Precipitación y Secado de Sustancias en disolución Acuosa Mediante Dióxido de Carbono a Alta Presión: Experimentos y Modelado

ÁNGEL MARTÍN; LUIS A. SAN JOSÉ; FACUNDO MATTEA; MARÍA JOSÉ COCERO

Valladolid

Simposio; Segunda Reunión de Expertos en Tecnologías de Fluidos Comprimidos; 2005

La estabilidad de numerosas sustancias biológicas con aplicaciones en la industria farmacéutica o de la alimentación es mayor cuando estas sustancias se presentan en forma de producto sólido seco en lugar de en disolución. Sin embargo, el secado de disoluciones de estas sustancias es un proceso complejo, y las técnicas convencionales como el secado por congelación o por evaporación de un spray frecuentemente someten a la sustancia a condiciones que pueden causar su degradación. El uso de fluidos supercríticos es una alternativa interesante a estos procesos, ya que permite realizar el secado con unas condiciones de operación suaves que evitan la degradación del producto. El principio de los procesos de secado con fluidos supercríticos es similar al de las técnicas de precipitación como el proceso SAS (Supercritical Anti Solvent): la disolución acuosa se inyecta en CO2 supercrítico, de forma que la evaporación del agua produce la precipitación de la sustancia. Para aumentar la solubilidad del agua en el CO2, frecuentemente se utiliza un codisolvente como el etanol. Se ha realizado el modelado matemático de la transferencia de materia en el sistema ternario CO2-agua-etanol. Los resultados del modelado muestran que el secado de las disoluciones transcurre a través de dos etapas: en un primer momento, se produce la condensación de etanol en la disolución, de forma que se observa un fuerte aumento de la concentración de etanol en el líquido; y tras alcanzarse un valor máximo de la concentración de etanol, se produce la evaporación de la gota. Estos resultados sugieren que el funcionamiento del proceso dependerá del comportamiento de la sustancia en las mezclas de etanol-agua: si la sustancia es soluble en estas mezclas, la precipitación se producirá durante la etapa de secado; mientras que si no lo es, la sustancia precipitará durante la fase inicial de condensación de etanol. Para confirmar estos resultados del modelado, se han realizado experimentos de secado de diferentes sustancias solubles e insolubles en mezclas etanol-agua. También se presenta un estudio de la influencia de distintos parámetros de operación como la presión, temperatura, y relación de flujos etanol/agua.