DE69707597T2

DE69707597T2 - Verfahren zur Extraktion von 2-Phenylethanol

Info

Publication number: DE69707597T2
Application number: DE69707597T
Authority: DE
Inventors: Pascal Brunerie; Daniele Kohler; Jean-Pierre Savina
Original assignee: Pernod Ricard SA
Current assignee: Pernod Ricard SA
Priority date: 1996-08-01
Filing date: 1997-07-31
Publication date: 2002-06-27
Anticipated expiration: 2017-08-01
Also published as: US5965780A; DE69707597D1; PT822250E; EP0822250A1; EP0822250B1; JPH11157A; FR2751960A1; ES2163109T3; ATE207531T1; FR2751960B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Extraktion von 2- Phenylethanol.
Bei dem 2-Phenylethanol, dessen Formel im Folgenden dargestellt ist, handelt es sich um eine aromatische Verbindung, welche, wenn sie gereinigt ist, einen angenehmen Rosenduft ausströmt und somit in der agroalimentären Industrie, der Kosmetikindustrie und der Parfümindustrie verwendet werden kann.
Das natürliche 2-Phenylethanol kann durch Destillation von Rosenblütenblättern gewonnen werden, was bei der spezifisch dafür geeigneten Rosenkultur relativ schwer durchzuführen ist und sich unvermeidbar auf die Kosten des so gewonnenen natürlichen 2-Phenylethanols auswirkt.
Andererseits ist bekannt, dass 2-Phenylethanol ein normaler Metabolit der Fermentation durch Hefen ist und sich in Konzentrationen von 10 bis 35 mg/l in allen fermentierten Produkten findet. Jedoch sind diese Konzentrationen zu gering, um die Entwicklung von rentablen Verfahren zur Extraktion von 2- Phenylethanol zu rechtfertigen.
Die Erfindung betrifft ein neues Mittel zum Erhalt von natürlichem 2-Phenylethanol. Dieses neue Verfahren besteht in der Extraktion von 2-Phenylethanol aus Destillationsrückständen, die bei der Verarbeitung von Alkohol durch Destillation erhalten werden.
Traditionell werden zwei verschiedene Verfahren zum Erhalt von Alkohol durch Destillation angewendet: Die kontinuierliche Destillation auf einer Säule und die diskontinuierliche Destillation in zwei Stufen oder die Doppelheiztechnik in der diskontinuierlichen Destillierblase. Alle bei der Anwendung dieser Verfahren erhaltenen Destillationsrückstände enthalten 2-Phenylethanol, dessen Konzentration gemäß des für die Fermentation oder die Destillationstechnik verwendeten Ausgangsstoffes variiert (40 bis 150 mg/l)
Insbesondere sind die im Fall einer doppelten Destillation in der diskontinuierlichen Destillierblase aus der ersten Destillation stammenden Rückstände oder die Rückstände, welche aus der diskontinuierlichen Destillation stammen, durch eine Konzentration an 2-Phenylethanol in der Größenordnung von 40 bis 70 mg/l gekennzeichnet. In diesen Fällen ist die direkte Extraktion des Moleküls aufgrund der großen Menge an Material in Suspension schwierig. Dennoch werden aufgrund ihrer starken Schadstoffbelastung die Rückstände oftmals durch Verdampfung konzentriert. Die erzeugten Kondensate enthalten keine Stoffe in Suspension und weisen sehr niedrige Gehalte an gelösten Feststoffen auf. Die Konzentration an 2-Phenylethanol in den Kondensaten ist gleich der in den Rückständen vor der Verdampfung.
Vorteilhafterweise wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Extraktion von 2-Phenylethanol ausgehend von Rückständen der zweiten Destillation im Fall einer doppelten Destillation in diskontinuierlicher Destillierblase durchgeführt. Diese Rückstände werden im Fall der Herstellung von Whisky als "Spent Lees" und im Fall der Herstellung von Cognac als "Secondes de bonne chauffe" bezeichnet. Tatsächlich ist in diesen Rückständen der zweiten Destillation die Konzentration an 2- Phenylethanol wesentlich höher und liegt in der Größenordnung von 100 bis 150 mg/l, was die "Spent Lees" betrifft.
Vorteilhafterweise wird vor der Extraktion des 2- Phenylethanol, ausgehend von Rückständen der zweiten Destillation, die bei der Verarbeitung von Alkohol erhalten werden, eine Stufe der Reinigung der Rückstände durchgeführt. Tatsächlich erleichtert diese Reinigung beträchtlich die anschließende Stufe der Extraktion des 2-Phenylethanols, da diese Rückstände aufgrund ihrer Wachsartigkeit besonders verstopfende Stoffe in Suspension enthalten (20 bis 250 mg/l).
Vorteilhafterweise wird die Reinigung der Rückstände durch eine tangentiale Mikrofiltration bewirkt, welche den Vorteil hat, dass sie die Partikelrückstände in Suspension vollständig entfernt. Außerdem erweist sich diese Technik in ökonomischer Hinsicht als vorteilhaft.
In der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei den zur tangentialen Mikrofiltration verwendeten Membranen um klassische Mineralmembranen.
Die Mineralmembranen haben den Vorteil, dass sie effizient bei relativ hohen Temperaturen arbeiten (50 bis 60ºC), was den Erhalt eines beträchtlichen Permeatflusses ermöglicht. Außerdem werden die Reinigungsvorgänge vereinfacht.
Bei den in der Erfindung verwendeten Membranen handelt es sich um TECHSEP KERASEPTM-Membranen, welche eine Abtrennungsschwelle von 0,10 u und innere Kanäle mit einem Durchmesser von 3,5 mm aufweisen. Der erhaltene Permeatfluss bewegt sich zwischen 200 und 600 l/h/m². Die Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Membrantyp beschränkt.
Ebenso ist es möglich, die Rückstände der zweiten Destillation mit einem Konversionsfaktor von über 90% zu reinigen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Extraktion des 2- Phenylethanol ausgehend von den gereinigten Rückständen durch Ionenaustausch mittels Adsorberharzen durchgeführt. Es handelt sich bei den verwendeten Harzen um Adsorberharze, die lipophile Verbindungen fixieren können. Die besten Ergebnisse wurden mit den Harzen Dowex S 112 des Unternehmens DOW erzielt, es können jedoch auch andere Harze verwendet werden.
Das so auf dem Harz adsorbierte 2-Phenylethanol wird anschließend auf klassische Weise durch Elution der Säule mit einem Alkohol, wie Ethanol, oder einem anderen organischen Lösungsmittel gewonnen.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Extraktion des 2- Phenylethanol ausgehend von den gereinigten Rückständen durch Umkehrosmose bewirkt. Tatsächlich wurde festgestellt, dass unerwarteterweise durch diese Technik das 2-Phenylethanol sehr effizient zurückgehalten wird, indem es mit Hilfe von Umkehrosmosemembranen konzentriert wird.
Die Umkehrosmose ergibt ein Retentat, in dem das 2- Phenylethanol zurückgehalten wird, und ein Permeat, welches aus allem besteht, was nicht zurückgehalten wird, wobei das Retentat einer bestimmten Anzahl von Umkehrosmosezyklen unterworfen wird, was dazu führt, dass es bei jedem Zyklus durch Eliminierung von Wasser ein wenig mehr konzentriert wird. Auf diese Weise kann das Retentat einhundert Mal durch Eliminierung von 99% des Wassers konzentriert werden.
Jedoch können die Kondensate, welche aus der Konzentration durch Verdampfung der Rückstände ausgehend von der ersten Destillation im Falle einer doppelten Destillation in diskontinuierlicher Destillierblase oder die Rückstände, welche aus einer kontinuierlichen Destillation stammen, durch das erfindungsgemäße Verfahren behandelt werden. Dennoch muss, um eine Konzentration des 2-Phenylethanol von 10 g/l in dem durch Umkehrosmose erhaltenen Retentat zu erhalten, der Volumen- Konzentrationsfaktor über dem liegen, der einer Behandlung der Rückstände der zweiten Destillation entspricht.
Es muss betont werden, dass bei Verwendung der tangentialen Mikrofiltration zur Reinigung der Rückstände der zweiten Destillation der nachfolgende Umkehrosmosefluss beträchtlich verbessert ist.
Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendbaren Umkehrosmosemembranen sind Membranen, die eine ausreichend schwache Porosität aufweisen, um das 2-Phenylethanol zurückhalten zu können. Dies ist insbesondere der Fall bei Umkehrosmosemembranen, die üblicherweise für die Entsalzung von Wasser verwendet werden. Dieser Membrantyp ist hydrophil, während das 2-Phenylethanol hydrophob ist und die Membran nicht passiert. Beispielhaft seien die Membranen Filmtec des Unternehmens DOW (Referenz BW-30-330) erwähnt, deren Retentionsgrad des 2- Phenylethanol bei allen Einsatzbedingungen über 98% liegt. Andere Umkehrosmosemembrantypen können jedoch ebenso verwendet werden.
Die Gewinnung des 2-Phenylethanol, ausgehend von dem durch die Umkehrosmose erhaltenen Retentat, kann auf klassische Weise mit Hilfe einer Lösungsmittelextraktion und anschließender Reinigung durch Destillation bewirkt werden.
Die Erfindung wird mit Hilfe der folgenden Beispiele besser verständlich.

Beispiel 1: Extraktion von 2-Phenylethanol auf einer Adsoptionssäule

Ein Pilotversuch wurde auf einer Adsorptionssäule von 50 cm Höhe und 10 cm Durchmesser, welche 4 l Dowex-S-112-Harze enthielt, durchgeführt.
Es wurden 250 l "Spent Lees" durch diese Säule geschickt mit einem Durchsatz zwischen 55 und 70 l/h.
Die Elution wurde mit 10 l 96%-igem Alkohol mit einem Durchsatz von 40 l/h bewirkt, wobei das Eluat in Fraktionen von jeweils 1 l fraktioniert wurde. Der Gehalt an 2- Phenylethanol wurde für jede der Fraktionen durch Flüssigphasen-Chromatografie bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 wiedergegeben. Tabelle 1
Die Fraktionen 3, 4, 5, 6 und 7 wurden vereinigt und anschließend in einem Rotationsverdampfer unter Vakuum bei 40ºC verdampft. Es wurden etwa 100 g eines aromatischen Öls, welches 85% 2-Phenylethanol enthielt, erhalten. Das 2- Phenylethanol kann anschließend durch Rektifikation gereinigt werden.
Die CG/MS-Analyse des erhaltenen Rohöls zeigt neben dem 2- Phenylethanol die Anwesenheit verschiedener organischer Säuren und schwefelhaltiger Verbindungen.

Beispiel 2: Extraktion von 2-Phenylethanol durch Umkehrosmose

1650 l "Spent Lees" mit einer 2-Phenylethanol- Konzentration in der Größenordnung von 110 mg/l wurden am Ende der zweiten Destillation in einer industriellen Destillierblase entnommen. Diese "Spent Lees" wurden zunächst durch tangentiale Mikrofiltration auf einer Mikrofiltrationsvorrichtung, ausgestattet mit einer 0,25-m²-Techsep-Karasep-Membran mit einer Trennstufe von 0,10 u, behandelt.
Nach 28-stündiger Behandlung wurden 1500 l gereinigte "Spent Lees" erhalten.
Diese gereinigten "Spent Lees" wurden anschließend durch Umkehrosmose auf einer Vorrichtung, ausgestattet mit 2,5 m² BW- 30-330-Filmtec-Membran konzentriert.
Nach 16-stündigem Einsatz wurden 17 l eines Retentats, mit einem Gehalt an 2-Phenylethanol von 9,1 g/l und 1483 l eines Permeats mit einem 2-Phenylethanolgehalt von 4,1 mg/l erhalten.

Claims

1. Verfahren zur Extraktion von 2-Phenylethanol, in dem der 2-Phenylethanol ausgehend von Destillationsrückständen, die bei der Verarbeitung von Alkohol erhalten werden, extrahiert wird.

2. Verfahren zur Extraktion von 2-Phenylethanol gemäß Anspruch 1, in dem der 2-Phenylethanol ausgehend von Rückständen der zweiten Destillation, die bei der Verarbeitung von Alkohol durch doppelte Destillation erhalten werden, extrahiert wird.

3. Verfahren zur Extraktion von 2-Phenylethanol gemäß Anspruch 1 oder 2, in dem der Extraktion des 2-Phenylethanols eine Reinigungsstufe der Rückstände vorausgeht.

4. Verfahren zur Extraktion von 2-Phenylethanol gemäß Anspruch 3, in dem die Reinigung der Rückstände durch tangentiale Mikrofiltration erfolgt.

5. Verfahren zur Extraktion von 2-Phenylethanol gemäß Anspruch 3 oder 4, in dem die Extraktion des Phenylethanols mittels einer Adsorptionssäule erfolgt.

6. Verfahren zur Extraktion von 2-Phenylethanol gemäß Anspruch 5, in dem der 2-Phenylethanol anschließend durch Elution der Säule mit einem Alkohol oder anderen organischen Lösungsmitteln gewonnen wird.

7. Verfahren zur Extraktion von 2-Phenylethanol gemäß Anspruch 3 oder 4, in dem die Extraktion des 2-Phenylethanols durch Umkehrosmose bewirkt wird.

6. Verfahren zur Extraktion von 2-Phenylethanol gemäß Anspruch 7, in dem der 2-Phenylethanol, welcher in dem durch Umkehrosmose erhaltenen Retentat enthalten ist, anschließend mit Hilfe eines Lösungsmittels gewonnen wird.