SK9325Y1

SK9325Y1 - Prírodný vanilín

Info

Publication number: SK9325Y1
Application number: SK500072021U
Authority: SK
Inventors: Hubert Gayet; Denis Revelant; Martine Vibert
Original assignee: Rhodia Operations
Priority date: 2013-01-24
Filing date: 2014-01-20
Publication date: 2021-09-29
Also published as: US20170204039A1; EP3831802A3; CN104955795A; CN108084005B; DE14712214T1; JP2016508482A; EP2948424B1; PT2948424T; ES2796555T3; CN104955795B; US10017444B2; US20160039732A1; WO2014114590A1; JP6647335B2; CN108084005A; JP2018135353A; DE202014011470U1; US9617198B2; SK500072021U1; EP2948424A1

Abstract

Technické riešenie sa týka prírodného vanilínu, ktorý je získaný fermentáciou s čistotou vyššou alebo rovnajúcou sa 96 %, výhodne vyššou alebo rovnajúcou sa 98 %.

Description

Oblasť techniky

Predložené technické riešenie sa týka prírodného vanilínu.

Doterajší stav techniky

Vanilín sa dá získať dvoma rôznymi spôsobmi:

- takzvaný prírodný spôsob založený na biotechnologickom postupe zahŕňajúcom najmä kultiváciu mikroorganizmov (huby, baktérie atď.) schopných umožniť biotransformáciu fermentačného substrátu na vanilín. ZEP0885968 a EP0761817 je známy najmä taký spôsob, pri ktorom je fermentačným substrátom kyselina ferulová. Výsledkom tohto spôsobuje príprava vanilínu nazývaného prírodný vanilín;

- takzvaný syntetický spôsob zahŕňajúci bežné chemické reakcie vychádzajúce z guajakolu bez zásahu mikroorganizmov. Výsledkom tohto spôsobuje príprava vanilínu nazývaného syntetický vanilín.

V súčasnosti sa prírodný vanilín získaný takzvaným prírodným spôsobom čistí extrakciou rozpúšťadlom a následnou kryštalizáciou. Výsledkom tohto spôsobu je vanilín s hraničnou charakteristikou: stredná čistota, zafarbenie a výťažok rádovo 90 %. Nevýhodou kroku kryštalizácie je použitie organických rozpúšťadiel. Aj keď je použitie týchto rozpúšťadiel povolené, z hľadiska toxikologického a/alebo environmentálneho predstavujú nevýhodu.

V súčasnosti ale nie je nikto schopný poskytnúť spôsob čistenia prírodného vanilínu, ktoiý nevyžaduje použitie organického rozpúšťadla pri kryštalizácii.

Spôsoby čistenia syntetického vanilínu destiláciou sú známe, ale výstupný prúd na konci spôsobu prípravy vanilínu prírodným alebo syntetickým spôsobom je dosť odlišný. Výstupný prúd na konci spôsobu prípravy prírodného vanilínu typicky obsahuje prírodný vanilín, vanilínový alkohol a rozpúšťadlo, výhodne potravinárske rozpúšťadlo, napríklad etylacetát. Tento výstupný prúd môže tiež zahŕňať kyselinu vanilínovú, kyselinu ferulovú, guajakol, kyselinu benzoovú, diméry a triméry, deriváty guajakolu a vodu. Prúd na výstupe zo spôsobu prípravy syntetického vanilínu typicky zahrnuje syntetický vanilín, orto-vanilín, triméry, guajakol a DFG (Diformaldehyd guajakol). Spôsob zachytávania týchto rôznych prúdov je preto odlišný.

Podstata technického riešenia

Cieľom tohto technického riešenia je preto poskytnúť prírodný vanilín, ktoiý nevyžaduje použitie rozpúšťadla na čistenie.

Ďalším cieľom predloženého technického riešenia je poskytnúť prírodný vanilín získaný spôsobom, ktoiý je ľahko implementovateľný a ktoiý je možné uskutočňovať kontinuálne, aby bol kompatibilný s priemyselnými postupmi. Konkrétne sa predkladané technické riešenie snaží poskytnúť prírodný vanilín s výťažkom vyšším ako 90 %, výhodne vyšším ako 95 %.

Ďalším cieľom predloženého technického riešenia je poskytnúť prírodný vanilín podľa požadovaných charakteristík: veľmi čistý prírodný vanilín, napríklad s čistotou vyššou alebo rovnajúcou sa 99 %; alebo prírodný vanilín nižšej čistoty, napríklad s čistotou 96 až 98,9 %, ktoiý má v dôsledku prítomnosti určitých nečistôt organoleptické vlastnosti odlišné od vlastností veľmi čistého prírodného vanilínu a ktoré sú podobné organoleptickým vlastnostiam vanilkového struku. Spôsob podľa technického riešenia teda vý hodne umožňuje regulovať hladinu zvyškových nečistôt, najmä tých, ktoré majú pozitívny vplyv na organoleptickú kvalitu konečného prírodného vanilínu.

Pretože prírodný vanilín je produkt citlivý na teplo (najmä kvôli tvorbe trimérov zahriatím vanilínu), ďalším cieľom predloženého technického riešenia je poskytnúť spôsob čistenia, ktoiý zachová všetky vlastnosti vanilínu.

Bolo by tiež výhodné poskytnúť spôsob čistenia prírodného vanilínu, ktoiý je ohľaduplnejší k životnému prostrediu a ktoiý umožňuje získať veľmi čistý a veľmi slabo zafarbený prírodný vanilín bez degradácie jeho vlastností.

Ešte ďalšie ciele technického riešenia budú zrejmé po prečítam nasledujúceho opisu.

Prírodný vanilín podľa technického riešenia a získaný spôsobom podľa technického riešenia je prírodnou aromatickou látkou podľa článku 9.2.c) nariadenia EC1334/2008. To znamená teda aromatickou látkou získanou fýzikálnymi, enzymatickými alebo mikrobiologickými postupmi z časti látok rastlinného, zvieracieho alebo mikrobiologického pôvodu v danom stave alebo po ich transformácii pre ľudskú spotrebu jedným alebo viaceíými tradičnými postupmi prípravy potravín. Prírodná aromatická látka je látka, ktorá je prirodzene prítomná a bola identifikovaná v prírode.

Technické riešenie sa preto týka spôsobu čistenia prírodného vanilínu, ktoiý zahrnuje najmenej jeden krok, v ktorom sa prírodný vanilín odparuje.

SK 9325 Υ1

Prihlasovateľ prekvapivo zistil, že nový spôsob čistenia prírodného vanilínu umožňuje získať produkt s čistotou vyššou alebo rovnajúcou sa 99 % hmotn. a s farbou s hodnotou menšou alebo rovnajúcou sa 200 Hazen v 10 % (% hmotn.) etanolovom roztoku.

Tento spôsob umožňuje, najmä keď sa použije na východiskový prírodný vanilín so stupňom čistoty v rozmedzí od 95 do 99 % hmotn., získať veľmi slabo zafarbený vanilín s výťažkom vyšším alebo rovnajúcim sa 95 % hmotn. vzhľadom na počiatočné množstvo vanilínu prítomné vo východiskovom produkte.

V kontexte tohto technického riešenia sa pod pojmom „spôsob výroby prírodného vanilínu“ rozumejú spôsoby prípravy vanilínu biotechnologickými postupmi. Takéto spôsoby zahŕňajú najmä kultiváciu mikroorganizmu schopného umožniť biotransformáciu fermentačného substrátu na vanilín. Z EP0885968 a EP0761817 je najmä známy taký spôsob, v ktorom je fermentačným substrátom kyselina ferulová.

V kontexte tohto technického riešenia sa pod pojmom „prírodný vanilín“ rozumie vanilín získaný opísanými spôsobmi prípravy.

V kontexte tohto technického riešenia termín „ultraľahké nečistoty“ alebo „ultraľahký“ znamená zlúčeniny, ktoiých prchavosť je vyššia ako prchavosť prírodného vanilínu za daných tlakových a teplotných podmienok. Pomer tlaku pár ultraľahkých látok k tlaku pár vanilínu je medzi 60 a 200 pri teplote 134 °C (alebo pri destilačnej teplote). Z ultraľahkých nečistôt možno spomenúť etylacetát.

Pojem „ľahké nečistoty“ alebo „ľahké“ znamená zlúčeniny, ktoiých relatívna prchavosť je medzi uvažovanou prchavosťou ultraľahkých látok a prchavosťou prírodného vanilínu za daných tlakových a teplotných podmienok. Z ľahkých nečistôt možno spomenúť kyselinu benzoovú a guajakol.

Pojem „ťažké nečistoty“ alebo „ťažké“ znamená zlúčeniny, ktoiých relatívna prchavosť je za daných tlakových a teplotných podmienok nižšia ako relatívna prchavosť prírodného vanilínu. Pomer tlaku pár ťažkých látok k tlaku pár vanilínu je medzi 0,3 a 0,7 pri teplote 150 °C (alebo pri destilačnej teplote). Z ťažkých nečistôt možno spomenúť diméry, triméry vanilínu (to znamená zlúčeniny, ktoré majú hlavný reťazec s dvoma, respektíve tromi fenylovými skupinami, pričom diméry sú výhodne vybrané z difenylmetánov), vanilínový alkohol, kyselinu vanilínovú, kyselinu ferulovú, benzoáty, najmä benzoát sodný, deriváty guajakolu, napríklad 4-metylguajakol a 4-etylguajakol.

Všeobecne možno povedať, že prchavosť je schopnosť látky sa odparovať.

V prvom aspekte sa predkladané technické riešenie týka spôsobu čistenia prúdu, ktoiý je výstupom zo spôsobu výroby prírodného vanilínu, pričom uvedený prúd obsahuje prírodný vanilín a aspoň vanilínový alkohol, destiláciou umožňujúcou oddelenie prírodného vanilínu od vanilínového alkoholu.

Na konci spôsobu prípravy prírodného vanilínu sa získa prúd kvapaliny Fi obsahujúci prírodný vanilín, ultraľahké látky, ľahké látky a ťažké látky. V konkrétnom uskutočnení ultraľahké látky predstavujú od 50 do 90 % hmotn. prúdu Fi, ľahké látky predstavujú od 0,1 do 10 % hmotn. prúdu Fi, ťažké látky predstavujú od 0,1 do 15 % hmotn. prúdu Fi, prírodný vanilín predstavuje od 5 do 35 % hmotn. prúdu Fi. Výhodne, ultraľahké látky predstavujú od 60 do 80 % hmotn. prúdu Fi, ľahké látky predstavujú od 0,5 do 5 % hmotn. prúdu Fi, ťažké látky predstavujú od 1 do 10 % hmotn. prúdu Fi, prírodný vanilín predstavuje 10 až 30 % hmotn. Fi.

Zloženie výstupného prúdu Fi je uvedené ako indikácia a spôsob podľa technického riešenia je vhodný aj pre zmesi obsahujúce viac alebo menej prírodného vanilínu.

V konkrétnom uskutočnení prúd Fi najmä obsahuje:

- od 5 do 35 % hmotn. prírodného vanilínu, najmä od 10 do 30 % hmotn.;

- od 0,05 do 10 % hmotn. vanilínového alkoholu, najmä od 0,1 do 5 % hmotn.;

- od 0,0 do 2 % hmotn. kyseliny vanilínovej, najmä od 0,01 do 0,6 % hmotn.;

- od 0,0 do 2 % hmotn. kyseliny ferulovej, najmä od 0,01 do 0,9 % hmotn.;

- od 0,0 do 2 % hmotn. guajakolu, najmä od 0,01 do 0,6 % hmotn.;

- od 0,0 do 5 % hmotn. dimérov a trimérov, výhodne od 0,05 do 5 % hmotn. dimérov a trimérov, najmä od 0,1 do 5 % hmotn.; diméry a triméry sú zlúčeniny, ktoré majú hlavný reťazec s dvoma alebo tromi fenylovými skupinami, pričom diméry sú výhodne vybrané z difenyImetánov;

- od 0,0 do 5 % hmotn. rôznych organických zlúčenín, ktoré sa tiež biosyntetizujú (ako napríklad 4-metylguajakol, 4-etylguajakol a/alebo 4-vinylguajakol), výhodne od 0,01 do 5 % hmotn., najmä od 0,05 do 1 % hmotn.;

- od 0,0 do 10 % hmotn. kyseliny benzoovej, výhodne od 0,01 do 10 % hmotn. kyseliny benzoovej, predovšetkým od 0,05 do 5 % hmotn.;

- od 0,0 do 5 % hmotn. vody, výhodne od 0,01 do 5 % hmotn. vody, najmä od 0,05 do 3 % hmotn.;

- zvyšok do 100 % hmotn. predstavuje potravinové rozpúšťadlo, napríklad etylacetát.

Výhodne je prevádzkový tlak počas destilácie medzi 2 a 10 mbar, výhodne medzi 3 a 6 mbar, napríklad je to 4 mbar.

V kontexte predkladaného technického riešenia pojem „prevádzkový tlak“ znamená tlak v hornej časti destilačnej kolóny.

SK 9325 Υ1

Výhodne by mal byť pokles tlaku v destilačnej kolóne čo najmenší. Výhodne je pokles tlaku medzi 1 a 10 mbar, výhodne medzi 2 a 8 mbar, napríklad pokles tlaku je 3 alebo 4 mbar.

V kontexte predkladaného technického riešenia, pokiaľ nie je uvedené inak, výraz „zahrnutý medzi x a y“ zahrnuje hodnoty x a y. V rámci technického riešenia tento výraz znamená aj „od x do y“.

V spôsobe podľa technického riešenia sa používa jedna alebo viacero destilačných kolón.

Destilačné kolóny výhodne obsahuje 7 až 40 teoretických poschodí, výhodne 12 až 30 teoretických poschodí.

Výhodne spôsob podľa technického riešenia umožňuje získať prírodný vanilín s čistotou vyššou alebo rovnajúcou sa 96 %, výhodne vyššou alebo rovnajúcou sa 98 %.

V jednom uskutočnení spôsob podľa technického riešenia umožňuje získať veľmi čistý prírodný vanilín, najmä s čistotou vyššou alebo rovnajúcou sa 99 % a výhodne obsahujúci menej ako 1 000 ppm vanilínového alkoholu. Toto uskutočnenie je možné dosiahnuť úpravou parametrov destilácie.

V ďalšom uskutočnení spôsob podľa technického riešenia umožňujúci získať prírodný vanilín nižšej čistoty, napríklad s čistotou 96 až 98,9 % a obsahujúci nečistoty, poskytuje prúd získaného prírodného vanilínu s organoleptickými vlastnosťami odlišnými od vlastností veľmi čistého prírodného vanilínu a s podobnými vlastnosťami vanilkového struku. V tomto uskutočnení môže výstupný prúd prírodného vanilínu obsahovať až 3 % hmotn. nečistôt. Medzi nečistotami sa nájde väčšinou vanilínový alkohol a diméry a/alebo triméry, najmä difenylmetány, ktoré môžu predstavovať až 1 % hmotn. prúdu, a v menšine kyselina vanilínová, guajakol, kyselina benzoová a biosyntetizované organické zlúčeniny, ktoré môžu byť v prúde prítomné až do 500 ppm. Toto uskutočnenie je možné dosiahnuť úpravou parametrov destilácie.

V rámci spôsobu podľa technického riešenia môže dôjsť k chemickej reakcii trimerizácii vanilínu, ktorá ovplyvňuje výťažok vanilínu.

Spôsob čistenia prírodného vanilínu destiláciou podľa predloženého technického riešenia sa môže uskutočňovať rôznymi postupmi:

- prerušovanou dávkovou destiláciou;

- kontinuálnou destiláciou alebo

- kontinuálnou destiláciou na deliacej kolóne („kolóna s deliacimi stenami“ - DWC).

Prerušovaná dávková destilácia

V jednom uskutočnení sa spôsob podľa technického riešenia uskutočňuje prerušovanou dávkovou destiláciou. Postup potom zahrnuje rôzne operácie jednotkovej destilácie, ktoré umožňujú separované oddelenie vanilínu od ultraľahkých látok, ľahkých látok a ťažkých látok.

Pri prerušovanom dávkovom postupe sa prúd Fi zavádza do destilačnej kolóny.

Tento postup umožňuje regeneráciu, ktorej výsledkom je:

- prvá frakcia ultraľahkých látok;

- druhá frakcia ľahkých látok, ktoré prípadne obsahujú prírodný vanilín v nízkej koncentrácii;

- tretia frakcia ako prúd obsahujúci prírodný vanilín a

- destilačná báza obsahujúca ťažké látky, ktorá pravdepodobne obsahuje prírodný vanilín v nízkej koncentrácii.

V tomto uskutočnení sa pod pojmom „nízka koncentrácia“ rozumie koncentrácia výhodne najviac 10 % hmotn., výhodne najviac 5 % hmotn., napríklad najviac 3 % hmotn. vztiahnuté na celkovú hmotnosť frakcie.

Prvá, druhá a tretia frakcia sa môžu výhodne izolovať kondenzáciou s použitím bežných zariadení známych odborníkom v odbore.

Odborníci v odbore sú dokonale schopní nastaviť parametre destilácie, ako sú najmä priemer kolóny, výška kolóny a náplň. Jednoducho je potrebné brať do úvahy nasledujúce. Veľkosť (najmä priemer) destilačných kolón závisí od cirkulujúceho prietoku a vnútorného tlaku. Ich dimenzovanie sa preto uskutoční hlavne podľa prietoku zmesi, ktorá sa má spracovať. Je potrebné poznamenať, že kolóna môže byť naplnená bez ohľadu na poschodia odporúčanými alebo dostupnými náplňami, ako je odborníkom v odbore známe. Len čo je stanovené zariadenie, odborník v odbore upraví prevádzkové parametre kolóny.

Výhodne destilačná kolóna obsahuje od 7 do 30 teoretických poschodí, výhodne od 5 do 15 teoretických poschodí, napríklad 7 až 10 teoretických poschodí.

Výhodne je náplňou kolóny tkaná náplň s povrchovou plochou 400 až 600 m²/m³.

Tento destilačný proces umožňuje získať prírodný vanilín s výťažkom 90 % až 95 %, výhodne 90 % až 93 %.

V jednom uskutočnení spôsob podľa technického riešenia umožňuje získať veľmi čistý prírodný vanilín, najmä s čistotou vyššou alebo rovnajúcou sa 99 % a výhodne obsahujúci menej ako 1 000 ppm vanilínového alkoholu.

V ďalšom uskutočnení spôsob podľa technického riešenia umožňujúci získať prírodný vanilín nižšej čistoty, napríklad s čistotou 96 až 98,9 % a obsahujúci nečistoty, poskytuje prúd získaného prírodného vanilínu s organoleptickými vlastnosťami odlišnými od vlastností veľmi čistého prírodného vanilínu a s podobnými

SK 9325 Υ1 vlastnosťami vanilkového struku. V tomto uskutočnení môže výstupný prúd prírodného vanilínu obsahovať až 3 % hmotn. nečistôt. Medzi nečistotami sa nájde väčšinou vanilínový alkohol a diméry a/alebo triméry, najmä difenylmetány, ktoré môžu predstavovať až 1 % hmotn. prúdu, a v menšine kyselina vanilínová, guajakol, kyselina benzoová a biosyntetizované organické zlúčeniny, ktoré môžu byť v prúde prítomné až do 500 ppm.

Kontinuálna destilácia

V jednom uskutočnení sa spôsob podľa technického riešenia uskutočňuje kontinuálnou destiláciou.

□ Kontinuálna destilácia typu začiatok/koniec

V konkrétnom uskutočnení spôsob uskutočňovaný kontinuálnou destiláciou zahrnuje nasledujúce kroky:

a) v prvom kroku sa prúd Fi upraví, aby sa odstránili ultraľahké látky (prúd Fn) obsahujúce najmä etylacetát, takto získaný prúd obsahujúci prírodný vanilín, ľahké látky a ťažké látky sa nazýva prúd F₂;

b) v druhom kroku sa prúd F₂ zavádza do prvej destilačnej kolóny, čo umožňuje získať v destilačnej hlave prúd Fi₂ obsahujúci ľahké látky a prípadne obsahujúci nízku koncentráciu prírodného vanilínu a na v destilačnom dne prúd Fi₃ obsahujúci prírodný vanilín a ťažké látky, a prípadne nízku koncentráciu ľahkých látok;

c) prúd Fb sa kontinuálne privádza do druhej destilačnej kolóny, čo umožňuje získať v destilačnej hlave prúd Fu obsahujúci prírodný vanilín a v destilačnom dne prúd Fi₅ obsahujúci ťažké látky, a prípadne nízku koncentráciu prírodného vanilínu.

V tomto uskutočnení sa pod pojmom „nízka koncentrácia“ rozumie koncentrácia výhodne najviac 5 % hmotn., výhodne najviac 3 % hmotn., napríklad najviac 2 % hmotn., vztiahnuté na celkovú hmotnosť frakcie.

Podľa výhodného uskutočnenia schémy zakončenia/chvosta je najmenej časť prúdu Fi₅ zmiešaná s prúdom F14 tak, aby bolo možné meniť konečné zloženie prúdu vyčisteného prírodného vanilínu.

Výhodne prúd Fi₂ v destilačnej hlave z kroku b) zahrnuje ľahké látky, najmä kyselinu benzoovú, guajakol a prípadne nízku koncentráciu prírodného vanilínu.

Výhodne, destilačná kolóna z kroku b) obsahuje 20 až 35 teoretických poschodí, výhodne 23 až 30 teoretických poschodí. Destilačná kolóna z kroku b) obsahuje najmä 8 až 15 teoretických poschodí pre koncentračnú časť a 12 až 20 teoretických poschodí pre odsávaciu časť, výhodne 10 až 13 teoretických poschodí pre koncentračnú časť a od 13 do 17 teoretických poschodí pre odsávaciu časť.

Destilačnou kolónou z kroku b) môže byť destilačná kolóna vybavená konvenčnou náplňou s výškou 2 x 2 600 mm až 2 x 3 000 mm (2 600 mm až 3 000 mm pre každú z koncentračných a odčerpávacích sekcií). Náplň kolóny je výhodne tkaná náplň kvôli veľmi nízkym prevádzkovým tlakom.

V kolóne z kroku b) je prevádzkový tlak výhodne medzi 2 a 10 mbar, výhodne medzi 3 a 6 mbar. Pokles tlaku je výhodne 1 až 10 mbar, výhodne 1 až 8 mbar. Počas kroku b) je lýchlosť refluxu medzi 10 a 30, výhodne medzi 15 a 25.

Rýchlosť refluxu je definovaná pomerom prietoku materiálu znovu vstrekovaného z hlavy kolóny smerom dovnútra kolóny (t. j. prietok refluxu) a prietoku skutočne vystupujúceho na výstupe z hlavy kolóny.

Vstupné miesto prúdu F₂ sa volí spôsobom známym odborníkom v odbore, predovšetkým sa volí tak, aby sa zabránilo spätnému miešaniu. Výhodne je vstupné miesto v hornej časti sekcie odčerpávania.

Pomer rýchlosti destilácie (prietok Fi₂ k plniacej lýchlosti (prietok Fi₂) je výhodne od 0,05 do 0,5.

Rýchlosť refluxu je výhodne 1,4- až 3-násobok lýchlosti plnenia, napríklad je to 2-násobok lýchlosti plnenia.

Výhodne je v priebehu kroku b) teplota dna kolóny medzi 100 °C a 160 °C, najmä medzi 120 °C a 150 °C. Výhodne je počas kroku b) teplota v hornej časti (v hlave) kolóny medzi 80 °C a 120 °C, výhodne medzi 90 °Call0°C.

Čas zotrvania vanilínu na dne kolóny v kroku b) je medzi 30 minútami a 5 hodinami, sú to napríklad 3 hodiny.

Destilácia sa začne nastavením prietoku Fi₂ tak, aby sa udržiavala citlivá teplota, výhodne 100 až 160 °C. Teplotný rozdiel medzi hlavou (teplota pary) a dnom (teplota kvapaliny) je výhodne medzi 35 a 45 °C.

Na uskutočnenie destilácie v kroku b) je možné dodávať energiu na dne kolóny najmä prostredníctvom kotla so spalinovým filtrom alebo so zoškrabovým filtrom, rúrkového výmenníka s plášťom ohrievaného parou alebo teplonosnou tekutinou, pomocou ohrievacích špirál napájaných parou alebo teplonosnou tekutinou, alebo iným ekvivalentným zariadením, výhodne teplonosnou tekutinou. Energia na destiláciu sa výhodne do

SK 9325 Υ1 dáva pomocou kotla so spádovým režimom, rúrkového výmenníka s plášťom s núteným obehom alebo rúrkového termosyfónu s plášťom.

Prúd Fb zo spodnej časti (dna) kolóny na konci kroku b) sa odvádza do destilačnej kolóny z kroku c), ktorá sa tiež nazýva koncová kolóna.

Kolóna z kroku c) výhodne obsahuje od 10 do 30 teoretických poschodí, výhodne od 15 do 25 teoretických poschodí. Destilačná kolóna z kroku c) obsahuje najmä 4 až 14 teoretických poschodí pre odčerpávaciu (odsávaciu) časť a 6 až 16 teoretických poschodí pre koncentračnú časť.

Výhodne je kolóna z kroku c) vybavená napríklad objednanou tkanou náplňou. Vstupný bod prúdu Fb sa nachádza medzi piatym a pätnástym teoretickým poschodím začínajúc od základne destilačnej kolóny.

V kolóne z kroku c) je prevádzkový tlak výhodne medzi 2 a 10 mbar, výhodne medzi 3 a 6 mbar, napríklad 4 mbar. Pokles tlaku je výhodne 1 až 10 mbar, výhodne 1 až 8 mbar, napríklad 4 mbar. V priebehu kroku c) je rýchlosť refluxu medzi 2 a 10, výhodne medzi 2,5 a 6, je to napríklad 3.

Pomer rýchlosti destilácie (prietok Fi₄) k plniacej rýchlosti (prietok Fn) je výhodne od 0,5 do 0,95.

Rýchlosť refluxu je výhodne 1,4- až 3-násobok lýchlosti plnenia, napríklad je to 2-násobok rýchlosti plnenia.

Preferované je:

- prietok Fi je 150 až 220 kg/h;

- prietok Fn je 100 až 180 kg/h;

- prietok F₂ je 40 až 55 kg/h;

- prietok F12 je 3 až 6 kg/h;

- prietok Fb je 34 až 52 kg/h;

- prietok F14 je 20 až 60 kg/h.

Výhodne je v priebehu kroku c) teplota dna kolóny medzi 160 °C a 200 °C, najmä medzi 170 °C a 190 °C. Výhodne je počas kroku c) teplota v hornej časti (v hlave) kolóny medzi 100 °C a 160 °C, výhodne medzi 110 °Cal40 °C.

Čas zotrvania vanilínu na dne kolóny v kroku c) je medzi 15 minútami a 15 hodinami, výhodne medzi 30 minútami a 15 hodinami, výhodnejšie medzi 7 a 15 hodinami. Aby sa znížil čas zotrvania na medzi 15 minút a 8 hodín a obmedzila sa degradácia prírodného vanilínu, ktorý je citlivý na teplo, môže byť výhodné pridať varné kamienky do spodnej časti kolóny. Varné kamienky sú dobre známe odborníkom v odbore, môžu to byť najmä sklenené guľôčky.

Na uskutočnenie destilácie v kroku c) môže byť dodávame energie v spodnej časti kolóny zabezpečené najmä kotlom so spalinovým filtrom alebo so zoškrabovým filtrom, rúrkovým výmenníkom s plášťom ohrievaným parou alebo teplonosnou tekutinou, pomocou ohrievacích špirál napájaných parou alebo teplonosnou tekutinou, alebo iným ekvivalentným zariadením, výhodne teplonosnou tekutinou. Výhodne je energia na destiláciu dodávaná rúrkovým výmenníkom s plášťom s núteným obehom alebo výmenníkom so zoškrabovým filtrom.

V jednom uskutočnení spôsob podľa technického riešenia umožňuje získať veľmi čistý prírodný vanilín, najmä s čistotou vyššou alebo rovnajúcou sa 99 % a výhodne obsahujúci menej ako 1 000 ppm vanilínového alkoholu. Toto uskutočnenie je možné dosiahnuť prispôsobením parametrov destilácie, najmä potom pomerom rýchlosti destilácie F14 a lýchlosti dávkovania F₂, ktoiý je výhodne medzi 0,67 a 0,734.

V ďalšom uskutočnení spôsob podľa technického riešenia umožňujúci získať prírodný vanilín nižšej čistoty, napríklad s čistotou 96 až 98,9 % a obsahujúci nečistoty, poskytuje prúd získaného prírodného vanilínu s organoleptickými vlastnosťami odlišnými od vlastností veľmi čistého prírodného vanilínu a s podobnými vlastnosťami vanilkového struku. V tomto uskutočnení môže výstupný prúd prírodného vanilínu obsahovať až 3 % hmotn. nečistôt. Medzi nečistotami sa nájde väčšinou vanilínový alkohol a diméry a/alebo triméry, najmä difenylmetány, ktoré môžu predstavovať až 1 % hmotn. prúdu, a v menšine kyselina vanilínová, guajakol, kyselina benzoová a biosyntetizované organické zlúčeniny, ktoré môžu byť v prúde prítomné až do 500 ppm. Toto uskutočnenie je možné dosiahnuť úpravou parametrov destilácie, najmä potom pomerom lýchlosti destilácie F14 a lýchlosti dávkovania F₂, ktoiý je potom výhodne medzi 0,735 a 0,8.

Technické riešenie sa tiež týka zariadenia na implementáciu tohto spôsobu, ktoré obsahuje:

- prvé zariadenie 1 na separáciu ultraľahkých látok, najmä etylacetátu, z prúdu Fi vstupujúceho do uvedeného prvého zariadenia, pričom týmto prvým zariadením je najmä výmenník so spádovým filmom alebo dvojplášťový reaktor;

- prostriedok na pripojenie prvého zariadenia k prvej destilačnej kolóne 2 na prenos prúdu opúšťajúceho prvé zariadenie F₂ na smerom k uvedenej prvej kolóny;

- prvú destilačnú kolónu 2 na separáciu na jednej strane ľahkých látok a na druhej strane prírodného vanilínu a ťažkých látok, pričom uvedená prvá kolóna obsahuje vstup prúdu F₂ z prvého zariadenia a výstup na hornej časti (hlave) kolóny obsahujúci ľahké látky F12 a výstup v spodnej časti kolóny obsahujúci prírodný vanilín a ťažké látky Fb;

SK 9325 Υ1

- prostriedok na pripojenie prvej kolóny k druhej destilačnej kolóne 3 na prenos prúdu opúšťajúceho dno prvej kolóny smerom k vstupu do uvedenej druhej kolóny;

- druhú destilačnú kolónu 3 na separáciu prírodného vanilínu na jednej strane a ťažkých látok na druhej strane, pričom uvedená druhá kolóna obsahuje vstup prúdu F_B vychádzajúci z prvej kolóny a výstup na hornej časti kolóny obsahujúci prírodný vanilín F_w a výstup v spodnej časti kolóny obsahujúci ťažké látky Fi₅.

Zariadenie môže tiež obsahovať čerpadlo 4 umožňujúce prenášať prúd z prvého zariadenia do prvej destilačnej kolóny.

Zariadenie môže tiež obsahovať kondenzátor pripojený k jednému z výstupov prvého zariadenia a umožňujúci regeneráciu ultraľahkých látok a/alebo kondenzátor pripojený k hornej časti (hlave) kolóny 2 umožňujúci regeneráciu ľahkých látok, a/alebo kondenzátor pripojený k hornej časti (hlave) kolóny 3 umožňujúci regeneráciu prírodného vanilínu.

Vlastnosti ty kajúce sa prvého zariadenia a destilačných kolón sú uvedené.

□ Kontinuálna destilácia typu koniec/začiatok

a) v prvom kroku je prúd Fi upravený, aby sa odstránili ultraľahké látky (prúd Fn), ktoré zahŕňajú najmä etylacetát, takto získaný prúd obsahujúci prírodný vanilín, ťažké a ľahké látky sa nazýva prúd F₂;

b) v druhom kroku je prúd F₂ zavedený do prvej destilačnej kolóny, čo umožňuje izolovať v destilačnej hlave prúd F₂₂ obsahujúci ľahké látky a prírodný vanilín a prípadne nízku koncentráciu ťažkých látok, a na destilačnom dne prúd F₂₃ obsahujúci ťažké látky, najmä vanilínový alkohol, a prípadne nízku koncentráciu prírodného Ivanilínu;

c) prúd F₂₂ je kontinuálne privádzaný do druhej destilačnej kolóny, čo umožňuje izolovať v destilačnej hlave prúd F_m obsahujúci ľahké látky a prípadne nízku koncentráciu prírodného vanilínu a na destilačnom dne prúd F₂₅ obsahujúci prírodný vanilín, a prípadne nízku koncentráciu ľahkých látok a/alebo ťažkých látok.

Podľa výhodného uskutočnenia schémy typu koniec/začiatok je najmenej časť prúdu F₂₃ zmiešaná s prúdom F₂₅ tak, aby bolo možné meniť konečné zloženie prúdu vyčisteného prírodného vanilínu.

Výhodne prúd F₂₂ v destilačnej hlave v kroku b) zahrnuje ľahké látky, najmä kyselinu benzoovú, guajakol; prírodný vanilín a pravdepodobne nízku koncentráciu ťažkých látok. Na destilačnom dne prúd F₂₃ obsahuje ťažké látky, najmä vanilínový alkohol a pravdepodobne nízku koncentráciu prírodného vanilínu.

Výhodne kolóna z kroku b) obsahuje 10 až 30 teoretických poschodí, výhodne 15 až 25 teoretických poschodí. Destilačná kolóna z kroku b) obsahuje najmä 4 až 14 teoretických poschodí pre odčerpávaciu časť a 6 až 16 teoretických poschodí pre koncentračnú časť.

Výhodne je kolóna z kroku b) vybavená napríklad objednanou tkanou náplňou. Vstupný bod prúdu F₂ sa nachádza medzi piatym a pätnástym poschodím od základne.

V kolóne z kroku b) je prevádzkový tlak výhodne medzi 2 a 10 mbar, výhodne medzi 3 a 6 mbar, napríklad 4 mbar. Pokles tlaku je výhodne 1 až 10 mbar, výhodne 1 až 8 mbar, napríklad 4 mbar. Počas kroku b) je hodnota refluxu medzi 2 a 10, výhodne medzi 2,5 a 6, je to napríklad 3.

Pomer rýchlosti destilácie (prietok F₂₂) k plniacej rýchlosti (prietok Fi₂) je výhodne od 0,5 do 0,95.

Výhodne je v priebehu kroku b) teplota dna kolóny medzi 160 °C a 200 °C, najmä medzi 170 °C a 190 °C. Výhodne je počas kroku b) teplota v hornej časti kolóny medzi 100 °C a 160 °C, výhodne medzi 110 °C a 140 °C.

Čas zotrvania vanilínu na dne kolóny v kroku b) je medzi 15 minútami a 15 hodinami, výhodne medzi 30 minútami a 15 hodinami a ešte výhodnejšie medzi 7 a 15 hodinami. Aby sa znížil čas zotrvania na medzi 15 minút a 8 hodín a obmedzila sa degradácia prírodného vanilínu, ktorý je citlivý na teplo, môže byť výhodné pridať varné kamienky do spodnej časti kolóny. Varné kamienky sú dobre známe odborníkom v odbore, môžu to byť najmä sklenené guľôčky.

Na uskutočnenie destilácie v kroku b) je možné dodávať energiu na dne kolóny najmä prostredníctvom kotla so spalinovým filtrom alebo so zoškrabovým filtrom, rúrkového výmenníka s plášťom ohrievaného parou alebo teplonosnou tekutinou, pomocou ohrievacích špirál napájaných parou alebo teplonosnou tekutinou

SK 9325 Υ1 alebo iným ekvivalentným zariadením, výhodne teplonosnou tekutinou. Výhodne je energia na destiláciu dodávaná rúrkovým výmenníkom s plášťom s núteným obehom alebo výmenníkom so zoškrabovým filtrom.

Prúd F22 v hornej časti (v hlave) kolóny na konci kroku b) sa odvádza do destilačnej kolóny z kroku c), ktorá sa tiež nazýva horná kolóna. Tento prúd môže byť privádzaný v kvapalnej forme, pričom pary pochádzajúce z kolóny z kroku b) sú úplne kondenzované pomocou kondenzátora, alebo vo forme pár, pričom pary pochádzajúce z kolóny z kroku b) sú čiastočne kondenzované pomocou čiastočného kondenzátora. Výhodne je prúd F22 vedený do destilačnej kolóny z kroku c) v plynnej fáze. To výhodne umožňuje priamu úsporu pary pre destilačnú kolónu z kroku c). Pracovný tlak destilačnej kolóny z kroku b) musí byť teda vyšší ako prevádzkový tlak destilačnej kolóny z kroku c) a medzi destilačnú kolónu z kroku b) a z kroku c) sa umiestni čiastočný kondenzátor. Čiastkovým kondenzátorom môže byť akýkoľvek typ kondenzátora známy odborníkom v odbore, napríklad to môže byť rúrkový kondenzátor s plášťom.

Výhodne prúd F24 v destilačnej hlave v kroku c) zahrnuje ľahké látky, najmä kyselinu benzoovú a guajakol, a voliteľne prírodný vanilín v nízkej koncentrácii.

Výhodne, destilačná kolóna z kroku c) obsahuje 20 až 35 teoretických poschodí, výhodne 23 až 30 teoretických poschodí. Destilačná kolóna z kroku b) obsahuje najmä 8 až 15 teoretických poschodí pre koncentračnú časť a 12 až 20 teoretických poschodí pre odsávaciu časť, výhodne 10 až 13 teoretických poschodí pre koncentračnú časť a od 13 do 17 teoretických poschodí pre odsávaciu časť. Destilačnou kolónou c) môže byť destilačná kolóna vybavená konvenčnou náplňou s výškou 2 x2 600 mm až 2 x 3 000 mm (2 600 až 3 000 mm pre každú odčerpávaciu a koncentračnú sekciu). Náplň kolóny je výhodne tkaná náplň kvôli veľmi nízkym prevádzkovým tlakom.

V kolóne z kroku c) je prevádzkový tlak výhodne medzi 2 a 10 mbar, výhodne medzi 3 a 6 mbar, napríklad 4 mbar. Pokles tlaku je výhodne 1 až 10 mbar, výhodne 1 až 8 mbar, napríklad 4 mbar. Počas kroku c) je lýchlosť refluxu medzi 10 a 30, výhodne medzi 15 a 25, napríklad 20.

Vstupné miesto prúdu F22 sa volí spôsobom známym odborníkom v odbore, predovšetkým sa volí tak, aby sa zabránilo spätnému miešaniu. Výhodne je vstupné miesto v hornej časti sekcie odčerpávania.

Pomer rýchlosti destilácie (prietok F24) k rýchlosti plnenia (prietok F₂) je výhodne 0,05 až 0,5.

Výhodne je v priebehu kroku c) teplota dna kolóny medzi 100 °C a 160 °C, najmä medzi 120 °C a 150 °C. Výhodne je počas kroku c) teplota v hornej časti kolóny medzi 80 °C a 120 °C, výhodne medzi 90 °C a 110 °c.

Čas zotrvania vanilínu na dne kolóny v kroku c) je medzi 30 minútami a 5 hodinami, sú to napríklad 3 hodiny.

Destilácia sa začne nastavením prietoku F22 tak, aby sa udržiavala citlivá teplota 100 až 160 °C. Teplotný rozdiel medzi hlavou (teplota pary) a dnom (teplota kvapaliny) je medzi 35 a 45 °C.

Na uskutočnenie destilácie v kroku c) môže byť dodávame energie v spodnej časti kolóny zabezpečené najmä kotlom so spalinovým filtrom alebo so zoškrabovým filtrom, rúrkovým výmenníkom s plášťom ohrievaným parou alebo teplonosnou tekutinou, pomocou ohrievacích špirál napájaných parou alebo teplonosnou tekutinou, alebo iným ekvivalentným zariadením, výhodne teplonosnou tekutinou. Energia na destiláciu sa výhodne dodáva pomocou kotla so spádovým režimom, rúrkovým výmenníkom s plášťom s núteným obehom alebo rúrkového termosyfónu s plášťom.

Preferované je:

- prietok Fi je 150 až 220 kg/h;

- prietok Fn je 100 až 180 kg/h;

- prietok F2 je 40 až 55 kg/h;

- prietok F22 je 33 až 52 kg/h;

- prietok F23je7ažl7 kg/h;

- prietok F25 je 20 až 60 kg/h.

V jednom uskutočnení spôsob podľa technického riešenia umožňuje získať veľmi čistý prírodný vanilín, najmä s čistotou vyššou alebo rovnajúcou sa 99 % a výhodne obsahujúci menej ako 1 000 ppm vanilínového alkoholu. Toto uskutočnenie je možné dosiahnuť prispôsobením parametrov destilácie, najmä je potom potrebná hodnota pomeru rýchlosti destilácie F24 k rýchlosti plnenia F₂ medzi 0,06 až 0,083.

V ďalšom uskutočnení spôsob podľa technického riešenia umožňujúci získať prírodný vanilín nižšej čistoty, napríklad s čistotou 96 až 98,9 % a obsahujúci nečistoty, poskytuje prúd získaného prírodného vanilínu s organoleptickými vlastnosťami odlišnými od vlastností veľmi čistého prírodného vanilínu a s podobnými vlastnosťami vanilkového struku. V tomto uskutočnení môže výstupný prúd prírodného vanilínu obsahovať až 3 % hmotn. nečistôt. Medzi nečistotami sa nájde väčšinou vanilínový alkohol a diméry a/alebo triméry, najmä difenylmetány, ktoré môžu predstavovať až 1 % hmotn. prúdu, a v menšine kyselina vanilínová, guajakol, kyselina benzoová a biosyntetizované organické zlúčeniny, ktoré môžu byť v prúde prítomné až do

SK 9325 Υ1

500 ppm. Toto uskutočnenie je možné dosiahnuť prispôsobením parametrov destilácie, najmä je potom potrebná hodnota pomeru lýchlosti destilácie F24 k rýchlosti plnenia F₂ medzi 0,084 až 0,1.

- prvé zariadenie 1 na oddeľovanie ultraľahkých látok, najmä etylacetátu, od prúdu Fi vstupujúceho do uvedeného prvého zariadenia, pričom týmto prvým zariadením je najmä výmenník so spádovým režimom alebo reaktor s dvojitý m plášťom;

- prostriedok na pripojenie prvého zariadenia k prvej destilačnej kolóne 5 na prenos prúdu F₂ opúšťajúceho prvé zariadenie k vstupu uvedenej prvej kolóny;

- prvú destilačnú kolónu 5 na oddeľovanie na jednej strane ľahkých látok a vanilínu a na druhej strane ťažkých látok, pričom spomínaná prvá kolóna obsahuje vstupný prúd F₂ vychádzajúci z prvého zariadenia a výstup v hornej časti (v hlave) kolóny obsahujúci ľahké látky a prírodný vanilín F₂₂ a výstup na dne kolóny obsahujúci ťažké látky F₂₃;

- prostriedok na pripojenie prvej kolóny k druhej destilačnej kolóne 6 na prenos prúdu F₂₂ opúšťajúceho vrchnú časť (hlavu) prvej kolóny smerom k vstupu do druhej kolóny;

- druhú destilačnú kolónu 6 na oddeľovanie na jednej strane prírodného vanilínu a na drahej strane ľahkých látok, pričom uvedená druhá kolóna obsahuje vstupný prúd F₂₂ vychádzajúci z prvej kolóny a výstup v hornej časti (v hlave) kolóny obsahujúci ľahké látky F₂₄ a výstup v spodnej časti (na dne) kolóny obsahujúci prírodný vanilín F₂₅.

Zariadenie môže tiež obsahovať kondenzátor pripojený k jednému z výstupov prvého zariadenia a umožňujúci spätné získavame ultraľahkých látok a/alebo kondenzátor pripojený k hlave kolóny 6 umožňujúci spätné získavanie ľahkých látok.

V prípade, keď je vstupný prúd z druhej destilačnej kolóny zavádzaný v plynnej fáze, zariadenie tiež obsahuje čiastočný kondenzátor spájajúci hlavu kolóny prvej kolóny 5 a vstupné miesto druhej kolóny 6.

V prípade, že je vstupný prúd z druhej destilačnej kolóny zavádzaný v kvapalnej fáze, zariadenie tiež obsahuje kondenzátor spájajúci hlavu kolóny prvej kolóny 5 a vstupné miesto drahej kolóny 6.

Vlastnosti týkajúce sa prvého zariadenia, kondenzátora a destilačných kolón sú uvedené vyššie.

Uskutočnenie zahŕňajúce implementáciu čiastočného kondenzátora umožňuje významné úspory energie, najmä v kontexte veľkovýroby.

Kontinuálna destilácia kolónou s deliacou stenou (alebo DWC)

V jednom uskutočnení sa spôsob podľa technického riešenia uskutočňuje kontinuálnou destiláciou pomocou kolóny s deliacou stenou.

Spôsob uskutočňovaný kontinuálnou destiláciou s kolónou s deliacou stenou zahrnuje nasledujúce kroky: a) v prvom kroku je prúd Fi upravený na odstránenie ultraľahkých látok (prúd Fn), ktoré zahrnujú najmä etylacetát, získa sa tak výsledný prúd F₂ obsahujúci prírodný vanilín, ľahké látky a ťažké látky;

b) v druhom kroku je prúd F₂ zavádzaný do kolóny s dieliacou stenou, čo umožňuje regenerovať v hornej časti (v hlave) kolóny prúd F₃₂ obsahujúci ľahké látky a prípadne nízku koncentráciu prírodného vanilínu, a na dne kolóny prúd F₃₄ obsahujúci ťažké látky, najmä vanilínový alkohol, a prípadne nízku koncentráciu prírodného vanilínu, pričom vanilín sa regeneruje vo forme prúdu F₃₃ bočným odberom, pričom tento prúd prípadne obsahuje nízku koncentráciu ľahkých látok a/alebo ťažkých látok.

Bočný odber sa môže uskutočniť v kvapalnej fáze a/alebo v plynnej fáze. Toto je možné uskutočniť akýmkoľvek spôsobom známym odborníkom v odbore. Napríklad :

- v kvapalnej fáze, nahradením zátky náplne prepadovou zbernou nádržou;

- v plynnej fáze, pripojením k bočnému kondenzátora, ktorého odvzdušňovací tlak je v rovnováhe s tlakom hlavy kolóny.

Výhodne sa bočný odvod v plynnej fáze vyhýba strhávaniu ťažkých látok v prúde získaného prírodného vanilínu.

Výhodne bočný odvod (odber) v kvapalnej fáze umožňuje úsporu energie, pretože zníženie entalpie je oveľa menej významné ako pri odbere v plynnej fáze.

Odvod v plynnej fáze výhodne umožňuje zvýšiť čistotu získaného vanilínu. Pokiaľ ide o odvod v kvapalnej fáze, ten umožňuje výhodne zadržiavať nečistoty v konečnom prúde prírodného vanilínu, čo umožňuje dosiahnuť rôzne organoleptické vlastnosti.

Výhodne môže spôsob podľa technického riešenia zahrnovať dva súčasné bočné odbery, bočný odber kvapaliny a bočný odber plynnej fázy. To umožňuje v jednom destilačnom kroku zhromaždiť prúdy prírodného vanilínu rôznej čistoty, a preto majú rôzne organoleptické vlastnosti.

SK 9325 Υ1

V kontexte predkladaného technického riešenia sa pod pojmom „kolóna s deliacou stenou“ rozumie destilačná kolóna obsahujúca zvislý vnútorný separačný segment rozdeľujúci kolónu na dve navzájom nezávislé kolóny z hľadiska geometrie a objemu, primárnu polovičnú kolónu, do ktorej sa zavádza prúd F₂, a sekundárnu polovičnú kolónu, v ktorej sa uskutočňuje odtok prúdu F₃₄, obidve polovičné kolóny navzájom komunikujú, pričom separačný segment nebude na jednom konci kolóny do druhej.

Výhodne je kolóna s deliacou stenou taká kolóna, že primárna polovičná kolóna obsahuje medzi 18 a 30 teoretickými poschodiami, výhodne medzi 25 a 30 teoretickými poschodiami, napríklad 27 teoretických poschodí; a sekundárna polovičná kolóna obsahuje 18 až 25 teoretických poschodí, výhodne 20 až 25 teoretických poschodí, napríklad 23 teoretických poschodí. Výhodne primárna polovičná kolóna obsahuje 10 až 20 teoretických poschodí pre odčerpávaciu sekciu a 8 až 10 teoretických poschodí pre koncentračnú sekciu. Sekundárna polovičná kolóna výhodne obsahuje 10 až 20 teoretických poschodí nad bočným odberovým miestom plynnej fázy a 10 až 15 teoretických poschodí pod odberovým miestom plynnej fázy. Odber kvapalnej fázy je umiestnený 1 až 4 poschodia pod odberom plynnej fázy.

Výhodne je prevádzkový tlak kolóny s deliacou stenou medzi 2 a 10 mbar, výhodne medzi 3 a 6 mbar, napríklad 4 mbar. Pokles tlaku by mal byť výhodne identický v každej z dvoch polovíc kolón, ktoré tvoria kolónu s deliacou stenou, na čo je prispôsobený priemer každej polovice kolóny. Pokles tlaku v každej polovici kolóny je 0,5 až 2,5 mbar.

Miera refluxu v každej polovici tvoriacej kolónu s deliacou stenou je rovnaká alebo odlišná, a je výhodne medzi 2 a 10, výhodne medzi 2,7 a 6.

Prúd F₂ je výhodne privádzaný medzi desiatym a dvadsiatym teoretickým poschodím primárnej polovice kolóny, pričom poschodia sa počítajú zdola nahor. Vanilín sa odoberá z boku kolóny s deliacou stenou, najlepšie medzi štvrtým a pätnástym teoretickým poschodím sekundárnej polovice kolóny, pričom poschodia sa počítajú zdola nahor.

Výhodne separačný segment obsahuje otvor umožňujúci priechod prúdu obohateného o vanilín z primárnej polovice kolóny do sekundárnej polovice kolóny. Otvor je výhodne najmenej dve teoretické poschodia nad prívodom vzhľadom na primárnu polovicu kolóny, výhodne je to medzi 2 a 5 poschodiami nad prívodom, pričom poschodia sa počítajú vzhľadom na primárnu polovicu kolóny. Veľkosť otvore je určená tak, aby umožňovala priechod prúdu obohateného o vanilín a chudobného na ľahké látky, veľkosť otvoru môže stanoviť odborník v odbore. Výhodne je to 5 až 20 mm, napríklad 8 až 15 mm, je to najmä asi 10 mm, šírky vzhľadom na celú šírku oddeľovacieho segmentu.

Čas zdržania na dne kolóny je výhodne od 30 minút do 13 hodín, napríklad 8 hodín. Na zníženie času zdržania na hodnotu medzi 1 a 7 hodinami a na obmedzenie odbúravania prírodného vanilínu, ktorý je citlivý na teplo, môže byť výhodné pridať na dno kolóny varné kamienky. Varné kamienky sú dobre známe odborníkom v odbore, môžu to byť najmä sklenené guľôčky.

Na uskutočnenie destilácie môže byť dodávka energie na dne kolóny zabezpečená najmä kotlom so spádovým režimom alebo so zoškrabovým filtrom, rúrkovým výmenníkom s plášťom ohrievaným parou alebo teplonosnou tekutinou pomocou špirálovej jednotky napájanej parou alebo teplonosnou tekutinou, alebo iným ekvivalentným zariadením, najlepšie teplonosnou tekutinou.

Výhodne je pomer celkovej priečnej prietokovej rýchlosti (pary a/alebo kvapaliny) k prietokovej rýchlosti F₂ od 0,5 do 0,95.

Preferované je:

- prietok Fi je 150 až 220 kg/h;

- prietok F₂ je 40 až 70 kg/h;

- prietok F₃₂ je 3 až 7 kg/h;

- prietok F₃₃ v plynnej fáze je 20 až 60 kg/h.

Keď kolóna obsahuje dvojitý odber pary a kvapaliny, prietok pary je 35 až 45 kg/h a prietok kvapaliny je 1,0 až 2,5 kg/h.

V jednom uskutočnení spôsob podľa technického riešenia umožňuje získať veľmi čistý prírodný vanilín, najmä s čistotou vyššou alebo rovnajúcou sa 99 % a výhodne obsahujúci menej ako 1 000 ppm vanilínového alkoholu. Toto uskutočnenie sa dosiahne odčerpaním prírodného vanilínu vo forme pár. Pomer rýchlosti destilácie F₃₃ k lýchlosti plnenia F₂ je potom výhodne medzi 0,5 a 0,734.

V ďalšom uskutočnení spôsob podľa technického riešenia umožňujúci získať prírodný vanilín nižšej čistoty, napríklad s čistotou 96 až 98,9 % a obsahujúci nečistoty, poskytuje prúd získaného prírodného vanilínu s organoleptickými vlastnosťami odlišnými od vlastností veľmi čistého prírodného vanilínu a s podobnými vlastnosťami vanilkového struku. V tomto uskutočnení môže výstupný prúd prírodného vanilínu obsahovať až 3 % hmotn. nečistôt. Medzi nečistotami sa nájde väčšinou vanilínový alkohol a diméry a/alebo triméry, najmä difenylmetány, ktoré môžu predstavovať až 1 % hmotn. prúdu, a v menšine kyselina vanilínová, guajakol, kyselina benzoová a biosyntetizované organické zlúčeniny, ktoré môžu byť v prúde prítomné až do 500 ppm. Pomer rýchlosti destilácie F₃₃ a rýchlosti plnenia (nástreku) F₂ je potom výhodne medzi 0,736 a 0,76.

SK 9325 Υ1

Spôsob podľa technického riešenia tiež umožňuje získať, v jedinom destilačnom kroku, veľmi čistý vanilín s čistotou vyššou alebo rovnajúcou sa 99 % a vanilín s čistotou 96 až 98,9 % poskytnutím dvoch bočných odberov, pričom odlučovanie v parnej fáze umožňuje získame vanilínu s čistotou vyššou než 99 % a odlučovanie v kvapalnej fáze umožňuje získame vanilínu s čistotou 96 až 98,9 %.

Predložené technické riešenie sa tiež týka zariadenia na implementáciu tohto spôsobu, ktoré obsahuje: - prvé zariadenie 1 na oddeľovanie ultraľahkých látok, najmä etylacetátu, od prúdu Fi vstupujúceho do uvedeného prvého zariadenia, pričom týmto prvým zariadením je najmä výmenník so spádovým režimom alebo reaktor s dvojitý m plášťom;

- prostriedok na pripojenie prvého zariadenia k destilačnej kolóne 7 s deliacou stenou na účely prenosu prúdu opúšťajúceho prvé zariadenie F₂ na vstup uvedenej kolóny s deliacou stenou;

- destilačnú kolónu 7 s deliacou stenou na oddeľovanie ľahkých látok, ťažkých látok a prírodného vanilínu, pričom uvedená kolóna s deliacou stenou obsahuje vstupný prúd F₂ vychádzajúci z prvého zariadenia a výstup v hornej časti (v hlave) kolóny obsahujúci ľahké látky F₃₂, výstup na dne kolóny obsahujúci ťažké látky F34 a jedno alebo dve bočné odlučovacie zariadenia pre prírodný vanilín F33.

Zariadenie tiež obsahuje čerpadlo 4 na prenos prúdu z prvého zariadenia do kolóny s deliacou stenou.

Kolóna s deliacou stenou obsahuje vnútorný segment 8 rozdeľujúci kolónu na dve polovice kolóny 71a 72. Segment obsahuje otvor 9, ako je opísané.

Vlastnosti týkajúce sa prvého zariadenia a kolóny s deliacou stenou sú uvedené.

Výhodným variantom technického riešenia je spôsob využívajúci kolónu s deliacou stenou. Všeobecne možno v spôsoboch podľa technického riešenia realizovať krok a) napríklad pomocou tepelného výmenníka so spádovým režimom alebo plášťového reaktora (alebo reaktora s dvojitým plášťom), výhodne výmenníka so spádovým režimom.

Pod pojmom „odparovač so spádovým režimom“ (tiež nazývaný odparka so spádovým režimom) sa rozumie zariadenie pozostávajúce z obvykle valcovej komory, ktorá obsahuje zväzok zvislých rúrok; uvedené rúrky sa ohrievajú zvonka cirkuláciou pary v uvedenej komore. Prúd Fi je privádzaný hornou časťou a dostáva sa do distribučného systému, napríklad s priehradou, ktoiý umožňuje dobrú distribúciu kvapaliny v hornej časti rúrok, aby sa vytvoril kvapalný film tenkej hrúbky, obvykle menšej ako 1 mm, výhodne medzi 0,3 a 0,5 mm.

Počas tohto predbežného kroku j e prevádzkovým tlakom výhodne atmosférický tlak.

Plocha výmenníka je výhodne od 0,3 do 0,6 m² pre lýchlosť plnenia asi 200 kg/h. Pre inú lýchlosť prúdu je odborník v odbore schopný prostredníctvom svojich všeobecných znalostí určiť povrchovú plochu výmenníka.

Ultraľahké látky, najmä etylacetát, je možné regenerovať pomocou kondenzátora na ďalšie použitie.

Na dne odparovača so spádovým režimom odošle čerpadlo prúd kvapaliny F₂ regenerovaný na výstupe do destilačnej kolóny z kroku b), ktorá sa tiež nazýva kolóna s deliacou stenou. Prúd F₂ zodpovedá prúdu Fi, ktoiý je v podstate alebo úplne bez ultraľahkých látok. Prúd F₂ môže voliteľne obsahovať stopy ultraľahkých látok, ktoré sa zachytia v studenom lapači kolóny z kroku b).

V druhom konkrétnom aspekte je predmetom technického riešenia spôsob čistenia prírodného vanilínu s čistotou v rozmedzí od 95 do 99 % hmotn., aby sa získal slabo sfarbený prírodný vanilín, pričom spôsob zahrnuje nasledujúce kroky:

(a) roztopenie prírodného vanilínu;

(b) postúpenie roztopeného vanilínu z kroku a) do stupňa vákuového odparovania;

(c) získame kondenzátu vyčisteného prírodného vanilínu. V tomto druhom konkrétnom aspekte sa používa prírodný vanilín s čistotou v rozmedzí od 95 do 99 % hmotn., to znamená, že obsahuje od 95 do 99 % hmotn. prírodného vanilínu. Ďalej môže obsahovať typicky 1 až 5 % hmotn. nečistôt obsahujúcich fenolové oligoméry. Z nečistôt obsahujúcich fenolové oligoméry je možné spomenúť najmä diméry a triméry vanilínu.

Prírodný vanilín použitý v spôsobe podľa technického riešenia bol preto všeobecne vopred vyčistený, aby sa dosiahol stupeň čistoty 95 až 99 % hmotn.

Takéto čistenie sa mohlo uskutočniť akýmkoľvek známym spôsobom, ktoiý umožňuje dosiahnuť zo surového prírodného vanilínu, to znamená priamo vyplývajúceho z biosyntézy, takýto stupeň čistoty. Výhodne bol vanilín vopred prečistený destiláciou, najmä ako je opísané v kontexte prvého aspektu spôsobu podľa technického riešenia. Tam, kde je to vhodné, môže byť na uskutočnenie tohto čistenia použitá extrakcia organickým rozpúšťadlom, prípadne nasledovaná vyzrážaním alebo kryštalizáciou prírodného vanilínu.

Druhý aspekt spôsobu podľa technického riešenia výhodne využíva prírodný vanilín získaný destiláciou surového prírodného vanilínu, ktoiý je výsledkom procesu biosyntézy.

Výhodne tento krok predbežného čistenia umožní okrem iného vylúčiť zlúčeniny, ktoiých prchavosť je vyššia, za uvažovaných tlakových a teplotných podmienok, ako prchavosť prírodného vanilínu. Týmito zlúčeninami, ktoré sú výsledkom spôsobu prípravy prírodného vanilínu, môžu byť okrem iného kyselina benzoová, vanilínový alkohol, guajakol a rozpúšťadlo, výhodne potravinárske rozpúšťadlo, ako je etylacetát.

Prchavosťou sa označuje známym spôsobom kapacita látky odparovať sa.

SK 9325 Υ1

V druhom aspekte spôsobu podľa technického riešenia surový prírodný vanilín priamo vznikajúci z biosyntézy typicky obsahuje:

- prírodný vanilín v množstve, ktoré sa môže pohybovať od 5 do 35 % hmotn., najmä od 10 do 30 % hmotn.; - vanilínový alkohol v množstve, ktoré sa môže pohybovať od 0,05 do 10 % hmotn., výhodne od 0,1 do 5 % hmotn.;

- kyselina vanilínová v množstve od 0 do 2 % hmotn., výhodne 0,01 až 0,6 % hmotn.;

- kyselina ferulová v pomere od 0 do 2 % hmotn., výhodne 0,01 až 0,9 % hmotn.;

- guajakol v množstve, ktoré sa môže pohybovať od 0 do 2 % hmotn., výhodne od 0,01 do 0,6 hmotn, %;

- diméry a triméry v množstve, ktoré sa môže pohybovať od 0 do 5 % hmotn., výhodne od 0,05 do 5 % hmotn., výhodnejšie od 0,1 do 5 % hmotn.; diméry a triméry sú zlúčeniny, ktoré majú hlavný reťazec s dvoma alebo tromi ľenylovými skupinami, pričom diméry sú výhodne vybrané z difenylmetánov;

- rôzne organické zlúčeniny, ktoré sa tiež biosyntetizujú (ako napríklad 4-metylguajakol, 4-etylguajakol a/alebo 4-vinylguajakol) v množstve, ktoré sa môže pohybovať od 0,0 do 5 % hmotn., výhodne 0,01 až 5 % hmotn., výhodnejšie od 0,05 do 1 % hmotn.;

- kyselina benzoová v množstve, ktoré sa môže pohybovať od 0 do 10 % hmotn., výhodne od 0,01 do 10 % hmotn., výhodnejšie od 0,05 do 5 % hmotn.;

- voda v množstve, ktoré sa môže pohybovať od 0 do 5 % hmotn., výhodne od 0,01 do 5 % hmotn., výhodnejšie od 0,05 do 3 % hmotn.;

- zvyšok do 100 % hmotn. tvorí potravinové rozpúšťadlo, najmä etylacetát.

V druhom aspekte spôsobu podľa technického riešenia poskytuje biosyntetický proces prírodnú vanilku, ktorá je použitá v technickom riešení, výhodne sú organoleptické vlastnosti prírodného vanilínu podobné vlastnostiam vanilkového struku.

Obzvlášť výhodne druhý aspekt spôsobu podľa technického riešenia využíva prírodný vanilín s čistotou v rozmedzí od 96 do 98,9 % hmotn.

Podľa ďalšej charakteristiky technického riešenia druhý aspekt spôsobu podľa technického riešenia zahrnuje ďalší krok (d), ktoiý spočíva v izolácii zvyšku obsahujúceho ľenolové oligoméry, ako sú tie, ktoré sú opísané.

Vo výhodnom uskutočnení druhého aspektu spôsobu podľa technického riešenia sa prírodný vanilín topí počas kroku (a) pri teplote v rozmedzí od 70 do 110 °C a pri atmosférickom tlaku, výhodnejšie pri teplote v rozmedzí od 75 °C do 100 °C a pri atmosférickom tlaku.

V druhom aspekte spôsobu podľa technického riešenia sa krok (a) výhodne uskutočňuje v atmosfére inertného plynu, to znamená výhodne s obsahom kyslíka menším alebo rovnajúcim sa 1 objem. %. Vhodnými inertnými plynmi sú dusík, argón a ich zmesi.

Podľa ďalšej charakteristiky druhého aspektu spôsobu podľa technického riešenia sa krok (b) odparovania výhodne uskutočňuje pri tlaku v rozmedzí od 1 do 10 mbar a pri teplote v rozmedzí od 110 do 160 °C.

Výhodnejšie sa krok (b) odparovania uskutočňuje pri tlaku v rozmedzí od 1 do 6 mbar. Výhodne sa tiež krok (b) odparovania uskutočňuje pri teplote v rozmedzí od 115 do 135 °C.

Podľa zvlášť vý hodného uskutočnenia druhého aspektu spôsobu podľa technického riešenia sa krok (b) podľa technického riešenia uskutočňuje v odparovači. Ten môže byť konkrétnejšie vybraný z odparovača so zoškrabovou fóliou alebo z odparovača so spádovým režimom. Obzvlášť výhodne sa krok (b) uskutočňuje v odparovači so zoškrabovou fóliou.

Odparovače, ktoré sa dajú na tento účel použiť, sú teda tenkovrstvové odparovače, ako sú odparovače so spádovým režimom alebo so zoškrabovou fóliou. Takéto odparovače sú komerčne dostupné od spoločností BUSS AG, GEA CANZLER alebo KUHNI a sú odborníkovi v odbore dobre známe. Vo zvlášť výhodnom variante druhého aspektu spôsobu podľa technického riešenia je implementovaná odparovačka so zoškrabovou fóliou s krátkou cestou, ktorej princíp je založený na krátkom čase prechodu produktu, ktoiý sa má odpariť. Odparovač so zoškrabovou fóliou sa osvedčil ako zvlášť vhodný na čistenie odparením prírodného vanilínu a umožňuje zabrániť akejkoľvek degradácii tohto produktu citlivého na teplo.

Roztopený prírodný vanilín získaný z kroku (a) sa potom zavedie do takejto odparky. Tenká vrstva kvapalnej fázy, ktorá obsahuje prírodný vanilín, sa odparí na zahriatom povrchu a kvapalná fáza obsahujúca fenolové oligoméry sa zoškrabuje mechanickými prostriedkami, ako sú lopatky alebo valčeky. Posledné uvedené sa potom môžu zbierať vo vyhradenej nádobe.

Odparovač umožňuje získať plynný materiál obsahujúci odparený vanilín, ktoiý sa potom kondenzuje, aby sa získal vyčistený vanilín.

Výhodne čas potrebný na to, aby prírodný vanilín prešiel cez odparovač, je menší alebo sa rovná 15 minút, výhodne menší alebo sa rovná 10 minút, výhodnejšie menší alebo sa rovná 5 minút.

Podľa charakteristiky druhého aspektu spôsobu podľa technického riešenia má prírodný vanilínový kondenzát získaný v kroku (c) čistotu vyššiu alebo rovnajúcu sa 99 % hmotn., výhodne vyššiu alebo rovnajúcu sa 99,5 % hmotn.

SK 9325 Υ1

Výhodne sa vyčistený prírodný kondenzát vanilínu získaný spôsobom podľa technického riešenia, najmä prvý alebo druhý konkrétny aspekt, potom priamo tvaruje priamym tuhnutím, výhodne odlupovaním, peletizáciou alebo zhlukovaním (aglomeráciou).

Jednou z preferovaných tvarovacích techník pre vyčistený prírodný vanilínový kondenzát je technika odlupovania pomocou valca alebo pásu.

Pri tejto technike sa vyčistený prírodný kondenzát vanilínu uvedie do styku s valcom alebo kovovým pásom pri teplote 50 °C, potom sa nožom zoškrabuje pevný film získaný na valci a kondenzát sa izoluje vo forme šupín.

Ďalšou výhodnou technikou je peletizácia, ktorá spočíva v procese aglomerácie pevných častíc tuhnutím na peletizačnom páse ochladenom na 10 °C. Čistený prírodný kondenzát vanilínu je teda vo forme suchej amorfnej pevnej látky.

Preferovanou technikou tvarovania je aj tabletovanie. Toto je technika dobre známa odborníkom v odbore, ktorá spočíva v rozprašovaní vanilínového kondenzátu v prúde studeného vzduchu alebo dusíka, aby sa získali pevné guľôčky alebo aglomeráty (perličky).

Vyčistený prírodný kondenzát vanilínu je možné rafinovať aj mletím alebo preosievaním. Obzvlášť mletie sa môže uskutočňovať v bežnom zariadení, ako je napríklad lopatkový mlyn, kolíkový mlyn alebo granulátor.

Výhodou spôsobu podľa technického riešenia je, že je možné získať vanilín veľmi vysokej čistoty (viac ako 99 % hmotn.) a s veľmi slabým zafarbením.

Na charakterizáciu zafarbenia získaného vanilínu je možné ho rozpustiť v 10 % hmotn. etanolovom roztoku.

Prírodný vanilínový kondenzát v 10 % hmotn. etanolovom roztoku má teda farbu s hodnotou menšou alebo rovnajúcou sa 200 Hazen, výhodne menšou alebo rovnajúcou sa 100 Hazen. Farbu vanilínového roztoku je možné merať najmä v súlade s normou ISO 6271 alebo ASTM D1209. Na tento účel je možné použiť kolorimeter Konica-Minolta CM-5.

Predmetom technického riešenia je tiež vanilín, ktoiý je možné získať spôsobom podľa technického riešenia. Je vo forme amorfnej pevnej látky, ktorej hodnota farby v 10 % hmotn. etanolovom roztoku je menšia alebo rovnajúca sa 200 Hazen a výhodne menšia alebo rovnajúca sa 100 Hazen.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Obrázok 1 predstavuje spôsob prípravy prírodného vanilínu - schému kontinuálnej destilácie typu začiatok/koniec prúdu prírodného vanilínu Fi.

Obrázok 2 predstavuje schému kontinuálnej destilácie typu koniec/začiatok prírodného vanilínu Fi.

Obrázok 3 predstavuje schému kontinuálnej destilácie prúdu prírodného vanilínu Fi v kolóne s deliacou stenou.

Predložené technické riešenie je ilustrované neobmedzujúcim spôsobom nasledujúcimi príkladmi.

Príklady uskutočnenia

Príklady

Nasledujúce príklady opisujú destiláciu prúdu vanilínu Fi obsahujúceho 20 % hmotn. prírodného vanilínu; 4 % hmotn. ťažkých látok (kyselina vanilínová, vanilínový alkohol, kyselina ferulová, 4-metylguajakol, 4-etylguajakol, diméry a triméry, benzoát sodný); 0,5 % hmotn. vody; 2,5 % hmotn. ľahkých látok (kyselina benzoová a guajakol); 73 % hmotn. ultraľahkých látok (etylacetát).

Príklad 1 Destilácia prúdu Fi dávkovou destiláciou

180 kg prúdu Fi sa privádza do kotla destilačnej kolóny s priemerom 700 mm vybavenej 10 teoretickými poschodiami, s tkanivovou náplňou s povrchovou plochou 450 m²/m³. Chladiaca kvapalina je pôvodne nastavená na 110 °C a sekundárnou chladiacou látkou je olej Gilotherm s 20 °C. Kolóna sa umiestnila pod celkový reflux počas 3 hodín. Prvá frakcia obsahujúca etylacetát sa tak izoluje pri prietoku 15 kg/hodinu s refluxom 0,5 počas 10 hodín. Krok eliminácie acetátu je ukončený, keď je prevádzkový tlak 4 mbar pre teplonosnú tekutinu 160 °C.

Druhá frakcia obsahujúca ľahké látky a 10 % hmotn. vanilínu sa potom izoluje pri prietoku 2,4 kg/h s mierou refluxu 100 počas dobu 4 hodín.

Keď teplota hlavy kolóny dosiahne 139 °C, kolóna sa vráti na úplný reflux počas 1 hodiny, chladivo pre ňu sa nastaví na 165 °C.

SK 9325 Υ1

Potom sa regeneruje frakcia prírodného vanilínu, ktorá obsahuje prírodný vanilín s čistotou 98,2 % a pri prietoku 6,1 kg/hodinu so spätným tokom 30 °C počas 10 hodín. Prevádzkový tlak je 4 mbar. Po 10 hodinách sa prietoková lýchlosť destilátu zníži na 3 kg/hodinu a lýchlosť refluxu sa nastaví na 100 °C. Trvanie tejto operácie je 0,5 hodiny. Destilácia sa zastaví, keď teplota hlavy dosiahne 143 °C, zvyšná dávka v pelete je asi 9,6 kg a zahŕňa aj ťažké látky. Výťažok čistenia sa rovná 93 %.

Príklad 2 Destilácia prúdu Fi kontinuálnou destiláciou typu začiatok/koniec

Príklad 2 odkazuje na obrázok 1.

Prúd Fi je privádzaný rýchlosťou 200 kg/hodinu do hlavy výmenníka 1 so zoškrabovou fóliou. Tento výmenník umožňuje odstránenie etylacetátu z prúdu Fn pri prietoku 146 kg/hodinu. Prúd Fn sa vedie do chladiča (nie je zobrazený) na regeneráciu etylacetátu.

Prúd F₂ sa izoluje na výstupe z odparovača, čo zodpovedá prúdu Fi v podstate bez etylacetátu. Stopy etylacetátu prítomné v prúde F₂ sa zachytávajú v chladiacom lapači destilačnej kolóny 2, čo umožňuje chrániť kolónu 2. Prúd F₂ sa privádza do destilačnej kolóny (horná časť (hlava)) 2 pomocou regeneračného čerpadla 4, čiastočne recyklovaný, pri prietoku 54 kg/hodinu. V hornej časti (v hlave) kolóny 2 sa izoluje prúd Fi₂ pri prietoku 5 kg/hodinu obsahujúci kyselinu benzoovú, guajakol a 3 % hmotn. vanilínu. Na dne kolóny 2 sa izoluje prúd Fb obsahujúci ťažké látky a zvyšný prírodný vanilín, ktoiý sa privádza do koncovej časti kolóny 3 pri prietoku 49 kg/hodinu. V hornej časti (v hlave) kolóny 3 sa zachytáva prúd Fu prírodného vanilínu, ktoiý obsahuje 3 % hmotn. ťažkých látok pozostávajúcich hlavne z vanilínového alkoholu a dimérov vrátane difenylmetánu, pri prietoku 40 kg/hodinu. Čistota vanilínu je 97 %. Výťažok procesu je 97 %. Na dne kolóny 3 sa regenemje prúd Fi₅ ťažkých látok a 3 % hmotn. prírodného vanilínu pri prietoku 9 kg/hodinu.

Vlastnosti zariadenia sú nasledujúce:

- Výmenník 1: Povrch = 0,5 m².

- Kolóna 2

Vybavená objednanou náplňou (na báze tkaniny) s výškou 2x2 600 mm teoretických poschodí rozdelených do 11 poschodí pre koncentračnú sekciu a 13 poschodí pre odčerpávaciu sekciu

Kolóna vysoká 4 metre

Prevádzkový tlak: 4 mbar

Rýchlosť spätného toku (refluxu): 20

Kolóna sa najskôr 5 hodín preplachuje zmesou vanilínu (90 % hmotn.) a kyseliny benzoovej (10 % hmotn.). Destilácia sa potom začne nastavením prietoku Fi₂ tak, aby sa udržiavala citlivá teplota 140 °C. Teplotný rozdiel medzi hlavou (teplota pary) a dnom (teplota kvapaliny) je 39,6 °C pod 4 mbar. Kolóna je pri preplachovacej fáze v úplnom refluxe.

Energiu na destiláciu dodáva kotol so spádovým režimom, rúrkový výmenník s plášťom a s núteným obehom alebo rúrkový termosyfón s plášťom.

- Kolóna 3

Vybavená tkanou náplňou s povrchovou plochou približne 450 m²/m³, s výškou 2 455 mm

Napájači bod je v rozmere Z = 1 500 mm teoretických poschodí

Priemer 600 mm

Prevádzkový tlak: 4 mbar

Kolóna sa umiestni pod celkový reflux s použitím bázy čistého vanilínu vopred rozpusteného v sušiarni.

Rýchlosť spätného toku (refluxu): 3

Pomer [prietoku destilátu]/[iýchlosti plnenia] je 0,808

Teplotný rozdiel medzi hlavou (teplota pary) a dnom (teplota kvapaliny) je 43 °C pri 4 mbar.

Energia na destiláciu sa dodáva rúrkovým výmenníkom s plášťom s núteným obehom alebo výmenníkom so zoškrabovaným filtrom. Tlak na strane plášťa je 16 barov.

Príklad 3 Destilácia prúdu Fi kontinuálnou destiláciou typu koniec/začiatok

Príklad 3 odkazuje na obrázok 2.

Prúd Fi sa privádza lýchlosťou 198,26 kg/hodinu do hornej časti výmenníka 1 so spádovým režimom. Tento výmenník umožňuje odstránenie etylacetátu z prúdu Fn pri prietoku 147 kg/hodinu. Prúd Fn sa vedie do chladiča (nie je zobrazený) na regeneráciu etylacetátu.

Prúd F₂ sa izoluje na výstupe z odparovača, čo zodpovedá prúdu Fi v podstate bez etylacetátu. Stopy etylacetátu prítomné v prúde F₂ sa zachytávajú v chladiacom lapači destilačnej kolóny 5, čo umožňuje chrániť kolónu 5. Prúd F₂ sa privádza do destilačnej kolóny (do koncovej časti) 5 pomocou regeneračného čerpadla 4, čiastočne recyklovaný pri prietoku 51,26 kg/hodinu. Na dne kolóny 5 sa izoluje prúd F₂₂ obsahujúci ťažké látky a 3 % hmotn. vanilínu.

SK 9325 Υ1

V hornej časti (v hlave) kolóny 5 sa spätne získava prúd F22 pri prietoku 44 kg/hodinu, ktoiý obsahuje ľahké látky, zvyšný vanilín a 2,5 % hmotn. ťažkých látok, ktoiý sa privádza do začiatočnej časti kolóny 6 pri prietoku 44 kg/hod. V hlave kolóny 6 sa izoluje prúd F24 obsahujúci ľahké látky a 3 % hmotn. vanilínu. Na dne kolóny 6 sa spätne získava prúd F25 prírodného vanilínu obsahujúci vanilín a 2,5 % hmotn. ťažkých látok pri prietoku 38,6 kg/h. Získaný vanilín má čistotu 99,9 % a výťažok čistenia je 98,9 %.

Vlastnosti zariadenia sú nasledujúce:

- Výmenník 1: Povrch = 0,5 m².

- Kolóna 5

Napájači bod je v rozmere Z = 1 500 mm teoretických poschodí

Priemer 600 mm

Prevádzkový tlak: 4 mbar

Rýchlosť spätného toku (refluxu): 3

Pomer [prietoku destilátu]/[iýchlosti plnenia] je 0,83

Rýchlosť refluxu je 2,49-násobok lýchlosti plnenia.

Teplotný rozdiel medzi hlavou (teplota pary) a dnom (teplota kvapaliny) je 26 °C pri 4 mbar

Energia na destiláciu sa dodáva rúrkovým výmenníkom s plášťom s núteným obehom alebo výmenníkom so zoškrabovým filtrom. Tlak na strane plášťa je 12 barov.

- Kolóna 6

Kolóna vysoká 4 metre

Prevádzkový tlak: 4 mbar

Rýchlosť spätného toku (refluxu): 20

Kolóna sa najskôr 5 hodín preplachuje zmesou vanilínu (90 % hmotn.) a kyseliny benzoovej (10 % hmotn.). Destilácia sa potom začne nastavením prietoku F24 tak, aby sa udržiavala citlivá teplota 140 °C. Teplotný rozdiel medzi hlavou (teplota pary) a dnom (teplota kvapaliny) je 35 °C pod 4 mbar. Kolóna je pre preplachovaciu fázu v úplnom refluxe

Energiu na destiláciu dodáva kotol so spádovým režimom, rúrkový výmenník s plášťom a s núteným obehom alebo rúrkový termosyfón s plášťom. Tlak na strane plášťa je 10 barov.

Alternatívne spočíva v napájam kolóny 6 parnou fázou: na tento účel sa používa čiastočná kondenzácia pomocou čiastočného kondenzátora. Táto alternatíva predstavuje priamu úsporu čerstvej pary pre kolónu 6. Kolóna 5 potom pracuje pri 5 mbar; kolóna 6 zostáva pri 4 mbar. V tomto prípade je teplota hlavy 139 °C. Čiastočný kondenzátor obsahuje regulačnú slučku LIC, ktorá riadi tok spätného toku (refluxu). Celkový prietok pary prichádzajúci do kotla sa reguluje rozdelením tepelného zaťaženia kotla na pokles tlaku v kolóne (ΔΡ = 3 mbar). Kondenzátor je horizontálny rúrkový výmenník s plášťom obsahujúci 80 rúrok; s DN10 (DN: Nominálny priemer v mm) a dĺžkou 1 150 mm.

Sekundárne chladivo je olej Gilothermpri 85 °C a prietoku 533 1/h.

Nastavená výška kvapaliny LIC je 165 mm. Toto nastavenie umožňuje získať 44 kg/h preplachov pre 176 kg/h parnej fázy vstupujúcich do kondenzátora. Kalibrovaný odvzdušňovací ventil kondenzátora je nastavený na 5 mbar (otvára sa, ak > 5 mbar). Prietok čerstvej pary na vstupe do kolóny 6 je regulovaný tak, aby sa zabezpečil pokles tlaku 3,3 mbar.

Príklad 4 Destilácia prúdu Fi pomocú kolóny s deliacou stenou s odberom v plynnej fáze

Príklad 4 odkazuje na obrázok 3.

Prúd Fi je dodávaný lýchlosťou 200 kg/hodinu do vrchnej časti výmenníka 1 so spádovým režimom. Tento výmenník umožňuje odstránenie etylacetátu v prúde Fn pri prietoku 147 kg/h. Prúd Fn sa vedie do chladiča (nie je zobrazený) na regeneráciu etylacetátu.

Prúd F₂ sa izoluje na výstupe z odparovača, čo zodpovedá prúdu Fi v podstate bez etylacetátu. Stopy etylacetátu prítomné v prúde F₂ sa zachytávajú v chladiacom lapači destilačnej kolóny 7, čo umožňuje chrániť čerpadlo kolóny. Prúd F₂ sa privádza do destilačnej kolóny 7 pri prietoku 53 kg/hodinu. Opätovne sa získava (regeneruje):

- prúd F32 obsahujúci ľahké látky a 3 % hmotn. vanilínu pri prietoku 5 kg/hodinu v hornej časti (v hlave) kolóny;

- prúd F33 v bočnom odbere obsahujúci vanilín s čistotou 98,9 % hmotn. a 1,1 % hmotn. ťažkých látok, ktoré v zásade pozostávajú z vanilínového alkoholu, pri prietoku 39 kg/hodinu. Výťažok procesu čistenia sa rovná 96,5 %;

- prúd F34 na dne kolóny obsahujúci ťažké látky a 3 % hmotn. vanilínu pri prietoku 8 kg/hod.

SK 9325 Υ1

Vlastnosti zariadenia sú nasledujúce:

- Výmenník 1: Povrch = 0,5 m².

- Kolóna 7

Kolóna s deliacou stenou vybavená deliacim segmentom 8 ohraničujúcim primárnu polovicu kolóny 71a sekundárnu polovicu kolóny 72

- objednaná náplň so špecifickou plochou 450 m²/m³ v primárnej polovici kolóny 71 s výškou 5 410 mm a objednaná náplň v sekundárnej polovici kolóny 72 s výškou 4 560 mm

Primárna polovičná kolóna má 27 poschodí.

Sekundárna polovičná kolóna má 23 poschodí

Pracovný tlak: 4 mbar

Rýchlosť spätného toku (refluxu): 3 v každej polovičnej kolóne.

Priechod 9 v segmente 8 s rozmerom 3 110 mm umožňuje obohatiť koncentračnú sekciu druhej polovičnej kolóny. Otvor priechodu j e pás, ktorého šírka nepresahuje 10 mm

Teplotný rozdiel medzi dnom a hlavou je 74,9 °C, keď je teplota hlavy okolo 116 °C.

Spätný tok (reflux) dolnej sekcie predstavuje 2,18-násobok napájacieho prúdu F₂ a prietok pod spätným tokom predstavuje 25 % napájacieho toku F₂.

Nastavený pokles tlaku je pre kolónu 1,3 mbar.

Energia na desúláciu je dodávaná kotlom so zoškrabovým filtrom alebo rúrkovým výmenníkom s plášťom s núteným obehom.

Príklad 5 Destilácia prúdu Fi na kolóne s deliacou stenou s dvojitým odberom para/kvapalina

Príklad 5 odkazuje na obrázok 3, ku ktorému je pridaný ďalší bod odberu kvapaliny.

Prúd Fi je dodávaný rýchlosťou 200 kg/hodinu do vrchnej časti výmenníka 1 so spádovým režimom. Tento výmenník umožňuje odstránenie etylacetátu v prúde Fn pri prietoku 147 kg/h. Prúd Fn sa zavádza do kondenzátora na regeneráciu etylacetátu.

- prúd F₃₂ obsahujúci ľahké látky a 3 % hmotn. vanilínu pri prietoku 5 kg/hodinu v hornej časti (v hlave) kolóny;

- prúd F₃₃ v bočnom odbere v plynnej fáze obsahujúci vanilín s čistotou 99,8 % hmotn. a 0,2 % hmotn. ťažkých látok, ktoré v zásade pozostávajú z vanilínového alkoholu s prietokom 38,2 kg/h;

- prúd F35 (nie je zobrazený) v bočnom odbere v kvapalnej fáze obsahujúci vanilín s čistotou 98 % hmotn. a 2 % hmotn. ťažkých látok s prietokom 1,7 kg/hodinu;

Celkový výťažok čistenia je 98,5 %.

Vlastnosti zariadenia sú nasledujúce:

- Výmenník 1: Povrch = 0,5 m².

- Kolóna 7

Primárna polovičná kolóna má 27 poschodí.

Sekundárna polovičná kolóna má 23 poschodí

Pracovný tlak: 4 mbar

Rýchlosť spätného toku (refluxu): 3 v každej polovičnej kolóne.

Bočný odtok plynnej fázy je umiestnený 1 200 mm od základne zátky pre náplň.

Bočný odber kvapalnej fázy je umiestnený 400 mm pod bočným odberom plynnej fázy.

Nastavený pokles tlaku je pre kolónu 1,3 mbar.

SK 9325 Υ1

Príklad 6 Čistenie v odparovači so zoškrabovou fóliou (podľa technického riešenia) kg prírodného vanilínu s čistotou 98,5 % hmotnostných a sfarbením približne 5 Gardnerov (podľa normy ASTM D1544) v 10 % hmotnostných etanolového roztoku sa roztaví v sušiarni pod dusíkom pri 95 ° C a pri atmosférickom tlaku. Roztavený prírodný vanilín sa potom pridá do ampulky nalievacieho lievika s termostatom, ktoiý napája odparovač so zoškrabovou fóliou s 0,05 m² (odparovač KDL-5 predávaný spoločnosťou UIC GmbH) pri teplote 135 °C a tlaku 3 mbar. Rýchlosť rotácie odparovača je 200 otáčok/minútu a čas zotrvania vanilínu v odparovači je 45 sekúnd. Použitá lýchlosť dávkovania je 500 g/h roztaveného prírodného vanilínu.

Výpary prírodného vanilínu sa kondenzujú pri 100 °C na vnútornom kondenzátore odparovača so zoškrabovou fóliou a kvapalný kondenzát sa vedie do peletizačného pásu ochladeného na 10 °C. Zvyšok obsahujúci fenolové oligoméry sa odvádza do nádoby na zvyšok.

Pelety sa zhromaždia, a potom odvážia.

Na konci spôsobu podľa technického riešenia sa získa 9,8 kg čisteného prírodného vanilínu, to znamená výťažok 98 % hmotn. s čistotou vyššou alebo rovnajúcou sa 99,5 % hmotn. a s hodnotou farby (v 10 % hmotn. etanolovom roztoku) rovnajúcou sa 60 Hazen (norma ISO 6271).

Príklad 7 (porovnávací)

Rovnaká dávka prírodného vanilínu ako v príklade 6, ktorá má čistotu 98,5 % hmotn., sa čistí rekryštalizáciou zo zmesi voda/etanol (hmotnostný pomer 20/80).

Na konci čistenia rekryštalizáciou sa získa vyčistený prírodný vanilín so stupňom čistoty 98,8 % hmotn. s výťažkom 80 % hmotn. V 10 % hmotn. etanolovom roztoku % hmotn. vykazuje zafarbenie 4 Gardner (podľa normy ASTM D1544), to znamená oveľa viac než 500 Hazen.

Nakoniec spôsob podľa technického riešenia umožňuje získať veľmi čistý prírodný vanilín s lepším výťažkom a predovšetkým s oveľa nižším sfarbením (oveľa belší vanilín).

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Prírodný vanilín získaný fermentáciou fermentačného substrátu, vyznačujúci sa tým, že má čistotu vyššiu alebo rovnajúcou sa 96 %, výhodne vyššiu alebo rovnajúcou sa 98 %.
2. Prírodný vanilín podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že má čistotu vyššiu alebo rovnajúcou sa 99 % a farbu s hodnotou menšou ako alebo rovnajúcou sa 200 Hazen v 10 % hmotn. etanolovom roztoku.
3. Prírodný vanilín podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že obsahuje menej ako 1 000 ppm vanilínového alkoholu.
4. Prírodný vanilín podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že má čistotu vyššiu alebo rovnajúcou sa 99 % a obsahuje menej ako 1 000 ppm vanilínového alkoholu.
5. Prírodný vanilín podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že má čistotu medzi 96 % a 98,9 % a má organoleptické vlastnosti podobné vlastnostiam vanilínu získaného zo struku.
6. Prírodný vanilín podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že obsahuje do 3 % hmotn. nečistôt.
7. Prírodný vanilín podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 6, vyznačujúci sa tým, že fermentačným substrátom je kyselina femlová.