Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения бетулина

Изобретение относится к выделению ценного биологически активного вещества из наружного слоя коры березы, а именно к способу получения бетулина из бересты, который используют в фармацевтической, медицинской, парфюмерной, косметологической, пищевой и сельскохозяйственной промышленностях.

Известен способ получения бетулина, включающий активацию бересты в условиях неизобарного парокрекинга при температуре 180-260°С, давлении 2-5 МПа в течение 60-300 с. в присутствии щелочи (щелочной гидролиз), взятой в количестве 10-20% от веса абсолютно сухой бересты, с последующей экстракцией бетулина спиртом. В данном способе совмещены стадии активации бересты и щелочного гидролиза, экстракция бетулина спиртом является отдельной стадией. Гидролизат бересты (после активации в присутствии щелочи) разбавляют спиртом и кипятят в течение 2-5 минут, отделяют спиртовой раствор бетулина фильтрованием и концентрируют. Выпавший при этом в осадок бетулин отделяют фильтрованием, см. RU Патент №2131882, МПК C07J 53/00 (2006.01), C07J 63/00(2006.01), 1998.

Недостатком данного способа получения бетулина является сложность процесса активации бересты неизобарным парокрекингом, требующего использования повышенного давления и высокой температуры, что усложняет технологию и повышает энергоемкость процесса получения бетулина.

Известен способ получения бетулина из березовой коры, который заключается в том, что березовую кору очищают от луба, измельчают в присутствии щелочи, при перемешивании добавляют горячий 85-88%-ный изопропиловый спирт при 60-70°С, отделяют спиртовый раствор бетулина, из которого отгоняют растворитель, к полученному экстракту добавляют воду и отделяют выпавший в осадок бетулин. см. SU Авторское свидетельство №382657, МПК С08Н 5/04 (2000.01), 1973.

Недостатком известного способа является низкий выход бетулина (до 30% от веса сухой бересты).

Известен способ получения бетулина, включающий кипячение бересты в среде бутилового или изобутилового спиртов до обработки щелочью, слив экстракта с бересты, обработку его щелочью, разделение образующейся двухфазной системы отстаиванием или сепарацией, промывку спиртового экстракта водой, концентрирование под вакуумом, медленное охлаждение и кристаллизацию бетулина из концентрированного экстракта. При этом процесс экстракции проводят в низкочастотном пневмопульсационном режиме, см. RU Патент №2524778, МПК C07J 53/00 (2006.01), C07J 63/00 (2006.01), 2014.

Недостатком данного способа является низкий выход целевого продукта (15% отвеса сухой бересты).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения бетулина из бересты, включающий гидролиз бересты при кипячении и интенсивном перемешивании в водном растворе 15-25%-ной щелочи при гидромодуле 8-10 в присутствии спирта С₃ или С₄ в течение 3-4 ч. с последующим выделением целевого продукта после расслоения реакционной массы и отделения спиртового слоя, его концентрирования с последующей промывкой сухого остатка водой, см. RU Патент №2458934, МПК C07J 53/00 (2006.01), C07J 63/00 (2006.01), 2012.

Технической проблемой является недостаточный выход целевого продукта (25-28%) от веса сухой бересты).

Техническая проблема увеличения выхода бетулина решается тем, что в способе получения бетулина из бересты березы, включающем гидролиз бересты при интенсивном перемешивании в водном растворе 15-25%о-ной щелочи в присутствии спирта С₃ или С₄, отделение спиртового раствора бетулина из реакционной смеси, концентрирование раствора бетулина выпариванием, промывку водой и сушку, согласно изобретению измельчение бересты ведут в водном растворе щелочи, гидролиз осуществляют в прямоточной пульсационной колонне при температуре 105-110°С в течение 60-90 минут при соотношении береста : щелочь : спирт, равном 1:7:20, соответственно, после гидролиза реакционную массу охлаждают путем понижения давления до температуры 90-95°С и направляют в выдувной резервуар для отвода паров вскипания реакционной массы в буферную емкость, при этом из выдувного резервуара реакционную массу непрерывно подают в сепаратор на отделение из нее спиртового раствора бетулина, затем полученный спиртовый раствор бетулина из сепаратора подают в куб-испаритель для концентрирования выпариванием при давлении 110-120 кПа, выпавший в осадок бетулин в кубе-испарителе направляют на фильтр, а после промывки водой сушат горячим воздухом, при этом пары спирта из куба-испарителя и выдувного резервуара конденсируют и направляют в буферную емкость в качестве растворителя для гидролиза бересты,

Решение технической задачи позволяет получать бетулин с выходом до 35% от веса сухой бересты по технологии непрерывного технологического процесса с минимальными энергозатратами.

Для осуществления заявленного способа получения бетулина представлена технологическая схема аппаратурного оформления, см. Фиг. 1.

Установка для получения бетулина включает: прямоточную пульсационную колонну 1, пульсатор 2, теплообменник 3, датчик температуры 4, буферную емкость 5, дросселирующее устройство 6, выдувной резервуар 7, сепаратор гравитационного типа 8, центробежный насос 9, нормально открытый вентиль 10, регулятор расхода пара 11, куб-испаритель 12, дисковую мельницу 13, шнековый дозатор 14, эжектор 15, массонасос 16, фильтр 17, калорифер 18, вентилятор 19, циклон 20, рукавный фильтр 21, сборник продукта 22, нормально закрытый вентиль 23.

Процесс осуществляют следующим образом. Бересту и водный раствор 15-25%-ной щелочи через шнековый дозатор 14 подают в дисковую мельницу 13, где проводят измельчение бересты в водном растворе щелочи. Измельченную бересту с щелочью с помощью массонасоса 16 подают через буферную емкость 5 в нижнюю часть прямоточной пульсационной колонны 1, в которой ведут обработку при интенсивном перемешивании в присутствии изопропанола или бутанола, или изобутанола при температуре 105-110°С в течение 60-90 минут при соотношении береста : щелочь : спирт, равном 1:7:20, соответственно. После гидролиза реакционную массу охлаждают путем понижения давления до температуры 90-95°С дросселированием в устройстве 6 и направляют в выдувной резервуар 7 для отвода эжектором 15 паров вскипания реакционной массы в виде конденсата в буферную емкость 5. Из выдувного резервуара 7 охлажденную реакционную массу непрерывно подают в сепаратор 8 на отделение из нее спиртового раствора бетулина. Сепаратор представляет собой цилиндр с установленным в нем по длине набором ситчатых перегородок. Затем полученный спиртовый раствор бетулина из сепаратора 8 с помощью центробежного насоса 9 подают в куб-испаритель 12, в котором ведут концентрирование раствора бетулина выпариванием при давлении 110-120 кПа. Выпавший в осадок бетулин в кубе-испарителе 12 направляют на фильтр 17, промывают водой, а затем сушат горячим воздухом с помощью калорифера 18 и вентилятора 19. Пары спирта из куба-испарителя 12 конденсируют в теплообменнике 3 и направляют в буферную емкость 5 в качестве растворителя для гидролиза бересты.

Заявленный способ позволяет получать бетулин с выходом до 35% от веса сухой бересты.

Для лучшего понимания изобретения приводим примеры конкретного выполнения.

Пример 1.

200 г. бересты и 4000 мл. водного раствора 15% KOH подают в дисковую мельницу, где проводят измельчение бересты в водном растворе щелочи. Измельченную бересту с щелочью подают в прямоточную пульсационную колонну, ведут обработку при интенсивном перемешивании в присутствии изопропанола при температуре 105°С в течение 90 минут. После гидролиза реакционную массу охлаждают путем понижения давления до температуры 90°С дросселированием. Охлажденную реакционную массу непрерывно подают в сепаратор на отделение из нее спиртового раствора бетулина. Полученный спиртовый раствор бетулина из сепаратора подают в куб-испаритель, в котором ведут концентрирование раствора бетулина выпариванием при давлении 110 кПа. Выпавший в осадок бетулин в кубе-испарителе направляют на фильтр, промывают водой, а затем сушат горячим воздухом.

Примеры 2-27 аналогичны примеру 1.

Режимные условия осуществления способа получения бетулина и выход бетулина приведены в Таблице 1.

В Таблице 2 приведены примеры конкретного выполнения 28-54 аналогичные примерам Таблицы 1, но в качестве щелочи берут NaOH.

Таким образом, заявленный объект изобретения позволяет получать бетулин с выходом до 35% от веса сухой бересты по технологии непрерывного технологического процесса с минимальными энергозатратами, снизить расходы щелочи и спирта (расход щелочи и спирта по прототипу - 10:25; по заявляемому способу - 7:20).