Apertura celular de materiales de partida de origen vegetal o animal mediante una combinación de un procedimiento de pulverización y una descompresión para la extracción selectiva y segregación de las sustancias intracelulares valiosas.

Procedimiento para la apertura celular de materiales de partida biogénicos,

suspendidos, mediante la combinación de aplicación de presión, pulverización y descompresión con subsiguiente extracción selectiva y separación de sustancias celulares de valor, en el cual

al menos un depósito de reserva sirve como colector para una suspensión de material de partida biogénico, y

al menos otro depósito de reserva se utiliza como colector para un disolvente,

en una unidad para la apertura celular se prepara un extracto celular, a continuación en una etapa de extracción, el extracto celular es atravesado por gas, y

el gas cargado con sustancias celulares de valor se separa de las sustancias celulares de valor, en una etapa de segregación bajo reducción de la presión,

la suspensión de material de partida biogénico se lleva a una presión de 100-2500 bar mediante un dispositivo para elevar la presión,

el disolvente se lleva a una presión de 100-2500 bar mediante un dispositivo para elevar la presión, el disolvente y la suspensión se juntan en una conducción bajo una presión de 100-2500 bar y se mezclan para dar una mezcla en solución,

caracterizado porque

la mezcla en solución a través de al menos una tobera bajo una presión de 100-2500 bar y una temperatura de 10- 90ºC se pulveriza en un depósito, el cual presenta una presión más baja.

Apertura celular de materiales de partida de origen vegetal o animal mediante una combinación de un procedimiento de pulverización y una descompresión para la extracción selectiva y segregación de las sustancias intracelulares valiosas La invención se refiere a un procedimiento para la apertura celular de materiales de partida de origen vegetal o animal mediante procedimientos de pulverización combinados con la descompresión de las células para la subsiguiente extracción selectiva y segregación de las sustancias en ellas contenidas.

A este respecto, métodos mecánicos conocidos para la apertura celular son por una parte la homogeneización con cuchillas rotativas, la cual se lleva a cabo generalmente a presión elevada, la apertura en un molino de bolas con mecanismo de agitación, el prensado de una muestra bajo elevada presión a través de una estrecha abertura o también el método mediante un homogeneizador de ultrasonidos.

El inconveniente de los métodos mecánicos citados son las fuerzas de cizalla que actúan sobre las células en virtud de la fricción, cuya superación a elevadas velocidades conduce a la formación de calor y, por consiguiente, da lugar a una elevada temperatura. Esto puede tener una influencia perjudicial sobre las sustancias contenidas en los extractos celulares que se originan.

Un método más cuidadoso lo representa la descompresión física de las células. Para ello, de forma correspondiente a la ley de Henr y , un gas de suspensión se enriquece en células a elevadas presiones del gas y, mediante una brusca descompresión, se hace que revienten las membranas celulares. Esto sucede porque el gas liberado no puede escapar con la suficiente rapidez y acaba formando en el interior de las células burbujitas de gas que se van haciendo más grandes. Por ello, la carga mecánica que actúa sobre la célula se incrementa hasta que la célula revienta y se libera el contenido celular.

El inconveniente del método de la descompresión es sobre todo, que sólo se pueden abrir de forma efectiva células fáciles de romper, lo que hace necesario una aplicación adicional de procedimientos de apertura no mecánicos, tal como el empleo de enzimas. Esto, a su vez, hace que nuevamente un procedimiento de apertura a gran escala no sea rentable.

Según el estado de la técnica, la extracción se efectúa mediante fluidos supercríticos. Por ello, se entienden gases o líquidos que se encuentran por encima de su temperatura crítica y su presión crítica, definidas en el correspondiente diagrama de fases de la sustancia pura. La ventaja reside en una mayor solubilidad para sustancias difícilmente solubles en el intervalo supercrítico. Además de esto, la solubilidad se puede controlar también mediante variaciones de la presión y temperatura. Un ejemplo es la descafeinización de una planta de té mediante CO2 supercrítico, como se describe en el documento WO 2008/05537 A1. Pero entre tanto, también se han establecido en la industria química y en la industria de los alimentos otras aplicaciones tales como, por ejemplo, la extracción de aceites, jengibre, pimienta negra o polvo de chili mediante CO2 supercrítico o propano supercrítico.

La publicación WO 2008/061716 A1 describe, además, una mejora más del método de extracción, en el cual se prescinde de los agentes de arrastre, los cuales se emplean normalmente para garantizar un ulterior incremento de la solubilidad sin aumentar más la presión.

En el documento EP 0 941 140 B1 se describe la extracción de diferentes productos a partir de un medio de fermentación mediante dióxido de carbono, el cual se encuentra en estado supercrítico o próximo al estado crítico. La extracción que se describe en esta patente parte de una suspensión en base de agua. No se encuentra referencia alguna sobre una simultánea apertura celular ni de la extracción de las sustancias. Puesto que el disolvente supercrítico o, respectivamente, que se encontraba próximo al estado crítico, era dióxido de carbono, el cual presenta una solubilidad en agua relativamente buena, cabe esperar que se obtengan extractos con un elevado contenido en agua. Las temperaturas de extracción elegidas son, además, relativamente elevadas, por lo que pueden tener lugar las más diversas reacciones hidrolíticas de las sustancias extraídas con el agua.

El documento US 5, 306, 637 describe un método para la apertura celular, en el cual una apertura enzimática se acopla con una repentina descompresión subsiguiente, por lo que las células revientan y la sustancia de valor en ellas contenida se libera de forma efectiva. Sin embargo, las presiones empleadas son bajas, por lo que hay que contar con un tiempo de saturación largo. Esta invención utiliza dióxido de carbono, que se encuentra en estado supercrítico o próximo al estado supercrítico, al cual opcionalmente se añaden agentes de arrastre tales como óxido de azufre, monóxido de nitrógeno, peróxido de hidrógeno, etanol o mezclas de estos agentes de arrastre para la apertura celular microbianas, así como para la extracción de componentes intracelulares tales como proteínas o ácidos nucleicos. El aislamiento de proteínas o ácidos nucleicos no se basa en la solubilidad de estas sustancias en los gases utilizados, sino que se basa en la precipitación de estas sustancias a partir de la suspensión. La recuperación de las mezclas de gases es en este caso extremadamente problemática y el proceso aquí descrito no encuentra ninguna aplicación a escala industrial.

En el documento WO91/01367 se elige primeramente un disolvente que se presente en forma de gas y que presente un temperatura crítica situada entre 0 y 100ºC. Este disolvente se lleva a una presión que se encuentra en la proximidad o también por encima de la presión crítica del correspondiente disolvente, y a una temperatura que se encuentra en la proximidad de la temperatura crítica del correspondiente disolvente. El disolvente se reúne a continuación con una suspensión del material celular para saturar las células con el disolvente bajo las condiciones expuestas. En la siguiente etapa se reduce la presión, lo que lleva a una destrucción parcial de la membrana celular y a la liberación de componentes celulares. Después de esto, el material celular abierto se introduce en un segundo recipiente. Pero tal como se conoce del estado actual de la técnica, hay que contar con que las proteínas y ácidos nucleicos liberados, que de esta manera se han de disolver en disolventes que se encuentran en estado supercrítico o en la proximidad del estado crítico, presenten una solubilidad extremadamente baja.

De ello resulta que, a pesar de la mejora permanente de los métodos que se encuentren para la apertura celular en el estado actual de la técnica, permanecen aún en el extracto celular considerables restos de la sustancia a aislar.

Por consiguiente, sigue igual que antes la necesidad de conseguir, por mejoras de los procesos existentes, un rendimiento y pureza lo mayor posible de las deseadas sustancias intracelulares de valor difícilmente solubles, a partir del extracto celular en un disolvente supercrítico o en un disolvente que se encuentre próximo al estado crítico, lo cual constituye el objeto de la invención que aquí se va a describir.

Este objetivo se soluciona mediante el procedimiento conforme a la invención para la apertura celular de materiales de partida biogénicos en suspensión, mediante la combinación de aplicación de presión, pulverización y descompresión con subsiguiente extracción y separación de las sustancias celulares de valor, sirviendo al menos un depósito de reserva como colector de carga previa para una suspensión del material de partida biogénico y utilizándose al menos otro depósito de reserva como colector de carga previa para un disolvente, preparándose en una unidad para la apertura de células un extracto celular, a continuación en una etapa de extracción el extracto celular es atravesado por una corriente de gas, y el gas cargado con sustancias celulares de valor es separado en una etapa de segregación por reducción de la presión de las sustancias celulares de valor. La suspensión de material de partida biogénico se lleva en este caso, mediante un dispositivo para la subida de presión, a una presión de 100 - 2500 bar, el disolvente se lleva igualmente mediante un dispositivo de subida de presión a una presión de 100 - 2500 bar, a continuación de lo cual el disolvente y la suspensión se reúnen en una conducción bajo una presión de 100 - 2500 bar y se mezclan para dar una mezcla en solución y, a continuación, la mezcla... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la apertura celular de materiales de partida biogénicos, suspendidos, mediante la combinación de aplicación de presión, pulverización y descompresión con subsiguiente extracción selectiva y separación de sustancias celulares de valor, en el cual al menos un depósito de reserva sirve como colector para una suspensión de material de partida biogénico, y al menos otro depósito de reserva se utiliza como colector para un disolvente, en una unidad para la apertura celular se prepara un extracto celular, a continuación en una etapa de extracción, el extracto celular es atravesado por gas, y el gas cargado con sustancias celulares de valor se separa de las sustancias celulares de valor, en una etapa de segregación bajo reducción de la presión, la suspensión de material de partida biogénico se lleva a una presión d.

10. 2500 bar mediante un dispositivo para elevar la presión, el disolvente se lleva a una presión d.

10. 2500 bar mediante un dispositivo para elevar la presión, el disolvente y la suspensión se juntan en una conducción bajo una presión d.

10. 2500 bar y se mezclan para dar una mezcla en solución, caracterizado porque la mezcla en solución a través de al menos una tobera bajo una presión d.

10. 2500 bar y una temperatura de 1090ºC se pulveriza en un depósito, el cual presenta una presión más baja.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el disolvente con el cual se mezcla la suspensión de material de partida biogénico, se selecciona de un grupo que contiene etano, propano, butano, dióxido de carbono, gas hilarante, etileno, propileno, butileno, otros hidrocarburos saturados o insaturados, éter de dimetilo, hexafluoruro de azufre, freones tales como, por ejemplo, R134a, R125, R32, R141b, y mezclas de ellos.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque el disolvente con el que se mezcla la suspensión de material de partida biogénico, es un fluido supercrítico, que no es un hidrocarburo.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la suspensión de material de partida biogénico, antes de la pulverización, se satura con el disolvente.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la suspensión de material de partida biogénico, antes de la pulverización, se sobresatura con el disolvente.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el disolvente utilizado se recupera y se recicla al depósito de reserva para el disolvente.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el material de partida biogénico, antes de la formación de la suspensión, se trata previamente por lavado, filtración, fragmentación, molienda o tamizado.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el procedimiento para la apertura celular del material de partida biogénico, suspendido, mediante la combinación de aplicación de presión, pulverización y descompresión, se enlaza con otros procedimientos de apertura que se seleccionan de un grupo de procedimientos mecánicos, el cual comprende la apertura celular mediante homogeneizador de alta presión, molino de bolas, homogeneizador de ultrasonidos, prensa francesa y dispositivos para chorreado.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el procedimiento para la apertura celular del material de partida biogénico, suspendido, mediante la combinación de aplicación de presión, pulverización y descompresión, se enlaza con otros procedimientos de apertura que se seleccionan de un grupo de métodos químicos, el cual comprende la apertura celular mediante antibióticos, formadores de quelatos, agentes caotrópicos, detergentes y tratamiento alcalino.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el procedimiento para la apertura celular del material de partida biogénico, suspendido, mediante la combinación de aplicación de presión, pulverización y descompresión, se enlaza con otros procedimientos de apertura que se seleccionan de un grupo de métodos biológicos, el cual comprende la apertura celular mediante enzimas, fagos o autolisis.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el procedimiento para la apertura celular del material de partida biogénico, suspendido, mediante la combinación de aplicación de presión, pulverización y descompresión, se enlaza con otros procedimientos de apertura que se seleccionan de un grupo de métodos físicos, el cual comprende la apertura celular mediante congelación y descongelación, termolisis o

descompresión.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el material de partida biogénico, suspendido, utilizado son algas.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque se extraen sustancias

celulares de valor de tipo carotinoide tales como carotinas o xantofilas, las cuales están contenidas en el material de 10 partida biogénico, suspendido.

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque se extrae la sustancia celular de valor astaxantina, la cual está contenida en el material de partida biogénico, suspendido.

15. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque se extraen sustancias

celulares de valor de tipo grasas y aceites, las cuales están contenidas en el material de partida biogénico, 15 suspendido.

16. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque la relación de disolvente a material de partida biogénico, suspendido, se encuentra en el intervalo de 1 a 90kg/kg.