Un procedimiento continuo y aparato para el tratamiento enzimático de lípidos.

Un procedimiento para el tratamiento enzimático continuo de una composición que contiene lípido a un caudalsustancialmente constante que comprende las etapas de

(a) proporcionar una materia prima que contiene lípido,

(b) poner en contacto dicha materia con un primer adyuvante del procesamiento para pretratar la materia primapara obtener una materia prima pretratada,

(c) hacer pasar dicha materia prima pretratada a un caudal sustancialmente constante a través de un sistemade tratamiento que comprende una pluralidad de reactores de lecho fijo que contienen enzima conectados enserie unos con otros, en donde la velocidad de reacción no se reduce sustancialmente a medida que dichamateria prima va pasando a través de los reactores y

(d) retirar uno de dichos reactores de lecho fijo temporalmente de dicha serie mientras que el caudal de lamateria prima se mantiene sustancialmente constante a través del sistema de tratamiento, en donde el primeradyuvante de procesamiento comprende sílice que tiene un tamaño medio de poro superior a 150 Angstroms ymenos del 10% de compuestos volátiles en peso y en donde la relación entre la sílice y la enzima en peso noes superior al 50%.

Un procedimiento continuo y aparato para el tratamiento enzimático de lípidos Antecedentes de la invención Esta invención, que se define por las reivindicaciones, se refiere a un procedimiento para el tratamiento enzimático continuo de composiciones que contienen lípidos en una pluralidad de reactores de lecho fijo y a un aparato para la realización del procedimiento. Más especialmente, esta invención se refiere a un procedimiento y a un aparato para el tratamiento enzimático continuo de composiciones que contienen lípidos utilizando una pluralidad de reactores de lecho fijo, en donde el flujo de la composición que contiene el lípido se mantiene sustancialmente uniforme a medida que cambia la actividad enzimática de un lecho fijo a lo largo del tiempo e incluso cuando un lecho fijo se extrae de la línea, para operaciones de reparación, sustitución o reposición. Además, esta invención se refiere a un procedimiento y aparato que proporciona un aumento inesperadamente significativo de la actividad enzimática mediante pretratamiento del lípido antes de que entre en contacto con la enzima y haciendo funcionar el aparato mediante un procedimiento continuo.

Las grasas están constituidas por ácidos grasos unidos a un esqueleto de glicerol de tres carbonos. Los ácidos grasos están constituidos por cadenas de átomos de carbono con un grupo hidroxilo terminal. Los grupos hidroxilo pueden unirse a uno, dos o tres de los grupos hidroxilo del esqueleto de glicerol para formar monoacilgliceroles, diacilgliceroles o triacilgliceroles o grasas. Las calidades funcionales y nutricionales de las grasas dependerán de una variedad de factores, incluyendo si son monoacilgliceroles (MAG) o un diacilglicerol (DAG) o un triacilglicerol (TAG) , el número de carbonos en las cadenas de ácidos grasos, si las cadenas son saturadas, monoinsaturadas o poliinsaturadas, si cualquier doble enlace de la cadena está en forma de isómero cis o trans, la localización de los dobles enlaces en las cadenas y las posiciones de los diferentes tipos de ácidos grasos respecto a los tres carbonos del esqueleto de glicerol.

Los lípidos son una clasificación de una amplia variedad de sustancias químicas caracterizadas como grasas, aceites, ceras y fosfolípidos. Dentro de esta clasificación general se incluyen los triglicéridos, diglicéridos, monoglicéridos, ácidos grasos, alcoholes grasos, jabones y detergentes, terpenos, esteroides y vitaminas A, E, D2 y K1. Los lípidos se pueden obtener de semillas oleaginosas, tales como soja, Canola, colza, girasol, palma y aceitunas; productos animales, tales como pescado, cerdo y vacuno y compuestos sintéticos o composiciones derivadas sintéticamente, tales como lípidos estructurados para aplicaciones nutricionales, sustancias químicas oleaginosas para aplicaciones industriales y farmacéuticas y biodiesel para energía. Los aceites vegetales se obtienen por prensado o extracción en disolventes del aceite de la semilla oleaginosa. Los aceites brutos contienen muchos componentes minoritarios. Algunos de estos componentes son perjudiciales para el efecto o propiedades estéticas de los aceites, otros, tales como los esteroles y los tocoferoles, son nutricionalmente beneficiosos.

Los lípidos obtenidos de las semillas oleaginosas (soja, Canola, etc.) mediante extracción en disolventes o por prensado mecánico pueden refinarse para eliminar las impurezas que pueden contribuir a la formación de colores y/o sabores indeseables en el producto terminado. El refinado tradicional incluye el tratamiento del aceite con hidróxido sódico para neutralizar los ácidos grasos libres y la eliminación de los fosfolípidos mediante centrifugación. El aceite se lava a continuación con agua blanda caliente y se centrifuga para eliminar los jabones y fosfolípidos restantes presentes en el aceite. El aceite “una vez refinado” se blanquea a continuación con “arcilla blanqueadora” y se filtra para adsorber la clorofila y los derivados de clorofila, así como cualquier jabón, fosfolípidos y metales traza restantes presentes en el aceite. El uso de arcillas blanqueadoras o arcillas para la eliminación de impurezas en los lípidos es bien conocido en la técnica. El primer nombre común de este material fue la “tierra de fuller”. Las arcillas blanqueantes actuales pueden ser neutras o estar activadas con ácido. Las arcillas minerales generalmente utilizadas son bentonita, montmorillonita, atapulgita, esmectita y/u hormita.

Un procedimiento alternativo que elimina completamente el paso de lavado del agua y lo sustituye por un tratamiento de gel de sílice para adsorber los jabones, fosfolípidos y metales traza residuales es bien conocido en la técnica como “Refinado cáustico modificado”. Pr y or y col Patente de EE.UU. nº 5.336.794 y Welsh y col. Patente de EE.UU. nº 5.231.201 describen un procedimiento de dos fases en el que el aceite se pone en contacto con adsorbentes de sílice amoría para eliminar todos o sustancialmente todos los jabones o gomas o ambos del aceite y reducir el contenido de fosfolípidos y a continuación filtrar a través de un lecho empaquetado con un agente para la eliminación del pigmento para decolorar el aceite. Se añade un gel de sílice, 0, 01 a 1, 0 por ciento, al aceite en una suspensión y después el aceite tratado con sosa cáustica se centrifuga. Los productos de gel de sílice que se sabe que son útiles para este fin incluyen los vendidos con la marca comercial TriSyl® (gel de sílice) por W.R. Grace & Co. como polvos sueltos de sílice amoría que contienen aproximadamente de 60 a 65 por ciento de humedad con un tamaño medio de las partículas de aproximadamente 18, 0 micras con mínimo, un diámetro medio de los poros entre aproximadamente 60 y 5000 angstroms y una densidad aparente de aproximadamente 500 kg/m3. El aceite se mezcla con la sílice y a continuación se seca en un secador pulverizador al vacío, a continuación la sílice se separa por filtración del aceite. Si la arcilla blanqueadora ya se encuentra en el filtro, el procedimiento es bien conocido en la técnica como “Blanqueamiento en lecho empaquetado”. La humedad mantiene la integridad de los poros de sílice y permite que las impurezas se adsorban dentro del poro.

En los últimos años, ha habido un interés creciente en proporcionar alternativas a los productos con alto contenido en grasas trans y aceite vegetal hidrogenado utilizados en la preparación de alimentos tradicionales. Tradicionalmente, los aceites líquidos se procesaban en grasas funcionales que contenían sólidos para diversos productos de margarina y parcialmente hidrogenados mediante hidrogenación con níquel. Dichos procedimientos de hidrogenación conducían a la formación de ácidos grasos trans. Se cree que las grasas que tienen un contenido reducido de ácidos grasos trans pueden proporcionar determinados beneficios saludables al consumidor. Por consiguiente, muchos fabricantes industriales de alimentos están sustituyendo las composiciones con alto contenido en grasas trans por composiciones con bajo o ningún contenido en grasas trans. Originalmente, los esfuerzos en proporcionar productos con bajo contenido en grasas trans se concentraron en reducir el nivel de hidrogenación de los productos grasos. Más recientemente, los esfuerzos se han concentrado en cambiar la estructura de un aceite líquido para cambiar las propiedades de fusión y la funcionalidad sin cambiar la composición de ácidos grasos o generar ácidos grasos trans. Un procedimiento para lograr esto es un procedimiento conocido como interesterificación.

La interesterificación es una reacción conocida de estructuras triacilglicerol por la que las estructuras de ácidos grasos individuales en posiciones del triglicérido se interesterifican e intercambian en el resto de glicerol. Esto se denomina o se reconoce a veces como una aleatorización en donde los restos ácido graso de un componente glicerol de un triaglicerol se intercambian con los de un componente glicerol de otro triacilglicerol. Esto tiene como resultado estructuras de triacilglicerol que tienen restos de ácido graso intercambiados que varían de una estructura de glicerol a otra. La técnica en esta área incluye Pellosa y col. Patente de EE.UU. nº 5.434.278, Doucet Patente de EE.UU. nº 5.908.655, Cherwin y col. Patente de EE.UU. nº 6.124.486 y Liu y col. Patente de EE.UU. nº 6.238.926.

La técnica de la interesterificación se ha desarrollado para permitir la producción de, por ejemplo, composiciones de triglicéridos que proporcionan determinados perfiles de fusión que pueden ser de interés en determinadas aplicaciones. En general, estas se reconocen en la presente memoria como “lípidos estructurados” para distinguir los productos... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para el tratamiento enzimático continuo de una composición que contiene lípido a un caudal sustancialmente constante que comprende las etapas de

(a) proporcionar una materia prima que contiene lípido,

(b) poner en contacto dicha materia con un primer adyuvante del procesamiento para pretratar la materia prima para obtener una materia prima pretratada,

(c) hacer pasar dicha materia prima pretratada a un caudal sustancialmente constante a través de un sistema de tratamiento que comprende una pluralidad de reactores de lecho fijo que contienen enzima conectados en serie unos con otros, en donde la velocidad de reacción no se reduce sustancialmente a medida que dicha materia prima va pasando a través de los reactores y

(d) retirar uno de dichos reactores de lecho fijo temporalmente de dicha serie mientras que el caudal de la materia prima se mantiene sustancialmente constante a través del sistema de tratamiento, en donde el primer adyuvante de procesamiento comprende sílice que tiene un tamaño medio de poro superior a 150 Angstroms y menos del 10% de compuestos volátiles en peso y en donde la relación entre la sílice y la enzima en peso no es superior al 50%.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde dicho adyuvante del procesamiento está dispuesto en al menos uno de dichos reactores de lecho fijo que contiene enzima.

3. El procedimiento de la reivindicación 2, en donde dicho adyuvante del procesamiento está dispuesto en la parte superior de dicha enzima en dicho al menos un reactor de lecho fijo que contiene enzima.

4. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde dicho adyuvante del procesamiento está dispuesto en un sistema de pretratamiento.

5. El procedimiento de la reivindicación 4, en donde dicho sistema de pretratamiento comprende al menos un reactor de lecho fijo.

6. El procedimiento de la reivindicación 5, en donde dicho sistema de pretratamiento comprende una pluralidad de reactores de lecho fijo en serie, comprendiendo el procedimiento la etapa adicional de separar temporalmente uno de dichos reactores de lecho fijo de pretratamiento de dicha serie mientras que el caudal de la materia prima se mantiene sustancialmente constante a través de dicho sistema de pretratamiento.

7. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde dicha enzima se selecciona de una o más del grupo que consiste en lipasa, esterasa, acilasa, enzimas que facilitan las reacciones de acidólisis, las reacciones de transesterificación, la síntesis de ésteres o las reacciones de intercambio de éster; enzimas que tienen actividad fosfolipasa o proteasa, incluyendo actividad hidrolasa termoestable y termotolerante y polinucleótidos

8. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde dicha enzima deriva de uno o más del grupo que consiste en

Achromobacter, Alcaligenes, Aspergillus, Bacillus, Candida, Chromobacterium, Cor y nebacterium, Geotrichum, Humicola, Humicora, Mucor, Penicillium, Pseudomonas, Rhizomucor, Rhizopus, Staphylococcus, Thermomyces y Torulopsis.

9. El procedimiento de la reivindicación 8, en donde dicha enzima se selecciona del grupo que consiste en Mucor mihei, Pseudomonas fluorescens, Rhizopus delemar, Candida cylindracea, Penicillium cyclopium y Thermomyces lanuginosus.

10. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde dicha sílice se selecciona de una o más del grupo que consiste en sílice cromatográfica, sílice fundida, sílice precipitada, sílice de humo, sílice coloidal, sílice amoría, hidrogel de sílice y silicato de sodio y aluminio.

11. El procedimiento de la reivindicación 10, en donde dicha sílice contiene menos del 5% de compuestos volátiles en peso.

12. El procedimiento de la reivindicación 10, en donde dicha sílice cuando se analiza como sustancia desecada es al menos 95% de SiO2 o al menos 99% de SiO2.

13. El procedimiento de la reivindicación 10, en donde dicho producto de sílice tiene un tamaño medio de poro superior a 160 Angstroms.

14. El procedimiento de la reivindicación 10, en donde dicha sílice tiene un pH inferior a 7, 0.

15. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde dicha materia prima que contiene lípido no se desodoriza antes de usarse en el procedimiento.

16. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde dicha materia prima que contiene lípido contiene uno o más aceites o grasas seleccionadas del grupo que consiste en aceite Canola, aceite de ricino, aceite de coco, aceite de cilantro, aceite de maíz, aceite de algodón, aceite de avellana, aceite de cáñamo, aceite de linaza, aceite de espuma de la pradera, aceite de oliva, aceite de palma, aceite de palmiste, aceite de cacahuete, aceite de colza, aceite de salvado de arroz, aceite de cártamo, aceite de sasanqua, aceite de soja, aceite de semilla de girasol, aceite de pino, aceite de tsubaki, variedades de aceites “naturales” que tienen composiciones de ácido graso alterados con organismos modificados genéticamente (OMG) o “cultivo” tradicional, tales como aceites con alto contenido en ácido oleico o bajo contenido en ácido linolénico, aceites poco saturados, aceite vegetal, aceite de sábalo, aceite de pez vela, aceite de hígado de bacalao, aceite de reloj anaranjado, aceite de sardina, aceite de arenque, manteca, sebo y mezclas de cualquiera de los anteriores.

17. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde dicha materia prima comprende materiales lipídicos que se han refinado y blanqueado; o refinado, blanqueado y son totalmente o parcialmente hidrogenados; o fraccionado, refinado y blanqueado.

18. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde dicha enzima opera con una actividad de al menos 1, 0 kg aceite/g de enzima o de al menos 1, 5 kg de aceite/g de enzima o de al menos 1, 8 kg de aceite/g de enzima.

19. Un sistema para el tratamiento continuo de una composición que contiene lípido, comprendiendo el sistema una entrada para la materia prima, una salida para el producto, una pluralidad de reactores de lecho fijo que contienen enzima dispuestos entre dicha entrada y dicha salida, un medio para el pretratamiento que comprende uno o más módulos de tratamiento, un sistema de tratamiento de dicha materia prima con un adyuvante del procesamiento antes de que la materia prima entre en contacto con dicha pluralidad de reactores de lecho fijo que contienen enzima y un medio de comunicación fluida ajustable para conectar dichos reactores de lecho fijo entre sí en serie, de tal modo que la materia prima fluye al interior de dicho sistema a través de dicha entrada, a continuación a través de dichos reactores de lecho fijo conectados en serie y finalmente sale de dicho sistema como un producto pretratado a través de dicha salida, comprendiendo dicho medio de comunicación fluida una pluralidad de válvulas que pueden funcionar de manera que permitan retirar uno de dichos reactores de lecho fijo fuera de la línea mientras que el otro reactor o reactores de lecho fijo de dicha serie sigue en comunicación fluida con dicho sistema, mientras que el caudal de la composición de materia prima que contiene lípido que fluye a través de dicho sistema permanece sustancialmente constante y la velocidad de la reacción no se reduce sustancialmente a medida que dicha materia prima pasa a través de los reactores, en donde el adyuvante del procesamiento comprende sílice que tiene un tamaño medio de poro superior a 150 Angstroms y menos del 10% de compuestos volátiles en peso, en donde la relación entre la sílice y la enzima en peso no es superior al 50%.

20. El sistema de la reivindicación 19, que comprende además un medio para el pretratamiento de dicha composición que contiene lípido con un adyuvante del procedimiento antes de que la composición contacte con dicha enzima en al menos uno de dicha pluralidad de reactores de lecho fijo.

21. El sistema de la reivindicación 20, en donde dicho adyuvante del procedimiento comprende una sílice sustancialmente libre de humedad.

22. El procedimiento de la reivindicación 1 o el sistema de la reivindicación 21, en donde la relación entre la sílice y la enzima no es superior al 25%.

23. El sistema de la reivindicación 20, en donde dicho medio para el pretratamiento de dicha composición que contiene lípido comprende una cantidad de dicho adyuvante del procedimiento dispuesto en al menos uno de dicha pluralidad de reactores de lecho fijo, de tal forma que esa composición que contiene lípido que fluye al interior de dicho reactor contacta con dicho adyuvante del procedimiento antes de contactar con dicha enzima dispuesta en el mismo o en donde dicho medio para pretratamiento de dicha composición que contiene lípido comprende uno o más reactores de pretratamiento que contienen una cantidad de dicho adyuvante del procedimiento, estando dicho uno o más reactores de pretratamiento dispuestos en serie con y en dirección ascendente de dicha pluralidad de reactores de lecho fijo.

24. El procedimiento de la reivindicación 1, en donde dicha materia prima que contiene lípido contiene aceite Canola con un elevado contenido de ácido oleico, aceite de soja con un contenido bajo de ácido linolénico o aceites de girasol con un elevado contenido de ácido esteárico.