用于纯化天然香草醛的方法_4

文档序号:9239539阅读:来源:国知局
0193]-蒸气相中的流(F33)的流量是从20到60kg/h。
[0194]当蒸馏塔包括蒸气和液体两种取出过程时,蒸气流的流量是从35到45kg/h并且液体流的流量是从1.0到2.5kg/ho
[0195]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。此实施例通过取出蒸气形式的天然香草醛而获得。蒸馏流量(F33)和加料流量(F2)之比于是优选地在0.5与0.734之间。
[0196]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lwt% ;并且少数是香草酸、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。蒸馏流量(F33)与加料流量(F2)之比于是优选地是在0.736与0.76之间。
[0197]本发明的方法还使得有可能经由单独的蒸馏步骤获得非常纯(具有大于或等于99%纯度)的香草醛,以及具有从96%到98.9%纯度的香草醛,通过设想两个由侧流取出过程,其中一个取出过程是蒸气相取出过程使得有可能获得纯度大于99%的香草醛,并且另一个是液相取出使得有可能回收具有96%到98.9%纯度的香草醛。
[0198]本发明还涉及用于实施该方法的装置,该装置包括:
[0199]-第一装置(I),该第一装置用于从进入所述第一装置的流(Fl)中分离出超轻组分(特别是乙酸乙酯),该第一装置特别是降膜式换热器或夹套式反应器;
[0200]-用于将该第一装置连接到分壁蒸馏塔(7)上的装置,用于将离开该第一装置(F2)的蒸气转移到所述分壁塔的入口 ;
[0201]-用于分离轻组分、重组分和天然香草醛的分壁蒸馏塔(7),所述分壁塔包括来自该第一装置的流(F2)的入口和在该蒸馏塔顶部的包含轻组分的流(F32)的出口以及在该蒸馏塔底部的包含重组分的流的出口,以及用于天然香草醛经由侧流(F33)取出的一个或两个装置。
[0202]该装置还包括用于将来自该第一装置的流转移到该分壁塔的泵(4)。
[0203]该分壁塔包括将蒸馏塔分为两个半蒸馏塔(71)和(72)的内隔段(8)。所述隔段包括如上所述的孔(9)。
[0204]以上说明了关于该第一装置和分壁塔的特征。
[0205]通过分壁塔进行的方法是本发明的优选变体。
[0206]总体而言,在本发明方法中,步骤a)可以例如通过降膜式换热器或壳式反应器(或夹套式反应器),优选降膜式换热器进行。
[0207]术语“降膜式蒸发器”(也称为湿膜蒸发器)意指由大体为圆柱形腔室组成的装置,该腔室包括一束竖直管,所述管通过在所述腔室内蒸汽的循环在外部进行加热。流(Fl)通过上部加入并且下落到例如具有溢流孔(使得液体在管的顶部良好分布)的分配系统上,从而形成较小厚度(厚度通常少于1mm,优选地在0.3到0.5mm之间)的液体膜。
[0208]在此预步骤期间,操作压力优选为大气压。
[0209]换热器的表面积优选为0.3到0.6m2,对应的加料流量为大约200kg/h。对于不同的流量,本领域的技术人员有能力依靠他们的一般知识来确定换热器的表面积。
[0210]可以利用冷凝器来回收超轻组分(特别是乙酸乙酯)用便于后续使用。
[0211]在降膜式蒸发器的底部,回收泵使得有可能将在出口回收的液体流(F2)输送到步骤b)的蒸馏塔(也称为分壁塔)。流(F2)对应于基本上或完全没有超轻组分的流(Fl)。流(F2)可以任选含有痕量超轻组分,超轻组分将捕集在步骤b)塔的冷阱中。
[0212]在第二具体方面中,本发明的主题是纯化范围从95wt %到99wt %纯度的天然香草醛的方法,以便获得弱带色的天然香草醛,该方法包括以下步骤:
[0213](a)熔化该天然香草醛;
[0214](b)对步骤(a)得到的熔融香草醛进行真空蒸发步骤;
[0215](C)回收纯化的天然香草醛的冷凝物。在这个第二特别方面中,使用范围从95wt %到99wt %纯度的天然香草醛,即包含95wt %到99wt %的天然香草醛。天然香草醛还典型地包含从^^%到5wt%的杂质,这些杂质包含酚类低聚物。在包含酚类低聚物的杂质中,特别提及香草醛二聚体和三聚体。
[0216]因此,在根据本发明的方法中使用的天然香草醛总体上已预纯化,以获得95wt%到99wt%纯度。
[0217]这样的纯化过程可以通过任何已知方法来实现,该方法使得有可能从粗制天然香草醛(即,直接由生物合成得到的天然香草醛)获得这种纯度。优选地,该香草醛通过蒸馏预纯化,特别是如在根据本发明方法的第一方面的上下文中如以上所述的。在适当情况下,为了实施这种纯化步骤,可用有机溶剂对天然香草醛进行萃取,随后任选地对其进行沉淀或结晶。
[0218]优选地,根据本发明方法的第二个方面使用天然香草醛,该天然香草醛是通过对得自生物合成方法的粗制天然香草醛进行蒸馏而获得的。
[0219]优选地,该预纯化步骤使得有可能去除除其他之外,在考虑压力和温度条件下其挥发性高于天然香草醛挥发性的化合物。这些由天然香草醛制备方法得到的化合物可以是,除其他之外,苯甲酸、香草醇、愈创木酚和溶剂,优选为食品溶剂如乙酸乙酯。
[0220]术语“挥发性”以本身已知的方式来表示物质的蒸发能力。
[0221]根据本发明方法的第二个方面,直接得自生物合成的粗制天然香草醛典型地包含:
[0222]-天然香草醛,其比例可以范围从5界七%到35wt%4.别是从1wt%到30wt%;
[0223]-香草醇,其比例可以范围从0.05界1:%到10wt%,优选从0.1界1:%到5wt% ;
[0224]-香草酸,其比例可以范围从0界1:%到2wt%,优选从0.01界1:%到0.6wt% ;
[0225]-阿魏酸,其比例可以范围从(^%到2wt%,优选从0.0^^%到0.9?七%;
[0226]-愈创木酸,其比例可以范围从0界1:%到2wt%,优选从0.01界1:%到0.6wt% ;
[0227]- 二聚体和三聚体,其比例可以范围从Owt%到5wt%,优选从0.05界1:%到5wt%,更优选从0.1被%到5wt%;该二聚体和三聚体是主链具有分别含有两个或三个苯基的化合物,该二聚体优选地选自二苯基甲烷。
[0228]-能够以同样的方式生物合成的不同有机化合物(例如4-甲基愈创木酚、4-乙基愈疮木酚和/或4-乙烯基愈创木酚),这些有机化合物的比例可以范围从0.0wt %到5wt%,优选从0.01界1:%到5wt%,更优选从0.05界1:%到Iwt % ;
[0229]-苯甲酸,其比例可以范围从0界1:%到1wt%,优选从0.0lwt%到10wt%,更优选从 0.05wt%|?lj 5wt% ;
[0230]-水,其比例可以范围从Owt%到5wt %,优选从0.0lwt %到5wt %,更优选从0.05wt%|?lJ 3wt% ;
[0231]-到100wt%的剩余物是食品溶剂,特别是乙酸乙酯。
[0232]在根据本发明方法的第二个方面中,自其得到本发明中所用天然香草醛的生物合成方法优选地赋予这种天然香草醛与香草荚感官特性相近的感官特性。
[0233]特别优选地,根据本发明方法的第二个方面使用从96¥七%到98.9¥七%纯度的天然香草醛。
[0234]根据本发明的另一特征,根据本发明方法的第二个方面包括附加步骤(d),该附加步骤包括回收包含酚类低聚物的残留物,例如上述那些。
[0235]在根据本发明方法第二个方面的一个优选实施例中,在步骤(a)中天然香草醛在从70到110°C范围的温度和大气压,更优选在从75到100°C范围的温度和大气压下熔化。
[0236]在根据本发明方法的第二个方面中,步骤(a)有利地在惰性气体气氛(即优选具有按体积计小于或等于I %氧含量)下进行。适当的惰性气体是氮气和氩气及两者的混合物。
[0237]根据本发明方法的第二方面的另一特征,蒸发步骤(b)有利地在从I到10毫巴的压力和从110到160°C的温度下进行实施。
[0238]更优选地,蒸发步骤(b)在从I至6毫巴的压力下进行实施。同样优选地,蒸发步骤(b)在从115°C至135°C的温度下进行实施。
[0239]根据本发明方法的第二方面的一个特别有利的实施例,本发明的步骤(b)在蒸发器中进行。该蒸发器可更特别是选自刮膜式蒸发器或降膜式蒸发器。特别优选地,在刮膜式蒸发器中进行步骤(b)。
[0240]因此,可用于此目的的蒸发器是薄膜式蒸发器,例如降膜式蒸发器或刮膜式蒸发器。该蒸发器可购自布斯公司(Buss AG)、GEA Canzler公司或奎尼公司(Kuhni),并对于本领域技术人员而言是众所周知的。在根据本发明方法的第二方面的特别优选的变体中,使用短程刮膜式蒸发器,其原理是基于待蒸发产物的较短通过时间。刮膜式蒸发器被证明特别适于通过蒸发天然香草醛进行纯化,并且使得有可能避免这种热敏性产物的任何降解。
[0241]然后,将由步骤(a)得到的经熔化的天然香草醛引入到所述蒸发器中。使包括天然香草醛的液相薄膜在加热的表面上蒸发并且通过刀片式或辊式机械装置刮除包括酚类低聚物的液相。然后,可将所述液相回收在专用容器中。
[0242]蒸发器使得有可能回收含有蒸发的香草醛的气体流出物,然后将其冷凝以回收纯化的香草醛。
[0243]有利地,天然香草醛在蒸发器中的停留时间是小于或等于15分钟,优选地小于或等于10分钟,更优选地小于或等于5分钟。
[0244]根据本发明方法第二方面的路径,在步骤(C)中回收的天然香草醛冷凝物具有大于或等于99wt%,优选地大于或等于99.5?1:%的纯度。
[0245]有利地,通过根据本发明(特别是第一或第二特定方面)的方法所获得的纯化的天然香草醛的冷凝物然后通过直接凝固,优选地通过刮剥(spalling)、造粒或颗粒化(聚集)进行直接成形。
[0246]用于形成纯化的天然香草醛的冷凝物的优选技术之一是在圆柱体或带上进行碎裂的技术。
[0247]在此技术中,使纯化的天然香草醛的冷凝物与金属圆柱体或金属带在50°C温度下接触,并且然后通过利用刀具刮去在圆柱体上获得的固体膜,回收薄片形式的冷凝物。
[0248]另一个优选的技术是造粒,其由在冷却到10°C的造粒带上通过凝固使固体颗粒聚集的过程组成。因此,纯化的天然香草醛的冷凝物呈干燥无定形固体。
[0249]颗粒化也是一种优选的成形技术。它是本领域技术人员所熟知的技术,该技术在于将香草醛冷凝物喷入冷空气流或氮气流中以获得固体珠或附聚物(小颗粒)。
[0250]还可以通过研磨或筛分对经纯化的天然香草醛的冷凝物进行精制。研磨操作特别是可以在标准装置例如桨式磨机、针磨机或制粒机中进行。
[0251]本发明方法的优点在于能够获得非常高纯度(大于99wt% )且非常弱带色的香草醛。
[0252]为了表征所获得香草醛的着色,可以将其以10被%的浓度溶解在乙醇中。
[0253]因此,以1wt %乙醇溶液形式的天然香草醛冷凝物具有小于或等于200Hazen,优选小于或等于10Hazen的颜色。香草醛溶液的颜色可以特别是按照ISO标准6271或ASTM标准D1209测量。可使用Konica-Minolta CM-5比色计用于此目的。
[0254]本发明的主题还是可通过根据本发明的方法获得的香草醛。所述香草醛呈非晶形固体的形式,其以1wt %乙醇溶液形式的颜色是小于或等于200Hazen,优选少于或等于10Hazen0
[0255]图1表示天然香草醛流(Fl)的连续顶部/尾部蒸馏的示意图。
[0256]图2表示天然香草醛流(Fl)的连续尾部/顶部蒸馏的示意图。
[0257]图3表示天然香草醛流(Fl)在分壁塔中的连续蒸馏的示意图。
[0258]通过以下实例以非限制性的方式对本发明进行说明。
[0259]实例
[0260]以下实例描述了香草醛流(Fl)的蒸饱,该香草醛流包含:
[0261]20wt%
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