СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКСТРАКТА ФИТОСТЕРИНОВ И СТАНОЛОВ ИЗ ТАЛЛОВОГО ПЕКА И ЭКСТРАКТ ФИТОСТЕРИНОВ И СТАНОЛОВ, ПОЛУЧЕННЫЙ УКАЗАННЫМ СПОСОБОМ
METHOD FOR OBTAINING PHYTOSTEROLS AND STANOLS EXTRACT FROM TALL PITCH AND PHYTOSTEROLS AND STANOLS EXTRACT OBTAINED BY THE SPECIFIED METHOD

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу производства экстракта фитостеринов и станолов из таллового пека.
Предшествующий уровень техники
Фитостерины и станолы можно найти почти во всех растениях; обычно они выпускаются в коммерческой форме в виде экстракта. Одним из основных компонентов в экстракте этого типа является β-ситостерин, по составу очень близкий к холестерину. β-ситостерин (или его производные) при приеме вовнутрь обеспечивает гипохолестеринемический эффект.
Идея извлечения β-ситостерина из растений, следовательно, интересна тем, что дает возможность получения сырья для изготовления фармацевтических препаратов и/или продуктов питания, помогающих снизить уровень холестерина в крови. Для получения β-ситостерина из растений необходимо выделить фитостерин, содержащийся в них, используя для этой цели различные методы, включая дистилляцию, экстракцию и/или кристаллизацию. Применение таких методов часто приводит к получению концентратов стерина, содержащих в своем составе β-ситостерин, но также содержащих β-ситостерин, кампестерин, стигмастерин, брассикастерин, β-ситостанол, кампестанол, оксистеролы, тритерпеновые спирты, а также другие компоненты, например, жирные спирты. В процессе выделения β-ситостерина необходимо удалять и другие компоненты, такие как волокна, лигниновые материалы и неорганические соли.
и т.д.
Хорошим источником фитостеринов является сырое талловое масло, являющееся побочным продуктом крафт-процесса производства древесной целлюлозы. Процесс фракционирования сырого таллового масла позволяет получать талловый пек в качестве осадка, который затем может проходить необходимую обработку для получения концентрата стерина. Талловый пек состоит из эфиров жирных и смоляных кислот, их олигомеров и окисленных производных, высококипящих нейтральных веществ (углеводородов, спиртов, включая фитостерины …), а также лигнина.
В документе US 6,465,665 описан непрерывный способ извлечения стеринов из смеси нейтральных веществ, получаемых из таллового пека. Указанная смесь нейтральных веществ получается в процессе сапонификации и экстракции, вместе с петролейным эфиром таллового пека. Указанный способ позволяет выполнять извлечение нейтрального вещества с содержанием в нем стеринов, равным 41,8%. После извлечения нейтрального вещества производится его дистилляция с использованием ректификационной колонны, что позволяет получать первую фракцию длинноцепочечного алифатического спирта и вторую фракцию стеринов и эфиров. Вторая фракция проходит процесс второй дистилляции для разделения стеринов и эфиров. Фракция стеринов затем растворяется с получением преимущественно жидких углеводородов, но также (потенциально) спирта и/или воды. Раствор затем охлаждается для обеспечения образования осадка, который отделяется от маточной жидкости. Маточная жидкость испаряется с образованием осадка, который добавляется к смеси нейтральных веществ перед ее дистилляцией. В заключение необходимо отметить, что выход стерина, извлекаемого из таллового пека с использованием описанного способа, составляет 94,7%, а степень чистоты стеринов превышает 95%. Данный способ, однако, не предусматривает получения β-ситостерина или даже смеси с высоким содержанием β-ситостерина.
В документе US 3,965,085 описан способ рафинации мыл, при котором неомыляемые нейтральные вещества, известные тем, что кардинальным образом ухудшают качество сырого таллового масла, отделяются при помощи процесса экстракции с использованием кетонов с низкой молекулярной массой (например, ацетона и/или метилэтилкетона) в сочетании с не смешивающимися с водой растворителями, такими как жидкие углеводороды. Кетоны с низкой молекулярной массой действительно могут предотвращать образование эмульсий в мыльных растворах и легко удаляются, даже в кислой среде.В процессе экстракции органическая фаза содержит неомыляемые вещества, а водная фаза содержит соли жирных кислот и смоляные кислоты. Затем органическая фаза и водная фаза могут быть разделены, что позволяет извлекать рафинированное талловое масло с содержанием нейтральных веществ, равным всего лишь 1,6%. Дальнейшая обработка органической фазы, такая как испарение и кристаллизация, позволяет осуществлять извлечение стеринового концентрата с содержанием β-стерина не менее 80%. Тем не менее, в исследовании упоминается о том, что стериновый концентрат также содержит кампестерин, жирные спирты и тритерпеновые спирты.
т.е.,
В документе WO 2019/050430 описывается способ экстракции фитостеринов из таллового пека. Указанный способ содержит этап сапонификации таллового пека с использованием щелочи в многоатомном спирте. Затем осуществляется сбор неомыляемых веществ и их экстракция из щелочно-спиртового раствора с использованием смеси парафиновых углеводородов в качестве растворителя. После удаления растворителя в процессе дистилляции осуществлялось выделение бетулина (посредством кристаллизации), являющегося тритерпеновым спиртом и клеточным ядом, а также в процессе ректификации осуществлялось упаривание фитостеринов. Таким образом, указанный метод обеспечивает получение конечного продукта с содержанием фитостерина не менее 65% и с содержанием нежелательных примесей не более 0,3%. Хотя данный способ и позволяет получать стериновый концентрат, не содержащий одного конкретного компонента (бетулина), достичь экстракции β-ситостерина из таллового пека в повышенной концентрации по-прежнему не удается, т.к. указанный документ, в общем случае, описывает лишь способ экстракции фитостеринов высокой степени. Для получения конечного продукта с повышенным содержанием β-ситостерина, который затем мог бы быть использован для приготовления фармацевтических препаратов и/или продуктов питания, необходимо добиться удаления добавочных компонентов.
В документе US 2008/0161586 описан способ извлечения стеринов из таллового пека. После получения смеси нейтральных веществ жирные спирты удаляются посредством дистилляции. Затем нелетучий остаток кристаллизуется при температуре от 50°C до 70°C с использованием углеводородного растворителя, спиртов и воды. В примере, приведенном в этом изобретении, данные газохроматографического (GC) анализа обезвоженных стеринов показали, что степень чистоты экстракта составляет 86,7% (содержание стеринов и станолов); при этом он содержит почти 10% жирных спиртов (твердых углеводородов). Среди указанного количества стеринов и станолов (86,7%), 6,3% составляет кампестерин, 1% – эргостанол, 1% – стигмастерин, 69,5% – β-ситостерин и 9% – β-ситостанол (стигмастанол).
Задача настоящего изобретения, следовательно, заключается в том, чтобы предложить способ, благодаря которому можно было бы добиться улучшения качества экстракта фитостеринов и станолов, получаемого из таллового пека.
Сущность изобретения
Согласно первому аспекту изобретения, предложен способ получения экстракта фитостеринов и станолов из таллового пека, при этом данный способ содержит следующие этапы
а) обеспечивают наличие таллового пека;
b) омыляют талловый пек для получения омыленного таллового пека путем добавления к талловому пеку основного соединения;
c) выполняют экстракцию омыленного таллового пека с использованием одного или нескольких неполярных ароматических растворителей, для получения раствора, содержащего смесь нейтральных веществ;
d) выполняют дистилляцию смеси нейтральных веществ для получения фракции дистиллята и остаточной фракции;
e) растворяют фракцию дистиллята в смеси растворителей, для получения растворенной фракции дистиллята;
указанный способ отличается тем, что, кроме того, содержит этап (f) кристаллизации, который осуществляется в применении к растворенной фракции дистиллята в условиях кристаллизации, для извлечения маточного раствора и кристаллизованной фракции, при этом кристаллизованная фракция образует экстракт фитостеринов и станолов; а также тем, что смесь растворителей, используемая при осуществлении этапа (e), содержит один или несколько неполярных растворителей, при этом один или несколько растворителей имеют кетонную составляющую, один или несколько одноатомных спиртов и воду.
например,
Как ни странно, было обнаружено, что при запуске процесса с использованием смеси нейтральных веществ, полученных из таллового пека, оказалось возможным получить улучшенный экстракт фитостеринов и станолов, с более высоким содержанием β-ситостерина и более низким содержанием примесей. Смесь нейтральных веществ сначала очищается в процессе дистилляции для получения летучей фракции дистиллята. Летучая фракция дистиллята растворяется в смеси растворителей и отправляется на этап кристаллизации. Применение конкретной смеси растворителей, используемой согласно изобретению, обеспечивает весьма эффективный процесс кристаллизации. Как следствие, становится возможным получить окончательный экстракт фитостеринов и станолов с улучшенными характеристиками и повышенным содержанием наиболее важных стеринов и станолов. Нежелательные примеси, такие как α-ситостерин и оксистеролы, удаляются на этапе кристаллизации. Кроме того, в окончательном экстракте никаких тритерпеновых спиртов ( бетулина) обнаружено не было. Последнее, но немаловажное обстоятельство: способ, представленный в данном изобретении, позволяет получать экстракт с высоким содержанием β-ситостерина.
Что касается этапа кристаллизации, было обнаружено, что для получения требуемого очищенного экстракта необходимо было использовать растворитель, являющийся смесью по меньшей мере четырех растворителей. И действительно, использование неполярного растворителя позволяет растворять ди- и тритерпеновые углеводороды и конденсированные продукты, источником которых является талловый пек. Кетонная составляющая представляет собой вещество, способное растворять α-ситостерин. Одноатомные спирты растворяют стерины. Вода запускает процесс кристаллизации стеринов.
В предпочтительном варианте осуществления этап (c) экстракции омыленного таллового пека с использованием одного или нескольких неполярных ароматических растворителей осуществляется при значении температуры в диапазоне от 80°C до значения, являющегося по меньшей мере на 10°C более низким, чем значение температуры кипения одного или нескольких неполярных ароматических растворителей; предпочтительно, при значении температуры в диапазоне от 85°C до значения, являющегося по меньшей мере на 15°C более низким, чем значение температуры кипения одного или нескольких неполярных ароматических растворителей.
Если требуется после этапа (c) и перед этапом (d) осуществляется этап, на котором производится упаривание раствора, содержащего смесь нейтральных веществ.
Способ, представленный в настоящем изобретении, может проводиться с использованием любой смеси нейтральных веществ, полученной из таллового пека. Тем не менее, неожиданно было обнаружено, что количество смеси нейтральных веществ, получаемой из таллового пека, может быть увеличено путем проведения экстракции омыленного таллового пека с использованием одного или нескольких неполярных ароматических растворителей.
Предпочтительно, один или несколько неполярных ароматических растворителей, используемых на этапе (c), выбирают из толуола и/или ксилола; более предпочтительно, в качестве неполярного ароматического растворителя на этапе (c) используется толуол.
В предпочтительном варианте осуществления этап (d) дистилляции содержит один или несколько подэтапов дистилляции, так что этап (d) дистилляции содержит следующее:
d1) выполняют первую дистилляцию смеси нейтральных веществ, для получения первой фракции дистиллята и первой остаточной фракции;
d2) выполняют вторую дистилляцию первой остаточной фракции, для получения второй фракции дистиллята и второй остаточной фракции;
d3) если требуется, выполняют еще одну или несколько дистилляций второй остаточной фракции и дальнейших остаточных фракций, для получения еще одной или нескольких фракций дистиллята и еще одной или нескольких остаточных фракций;
при этом фракция дистиллята, растворяемая в смеси растворителей на этапе (e), является второй фракцией дистиллята или смесью второй фракции дистиллята с первой фракцией дистиллята и/или по меньшей мере еще одной фракцией дистиллята, полученной из одной или нескольких фракций дистиллята.
Предпочтительно, в случае если этап (d) дистилляции содержит один или несколько подэтапов дистилляции, один или несколько подэтапов дистилляции способа представляют собой один или несколько этапов ректификации, проводящихся с использованием ректификационной колонны.
Предпочтительно, один или несколько этапов ректификации характеризуются следующими параметрами:
Значение коэффициента противотока составляет от 1/1 до 2/1.
Значение температуры ректификации составляет от 240°C до 280°C, предпочтительно, от 245°C до 275°C.
Ректификационная колонна объединена с противоточным конденсатором; предпочтительно, температура противоточного конденсатора составляет от 110°C до 170°C.
Предпочтительно, для лучшего формулирования смеси растворителей, используемых на этапе (e), используется один или несколько из следующих вариантов осуществления:
Смесь растворителей, используемых на этапе (e), содержит один или несколько неполярных растворителей, выбираемых среди пентана, изопентана и/или гексана; предпочтительно, неполярный растворитель является гексаном или содержать гексан.
Смесь растворителей, используемых на этапе (e), содержит один или несколько растворителей, имеющих кетонную составляющую, выбираемую среди ацетона и/или метилэфиркетона; предпочтительно, растворитель, имеющий кетонную составляющую, является ацетоном или содержит ацетон.
Смесь растворителей, используемых на этапе (e), содержит один или несколько одноатомных спиртов, выбираемых из метанола, этанола и/или пропанола; предпочтительно, одноатомный спирт является метанолом или содержит его.
В предпочтительном варианте осуществления смесь растворителей содержит:
от 10 до 60 % (масс.) одного или нескольких неполярных растворителей, основываясь на общей массе смешанных растворителей; предпочтительно, от 15 до 55 % (масс.), более предпочтительно, от 20 до 50 % (масс.), даже более предпочтительно, от 25% до 45% (масс.);
от 23 до 40 % (масс.) одного или нескольких растворителей, имеющих кетонную составляющую, основываясь на общей массе смешанных растворителей; предпочтительно, от 24 до 39 % (масс.), более предпочтительно, от 25 до 38 % (масс.), даже более предпочтительно, от 26 до 37% (масс.);
от 0,5 до 2,5 % (масс.) воды, основываясь на общей массе смешанных растворителей; предпочтительно, от 0,6 до 2,4 % (масс.), более предпочтительно, от 0,7 до 2,3 % (масс.), даже более предпочтительно, от 0,8 до 2,2% (масс.); и
от 2 до 20 % (масс.) одного или нескольких одноатомных спиртов, основываясь на общей массе смешанных растворителей; предпочтительно, от 3 до 18 % (масс.), более предпочтительно, от 4 до 17 % (масс.), даже более предпочтительно, от 5 до 16% (масс.)
В предпочтительном варианте осуществления, при выполнении этапа (e) значение массового соотношения между смешанными растворителями и фракцией дистиллята составляет от 1,0 до 2,0; предпочтительно, значение массового соотношения составляет от 1,1 до 1,7; более предпочтительно, - от 1,2 до 1,5; даже еще более предпочтительно, - от 1,2 до 1,4 или от 1,2 до 1,3.
Для лучшего формулирования шага (f) процесса может использоваться один или несколько из следующих вариантов осуществления:
Условия кристаллизации на шаге (f) содержат температуру кристаллизации, значение которой лежит в диапазоне от 15°C до 25°C, и/или время кристаллизации, составляющее по меньшей мере один час, предпочтительно, по меньшей мере два часа.
Этап (f) дополнительно содержит этап проведения дополнительной кристаллизации с использованием маточного раствора, для извлечения дополнительного экстракта фитостеринов и станолов; при этом дополнительная кристаллизация осуществляется в тех же условиях кристаллизации, что и при осуществлении этапа (f); предпочтительно, дополнительный экстракт фитостеринов и станолов добавляется к экстракту фитостеринов и станолов, извлеченному на этапе (f).
Способ дополнительно содержит дополнительный этап осушения экстракта фитостеринов и станолов, предпочтительно, при температуре не менее 100°C в течение по меньшей мере 1 часа.
Этап (f) осуществляется тогда, когда фракция дистиллята содержит 2,5 % (масс.) α-ситостерина или менее, основываясь на общей массе фракции дистиллята и при определении указанного значения с помощью газовой хроматографии с использованием в качестве анализатора пламенно-ионизационного детектора; предпочтительно, 2,4 % (масс.) α-ситостерина или менее; более предпочтительно, 1,7 % (масс.) α-ситостерина или менее.
Этап (f) осуществляется тогда, когда фракция дистиллята содержит по меньшей мере 20 % (масс.) стеринов, основываясь на общей массе фракции дистиллята и при определении указанного значения с помощью газовой хроматографии с использованием в качестве анализатора пламенно-ионизационного детектора; предпочтительно, не менее 25 % (масс.)
В предпочтительном варианте осуществления, способ дополнительно содержит этап (g) промывки экстракта фитостеринов и станолов с использованием смеси растворителей, используемой на этапе (f), при температуре от 10°C до 15°C и/или дополнительный этап высушивания экстракта фитостеринов и станолов, предпочтительно, при температуре не менее 100°C в течение по меньшей мере 1 часа.
Согласно второму аспекту, изобретение представляет экстракт фитостеринов и станолов, получаемый из таллового пека, где экстракт отличается тем, что содержит не менее 65% (масс.) β-ситостерина, основываясь на общей массе экстракта фитостеринов и станолов, и менее 0,01 % (масс.), основываясь на общей массе экстракта фитостеринов и станолов, каждого из следующих компонентов: оксистеролов, α-ситостерина и бетулина, содержание которых определяется в процессе газовой хроматографии с использованием в качестве анализатора пламенно-ионизационного детектора.
Описание фигур
На фиг. 1 показана хроматограмма, полученная для образца перед проведением этапа кристаллизации.
На фиг. 2 показана хроматограмма, полученная для образца после проведения этапа кристаллизации.
Подробное описание изобретения
При описании изобретения используются следующие определения:
Термины «содержащий», «содержит» и «имеющий в составе» в контексте данного документа являются синонимами терминов «включающий в себя», «включает в себя» или «имеющий в своем составе», «имеет в своем составе» и являются собирательными или неограничивающими, не исключая присутствия дополнительных, неупомянутых субъектов, элементов или этапов способа. Термины «содержащий», «содержит» и «имеющий в составе» также включают в себя термин «состоящий из».
Перечисленные числовые диапазоны, упоминаемые с указанием их конечных точек, включают в себя все целые числа и, где уместно, дробные числа, относящиеся к указанному диапазону (например, определение «от 1 до 5» может относиться к числам 1, 2, 3, 4, 5 при указании, например, на несколько элементов, и может также включать в себя числа 1,5, 2, 2,75 и 3,80 при указании, например, на процесс проведения измерений). Перечисление конечных точек также включает в себя сами упоминаемые конечные точки (например, при указании «от 1,0 до 5,0» имеются в виду также и точки 1,0 и 5,0). При упоминании в данном документе любого числового диапазона имеется в виду также, что в него включены все входящие в него поддиапазоны.
Конкретные признаки, структуры, характеристики или варианты осуществления могут объединяться любым допустимым способом, как может быть понятно специалисту в данной области техники из данного описания, с образованием одного или нескольких вариантов осуществления.
Настоящее изобретение представляет способ получения экстракта фитостеринов и станолов из таллового пека, при этом указанный способ содержит следующие этапы:
а) обеспечение наличия таллового пека;
b) омыление таллового пека для получения омыленного таллового пека путем добавления к талловому пеку основного соединения;
c) экстракция омыленного таллового пека с использованием одного или нескольких неполярных ароматических растворителей, для получения раствора, содержащего смесь нейтральных веществ;
d) выполнение дистилляции смеси нейтральных веществ для получения фракции дистиллята и остаточной фракции;
e) растворение фракции дистиллята в смеси растворителей, для получения растворенной фракции дистиллята;
при этом указанный способ отличается тем, что дополнительно содержит этап (f) кристаллизации, который осуществляется в применении к растворенной фракции дистиллята в условиях кристаллизации, для извлечения маточного раствора и кристаллизованной фракции, при этом кристаллизованная фракция образует экстракт фитостеринов и станолов; а также тем, что смесь растворителей, используемая при осуществлении этапа (e), содержит один или несколько неполярных растворителей, один или несколько растворителей, имеющих кетонную составляющую, один или несколько одноатомных спиртов и воду.
Получение смеси нейтральных веществ из таллового пека
Талловый пек, получаемый в процессе ректификации сырого таллового масла, сначала омыляется путем смешивания ее с одним или несколькими основными компонентами (такими как NaOH, KOH или CsOH, предпочтительно, NaOH) и растворяется в воде при нагревании смеси (предпочтительно, в колбе с обратным холодильником). Таким образом, значение температуры на этапе омыления может составлять от 100°C до 200°C, предпочтительно, от 110°C до 190°C, наиболее предпочтительно, от 120°C до 180°C.
Реакция может проходить в обычной лабораторной посуде, нагреваемой с использованием противоточного конденсатора. Предпочтительно, используется аппарат Дина-Старка, т.к. он позволяет удалять воду из реактора. Удаление воды во время протекания реакции помогает достичь термодинамического равновесия в процессе образования продукта, представляющего собой омыленный талловый пек.
Время протекания реакции составляет по меньшей мере один час, предпочтительно, по меньшей мере два часа, более предпочтительно, по меньшей мере три часа. Протекание реакции может контролироваться путем отслеживания развития процесса образования воды (с учетом также количества воды, необходимого для растворения основного компонента), которая удаляется в процессе реакции, а также, возможно, собирается благодаря использованию аппарата Дина-Старка.
Как только реакция завершается, реакционная среда охлаждается при комнатной температуре и производится экстракция омыленного таллового пека. Может использоваться любая сортировочная воронка. Предпочтительно, непрерывная экстракция может осуществляться с использованием аппарата Сокслета.
Предпочтительно, экстракция осуществляется при значении
температуры от 80°C до значения, по меньшей мере на 10°C более низкого, чем значение температуры кипения экстракционного раствора. Более предпочтительно, значение температуры экстракции составляет от 85°C и до значения, по меньшей мере на 15°C более низкого, чем значение температуры кипения экстракционного раствора. Значение температуры экстракции составляет не меньше 80°C и не больше 270°C.
Использовались ароматические неполярные растворители, такие как толуол и/или ксилол, которые обеспечивают выход смеси нейтральных веществ, получаемой из таллового пека, на уровне не менее 45%. Предпочтительно, используется толуол.
Могут использоваться и другие растворители, такие как парафиновые растворители, циклопарафиновый растворитель и/или терпеновый углеводород. Предпочтительно, парафиновые растворители выбирают из гексана, гептана, октана, декана, додекана, тридекана, ундекана, петролейного эфира (например, Нефрас-С2) или их смеси. Циклопарафиновым растворителем, предпочтительно, является декалин. Терпеновые углеводородные растворители, предпочтительно, выбирают из терпентина без пинена и/или гидрогенизированных терпеновых углеводородов. Указанные растворители обеспечивают выход смеси нейтральных веществ, получаемых из таллового пека, на уровне не менее 30%, и смеси нейтральных веществ, получаемых из таллового пека, на уровне не более 44%.
Смесь нейтральных веществ таллового пека содержит основные фитостерины (β-ситостерин, кампестерин) и станолы (ситостанол, кампестанол). Присутствует также до 5% (масс.) α-ситостерина (также называемого цитростандиенолом). Смесь также содержит жирные спирты, такие как дегидро-4-абиетол; пимара-7,15-диен-3-ол; бегениловый спирт и/или лигноцериловый спирт. В смеси нейтральных веществ таллового пека можно обнаружить и другие компоненты, такие как стигмастан-3,5-диен; Δ5-авенастерины; 24-метилциклоартанол; метилбетулат; бетулин и/или оксистеролы.
Отделение β-ситостерина с использованием одной или нескольких процедур ректификации
Для обеспечения получения экстракта фитостеринов и станолов высокой степени чистоты с высоким содержанием β-ситостерина, необходимо выполнить очистку смеси нейтральных веществ.
Первый этап этой очистки выполняется путем проведения по меньшей мере одной дистилляции; предпочтительно, по меньшей мере одной ректификации.
т.е.,
Процесс ректификации является одним из вариантов практической реализации дистилляции; он включает в себя фракционирование сырого масла. Если дистиллят, полученный в процессе дистилляции, снова подвергнуть дистилляции, будет получен новый дистиллят с еще большей концентрацией летучих компонентов. Концентрация летучих компонентов в дистилляте повышается с каждым повторением указанной процедуры. На практике, данный процесс такой многоэтапной дистилляции осуществляется в форме противоточной перегонки (ректификации) в ректификационной колонне. Ректификационная колонна имеет впускной трубопровод и выпускной трубопровод. Жидкая смесь, подлежащая отделению ( исходный продукт), подается в нижнюю часть колонны через впускной трубопровод, где она доводится до точки кипения. Полученный пар перемещается вверх внутри колонны, выходит в верхней ее части (через выпускной трубопровод) и конденсируется с использованием противоточного конденсатора. Часть конденсата удаляется в качестве высококачественного продукта. Оставшаяся часть стекает назад в колонну и перемещается вниз в качестве жидкой обратной фазы.
Значение температуры ректификации (а именно, внутри ректификационной колонны), предпочтительно, составляет от 240°C до 280°C, более предпочтительно, от 245°C до 275°C, еще более предпочтительно, от 250°C до 270°C, и даже более предпочтительно, от 255°C до 265°C.
Значение температуры в нижней части ректификационной колонны, предпочтительно, составляет от 250°C до 285°C, более предпочтительно, от 255°C до 280°C, еще более предпочтительно, от 260°C до 275°C, и даже более предпочтительно, от 255°C до 270°C.
Значение температуры противоточного конденсатора, предпочтительно, составляет от 110°C до 170°C, более предпочтительно, от 115°C до 165°C, еще более предпочтительно, от 120°C до 160°C, и даже более предпочтительно, от 125°C до 155°C.
Значение температуры конденсата, предпочтительно, составляет от 150°C до 210°C, более предпочтительно, от 155°C до 205°C, еще более предпочтительно, от 160°C до 200°C, и еще более предпочтительно, от 165°C до 195°C.
Давление в верхней части колонны, предпочтительно, составляет от 0,05 мбар до 0,35 мбар.
Давление в нижней части колонны, предпочтительно, составляет от 2 мбар до 6 мбар.
В общем случае, для обеспечения увеличения количества основных стеринов во фракции дистиллята, остаточная фракция, образующаяся после первой ректификации, обрабатывается с использованием еще одного этапа дистилляции или ректификации. Таким путем оказывается возможно получить фракцию дистиллята, содержащую от 25 до 55 % (масс.) стеринов, основываясь на общей массе фракции дистиллятов. Скорость извлечения стерина из нейтрального вещества таллового пека в летучей фракции дистиллята составляет не менее 80%. Такая фракция дистиллята также обычно содержит от 0,5 до 1,7 % (масс.) α-ситостерина, основываясь на общей массе фракции дистиллята. В то же самое время, α-ситостерин накапливается в нелетучей остаточной фракции в концентрации от 1 до 4 % (масс.), основываясь на общей массе нелетучей остаточной фракции, в то время как другие стерины в нелетучей остаточной фракции показывают концентрацию от 7 до 30 % (масс.), основываясь на общей массе нелетучей остаточной фракции.
Удаление примесей путем кристаллизации β-ситостерина
Процесс ректификации обеспечивает получение фракции дистиллята, содержащей основные стерины (кампестерин и β-ситостерин) в необходимом количестве, но также содержащей примеси, такие как α-ситостерин, оксистеролы и бетулин.
Таким образом, для удаления упомянутых выше примесей используется процесс кристаллизации.
Предпочтительно, кристаллизация проводится в том случае, когда фракция дистиллята содержит низкое количество α-ситостерина. Такое «низкое количество» может означать 2,5 % (масс.) α-ситостерина или менее, основываясь на общей массе фракции дистиллята и при определении указанного значения с использованием газохроматографического пламенноионизационного детектора-анализатора α-ситостерина (GC-FID); предпочтительно, менее 2,4 % (масс.) α-ситостерина; более предпочтительно, менее 2,0 % (масс.) α-ситостерина; даже более предпочтительно, менее 1,7 % (масс.) α-ситостерина.
Также кристаллизация, предпочтительно, проводится в том случае, когда фракция дистиллята содержит высокое количество ситостеринов. Такое «высокое количество» может означать не менее 20 % (масс.) стеринов, основываясь на общей массе фракции дистиллята и при определении указанного значения с использованием газохроматографического пламенноионизационного детектора-анализатора (GC-FID); предпочтительно, не менее 21 % (масс.); более предпочтительно, не менее 22 % (масс.); даже более предпочтительно, не менее 25 % (масс.).
Кроме того, кристаллизация, предпочтительно, проводится в том случае, когда фракция дистиллята содержит низкое количество α-ситостерина, например, не более 2 % (масс.), и высокое количество стеринов, например, не менее 20 % (масс.), где массовый процент рассчитывается на основе общей массы фракции дистиллята и определяется с использованием газохроматографического пламенноионизационного детектора-анализатора (GC-FID).
Фракция дистиллята сначала растворяется в смеси растворителей, представляющей собой смесь по меньшей мере четырех различных растворителей и содержащей
один или несколько неполярных растворителей,
один или несколько растворителей, имеющих кетонную составляющую,
один или несколько одноатомных спиртов и
воду.
Растворитель каждого вида добавляется с конкретной целью, и смесь растворителей характеризуется растворяющей способностью, отличающейся от способности каждого из компонентов смеси.
Неполярные растворители и парафиновые углеводороды, в частности, проявляют высокую растворяющую способность в отношении ди- и тритерпеновых углеводородов и конденсированных продуктов (смол), образующихся из таллового пека. Чем длиннее цепь парафинового углеводорода, тем выше его растворяющая способность. Неполярные растворители могут выбираться из пентана, изопентана и/или гексана, предпочтительно, гексана, который является лучшим вариантом благодаря адекватному значению его точки кипения.
Одноатомные спирты являются отличными растворителями стеринов благодаря их химическому сродству. Для регулирования растворяющей способности спирта к нему может быть добавлена вода. Один или несколько одноатомных спиртов могут выбираться из метанола, этанола и/или пропанола, предпочтительно, метанола.
Растворителем, имеющим кетонную составляющую, является ацетон и/или метилэфиркетон, предпочтительно, ацетон. (Кетоны используются для отделения α-ситостерина, т.к. они увеличивают растворимость α-ситостерина).
Кроме того, путем добавления воды стерины могут быть рекристаллизованы, как поясняется в документе US 6,465,665, содержание которого включено в настоящий документ в виде ссылки.
Предпочтительно, смесь растворителей содержит от 10 % (масс.) до 60 % (масс.) неполярного растворителя, от 23 % (масс.) до 40 % (масс.) растворителя, имеющего кетонную составляющую, от 0,5 % (масс.) до 2,5 % (масс.) воды и от 2 % (масс.) до 20 % (масс.) одного или нескольких одноатомных спиртов, основываясь на общей массе смеси растворителей.
Значение массового соотношения между смесью растворителей и фракцией дистиллята составляет от 1,00 до 2,00, предпочтительно, 1,25.
В процессе кристаллизации вся фракция дистиллята должна быть растворена в смеси растворителей. Нагрев и/или перемешивание раствора повышает растворяющую способность растворителя. Таким образом, температура может быть повышена до значения температуры растворения, составляющей от 35°C до 60°C, предпочтительно, от 40°C до 55°C.
Как только вся фракция дистиллята будет растворена, процесс перемешивания прекращается и раствор охлаждается до температуры, значение которой составляет от 15°C до 25°C, предпочтительно, до 20°C. Таким путем запускается процесс кристаллизации, который длится в течение по меньшей мере одного часа, предпочтительно, по меньшей мере двух часов. Следует заметить, что благодаря проведению кристаллизации при комнатной температуре (от 15°C до 25°C) обеспечивается получение экстракта фитостеринов и станолов, не содержащего тритерпеновых спиртов и, в частности, бетулина. Это оказалось неожиданным результатом, т.к. из документа WO 2019/050430 известно, что при проведении процесса при температуре ниже 50°C обычно наблюдается совместная кристаллизация бетулина и фитостеринов.
Как только все кристаллы будут сформированы на основе маточной жидкости, они могут быть извлечены в процессе фильтрации. Если требуется, кристаллы могут промываться с использованием смеси растворителей при температуре от 5°C до 10°C.
Маточная жидкость также может быть восстановлена. После выпаривания от 25 % до 50 % своего объема (с использованием роторного пленочного испарителя), концентрированная часть маточной жидкости охлаждается до температуры в диапазоне от 15°C до 25°C, предпочтительно, до 20°C, для запуска нового процесса кристаллизации. Затем может осуществляться сбор кристаллов, которые, если требуется, могут промываться с использованием смеси растворителей при температуре от 5°C до 10°C.
т.е.,
После этого обе порции кристаллов могут высушиваться, например, в сушильном шкафу или в камере подсушки, предпочтительно, при температуре не ниже 100°C, более предпочтительно, не ниже 110°C. Процесс сушки, предпочтительно, может длиться не менее 1 часа, более предпочтительно, не менее 2 часов. Они могут также высушиваться в среде со сниженным давлением (в вакууме), для ускорения процесса сушки.
Благодаря низкой температуре (от 5°C до 10°C), используемой в процессе промывки кристаллов, предотвращается повторное растворение собранных кристаллов. Однако, в связи с тем, что полностью предотвратить повторное растворение невозможно, может быть предпринята процедура очищения фильтратов. Оба фильтрата могут, таким образом, смешиваться и охлаждаться до температуры от 15°C до 25°C, предпочтительно, до 20°C, для запуска нового процесса кристаллизации.
Такие дальнейшие действия позволяют извлечь максимальное количество экстракта фитостеринов и станолов. Экстракт фитостеринов и станолов имеет кристаллическую форму, содержит повышенное количество β-ситостеринов и не содержит примесей, таких как α-ситостерин (но также оксистеролов и бетулина).
Способы испытаний и определения
При использовании методик дистилляции (включая также и ректификацию) обратным потоком называют жидкость, конденсируемую из поднимающегося пара, который возвращается в колбу реактора. Исходя из этого, «коэффициент противотока» представляет собой соотношение скоростей вскипания и отбора. Иными словами, это соотношение количества обратного потока, возвращающегося назад в нижнюю часть ректификационной колонны, и количества обратного потока, собирающегося в приемном резервуаре (в качестве дистиллята). Таким образом, если 5 частей обратного потока возвращаются назад в нижнюю часть ректификационной колонны, а 1 часть отбирается в качестве дистиллята, значение коэффициента противотока составляет 5/1. В случае отбора всего обратного потока в качестве дистиллята коэффициент противотока был бы равен нулю. Если отбор дистиллята не осуществляется, коэффициент противотока не используется. Вместо него используется понятие «полного орошения» или «уравновешивания». Чем выше значение коэффициента противотока, тем более тесным является контакт между паром и жидкостью в ректификационной колонне и тем ниже будет скорость отбора дистиллята.
Для определения содержания экстракта кристаллического продукта, получаемого способом настоящего изобретения, использовались методики газовой хроматографии-масс-спектрометрии (GC-MS) и/или газовой хроматографии с пламенно-ионизационным детектором (GC-FID).
Методика GC-MS использовалась для идентификации и количественного анализа компонентов. Используется аппарат Agilent 7890B-GC/5977A-MS. Используется колонна с 5%-фенил-95%-полиметилсилоксановой фазой (HP-5мс 60 м x 0,125 мм x 0,125 мкм). Используется следующая температурная программа: запуск 120°C/5 мин, нагрев 5°C/мин, изотерма 350°C/10 мин. Параметры инжекции: 1 мкл, при 350°C со сбросом 1/10. Подвижная фаза: гелий 99,9995%. Температура переходной линии составляет 360°C. Программа MSq: полный ионный ток, режим сканирования, 28-800 Да, 70 эВ. Использовалась библиотека масс-спектров NIST-11. Предел обнаружения данного аналитического метода составляет 0,01 % (масс.).
Для проведения текущего анализа использовался метод GC-FID. Используется аппарат Chromatec-5000. Используется колонна с полиметилсилоксановой фазой (SE-30 30 м x 0,125 мм x 0,125 мкм). Используется следующая температурная программа: запуск 50°C/5 мин, нагрев 5°C/мин, изотерма 350°C/10 мин. Параметры инжекции: 1 мкл, при 350°C со сбросом 1/10. Подвижная фаза: азот. Предел обнаружения данного аналитического метода также составляет 0,01 % (масс.).
Титрование по методу Карла Фишера представляет собой аналитическую процедуру, при которой для определения следовых количеств воды в образце используется колориметрическое или волюметрическое титрование.
Скорость извлечения стерина в примере 1 определялась согласно формуле (1):
Аналогично, в других примерах скорость извлечения стерина определялась согласно формуле (2):
Примеры
Варианты осуществления настоящего изобретения будут более понятны после анализа примера, приведенного ниже.
Пример 1: Получение смеси нейтральных веществ из таллового пека
Омыление таллового пека
В реактор из некоррозионного материала с верхней лопастной мешалкой, нагреваемый через рубашку с насадкой Дина-Старка, загружается 2500 г таллового пека, содержащего 9,3 % (масс.) от общего количества шести основных трансформируемых стеринов (согласно данным, определенным в процессе проведения экспериментов с использованием метода GC-MS), к которой добавляется 375 г гидроксида натрия, растворенного в 500 г воды. Омыление осуществлялось при температуре 130-135°С в течение 3-х часов с использованием насадки Дина-Старка для отделения воды, образующейся во время реакции. Необходимо отметить, что в процессе омыления наблюдалось значительное увеличение объема реакционной смеси. В конце проведения процесса реакционная смесь сливается через отверстие в дне в алюминиевую форму; 2800г твердой омыленной смолы было получено сразу же. Используя титрование по методу Фишера, удалось определить, что содержание щелочи в твердой омыленной смоле составляло 7,5 %, а содержание воды – 8,1%, согласно общей массе твердой омыленной смолы). Было определено, что значение температуры плавления составляло 117,1°С. В начале проведения процесса осуществлялась конденсация воды с использованием насадки Дина-Старка, а через 1,5 часа отбор воды прекращался. В общей сложности, с использованием насадки было отобрано 40 г воды.
Экстракция омыленного таллового пека
Экстракция омыленного таллового пека производится с использованием стеклянного экстрактора Сокслета объемом 150 мл. Небольшие кусочки твердого омыленного таллового пека длиной 2-3 мм помещались в бумажный патрон, который размещался в экстракторе. Нижняя колба заполнялась растворителем в количестве, равном удвоенной емкости экстрактора Сокслета; растворитель нагревался до кипения с использованием противоточного конденсатора в течение 2-х часов. Растворитель снимался с поверхности данного экстракционного раствора с использованием роторного пленочного испарителя.
В таблице 1 приведены параметры экстракции и состав экстрактов.
Таблица 1
: Экстракция омыленного таллового пека: условия и результаты.
растворитель
гексан(точка кипения = 68°C)
нефрас-С2(точка кипения = 120°C)
толуол(точка кипения = 110°C)
соотношение омыленного  таллового пека и растворителя
1:15
1:12
1:10
Время экстракции (в часах)
2
2
2
Температура экстракции (°C)
80
110
100
Выход экстракта (%)
25,7
19,3
48,6
<b>Состав экстракта</b><sup><b>#</b></sup>
Общее количество жирных спиртов (масс. %)
3,8
3,9
1,8
<b>Общее количество стеринов (масс. %)</b>
<b>11,7</b>
<b>13,1</b>
<b>8,3</b>
Общее количество определенных компонентов (масс. %)
61,9
54
46,2
<b>Скорость извлечения стерина из нейтрального вещества таллового пека (%)</b>
<b>38,4</b>
<b>32,2</b>
<b>52,9</b>
#
определено при проведении экспериментов по методике GC-FID.
Использование толуола в качестве экстракционного раствора позволяет повысить скорость извлечения стерина из смеси нейтральных веществ, при использовании таллового пека в качестве исходного материала и ее обработке с использованием этапов омыления, экстракции и упаривания. В сравнении с известными результатами, описанными в примере 1 документа US 6,465,665, скорость извлечения стерина при использовании толуола в качестве экстракционного раствора повышается на 11,1 %.
Пример 2: Отделение β-ситостерина с использованием одной или нескольких процедур ректификации
Обеспечивается наличие смеси нейтральных веществ, получаемой из таллового пека. Такая смесь может содержать до 5 % (масс.) α-ситостерина, согласно общей массе смеси нейтральных веществ. Такая смесь нейтральных веществ может быть либо такой, как приведена в примере 1 (см. ее состав в таблице 1), либо другой. Для примера 2 состав смеси нейтральных веществ приведен в таблице 2 в столбце, озаглавленном «Содержание материала в исходном продукте».
Смесь непрерывно подается в стеклянную ректификационную колонну с внутренним диаметром 50 мм и высотой 450 мм. Стеклянная ректификационная колонна также оборудуется средствами электрического нагрева для компенсации тепловых потерь, одним противоточным конденсатором и одним отделителем слизи в верхней своей части. Также обеспечивается наличие резервуара для приема нелетучего продукта объемом 1 литр, а также вакуумной системы.
Первая партия материала
Первая партия материала, содержащая смесь нейтральных веществ, получаемых из таллового пека, подается в ректификационную колонну. После ректификации первая фракция дистиллята содержала низкое количество основных стеринов (7,2 % (масс.)), т.к. стерины по-прежнему сконцентрированы, в основном, в нелетучей остаточной фракции (26,2 % (масс.)). Двумя основными обнаруживаемыми стеринами являются кампестерин и β-ситостерин. После первой ректификации во фракции дистиллята α-ситостерин не обнаруживался. Информация о результатах и условиях первой ректификации представлена в таблице 2.
Таблица 2
: Первая ректификация первой партии материала, содержащей смесь нейтральных веществ, получаемых из таллового пека.
<b>РЕКТИФИКАЦИЯ 1 (первая партия материала)</b>
Содержание материала в исходном продукте (масс. %)
Дистиллят (масс. %)
Остаток (масс. %)
<u>Условия</u><sup>#</sup><b>Расход</b> = 400 мл/ч
<b>Температура</b>(°C)   - ректификации = 250   - в нижней части колонны = 260   - конденсата = 160   - конденсатора = 120
<b>Уровень вакуума</b> (мбар)   - в верхней части колонны = 0,09   - в нижней части колонны = 2,8
<b>Коэффициент противотока</b> = 2/1
<sup>#</sup> Были проведены анализы по методике GC-FID для определения состава исходного продукта, фракции дистиллята и остаточной фракции.
общее содержание жирных спиртов
6,0
27,3
0,4
ситостерин
3,5
0,6
4,5
кампестанол
1,6
1,3
1,4
<b>кампестерин</b>
4,2
3,2
4,1
<b>β-ситостерин</b>
18,4
4
22,1
<b>Общее содержание стеринов</b>
<b>22,6</b>
<b>7,2</b>
<b>26,2</b>
Оксистеролы
5,0
не обнаружено
не обнаружено
<b>α-ситостерин</b>
1,7
<b>не обнаружено</b>
2,1
бетулин
2,0
не обнаружено
1,9
тяжелые компоненты
18,4
1,6
29,6
не обнаружено = не обнаружено;
после ректификации выход летучей фракции дистиллята составляет 17 %, а нелетучей остаточной фракции – 81,6%.
Нелетучая остаточная фракция (см. ее состав в таблице 2) проходит обработку с использованием другой процедуры ректификации.
В сравнении с первой процедурой ректификации температура ректификационной колонны была увеличена на 10°C (с 250°C до 260°C). Температура противоточного конденсатора также была увеличена (с 120°C до 160°C). Значение коэффициента противотока ректификационной колонны снизилось с 2/1 до 1/1, что означает увеличение скорости отбора дистиллята.
Это позволяет получать фракцию дистиллята с более высоким содержанием основных стеринов (44,3 % (масс.)) и обнаруживать небольшое количество (1,2 % (масс.)) α-ситостерина.
Информация о результатах и условиях проведения второй процедуры ректификации представлена в таблице 3.
Таблица 3
: Второй процедуре ректификации подвергается остаточная фракция, полученная после первой процедуры ректификации.
<b>РЕКТИФИКАЦИЯ 2 (первая партия материала)</b>
Содержание материала в исходном продукте (масс. %)
Дистиллят (масс. %)
Остаток (масс. %)
<u>Условия</u><sup><u>#</u></sup><b>Расход</b> = 400 мл/ч
<b>Температура</b>(°C)   - ректификации = 260   - в нижней части колонны = 265   - конденсата = 200   - конденсатора = 160
<b>Уровень вакуума</b> (мбар)   - в верхней части колонны = 0,06   - в нижней части колонны = 4
<b>Коэффициент противотока</b> = 1/1
<sup>#</sup> Были проведены анализы по методике GC-FID для определения состава исходного продукта, фракции дистиллята и остаточной фракции.
общее содержание жирных спиртов
0,4
0,05
не обнаружено
ситостерин
4,5
7,5
4,2
кампестанол
1,4
2,8
0,5
<b>кампестерин</b>
4,1
7,6
1,9
<b>β-ситостерин</b>
22,1
36,7
18
<b>Общее содержание стеринов</b>
<b>26,2</b>
<b>44,3</b>
<b>19,9</b>
Оксистеролы
не обнаружено
7,7
8,9
<b>α-ситостерин</b>
2,1
<b>1,2</b>
2,8
бетулин
1,9
не обнаружено
1,5
тяжелые компоненты
29,6
36,4
32,1
не обнаружено = не обнаружено;
После ректификации выход летучей фракции дистиллята составляет 35 %, а нелетучей остаточной фракции – 65%.
Нелетучая остаточная фракция (см. ее состав в таблице 3) проходит обработку с использованием другой процедуры ректификации.
В сравнении со второй процедурой ректификации, температура противоточного конденсатора была уменьшена на 10°C (со 160°C до 150°C).
Было также обнаружено небольшое количество (1,6 % (масс.)) α-ситостерина. Информация о результатах и условиях проведения третьей процедуры ректификации представлена в таблице 4.
Таблица 4
: Третьей процедуре ректификации подвергается остаточная фракция, полученная после второй процедуры ректификации.
<b>РЕКТИФИКАЦИЯ 3 (первая партия материала)</b>
Содержание материала в исходном продукте (масс. %)
Дистиллят (масс. %)
Остаток (масс. %)
<u>Условия</u><sup><u>#</u></sup><b>Расход</b> = 400 мл/ч
<b>Температура</b>(°C)   - ректификации = 260   - в нижней части колонны = 265   - конденсата = 200   - конденсатора = 150
<b>Уровень вакуума</b> (мбар)   - в верхней части колонны = 0,06   - в нижней части колонны = 4
<b>Коэффициент противотока</b> = 1/1
<sup>#</sup> Были проведены анализы по методике GC-FID для определения состава исходного продукта, фракции дистиллята и остаточной фракции.
общее содержание жирных спиртов
не обнаружено
не обнаружено
не обнаружено
ситостерин
4,2
7,3
3,2
кампестанол
0,5
1,7
0,3
<b>кампестерин</b>
1,9
5
1
<b>β-ситостерин</b>
18
32,5
12,3
<b>Общее содержание стеринов</b>
<b>19,9</b>
<b>37,5</b>
<b>13,3</b>
Оксистеролы
8,9
8
9,3
<b>α-ситостерин</b>
2,8
<b>1,6</b>
3,3
бетулин
1,5
0,1
2,2
тяжелые компоненты
32,1
38,9
37
не обнаружено = не обнаружено;
после ректификации выход летучей фракции дистиллята составляет 35 %, а нелетучей остаточной фракции – 65%.
Примечательно, что в данном случае, а именно, после выполнения трех этапов ректификации, летучая фракция дистиллята не содержит обнаружимых количеств жирных спиртов.
Вторая партия материала
В таблице 5 приведены результаты проведения ректификации второй партии нейтральных веществ, получаемых из таллового пека, с использованием иных условий ректификации.
Таблица 5
: Ректификация второй партии нейтральных веществ, получаемых из таллового пека.
<b>РЕКТИФИКАЦИЯ ВТОРОЙ ПАРТИИ МАТЕРИАЛА</b>
Содержание материала в исходном продукте (масс. %)
Дистиллят (масс. %)
Остаток (масс. %)
<u>Условия</u><sup><u>#</u></sup><b>Расход</b> = 250 мл/ч
<b>Температура</b>(°C)   - ректификации = 260   - в нижней части колонны = 275   - конденсата = 200   - конденсатора = 140
<b>Уровень вакуума</b> (мбар)   - в верхней части колонны = 0,3   - в нижней части колонны = 5
<b>Коэффициент противотока</b> = 1/1
<sup>#</sup> Были проведены анализы по методике GC-FID для определения состава исходного продукта, фракции дистиллята и остаточной фракции.
общее содержание жирных спиртов
5,1
7
не обнаружено
ситостерин
3,6
4,4
2,1
кампестанол
1,8
2,6
0,3
<b>кампестерин</b>
3,4
4,7
0,8
<b>β-ситостерин</b>
18,2
21,8
8,7
<b>Общее содержание стеринов</b>
<b>21,6</b>
<b>26,5</b>
<b>9,5</b>
Оксистеролы
4,8
5,8
8,6
<b>α-ситостерин</b>
1,3
<b>0,7</b>
1,9
бетулин
1,1
не обнаружено
3,7
тяжелые компоненты
16,4
16,8
16,5
не обнаружено = не обнаружено;
после ректификации выход летучей фракции дистиллята составляет 66 %, а нелетучей остаточной фракции – 34%;
Скорость извлечения стерина из нейтрального вещества таллового пека в летучей фракции дистиллята, при расчете в соответствии с формулой (2), составляет не менее 80,97%.
При соблюдении условий ректификации, описанных в таблице 5, фракция дистиллята содержала повышенное количество основных стеринов (26,5 % (масс.)). Обнаруженное содержание α-ситостерина во фракции дистиллята составляло 0,7 % (масс.)
Пример 3: Удаление примесей путем кристаллизации β-ситостерина
Пример 3А
Летучая фракция дистиллята, извлеченная из второй партии материала (см. ее состав в таблице 5), прошла следующую дальнейшую обработку:
В стеклянный реактор, оборудованный лопастной мешалкой, нагревательной рубашкой, противоточным конденсатором и дозатором емкостью 1000 мл, загружалось 200 г исходного материала и 248,0 г смеси растворителей, содержащей гексан, одноатомный спирт, воду и ацетон, для образования смеси. Гексан присутствует в количестве 45 % (масс.), одноатомным спиртом является метанол, который присутствует в количестве 16 % (масс.), вода присутствует в количестве 2 % (масс.) и ацетон присутствует в количестве 37 % (масс.) Затем смесь смешанных растворителей и исходного материала подвергалась перемешиванию и нагреву до 45°С через рубашку реактора. Перемешивание продолжалось до тех пор, пока содержимое не было полностью растворено. После этого нагрев и перемешивание прекращались и маточный раствор охлаждался до 20°С. Раствор выдерживался при температуре 20°С в течение еще 2-х часов, чтобы обеспечить кристаллизацию β-ситостерина. В результате кристаллизации образуются крупные кристаллы β-ситостерина, которые могут быть осторожно отфильтрованы из маточного раствора. Как только маточный раствор отделялся, кристаллическая масса помещалась на воронку Бюхнера с колбой Бунзена для удаления остающегося маточного раствора при помощи вакуума. Кристаллы β-ситостерина отмывались прямо на фильтре с использованием смеси растворителей массой 150 г при температуре 6°C; осуществлялся сбор фильтрата.
Маточный раствор помещался в колбу роторного пленочного испарителя, затем удалялась 1/3 часть объема растворителя. Остающаяся часть оставлялась для обеспечения дальнейшего образования кристаллов β-ситостерина в условиях, соответствующих описанным выше. Для отделения кристаллов использовалась процедура, описанная выше. В конечном итоге, кристаллы β-ситостерина отмывались на воронке Бюхнера (или на фильтре) с использованием смеси растворителей массой 150 г при температуре 6°C; затем осуществлялся сбор фильтрата.
Как только процедура сбора обоих фильтратов заканчивалась, они смешивались и использовались для рекристаллизации дополнительных кристаллов β-ситостерина при условиях, описанных выше.
На этом этапе осуществлялся сбор маточной жидкости данной кристаллизации и ее упаривание с использованием роторного пленочного испарителя (при температуре ванны 120°C и значении вакуума 10 мбар) для получения первого непродуктивного осадка.
Сбор дополнительных кристаллов β-ситостерина и их отмывание производились с использованием смеси растворителей массой 25 г при температуре 6°C. Промывочный раствор восстанавливался с последующим его упариванием на роторном пленочном испарителе (при температуре ванны 120°C и значении вакуума 10 мбар) для получения второго непродуктивного осадка.
В таблице 6 представлен состав первого и второго непродуктивных осадков.
Таблица 6
: Состав первого и второго непродуктивных осадков, получаемых в процессе кристаллизации фракций дистиллята после ректификации второй партии материала.
<b>Компонент</b>
<b>Первый непродуктивный осадок</b><b> (масс. %)</b><sup><b>#</b></sup>
<b>Второй непродуктивный осадок</b><b> (масс. %)</b><sup><b>#</b></sup>
общее содержание жирных спиртов
6,2
27,0
ситостерин
2,4
7,1
кампестанол
3,3
1,5
<b>кампестерин</b>
4,1
7,5
<b>β-ситостерин</b>
9,9
34,4
<b>Общее содержание стеринов</b>
<b>14</b>
<b>41,9</b>
Оксистеролы
8,7
1,3
<b>α-ситостерин</b>
1,0
0,2
бетулин
не обнаружено
не обнаружено
тяжелые компоненты
26,7
5,0
не обнаружено = не обнаружено;
#
определено при проведении экспериментов по методике GC-FID.
Определенный выход 1-го непродуктивного осадка составлял 71%, а определенный выход 2-го непродуктивного осадка – 10,15%.
Значение скорости извлечения стерина для первого непродуктивного осадка и второго непродуктивного осадка, при расчете его согласно формуле (2), соответственно, составляет 37,51% и 16,05%.
Непродуктивные осадки содержат обнаружимое количество оксистеролов и α-ситостерина. По логике вещей, количество указанных примесей является существенно меньшим во втором непродуктивном осадке, получаемом из промывочного раствора, чем в первом непродуктивном осадке, получаемом посредством упаривания маточной жидкости, состоящей из двух фильтратов.
Все кристаллы β-ситостерина собирались воедино и высушивались для удаления остающегося растворителя в камере подсушки при температуре 115°С в течение двух часов. В таблице 7 представлен состав полученных кристаллов β-ситостерина.
Таблица 7
: Кристаллизация фракций дистиллята после ректификации второй партии материала.
<b>Компонент</b>
<b>Кристаллический продукт</b><b> (масс. %)</b><sup><b>#</b></sup>
общее содержание жирных спиртов
1,8
<b>ситостерин</b>
<b>12,1</b>
<b>кампестанол</b>
<b>1,7</b>
<b>кампестерин</b>
<b>14,2</b>
<b>β-ситостерин</b>
<b>67,0</b>
Оксистеролы
не обнаружено
α-ситостерин
не обнаружено
бетулин
не обнаружено
тяжелые компоненты
1,4
<b>Общее количество определенных компонентов</b>
<b>98,2</b>
<b>Общее содержание стеринов и станолов</b>
<b>95,0</b>
не обнаружено = не обнаружено;
#
определено при проведении экспериментов по методике GC-FID.
Значение скорости извлечения стерина при его расчете по формуле (2) составляет 56,38 %.
Определенное значение выхода кристаллического продукта составляло 18,4 %, а общее количество обнаруженного компонента – 98,2 %, как указано в таблице 7. Способ по настоящему изобретению позволяет обеспечивать содержание стеринов и станолов в получаемом продукте, равное 95 % (масс.), при содержании жирных спиртов (твердых углеводородов), равном всего лишь 1,8 % (масс.).
Благодаря использованию настоящего способа (ректификации нейтрального вещества таллового пека с последующей кристаллизацией β-ситостерина из фракции дистиллята), конечный продукт представляет собой кристалл, содержащий, в основном, β-ситостерин и не содержащий оксистеролов, бетулина и α-ситостерина. Кроме того, значение скорости извлечения стерина при проведении процедуры кристаллизации составляет не менее 55%.
Значение скорости извлечения стерина из нейтрального вещества таллового пека, а именно, из исходного материала, используемого в способе по данному изобретению, составляет не менее 45%.
Пример 3B
Было обеспечено наличие третьей партии материала, подобной первой партии после прохождения ею двух процедур ректификации (аналогично данным, представленным в таблице 3).
В таблице 8 представлена информация о содержании фракции дистиллята перед проведением рекристаллизации, а также подробный анализ хроматограммы, представленной на фиг. 1.
Таблица 8
: Состав фракции дистиллята перед проведением рекристаллизации, а также распределение пиковых показателей и значения времени удерживания, полученные из фиг. 1.
<b>Состав третьей партии материала (масс. %)</b><sup><b>#</b></sup>
<b>Пиковый показатель</b><sup><b>§</b></sup><b> (фиг. 1)</b>
<b>Время удерживания (мин)</b>
общее содержание жирных спиртов
0,36
-
-
<b>ситостерин</b>
<b>7,6</b>
6
41,085
<b>кампестанол</b>
<b>1,8</b>
4
38,592
<b>кампестерин</b>
<b>9,2</b>
3
38,340
<b>β-ситостерин</b>
<b>45,1</b>
5
40,630
Оксистеролы
4,3
10
44,509
α-ситостерин
1,3
11
46,145
бетулин
0,2
12
47,859
стигмастан-3,5-диен
1,0
1
34,331
Δ5-авенастерин
3,6
7
41,213
метилбетулат
4,3
8
42,361
24-метилциклоартанол
3,2
9
42,645
Общее содержание определенных компонентов
81,96
-
-
§
Пиковый показатель 2 является пиком внутреннего эталона, холестерина (35,599 мин)
#
определено при проведении экспериментов по методике GC-FID.
Кристаллы β-ситостерина были получены из третьей партии материала, как описано в примере 3A.В таблице 9 представлен состав полученных кристаллов β-ситостерина.
Таблица 9
: Кристаллизация фракции дистиллята после проведения ректификации, а также распределение пиковых показателей и значения времени удерживания, полученные из фиг. 2, для третьей партии материала
<b>Компонент</b>
<b>Кристаллический продукт (масс. %)</b><sup><b>#</b></sup>
<b>Пиковый показатель</b><sup><b>§</b></sup><b> (фиг. 2)</b>
<b>Время удерживания (мин)</b>
<b>ситостерин</b>
<b>11,5</b>
6
40,884
<b>кампестанол</b>
<b>2,0</b>
4
38,467
<b>кампестерин</b>
<b>17,7</b>
3
38,190
<b>β-ситостерин</b>
<b>65,1</b>
5
40,629
Оксистеролы
не обнаружено
не обнаружено
не обнаружено
α-ситостерин
не обнаружено
не обнаружено
не обнаружено
бетулин
не обнаружено
не обнаружено
не обнаружено
стигмастан-3,5-диен
0,04
1
34,229
Δ5-авенастерин
1,2
7
41,032
метилбетулат
0,2
8
41,846
24-метилциклоартанол
0,3
9
42,360
Общее содержание определенных компонентов
98,04
-
-
<b>Общее содержание стеринов и станолов</b>
<b>96,30</b>
-
-
не обнаружено = не обнаружено
§
Пиковый показатель 2 является пиком внутреннего эталона, холестерина (35,456 мин)
#
определено при проведении экспериментов по методике GC-FID.
Общее количество обнаруженных компонентов составляет 98,04 % (масс.), как указано в таблице 9. Способ по настоящему изобретению позволяет обеспечивать содержание стеринов и станолов в получаемом продукте на уровне 96,30 % (масс.), без каких-либо следов присутствия жирных спиртов (твердых углеводородов).
Как можно видеть по результатам сравнения фигур 1 и 2, пики с номерами 10, 11 и 12 полностью исчезли из хроматограммы, полученной после кристаллизации образца. Таким образом, был сделан вывод о том, что экстракт фитостеринов и станолов, получаемый согласно настоящему способу, содержит менее 0,01 % (масс.) каждого из следующих элементов: оксистеролов, бетулина и α-ситостерина.