Proceso de separación de tabaco para extraer materiales derivados de tabaco, y sistemas de extracción asociados.

Un proceso para extraer un componente derivado de planta a partir de un material de planta,

el proceso comprende:

homogenizar del material de planta en presencia de un disolvente de extracción que comprende una o más sales de ácido fosfórico y uno o más antioxidantes para formar una combinación de un componente líquido de planta y un componente pulpa de planta de modo que el componente líquido de planta se proporciona con un pH en un intervalo determinado;

obtener el componente líquido de planta del componente de pulpa de planta; y

separar el componente líquido de planta en una fracción de sólidos y una fracción soluble.

Proceso de separación de tabaco para extraer materiales derivados de tabaco, y sistemas de extracción asociados Campo de la descripción

La presente descripción se refiere a la extracción de componentes a partir de un material de planta, y particularmente para la extracción de uno o más componentes de un material de planta de tabaco. La descripción además se refiere a componentes derivados de planta útiles en diversos productos, particularmente productos fabricados o que derivan de tabaco, o que si no incorporan tabaco, y que están destinados a consumo humano.

Antecedentes de la descripción

Los cigarros, puros y pipas son artículos para fumar populares que usan tabaco en distintas formas. Tales artículos para fumar se usan calentando o quemando tabaco para generar aerosol (por ejemplo, humo) que puede ser inhalado por el fumador. El tabaco también se puede disfrutar en las llamadas formas "sin humo". Los productos de tabaco sin humo particularmente populares se usan insertando alguna forma de tabaco procesado o formulación que contiene tabaco en la boca del usuario. Véase por ejemplo, los tipos de formulaciones de tabaco sin humo, ingredientes, y metodologías de procesado descritos en las patentes de EEUU números 1.376.586 de Schwartz; 3.696.917 de Levi; 4.513.756 de Pittman et al.; 4.528.993 de Sensabaugh, Jr. et al.; 4.624.269 de Story et al.; 4.991.599 de Tibbetts; 4.987.97 de Townsend; 5.92.352 de Sprinkle, III et al.; 5.387.416 de White et al.; 6.668.839 de Williams; 6.834.654 de Williams; 6.953.4 de Atchley et al.; 7.32.61 de Atchley et al.; y 7.694.686 de Atchley et al.; los números de publicación de patentes de EEUU 24/253 de Williams, 25/11558 de Quinter et al.; 25/244521 de Strickland et al.; 26/191548 de Strickland et al.; 27/62549 de Holton, Jr. et al.; 27/786941 de Holton et al.; 27/186942 de Strickland et al.; 28/2911 de Dube et al.; 28/29116 de Robinson et al.; 28/29117 de Mua et al.; 28/173317 de Robinson et al.; 28/19673 de Engstrom et al.; 28/29586 de Neilsen et al.; 28/35216 de Crawford et al.; 29/6513 de Essen et al.; 29293889 de Kumaret al ; y 21/291245 de Gaoetal.; PCT WO 4/95959 de Arnarp et al.; y WO 21/132444 A2 de Atchley; y la solicitud de patente de EEUU con número de serie 12/638.394, archivada el 15 de diciembre, 29, de Mua et al.

Ejemplos de productos de tabaco sin humo que se han comercializado incluyen los que se refieren a Camel Snus, Camel Orbs, Camel Strips y Camel Sticks de R.J. Reynolds Tobacco Company; tabaco húmedo Grizzly, tabaco húmedo Kodiak, tabaco suelto Levi Garrett y tabaco suelto Taylors Pride de American Snuff Company, LLC; rapé húmedo Kayac y tabaco de mascar Chattanooga Chew de Swisher International, Inc.; tabaco de mascar Redman de Pinkerton Tobacco Co. LP; tabaco húmedo Copenhagen, bolsitas Copenhagen, Skoal Bandits, bolsitas Skoal, Red Seal de corte largo y paquetes de tabaco mentolado Revel de U.S. Smokeless Tobacco Company; y Marlboro Snus y Taboka de Philips Morris USA.

En algunos casos, al menos una parte del material de tabaco usado en la composición o producto de tabaco sin humo puede tener la forma de un extracto. El extracto de tabaco se puede usar en una diversidad de formas. Por ejemplo, el extracto de tabaco se puede aislar en un disolvente esencialmente de forma libre o en una forma líquida. Técnicas de ejemplo para extraer componentes de tabaco se describen en las patentes de EEUU números 4.144.895 de Fiore; 4.15.677 de Osborne, Jr. et al.; 4.267.847 de Reid; 4.289.147 de Wildman et al.; 4.351.346 de Brummer et al.; 4.359.59 de Brummer et al.; 4.56.682 de Muller; 4.589.428 de Keritsis; 4.65.16 de Soga et al.; 4.716.911 de Poulose et al.; 4.727.889 de Niven, Jr. et al.; 4.887.618 de Bernasek et al.; 4.941.484 de Clapp et al.; 4.967.771 de Fagg et al.; 4.986.286 de Roberts et al.; 5.5.593 de Fagg et al.; 5.18.54 de Grubbs et al.; 5.6.669 de White et al.; 5.65.775 de Fagg; 5.74.319 de White et al.; 5.99.862 de Whitte et al.; 5.121.757 de White et al.; 5.131.414 de Fagg; 5.131.415 de Muñoz et al.; 5.148.819 de Fagg; 5.197.494 de Kramer; 5.23.354 de Smith et al.; 5.234.8 de Fagg; 5.243.999 de Smith; 5.31.694 de Raymond et al.; 5.318.5 de González-Parra et al.; 5.343.879 de Teague; 5.36.22 de Newton; 5.435.325 de Clapp et al.; 5.445.169 de Brinkley et al.; 6.131.584 de Lauterbach; 6.284.875 de Turpén et al.; 6.298.859 de Kierulff et al.; 6.772.767 de Mua et al.; 6.817.97 de Berit et al.; 6.96.172 de Bratcher et al.; 7.34.128 de Turpén et al.; 7.48.211 de bratcher et al.; y 7.337.782 de Thompson.

Chong W. Chang en "Isolation and Purification of Leaf and Starch Components", Plant Physiology, vol. 64, 1979, páginas 833-836, describe un método para extraer almidón a partir hojas de algodón, en el que las hojas se mezclan con un disolvente y se homogenizan a un pH definido en un tampón Na-fostato, y en el que el almidón se obtiene después de la separación de la fracción líquida de la fracción de sólidos mediante etapas de filtración y centrifugación. El almidón crudo obtenido después se puede purificar más y separar en fracciones de amilosa y amilopectina.

N.C. Carpita et al. en "Extraction of Starch by Dimethyl Sulfoxide and Quantifiaction by Enzymatic Assay", Analytical Biochemistry, vol 161, 1987, páginas 132-139, describe un método de extracción de material de planta, que comprende homogenizar el material de planta en un disolvente con un pH en un intervalo definido (7,2) y en presencia de un antioxidante (ascorbato). Después de centrifugar la fracción de sólidos, el almidón y material de paredes celulares se congelan y liofilizan. El material liofilizado se puede extraer más con dimetil sulfóxido para obtener almidón purificado.

Sería deseable proporcionar un proceso para extraer componentes a partir de un material de planta, tal como, por ejemplo, un material de planta de tabaco, para usar en un producto, particularmente un producto relacionado con tabaco, tal como un producto de tabaco sin humo, y proporcionar sistemas para separar componentes derivados de planta para usar en productos, tal como productos relacionados con tabaco.

Compendio de la descripción

La presente descripción se refiere a un proceso para extraer al menos un componente objetivo a partir un de material de planta. Según una realización, el material de planta puede comprender un material de planta de tabaco.

En algunas realizaciones la invención generalmente proporcionar una serie de etapas de proceso, de las que una o más se pueden omitir dependiendo del producto que se desee extraer. Por ejemplo, se puede homogenlzar un material de planta en presencia de un disolvente de extracción (por ejemplo, en una proporción de aproximadamente ,1 I a aproximadamente 1 I de disolvente por kilo de material de planta) para formar una combinación de un componente líquido de planta y un componente de pulpa de planta. El disolvente de extracción puede comprender una disolución tampón. Mas particularmente, el disolvente de extracción comprende una o más sales de ácido fosfórico y puede comprender uno o más compuestos seleccionados a partir del grupo que consiste en compuestos que contienen bisulfitos, compuestos que contienen metabisulfitos, sales haloideas del grupo I y grupo II, y sus combinaciones. El componente líquido de planta se puede proporcionar con un pH en un intervalo definido (por ejemplo, de aproximadamente 6,5 a aproximadamente 8,). El componente líquido de planta se puede obtener a partir del componente de pulpa de planta, que se puede secar y después procesar para separar la pectina a partir de la fibra de la planta (por ejemplo, celulosa).

El componente líquido de planta se puede procesar (por ejemplo, por centrifugación) para separarlo en una fracción de sólidos y una fracción soluble. En realizaciones específicas, al menos 4% en peso de la fracción sólida en base a peso seco puede ser un componente de almidón que deriva de planta.

La fracción de sólidos se puede secar, preferentemente hasta a un contenido de humedad de menos de 1% en peso. La fracción de sólidos secos se puede moler para lograr un tamaño de partícula deseado, tal como aproximadamente un tamaño de partícula medio de 5 pm a 1 mm. El almidón que deriva de planta (u otro componente) se puede aislar a partir de la fracción de sólidos. Por ejemplo, tal aislamiento puede comprender combinar el almidón que deriva de planta con una mezcla líquida de disolvente adecuada, calentar la mezcla líquida, filtrar la mezcla líquida para aislar el almidón que deriva de planta, y opcionalmente secar y/o irradiar el almidón que deriva de planta.

La fracción soluble a partir del componente líquido de planta se puede separar más en un componente de permeado líquido y un componente concentrado (por ejemplo, por filtración). En... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para extraer un componente derivado de planta a partir de un material de planta, el proceso comprende:

homogenizar del material de planta en presencia de un disolvente de extracción que comprende una o más sales de ácido fosfórico y uno o más antioxidantes para formar una combinación de un componente líquido de planta y un componente pulpa de planta de modo que el componente líquido de planta se proporciona con un pH en un Intervalo determinado;

obtener el componente líquido de planta del componente de pulpa de planta; y separar el componente líquido de planta en una fracción de sólidos y una fracción soluble.

2. El proceso de la reivindicación 1, en el que dicha etapa de homogenización comprende granular el material de planta.

3. El proceso de la reivindicación 1, en el que el componente líquido de planta se proporciona con un Ph de 6,5 a 8,, o en el que el componente líquido de planta se proporciona con un pH de 7, a 7,4, preferentemente un pH de aproximadamente 7,2.

4. El componente de la reivindicación 1, en el que el disolvente de extracción es una disolución tampón.

5. El proceso de la reivindicación 1, en el que el disolvente de extracción comprende uno o más compuestos

seleccionados a partir del grupo que consiste en sales de ácido fosfórico, compuestos que contienen bisulfitos, compuestos que contienen metablsulfitos, sales haloideas del grupo l y grupo II, y sus combinaciones; específicamente en el que el disolvente de extracción comprende un compuesto seleccionado del grupo que consiste en fosfato de sodio dibásico heptahidratado, cloruro de sodio, metabisulfito de sodio, y sus combinaciones; alternativamente en el que el disolvente de extracción comprende un compuesto seleccionado del grupo que consiste en detergentes, surfactantes, antioxidantes, amino ácidos, tampones, agentes de extracción de proteína, y sus combinaciones; opcionalmente en el que el disolvente de extracción comprende un agente de extracción de proteínas.

6. El proceso de la reivindicación 1, en el que el material de planta es un material de planta de tabaco.

7. El proceso de la reivindicación 1, en el que el material de planta y el disolvente de extracción se combinan

en una proporción de ,1 I a 5 I de disolvente de extracción por 1 kg de material de planta; preferentemente en el que el material de planta y el disolvente de extracción se combinan en una proporción de ,3 I a ,7 I de disolvente de extracción por 1 kg de material de planta.

8. El proceso de la reivindicación 1, además comprende el secado de la fracción de sólidos hasta un contenido de humedad de menos de aproximadamente 1% en peso; opcionalmente además comprende el molido de la fracción de sólidos secos para lograr un tamaño de partícula deseado; específicamente en el que la fracción de sólidos molidos tiene un tamaño de partícula medio de 5 pm a 1 mm, preferentemente en el que la fracción de sólidos molidos tiene un tamaño de partícula medio de 25 pm a 75 pm.

9. El proceso de la reivindicación 1, además comprende aislar el almidón que deriva de planta a partir de la fracción de sólidos; preferentemente en al que dicha etapa de aislado comprende:

combinar el material que deriva de planta con una mezcla líquida de disolvente adecuado;

calentar la mezcla de líquido;

filtrar la mezcla de líquido para aislar el almidón derivado de planta; opcionalmente secar el almidón derivado de planta; y opcionalmente irradiar el almidón derivado de planta.

1. El proceso de la reivindicación 1, en el que dicha etapa de separar el componente líquido de planta en una fracción de sólidos y una fracción soluble que comprende centrifugar el componente líquido; preferentemente en el que la centrifugación se lleva a cabo mientras el componente líquido de planta se carga continuamente en la centrífuga; específicamente en el que la velocidad de flujo de alimentación del componente líquido de planta en la centrífuga es de 5 a 25 l/mln; o en el que la centrifugación se lleva a cabo bajo condiciones de 1. rpm a 6. rpm; o en que la centrifugación se lleva a cabo bajo condiciones de 5 x g a 2.5 x g.

11. El proceso de la reivindicación 1, además comprende secar el componente de pulpa de planta, y opclonalmente extraer a partir del componente de pulpa de planta seco uno o más materiales seleccionados a partir del grupo que consiste en pectlna, celulosa, y sus combinaciones.

12. El proceso de la reivindicación 1, además comprende separar la fracción soluble en un componente de permeado liquido y un componente concentrado; preferentemente en el que dicha separación comprende filtrar la fracción soluble; opcionalmente, en el que después de dicho filtrado, el componente concentrado comprende partículas de la fracción soluble que tienen un tamaño mayor de ,1 micrómetros; opcionalmente secar el componente concentrado para formar un material de sólidos concentrados; y opcionalmente moler el material de sólidos concentrados seco; y opcionalmente moler el material de sólidos concentrados seco para formar partículas.

13. El proceso de la reivindicación 12, en el que el componente concentrado comprende uno o más componentes que derivan de planta seleccionados del grupo que consiste en proteínas ¡nsolubles, proteínas grandes, restos celulares, y sus combinaciones.

14. El proceso de la reivindicación 12, además comprende separar el componente de permeado líquido en un componente de retenido, que preferentemente comprende un componente de proteínas solubles, y un componente de permeado líquido secundario, que preferentemente comprende un componente seleccionado a partir del grupo que consiste en azúcares, péptidos, alcaloides, y sus combinaciones; preferentemente en el que dicha etapa de separación comprende filtrado con un sistema de ultrafiltración de 1 kDa.

15. Un material de almidón que deriva de tabaco obtenido según el proceso de la reivindicación 1.

16. Un ligante que comprende, en base a su peso total: al menos 35 en peso seco de un material de almidón

que deriva de tabaco según la reivindicación 15; al menos 1 por cien en peso seco de un componente de fibra alimentaria; al menos 1 por cien en peso seco de un componente de ceniza; y al menos 1 por cien en peso seco de un componente de azúcar.

17. El proceso de la reivindicación 1, en el que uno o más antioxidantes se seleccionan a partir del grupo que consiste en tloles, polifenoles, bisulfitos, metablsulfitos, ácido ascórbico, sales de ácido ascórblco, ácido úrico, sales de ácido úrico, glutationes, tocoferoles, tocotrlenoles, propil galato, y sus combinaciones; o en el que al menos 4% en peso de la fracción de sólidos en base a peso seco es un componente de almidón que deriva de planta.

18. El proceso de la reivindicación 1, además comprende procesado posterior de uno o más componentes de pulpa de planta, la fracción de sólidos, y la fracción soluble para aislar de ahí el componente que deriva de planta; opcionalmente en el que dicho procesado posterior comprende secar la fracción de sólidos hasta un contenido de humedad de menos de 1% en peso y moler la fracción de sólidos seca para proporcionar partículas de almidón que derivan de planta que tienen un tamaño de partícula medio de 5 pm a 1 mm; alternativamente en el que dicho procesado posterior comprende secar el componente de pulpa de planta y extraer de ahí un componente seleccionado del grupo que consiste en pectina, celulosa, y sus combinaciones; o alternativamente en el que dicho procesado posterior comprende separar la fracción soluble en: un componente de permeado líquido que comprende un componente seleccionado del grupo que consiste en un componente de proteínas solubles, un componente de azúcar, un componente peptídico, un componente de alcaloides, y sus combinaciones; y un componente concentrado que comprende un componente seleccionado a partir del grupo que consiste en proteínas ¡nsolubles, proteínas grandes, restos celulares, y sus combinaciones; opcionalmente además comprende separar el componente de permeado líquido en: un componente de retenido que comprende un componente de proteínas solubles; y un componente de permeado líquido secundario que comprende un componente seleccionado a partir del grupo que consiste en azúcares, péptidos, alcaloides, y sus combinaciones.

19. Un sistema para obtener almidón a partir de un material de planta, el sistema comprende:

un aparato de homogenización configurado para romper el material de planta de modo que se forme un componente líquido de planta y un componente de pulpa de planta, el aparato de homogenización además se configura para recibir un disolvente de extracción de modo que el disolvente entre en contacto con el material de planta durante su rotura;

un aparato de centrifugación configurado para separar el componente líquido de planta en una fracción de sólidos que contienen almidón y una fracción soluble;

un aparato de secado configurado para secar la fracción de sólidos que contienen almidón para formar un componente de sólidos que contienen almidón que tiene un contenido de humedad de menos de 1% en peso; y

un aparato de molienda configurado para moler el componente de sólidos que contiene almidón para formar almidón en partículas que tiene un tamaño de partícula medio de 1 pm a 1 mm.