Procedimiento de obtención de esteviosidos orgánicos a partir de de stevia.

La presente invención se refiere a un procedimiento de extracción depurativa de esteviósidos naturales contenidos en plantas del género Stevia, principalmente en sus partes aéreas, que emplea bicarbonato de calcio en la extracción o en la depuración posterior. La extracción y depuración parcial de los esteviósidos, o lo que es lo mismo, la obtención de esteviósidos de la forma más selectiva posible, se consigue en un medio acuoso y condiciones de pH controlado gracias al empleo de un reactor auxiliar de alta eficacia de bicarbonato de calcio y extracción a sobrepresión de anhídrido carbónico y, en ocasiones, con el auxilio de un gas inerte, obteniendo así un tipo de extracto selectivo que reduce y facilita extraordinariamente los subsiguientes procesos usuales de purificación de esteviósidos.

PROCEDIMIENTO DE OBTENCiÓN DE ESTEVIOSIDOS ORGÁNICOS A PARTIR

DE STEVIA.

OBJETO DE LA INVENCiÓN

La presente invención se refiere a un procedimiento de obtención de esteviósidos orgánicos a partir de Stevia.

Concretamente, la invención que se presenta es un procedimiento de extracción depurativa de esteviósidos naturales contenidos en plantas del género Stevia, principalmente en sus partes aéreas, que emplea bicarbonato de calcio en la extracción o en la depuración posterior. La extracción y depuración parcial de los esteviósidos, o lo que es lo mismo, la obtención de esteviósidos de la forma más selectiva posible, se consigue en un medio acuoso y condiciones de pH controlado gracias al empleo de un reactor auxiliar de alta eficacia de bicarbonato de calcio y extracción a sobrepresión de anhídrido carbónico y, en ocasiones, con el auxilio de un gas inerte, obteniendo así un tipo de extracto selectivo que reduce y facilita extraordinariamente los subsiguientes procesos usuales de purificación de esteviósidos.

El procedimiento sólo emplea productos admitidos por el código alimentario (Carbonato cálcico E-170 (l) , Bicarbonato cálcico E-170 (1I) generado "in situ", óxido de calcio (E-529) y ácido fosfórico (E-338) ) con objeto de obtener esteviósidos en condiciones ecológicas Un segundo objeto de la invención es el producto intermedio resultante de esta extracción depurativa obtenido antes del procesado final (decoloración, desionización, concentración y secado) . Este producto sería un concentrado más natural de esteviósidos con posible interés comercial.

ESTADO DE LA TÉCNICA

La demanda mundial de edulcorantes de alta potencia y bajas calorías está aumentando, siendo la mezcla de edulcorantes una práctica habitual. La hierba dulce de Paraguay, Stevia rebaudiana Bertoni, produce un edulcorante alternativo, con la ventaja añadida de que los edulcorantes de la Stevia son productos naturales de la planta que tienen como base un diterpeno tetracíclico, esteviol, al que se unen principalmente unidades de glucosa. Sin embargo estas unidades de azúcar se unen al diterpeno bien en forma de éster o bien en forma de betaglicósidos, al igual que en las uniones glicosídicas que ocurren entre ellos, por lo que el ser humano no puede metabolizarlos y por tanto no aportan calorías a la dieta. Además, los glicósidos dulces de esteviol tienen propiedades sensoriales superiores a las de otros muchos edulcorantes potenciales.

Se han caracterizado ocho glucósidos dulces de la Stevia. Estos glucósidos se acumulan principalmente en las hojas de Stevia constituyendo entre un 10 Y un 20% del peso de las hojas, aunque esta concentración, e incluso la composición relativa de las hojas, es muy variable en función del material vegetal utilizado. Sobre la base de peso seco, un perfil típico de los cuatro principales glucósidos que se encuentran en las hojas de Stevia, es el siguiente: el denominado dulcosido constituye el 0, 3%, el rebaudiósido e el 0, 6%, el rebaudiósido A, el 3, 8%, y el esteviósido, un 9, 1%. También se han identificado otros glicósidos dentro de la Stevia como rebaudiósido B y E, Y dulcosides A y B. El rebaudiósido B puede ser un artefacto formado a partir del rebaudiósido A durante la extracción, ya que la saponificación del rebaudiósido A puede dar lugar a este rebaudiósido B. Sin embargo, es habitual la selección genética de la planta para aumentar la proporción de rebaudiósido A, uno de los componentes dulces más apreciados.

Existen publicados decenas de procedimientos, muchos de ellos reiterativos además de obvios, dentro de la práctica habitual de un laboratorio, para la extracción y purificación de los esteviósidos. En general todos ellos pueden ser válidos, pero no todos se pueden calificar de ecológicos y en la mayoría de las redacciones se evita describir la dificultad técnica de utilización desde el punto de vista de la operatividad a escala industrial y de la economía del proceso, cuestiones de tal envergadura en un proceso industrial que son definitivos en la eficacia y la economía y por tanto en la viabilidad real. Por otra parte, ya que el método propuesto sólo utiliza agua como disolvente y procedimientos de eliminación de productos acompañantes exclusivamente mediante productos admitidos en el código alimentario, se centrará la revisión del estado de la técnica en a aquellos procedimientos que puedan encuadrase dentro de este tipo de metodología.

La patente estadounidense, nO 4, 892, 938 describe un proceso de purificación en la que los extractos acuosos de la planta son depurados por percolación a través de una serie de resinas de intercambio iónico que se seleccionan para eliminar las impurezas diversas. Los glicósidos dulces permanecen en el agua y son recuperados por la evaporación de este solvente. La ventaja es que todo se hace en el agua, mientras que la mayoría de los procesos implican la utilización de un disolvente en algún momento. La desventaja es que el producto final es muy impuro, con sólo el 70% es una mezcla de los glicósidos dulces. El resto es principalmente el material más polar que los glicósidos dulces que se identificaron como una mezcla compleja de polisacáridos (25%) Y una pequeña cantidad de material de color amarillo, aceitoso menos polar que los glucósidos dulces (alrededor del 5%) . El agotamiento de resinas al tratar directamente los extractos obtenidos dificulta en gran medida el escalado industrial, por lo que se acude a la utilización de enzimas que ayuden a purificaciones previas a las resinas.

Otra patente representativa es la que describe el uso combinado de la microfiltración, la ultrafiltración y la nanofiltración para la purificación del extracto de la stevia (US. Pat. N o 5, 972, 120) . El método da un buen resultado, sin embargo, la aplicación de los equipos antes mencionados hace que el producto tenga un costo muy elevado si no se hacen tratamientos previos debidamente seleccionados. Además, el proceso es usualmente técnicamente inviable por el rápido ensuciamiento de las membranas, siendo por tanto muy dependiente del estado en que el extracto llegue a estas membranas. La variante introducida con respecto a otra patente de 1995, con empleo de resinas y membranas (CN 95-102071) es el proceso de nanofiltración, con objeto de concentrar los glicósidos y eliminar productos diferentes a los glicósidos buscados.

Un buen resumen del estado de la técnica viene recogido en la patente WO/2006/038221, en que se describe la utilización de vapor directo para la extracción de hoja de Stevia y en publicaciones como "Comparison of two different solvents employed for pressurized fluid extraction of stevioside from Stevia rebaudiana: methanol versus wáter' Institute of Analytical Chemistr y , Academy of Sciences of the Czech Republic, Brno, Czech Rep. Analytical and Bioanalytical Chemistr y (2007) , 388 (8) , p. 1847-1857 (donde se describe un procedimiento, sólo a microescala y sin indicar la cantidad de agua empleada, para extraer sólo 500 mg de hoja de Stevia dispersada en arena) , de extracción a alta presión y temperatura.

Otras patentes como la CN101693047 describen una extracción a muy alta presión, y otra anterior, KR2001-72880, describe un procedimiento en el que se extrae a alta presión y temperatura.

Para la eliminación de sustancias precipitables es muy común el empleo (conocido desde los inicios de la industria azucarera de remolacha y de caña de azúcar) de hidróxido cálcico, siempre posterior al proceso de extracción. Este procedimiento, sin contraindicaciones en el blanqueo de la sacarosa, tiene un alcance limitado en el caso de la Stevia ya que una pequeña cantidad de de este hidróxido cálcico eleva extraordinariamente el pH del extracto, pudiendo provocar la saponificación de la unión de tipo éster existente entre el carboxilo de C-19 del steviol y el oxígeno en C-1 de la glucosa así unida en los esteviósidos naturales, a pesar de lo cual su uso es prácticamente general en todos los casos.

Sin embargo, patentes antiguas emplean medios muy básicos para extraer o depurar seguidamente, con las consecuencias de saponificación previsibles, como la patente JP 53091173.

El empleo de productos alternativos al hidróxido cálcico no han dado buenos resultados. Por ejemplo, utilizar carbonato cálcico en el momento de la extracción o inmediata depuración posterior no da resultados adecuados desde el punto de vista de eliminación de sustancias ajenas a los esteviósidos. Por otra parte, el cloruro cálcico, si bien proporciona... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para obtención de esteviósidos a partir de Stevía que comprende una extracción con agua a alta presión en presencia de bicarbonato de calcio y pH débilmente ácido.

2. Procedimiento para obtención de esteviósidos a partir de Stevía según reivindicación 1, en el que la extracción con agua a alta presión se realiza en atmósfera de CO2 y de forma simultánea al suplemento de bicarbonato cálcico.

3. Procedimiento para obtención de esteviósidos a partir de Stevia según reivindicación 1, en el que la extracción con agua se realiza en atmósfera de gas inerte de forma previa al suplemento de bicarbonato de calcio.

4. Procedimiento para obtención de esteviósidos a partir de Stevia según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que el Bicarbonato de calcio se genera en un reactor auxiliar mezclando agua con carbonato cálcico en condiciones de sobrepresión de C02

5. Procedimiento para obtención de esteviósidos a partir de Stevía según reivindicación 2, que comprende las siguientes etapas:

a. Introducción de la materia prima en un reactor capaz de trabajar a sobrepresión y provisto de un dispositivo filtrante (RE) al que se le añade agua que contiene altas concentraciones de bicarbonato de calcio procedentes de un reactor de auxiliar (RBC) y cuya concentración se mantiene mediante aportes controlados de anhídrido carbónico y, opcionalmente, de un gas inerte, a presiones superiores a la atmosférica.

b. Calentamiento de la mezcla dentro de reactor (RE) y reposo a temperatura constante si el procedimiento funciona por lotes; o calentamiento de la mezcla dentro del reactor (RE) al que se da entrada y salida con control de presión del medio acuoso extrayente si se está realizando un procedimiento de extracción continua, hasta lograr la depuración de la disolución de esteviósidos

c. Evacuación del filtrado a presión controlada a través de su propio elemento filtrante hacia un deposito de tratamientos (D) en el que se realizarán los siguientes pasos:

i. Enfriamiento del filtrado

ii. Filtrado

iii. Acidificación

iv. Filtrado

6. Procedimiento de extracción de Stevia para obtención de esteviósidos según reivindicación 3, que comprende las siguientes etapas:

a. Extracción del material vegetal en un reactor (RE) utilizando agua, manteniendo un pH neutro, a temperatura elevada y bajo presión de gas inertizante.

b. Filtrado del contenido del reactor.

c. Introducción del extracto acuoso obtenido en otro reactor (RO) , en el que se somete a una atmósfera de CO2 a sobrepresión y se añade la cantidad deseada de bicarbonato de calcio y atmósfera de anhídrido carbónico procedente de un reactor auxiliar (RBC) .

d. Calentamiento de la mezcla dentro de reactor (RE) y reposo a temperatura constante si el procedimiento funciona por lotes; o calentamiento de la mezcla dentro del reactor (RE) al que se da entrada y salida con control de presión del medio acuoso extrayente si se está realizando un procedimiento de extracción continua, hasta lograr la depuración de la disolución de esteviósidos.

e. Filtrado y transferencia de la disolución caliente saturada de bicarbonato de calcio a un recipiente a presión atmosférica (O) .

f. Eliminación del exceso de calcio disuelto

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 5 ó 6 que además comprende una etapa posterior de basificación y una nueva filtración.

8. Extracto de esteviósidos (P) obtenido mediante el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 que además comprende una etapa posterior de decoloración, desionización, concentración y secado.