Diseño o formación de partículas

Otra aplicación de fluidos supercríticos, una aplicación orientada hacia el futuro, es el diseño de partículas. Existen diferentes procedimientos para generar partículas con distribución definida del tamaño de granos a escala micro e incluso a escala nano.
Con este proceso nuevo también se pueden generar partículas con geometría (redondo, acicular etc.) y morfología (liso, poroso, macizo) determinadas. Esta tecnología nueva es de especial importancia para la producción de sustancias y productos farmacéuticos. Las características de las partículas tienen gran influencia sobre las propiedades de dosificación o liberación de sustancias farmacéuticas activas. Uno puede imaginarse para el futuro cercano la aparición de nuevos medicamentos con propiedades de geometría y morfología exactamente ajustadas.

 

Existen diferentes procesos que dependen de las condiciones de aplicación, por ejemplo:

  • Proceso RESS (Rapid Expansion of Supercritical Solutions)
  • Proceso PGSS® (Particles from Gas Saturated Solutions)
  • Proceso GAS (Gas Antisolvent Crystallization)

En base de estos procesos existen otros procesos más para la fabricación de partículas o polvos con características definidas por el cliente.

Proceso RESS

Se usa el proceso RESS para pulverizar sustancias que son solubles en fluido supercrítico pero sólidas bajo condiciones ambientales. Similar a la extracción convencional se disuelve la sustancia discontinuamente en un autoclave, o continuamente en un mezclador estático. Después de la disolución el fluido supercrítico pasa por un tobera donde el fluido es despresurizado rápidamente lo que provoca una reducción inmediata de la solubilidad causando la precipitación de la sustancia en forma de partículas finas. Con este proceso se pueden fabricar partículas muy finas con diámetros a escala entre micro y nano.

 

Proceso PGSS®

En contrario al proceso RESS®, en el proceso PGSS© se forman las partículas mediante pulverización de la masa fundida en la que está disuelto el fluido supercrítico. Bajo condiciones ambientales, la sustancia a micronizar es una sustancia sólida que es transformada en estado líquido por fusión inducida por gas. Es decir, la presión reduce la temperatura de fusión de la sustancia para que también sustancias con temperatura de fusión inferior puedan ser micronizadas.Después de la fusión y disolución, la masa fundida es espolvoreada por una tobera y despresurizada. Debido a la caída de presión, el fluido disuelto escapa de las gotas de fusión despedazándolas en partículas aun más pequeñas. La expansión resulta adicionalmente en una refrigeración cuyo grado depende del fluido (efecto Joule-Thomson); la consecuencia es una refrigeración rápida y la solidificación de las gotas fundidas. Partículas formadas por el proceso PGSS© tienen generalmente un diámetro de unos micrometros. En este proceso, igual como en el proceso RESS, se disuelve la sustancia discontinuamente en un autoclave, o continuamente en un mezclador estático. Una variante del proceso PGSS®, el llamado proceso CPCSP (Continuous Powder Coating Spraying Process) permite la producción de partículas compuestas de más de un constituyente. Debido a las temperaturas bajas y los tiempos cortos de permanencia en el mezclador estático, también se pueden pulverizar constituyentes reactivos. Mediante este proceso se pueden producir, por ejemplo, esmaltes en polvo reactivos de 2 componentes (ligante y endurecedor). Las sustancias son fundidas por separado y transportadas mediante bombas al mezclador. Recién en el mezclador se mezclan las sustancias y se disuelve el fluido supercrítico. Como en el proceso PGSS®, esta mezcla es espolvoreada a través de una tobera formando polvos compuestos.

 

Proceso GAS

Con el proceso GAS se pueden espolvorear sustancias que no son solubles en fluido supercrítico y no pueden disolver fluidos supercríticos. El proceso está basado en una cristalización por desplazamiento con fluidos supercríticos como agente precipitante.En este proceso se disuelve la sustancia a micronizar en un disolvente orgánico. A continuación se mezcla la sustancia generalmente con un fluido supercrítico que actúa como antisolvente. El antisolvente se disuelve en el disolvente orgánico reduciendo así la solubilidad de la sustancia a micronizar hasta que empiece la precipitación. A continuación se separa el material cristalizado desde el resto del disolvente y se lleva a cabo el secado de las partículas producidas (separación extractiva del polvo desde el disolvente). El proceso GAS sólo permite la operación discontinua. El proceso PCA (Precipitation with Compressed Antisolvents), que es un desarrollo ulterior del proceso GAS, facilita la operación semicontinua.Muchos de estos procesos relativamente nuevos de la tecnología de alta presión se encuentran en fase de comprobación y hoy día sólo hay pocas aplicaciones a escala industrial (por ejemplo, producción de esmalte en polvo). A largo plazo se esperan muchas aplicaciones nuevas ya que las ventajas de estos procesos son obvias. Uhde está observando todos los desarrollos en este ramo industrial y ofrece sus conocimientos y una amplia gama de equipamiento de alta presión para las nuevas aplicaciones supercríticas.