用于纯化天然香草醛的方法
【专利说明】用于纯化天然香草醛的方法
[0001]本发明涉及用于纯化天然香草醛的方法。本发明还涉及可通过根据本发明的方法获得的天然香草醛以及用于生产纯化的天然香草醛的设备。
[0002]香草醛可以通过两种不同途径获得:
[0003]-基于生物技术方法的“天然”途径，具体包括培养一种能够将发酵底物生物转化成香草醛的微生物(真菌、细菌等)。此种发酵底物为阿魏酸的方法特别是在EP O 885 968和EP O 761 817已知。该方法结果是生产出被称作天然香草醛的香草醛；
[0004]-包括以愈创木酚起始(但不包括微生物)的常规化学反应的“合成”途径。该方法结果是生产出被称作合成香草醛的香草醛。
[0005]目前，通过“天然”途径获得的天然香草醛通过溶剂萃取及之后的结晶进行纯化。该方法得到以下规格界限的香草醛:中等纯度、有颜色和约90%的收率。结晶步骤具有必须使用有机溶剂的缺点。虽然此类溶剂的使用得到认可，但就毒理学和/或环境的角度而s可能存在缺点。
[0006]目前刚好无人能够提供不要求使用结晶有机溶剂而纯化天然香草醛的方法。
[0007]已知通过蒸馏来纯化合成的香草醛的方法。然而，通过天然途径或通过合成途径生产香草醛方法结束时的流有很大不同。制备天然香草醛方法的输出流通常包含天然香草醛、香草醇和溶剂，优选食品溶剂，例如乙酸乙醋。该流还可包含香草酸、阿魏酸、愈创木酚、苯甲酸、二聚体和三聚体、愈创木酚衍生物和水。制备合成香草醛方法的输出流通常包含合成香草醛、邻位香草醛、三聚体、愈创木酚和DFG(二甲醛愈创木酚)。因此，认识这些不同流的方式是不同的。
[0008]因此，本发明的目的是提供用于纯化天然香草醛的方法，特别是不要求使用溶剂。
[0009]本发明的另一目的是提供用于纯化天然香草醛的方法，该方法易于进行并且可连续进行以便与多种工业方法兼容。具体地，本发明寻求提供用于纯化天然香草醛的方法，该方法的收率是大于90%，优选大于95%。
[0010]本发明的又一个目的是提供用于纯化天然香草醛的可调方法，该可调方法使得有可能根据所希望规格获得以下:
[0011]-非常纯的天然香草醛，例如具有大于或等于99%的纯度；或者
[0012]-较低纯度的天然香草醛，例如具有96%至98.9%的纯度，并且由于存在某些杂质，其具有与很纯净天然香草醛的感官特性不同并且接近于香草荚的感官特性的感官特性。因而，根据本发明的方法使得有可能有利地控制残留杂质含量，并且特别是对最终天然香草醛的感官品质产生积极影响的残留杂质含量。
[0013]由于天然香草醛是热敏性产物(具体而言通过加热香草醛形成三聚体)，因此本发明的另一目的是提供保留香草醛的所有特性的纯化方法。
[0014]另外有利的是提供用于纯化天然香草醛的方法，该方法对环境更加友好并且可获得非常纯并且非常弱带色的天然香草醛而其性质没有变差。
[0015]在阅读下列本发明的描述时，其他目的将变得明显。
[0016]根据本发明并且通过本发明的方法获得的天然香草醛是根据欧盟(EC)规章1334/2008第9.2.c)条的天然调味物质。即，它是从植物、动物或微生物源的原料通过物理方法、酶方法或微生物方法获得的调味物质，将所述原料原样摄取或者在通过用于制备食品的一种或多种常规方法将其可供食用转化后进行摄取。天然调味物质对应于天然存在的并且在天然环境中已经被鉴别的物质。
[0017]因此本发明涉及用于纯化天然香草醛的方法，该方法包括至少一个在其中蒸发天然香草醛的步骤。
[0018]本申请人意外地发现了用于纯化天然香草醛的新方法使之有可能获得产物，其具有大于或等于99wt%的纯度以及以1wt %乙醇溶液形式小于或等于200Hazen的颜色。
[0019]具体而言，当该方法应用于具有范围从95被％至99被％纯度的起始天然香草醛时，使得有可能获得颜色非常弱带色且相对于起始产品中香草醛的初始量收率大于或等于95wt%的香草醛。
[0020]在本发明的上下文中，术语“用于生产天然香草醛的方法”意在表示用于通过生物技术途径制备香草醛的方法。此类方法特别是包括培养能够将发酵底物生物转化成香草醛的微生物。此类发酵底物为阿魏酸的方法具体地从EP O 885 968和EP O 761 817已知。
[0021]在本发明的上下文中，术语“天然香草醛”意在表示通过如上所述的制备方法获得的香草醛。
[0022]在本发明的上下文中，术语“超轻杂质”或“超轻组分”是指在所考虑的压力和温度条件下挥发性高于天然香草醛挥发性的化合物。在134°C (或者蒸馏温度)时超轻组分的蒸气压力与香草醛的蒸气压力之比是在60与200之间。在超轻杂质中，可以提及乙酸乙酯。
[0023]术语“轻杂质”或“轻组分”是指在所考虑的压力和温度条件下相对挥发性处于超轻组分与天然香草醛挥发性之间的化合物。在轻杂质之中，可提及苯甲酸和愈创木酚。
[0024]术语“重杂质”或“重组分”是指在所考虑的压力和温度条件下相对挥发性低于天然香草醛挥发性的化合物。在150°C (或者蒸馏温度)时重组分的蒸气压力与香草醛的蒸气压力之比是在0.3与0.7之间。在重杂质之中，可以提及香草醛的二聚体和三聚体(即主链分别具有两个、三个苯基的化合物，二聚体有利地选自二苯基甲烷)、香草醇、香草酸、阿魏酸、苯甲酸盐(特别是苯甲酸钠)，以及愈创木酚衍生物，例如4-甲基愈创木酚和4-乙基愈创木酚。
[0025]通常，挥发性是物质的蒸发的能力。
[0026]在第一方面中，本发明涉及用于纯化由天然香草醛的生产方法得到的流的方法，所述流包括天然香草醛和至少香草醇，通过蒸馏能够使天然香草醛与香草醇分离。
[0027]在制备天然香草醛方法结束时，得到包含天然香草醛、超轻组分、轻组分和重组分的液体流(Fl)。在一个特定实施例中，超轻组分占流(Fl)重量的从50%到90%，轻组分占流(Fl)重量的从0.1%到10%，重组分占流(Fl)重量的从0.1%到15%，天然香草醛占流(Fl)重量的从5%到35%。优选地，超轻组分占流(Fl)重量的从60%到80%，轻组分占流(Fl)重量的从0.5%到5%，重组分占流(Fl)重量的从I %到10%，并且天然香草醛占流(Fl)重量的从10%到30%。
[0028]通过标示给出流(Fl)的起始组成，并且本发明方法还适合于包含更多或更少天然香草醛的混合物。
[0029]在一个特定实施例中，流(Fl)包含:
[0030]-从5wt%到35wt %的天然香草醛，特别地从1wt %到30wt % ；
[0031]-从0.05界1:%到1wt%的香草醇，特别地从0.1wt %到5wt% ；
[0032]-从0.0界1:%到2wt%的香草酸，特别地从0.01界1:%到0.6wt% ；
[0033]-从0.0界1:%到2wt%的阿魏酸，特别地从0.01界1:%到0.9wt% ；
[0034]-从0.0界1:%到2wt%的愈创木酸，特别地从0.01界1:%到0.6wt% ；
[0035]-从0.0wt %到5wt%的二聚体和三聚体，优选地从0.05界1:%到5wt%的二聚体和三聚体，特别是从0.1被％到5wt% ;二聚体和三聚体是主链分别有两个或三个苯基的化合物，该二聚体有利地选自二苯基甲烷；
[0036]-从0.(^〖％到5wt%也是生物合成的不同有机化合物(例如4-甲基愈创木酚、4-乙基愈创木酸和/或4-乙稀基愈创木酸)，优选地的是从0.01￥1:%到5wt%，特别是从0.05wt%|?lj Iwt % ；
[0037]-从0.0wt %到1wt %的苯甲酸，优选地从0.01界1:%到1wt %的苯甲酸，特别是从0.05wt%|?lj 5wt% ；
[0038]-从0.0wt %到5wt %的水，优选地从0.0lwt %到5wt%的水，特别是从0.05wt%到 3wt% ；
[0039]-到100wt%的剩余物是食品溶剂，例如乙酸乙酯。
[0040]优选地，蒸馏过程中的操作压力在2与10毫巴之间，优选地在3与6毫巴之间；例如该压力是4晕巴。
[0041]在本发明的上下文中，术语“操作压力”意在表示在蒸馏塔顶部的压力。
[0042]有利地，在该蒸馏塔内的压降必须尽可能小。优选地，该压降是在I与10毫巴之间，更优选地在2与8毫巴之间；例如该压降是3或4毫巴。
[0043]在本发明的上下文中，除非另有说明，“在X与y之间”的表述包括X值和y值。在本发明的上下文中，这种表述也指“从X到I”。
[0044]在根据本发明的方法中，使用一个或多个蒸馏塔。
[0045]优选地，该一个或多个蒸馏塔包括从7到40个理论塔板，优选从12到30个理论塔板。
[0046]有利的是，根据本发明的方法使得有可能获得具有大于或等于96 %，优选大于或等于98%纯度的天然香草醛。
[0047]在一个实施例中，本发明的方法使得有可能获得非常纯的天然香草醛，特别是具有大于或等于99%纯度并且优选地含有小于100ppm的香草醇。可以通过调整蒸馏参数而获得此实施例。
[0048]在另一实施例中，根据本发明的方法使得有可能获得较低纯度(例如具有96%至98.9%的纯度)并且包含杂质的天然香草醛，这些杂质给予所获得的天然香草醛流与非常纯的天然香草醛的感官特性不同但与香草荚的感官特性接近的感官特性。在此实施例中，天然香草醛的最终流可包含最高达3wt %的杂质。在这些杂质中，多数是香草醇以及二聚体和/或三聚体(特别是二苯基甲烷)，其可占该流的最高达Iwt 少数是香草酸、愈创木酸、苯甲酸和生物合成的有机化合物，每种少数杂质能够以最高达500ppm存在于流中。此实施例可以通过调整蒸馏参数获得。
[0049]在本发明方法的上下文中，可能会发生香草醛的三聚化学反应，这对香草醛收率会造成影响。
[0050]通过根据本发明蒸馏用于纯化天然香草醛的方法可以采用不同的方式进行:
[0051]-分批蒸馏；
[0052]-连续蒸馏；或
[0053]-分壁塔(DWC)上的连续蒸馏。
[0054]分批蒸馏
[0055]在一个实施例中，通过分批蒸馏进行根据本发明的方法。因此，该方法包括使之有可能明确分离超轻组分、轻组分、香草醛和重组分的不同单式蒸馏操作过程。
[0056]在分批方法中，将流(Fl)进料至蒸馏塔中。该方法使之有可能:
[0057]-在第一馏分中，回收超轻组分；
[0058]-在第二馏分中，回收可任选地包含低浓度天然香草醛的轻组分；
[0059]-在第三馏分中，回收包含天然香草醛的流；以及
[0060]-在蒸馏残余物中，回收可任选地包含低浓度天然香草醛的重组分；
[0061]在此实施例中，术语“低浓度”意在表示相对于馏分的总重量，优选地最多1wt%、优选地最多5wt%、例如最多3被％的浓度。
[0062]通过利用本领域技术人员已知的常规装置进行冷凝，由此可有利地回收第一馏分、第二饱分和第三饱分。
[0063]本领域的技术人员完全能够设置蒸馏参数，例如特别是，塔直径、塔高和填料。将简要地提及下列参数。蒸馏塔的尺寸(具体而言直径)取决于流循环和内压。因此可主要根据待处理的混合物的流量来调整蒸馏塔的尺寸。应指出正如本领域的技术人员完全知晓的，可以无差别地使用板材或使用规则填料或编织填料而填充蒸馏塔。一旦确定出所述设备，本领域的技术人员就能调节塔的操作参数。
[0064]优选地，所述蒸馏塔包括从7到30个理论塔板，优选地从5到15个理论塔板，例如7到10个理论塔板。
[0065]优选地，塔的填料是表面积为400到600m2/m3的编织填料。
[0066]此蒸馏方法能够以90%至95%，优选90%至93%的收率获得天然香草醛。
[0067]在一个实施例中，本发明的方法使得有可能获得非常纯的天然香草醛，特别是具有大于或等于99%纯度并且优选地含有小于100ppm的香草醇。
[0068]在另一实施例中，根据本发明的方法使得有可能获得较低纯度(例如具有96%至98.9%的纯度)并且包含杂质的天然香草醛，这些杂质给予所获得的天然香草醛流与非常纯的天然香草醛的感官特性不同但与香草荚的感官特性接近的感官特性。在此实施例中，天然香草醛的最终流可包含最高达3wt %的杂质。在这些杂质中，多数是香草醇以及二聚体和/或三聚体(特别是二苯基甲烷