способ получения мальтола из древесной зелени пихты сибирской

Формула изобретения

Способ получения мальтола из древесной зелени пихты сибирской (Abies sibirica) экстракцией мальтола из экстракта в виде концентрата, из которого получают чистый мальтол, отличающийся тем, что в качестве экстрагента используют сжиженный углекислый газ (CO₂) и процесс экстракции проводят в течение не более 3 ч с последующим выделением концентрата мальтола, содержащего до 97% от всего количества проэкстрагированного мальтола.

Описание изобретения к патенту

Изобретение представляет эффективный способ извлечения мальтола (2-окси-3-метил--пирон) из растительного сырья - древесной зелени пихты сибирской (Abies sibirica), широко используемого в парфюмерной, пищевой и медицинской промышленности.

Известны способы получения мальтола методами химического синтеза, включающие многостадийные процессы превращения органических соединений в мальтол вследствие цепочки разных химических реакций. В качестве исходных соединений используются фурановые производные (US 4342697, опубл. 1982 г), койевая кислота (US 3159659, опубл. 1964 г.). Существенным недостатком получения подобными способами мальтола является необходимость тщательной очистки как полупродуктов в процессе синтеза, так и целевого продукта от примесей токсичных веществ. Кроме того, получение исходных компонентов в значительных количествах затруднено, а необходимость использования в больших количествах органических растворителей наносит экологический вред.

Наиболее близкое техническое решение предлагаемого изобретения представляет способ экстракции мальтола из коры деревьев (US 3501501, опубл. 1970). Измельченная кора деревьев в течение нескольких суток выдерживается в воде при добавлении 20% порошкообразного танника. Затем из проэкстрагированного раствора с помощью хлороформа производят отделение хлороформенного концентрата, из которого выделяют мальтол. Недостатками данного способа экстракции являются длительность технологического процесса, необходимость тщательной очистки полупродуктов синтеза и целевого продукта от примесей токсичных химических элементов, а также использование больших количеств органических соединений.

Цель предложенного способа составляет сокращение длительности технологического цикла и экологическая чистота получения конечного продукта - мальтола из растительного сырья. Поставленная цель достигается экстракцией природного мальтола из древесной зелени пихты сибирской с помощью сжиженного углекислого газа CO₂.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в следующем. В серийный реактор периодического действия (Ш56-ЭРЛ.01.00.000ТУ) загружается 30 кг измельченной (l=1-10мм) древесной зелени пихты сибирской. Затем в реактор подается сжиженный углекислый газ при температуре T=25 - 29^oC и давлении P= 66 - 76 атм, который проходит через растительную массу и попадает в испаритель, где происходит отделение полученного экстракта от экстрагента вследствие отгонки легко летучего CO₂ при поддерживаемой температуре испарителя 40^oC. Пары отогнанного CO₂ попадают в теплообменник, где сжижаются, и затем самотеком подаются в реактор для дальнейшей экстракции, образуя замкнутый технологический цикл. Длительность экстракции с помощью сжиженного CO₂ составляет 3 ч, поскольку изменение процесса до 4 ч сопровождается увеличением количества получаемого экстракта всего на 5 вес.%. По окончании экстракции производится выгрузка полученного экстракта из испарителя через вентиль в виде газомасляной дисперсии. Причем в момент выгрузки за счет перепада давления в испарителе (66 атм) и атмосферного происходит дегазация от растворенного CO₂, которая сопровождается захолаживанием (остыванием) экстракта. Выгруженная дисперсия доводится до комнатной температуры, вследствие чего происходят окончательная дегазация и расслоение экстракта на 3 фазы: верхнюю - маслянистую, среднюю - твердую, концентрат мальтола и нижнюю - водную.

По данным хроматографического анализа установленное содержание мальтола в маслянистой фазе составляет 1,0 - 1,5 вес.%, в водной - 2 - 3 вес.%, а в твердой - 96,5 - 97,0 вес.% количества мальтола, находящегося в CO₂ - экстракте. Затем выделение концентрата мальтола из CO₂ - экстракта сводится к фильтрованию под избыточным давлением или под вакуумом. При этом содержание мальтола в концентрате составляет 40 - 55 вес.%, что обусловлено колебаниями содержания мальтола в исходном растительном сырье в зависимости от сезона заготовки и района произрастания. В дальнейшем процессы выделения и очистки мальтола сводятся к обычной двукратной перекристаллизации из воды, этилового спирта, водно-спиртовых смесей, толуола. Получаемый мальтол является химически чистым индивидуальным веществом, что подтверждается данными спектров ¹³C ЯМР-анализа (см. чертеж), в виде белого мелкокристаллического порошка с характерным легким запахом жженого сахара.

Таким образом, предлагаемый способ получения мальтола из растительного сырья - древесной зелени пихты сибирской с помощью сжиженного CO₂ позволяет сократить время экстрагирования по сравнению с известным способом извлечения мальтола из коры деревьев и довести процесс до 3 ч. Кроме того, использование в качестве экстрагента сжиженного углекислого газа не вызывает трудностей при отделении экстракта от экстрагента, т. к. удаление CO₂ происходит вследствие сброса давления до атмосферного, а выделение концентрата из CO₂-экстракта сводится к стандартному фильтрованию, что обусловливает технологическую простоту. Благодаря физико-химическим особенностям сжиженного CO₂ на этапе захолаживания происходит эффективный перевод мальтола в твердый концентрат (до 97% от всего количества проэкстрагированного мальтола). Следует отметить также, что растительное сырье после экстракции сжиженным CO₂ применяется в качестве кормовых добавок в животноводстве, т.е. его биологическая ценность не снижается.