DD201915A5

DD201915A5 - Verfahren zur isolierung von wertstoffen aus pflanzenmaterial

Info

Publication number: DD201915A5
Application number: DD81235587A
Authority: DD
Inventors: Helmut Olberg; Walter Heigel; Henning Heinemann; Wolfgang Milkowski
Original assignee: Kali Chemie Pharma Gmbh
Priority date: 1981-01-15
Filing date: 1981-12-09
Publication date: 1983-08-17
Also published as: ES8306788A1; IT1195293B; GB2091292B; JPS57145195A; PT74018A; SE8200069L; AU7951282A; FR2497823A1; DK12982A; IT8125240A0; NZ199390A; AT372608B; DE3101025A1; NO820104L; GR75832B; NL8105301A; FI820074A7; FI820074L; ATA560081A; PT74018B

Abstract

Das Verfahren zur Isolierung von Werkstoffen aus Pflanzenmaterial umfasst die Schritte Extraktion von Samenkernen von Simmondsia-Arten mittels Gas unter ueberkritischen Bedingungen zur Gewinnung einer wertstoffhaltigen Phase, Ueberfuehrung dieser Phase in eine Abscheidungsstufe, Abscheidung der Wertstoffe durch Einstellung unterkritischer Bedingungen und Rueckfuehrung des Gases in die Extraktionsstufe sowie Entnahme der Wertstoffe.

Description

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Verfahren zur isolierung von Wertstoffen aus Pflanzenmaterial

Anwendungsgebiet der Srfindung

Me Erfindung betrifft ein Verfahren zur Isolierung von Wertstoffen aus Pflanzenmaterial durch Extraktion von Pflanzenteilen mittels Gas unter überkritischen Bedingungen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird insbesondere angewandt, um Wachs aus Samenkernen von Simmondsia-Arten zu extrahieren»

Sasienkerne von Pflanzen der Art Simmondsia (simmondsia chinensis und simmondsia California) bestehen im ausgereiften Zustand zu 45 bis 50 Gew.-% ihres Gesamtgewichtes aus einem flüssigen Wachs. Dieses Wachs ist ein Gemisch langkettiger Fettsäureester, deren Säurekomponente von höheren, geradkettigen Säuren und dessen Alkoho!komponente von höheren, einwertigen Alkoholen gebildet wird. Es unterscheidet sich somit wesentlich von normalen Pflanzenölen.,, die bekanntlich 'Triglyceride des Glycerins sind. Aufgrund seiner guten Stabilität findet es vielseitige Verwendung, z. B. auch als Trägersubstanz in kosmetischen oder pharmazeutischen Formulierungen.

Gharakteristik der bekannten technischen^Lösungen

Die bisherigen Verfahren zur Abtrennung und Isolierung des Wachses sehen das kalte oder heiße Auspressen der Samen-

10,MA!1362*i)ÜS7li

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kerne oder die Extraktion des Wachses mit verschiedenen Lösungsmitteln aus den vorher gemahlenen oder gepreßten Samenkernen vor.

Abgesehen davon, daß "bei mechanischen Auspressen! nur ca. 60 bis 70 % des Wachsanteiles gewonnen γ/erden können, enthalten handelsübliche Qualitäten, die durch Pressen gewonnen wurden noch Anteile an Zellmaterial, Diese, für viele Zwecke störenden Zellanteile müssen in gesonderten'Verfahrensschritten abgetrennt werden. Dabei zeigt sich, aber, daß besonders Filtrierverfahren, die übliche Filtermedien, wie z. B. Kieselgur, Kieselgel, Bleicherde oder Tonerde verwenden, zwar ein Produkt ergeben, das frei von festen Anteilen ist, diese Filtrationsverfahren aber nachteiligen Einfluß auf die Stabilität des Wachses haben. So werden durch Filtration über aktive Medien gereinigte Wachse bei Lagerung unter normalen Bedingungen schnell ranzig und unbrauchbar.

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Verfahren zur Extraktion der Wachsanteile mittels Lösungsmittel werden bisher technisch nicht angewendet. Außerdem enthalten derart gewonnene Produkte noch Lösungsmittelreste. Ohne weitere Reinigungsoperationen sind sie für z. B. kosmetische oder pharmazeutische Zwecke somit nicht verwendbar.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines einfachen und wirtschaftlichen Verfahrens zur Gewinnung eines reinen und stabilen Pflanzenwachses*

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Pariegun^ des_{t ι}Wesens^ _ άer ^ Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Isolierung der Wertstoffe aus Pflanzenmaterial durch Extraktion von Pflanzenteilen in einer Extraktionsstufe mittels G _Q unter überkritischen Bedingungen zur Gewinnung einer wertstoffhaltigen Phase, Überführung dieser Phase in eine Abscheidungsstufe. Abscheidung der Wertstoffe durch Einstellung unterkritischer Bedingungen und Rückführung des Gases in die Extraktionsstufe vorzunehmen.-

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man im gattungsgemäßen. Verfahren erfindungsgemäß Samenkerne von Simmondsia-Arten unter überkritischen Bedingungen mittels Gas extrahiert und als Wertstoff reines, stabiles Pflanzenwachs gewinnt.

Als Extraktionsmittel können prinzipiell alle Gase, die physiologisch unbedenklich sind und die gegenüber dem Pflanzenwachs chemisch inert sind, eingesetzt werden, wie z.B. CO₂, CHF₃, CF₃-CF₃, CHCl=CF₂, CF₂=CH₂, CF₃-CH₃, CHF₂-CH₃, CHF₂Cl₃ CF₃Cl, CF₂=CF₂, CF₂Cl₂, CCl₃-CHCl₂, C₃F₃, SF_ß N₂O, SO₂, Äthan, Athen, Propan, Propen u.s.w. oder Gemische davon. Besonders bevorzugt ist.die Verwendung von CO-·

In der Extraktionsstufe werden die Samenkerne dem Extraktionsmittel unter solchen Bedingungen ausgesetzt, unter denen das Gas sowohl bezüglich Temperatur als auch bezüglich Druck überkritisch ist. _tDie kritischen Parameter der genannten Gase sind hinlänglich bekannt.

Die angewendeten Temperaturen liegen dabei im Bereich von der kritischen Temperatur bis 50⁰C, vorzugsweise bis zu 20⁰C darüber, die angewendeten Drucke im Bereich vom kritischen Druck bis zu 500 bar, vorzugsweise bis zu 350 bar darüber.

Für den Fall, daß CO₂ als Extraktionsmittel eingesetzt wird, wird die Extraktion bei Temperaturen- im Bereich von 31,3 bis 8O⁰C, vorzugsweise bis 50⁰C und Drucken im Bereich von 7 2 bis 600 bar, vorzugsweise bis 300 bar durchgeführt.

Von der Extraktionsstufe aus wird die wertstoffhaltige Phase in die Abscheidungsstufe überführt; die Abscheidung der Wertstoffe erfolgt durch Einstellung unterkritischer Bedingungen. Die angewendete Temperatur liegt dabei im Bereich von der kritischen Temperatur bis zu 15⁰C darunter, der angewendete Druck im Bereich vom kritischen Druck bis zu 25 bar darunter. .

Für den Fall, daß C0_? als Extraktionsmittel eingesetzt wird, wird die Abscheidung bei Temperaturen im Bereich von 31,3°C bis 15°C und bei Drucken im Bereich von 72 bis 45 bar durchgeführt.

Wird wie beschrieben verfahren, so wfrd durch die Einstellung unterkritischer Bedingungen in der Abscheidungsstufe das Lösungsvermögen des Extraktionsmittels für die extrahierten Wertstoffe derart erniedrigt, daß diese sich in der Abseheidungsstufe aus dem Extraktionsmittel abscheiden und während der Extraktion, z.B. durch eine Schleuse, oder nach Beendigung der Extraktion abgeführt werden können. Gegebenenfalls mit abgeschiedene Wasseranteile bilden sofort eine separate Phase und lassen sich problemlos vom Wachs abtrennen.

Das Extraktionsmittel*ist ohne weitere arbeits- und energieintensive Reinigung direkt wieder verwendbar, so daß auch keine zusätzlichen Emissionsprobleme auftreten. Zu seiner erneuten Einführung in die Extraktionsstufe ist es lediglich in den bezüglich Temperatur und Druck überkritischen Zustand zu überführen, d.h. die zur Abscheidung vorgenommene Temperatur- und Druckänderung wird wieder rückgängig gemacht.

Das abgeschiedene Pflanzenwachs kann bei chargenweisem Betrieb nach Beendigung der Extraktion aus der

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Abscheidungsstufe entnommen werden. Es ist allerdings auch möglich, das Pflanzenwachs -z.B. über eine Schleuse beim kontinuierlichen Verfahren während des Extraktionsprozesses zu entnehmen. Bei beiden Betriebsarten reichen Extraktionszeiten von 1 bis 12 Stunden, vorzugsweise 3 bis 7 Stunden aus, um das Endprodukt in der gewünschten Reinheit zu erhalten«

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es also, das gewünschte Produkt in kurzer Zeit unter Minimierung der Aufwendungen für Apparaturen, Arbeitskraft und Energie "sowie unter Vermeidung jeglicher Umweltbelastung zu gewinnen. Die Kreislaufführung des Extraktionsmittels bietet dabei insbesondere die Möglichkeit, den Verfahrensablauf zu automatisieren und somit besonders wirtschaftlich zu extrahieren» Das erhaltene Pflanzenv/achs kann direkt seiner Verwendung in Lebensmitteln, Pha.miazeut.ika oder Kosmetika etc. zugeführt werden; es kann aber auch hydriert werden und als hydriertes Produkt Verwendung finden.

Ausführungsbeispiel ·

Die Erfindung wird nachstehend an einigen Beispielen näher erläutert.

Die näheren Verfahrensbedingungen werden in den folgenden Beispielen erläutert:

Extraktionsbehälter: Druck : _OP

Temperatur : i

Entmischungbehälter: Druck : P₀

-¹O

Temperatur : t„

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Beispiel 1

100 g gemahlene Samenkerne werden in den Extraktionsbehälter gefüllt und mit CO₂-GaS unter überkritischen Bedingungen extrahiert:

Extraktionszeit

200 bar 40⁰C 50 bar 2O⁰C 4 h

Man erhält 41 g eines klaren hellgelben Wachses, das dem Entmischungsbehälter entnommen wird; außerdem v/erden 3,5 g Wasser isoliert. Im Extraktionsgefäß bleiben 55 g eines pulvrigen entölten Produktes zurück.

Die Analyse des Wachses ergab folgende Zusammensetzung :

C-_fl-f1üssige Ester

C * _n - f 1 ü s s i g e Ester

C„p-flüssige Ester

C^.-flüssige Ester

ca. 10 % ca. 30 % ca. 50 % ca. 10

Beispi el 2

100 g von der braunen Samenhaut befreite und gemahlene Samenkerne werden in den Extrak_tiohsbehälter gefüllt und mit C0_?-Gas unter überkritischen Bedingungen extrahi ert.

Extraktionszeit

300 bar 40⁰C 50 bar 2O⁰C 4 h

Dem Entmischungsbehälter werden 40 g klares hellgelbes Fettsäureester-Gemisch entnommen. Außerdem werden 7,5 g Wasser isoliert. Im Extraktionsgefäß werden 53 g eines pulvrigen Rückstandes vorgefunden.

Beispiel -3

100 g gemahlene Samenkerne der Simmondsia chinensis· Pflanze werden mit CO^-Gas unter überkritischen Bedingungen behandelt:

^pi - ^:	150 bar
h	50⁰C
P₂ -	50 bar
t₂	20⁰C
Extraktionszeit :	4 h

Im Entmisch u. ngsbeh älter finden sich 36 g klares hellgelbes Wachs, daneben sind 3,5 g Wasser abgeschieden worden. Im Extraktionsbehälter finden sich als Rückstand 60 g entwachstes Ausgangsmaterial.

Claims

AP B 01 D/ 235 587/1 59 978 11 Erf indungsans_p_r ugh

1. Verfahren zur Isolierung von Wertstoffen aus Pflanzenmaterial durch Extraktion von Pflanzenteilen in einer Extraktionsstufe mittels Gas unter überkritischen Bedingungen zur Gewinnung einer wertstoffhaltigen Phase, Überführung dieser Phase in eine Abscheidungsstufe₅ Abscheidung der Wertstoffe durch Einstellung unterkritischer Bedingungen und Rückführung des Gases in die Extraktionsstufe, gekennzeichnet dadurch, daß man als Pflanzenteile Samenkerne von Simmondsi.a-Arten unter überkritischen Bedingungen mit Gas extrahiert und als Wertstoff reines, stabiles Pflanzenwacha gewinnt.

O "

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß. man als Gas Kohlendioxid verwendet.

3« Verfahren nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß man -Temperaturen im Bereich von der kritischen Temperatur bis zu

a) 50 ⁰C, vorzugsweise bis zu 20 ⁰C darüber für die Extrakt ionsstufe

b) 15 ⁰G darunter für die Abscheidungsstufe verwendet.

4* Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß man Drucke im Bereich vom kritischen Druck bis zu

a) 500 bar, vorzugsweise bis zu 350 bar darüber für¹ die Extraktionsstufe

b) 25 bar darunter für die Abscheidungsstufe verwendet»