Brevet FR2478643A1 — publié le 19810925

Procédé en vue d'obtenir de la lécithine pure pouvant être utilisée directement à des fins physiologiques La présente invention a pour objet un pro- cédé en vue d'obtenir, par extraction au moyen d'un gaz hypercritique, de la lécithine pure pouvant être utilisée directement à des fins physiologiques. Par l'expression "lécithines" on entend un groupe de substances appartenant à la série des phos- phatides. Ces composés contenant l'élément phosphore sous forme d'ester phosphate, peuvent être obtenus lors du traitement de produits animaux et végétaux déterminés contenant des graisses. La matière de départ en vue d'isoler, par exemple, de la lécithine de soya, est la fève de soya. Après purification, décorticage et broyage de la matière brute, on traite cette dernière avec des sol- vants et ainsi, moyennant une extraction, on obtient un produit huileux contenant la lécithine en solution colloïdale. Après traitement supplémentaire avec de l'eau à température élevée et par déshydratation ulté- rieure, on augmente davantage la teneur en lécithine de la solution, obtenant ainsi une matière pâteuse semi-solide, à savoir la lécithine brute. Cette der- nière est constituée d'environ 60 à 70% de phosphati- des et d'environ 30 à 40% de fractions huileuses. Pour le traitement complémentaire et l'appli- cation technique des lécithines, il est indispensable que la fraction huileuse reste aussi faible que pos- sible. Etant donné que les lécithines sont abondam- ment utilisées lors de la préparation, du traitement et de la conservation des produits alimentaires., ainsi que des préparations pharmaceutiques et cosmétiques, des conditions extrêmement rigoureuses sont imposées à la qualité de ces lécithines, en particulier en ce qui concerne leur acceptabilité physiologique. Jusqu'à présent, on a réduit davantage la teneur en huile par des processus de purification coû- teux, en partie moyennant un épuisement par ébullition et par évaporation, ou également par extraction com- plémentaire avec des solvants et des mélanges de sol- vants déterminés. Ces systèmes nécessitent un proces- sus de séchage complémentaire ultérieur à forte dépen- se d'énergie ou, dans le cas de la méthode d'extrac- tion, il subsiste, dans la lécithine, des fractions résiduelles des solvants utilisés en un excès impor- tant, si bien que les traces de solvants étrangers doivent à nouveau être éliminées. Dans ce cas, la lécithine est exposée pendant une plus longue période à des conditions rigoureuses, par exemple, à une tem- pérature élevée, d'o un accroissement du risque de séparations d'esters ou d'autres processus de décompo- sition. Or, la présente invention a pour objet un nouveau procédé en vue d'obtenir de la lécithine pure pouvant être utilisée directement à des fins physio- logiques en traitant de la lécithine brute avec un gaz comme agent d'extraction dans des conditions hypercritiques de pression et de température confor- mément aux étapes opératoires de la revendication principale. Pour atteindre son objectif, l'invention propose un procédé en vue d'obtenir, par extraction à partir de lécithine brute, de la lécithine pure pouvant être utilisée directement à des fins physiologiques, caractérisé en ce que dans un étage d'extraction, on met de la lécithine brute en contact avec un gaz comme agent d'extraction dans des condi- tions hypercritiques de pression et de température, on trans- fère le gaz contenant l'extrait de l'étage d'extraction dans un étage de séparation; dans l'étage de séparation, on sépare le gaz contenant l'extrait par modification de la pression et/ou de la température pour obtenir le gaz et l'extrait, lorsqu'on a cessé de modifier la pression et/ou la température, on recycle le gaz à l'étage d'extraction et on retire la lécithine pure en continu ou en discontinu de l'étage d'extraction. On connaît déjà des procédés d'extraction dans lesquels on travaille avec des gaz hypercriti- ques comme agents d'extraction. C'est ainsi que, suivant le procédé du bre- vet de la République Fédérale d'Allemagne 21 27 618, on obtient de l'extrait de houblon par extraction au moyen d'un gaz hypercritique. Toutefois, dans ce cas, les fractions résineuses, les huiles éthérées et les fractions acides ne sont pas éliminées de manière sé- tive dans la même mesure. Suivant le procédé du brevet de la Républi- que Démocratique Allemande 41 362, on peut, par exem- ple, extraire simnltanénent, avec des gaz hypercriti- ques non polaires, des substances dont la polarité est en même temps différente, par exemple, l'huile de silicone, l'huile paraffinique et le sec-butylate d'aluminium. Suivant le procédé de la demande de brevet de la République Fédérale d'Allemagne DE-OS 27 09 033, on extrait de la camomille avec un gaz hypercritique. Dans ce procédé également, outre les substances dtex- traction souhaitées, on obtient, dans l'extrait, des quantités plus élevées d'impuretés inopportunes telles que, par exemple, des lipoïdes, des substances colo- rantes, etc. dont la teneur peut, en fait, être quel- que peu réduite par une méthode opératoire particuliè- re et coûteuse, sans que l'on puisse cependant réduire sensiblement la teneur en substances constitutives de la nature des lipoïdes. Or, il a été totalement surprenant et, selon l'état de la technique, on ne pouvait s'attendre à ce que, moyennant une extraction hypercritique, on puisse séparer complètement les impuretés huileuses de la lécithine lipoide. Comme agents d'extraction, on peut, en princi- pe, utiliser tous les gaz physiologiquement acceptables et chimiquement inertes vis-à-vis de la lécithine, par exemple, C02, CHF3, CF3-CF3, CHCl=CF2, CF2=CH2, CF3-CH3 CHF2-CH3, CHF2C1, CF3C1, CFCF2CF2, CF2C12, CC13-CHC12, C3F8, SF6, N20, S02, l'éthane, l'éthène, le propane, le propène, etc., ou encore des mélanges de ces gaz. Il est particulièrement préférable d'utiliser le C02. Dans l'étage d'extraction, on expose le substrat à llagent d'extraction dans des conditions dans lesquelles le gaz est hypercritique tant en ce qui concerne la température que la pression. Les pa- ramètres critiques des gaz précités sont suffisamment connus. Si l'on utilise C02 comme agent d'extraction, on effectue l'extraction à des températures se situant dans l'intervalle allant de 31,3 à 10 C, de préféren- ce, de 35 à 800C, en particulier, de 40 à 600C, ainsi que sous des pressions se situant dans l'intervalle allant de 72 à 800 bars, de préférence, de 200 à 500 bars, en particulier, de 300 à 400 bars. Si l'on utilise un agent d'extraction autre que CO2, les limites inférieures et supérieures pour la pression et la température adoptées pour l'extrac- tion ou la séparation sont déterminées par les données critiques correspondantes. L'agent d'extraction contenant l'extrait est transféré de l'étage d'extraction à l'étage de sépara- tion afin d'en séparer l'extrait. En l'occurrence, la séparation a lieu en modifiant la température et/ou la pression, de préférence, en modifiant ces deux pa- ramètres. En ce qui concerne la modification de la tem- pérature, il est avantageux d'abaisser cette dernière; de préférence, on abaisse la température en dessous de la température critique, par exemple, pour C02, dans l'intervalle de 10 à 32 C, en particulier, de 15 à C. En ce qui concerne la modification de la pression, il est avantageux de réduire cette dernière. C'est ainsi que l'on réduit la pression en dessous de la pression critique; par exemple, pour C02, on ré- duit la pression à 10-72 bars, de préférence, à 30-60 bars. Si l'on procède de la manière décrite, en modifiant la température et/ou la pression, on diminue le pouvoir dissolvant de l'agent d'extraction pour les impuretés huileuses extraites et ce, à un point tel que ces impuretés se séparent de l'agent d'extrac- tion dans l'étage de séparation, tandis qu'el- les peuvent être évacuées pendant l'extraction, par exemple, via un sas, ou au terme de l'extraction. L'agent d'extraction peut être réutilisé di- rectement sans devoir procéder à une purification com- plémentaire laborieuse et impliquant de fortes dépen- ses d'énergie, de sorte qu'il ne se pose aucun problè- me supplémentaire de dégagement dans l'atmosphère.Pour réintrodui- recet agent d'extractiondansl'étage d'extraction, il suf- fit simplement de l'amener à l'état hypercritique con- cernant la température et la pression, c'est-à-dire que l'on fait à nouveau rétrograder la modification de température et/ou de pression effectuée pour la séparation. Lors d'une opération en discontinu, la léci- thine débarrassée de ses impuretés (lécithine pure) peut être retirée de l'étage d'extraction au terme de l'extraction. Bien entendu, lors d'un procédé conti- nu, on peut également retirer la lécithine pures par exemple, via un sas, au cours du processus d'extrac- tion. Pour les deux types d'opérations, des temps d'extraction de 1 à 12 heures, de préférence, de 3 à 7 heures sont suffisants pour obtenir le produit final à la pureté souhaitée. Dès lors, le procédé suivant l'invention per- met d'obtenir le produit désiré en une courte période, en minimisant les dépenses consenties pour les appa- reils, la main-d'oeuvre et l'énergie et également en évitant toute pollution de l'environnement. En l'oc- currence, le recyclage de l'agent d'extraction offre, en particulier, la possibilité d'automatiser le dérou- lement du procédé et, partant, dteffectuer une extrac- tion particulièrement économique. La lécithine pure ainsi obtenue peut être utilisée directement pour les produits alimentaires, les produits pharmaceutiques ou les produits cosmétiques. Le procédé de l'invention sera expliqué en se référant à l'unique dessin schématique annexé. On introduit le substrat à extraire (lécithine brute) dans le récipient d'extraction 1. Ensuite, via la soupape d'admission 6, on charge l'agent d'extrac- tion dans le système; à cet égard, il n'est pas né- cessaire de chasser préalablement l'air présent dans ce système. L'agent d'extraction est alors comprimé par le compresseur 3 et, en circulant à travers les échangeurs de chaleur 4 et 5, il est porté à chacune des températures souhaitées pour les différents étages opératoires. L'étage d'extraction 1 et l'étage de sé- paration 2 sont réalisés sous forme de récipients à pression pouvant être commandés par thermostats si bien que, moyennant un équipement thermostatique sup- plémentaire, on peut assurer un réglage exact des tem- pératures dans ces différents étages opératoires. Lorsque les températures et les pressions souhaitées sont atteintes dans les différents étages, on ferme la soupape d'admission 6 et J'on fait circu- ler l'agent d'extraction. L'agent d'extraction qui a été amené aux conditions d'extraction par l'échangeur de chaleur 5 et le compresseur 3, entre en contact intime avec le substrat dans ltétage d'extraction 1. L'agent d'extraction contenant l'extrait quitte cet étage via un dispositif de tamisage ayant pour fonc- tion d'empêcher l'entrainement des constituants soli- des dans l'étage de séparation, ainsi que 1tobstruc- tion des soupapes, etc., après quoi, via une soupape d'étranglement 7 et en passant par l'échangeur de cha- leur 4, cet agent d'extraction est introduit dans l'é- tage de séparation 2 o il se produit une démixtion de l'extrait et de l'agent d'extraction. Tandis que ce dernier est réintroduit dans le cycle jusqu'au compresseur 3 et via l'échangeur de chaleur 5, l'ex- trait est retiré directement de l'étage de séparation 2, éventuellement au cours de l'extraction, via un sas prévu au point d'évacuation 8, ou encore au terme de l'extraction; de même, la lécithine pure est reti- rée de l'étage d'extraction 1. Si, au lieu d'un seul récipient à pression 1 on en utilise deux ou plus, le procédé suivant l'in- vention peut être aisément effectué en continu, Dans ce cas,on peut retirer constamment la lécithine pure d'un récipient de façon connue en soi et on charge à nou- veau un substrat frais, tandis que l'extraction est poursuivie sans interruption dans le ou les autres récipients à pression de l'étage d'extraction. En l'occurrence, on peut raccorder les diffé- rents récipients en parallèle ou successivement. Dans ce dernier cas, il est particulièrement avantageux d'effectuer l'extraction "en contre-courant", clest- à-dire de charger l'agent d'extraction frais venant directement du compresseur 3 dans chacun des réci- pients à pression renfermant le substrat ayant subi l'extraction la plus poussée, ou encore de monter chaque récipient renfermant le substrat le plus frais comme dernier élément de l'étage d'extraction. Les conditions opératoires plus détaillées seront expliquées dans les exemples suivants: Récipient d'extraction: Pression:P Température: t! Récipient de démixtion: Pression P2 Température:t2 Exemple 1 On charge 1.000 g de pâte de lécithine brute dans le récipient d'extraction, on ferme ce dernier et on procède à une extraction avec du C02 gazeux dans des conditions hypercritiques. P1 = 400 bars P2 = 50 bars t! = 600C t2 = 20 C Temps d'extraction: 4 heures. On obtient 580 g d'une substance solide jaune clair, à savoir la lécithine pure que l'on retire du récipient d'extraction. Du récipient de démixtion, on décharge 380 g d'une huile claire de couleur jaune, ainsi qu'une phase aqueuse qui se dépose et qui pèse 30 g. Exemple 2 Dans le récipient d'extraction, on charge 100 g de pâte de lécithine brute ayant une teneur en huile d'environ 30%, on ferme le récipient d'extrac- tion et on procède à une extraction avec de llanhydri- de carbonique hypercritique. p1 = 300 bars P2 = 40 bars t1 = 40 C t2 = 20 C Temps d'extraction: 6 heures. Dans le récipient d'extraction, il subsiste un résidu constitué de 69 g de lécithine pure sous forme d'une substance solide, de couleur jaune clair et non hygroscopique. Le récipient de démixtion con- tient 31 g d'huile claire de couleur jaune. Le contrôle par chromatographie sur couche mince révèle que les produits des deux exemples sont exempts de composants huileux. REVENDICATIONS 1. Procédé en vue d'obtenir, par extraction à partir de lécithine brute, de la lécithine pure pou- vant être utilisée directement à des fins physiologi- ques, caractérisé en ce que: a) dans un étage d'extraction, on met de la lécithine brute en contact avec un gaz comme agent d'extraction dans des conditions hypercritiques de pression et de température, b) on transfère le gaz contenant l'extrait de l'étage d'extraction dans un étage de séparation, c) dans l'étage de séparation, on sé- pare le gaz contenant l'extrait par modification de la pression et/ou de la température pour obtenir le gaz et l'extrait, d) lorsqu'on a cessé de modifier la pression et/ou la température, on recycle le gaz à l'étage d'extraction, et e) on retire la lécithine pure en continu ou en discontinu de l'étage d'extraction. 2. Procédé suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que, comme gaz, on utilise un gaz physio- logiquement acceptable. 3. Procédé suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que, comme gaz, on utilise CO2, CHF3, CF -CF3, CHC1=CF., CF =CH, CF3-CH3, CHF2-CH3 CHF2C1, CF3 C, CF2=CF2, CF2Cl2, CC13-CHCl2, C3FP SF6, N20, S02, l'éthane, l'éthène, le propane ou le propène, individuellement ou en mélange. 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, comme gaz, on utilise le C02. 5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, dans l'étage d'extraction, on travaille sous une pression comprise entre 72 et 800 bars, de préférence, entre et 500 bars, en particulier, entre 300 et 400 bars. 6. Procédé suivant l'une quelconque des re- vendications 1 à 5, caractérisé en ce que, dans l'étage d'extraction, on travaille à une température comprise entre 31,3 et 1000C, de préférence, entre et 800C, en particulier, entre 40 et 600C. 7. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la modifi- cation de pression et la modification de température signifient respectivement une réduction de pression et une baisse de température à des conditions hypo- critiques, tandis qu'il est préférable de modifier les deux paramètres. 8. Procédé suivant l'une quelconque des re- vendications 1 à 7, caractérisé en ce que, dans l'étage de séparation, on travaille sous une pression de 10 à 72 bars, de préférence, de 30 à 60 bars. 9. Procédé suivant l'une quelconque des re- vendications 1 à 8, caractérisé en ce que, dans l'étage de séparation, on travaille à une température de 10 à 320C, de-préférence, de 15 à 25oC. - 10. Procédé suivant lune quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que, tant lors d'une opération en continu que lors d'une opé- ration en discontinu, on extrait la lécithine brute pendant une période de 1 à 12 heures, de préférence, de 3 à 7 heures.