalmente, onde se inclui um sistema de pré-tratamento, o sistema compreendendo uma pluralidade de módulos ou reactores pode estar quer no sistema de pré-tratamento, quer no sistema de tratamento, quer em ambos. A FIG. 2 ilustra um reactor de leito fixo típico da especialidade anterior que pode ser utilizado como um módulo de pré-tratamento ou de tratamento na instalação do presente invento. Cada reactor de leito fixo compreende uma carcaça do reactor 110 que contém um meio de pré-tratamento ou tratamento 123 que assenta sobre um meio de retenção 121, tal como uma tela de arame ou outro meio permeável que retém o meio de tratamento ao mesmo tempo permitindo o escoamento da matéria-prima que está a ser tratada. A carcaça do reactor 110 pode compreender uma porção de corpo 112 e uma porção de tampa 114 que estão fixadas de modo estanque na junta 116. A porção de tampa 114 pode ser libertada da 21 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ porção de corpo 112 através do braço mecânico 118 possuindo uma charneira 119. A porção de tampa 114 está provida com um manómetro de pressão 115 e um visor de vidro 117, que permitem monitorizar as condições dentro da carcaça do reactor 110. A porção de corpo 112 pode estar provida com suportes de montagem 113, entrada 124, saida 126, e uma porta de limpeza secundária 128. Um visor de vidro 127 está disposto abaixo da saida 126. Dentro do interior da porção de corpo 110 está disposto um sistema de distribuição de fluxo de matéria-prima em forma de guarda-chuva 125, conhecido coloquialmente na indústria como um "chapéu de chinês". A porção de corpo 112 pode ainda estar provida com uma sonda de temperatura 129 disposta acima do meio de retenção 121 e uma sonda de temperatura 131 disposta abaixo do meio de retenção 121. Uma porta de amostragem 132 pode vantajosamente estar localizada a jusante da saida 126. Será reconhecido que a concepção do reactor ou módulo de tratamento particular não é em si mesma um aspecto critico do presente invento, e que na prática do presente invento se poderão utilizar reactores ou módulos de tratamento de outra estrutura ou concepção. A descrição anterior de uma concepção de reactor possível é proporcionada para facilitar a compreensão da descrição do invento.

Quando se deseja o pré-tratamento de uma matéria-prima, um sistema de pré-tratamento adequado pode compreender quer um único módulo quer uma pluralidade de módulos. Cada um destes módulos pode estar na forma de um reactor de leito fixo como ilustrado na FIG. 2, ou este pode estar numa concretização diferente como possa ser mais adequada para uma situação particular. A FIG. 3 ilustra uma concretização de um tal sistema de pré-tratamento do presente invento, na qual se utiliza uma pluralidade de módulos de pré-tratamento, cada módulo de pré-tratamento estando na forma de um reactor de leito fixo substancialmente como ilustrado na FIG. 2. Na concretização ilustrada, o sistema de pré-tratamento 20 compreende reactores de leito fixo 22 e 22', e meios de comunicação de fluido ajustáveis 30, meios de comunicação 30 que compreendem o sistema de condutas de fluido para o interior, para o exterior e entre os reactores 22 e 22', incluindo válvulas e medidores apropriados, como explicado mais detalhadamente abaixo. Cada reactor de leito 22 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ fixo compreende uma porta de entrada 24, 24' e uma porta de saída 26, 26' . A cada porta de saída 26, 26' está associada uma válvula de corte do fluxo de saída 27, 27' . Cada leito de reactor está empacotado com um meio de pré-tratamento adequado, não mostrado. Numa concretização preferida, o meio de pré-tratamento é uma sílica substancialmente isenta de humidade. Meios de comunicação de fluido ajustáveis 30 compreendem uma conduta 32 conduzindo a partir da entrada 12. A jusante da entrada 12 localiza-se uma bomba 14 que mantém um fluxo de matéria-prima substancialmente constante no interior da conduta 32. A conduta 32 passa através de um permutador de calor 33 com entrada e saída de um meio de permuta de calor 31, 31'; o permutador de calor pode ser utilizado para manter uma temperatura óptima da matéria-prima afluente para um meio de pré-tratamento específico. A água é um meio de permuta de calor aceitável. A conduta 32 está provida com um transmissor de fluxo 34, que monitoriza o caudal da matéria-prima, e com conectores 36 e 36' conduzindo às portas de entrada 24, 24' dos reactores 22 e 22', respectivamente. Cada conector 36, 36' está provido com uma válvula de corte 38, 38' . Os reactores 22 e 22' estão ligados um ao outro em série através de um conector principal inter-reactor 39 possuindo uma válvula de corte 40, e prolongando-se desde a saída 26 do reactor 22 até à entrada 24' do reactor 22' . Os reactores 22 e 22' estão também ligados um ao outro em série através de um conector secundário inter-reactor 39' possuindo válvulas de corte 40' e 41' e prolongando-se desde a saída 26' do reactor 22' através das válvulas de corte 41' e 40' até à entrada 24 do reactor 22.

Em operação normal, os meios de comunicação de fluido 30 são inicialmente ajustados com as válvulas de corte 38, 40 e 27' na posição aberta e as válvulas de corte 38', 40', 27 e 41' na posição fechada. Na operação inicial, a matéria-prima flui a partir da entrada 12 para o interior da conduta 32 através da bomba 14 e através de um permutador de calor 33, e depois através de um transmissor de fluxo 34. As válvulas de corte 38' e 40' estão fechadas, e toda a matéria-prima fluirá através da válvula de corte 38 aberta para o interior do conector 36, através da porta de entrada 24 e depois para o interior do reactor 22 onde encontra o primeiro leito fixo 23 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ de pré-tratamento. A matéria-prima viaja através da sarda 26. Uma vez que a válvula de sarda 27 está fechada, a matéria-prima viaja então através do conector primário inter-reactor 39 e através da válvula aberta 40' para a entrada 24', e depois para o interior do reactor 22' onde encontra o segundo leito de pré-tratamento. A matéria-prima totalmente pré-tratada flui então através da sarda 26', e depois através da válvula aberta 27'. Neste momento a sarda do reactor 22' está completamente pré-tratada, e a matéria-prima pré-tratada pode fluir através da conduta 42 para o sistema de tratamento 50.

Será reconhecido que o meio de pré-tratamento no reactor 22 inicialmente encontrará significativamente mais impurezas do que o meio de pré-tratamento no reactor 22', pelo que o reactor 22 ficará esgotado antes do reactor 22' . Portas de amostragem 28, 28' em cada um dos reactores 22, 22' permitem ao operador colher amostras da composição pré-tratada na extremidade do reactor para determinar a funcionalidade do meio de pré-tratamento no reactor. Em sistemas da especialidade anterior, a saída dos reactores teria de ser monitorizada frequentemente para determinar se a funcionalidade do meio estaria a diminuir. Quando uma tal situação ocorresse, a velocidade de tratamento no reactor 22 diminuiria, pelo que o caudal de entrada de matéria-prima através da bomba 14, conforme medido pelo transmissor de fluxo 34, teria de ser diminuída. Eventualmente, todo o sistema teria de ser desligado e o conteúdo do um ou mais reactores substituído por meio de pré-tratamento fresco, mesmo se nem todo o meio no leito ou leitos tivesse sido desactivado.

Estas desvantagens da especialidade anterior são ultrapassadas pelo método e instalação do presente invento. De acordo com o invento, se for determinado que o meio de pré-tratamento do reactor 22 necessita de ser substituído, segue-se o procedimento seguinte. As válvulas de corte 38 e 40 são fechadas e a válvula de corte 38' é aberta. Nesta configuração, a matéria-prima deixa de fluir para o interior da conduta 36 e para o reactor 22, mas em vez disso flui através da conduta 36' para o interior do reactor 22'.

Porque a válvula 40' está fechada, a matéria-prima não pode 24 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ retornar através do conector primário inter-reactor 39. O reactor 22' é agora o primeiro reactor de pré-tratamento. A matéria-prima viaja para fora do reactor 22' através da saida 26', depois através da válvula 27' para a conduta 42 e para o sistema de tratamento 50.

Neste momento no processo, o reactor 22 está "retirado da linha", o que equivale a dizer que nenhuma matéria-prima está a entrar ou a sair do reactor 22. O reactor 22 pode ser aberto e o material de pré-tratamento "gasto" substituído, ou o reactor 22 pode ser submetido a outros procedimentos de manutenção e intervenção. Assim que a intervenção no reactor 22 está completa este pode ser de novo colocado em linha. A válvula 27' é fechada e as válvulas 41', 40' e 27 são todas abertas, permitindo à matéria-prima fluir a partir do reactor 22' através da válvula 41' continuando através do conector secundário inter-reactor 39', e depois através da válvula 40' e para a entrada 24 permitindo que a matéria-prima encontre novo material de pré-tratamento no reactor 22. O reactor 22 é agora o segundo reactor de pré-tratamento. A matéria-prima pré-tratada viaja agora através da saida 26, depois através da válvula 27 e através da conduta 42 para o sistema de tratamento 50.

Os mesmos princípios ilustrados e descritos acima em relação a um sistema de pré-tratamento de dois módulos podem também ser aplicados a um sistema de tratamento de múltiplos reactores de leito fixo como ilustrado na FIG. 4. Na concretização ilustrada existem cinco módulos de tratamento 422, 522, 622, 722 e 822 na forma de reactores de leito fixo, cada leito incluindo uma enzima imobilizada adequada para tratamento de uma composição contendo lípido. Cada reactor de leito fixo compreende uma porta de entrada 424, 524, 624, 724 e 824, e uma porta de saída 426, 526, 626, 726 e 826. A cada porta de saída está associada uma válvula de corte do fluxo de saída 427, 527, 627, 727 e 827. Meios de comunicação de fluido ajustáveis 930 compreendem o sistema de condutas de fluido para o interior, para o exterior e entre os reactores 422, 522, 622, 722 e 822, válvulas e medidores, como explicado mais detalhadamente abaixo. A conduta 932 conduz a partir da conduta 42 do sistema de pré-tratamento 20. A conduta 932 está provida com um transmissor 25 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ de fluxo 934, que monitoriza o caudal da matéria-prima pré-tratada. Os conectores 436, 536, 636, 736, 836 conduzem para as portas de entrada 424, 524, 624, 724 e 824 dos reactores 422, 522, 622, 722, 822 respectivamente. Cada conector está provido com uma válvula de corte 438, 538, 638, 738, 838. Os reactores estão ligados uns aos outros em série através de conectores primários inter-reactores 439, 539, 639, 739 possuindo válvulas de corte 440, 540, 640 e 740. Os reactores também estão ligados uns aos outros em série via um conector secundário inter-reactor 339 possuindo uma válvula de corte 340.

Na operação inicial normal, as válvulas 438, 440, 540, 640, 740 e 827 estão todas abertas, e as válvulas restantes estão fechadas. A matéria-prima pré-tratada flui a partir da conduta 42 para o interior da conduta 932, através do transmissor de fluxo 934, e através da válvula aberta 438. As válvulas de corte 340, 538, 638, 738 e 838 estão todas fechadas, toda a matéria-prima fluirá através da válvula de corte aberta 438 para o interior do conector 436, através da porta de entrada 424 e depois para o interior do reactor 422 onde entra em contacto com o primeiro leito fixo de tratamento. A matéria-prima viaja através da saída 426. Uma vez que a válvula de saída 427 está fechada, a matéria-prima viaja então através do conector primário inter-reactor 439 e através da válvula aberta 440 para à entrada 524, e para o interior do reactor 522 onde encontra o segundo leito de pré-tratamento. Do mesmo modo, o fluxo de matéria-prima continua através dos reactores 622, 722 e 822. Neste momento a saída do reactor 822 está completamente tratada, e a composição de lípido tratada pode fluir através da conduta 90 e para fora da instalação.

Análogo ao sistema de pré-tratamento 20, o primeiro módulo de tratamento na série do sistema de tratamento 50 será o primeiro a mostrar uma diminuição em actividade enzimática, e eventualmente necessitará de ser substituído. A descrição seguinte aplicar-se-á em relação a retirar da linha o primeiro reactor 422 para intervenção, tal como reabastecimento de enzima, no entanto a descrição será igualmente aplicável a retirar da linha qualquer um dos outros reactores, com referência às partes correspondentes. 26 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ

De acordo com o invento, se for determinado que o reactor de leito fixo 422 necessita de ser sujeito a intervenção, segue-se o procedimento seguinte. As válvulas de corte 438 e 440 são fechadas, e a válvula de corte 538 é aberta. Nesta configuração, a matéria-prima deixa de fluir para o interior da conduta 436 e para o reactor 422, mas em vez disso flui através da conduta 536 para o interior do reactor 522. Porque a válvula 440 está fechada, a matéria-prima não pode retornar através do conector primário inter-reactor 439. O reactor 522 é agora o primeiro leito de tratamento. A matéria-prima viaja para fora do reactor 522 através da saída 526, depois continua através dos reactores 622, 722 e 822 do mesmo modo e para fora do sistema de tratamento 50 através da conduta 90.

Neste momento no processo, o reactor 422 está "retirado da linha", o que equivale a dizer que nenhuma matéria-prima está a entrar ou a sair do reactor 422. 0 reactor 422 pode ser aberto e o material de tratamento "gasto" substituído, ou o reactor 422 pode ser submetido a outros procedimentos de manutenção e intervenção. Assim que a intervenção no reactor 422 está completa este pode ser de novo colocado em linha. A válvula 827 é fechada e as válvulas 340 e 427 são abertas, permitindo à matéria-prima fluir a partir do reactor 822 através da saída 826 para o conector secundário inter-reactor 339, e depois através da válvula 340 e para a entrada 424 permitindo que a matéria-prima encontre novo material de tratamento no reactor 422. O reactor 422 é agora o último leito de tratamento. A matéria-prima totalmente tratada viaja agora através da saída 426, depois através da válvula 427 e através da conduta 90 para fora do sistema de tratamento 50.

Do mesmo modo, quando é tempo de mudar o reactor 522, este será retirado da linha do mesmo modo, o reactor 622 tornar-se-á o primeiro reactor na série, o reactor 522 será sujeito a intervenção, e será de novo colocado em linha como o último reactor na série. Este processo pode ser repetido para cada um dos reactores à medida que os leitos de enzima perdem gradualmente a sua funcionalidade. Será de notar que o leito mais fresco é sempre de novo colocado em linha como o último na série, recebendo assim a composição de lípido 27 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ após esta já ter atravessado todos os restantes reactores. Quando a composição atinge o último reactor na série já foi tratada exaustivamente, e está relativamente isenta de quaisquer impurezas devido quer a remoção quer a reacção com a enzima anterior em cada um dos reactores anteriores, assegurando a reacção substancialmente completa da composição. A enzima no último reactor na série mantém a sua funcionalidade durante muito mais tempo do que quando o mesmo reactor era o primeiro na série. Além disso, é usada mais enzima no reactor antes que o reactor seja outra vez retirado da linha. Surpreendentemente, com o método e instalação do presente invento, constatou-se que se pode conseguir um aumento de tanto quanto seis vezes na vida útil de um leito de reactor enzimático em comparação com sistemas da especialidade anterior. O método e instalação do presente invento proporcionam vantagens significativas sobre métodos e instalações da especialidade anterior para tratamento enzimático de composições de lípido. A vida do catalisador pode ser aumentada tanto quanto seis vezes. O pré-tratamento com silica ou outro meio de pré-tratamento é continuo sem qualquer interrupção devido a desactivação ou substituição do meio de pré-tratamento num módulo de pré-tratamento particular. Similarmente, a modificação dos lípidos é continua sem qualquer interrupção devida a desactivação da enzima ou substituição das enzimas imobilizadas. 0 caudal é não apenas continuo mas também substancialmente constante. Podem ser conseguidos substancialmente 100 por cento de conversão de uma composição de lípido sem qualquer interrupção ou alterações do caudal no processo. É necessária uma monitorização do processo limitada para assegurar substancialmente 100 por cento de conversão. Para além disso, podem-se conseguir produtos de boa qualidade sem a necessidade de um passo de desodorização antes ou durante o pré-tratamento com sílica ou o tratamento enzimático.

Os exemplos seguintes mostram o desenvolvimento do método do presente invento, incluindo a verificação dos passos do invento e comparações com outros processos. Na medida em que os exemplos se referem ao invento como aqui reivindicado, os exemplos são apresentados a título de 28 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ ilustração e não a título de limitação, e pretendem ilustrar apenas algumas das muitas formas possíveis segundo as quais o presente invento pode ser praticado.

Exemplo 1

Verificação da interesterificação enzimática (Controlo) 0 óleo utilizado em cada um dos exemplos seguintes foi uma mistura de óleo refinado e branqueado totalmente hidrogenado produzido a partir de palmiste (PK, Palm Kernel) e óleos de palma (PO, Palm Oils) (mistura 60:40), utilizado como uma matéria-prima dura para um produto de margarina do tipo trans "zero" possuindo "zero" ácidos gordos trans, e colocado à temperatura de líquido e branqueado com 1% de terra de diatomáceas e 0,5% de sílica TrySil® de acordo com métodos conhecidos. O vácuo foi quebrado com azoto e o material resultante foi armazenado a menos de 10°C até ser aqui utilizado nos vários exemplos.

Na verificação inicial da interesterificação enzimática, amostras da mistura de óleo foram interesterifiçadas sem qualquer pré-tratamento utilizando tanto o método tradicional CIE (interesterificação química) com catalisador de metóxido de sódio como o processo EIE (interesterificação enzimática) utilizando enzima imobilizada Novozymes Lipozyme® TL IM. No processo CIE, aqueceram-se 400-500 g da mistura de óleo seca a 95-105°C, e adicionaram-se 0,1-0,2% de catalisador de metóxido de sódio e deixou-se reagir durante 40-60 minutos num reactor agitado de vidro. No processo EIE, um sistema de tratamento enzimático à escala laboratorial foi configurado como três colunas em série, cada coluna de 250 milímetros de altura, com um diâmetro interno de 10 milímetros e contendo aproximadamente 7 gramas de enzima Novozymes Lipozyme® TL IM, cada uma das colunas estando empacotada numa configuração geralmente indicada como coluna tipo "1" na FIG. 5. No topo e no fundo de cada coluna, uma pequena quantidade de pérolas de vidro (2 mm de diâmetro) está retida entre camadas de lã de vidro e posicionada na coluna para manter a enzima imobilizada na coluna e não entupir as ligações entre as colunas. Uma 29 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ amostra de 5,2 kg da mistura de óleo foi aquecida a 70°C, temperatura à qual estava no estado liquido, e bombeada a um caudal constante de cerca de 2 gramas de óleo por grama de enzima por hora através do sistema de tratamento. Este processo produziu 3,8 kg de óleo interesterifiçado enzimaticamente, o que corresponde a uma produtividade ou conversão total de 0,14 kg de óleo por grama de enzima (3,8 kg/21 g de enzima).

Constatou-se que os perfis de fusão dos produtos produzidos pelos processos CIE e EIE eram essencialmente idênticos. A Tabela 1 abaixo mostra os teores de gordura sólida (SFC, solid fat content) de cada um dos produtos de CIE e EIE a várias temperaturas de interesse, e compara-os com a especificação para o produto de margarina de gordura trans zero desejado. O nivel de tocoferol no óleo CIE era 50% do nivel de tocoferol no óleo EIE. Pode-se observar que o processo EIE preservou quase a totalidade do tocoferol benéfico originalmente presente na mistura de óleo antes de qualquer interesterificação, enquanto o processo CIE destruiu cerca de 50% do tocoferol.

Tabela 1

Base totalmente hidrogenada (60% PKO/ 40% PO) Base intereste- rificada quimicamente Base intereste- rificada enzimatica mente Especificação SFC 10,0°C 95,6 96,7 97,2 min. 95,5 21,1°C 89,2 91,4 94,6 86,0-95,0 26,7 °C 79,3 79,9 84,9 * 75,0-84,0 33,3°C 58,5 53,0 59,1 * 50,0-8,0 37,8°C 51,4 27,8 * 34, 0 28,0-36,0 O O o o 47, 8 16,4 * 22, 8 18,5-26,0 O o o LO 37, 7 1,7 * 5,9 2,5-7,0 O O o o LO 20,7 0,0 0,1 - Ponto de gota (°C) 54,6 45,8 * 47,6 48,0-51,0 Tocoferóis (ppm) 147 75 146 -

Para avaliar adicionalmente os produtos dos processos CIE e EIE, os produtos foram misturados em composições de óleo com 14,0% do produto de interesterificação, 85,5% de óleo de soja, e 1,5% de óleo de palma totalmente 30 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ hidrogenado. A Tabela 2 abaixo mostra o teor em gordura sólida das duas misturas a várias temperaturas de interesse. A estabilidade das composições de óleo, conforme medida por um Rancimat Metrohm (modelo 743) a 130°C, foi de 10 horas para a mistura utilizando o produto CIE e de 20 horas para a mistura utilizando o produto EIE.

Tabela 2 14,0% de base interesterifiçada quimicamente, 85,5% de óleo de soja e 1,5% de óleo de palma FH 14,0% de base interesterifiçada enzimaticamente, 85,5% de óleo de soja e 1,5% de óleo de palma FH Especificação SFC 10,0°C 14,7 13, 4 14,5-16,5 21,1°C 8,1 7,6 8,0-10,0 26,7°C 5,3 5, 0 5,0-7,0 33,3 °C 2,6 2,4 2,5-3,5 co -J co o o 0,9 1,0 1,0-2,0 O O o O 0,2 0, 0 0,3-0,8 Ponto de gota(°C) 36,3 36, 0 35,0-38,0 Rancimat (horas) 10 20

Exemplo 2

Avaliação de ácido citrico como auxiliar do processo de pré-tratamento (Exemplo Comparativo)

Tem sido sugerido que metais vestigiários presentes em produtos de óleo podem oxidar o óleo e causar desactivação prematura da enzima. O ácido cítrico actuará como um agente de quelação para metais vestigiários, resultando na sua inactivação, conforme relatado por Dutton et al. no J.A.O.C.S. (1948 e 1949). Deste modo, testou-se ácido cítrico como um auxiliar de processo de pré-tratamento para determinar se este resultaria em actividade enzimática prolongada num processo EIE subsequente. Foram conduzidos dois ensaios de ácido cítrico como um auxiliar de processo de pré-tratamento. Utilizou-se um sistema de tratamento de interesterificação enzimática à escala laboratorial como descrito no Exemplo 1, mas utilizando três colunas ligadas 31 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ em série. A segunda e terceira colunas na série eram do Tipo "1" como ilustrado na FIG. 5 e utilizadas no Exemplo 1 acima, mas a primeira coluna era do Tipo "2" ilustrado na FIG. 5. Cada uma das três colunas foi empacotada com aproximadamente 7 gramas de enzima Novozymes Lipozyme® TL IM, em conjunto com lã de vidro e pérolas de vidro no topo e no fundo das enzimas em cada coluna como descrito no Exemplo 1. Na primeira coluna do Tipo 2, adicionaram-se 0,80 gramas de ácido cítrico granular (obtido na Tate e Lyle, código de produto 510 104 176) (1 cm de altura) por cima do leito de enzimas como um auxiliar de processo. No primeiro ensaio, utilizou -se um total de 21,57 gramas de enzima. Em cada ensaio, uma amostra de 5,2 kg da mistura de óleo como descrita acima foi levada até 70°C e deixada correr através das três colunas durante um período de cerca de cinco dias a um caudal de cerca de 2,0 g de gordura/g de enzima/h. A Tabela 3 abaixo lista as propriedades do óleo utilizado neste exemplo após branqueamento mas antes de ser submetido a interesterificação enzimática. Pode-se observar que, à excepção de duas, todas as propriedades estavam dentro do intervalo de especificações internas para este tipo de produto. Métodos oficiais da American Oil Chemists' Society

Acido gordo livre (FFA) Ca 5a-40 Metais vestigiários (P, Fe, Cu e Ni) Ca 18b-91 índice de anisidina Cd 18-90 Valor de peróxido (PV) Ca 8b-90 Ponto de gota Cc 18-80 Humidade Ca 2e-84 Teor em gordura sólida Cd 16b-93 Tocoferóis Ce 8-89 Rancimat Cd 12b-92 32 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ

Tabela 3 ANÁLISES ANTES DE EIE (após tratamento de branqueamento) ESPECIFICAÇÃO FFA (% como oleico) 0, 105 Máx. 0,15 Fósforo (ppm) 0, 87 Máx. 5,0 índice de anisidina 0, 81 Máx. 2,0 Ferro (ppm) <0,5 Máx. 0,5 Cobre (ppm) - Máx. 0,5 Níquel (ppm) - Máx. 0,5 Valor de peróxido (meq/Kg) 0, 0 Máx. 2,0 Ponto de gota (°C) 55, 0 54,0-56,0 Sabão (ppm) 0, 0 Máx. 5,0 Sólidos-SFC (%) 10,0°C 93,4 93,0-96,0 21,1°C 86,3 * 87,0-91,0 26,7 °C 75,4 * 76,0-80,0 33,3°C 56,3 55,0-59,0 37,8°C 48,9 48,0-52,0 O O O O 45,3 44,0-48,0 O 0 o LO 35, 1 34,0-38,0 50,0°C 18,0 18,0-20,0 Humidade (%) 0,003 0,01 A Tabela 4 abaixo lista as propriedades do produto de óleo após tratamento EIE nas três colunas com o pré-tratamento de ácido cítrico no primeiro ensaio. À medida que o teste continuou até ao quinto dia, pode-se observar que mais propriedades não satisfizeram a especificação para o produto, particularmente o teor em gorduras sólidas a temperaturas elevadas. 33 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ

Tabela 4 APÓS ΞΙΞ Dia 1 Dia 2 Dia 3 Dia 4 Dia 5 Espec. Caudal (g/h) 59,97 61,0 56,73 57,49 61,65 FFA (% como oleico) 0,554 0,564 0,737 0,672 0,745 - Valor de peróxido (meq/Kg) 0,91 0,29 0, 84 0,70 0,49 - Ponto de gota (°C) 46,7 47, 7 48,5 51,3 * 52,3 * 46,0-49,0 Sólidos-SFC (%) 10,0°C 96,7 96,9 96,6 95,3 * 95, 0 Min. 95,0 21,1°C 91,9 92, 1 91,4 89,5 88, 9 88,0-94,0 26,7°C 79,9 80, 1 79,5 78,0 77,1 76,0-84,0 33,3°C 53,7 54, 1 54, 0 53,9 53, 6 52,0-58,0 37,8 °C 30,3 31, 4 34, 1 39,6 * 41,5 * 29,0-36,0 40,0°C 21,0 22,9 26,6 * 34,2 * 36,5 * 20,0-26,0 45,0°C 5,1 7,2 11,4 * 20,8 * 24,0 * 4,0-7,0

Após 2 dias de produção, o produto desviou-se para fora da especificação de produto de SFC, indicando que a reacção não mais ficava completa enquanto o caudal constante era mantido. Para conseguir uma reacção mais completa, teria sido necessário reduzir o caudal da composição através do sistema, contrariamente a um dos propósitos do presente invento. Durante um período de cinco dias (dos quais apenas dois resultaram em produto aceitável), o processo produziu 2,4 kg de gorduras interesterifiçadas que satisfaziam as especificações de produto desejadas, correspondendo a uma produtividade ou conversão de 0,11 kg de gordura por grama de enzima (2,4 kg/21,57 g de enzima).

No segundo ensaio, fez-se passar óleo da mesma origem através do mesmo arranjo de colunas contendo 0,80 gramas de ácido cítrico e 20,79 gramas de enzima, ao mesmo caudal e temperatura que o primeiro ensaio, mas durante um período de apenas quatro dias. As propriedades do óleo após branqueamento mas antes do tratamento EIE são apresentadas na Tabela 5 abaixo. Esta amostra do óleo de partida foi retirada da mesma mistura original, no entanto, teve uma análise ligeiramente diferente da amostra utilizada no mesmo ensaio. 34 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ

Tabela 5 ANÁLISES ANTES DE EIE (após tratamento de branqueamento) ESPECIFICAÇÃO FFA (% como oleico) 0, 148 Máx. 0,15 Fósforo (ppm) 1, 21 Máx. 5,0 índice de anisidina 0, 55 Máx. 2,0 Ferro (ppm) <0,5 Máx. 0,5 Valor de peróxido (meq/Kg) 0,07 Máx. 2,0 Ponto de gota (°C) 56, 7 * 54,0-56,0 Sabão (ppm) 0, 0 Máx. 5,0 Sólidos-SFC (%) 10,0°C 94, 7 93,0-96,0 21,1°C 87,8 87,0-91,0 26,7°C 77, 7 76,0-80,0 33,3°C 58,3 55,0-59,0 37,8 °C 50,9 48,0-52,0 O o o O 47, 5 44,0-48,0 45,0°C 37,2 34,0-38,0 50,0°C 20,4 * 18,0-20,0 Humidade (%) 0,005 0, 01 A Tabela 6 abaixo mostra as propriedades do óleo após 4 dias de tratamento através do sistema EIE. Após quatro dias, o valor para o teor em gorduras sólidas a 45,0°C desviou-se significativamente da especificação e a avaliação foi descontinuada.

Tabela 6 APÓS EIE Dia 1 Dia 4 ESPEC. Caudal (g/h) 65,95 32,8 FFA (% como oleico) 0,408 0,450 - Valor de peróxido (meq/Kg) 0,31 0,11 - índice de anisidina 0,89 0,84 - Ponto de gota (°C) 47, 2 48,3 46,0-49,0 Sólidos-SFC (%) 10,0°C 97, 1 97,3 Min 95,0 21,1°C 93,6 94, 0 88,0-94,0 26,7°C 83,2 83,0 76,0-84,0 33,3°C 57, 9 57,9 52,0-58,0 co -J co 0 o 33, 8 34,6 29,0-36,0 O O 0 o 23,6 24,6 20,0-26,0 O 0 o LO 6,2 7,9 * 4,0-7,0 35 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ

Após quatro dias, este ensaio produziu 3,5 kg de gordura interesterifiçada, correspondendo a uma produtividade de 0,17 kg de gordura/g de enzima. A razão para a diferença em produtividade entre os dois ensaios não foi determinada, mas é teorizado que a solubilidade de ácido cítrico no óleo teve algum efeito. Ambos os ensaios com ácido cítrico demonstraram uma conversão/produtividade muito baixa. A comparação do teor de SFC a 40°C entre o ensaio sem pré-tratamento do Exemplo 1 e o pré-tratamento de ácido cítrico deste Exemplo 2 conduz à conclusão de que o ácido cítrico não aumenta a vida da enzima, mas de facto actua como veneno.

Exemplo 3

Avaliação de EDTA como auxiliar de processo de pré-tratamento (Exemplo Comparativo)

Como se concluiu dos dois ensaios do Exemplo 2 que o ácido cítrico exibia um efeito de "envenenamento" sobre a enzima, pensou-se que um agente de quelação diferente pudesse ter um efeito positivo sobre a actividade da enzima por remoção dos metais vestigiários presentes nos óleos. O EDTA (ácido etilenodiaminotetraacético dissódico) é conhecido como um agente de quelação para a inactivação de metais vestigiários.

Foram conduzidos dois ensaios de EDTA como um auxiliar de processo de pré-tratamento. Uma coluna de Tipo "2" e duas colunas de Tipo "1" foram dispostas em série como descrito no Exemplo 2 acima. 0 arranjo das três colunas continha um total de 21,3 g da mesma enzima como descrito acima. Para o primeiro ensaio, utilizaram-se 0,43 gramas de EDTA microgranular (obtido na Aksell Química (Indaiatuba, SP Brasil) código de produto 1282710200) como o auxiliar de processo por cima do leito de enzimas na primeira coluna, 1 cm de altura. Uma amostra da mesma mistura de óleo utilizada nos Exemplos 1 e 2 foi deixada correr através das colunas durante um período de sete dias com um caudal de 2,0 g de gordura/g de enzima/hora a uma temperatura de 70°C. A Tabela 7 abaixo mostra as propriedades do óleo antes do tratamento 36 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ enzimático. A Tabela 8 mostra as propriedades do óleo após o tratamento enzimático com pré-tratamento de EDTA.

Tabela 7 ANÁLISES ANTES DE ΞΙΞ (após tratamento de branqueamento) ESPECIFICAÇÃO FFA (% como oleico) 0,241 * Max, 0,15 Fósforo (ppm) 1,21 Max, 5,0 índice de anisidina 0,95 Max, 2,0 Ferro (ppm) <0,5 Max, 0,5 Cobre (ppm) - Max, 0,5 Níquel (ppm) - Max, 0,5 Valor de peróxido (meq/Kg) 0,0 Max, 2,0 Ponto de gota (°C) 56,7 * 54,0-56,0 Sabão (ppm) 0,0 Max, 5,0 Sólidos-SFC (%) 10,0°C 94, 7 93,0-96,0 21,1°C 87, 8 87,0-91,0 26,7°C 77, 7 76,0-80,0 33,3 °C 58,3 55,0-59,0 co -J co 0 o 50,9 48,0-52,0 O O 0 o 47,5 44,0-48,0 O 0 o LO 37,2 34,0-38,0 O 0 o o LO 20,4 * 18,0-20,0 Humidade (%) - 0, 01

Tabela 8 APÓS EIE Dia 1 Dia 4 Dia 6 ESPEC. Caudal (g/h) 53,17 49,3 55, 7 FFA (% como oleico) - - 0,580 - Valor de peróxido (meq/Kg) - - 0, 44 - índice de anisidina - - 1, 08 - Ponto de gota (°C) - 47,5 47, 8 46,0-49,0 Sólidos-SFC (%) 10,0°C - 97,2 97,2 Min. 95,0 21,1°C - 93,8 93,9 88,0-94,0 26,7 °C - 82,6 83,0 76,0-84,0 33,3°C - 57, 7 57,5 52,0-8,0 37,8°C - 34,2 34,2 29,0-36,0 O O 0 O - 23,5 24,9 20,0-26,0 O 0 o LO - 5,6 7,5 * 4,0-7,0 37 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ Ο ensaio foi interrompido após seis dias devido à elevada pressão de bombagem. Aparentemente o auxiliar de processamento de EDTA ficou compactado no leito. Este ensaio produziu 7,2 kg de gordura interesterifiçada correspondendo a uma produtividade ou conversão de 0,39 kg de gordura por g de enzima.

Para o segundo ensaio, a configuração foi idêntica à do primeiro ensaio, com um total de 21,3 g de enzima em três colunas ligadas em série e um caudal de 2,0 g de gordura/g de enzima/h, excepto que se utilizou uma mistura de EDTA (0,43 gramas) e pérolas de vidro (2 mm de diâmetro) numa proporção de 75:25 como o auxiliar de processamento, numa tentativa para melhorar o caudal e reduzir a pressão de bombagem. A mistura de EDTA/pérolas de vidro foi colocada por cima da enzima na primeira coluna até uma altura de 1 cm. As propriedades do óleo antes do tratamento são apresentadas na Tabela 9, e as propriedades do óleo após tratamento são apresentadas na Tabela 10.

Tabela 9 ANÁLISES ANTES DE EIE (após tratamento de branqueamento) ESPECIFICAÇÃO FFA (% como oleico) 0, 096 Máx. 0,15 Fósforo (ppm) 1, 09 Máx. 5,0 índice de anisidina 1,14 Máx. 2,0 Ferro (ppm) <0, 1 Máx. 0,5 Cobre (ppm) - Máx. 0,5 Níquel (ppm) - Máx. 0,5 Valor de peróxido (meq/Kg) 0, 0 Máx. 2,0 Ponto de gota (°C) 54, 8 54,0-56,0 Sabão (ppm) 1,4 Máx. 5,0 Sólidos-SFC (%) 10,0°C 94, 6 93,0-96,0 21,1°C 87, 8 87,0-91,0 26,7°C 77, 3 76,0-80,0 3,3°C 57, 3 55,0-59,0 u> 00 o O 50, 0 48,0-52,0 O 0 o o 46,6 44, 0-48,0 45,0°C 36,3 34,0-38,0 50,0°C 19,9 18,0-20,0 Humidade (%) - 0, 01 38 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ

Tabela 10 APÓS EIE Dia 1 Dia 3 Dia 6 Dia 8 Dia 9 Cancelado ESPEC. Caudal (g/h) 42, 44 41,6 50, 96 72, 5 FFA (% como oleico) 0,894 0,940 0, 944 0, 815 - - Valor de peróxido (meq/Kg) 0, 0 0,08 0,13 0, 12 - - índice de anisidina 1,19 - - 1,21 - - Ponto de gota (°C) 46, 4 46, 5 46, 9 47, 4 - O Οϊ 1 o Sólidos-SFC (%) 10,0°C 97, 0 97, 0 97, 1 97, 0 - Min 95,0 21,1°C 92, 4 92,6 93, 0 93, 3 - <J\ 1 o 00 00 26,7°C 80,6 80, 9 81, 4 82, 1 - 76,0-84,0 33,3°C 54, 4 54,7 55,3 56, 5 52,0-58,0 O o 00 Γ- ΓΟ 31,2 31,2 31, 5 33, 4 - 29,0-36,0 o o o o 20, 8 20, 9 21, 7 23, 9 - 20,0-26,0 45,o°c 3,8 * 4,2 5,2 7,3 * - 4,4-7,0

Este segundo ensaio, tal como o primeiro ensaio, mostrou uma compactação do EDTA. As pérolas de vidro utilizadas no segundo ensaio reduziram a taxa de compactação, mas após oito dias o ensaio teve que ser terminado devido a uma pressão de bombagem elevada. Este segundo ensaio produziu 9,6 kg de gordura interesterifiçada correspondendo a uma produtividade ou conversão de 0,45 kg de gordura por g de enzima. 0 EDTA melhorou a produtividade do sistema aproximadamente 100 por cento em relação ao sistema EIE do Exemplo 1 acima no qual não se utilizou qualquer auxiliar de processamento.

Exemplo 4

Avaliação de sílica gel como auxiliar de processo de pré-tratamento

Para este teste prepararam-se quatro colunas e dispuseram-se em série. A primeira coluna na série foi configurada como o Tipo "3" como ilustrado na FIG. 5, utilizando um leito de sílica de grau cromatográfico disponível com a designação SP 535-10065 (3,3 g de sílica) da W. R. Grace; esta silica gel está substancialmente isenta de humidade com aproximadamente 316 m2/g de área superficial, volume poroso de 1029 ml/g, um pH de 6,8, voláteis totais de 4,4 por cento, densidade compactada de 358 g/1, um diâmetro 39 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ médio de poro de 163 angstrõm, uma distribuição de tamanho de partícula entre 100 e 300 mícron, um tamanho mesh de 50 a 150, e um teor em S1O2 de 99,7% numa base seca. As outras três colunas na série foram configuradas como colunas do Tipo "1" como ilustrado na FIG. 5, empacotadas com um total de 22,0 g de Novozymes Lipozyme® TL IM, o mesmo produto de enzima imobilizada que foi utilizado em cada um dos três exemplos anteriores. A proporção de sílica para enzima era cerca de 15%. O ensaio foi realizado com a mesma mistura de óleo que foi utilizada nos três exemplos anteriores. O ensaio continuou durante trinta e três dias com um caudal de 2,0 g de gordura/g de enzima/h. A Tabela 11 abaixo mostra as propriedades do óleo antes do tratamento enzimático e as Tabelas 12 e 13 mostram as propriedades do óleo após o tratamento enzimático com pré-tratamento de sílica, a sílica estando substancialmente isenta de humidade. A actividade e estabilidade do processo enzimático podem ser medidas pelas alterações nas leituras de SFC a 45 e a 40°C.

Tabela 11 ANÁLISES ANTES DE EIE (após tratamento de branqueamento) ESPECIFICAÇÃO FFA (% como oleico) 0, 072 Máx. 0,15 Fósforo (ppm) 1,05 Máx. 5,0 índice de anisidina 1,06 Máx. 2,0 Ferro (ppm) <0, 1 Máx. 0,5 Cobre (ppm) <0, 02 Máx. 0,5 Níquel (ppm) <0, 5 Máx. 0,5 Valor de peróxido (meq/Kg) 0,0 Máx. 2,0 Ponto de gota (°C) 54, 4 54,0-56,0 Sabão (ppm) 4, 7 Máx. 5,0 Sólidos-SFC (%) 10,0°C 92,5 * 93,0-96,0 21,1°C 85,2 * 87,0-91,0 N) -j 0 O 74,5 * 76,0-80,0 33,3°C 55, 8 55,0-59,0 37,8°C 48, 8 48,0-52,0 O O O O 45, 4 44,0-48,0 45,0°C 35, 3 34,0-38,0 (_b O O O O 19, 2 18,0-20,0 Humidade (%) 0, 007 0, 01 40 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ

Tabela 12 APÓS EIE Dia 3 Dia 6 Dia 8 Dia 10 Dia 13 Dia 15 Dia 17 Dia 20 ESPEC. Caudal (g/h) 47, 5 46, 8 44, 7 44 44 45 46 FFA (% como oleico) - 0, 481 - - 0, 506 - - 0, 476 - PV (meq/Kg) - 0, 72 - - 0, 60 - - 0,34 - índice de anisidina - 1,62 - - 0, 35 - - - Ponto de gota (°C) 46, 4 46, 5 46, 7 46, 8 47, 0 47, 1 47,3 47, 5 46,0-49,0 Sóiidos-SFC (%) 10,0°C 96, 9 96, 4 96, 7 97, 0 97, 0 97, 0 97, 0 97, 0 Min 95,0 21,1°C 91, 1 91,2 92, 7 91, 8 91,8 91,8 91,5 92,2 88,0-94,0 26,7°C 78,6 78, 7 80,2 79, 5 79,3 79,4 79,2 79, 9 76,0-84,0 33,3°C 52,2 52, 5 54, 1 53, 4 52,8 52,8 52, 7 53, 8 52,0-58,0 37,8°C 29, 1 29, 4 30, 8 30,2 29,9 30,5 30,2 31, 0 29,0-36,0 40,0°C 19,0* 19,3* 21, 0 20, 5 20,8 21,2 21,5 22, 0 20,0-26,0 45,0°C 3,7* 4, 0 5, 1 4, 8 5, 3 5, 8 5, 7 6, 2 4, 0-7, 0

Tabela 13 APÓS EIE Dia 22 Dia 23 Dia 27 Dia 28 Dia 29 Dia 31 Dia 33 Dia 36 ESPEC. Caudal (g/h) 44,6 44, 6 42, 9 41, 1 48,3 44, 6 39,8 42, 7 FFA (% como oleico) - - - 0,530 - - - - PV (meq/Kg) - - - 0,39 - - - - - índice de anisidina - - - 2,10 - - - - - Ponto de gota (°C) 47,6 47, 8 48, 4 48, 4 48, 7 48, 8 48, 8 50,5 46,0-49,0 Sóiidos-SFC (%) 10,0°C 97,0 96, 7 97,1 97,0 96,3 97,0 96, 8 96,6 Min 95,0 21,1°C 92,9 92, 6 92, 9 92, 8 91, 8 92, 4 92, 2 91, 8 88,0-94,0 26,7°C 81,3 81, 6 81,4 81,3 81,3 81,1 80,4 80,6 76,0-84,0 33,3°C 55, 5 56, 0 55, 6 55, 3 55,6 55, 1 55, 2 55, 5 52,0-58,0 37,8°C 32,7 33, 3 33, 9 34, 5 34,6 34, 5 34, 6 36,0 29,0-36,0 40,0°C 23,6 24, 2 25,0 24,8 26,5* 26, 4* 26, 9* 28,4* 20,0-26,0 45,0°C 7,9* 8,3 * 9,2 * 9,3 * 11,1* 10, 9* 11, 6* 13,4* 4,0-7,0 Ο processo produziu 40 kg de uma gordura interesterifiçada que satisfazia a especificação interna com um sistema estável. A produtividade da enzima foi calculada como 1,82 kg de gordura por grama de enzima, representando um aumento em actividade de mais de 1000% em relação à 41 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ actividade da enzima sem qualquer pré-tratamento, com base na produtividade de 0,14 kg de óleo/g de enzima. Uma análise do óleo antes e após o pré-tratamento de silica, mas antes do tratamento com enzima, não mostrou qualquer diferença substancial nos critérios habitualmente medidos na indústria. Sem pretender estar limitado pela teoria, crê-se que a sílica substancialmente isenta de humidade está a remover uma qualquer substância ainda não caracterizada na composição contendo lípido.

Tabela 14 ANÁLISE ANTES DA SÍLICA APÓS A SÍLICA FFA (% de ácido oleico) 0, 443 0,440 Sabão (ppm) 10,30 9,06 Metais Cu <0,02 <0,02 Fe <0,1 <0,1 Ni <0,5 <0,5 Fósforo (ppm) 0,413 0,318 Valor de anisidina 1,19 1, 16 Valor de peróxido (meq/Kg) 0,588 0,600 A FIG. 6 é um gráfico ilustrando os resultados do teor em gordura sólida a partir dos ensaios do Exemplo 1 sem qualquer pré-tratamento, do Exemplo 2 com pré-tratamento de ácido cítrico e do Exemplo 4 com pré-tratamento de sílica substancialmente isenta de humidade. Pode-se observar que o pré-tratamento com ácido cítrico proporciona um efeito negativo, i.e., o resultado é ainda pior do que o obtido sem qualquer pré-tratamento. A linha de dados do pré-tratamento com uma sílica substancialmente isenta de humidade mostra um declive significativamente menor, e é capaz de funcionar durante um período de ensaio muito mais longo.

Os resultados anteriores demonstram que o ácido cítrico é prejudicial para a actividade da enzima e para a conversão global do material a ser interesterif içado. O EDTA na forma de pó testado não é aceitável devido à compressão do leito e ao acréscimo de pressão, mesmo quando misturado com pérolas de vidro para melhorar o fluxo do processo. Constatou-se que a sílica substancialmente isenta de humidade é extremamente 42 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ benéfica para a actividade e vida do catalisador de enzima. Além disso, estes resultados foram conseguidos com muito menos sílica do que tinha sido revelado em outros processos à escala laboratorial da especialidade anterior. 0 processo do Exemplo 4 utilizou aqui 3,3 g de sílica substancialmente isenta de humidade por 22,0 g de enzima imobilizada, ou cerca de 15%. Na Publicação do Pedido de Patente dos E.U.A. 2003/0054509 e na Publicação do Pedido de Patente dos E.U.A. 2005/0014237, nos Exemplos 3, é reportado que são utilizadas 3 8 gramas de um produto de sílica que não está presumivelmente isento de humidade por 22 gramas de enzima, ou cerca de 172%. Assim, o presente invento permite uma redução drástica na quantidade de meio de pré-tratamento ao mesmo tempo obtendo ainda um produto interesterifiçado de elevada qualidade num processo em contínuo.

Exemplo 5

Processo industrial (Controlo) O processo de interesterificação enzimática (EIE) à escala industrial foi configurado de acordo com a FIG. 4 excepto que apenas quatro colunas foram colocadas em série e empacotadas com 20 kg de Novozymes Lipozyme® TL IM cada uma, para um total de 80 kg de enzima. Neste exemplo utilizou-se o mesmo produto de enzima imobilizada que foi utilizado em cada um dos quatro exemplos anteriores. O processo industrial é operado num modo contínuo onde quatro reactores são colocados em série de acordo com a FIG. 4. Os reactores são designados por "A", "B", "C" e "D" na instalação industrial da esquerda para a direita. Uma sequência de reactor "CDBA" significa que o reactor "C" é o primeiro reactor a entrar em contacto com o material de lípido seguido pelos reactores "D", "B" e "A". O reactor "C" seria o reactor que tem estado em linha durante mais tempo, enquanto o reactor "A" seria empacotado com enzima nova. A configuração de reactor durante este ensaio foi "ABCD". Antes do ensaio deste Exemplo 5, os reactores tinham processado 10 toneladas de um óleo de base desodorizado para satisfazer as especificações de produto. Neste exemplo de controlo, a configuração industrial não foi equipada com um 43 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ sistema de pré-tratamento, nem se utilizou um auxiliar de processo em qualquer das colunas. Uma quantidade do mesmo óleo que foi utilizado nos Exemplos 1-4 acima foi mantida num tanque à temperatura de liquido (geralmente 70-100°C), e foi bombeada a um caudal constante de 200 kg/h através de um permutador de calor para arrefecer o óleo a 70°C, e depois através da série de colunas empacotadas para entrar em contacto com a enzima. A Tabela 15 abaixo mostra as propriedades do óleo antes do tratamento enzimático e a Tabela 16 mostra as propriedades do óleo após o tratamento enzimático sem qualquer pré-tratamento.

Tabela 15 ANÁLISES ANTES DE EIE (após branqueamento tratamento) ESPECIFICAÇÃO FFA (% como oleico) 0,17 Máx. 0,15 Fósforo (ppm) 1,05 Máx. 5,0 índice de anisidina - Máx. 2,0 Ferro (ppm) Máx. 0,2 Cobre (ppm) - Máx. 0,05 Níquel (ppm) abaixo do limite de detecção Máx. 0,2 Valor de peróxido (meq/Kg) 0,0 Máx. 1,0 Ponto de gota (°C) 55,1 * 53,0-55,0 Sabão (ppm) 0,0 Máx. 5,0 Sólidos-SFC (%) 10,0°C 94,9 94,0-96,0 20,0°C - 89,0-91,0 co o o o o - 65,0-67,0 35,0°C - 52,0-54,0 O O 0 O 4b, 4 * 44,0-46,0 O o o o LO 35,1 * 32,0-34,0 O 0 o LO LO 18,9 18,0-20,0 O 0 o o LO 0,0 0,0 Humidade (%) 0,007 Máx. 0,02 44 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ

Tabela 16 APÓS ΞΙΞ Dia 1 Dia 2 Dia 2 Dia 3 Dia 4 ESPEC. Caudal (kg/h) 200 200 170 170 170 FFA (% como oleico) 0,98 - 0,67 0,52 0,75 - Ponto de gota (°C) 48,7* 48,2* 49,2* 51,6* 47,8* 45,0-47,0 Sólidos-SFC(%)10,0°C 96,1 96,6 96,5 96,5 96,3 96,0-98,0 21,1°C 88,7* 92,4 92,5 92,4 90,1 91,0-93,0 26,7 °C 76,2* 79,4* 80,5 80,0 76,8* 80,0-82,0 33,3°C 52,0* 53,8* 55,9 55,4 51,1* 54,0-56,0 co -J co 0 o 31,1* 34, 0 37,2* 38,9* 31,5* 32,0-34,0 O O O O 24,8* 26,0* 27,9* 33,4* 23,7 22,0-24,0 O 0 o LO 8,2* 9,5* 12,7* 16,6* 7,5* 4,0-6,0

Foram processadas 20 toneladas de óleo misturado durante os quatro dias do ensaio do processo. O fluxo de óleo foi reduzido ao dia dois numa tentativa para produzir material que satisfizesse a especificação de produto. O processo foi interrompido após quatro dias porque o produto não satisfazia as especificações requeridas. A produtividade ou conversão para este período de ensaio é zero (kg/g), porque não foi produzido qualquer óleo que satisfizesse as especificações de produto.

Exemplo 6

Processo industrial com pré-tratamento de sílica O processo industrial com sílica foi configurado do mesmo modo como no Exemplo 5, excepto quando cada um dos reactores requereu nova enzima, foram empacotados com 20 kg de Novozymes Lipozyme® TL IM seguidos por 3 kg de sílica cromatográfica substancialmente isenta de humidade (SP 535-10065 vendida pela W. R. Grace), i.e., cada coluna foi empacotada como uma coluna do Tipo "2" na FIG. 5, com a sílica substancialmente isenta de humidade utilizada como o auxiliar de processo. O processo continuou a operar até cada coluna ter sido re-empacotada para ser uma coluna do Tipo "2", e depois iniciou-se a avaliação para este Exemplo. Lotes da mesma mistura de óleo utilizada dos Exemplos 1-5 acima foram bombeados através do sistema a um caudal constante de 200 kg/h no primeiro dia e 170 kg/h para cada dia subsequente, a uma temperatura de 70°C, o óleo entrando em contacto primeiro com a sílica e depois com a enzima em 45 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ cada uma das colunas. A Tabela 17 abaixo mostra as características da mistura de óleos utilizada neste exemplo conforme as amostras obtidas ao primeiro, ao sexagésimo nono e ao centésimo primeiro dia da avaliação antes do tratamento EIE e a Tabela 18 abaixo mostra as caracteristicas do óleo interesterifiçado conforme as amostras obtidas aos mesmos dias da avaliação.

Tabela 17 ANÁLISES ANTES DE EIE Dia 1 ANTES DE EIE Dia 69 ANTES DE EIE Dia 101 ESPECIFICAÇÃO FFA (% como oleico) 0,09 0, 112 0,15 Max, 0,15 Fósforo (ppm) 1,1 1,2 1,2 Max, 5,0 índice de anisidina 0, 0 0,0 0,0 Max, 2,0 Ferro (ppm) <0,1 <0, 1 <0,1 Max, 0,5 Cobre (ppm) <0, 02 <0,02 <0,02 Max, 0,5 Níquel (ppm) <0,5 <0,5 <0,5 Max, 0,5 Valor de peróxido (meq/Kg) 0, 0 0,0 0,0 Max, 2,0 Ponto de gota (°C) 55, 1 54, 7 56,3 54,0-56,0 Sabão (ppm) 0, 0 0,0 0,0 Max, 5,0 Sólidos-SFC (%) 10,0°C 95,5 95,5 95,3 93,0-96,0 21,1°C 90,7 90, 1 89,8 87,0-91,0 26,7°C 78,2 78,3 77,6 76,0-80,0 33,3 °C 57,2 56,3 56,4 55,0-59,0 co 00 o o 49,5 48,9 48,6 48,0-52,0 O o o o 45, 8 45,3 45,2 44,0-48,0 O o o LO 37, 7 35, 1 35, 1 34,0-38,0 O o o o LO 20,3 19,5 18, 1 18,0-20,0 Humidade (%) 0, 0 0,0 0,0 0,01 46 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ

Tabela 18 APÓS ΞΙΞ Dia 1 Dia 69 Dia 101 ESPECIFICAÇÃO Caudal (kg/h) 200 174 172 FFA (% como oleico) 0, 70 0,46 0,62 Valor de peróxido (meq/Kg) 0,0 0,0 0,0 Ponto de gota (°C) 48,7 47,5 48, 8 46,0-49,0 Sólidos-SFC (%) 100°C 96,7 96,8 96, 7 Min. 95,0 21,1°C 93,6 93,9 93,6 88,0-94,0 26,7°C 83,2 83,6 82, 7 76,0-84,0 33,3 °C 59,5 56,7 57, 6 52,0-58,0 37,8°C 33,2 32,6 32,2 29,0-36,0 0^ O o o O 23,1 22,3 22,3 20,0-26,0 O o o LO 8,5 * 6,3 5, 8 4,0-7,0

De modo a determinar a produtividade da enzima que está a ser utilizada num sistema em continuo, foi definido um "ciclo" para cada coluna. Um ciclo consiste de um novo reactor a ser ligado como sendo o quarto, depois o terceiro, 0 segundo e finalmente o primeiro reactor na série. O ciclo 1 abaixo na Tabela 19 é o ciclo para o reactor "A", i.e. para o reactor A o ciclo 1 vai desde o Dia 1 até ao Dia 69. De cada vez que a sequência do reactor foi alterada como se mostra na Tabela 19, seguiu-se o procedimento como descrito acima em relação à FIG. 4 e o caudal através do sistema permaneceu constante.

Tabela 19

Data de início Data de Fim Sequência de reactores Produto produzido (kg) Ciclo 1 2 3 4 Dia 1 Dia 6 BCDA 28 00 Dia 6 Dia 28 CDAB 86 000 Dia 28 Dia 33 D ABC 20 000 Dia 33 Dia 69 ABC D 56 000 Dia 69 Dia 76 BCDA 29 000 Dia 76 Dia 90 CDBA 61 000 Dia 90 Dia 121 D ABC 137 500 A produtividade para o Ciclo 1 foi calculada como a soma de todo o óleo bombeado durante o tempo que o reactor esteve 47 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ em linha (190 000 kg) a dividir pela quantidade de enzima com qual o óleo esteve em contacto (80 kg), resultando numa produtividade de 2,38 kg de óleo por grama de enzima. A produtividade de todos os ciclos é apresentada na Tabela 20. Pode-se observar que todos estes valores são melhorias substanciais em relação aos processos da especialidade anterior dos Exemplos 1-3, e mesmo em relação ao processo à escala laboratorial do Exemplo 5.

Tabela 20

Ciclo Produção total (kg) Enzima total (kg) Produtividade (kg/g) 1 190 000 80 2,38 2 191 000 80 2,38 3 166 000 80 2,08 4 283 000 80 3,54

As diferenças na produtividade durante o ensaio podem ser atribuídas a períodos em que o sistema de interesterificação enzimática não foi utilizado durante períodos de tempo para manutenção da instalação e para paragens operacionais da instalação. Nos reactores industriais espera-se atingir uma produtividade de cerca de 3,5 kg/g para uma utilização de enzima de 100% e quando os reactores de pré-tratamento do tipo geralmente indicado como coluna Tipo "3" na FIG. 5 são colocados em linha. Os exemplos demonstram claramente a utilidade do sistema de múltiplos reactores e as vantagens inesperadas de uma sílica substancialmente isenta de humidade como um auxiliar de processamento de pré-tratamento para melhoria e comercialização económica de um processo enzimático contínuo.

Foram aqui revelados um método e uma instalação para o tratamento enzimático contínuo de uma composição contendo lípido, preferivelmente com um sistema de pré-tratamento, onde quer o tratamento quer o pré-tratamento quer ambos ocorrem numa pluralidade de módulos de tratamento ligados em série, os módulos dispostos de um modo tal que um deles pode ser retirado da linha enquanto o sistema está em operação, assegurando-se desse modo a operação em contínuo. O método e 48 ΕΡ 2 094 824/ΡΤ instalação prolongam significativamente a vida da enzima e proporcionam uma utilização mais eficiente da totalidade da enzima nos módulos de tratamento. 0 invento que é definido pelas reivindicações compreende ainda um processo EIE utilizando um auxiliar de processo de pré-tratamento com sílica substancialmente isenta de humidade, utilizado quer num reactor ou sistema de pré-tratamento separado, quer colocado sobre a enzima em cada coluna de reacção.

Lisboa, 2013-09-19

Claims

ΕΡ 2 094 824/ΡΤ 1/5 REIVINDICAÇÕES 1. Método para tratamento enzimático contínuo de uma composição contendo lípido a um caudal substancialmente constante, o método compreendendo os passos de (a) proporcionar uma matéria-prima contendo lípido, (b) pôr em contacto a referida matéria-prima com um primeiro auxiliar de processamento para pré-tratar a matéria-prima para obter uma matéria-prima pré-tratada, (c) fazer passar a referida matéria-prima pré-tratada a um caudal substancialmente constante através de um sistema de tratamento compreendendo uma pluralidade de reactores de leito fixo contendo enzima ligados uns aos outros em série, onde a velocidade de reacção não diminui substancialmente à medida que a referida matéria-prima prossegue através dos reactores, e (d) retirar temporariamente um dos referidos reactores de leito fixo da referida série enquanto o caudal da matéria-prima permanece substancialmente constante através do sistema de tratamento, onde o primeiro auxiliar de processamento compreende sílica possuindo um tamanho de poro médio superior a 150 angstrõm, e menos do que 10% em peso de voláteis, e onde a proporção em peso de sílica para enzima não é superior a 50%.
2. Método da reivindicação 1, onde o referido auxiliar de processamento está disposto em pelo menos um dos referidos reactores de leito fixo contendo enzima.
3. Método da reivindicação 2, onde o referido auxiliar de processamento está disposto por cima da referida enzima no referido pelo menos um reactor de leito fixo contendo enzima.
4. Método da reivindicação 1, onde o referido auxiliar de processamento está disposto num sistema de pré-tratamento . ΕΡ 2 094 824/ΡΤ 2/5
5. Método da reivindicação 4, onde o referido sistema de pré-tratamento compreende pelo menos um reactor de leito fixo.
6. Método da reivindicação 5, onde o referido sistema de pré-tratamento compreende uma pluralidade de reactores de leito fixo em série, o método compreendendo o passo adicional de retirar temporariamente um dos referidos reactores de leito fixo de pré-tratamento da referida série enquanto o caudal da matéria-prima permanece substancialmente constante através do referido sistema de pré-tratamento.
7. Método da reivindicação 1, onde a referida enzima é seleccionada entre uma ou mais do grupo consistindo de lipase; esterase; acilase; aquelas enzimas que facilitam reacções de acidólise, reacções de transesterificação, síntese de éster, ou reacções de permuta de éster; enzimas possuindo actividade de fosfolipase ou protease, incluindo actividade de hidrolase termoestável ou termotolerante; e polinucleótidos.
8. Método da reivindicação 1, onde a referida enzima é derivada de um ou mais do grupo consistindo de Achromobacter, Alcaligenes, Aspergillus, Bacillus, Candida, Chromobacterium, Coryraebacterium, Geotrichum, Humicolo, Humicora, Mucor, Penicillium, Pseudomonas, Rhizomucor, Rhizopus, Staphylococcus, Thermomyces e Torulopsis.
9. Método da reivindicação 8, onde a referida enzima é seleccionada entre o grupo consistindo de Mucor mihei, Pseudomonas fluorescens, Rhizopus delemar, Candida cylindracea, Penicillium cyclopium e Thermomyces lanuginosus.
10. Método da reivindicação 1, onde a referida sílica é seleccionada entre uma ou mais do grupo consistindo de sílica cromatográfica, sílica fundida, sílica precipitada, sílica fumada, sílica coloidal, sílica amorfa, hidrogel de sílica, e aluminossilicato de sódio. ΕΡ 2 094 824/ΡΤ 3/5
11. Método da reivindicação 10, onde a referida sílica contém menos do que 5% em peso de voláteis.
12. Método da reivindicação 10, onde a referida sílica quando analisada numa base seca é pelo menos 95% de S1O2 ou pelo menos 99% de Si02.
13. Método da reivindicação 10, onde o referido produto de sílica tem um tamanho de poro médio superior a 160 angstrõm.
14. Método da reivindicação 10, onde a referida sílica tem um pH inferior a 7,0.
15. Método da reivindicação 1, onde a referida matéria-prima contendo lípido não é desodorizada antes de ser utilizada no método.
16. Método da reivindicação 1, onde a referida matéria-prima contendo lípido contém um ou mais óleos ou gorduras seleccionados entre o grupo consistindo de óleo de canola, óleo de rícino, óleo de coco, óleo de coentros, óleo de milho, óleo de algodão, óleo de avelã, óleo de cânhamo, óleo de linhaça, óleo de limnanto, azeite, óleo de palma, óleo de palmiste, óleo de amendoim, óleo de colza, óleo de farelo de arroz, óleo de açafroa, óleo de sasanqua, óleo de soja, óleo de semente de girassol, "tall oil", óleo tsubaki, variedades de óleos "naturais" possuindo composições de ácido gordos alteradas através de Organismos Geneticamente Modificados ou de "melhoramento" tradicional tais como óleos de baixo teor insaturado, de elevado teor oleico ou baixo teor linolénico, óleo vegetal, arinca, óleo de peixe-vela, óleo de fígado de bacalhau, óleo de peixe-relógio, óleo de sardinha, óleos de arenque, banha de porco, sebo, e misturas de quaisquer dos anteriores.
17. Método da reivindicação 1, onde a referida matéria-prima compreende materiais lípidos que foram ou refinados e branqueados; ou refinados, branqueados e quer totalmente quer parcialmente hidrogenados; ou fraccionados, refinados e branqueados. ΕΡ 2 094 824/ΡΤ 4/5
18. Método da reivindicação 1, onde a referida enzima opera com uma actividade de pelo menos 1,0 kg de óleo/g de enzima ou de pelo menos 1,5 kg de óleo/g de enzima ou de pelo menos 1,8 kg de óleo/g de enzima.
19. Sistema para o tratamento continuo de uma composição contendo lípido, o sistema compreendendo uma entrada de matéria-prima, uma saída de produto, uma pluralidade de reactores de leito fixo contendo enzima dispostos entre a referida entrada e a referida saída, meios para pré-tratamento da matéria-prima com um auxiliar de processamento antes da matéria-prima entrar em contacto com a referida pluralidade de reactores de leito fixo contendo enzima, e meios de comunicação de fluido ajustáveis para conectar os referidos reactores de leito fixo uns aos outros em série, tal que a matéria-prima flui para o interior do referido sistema através da referida entrada, depois através dos referidos reactores de leito fixo ligados em série, e finalmente para fora do referido sistema como um produto tratado através da referida saída, os referidos meios de comunicação de fluido compreendendo uma pluralidade de válvulas que podem ser operadas de modo a permitir que um dos referidos reactores de leito fixo seja retirado da linha enquanto o outro reactor ou reactores de leito fixo na referida série permanecem em comunicação de fluido com o referido sistema, enquanto o fluxo da composição contendo lípido através do referido sistema permanece substancialmente constante, e a velocidade de reacção não diminui substancialmente à medida que a matéria-prima prossegue através dos reactores, onde o auxiliar de processamento compreende sílica possuindo um tamanho de poro médio superior a 150 angstrõm, e menos do que 10% em peso de voláteis, e onde a proporção em peso de sílica para enzima não é superior a 50%.
20. Sistema da reivindicação 19 compreendendo adicionalmente meios para pré-tratamento da referida composição contendo lípido com um auxiliar de processo antes de a composição entrar em contacto com a referida enzima em ΕΡ 2 094 824/ΡΤ 5/5 pelo menos um da referida pluralidade de reactores de leito fixo.
21. Sistema da reivindicação 20, onde o referido auxiliar de processo compreende uma sílica substancialmente isenta de humidade.
22. Método da reivindicação 1 ou sistema da reivindicação 21, onde a proporção de sílica para enzima é não superior a 25%.
23. Sistema da reivindicação 20, onde os referidos meios para pré-tratamento da referida composição contendo lípido compreendem uma quantidade do referido auxiliar de processo disposta em pelo menos um da referida pluralidade de reactores de leito fixo tal que a composição contendo lípido que flui para o interior do referido reactor entra em contacto com o referido auxiliar de processo antes de entrar em contacto com a referida enzima aí disposta ou onde os referidos meios para pré-tratamento da referida composição contendo lípido compreendem um ou mais reactores de pré-tratamento contendo uma quantidade do referido auxiliar de processo, os referidos um ou mais reactores de pré-tratamento dispostos em série com e a montante da referida pluralidade de reactores de leito fixo.
24. Método da reivindicação 1, onde a referida matéria-prima contendo lípido contém óleo de canola de elevado teor oleico, óleo de soja de baixo teor linolénico ou óleos de girassol de elevado teor esteárico. Lisboa, 2013-09-19