Brevet FR2710922A1 — publié le 19950414

Procédé de cristallisation du lactulose L'invention concerne le domaine de la pharmacie et également le domaine alimentaire et se rapporte plus précisément à un procédé d'obtention de lactulose (D-fructose-4-sss-D galactopyranosyl) cristallisé à partir d'un sirop de lactulose contenant d'autres sucres, tels que le lactose et/ou le galactose. Le sirop de lactulose est un produit pharmaceutique couramment utilisé pour lutter contre la constipation, et pour la prévention et le traitement des cirrhoses du foie liées à un désordre du système nerveux. Il est également employé à titre diététique et alimentaire au Japon. Toutefois, les sirops de lactulose disponibles sur le marché contiennent tous d'autres sucres et notamment du lactose et/ou du galactulose. La présence de ces autres sucres dans de tels sirops peut être gênante lors de certains traitements thérapeutiques. Notamment, le lactulose est un sucre difficile à digérer, ce qui diminue l'intérêt de tels sirops. n existe donc un besoin réel pour obtenir du lactulose de haute pureté et de faciliter ainsi son activité thérapeutique. D'une manière classique; le lactulose est obtenu à partir du lactose par isomérisation en milieu alcalin. Après neutralisation, la solution est désionisée sur des résines anioniques, concentrée puis, le lactose n'ayant pas agi est cristallisé. La solution récupérée est un sirop de lactulose contenant généralement 50% en poids de lactulose, 4-8% en poids de lactose et 4-8% en poids de galactose. n existe dans l'état de la technique plusieurs procédés de cristallisation du lactulose, à partir de sirops déjà purifiés. Le document de brevet français n" 2 392 031 concerne la fabrication de poudre de lactulose. Un sirop de lactulose ayant une composition de 52,8% de lactulose, 14,7% d'autres sucres et 32,5% d'eau, est séché par pulvérisation. On obtient une poudre de lactulose fortement hygroscopique contenant 1,2% d'eau, 77,3% de lactulose et 21% d'autres sucres. A 1 kg de cette poudre est ajouté 2 kg d'alcool éthylique. Le mélange est agité à 25"C pendant 36 heures. Le solide est séparé par filtration puis séché à 50"C, ce qui donne environ Q90 kg de poudre contenant du lactulose à 80,4% et possédant une faible hygroscopicité. Le document de brevet européen n" 0 132 509 concerne un sirop de lactulose contenant 50% en poids de lactulose, 4 à 8% en poids de lactose, 4 à 8% en poids de galactose et 5 à 10% en poids d'autres sucres. On traite par l'eau de brome pour oxyder les sucres indésirables ; la solution est ensuite lavée par passages successifs sur cinq résines puis concentrée pour obtenir finalement un sirop contenant 50% en poids de lactulose, 0,2% en poids de lactose, 0,1% en poids de galactose et moins de 2% en poids d'autres sucres. Ce sirop est séché sous vide jusqu'à 3-4% d'humidité puis traité par de l'alcool à 96% (200 l pour 500 kg de solide) et chauffé à reflux pendant 3 heures. La phase solide est ensuite séchée et broyée. On récupère ainsi 70 à 80% du lactulose initial avec une pureté de 98%. Le document de brevet européen n" 158 148 concerne essentiellement la purification d'un sirop de lactulose sur des résines greffées. La solution résultante qui ne contient que du lactulose et du galactose (2,9% en sucre) est alors évaporée à sec sous vide. Le résidu est déshydraté 2 à 3 fois par l'éthanol absolu (4 mVg de lactulose) en portant le mélange à reflux pendant 3 heures. La température est alors abaissée à 60 C et maintenue pendant 4 heures. Après refroidissement complet, filtration et séchage, on récupère 90% de lactulose cristallisé. Ce procédé comme le précédent, ne permet pas d'obtenir directement le lactulose cristallisé à partir d'un sirop commercial. Le document de brevet européen N" 0 318630 mentionne la cristallisation du lactulose dans l'eau. Un sirop de lactulose purifié contenant 50% en poids de lactulose, 0,7% en poids de lactose, 0,9% en poids de galactose et 0,3% en poids d'autres sucres est concentré à 70% puis refroidi à 13 C, puis ensemencé avec des cristaux de lactulose (0,2%). Ce procédé permet de récupérer 54,4% du lactulose avec une pureté de 98%. Il n'est réalisable qu'à partie d'une solution de lactulose contenant 50-80% en poids de ce disaccharide, moins de 5% de lactose et moins de 4% d'autres sucres par rapport au poids du lactulose. Le document de brevet européen n" 0 480 519 est relatif à un procédé de cristallisation du lactulose à partir d'un sirop de lactulose commercial à 65,3% en poids, qui est concentré à 85% en poids. Des cristaux de lactulose sont ajoutés à cette solution. On évapore le solvant sous vide pendant 40 mn à 65-70"C. Une poudre blanche contenant 0,8% d'humidité est obtenue. Ce brevet relatif à la déshydratation d'un sirop, ne permet pas d'obtenir en final du lactulose pur, mais un mélange cristallisé contenant les mêmes proportions d'impuretés que le sirop de départ. L'ensemble de ces brevets ne permet pas l'obtention directe de cristaux de lactulose à partir d'un sirop commercial. n faut obligatoirement passer par une étape de purification qui est soit une oxydation des sucres (Documents EP n" 0 322 499, EP n" 0 339 749), soit une chromatographie basse pression sur résine cationique (Documents EP n" 0 357 068, EP n" 0 375 046, FR n" 2 671 101). n existe également dans l'état de la technique un procédé permettant d'obtenir des cristaux de lactulose directement à partir d'un sirop de lactulose. Ce procédé décrit dans le document américain n" 4 536 221 permet d'obtenir des cristaux de lactulose en partant d'un sirop contenant 50% de lactulose, 4 à 5% de lactose, 4 à 5% de galactose et 1 à 2% d'autres sucres. Ce sirop est séché sous vide jusqu'à ne plus contenir que S à 10% d'humidité. n est ensuite repris par l'éthanol à 95% (4,5 1 pour 500 g de sirop à 50%), chauffé à reflux jusqu'à dissolution complète. La solution claire est ensuite refroidie autour de 15-20" C. Une masse visqueuse se dépose ; la solution surnageante est ensuite filtrée et concentrée de moitié. On récupère environ 40% du lactulose cristallisé avec une pureté de 98,5%. Ce procédé est long, nécessite beaucoup d'alcool, et ne permet de récupérer que 40% du lactulose de départ. L'objectif de la présente invention est de proposer un nouveau procédé d'obtention de lactulose contenant d'autres sucres tels que du lactose ou du galactose. Un autre objectif est d'obtenir un tel lactulose selon un rendement nettement amélioré par rapport aux rendements autorisés par l'état de la technique. Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints grâce à l'invention qui concerne un procédé d'obtention de cristaux de lactulose à partir d'une solution aqueuse de lactulose se présentant sous la forme d'un sirop contenant d'autres sucres, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à a) ajouter audit sirop une quantité d'éthanol permettant d'obtenir un mélange dont le pourcentage de la masse d'eau par rapport à la masse cumulée d'éthanol et d'eau est compris entre 1,27% et 8,5%; b) porter ledit mélange à ébullition pendant un temps t suffisant pour permettre la dissolution complète des sucres et la cristallisation à reflux du lactulose dans l'méthanol c) filtrer le mélange pour récupérer les cristaux de lactulose formés durant l'étape b). Un tel procédé permet de récupérer jusqu'à 80% du lactulose contenu dans le sirop de départ et un lactulose récupéré présentant une pureté supérieure à 98%. Avantageusement, ledit temps t durant lequel est effectué la cristallisation à reflux du lactulose dans l'éthanol est compris entre 2 h et 6 h. Préférentiellement, le procédé comprend une étape préalable de concentration dudit sirop. Egalement avantageusement, l'éthanol utilisé comprend moins de 5% d'eau. Egalement préférentiellement, l'éthanol utilisé est de l'éthanol absolu. D'une façon avantageuse, ledit sirop présente une concentration en lactulose d'au plus 70% en poids. Dans ce cas, la masse de ladite quantité d'éthanol ajouté correspond préférentiellement à 6 à 18 fois celle du lactulose contenu dans ledit sirop. Selon une variante de l'invention ledit sirop comprend 50% en poids de lactulose 4 à 8% en poids de lactose et 4 à 8% en poids de galactose. Selon la variante la plus intéressante, ledit sirop comprend 70% en poids de lactulose. L'invention, ainsi que les différents avantages qu'elle présente, seront plus facilement compris grâce aux exemples de réalisation qui vont suivre en référence aux dessins dans lesquels - la figure 1 représente une installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention; - la figure 2 représente l'influence de la masse d'éthanol utilisé par rapport à la masse de lactulose de départ, sur la masse de lactulose cristallisé. En référence à la figure 1, l'installation utilisée dans le cadre du procédé selon l'invention pour effectuer la cristallisation à reflux du lactulose dans l'éthanol comprend un bain-marie 1 permettant de chauffer le mélange de sirop et d'éthanol contenu dans un récipient 2. Une tubulure 3 dans laquelle circule un serpentin de réfrigération 4 est prévue de façon à organiser le reflux du mélange dans le récipient 2 jusqu'à l'obtention des cristaux de lactulose. De façon classique, la tubulure 3 possède dans sa partie supérieure un élément désséchant 5. Après 2 à 6 h d'ébullition, le mélange contenu dans le récipient est filtré, lavé et les cristaux récupérés sont séchés à l'air libre. Exemple 1: A 5 g d'un sirop ayant la composition: 50% en poids de lactulose, 4 à 8% en poids de lactose, 4 à 8% en poids de galactose, on ajoute 35 g d'éthanol absolu. Le pourcentage (masse d'eau/masse d'éthanol + eau) du mélange est alors de 5,0%. Le mélange est agité et chauffé à reflux pendant 4 heures. Puis la solution turbide est filtrée à chaud. Les cristaux recueillis sont séchés et analysés. Les cristaux d'une pureté supérieure à 98% sont récupérés avec un rendement de près de 64% par rapport au poids de lactulose de départ. Exemple 2 à 4: A 5 g d'un sirop ayant la même composition que dans l'exemple 1 on a ajouté 25 g (exemple 2), 30 g (exemple 3) et 40 g( exemple 4) d'éthanol absolu pour obtenir des pourcentages (masse d'eau/masse éthanol + eau) du mélange respectivement de 6,9%, 5,8% et 4,4%. Les conditions opératoires ont été les mêmes que dans l'exemple 1 et ont conduit à l'obtention de rendements en lactulose présentant une pureté supérieure à 98% respectivement de 49,2%, 50,0% et 51,2%. Les résultats des exemples 1 à 4 sont condensés dans le tableau I ci-après. Exemple n" 1 2 3 4 masse d'éthanol (g) 35 25 30 40 R (masse d'alcooumasse de lactulose 14 10 12 16 de départ) masse d'eau / (masse d'éthanol + 5,0 6,9 5,8 4,4 masse d'eau) % masse de lactulose cristallisé (g) 1,59 1,23 1,25 1,28 % de lactulose cristallisé 63,6 49,2 50,0 51,2 Tableau 1. Sirop à 50% en poids de lactulose (masse de sirop de départ: 5 g). Exemple 5: Le sirop ayant la composition 50% en poids de lactulose, 4 à 8% en poids de lactose, 4 à 8% en poids de galactose, est concentré sous vide jusqu'à atteindre une concentration en lactulose de 62,5%. 4 g de ce sirop sont mélangés à 25 g d'alcool. Le pourcentage (masse d'eau/masse d'éthanol + eau) du mélange est alors de 3,29%. Le tout est mis sous agitation et chauffé à reflux pendant 4 heures. La solution est filtrée à chaud et des cristaux ayant la même pureté que ceux des exemples 1 à 4 sont récupérés avec un rendement de 80% en poids par rapport au lactulose de départ. Exemple 6 L'exemple 5 a été répété en ajoutant 35 g d'éthanol au lieu de 25 pour obtenir un pourcentage (masse d'eau/masse d'éthanol + eau) du mélange de 2,37%. Le rendement en lactulose a alors été de 2,37%. Le rendement en lactulose a alors été de 75,6%, le lactulose obtenu présentant une pureté supérieure à 98%. Les résultats des exemples 5 et 6 sont condensés dans le tableau 2 ci-après. Exemple n 5 6 masse d'éthanol (g) 25 35 R (masse d'alcool/masse de lactulose de départ) 10 14 (masse d'eau/masse d'éthanol + masse d'eau) % 3,29 2,37 masse de lactulose cristallisé (g) 2,00 1,89 % de lactulose cristallisé 80,0 75,6 Tableau 2. Sirop à 62,5% en poids de lactulose (masse de sirop de départ : 5 g reconcentrée ensuite à 62,5%). Exemple 7: Le même sirop de départ que précédemment est concentré à 70% en poids de lactulose. 3,6 g de ce sirop sont mélangés à 20 g d'alcool. Le pourcentage (masse d'eau/masse d'éthanol + eau) du mélange est alors de 2,20%. Le tout est mis sous agitation et chauffé à reflux pendant 4 heurs. La solution est filtrée à chaud et des cristaux de même pureté que précédemment sont récupérés avec un rendement de 78% en poids par rapport au lactulose de départ. Exemple 8: L'exemple 7 a té répété en ajoutant 25 g d'éthanol au lieu de 20 pour obtenir un pourcentage (masse d'eau/masse d'éthanol + eau) du mélange de 1,77%. Le rendement en lactulose a alors été de 58,4%, le lactulose obtenu présentant toujours une pureté supérieure ) 98%. Les résultats des exemples 7 et 8 sont condensés dans le tableau 3 ci-après. Exemple n 7 8 masse d'éthanol (g) 20 25 R (masse d'éthanoVmasse de lactulose de départ) 8 10 masse d'eau / (masse d'éthanol + masse d'eau) % 2,20 1,77 masse de lactulose cristallisé (g) 1,95 1,46 % % de lactulose cristallisé 78,0 58,4 Tableau 3. Sirop à 70% en poids de lactulose (masse de sirop de départ : 5 g reconcentrée ensuite à 70%). En référence à la figure 2, on constate que le rapport R entre la masse d'éthanol utilisée par rapport à la masse de lactulose de départ doit préférentiellement être compris entre 6 et 18 selon les concentrations des sirops employés. Pour un sirop présentant une concentration en lactulose de 50% en poids, les meilleurs rendements sont obtenus avec un rapport R allant d'environ 12 à 15. Pour une concentration du sirop en lactulose de 62,5% en poids, les meilleurs rendements sont obtenus avec un rapport R allant d'environ 10 à 15. Enfin, pour une concentration de 70%, les meilleurs rendements sont obtenus avec un rapport R d'environ 7 à 8. Plus la concentration en lactulose augmente, moins la masse d'éthanol devant être utilisée est importante. Exemple 9: 0,370 kg d'un sirop à 58% de lactulose en poids sont mélangés à 2,5 kg d'alcool absolu. L'ensemble est agité et chauffé à reflux pendant 5 heures. La solution turbide est filtrée à chaud puis les cristaux recueillis sont séchés et analysés. 71,4% du lactulose de départ a cristallisé et la pureté du produit obtenu est de 98%. Les différents exemples ici décrits montrent que le procédé selon l'invention permet d'obtenir des cristaux de lactulose présentant une pureté exceptionnelle tout en augmentant les rendements, par rapport aux différents procédés de l'état de la technique. Une telle pureté de ces cristaux de lactulose permet d'étendre le domaine thérapeutique de ce composé. Les exemples ici décrits n'ont pas pour objet de réduire la portée de l'invention. En particulier, il pourra être envisagé d'utiliser un sirop de départ autre que celui employé et notamment un sirop de lactulose contenant d'autres sucres que le lactose et/ou le galactose. Il pourra également être envisagé d'utiliser des sirops présentant une concentration en lactulose différentes des concentrations indiquées. REVENDICATIONS 1. Procédé d'obtention de cristaux de lactulose à partir d'une solution aqueuse de lactulose se présentant sous la forme d'un sirop contenant d'autres sucres, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: a) ajouter audit sirop une quantité d'éthanol permettant d'obtenir un mélange dont le pourcentage de la masse d'eau par rapport à la masse cumulée d'éthanol et d'eau est compris entre 1,27% et 8,5%; b) porter ledit mélange à ébullition pendant un temps t suffisant pour permettre la dissolution complète des sucres dans l'éthanol et la cristallisation à reflux du lactulose dans l'éthanol c) filtrer le mélange pour récupérer les cristaux de lactulose formés durant l'étape b). 2. Procédé d'obtention de cristaux de lactulose selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit temps t durant lequel est effectuée le cristallisation à reflux du lactulose dans l'éthanol est compris entre 2 h et 6 h. 3. Procédé d'obtention de cristaux de lactulose selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'il comprend une étape de concentration dudit sirop. 4. Procédé d'obtention de lactulose selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que l'éthanol utilisé comprend moins de 5% d'eau. 5. Procédé d'obtention de lactulose selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'éthanol utilisé est de l'éthanol absolu. 6. Procédé d'obtention de lactulose selon la revendication 5 caractérisé en ce que ledit sirop présente une concentration en lactulose d'au plus 70% en poids. 7. Procédé d'obtention de lactulose selon la revendication 6 caractérisé en ce que la masse de ladite quantité d'éthanol ajouté correspond à 6 à 18 fois celle du lactulose contenu dans ledit sirop. 8. Procédé d'obtention de lactulose selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que ledit sirop comprend 50% en poids de lactulose 4 à 8% en poids de lactose, 4 à 8% en poids de galactose et 34 à 42% en poids d'eau. 9. Procédé d'obtention de lactulose selon la revendication 6 ou 7 caractérisé en ce que ledit sirop présente une concentration en lactulose de 70% en poids.