Un procedimiento para aislar y purificar fitosteroles y fitostanoles de pez de taloil,

que comprende:

a) alimentar la pez a una primera columna de destilación; b) destilar la pez para retirar ácidos de resina de trementina y ácidos grasos en exceso para formar una pez destilada; c) saponificar la pez destilada con una solución acuosa de una o más bases de metales alcalinos para formar una pez saponificada; d) neutralizar la pez saponificada con una cantidad de ácido suficiente para alcanzar un pH final de entre 5,8 y 6,3, formando de ese modo una pez neutralizada; e) dejar que la pez neutralizada se separe en fases durante un período de al menos 12 horas o hasta que el contenido de agua de la pez, durante la separación de fases, sea menor de 15%, formando de ese modo una pez sedimentada y una fase acuosa; f) retirar sustancialmente toda el agua restante de la pez sedimentada para formar una pez modificada; g) destilar la pez modificada en una segunda columna de destilación para retirar fracciones finales ligeras de la pez modificada y para producir una fracción de cola que comprende fitosteroles y/o fitostanoles libres; h) destilar solo la fracción de cola en una tercera columna de destilación para producir un destilado de fase ligera que comprende fitosteroles y/o fitostanoles libres; i) disolver sólo el destilado de fase ligera en un disolvente que comprende al menos un alcohol para producir una solución de fitosteroles y/o fitostanoles; j) enfriar la solución para formar una suspensión con fitosteroles y/o fitostanoles cristalizados en la misma; y k) lavar, filtrar y secar la suspensión para aislar del filtrado los fitosteroles y/o fitostanoles cristalizados

Procedimiento destilativo para extraer y purificar fitosteroles y fitostanoles de pez de taloil.

Campo de la invención

Esta invención se refiere a la separación y la purificación de materiales no saponificables, tales como fitosteroles y fitostanoles, de pez de taloil.

Antecedentes de la invención

Los esteroles son compuestos presentes en la naturaleza que realizan muchas funciones celulares críticas. Los fitosteroles, tales como campesterol, estigmasterol, campestanol y beta-sitosterol en plantas, ergosterol en hongos y colesterol en animales, son cada uno componentes principales de las membranas celulares y subcelulares en sus respectivos tipos de células. La fuente dietética de fitosteroles en seres humanos procede de material de plantas, es decir, vegetales y aceites de plantas. La dieta occidental media contiene aproximadamente 60-80 mg de fitosteroles al día, lo que puede contrastarse con una dieta vegetariana, que proporciona aproximadamente 500 mg al día. Recientemente, estos esteroles de plantas dietéticos han recibido una gran atención debido a sus posibles propiedades anticancerosas y su capacidad para disminuir los niveles de colesterol cuando se aportan como alimento a un número de especies de mamíferos, incluyendo seres humanos.

Generalmente, se acepta que los fitosteroles ofrecen una combinación única de seguridad a largo plazo, eficacia y versatilidad en el tratamiento de seres humanos. Los retos en curso con respecto a los fitosteroles son en su aislamiento, extracción y purificación de fuentes de plantas, y en determinar fuentes adicionales que sean económicas y manejables a gran escala.

Tradicionalmente, los fitosteroles se han aislado de fuentes tales como aceite de maíz, aceite de germen de trigo, pez de haba de soja y pez de aceite de maíz. De forma similar, se ha usado la pez de taloil, que se obtiene durante el procedimiento de preparación de papel a partir de madera, particularmente madera de pino. Generalmente, en un procedimiento denominado el Procedimiento Kraft, virutas de madera se digieren o cuecen durante 2 horas a 170ºC en un licor acuoso que contiene hidróxido sódico y sulfuro sódico. La digestión deslignifica las virutas de madera y da lugar a pasta papelera celulósica, jabones sódicos de resina de trementina, jabones sódicos grasos, productos de degradación de lignina y un número de otros productos químicos. Los jabones sódicos de resina de trementina, los jabones sódicos grasos y otros compuestos hidrófobos, que permanecen en el licor de cocción, se separan concentrando el licor haciéndolos espumarse o flotar hasta la superficie (de ahí el término espumas).

Las espumas comprenden generalmente, junto con jabones sódicos de resina de trementina y jabones sódicos grasos, compuestos hidrófobos tales como fitosteroles, fitostanoles, ésteres, alcoholes grasos, ceras y terpenos, a menudo denominados colectivamente la fracción no saponificable. Después de la acidulación de la espuma, el resultado es taloil crudo. Este se destila a continuación para retirar los materiales volátiles dejando una pez como residuo. Los fitosteroles y sus análogos saturados pueden aislarse bien de la espuma o bien de la pez. Oy Kaukas AB en Finlandia ha estado poniendo en práctica la extracción comercial de fitosteroles del jabón de la espuma desde 1981. Patentes ejemplares en esta área incluyen: la Patente de EE. UU. Nº 4.044.031 de Johansson et al., que describe un procedimiento de extracción de hexano para la retirada de esteroles de espumas de jabón de sulfato crudo; la Patente de EE. UU. Nº 3.965.085 de Oy Kaukas, que usa, para el aislamiento de fitosteroles del jabón, una mezcla de disolventes que comprende hexano, acetona, metanol y agua; y la Patente de EE. UU. Nº 5.770.749 de Kutney et al., que muestra un procedimiento de extracción de esteroles de jabón de formación de pasta papelera en el que la mezcla de disolventes comprende agua, cetona, un hidrocarburo y no comprende alcohol.

Un número de investigadores ha intentado extraer eficazmente fitosteroles de pez. En la Patente de EE. UU. Nº 2.715.638, Albrecht et al. muestran el uso de una cantidad de solución alcalina diluida para neutralizar los ácidos grasos y de resina de trementina de la pez pero en una cantidad para saponificar los ésteres esterólicos. A continuación, la fase orgánica restante se separa y se saponifica con una solución alcalina alcohólica para convertir los ésteres esterílicos en esteroles libres para la dilución subsiguiente en agua caliente para precipitar los esteroles mediante enfriamiento.

La Patente de Estados Unidos Nº 3.840.570 de Jullan proporciona un procedimiento para preparar esteroles a partir de pez de taloil mediante extracción en una mezcla de agua-alcohol-hidrocarburo, seguido por saponificación y purificación subsiguiente. El material de partida en este procedimiento es pez de taloil de la que se extraen fitosteroles y diversas impurezas. Se sabe que, en cualquier procedimiento de purificación de pez de taloil, el alcohol de cadena larga y las impurezas ácidas son particularmente difíciles de separar de los esteroles (que son ellos mismos alcoholes de alto peso molecular). Este procedimiento es engorroso ya que implica varias etapas de extracción con disolvente con diferentes disolventes polares y no polares. La recuperación de los disolventes sería necesariamente compleja.

La Patente de EE. UU. Nº 6.297.353 de Diaz et al. muestra un método para obtener materiales no saponificables a partir de taloil crudo o sus productos de destilación a vacío, incluyendo ácidos grasos de taloil, ácidos de resina de trementina de taloil, taloil destilado o pez, que comprende:

En los ejemplos de Diaz, particularmente 7 y 8, parece que el residuo de la destilación se extrae con hexano y etanol y a continuación se valora con ácido sulfúrico (columna 11, líneas 21-28 y columna 12 líneas 30-34). Los autores reivindican no saponificar el material de partida sino en cambio neutralizar, de ese modo manteniendo, en oposición a rompiendo, los enlaces éster.

Otros investigadores se han dirigido al punto del procesamiento de la pez de taloil: Patente de Estados Unidos Nº 2.835.682 de Steiner y Fritz; Patente de Estados Unidos Nº 2.573.891 de Christenson, Patente de EE. UU. Nº 3.926.936 de Lehtinen, Patente de EE. UU. Nº 4.524.024 de Hughes y Patente de EE. UU. Nº 3.887.537 de Harada. En Harada, la pez se saponifica en primer lugar con una base de metal alcalino y un alcohol de bajo peso molecular y a continuación la mezcla se introduce en un evaporador de película delgada para retirar material de bajo punto de ebullición tal como agua, alcohol y materiales no saponificables ligeros. La fracción de cola del primer evaporador se alimenta a continuación a un segundo evaporador de película delgada en el que los materiales no saponificables, incluyendo los fitosteroles, se retiran como fracciones finales ligeras y un jabón fundido se recupera como la fracción de cola. Lehtinen muestra la recuperación de ácidos grasos y ácidos de resina de trementina haciendo reaccionar la pez con un álcali a 200-300ºC, en la cantidad de 5 a 25% de pez de taloil, antes de la destilación a vacío de la mezcla calentada para recuperar los ácidos grasos y los ácidos de resina de trementina en la fracción de destilado.

Un objetivo de la presente invención es obviar o mitigar las desventajas e insuficiencias de los procedimientos conocidos previos.

Sumario de la invención

La presente invención proporciona un procedimiento para aislar y purificar fitosteroles y fitostanoles de pez de taloil, que comprende:

1. Un procedimiento para aislar y purificar fitosteroles y fitostanoles de pez de taloil, que comprende:

2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que, en la etapa b), la pez se destila para alcanzar un índice de acidez de menos de 40.

3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que, en la etapa b), la pez se destila para alcanzar un índice de acidez de menos de 30.

4. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las columnas de destilación en las etapas b), g) y h) se seleccionan del grupo que consiste en columnas de destilación de corto recorrido, columnas de evaporación de película rotativa, columnas de evaporación de película delgada y columnas de destilación molecular.

5. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la columna de destilación en las etapas b), g) y h) es una columna de evaporación de película rotativa.

6. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que se proporciona una alimentación simultánea adicional a la primera columna de destilación, siendo dicha alimentación el filtrado procedente de la etapa k), caracterizado porque el filtrado se pretrata para separarlo por arrastre de los disolventes y para convertir sustancialmente todos los esteroles libres del mismo en ésteres esterílicos.

7. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que, en la etapa d), la pez saponificada se neutraliza a una temperatura que supera 100ºC durante un período de 1 a 10 horas.

8. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las etapas c) y d) se producen en el mismo recipiente de reacción.

9. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la etapa d) se lleva a cabo bajo agitación vigorosa.

10. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que en la etapa d) se mezclan el ácido y la pez.

11. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la etapa e) se lleva a cabo sin agitación.

12. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que se proporciona una etapa adicional, después de la etapa e), que comprende someter la fase acuosa a una segunda separación de fases.

13. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de retirar sustancialmente toda el agua restante de la pez sedimentada en la etapa f) para formar una pez modificada comprende el uso de un separador de arrastre de agua, en el que la presión no es mayor que la atmosférica y la temperatura está por debajo de 105ºC.

14. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 13, en el que:

15. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la base de metal alcalino se selecciona del grupo que consiste en hidróxido sódico, hidróxido potásico o combinaciones de ambos.

16. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el ácido mineral se selecciona del grupo que consiste en ácido sulfúrico, ácido clorhídrico, ácido fosfórico o cualquier combinación de los mismos.

17. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el disolvente en la etapa i) comprende un alcohol monohidroxilado de bajo peso molecular seleccionado del grupo que consiste en metanol, etanol e isopropanol.

18. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 17, en el que el disolvente en la etapa i) comprende además ésteres de acetato de metanol, etanol o isopropanol, cetonas o hidrocarburos C1 a C8, o mezclas de los mismos.