Экстракция природных веществ
Изобретение относится к пищевой промышленности. Способ экстракции предусматривает две стадии. На первой стадии экстрагируют растворимые компоненты смесью из CO2 и полярного разделяющего агента. Полярный разделяющий агент выбирают из воды, спиртов, кетонов или их смесей. Затем на второй стадии экстракции сжатыми углеводородами экстрагируют другие компоненты. Предпочтительно на второй стадии используют фторуглеводороды или хлоруглеводороды или смесь из CO2 и углеводородов. Изобретение позволяет повысить степень извлечения и выход природных веществ из сырья. 6 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 пр.
Настоящее изобретение относится к способу экстракции ценных веществ из исходного материала животного или растительного происхождения, охарактеризованному в ограничительной части пункта 1 формулы изобретения, и описанному, например, в DE 10322564 A1. Другие способы экстракции известны, например, из DE 4433274 A1 или DE 4440644 A1.
Одна из возможностей извлечения продуктов из материала животного или растительного происхождения прежде всего с целью бережного отношения к окружающей среде и экономии энергии состоит в экстракции под высоким давлением. В качестве уровня техники при этом можно назвать публикацию WO 2007/017206 A1, в которой описан способ извлечения природных масел из растительных компонентов, публикацию WO 2007/017205 A2, в которой описана экстракция фруктовых восков, или публикацию DE 10200226 A1, в которой описана распылительная экстракция под высоким давлением. Двухстадийные способы экстракции описаны, например, в DE 3114593 C1 или в EP 0711508 A1.
Несмотря на то что известные из уровня техники способы уже отчасти приводят к хорошим результатам, было установлено, что экстракция и выделение особых веществ не всегда позволяют получать удовлетворительные результаты, и поэтому в основу настоящего изобретения была положена задача усовершенствовать способ экстракции касательно степени извлечения, соответственно выхода и отделения экстрагируемых природных веществ, а также касательно технологического режима.
В отношении способа указанного в начале описания типа вышеописанная задача решается согласно изобретению благодаря тому, что из исходного материала на первой стадии экстракции диоксидом углерода (CO2) экстрагируют растворимые компоненты, а затем на второй стадии экстракции сжатыми углеводородами экстрагируют другие компоненты.
При создании изобретения было установлено, что двухстадийная экстракция сначала диоксидом углерода, а затем сжатыми углеводородами обеспечивает получение оптимальных результатов.
Различные варианты осуществления изобретения представлены в зависимых пунктах формулы изобретения.
На второй стадии экстракции согласно изобретению в качестве экстрагентов можно использовать, например, фторуглеводороды или хлоруглеводороды, однако возможно также применение смесей из CO2 и углеводородов, что равным образом предусмотрено изобретением в еще одном варианте его осуществления.
На второй стадии экстракции в качестве экстрагентов также можно использовать смеси из CO2 и полярного разделяющего агента, например воды, спиртов, кетонов или их смесей.
В следующем варианте осуществления предлагаемого в изобретении способа первую стадию экстракции и/или вторую стадию экстракции проводят в несколько подстадий и выполняют фракционированное разделение на основе различий в уровнях давления или в температурах на отдельных подстадиях.
При этом в еще одном варианте осуществления изобретения может быть предусмотрено отделение индивидуальных растворителей и разделяющих агентов путем дистилляции или ректификации и/или с помощью мембраны.
Процесс отделения экстрактов от разделяющих агентов можно, например, проводить в предназначенном для этого специальном аппарате в ходе осуществления предлагаемого в изобретении способа.
В еще одном варианте осуществления изобретения в качестве исходного материала используют продукты морской фауны или морской флоры, при этом изобретение не ограничено только этой областью его применения, что подтверждается приведенными ниже примерами.
Пример 1
0,5 кг муки из морепродуктов загружают в экстрактор и подвергают экстракционной обработке при давлении 850 бар и температуре 60°C чистым CO2 до тех пор, пока соотношение между растворителем и сырьем не достигнет 15 кг/кг. В работающем при давлении 40 бар и температуре 40°C сепараторе улавливают светло-красное масло и воду. Выход на этой стадии экстракции (CO2) составляет от 8 до 10% в зависимости от источника муки из морепродуктов.
На следующей стадии экстракции пропаном экстрагируют и улавливают фосфолипиды. Экстракцию проводят при давлении 150 бар и температуре 60°C и при соотношении между растворителем и сырьем 2,8 кг пропана/кг. Выход при экстракции пропаном зависит от содержания этих компонентов в исходных материалах и обычно составляет от 2 до 4% (по массе).
Пример 2
0,5 кг соевой муки загружают в экстрактор и подвергают экстракционной обработке при давлении 150 бар и температуре 60°C чистым пропаном до тех пор, пока соотношение между растворителем и сырьем не достигнет 12 кг/кг. В работающем при давлении 40 бар и температуре 40°C сепараторе улавливают масло. Такое масло не содержит воду. Кинетика экстракции свидетельствует о том, что для достижения максимального выхода (около 14% по массе) соотношение между растворителем и сырьем должно составлять по меньшей мере 12 кг/кг.
Пример 3
0,5 кг соевой муки загружают в экстрактор и подвергают экстракционной обработке при давлении 1000 бар и температуре 80°C чистым CO2 до тех пор, пока соотношение между растворителем и сырьем не достигнет 40 кг/кг. В работающем при давлении 40 бар и температуре 40°C сепараторе собирают масло и воду. Выход на этой стадии экстракции (CO2) составляет около 17% в зависимости от источника соевой муки.
На следующей стадии экстракции пропаном экстрагируют и выделяют фосфолипиды. Экстракцию проводят при давлении 150 бар и температуре 60°C и при соотношении между растворителем и сырьем 4,4 кг пропана/кг сырья. Выход при экстракции пропаном зависит от содержания этих компонентов в исходных материалах и обычно составляет 10% (по массе).
Другие отличительные особенности, детали и преимущества изобретения представлены в последующем описании со ссылкой на прилагаемый к нему единственный чертеж. На этом чертеже показана технологическая схема, иллюстрирующая предлагаемый в изобретении способ.
В один или несколько экстракторов, обозначенных общей позицией 1, загружают подвергаемый экстракционной обработке продукт, например порошковые или гранулированные твердые вещества, и сначала из расходной емкости 2 подают CO2. Содержащийся в газе экстракт подают в сепаратор, обозначенный общей позицией 3, и отделяют в нем. CO2 рекуперируют и через теплообменник 4 возвращают в расходную емкость 2.
На второй стадии для дальнейшей экстракции в один или несколько экстракторов 1 подают пропан из расходной емкости 5. Каждый из экстрагентов подают по меньшей мере одним насосом 6 с пропусканием через еще одни теплообменники 7 и 8.
Представленная на чертеже схема является лишь примером и носит очень упрощенный характер. Как уже указывалось выше, в зависимости от исходного продукта и в зависимости от требуемых экстрагируемых ценных веществ возможно применение нескольких экстракторов, а также нескольких сепараторов.
1. Способ экстракции природных веществ из исходного материала животного или растительного происхождения, отличающийся тем, что из исходного материала на первой стадии экстракции диоксидом углерода экстрагируют растворимые компоненты, а затем на второй стадии экстракции сжатыми углеводородами экстрагируют другие компоненты, в котором на первой стадии экстракции используют смесь из CO2 и полярного разделяющего агента, выбранного из воды, спиртов, кетонов или их смесей.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на второй стадии экстракции в качестве экстрагентов используют фторуглеводороды или хлоруглеводороды.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что на второй стадии экстракции в качестве экстрагентов используют смесь из CO2 и углеводородов.
4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что первую стадию экстракции и/или вторую стадию экстракции проводят в несколько подстадий и выполняют фракционированное разделение на основе различий в уровнях давления или в температурах на отдельных подстадиях.
5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что отделение индивидуальных растворителей и разделяющих агентов проводят путем дистилляции или ректификации и/или с помощью мембраны.
6. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что процесс отделения экстрактов от разделяющих агентов проводят в, по меньшей мере, одном предназначенном для этого аппарате.
7. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве исходного материала используют продукты морской фауны или морской флоры.
