專利名稱：減少在由生物物質(zhì)中萃取的物質(zhì)中的溶劑含量的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于減少特別是在在生物物質(zhì)的“萃取”以后殘留的溶劑含量之裝置與方法。這是從自然源的材料(這些材料在本文中稱之為“生物物質(zhì)”)中萃取香料、香氣或藥物的活性成分。
背景技術：
生物物質(zhì)材料的實例包括有些香味的或芳香的物質(zhì)例如芫荽、丁香、星狀茴香、咖啡、桔汁、茴香籽、枯茗、生姜和其他類的樹皮、葉子、花、水果、塊根、根狀莖和種子，但并不限于這些。生物物質(zhì)也可以按生物活性物質(zhì)的形式萃取，例如殺蟲劑和藥物的活性物質(zhì)或其可由例如從植物材料、細胞培養(yǎng)或發(fā)醇肉湯中獲得的母體。
在將近臨界的溶劑用于這樣的萃取過程方面，其技術的和商業(yè)的重要性日益增長。這樣的溶劑的實例包括液化二氧化碳，或特別重要的包括一系列基于有機氫氟碳(HFC)類的無氯溶劑。
所謂“氫氟碳”，我們指的是只包含碳、氫和氟的原子的材料，從而不包含氯。
優(yōu)選的氫氟碳是氫氟烷，尤其是C1-4氫氟烷。可以用作溶劑的C1-4氫氟烷的適用實例包括，尤其是三氟甲烷(R-23)、氟甲烷(R-41)、二氟甲烷(R-32)、五氟乙烷(R-125)、1，1，1-三氟乙烷(R-143a)、1，1，2，2-四氟乙烷(R-134)、1，1，1，2-四氟乙烷(R-134a)、1，1-二氟乙烷(R-152a)、七氟丙烷以及特別是1，1，1，2，3，3-七氟丙烷(R-227ea)、1，1，1，2，3，3-六氟丙烷(R-236ea)、1，1，1，2，2，3-六氟丙烷(R-236cb)、1，1，1，3，3，3-六氟丙烷(R-236fa)、1，1，1，3，3-五氟丙烷(R-245fa)、1，1，2，2，3-五氟丙烷(R-245ca)、1，1，1，2，3-五氟丙烷(R-245eb)、1，1，2，3，3-五氟丙烷(R-245ea)和1，1，1，3，3-五氟丁烷(R-365mfc)。如有必要可以采用兩種或更多種氫氟碳的混合物。
R-134a、R-277ea、R-32、R-125、R-245ca和R-245fa是優(yōu)選的。
一特別優(yōu)選的用于本發(fā)明的氫氟碳是1，1，1，2-四氟乙烷(R-134a)。
有可能采用其他的溶劑來實現(xiàn)生物物質(zhì)萃取，例如各種氯氟碳(CFC)或各種氫氯氟碳(HCFC)和/或多溶劑的混合物。
已知的采用這些溶劑的萃取過程通常在閉合回路的萃取設備中進行。圖1中示意地示出了這樣一種系統(tǒng)的典型實例10。
在該典型的系統(tǒng)中，液化溶劑可以靠重力在下游穿過存儲于容器11中的生物物質(zhì)床。然后流至蒸發(fā)器12，在其中通過包含熱流體的熱交換器使揮發(fā)的溶劑蒸氣蒸發(fā)，然后由壓縮機13壓縮來自危險性器12的蒸氣。接著將壓縮的蒸氣輸至冷凝器14，在其中通過包含冷流體的熱交換器使之液化。該液化溶劑然后可任選地收集于中間存儲容器(儲蓄器)15中或直接返回萃取容器11以完成循環(huán)。
采用如上所述基于HFC的無氯溶劑和其他的溶劑從自然源的材料中萃取香料、香氣或藥物的活性成分在技術的和商業(yè)的重要性日益增長。采用圖1的閉合回路萃取系統(tǒng)的一個原因是為了避免HFC或其他的溶劑的不希望的向大氣的釋放。
用于食品的萃取物中的殘留溶劑含量在許多國家受法規(guī)的控制。用于其他用途的萃取的中的殘留溶劑含量一般受不太嚴格地限定。即使在法規(guī)并沒有規(guī)定溶劑殘留物的具體含量的方面，一般也希望盡可能減少殘留物含量，只要在該方面是經(jīng)濟的和可行的。在現(xiàn)有技術中，通過加熱和抽真空的組合或在CO2溶劑的情況下單獨通過較適度的抽真空已經(jīng)減少了殘留的溶劑殘留物。可惜，加熱和抽真空的過程常常對完成的萃取物的香味產(chǎn)生不利的影響，許多揮發(fā)的最重要的成分被與溶劑一起排除了。
將例如1，1，1，2-四氟乙烷溶劑用于萃取生物源的材料的主要好處之一是其可以吸收比較揮發(fā)的香料和香氣成分的能力。為了保持用R-134a獲得的萃取物的高質(zhì)量，需要一種減少殘留溶劑含量的方法，而該方法并不顯著地影響萃取物質(zhì)有機粒子的性能。
按照本發(fā)明的第一方面提供如權利要求1中所述的裝置。
按照本發(fā)明的第二方面提供如權利要求3中所述的方法。
該裝置和方法的優(yōu)選特征確定于諸附屬權利要求中。


以下借助于非限定性的實例并參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方案。其中
圖1為一現(xiàn)有技術生物物質(zhì)萃取裝置的示意說明圖；圖2示出包括按照本發(fā)明的特征改進的圖1裝置的一部分；圖3示出一替代的容器，其不構成如本文權利要求的本發(fā)明的一部分；以及圖4和5為用技術圖表說明包括本發(fā)明的對比實驗的結(jié)果。
具體實施例方式
圖2示出按照本發(fā)明改進的圖1系統(tǒng)的一部分。圖2中凡具有如它們在圖1的對應物的相同功能的諸部件具有同樣的標號并且不再詳述。
在蒸發(fā)器12的上部引出的溶劑蒸氣排出管路12a是可換向地連通的，即通過流量控制閥29可連接于壓縮機13(當該裝置用于萃取生物物質(zhì)時)、可連接于一真空裝置(用于在萃取過程終結(jié)時凈化蒸發(fā)器12)或可連接于噴射氣體排除管路31。
流量控制閥29是可控制的，例如用手或通過計算機進行。
圖2示出一噴射棒27，其可浸入蒸發(fā)氣12中的生物物質(zhì)萃取物溶液26內(nèi)，該萃取物溶液26在萃取過程中和在萃取以后就被HFC溶劑污染。
棒27為一空心的細長元件，其中具有一個或更多個開口。棒27在一端是敞開的以連接于增壓噴射氣體如空氣或氮的供給管路27a。
棒27可以例如經(jīng)由一入口板或開口插入蒸發(fā)器27中并浸入萃取物26的表面以下。當噴射的氣體流過管路27a和流入空心棒27內(nèi)時其經(jīng)由棒27中的開口流出并充滿溶液26。
圖3中示出一替代的裝置，其中所述噴射發(fā)生在遠離蒸發(fā)器12的空心容器25中。在這種情況下可以按如圖2的同樣方式采用一棒27?；蛘?，如圖中所示，一噴射氣體(空氣或氮)供給源30經(jīng)由在溶液26的表面的下方的入口永久連接于容器25或蒸發(fā)器12中。容器25并不構成如權利要求的本發(fā)明的一部分。
建議的減少殘留HFC溶劑的方法如下在萃取過程完成以后，收集到的萃取物受到適度的抽真空，例如通過圖2中的真空連接裝置，以排除大部分溶劑以便回用。在這個階段殘留溶劑含量大約為10000ppm量級。然后將噴射氣體例如采用棒27通入萃取物中并且以足以達到要求的溶劑殘留物含量的速率和周期持續(xù)噴射，其中要求的溶劑殘留物含量典型地為1-100ppm量級。
在噴射過程中蒸發(fā)器或容器的出口可以連通于噴射氣體排除管路31。
這個過程可以在萃取設備的蒸發(fā)器/收集器13的內(nèi)部(圖2的方法)進行、在一用于萃取物的單獨的容器(圖3的方法)或存儲容器25中進行，或者在一逆流的分離塔中進行，在后者中(液體)萃取物從與噴射氣體相接觸的包皮材料上方通過。雖然空氣可以用作噴射氣體而達到良好的效果，但采用氮是有利的因為它提供越過萃取物的惰性氣體從而改善存儲的穩(wěn)定性，尤其是當噴射在萃取物存儲容器本身中進行時是如此。當萃取物為一低熔固體或軟膏的形式時，該萃取物可以有利地在噴射以前將其加熱以形成液體。
本發(fā)明的方法的效能通過以下非限定性的實例來說明。實例試料受到加熱(達到4℃)和抽真空的達到已知時間間隔的組合作用以及氮噴射作用。作出的圖表說明1，1，1，2-四氟乙烷(“R-134a”)的排除速率。
采用的排除方法

為了確定R-134a的殘留量，將萃取物(0.5g)稱重裝入～30mil的在Hypo密封下的指管并且用涂覆硅酮橡膠隔膜的聚四氟乙烯(PTFE)薄薄地密封。指管被加熱到80℃達30分鐘以便從萃取物中釋放R-134a。將指管移出加熱室并用來自一噴射器的20毫升空氣使其增壓。然后噴射器可被再注滿并經(jīng)由一氣體試料閥直接射入氣體層析儀(GC)。該GC事先已標定過。
然后以每單位生物物質(zhì)或萃取物重量的％(或ppm)w/w R-134a算出結(jié)果。檢測的極限值在萃取物中為大約50ppm w/w R-134a。
圖4和5示出處理的結(jié)果。
討論對于用于該實驗中的星狀茴香來說，抽真空和加熱(40℃)的采用將在較短的時間間隔內(nèi)排除較大量的殘留R-134a(即在少于20分鐘內(nèi)從2700減至100ppm w/w)但為了進一步減少則需要持續(xù)長的時間。由其他的萃取物預期到類似的結(jié)果。
可以由圖5看出，排除R-134a的最有效的手段是氮噴射方法(在10分鐘內(nèi)從10000至＜1ppm w/w)。該方法還具有附加的優(yōu)點，即其不需要萃取物的任何熱處理。此外，氮噴射提供一種惰性氣體以便進一步存儲。
權利要求
1.一種減少在由生物物質(zhì)中萃取的一種物質(zhì)中的溶劑含量的方法，該方法包括用一溶劑分離蒸氣噴射液體形式的并受HFC溶劑污染的該物質(zhì)。
2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶劑分離蒸氣為空氣或氮。
全文摘要
本發(fā)明公開一種減少在由生物物質(zhì)中萃取的一種物質(zhì)中的溶劑含量的方法，該方法包括用一溶劑分離蒸氣噴射液體形式的并受HFC溶劑污染的該物質(zhì)。
文檔編號C12M1/00GK1559646SQ20041006948
公開日2005年1月5日 申請日期2000年9月1日 優(yōu)先權日1999年9月6日
發(fā)明者S·科爾, P·A·道德勒, R·E·羅, F·T·穆菲, J·D·莫里森, S 科爾, 穆菲, 羅, 莫里森, 道德勒 申請人:英尼奧斯弗羅控股有限公司