ES2238588T3 - Procedimiento para la preparacion de dispersiones. - Google Patents
Procedimiento para la preparacion de dispersiones.Info
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Abstract
Un procedimiento para la preparación de una dispersión que comprende dispersar en una fase acuosa una solución de una sustancia o composición activa en dimetiléter o en hidrocarburo C4 o mezcla respectiva en estado super- o casicrítico, descomprimir la mezcla y separar la dispersión del disolvente gaseoso.
Description
Procedimiento para la preparación de
dispersiones.
El presente invento se refiere a un procedimiento
para las preparaciones de dispersiones acuosas. Mas particularmente
el presente invento se refiere a un procedimiento para la
preparación de una dispersión de una sustancia o composición activa
en una fase acuosa. De conformidad con el presente invento se
preparan dispersiones acuosas de una sustancia o composición activa
mediante un procedimiento que comprende dispersar en una fase acuosa
una solución de sustancia o composición de esta índole en
dimetiléter o en un hidrocarburo C_{4} o sus mezclas en estado
super- o casicrítico, descomprimiendo la mezcla y separando la
dispersión de disolvente gaseoso.
El término "dispersión" como aquí se utiliza
abarca emulsiones y suspensiones y se refiere a sistemas en donde
las partículas dispersadas están en la gama de tamaño micro o nano
y, de preferencia, tienen un diámetro de partícula medio de
alrededor de 50 a alrededor de 300 nm. El término "sustancia o
composición activa" denota cualquier sustancia o composición que
es soluble en dimetiléter o hidrocarburos C_{4} y sustancialmente
insoluble en agua y que puede ser sólida o líquida bajo condiciones
ambientales y que ejerce usualmente una actividad fisiológica.
Ejemplos de estas sustancias activas son especialmente las vitaminas
liposolubles A, D, E, K; y los carotenoides como
beta-caroteno, cantaxantina, apocarotenal,
astaxantina, apoéster, lutina, licopeno, zeazantina, citranaxantina,
torular-hoidina; productos farmacéuticos
liposolubles; otros ingredientes liposolubles (cuidado de la salud)
como PUFA (ácidos grasos poli-insaturados),
curcumin, coenzima Q10, ácido alfa-lipoico.
Ejemplos de hidrocarburos C_{4} son
hidrocarburos que tienen cuatro átomos de carbono que pueden ser
saturados tal como n-butano e isobutano, o
insaturados tal como 1-buteno,
trans-buteno e isobuteno.
Ejemplos de hidrocarburos C_{4} son
hdirocarburos que tienen cuatro átomos de carbono que pueden ser
saturados tal como n-butano e isobutano, o
insaturados tal como 1-buteno,
trans-buteno e isobuteno. De estos se prefiere
trans-buteno, 1-buteno y
dimetiléter, especialmente 1-buteno, particularmente
para la preparación de dispersiones de beta-caroteno
acuosas.
El procedimiento del presente invento se lleva a
cabo, apropiadamente, alimentando individualmente una fase acuosa y
una solución de una sustancia o composición activa en el disolvente
apropiado en estado super- o casicrítico en una cámara de mezcla y
descomprimiendo la mezcla. Esquemáticamente el procedimiento de
este invento puede llevarse a cabo como se expone en la figura l.
La sustancia o composición activa se dispersa en un disolvente
sometido a presión apropiado, por ejemplo dimetiléter, en una
autoclave l. La presión del disolvente en la autoclave l debe ser
superior a la presión de vapor de saturación. La dispersión
obtenida se alimenta por medio de una bomba de alta presión 2 (por
ejemplo una bomba de diafragma Lewa Typ EL-3;
proveedor: HERBERT OTT AG, Missionsstrasse 22,
CH-4003 Basilea) a una cámara de mezcla 4 vía un
intercambiador de calor (por ejemplo un intercambiador de calor de
doble conducto) 3 de modo que la temperatura y presión son próximas
o exceden las constantes críticas del disolvente, o sea el
disolvente alcanza el estado super- o casicrítico. Por ejemplo, la
presión es de alrededor de 45 bar a alrededor de 2000 bar,
convenientemente de aproximadamente 45 bar a aproximadamente 300
bar, y de preferencia alrededor de 80 bar a alrededor de 200 bar.
En una segunda autoclave 5 la fase acuosa que puede contener agentes
adicionales tal como estabilizantes o tensoactivos se alimenta a
través de una bomba de alta presión 6 (por ejemplo una bomba de
pistón LABOTAMTIC HD-300; proveedor: LABOMATIC
Instruments AG, Ringstr. 13, CH-4123 Allschwil) y un
intercambiador de calor (por ejemplo un intercambiador de calor de
doble conducto) (7) a la cámara de mezcla (4) a una presión
sustancialmente correspondiente a la formada por las bombas (2) y
(6) y a una temperatura suficiente para mantener condiciones super-
o casicríticas en la cámara de mezcla (4). En la cámara de mezcla
(4) se mezclan las fases y se descomprimen a través de una abertura
(8), luego pasa una zona de residencia (9) produciendo así una
suspensión o emulsión exenta de disolvente, acuosa y finamente
dispersada.
Las bombas (2) y (6) pueden ser cualquier bomba
utilizada convencionalmente en tecnología de alta presión tal como
bombas de diafragma o pistón. Para los intercambiadores de calor (3)
y (7) pueden utilizarse intercambiadores de calor convencionales tal
como intercambiadores tubulares o de doble conducto. Las autoclaves
(1) y (5) (por ejemplo METIMEX Typ HPM, proveedor: PREMEX REACTOR
AG, Industriestrasse 11, Postfach 444) se diseñan apropiadamente
para permitir precalentamiento de sus contenidos. La cámara de
mezcla 4 comprende por lo menos una admisión para la fase acuosa,
por lo menos una admisión para la fase no acuosa (disolvente) y una
salida que comprende una abertura de expansión. Las admisiones para
la fase acuosa y la fase disolvente pueden disponerse a un ángulo de
entre 0 grado y 180 grados, o sea, paralelas u opuestas entre sí, o
de modo que las dos corrientes se encuentren en un ángulo diferente
de 0 grado y 180 grados, a un ángulo de alrededor de 30 a 90 grados.
La cámara de mezcla es apropiadamente tubular y tiene una dimensión
para asegurar las condiciones turbulentas, o sea, es suficientemente
pequeña.
La apertura (8) es apropiadamente circular y
apropiadamente tiene un diámetro de alrededor de 0,05 mm a alrededor
de 1,0 mm y de preferencia de alrededor de 0,1 mm a 0,4 mm. La
dispersión al pasar la abertura se expanderá. Con la expansión el
disolvente comprimido se evaporará y simultáneamente la partícula
precipitará. Después del tiempo de residencia en el conducto la
dispersión final puede separarse fácilmente del disolvente
gaseoso.
La figura 2 muestra una unidad de expansión de
ejemplo que comprende la cámara de mezcla 4 y la abertura de
expansión 8. Con la mezcla de la fase disolvente 10 con la fase
acuosa 11 en la cámara de mezcla resulta una
pre-emulsión (o sea, una emulsión en donde el tamaño
de partícula se encuentra sobre el tamaño finalmente deseado). La
emulsión al pasar la abertura (8) se expanderá. Con la expansión el
disolvente comprimido se evaporará y simultáneamente se precipitarán
las partículas. Después del tiempo de residencia en la zona de
residencia (9) la dispersión final abandona (12) la unidad y puede
separarse fácilmente del disolvente gaseoso.
Como se entenderá fácilmente la temperatura y o
presión tendrán que ajustarse al disolvente particular utilizado en
el procedimiento del presente invento para asegurar que el sistema
obtiene el estado hipercrítico. Así pues, cuando se utiliza
dimetiléter que tiene las constantes críticas T_{k} 126,9ºC y
p_{k} 53,7 bar, la temperatura de las corrientes de alimentación a
la cámara de mezcla tendrán q ue ser por lo menos de 80ºC. De
preferencia, cuando se utiliza dimetil-éter, las temperatura se
ajusta a una temperatura entre 80 y 160ºC. El tiempo de residencia
de la solución de la sustancia activa en el intercambiador de calor
no es estrechamente crítico y generalmente está dentro de la gama de
segundos. El tiempo de residencia de la solución de la mezcla en la
cámara de mezcla tampoco es estrechamente crítica sino que es, de
preferencia, no superior a alrededor de 0,01 a alrededor de 0,1
segundo.
La relación entre la sustancia o composición
activa y el disolvente no es estrechamente crítica y depende de la
elección particular de los componentes implicados. Como resultará
fácilmente evidente, la cantidad de disolvente debe ser tal que
asegure la completa disolución de la sustancia o composición activa
en el disolvente super-crítico. La relación entre
la fase acuosa y la fase disolvente, o sea la relación entre la
corriente alimentada de fase acuosa y el disolvente hipercrítico que
contiene la sustancia o composición activa tampoco es estrechamente
crítica. El límite superior de la concentración de sustancia o
composición activa en la dispersión final que puede prepararse
mediante el procedimiento del invento depende finalmente de la
solubilidad de la sustancia o composición activa en el disolvente.
Pueden prepararse dispersiones conteniendo hasta alrededor del 50%
en peso. Apropiadamente las condiciones del proceso se ajustan de
modo que la dispersión final contenga entre alrededor de 0,1 y 20%
en peso de la sustancia o composición activa, o sea, alrededor del
10% en peso.
La fase acuosa, y en cierta medida también la
fase disolvente, puede contener ingredientes adicionales, tal como
vehículos, por ejemplo gelatina bovina, porcina o de pescado, goma
de acacia, almidones alimenticios modificados, derivados de
celulosa, pectinas, ligninsulfonatos; tenso-activos,
por ejemplo ésteres de azúcar, ésteres de ácido graso de
poliglicerol, Tween; estabilizadores o
anti-oxidantes, por ejemplo ascorbato sódico,
ascorbil palmitato,
dl-alfa-tocoferol, tocoferoles
mixtos, BHT, BHA o EMQ.
La dispersión o emulsión obtenida puede
convertirse adicionalmente en un polvo sólido con medios de por sí
conocidos, por ejemplo secado por pulverización o en un lecho
fluidificado.
Las emulsiones o dispersiones proporcionadas por
el presente invento pueden hallar empleo para todos los fines donde
se requiere formas finamente dispersadas o sustancias
sustancialmente acuo-insolubles y
lipo-solubles, por ejemplo para colorear alimentos o
pienso animal con carotenoides.
La ilustración del invento se amplia por medio de
los ejemplos siguientes.
En este ejemplo se utilizó una instalación como
se describe esquemáticamente en la figura 1. Se cargó una autoclave
de acero inoxidable de 2 litros con 1100 g de agua, 80 g de ascorbil
palmitato, 258 g de gelatina de pescado y 550 g de azúcar. La fase
acuosa en la autoclave 5 (precalentada hasta 60ºC/6 bar N_{2}) se
pasó al intercambiador de calor (7) mediante la bomba de pistón (6)
(LABOMATIC HD 300) a un caudal de flujo de 90 g/min bajo una presión
de 150 bares en donde se calentó hasta 68,5ºC dentro de un tiempo de
residencia de 6-12 segundos. Se cargó la autoclave
(l) con 50 g de beta-caroteno, 6 g de
alfa-tocoferol, 22,9 g de aceite de maíz y 740 g de
dimetileter. La fase oleosa de la autoclave (l) (precalentada hasta
30ºC/30 bar N_{2}) se pasó al intercambiador de calor (3) mediante
la bomba de diafragma (2) (Lewa Typ EL 3) bajo una presión de 150
bar donde se calentó hasta 155ºC dentro de un tiempo de residencia
de 5-10 segundos. Se pasó simultáneamente la fase
acuosa y la fase oleosa a través de la cámara de mezcla (4) y
abertura 8 que tiene un diámetro de orificio de 0,25 mm a la zona de
residencia (9) en donde se descomprimió la mezcla hasta la presión
atmosférica, produciendo alrededor de 5-6 kg por
hora de dispersión acuosa, exenta de disolvente, de
beta-caroteno en una matriz de gelatina/azúcar. El
tamaño de partícula medio de la dispersión fue de 117 nm (variación
20nm).
En este ejemplo se utilizó una instalación como
se describe en el ejemplo 1. Se cargó una autoclave de acero
inoxidable de 2 litros 5 con 1100 g de agua, 80 g de ascorbil
palmitato, 258 g de gelatina de pescado y 550 g de azúcar. Se pasó
la fase acuosa de la autoclave (5) (pre-calentada
hasta 60ºC/6 bar N_{2}) al intercambiador de calor (7) mediante
bomba de pistón (6) a un caudal de flujo de 120 g/min bajo una
presión de 149 bar en donde se calentó hasta 64ºC dentro de un
tiempo de residencia de 6-12 segundos. Se cargó la
autoclave (1) con 50 g de beta-caroteno, 6 g de
alfa-tocoferol, 22,9 g de aceite de maíz y 570 g de
1-buteno. La fase oleosa de la autoclave 1
(pre-calentada hasta 30ºC/30 bar N_{2}) se pasó a
un intercambiador de calor (3) mediante bomba de diafragma (2) bajo
una presión de 149 bar donde se calentó hasta 127ºC dentro de un
tiempo de residencia de 5-10 segundos. Se pasó
simultáneamente la fase acuosa y la fase oleosa a través de la
cámara de mezcla (4) y abertura (8) que tiene un diámetro de
orificio de 0,25 mm a la zona de residencia (9) en donde se
descomprimió la mezcla hasta la presión atmosférica, produciendo
alrededor de 7-8 kg por hora de dispersión acuosa,
exenta de disolvente, de beta-caroteno en una matriz
de gelatina/azúcar. El tamaño de partícula medio de la dispersión
fue de 223 nm (variación 87 nm).
En este ejemplo se utilizó una instalación como
se describe en el ejemplo 1. Se cargó una autoclave de acero
inoxidable de 2 litros (5) con 1100 g de agua, 80 g de ascorbil
palmitato, 258 g de gelatina de pescado y 550 g de azúcar. Se pasó
la fase acuosa de la autoclave (5) (pre-calentada
hasta 60ºC/6 bar N_{2}) al intercambiador de calor (7) mediante
bomba de pistón (6) a un caudal de flujo de 120 g/min bajo una
presión de 148 bar en donde se calentó hasta 63,7ºC dentro de un
tiempo de residencia de 6-12 segundos. Se cargó la
autoclave (1) con 100 g de beta-caroteno, 12,5 g de
alfa-tocoferol, 45,9 g de aceite de maíz y 590 g de
trans-buteno. La fase oleosa de la autoclave (1)
(pre-calentada hasta 30ºC/30 bar N_{2}) se pasó a
un intercambiador de calor (3) mediante bomba de diafragma (2) bajo
una presión de 148 bar donde se calentó hasta 137ºC dentro de un
tiempo de residencia de 5-10 segundos. Se pasó
simultáneamente la fase acuosa y la fase oleosa a través de la
cámara de mezcla (4) y abertura (8) que tiene un diámetro de
orificio de 0,2 mm a la zona de residencia (9) en donde se
descomprimió la mezcla hasta la presión atmosférica, produciendo
alrededor de 6-7 kg por hora de dispersión acuosa,
exenta de disolvente, de beta-caroteno en una matriz
de gelatina/azúcar. El tamaño de partícula medio de la dispersión
fue de 223 nm (variación 73 nm).
En este ejemplo se utilizó una instalación como
se describe en el ejemplo 1. Se cargó una autoclave de acero
inoxidable de 2 litros (5) con 130 g de agua, 62 g de ascorbil
palmitato, 242 g de gelatina de pescado y 384 g de azúcar. Se pasó
la fase acuosa de la autoclave (5) (pre-calentada
hasta 60ºC/6 bar N_{2}) al intercambiador de calor (7) mediante
bomba de pistón (6) a un caudal de flujo de 60 g/min bajo una
presión de 109 bar en donde se calentó hasta 75,8ºC dentro de un
tiempo de residencia de 6-12 segundos. Se cargó la
autoclave (1) con 25 g de licopeno, 3,1 g de
alfa-tocoferol, 11,5 g de aceite de maíz y 740 g de
dimetiléter. La fase oleosa de la autoclave (1)
(pre-calentada hasta 30ºC/30 bar N_{2}) se pasó a
un intercambiador de calor 3 mediante bomba de diafragma (2) bajo
una presión de 109 bar donde se calentó hasta 137ºC dentro de un
tiempo de residencia de 5-10 segundos. Se pasó
simultáneamente la fase acuosa y la fase oleosa a través de la
cámara de mezcla (4) y abertura (8) que tiene un diámetro de
orificio de 0,25 mm a la zona de residencia (9) en donde se
descomprimió la mezcla hasta la presión atmosférica, produciendo
alrededor de 3-4 kg por hora de dispersión acuosa,
exenta de disolvente, de licopeno en una matriz de gelatina/azúcar.
El tamaño medio de partícula producida de la dispersión fue de 171
nm (variación 60 nm).
En este ejemplo se utilizó una instalación como
se describe en el ejemplo 1. Se cargó una autoclave de acero
inoxidable de 2 litros (5) con 330 g de agua, 68 g de ascorbil
palmitato, 188 g de lecitina y 1412 g de lebbolina. Se pasó la fase
acuosa de la autoclave (5) (pre-calentada hasta
60ºC/6 bar N_{2}) al intercambiador de calor (7) mediante bomba de
pistón 6 a un caudal de flujo de 120 g/min bajo una presión de 192
bar en donde se calentó hasta 67ºC dentro de un tiempo de residencia
de 6-12 segundos. Se cargó la autoclave (1) con 50 g
de beta-caroteno, 9,4 g de
alfa-tocoferol, 34,4 g de aceite de maíz y 740 g de
dimetiléter. La fase oleosa de la autoclave (1)
(pre-calentada hasta 30ºC/30 bar N_{2}) se pasó a
un intercambiador de calor (3) mediante bomba de diafragma 2 bajo
una presión de 192 bar donde se calentó hasta 170ºC dentro de un
tiempo de residencia de 5-10 segundos. Se pasó
simultáneamente la fase acuosa y la fase oleosa a través de la
cámara de mezcla (4) y abertura (8) que tiene un diámetro de
orificio de 0,2 mm a la zona de residencia (9) en donde se
descomprimió la mezcla hasta la presión atmosférica, produciendo
alrededor de 7-8 kg por hora de dispersión acuosa,
exenta de disolvente, de beta-caroteno en una matriz
de lecitina/lebbolina. El tamaño medio de partícula de la
dispersión fue de 174 nm (variación 36 nm).
Claims (8)
1. Un procedimiento para la preparación de una
dispersión que comprende dispersar en una fase acuosa una solución
de una sustancia o composición activa en dimetiléter o en
hidrocarburo C_{4} o mezcla respectiva en estado super- o
casicrítico, descomprimir la mezcla y separar la dispersión del
disolvente gaseoso.
2. Un procedimiento, de conformidad con la
reivindicación 1, en donde la sustancia o composición activa se
elige del grupo constituido por vitamina
lipo-soluble, un producto farmacéutico, un
carotenoide y un ácido graso poliinsaturado.
3. Un procedimiento, de conformidad con la
reivindicación 1 o 2, en donde la sustancia o composición activa es
un carotenoide.
4. Un procedimiento, de conformidad con la
reivindicación 3, en donde el carotenoide es
beta-caroteno.
5. Un procedimiento, de conformidad con
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el disolvente es
dimetiléter.
6. Un procedimiento, de conformidad con
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el disolvente es
1-buteno.
7. Un procedimiento, de conformidad con
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el disolvente es
trans-buteno.
8. Un procedimiento, de conformidad con
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde el diámetro medio
de las partículas dispersadas es de alrededor de 20 a alrededor de
300 nm.
Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
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