ES2343100B1 - Dispositivo y procedimiento para la extraccion y secado en linea de extractos complejos. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo y procedimiento para la extracción y
secado en línea de extractos complejos.
La presente invención se refiere a un
dispositivo y un proceso de extracción y secado en línea de
productos naturales. El proceso de extracción y secado de productos
naturales se lleva a cabo empleando agua en condiciones subcríticas
junto con CO_{2} en condiciones supercríticas y N_{2} como gas
inerte. El proceso se lleva a cabo en una sola etapa, a diferencia
de otros procesos conocidos y que se describen en el estado de la
técnica. Además de la obtención de extractos secos, al proceso WEPO
permite manipular el tamaño y morfología de las partículas, lo que
tiene gran importancia en todo tipo de compuestos
bio-activos por la relación entre el tamaño de
partícula y la actividad, estabilidad, y biodisponibilidad de los
mismos.
Description
Dispositivo y procedimiento para la extracción y
secado en línea de extractos complejos.
La presente invención se refiere a un
dispositivo y un proceso de extracción y secado en línea de
productos naturales. El proceso de extracción y secado de productos
naturales se lleva a cabo empleando agua en condiciones subcríticas
junto con CO_{2} en condiciones supercríticas y N_{2} como gas
inerte. El proceso se lleva a cabo en una sola etapa, a diferencia
de otros procesos conocidos y que se describen en el estado de la
técnica. Además de la obtención de extractos secos, el proceso WEPO
permite manipular el tamaño y morfología de las partículas, lo que
tiene gran importancia en todo tipo de compuestos
bio-activos por la relación entre el tamaño de
partícula y la actividad, estabilidad, y biodisponibilidad de los
mismos.
Las propiedades de los fluidos supercríticos han
permitido el desarrollo de una nueva tecnología aplicada a la
precipitación de materiales o formación de partículas, ya que la
facilidad de modificar las propiedades de dichos fluidos mediante
cambios en la temperatura y la presión, permiten alcanzar
condiciones homogéneas de supersaturación que llevan a la obtención
de partículas finas, de morfología definida y con una estrecha
distribución de tamaños. Esta tecnología ha evolucionado para dar
lugar a múltiples procesos (Jung y Perrut, 2001. Journal of
Supercritical Fluids, 20:179-219; Reverchon
et al., 2006. Journal of Supercritical fluids.
37:1-22; Martín et al., 2008. Advanced
Drug Delivery Reviews. 60:339-350).
En algunos métodos no es necesario el uso de
disolventes orgánicos, mientras que en otros se necesita una pequeña
cantidad de los mismos que es eliminada del producto gracias a la
alta solubilidad de estos disolventes en un fluido supercrítico. En
este sentido, estos procesos pueden considerarse como un modo rápido
y medioambientalmente adecuado para el secado de compuestos
puros.
Por otra parte, existen diferentes procesos de
formación de partículas con diferentes mecanismos de nucleación y
crecimiento para precipitar las mismas.
En general, los procesos de precipitación se
clasifican según el fluido supercrítico sea usado como solvente
(RESS, del inglés rapid expansión of supercritical
solutions), anti-solvente (GAS, del inglés
gas anti-solvent, y SAS, del inglés
supercritical anti-solvent), soluto (PGSS,
del inglés precipitation from gas saturated solution) o
incluso como propulsor (SSA, del inglés supercritical assisted
atomization).
La manipulación de sustancias termolábiles
aplicando estos procesos es posible en particular gracias al uso de
CO_{2} como fluido supercrítico debido a su moderada temperatura
crítica (31,3ºC a 71,9 bar). Por ello, la tecnología de fluidos
supercríticos ha sido ampliamente aplicada a sustancias
farmacéuticas, polímeros y biopolímeros, materiales orgánicos e
inorgánicos, pigmentos, productos naturales, explosivos y
microcomposites.
Sin embargo, en el caso del secado de
disoluciones acuosas, ninguno de estos métodos es el más adecuado,
ya que el CO_{2} supercrítico no es soluble en agua. Por ello, la
formación de partículas de polvo fino a partir de disoluciones
acuosas o de alto contenido en agua se ha venido llevando a cabo
mediante la formación de aerosoles. En el proceso
CAN-BD (siglas de
CO_{2}-assisted nebulization with a Bubble
Dryer®) la formación de aerosoles se logra mediante la
aplicación de CO_{2} supercrítico (EP0677332). En el proceso
CAN-BD y modificaciones del mismo, se mezclan el
CO_{2} supercrítico o cercano a este punto y la disolución del
extracto a temperatura cercana a la ambiente e inmediatamente se
expanden continuamente a presión atmosférica para generar un polvo
fino. Al llegar al recipiente de expansión, el CO_{2} actúa como
agente dispersante de la disolución acuosa, formando un aerosol de
gotas minúsculas. La presencia de un gas inerte auxiliar y caliente
permite el secado de dichas gotas, lo que da lugar a partículas
finas del extracto con un diámetro en el orden de tan sólo unas
micras.
El proceso CAN-BD ha sido
aplicado hasta la fecha en la formación de polvos a partir de
disoluciones acuosas de proteínas y preparados farmacéuticos
solubles en agua (Sievers et al., 2001. Pure and Applied
Chemistry, 73:1299-1303; Cape et al.,
2008. Pharmaceutical Research 25:1967-1990),
vacunas (Burger et al., 2008. Journal of aerosol medicine
and pulmonary drug delivery, 21:25-34),
antibióticos, antivirales (Sievers et al., 2007. Journal
of Supercritical fluids. 42: 385-391) y otros
fármacos solubles en agua (Villa et al., 2005. Aerosol
Science and Technology, 39: 473-484).
Sin embargo, hasta la fecha, en lo que se
refiere a extractos complejos, no se han obtenido buenos resultados
de extracción de productos al emplear los procedimientos descritos
anteriormente.
La presente invención se refiere a un
dispositivo (Fig. 1) y un proceso de extracción y secado en línea de
productos naturales (WEPO). El término WEPO procede de las siglas en
inglés de Water Extraction and Particle formation
On-line. El proceso de extracción y secado de
productos naturales se lleva a cabo empleando agua en condiciones
subcríticas junto con CO_{2} en condiciones supercríticas y
N_{2} como gas inerte. El proceso se lleva a cabo en una sola
etapa, a diferencia de otros procesos conocidos en el estado de la
técnica.
El dispositivo de la presente invención consta
de un sistema extractivo donde se puede llevar a cabo la extracción
selectiva de compuestos de interés alimentario, farmacéutico, etc,
con agua calentada a una temperatura por encima de los 100ºC y
mantenida a una presión suficiente para que permanezca en estado
líquido y de un dispositivo de precipitación en línea que permite el
secado del extracto en el mismo proceso. De esta forma el extracto
obtenido se encuentra libre de disolvente (agua) y, por tanto, listo
para su empleo sin ningún paso previo de secado. Por tanto, supone
ventajas sobre otros procesos que, necesariamente, implican el
empleo de técnicas de secado como la liofilización, secado por aire,
etc. Otra ventaja importante es que se ha demostrado que los
extractos obtenidos por este procedimiento no modifican sus
propiedades ni actividades biológicas asociadas.
Los rendimientos obtenidos son similares (ver
ejemplos 1 y 2) a los que se obtienen al extraer los productos
naturales por medio de otros procesos donde se lleva a cabo la
liofilización o secado del extracto de forma independiente y en un
dispositivo diferente.
Por su parte, la precipitación en línea con
CO_{2} supercrítico y N_{2} calentado permite la precipitación
completa, sin ningún tipo de discriminación hacia un grupo de
compuestos. Además de la obtención de extractos secos, el proceso
WEPO permite manipular el tamaño y morfología de las partículas, lo
que tiene gran importancia en todo tipo de compuestos
bio-activos por la relación entre el tamaño de
partícula y la actividad, estabilidad, y biodisponibilidad de los
mismos.
El proceso WEPO que se describe en la presente
invención puede usarse, pero sin limitarse, en los siguientes
sectores:
- Químico: Extracción y concentración de aromas y fragancias; extracción de insecticidas naturales; obtención y purificación de sustancias de síntesis; obtención de catalizadores; fraccionamiento y revalorización de residuos.
- Farmaceútico: "Drug delivery system" por impregnación o cocristalización; obtención de extractos de hierbas medicinales.
- Alimentario: Extracción de productos naturales (antioxidantes, etc.) y fraccionamiento (aceites vegetales y ácidos grasos).
- Biotecnología: Purificación de productos, desinfección de productos biológicos.
\vskip1.000000\baselineskip
En este sentido, un aspecto de la presente
invención es un dispositivo para la extracción y secado en línea de
productos naturales caracterizado porque comprende:
- a.
- Una línea de agua subcrítica que comprende una celda de extracción (1) donde se coloca la muestra, un primer intercambiador de calor (2) colocado antes de la entrada a la celda de extracción (1), una primera bomba (3) que envía agua a dicho intercambiador de calor (2) y una primera válvula (5) situada a continuación de la celda de extracción (1),
- b.
- una línea de CO_{2} supercrítico que comprende una segunda bomba (6) que inyecta CO_{2} a un segundo intercambiador de calor (7) previo paso por una segunda válvula (8),
- c.
- una línea de N_{2} que comprende un tercer intercambiador de calor (9),
- d.
- un mezclador (4) al que se dirige la línea de agua subcrítica y la línea de CO_{2} supercrítico,
- e.
- un restrictor (11) situado a continuación del mezclador (4), y
- f.
- una cámara de secado (10) a la que se dirige la salida del restrictor (11) y la línea de N_{2}.
\vskip1.000000\baselineskip
En adelante, para hacer referencia al
dispositivo, se utilizará el término "dispositivo de la presente
invención" o "dispositivo de la invención". El dispositivo
de la presente invención (Fig. 1) consta de un sistema extractivo
donde se puede llevar a cabo la extracción selectiva de productos de
interés alimentario, farmacéutico, etc, formado por la línea de agua
subcrítica, y de un sistema de secado en línea para obtener el
extracto libre de líquidos de forma directa, formado por las líneas
de CO_{2} supercrítico, por la línea de N_{2} y por el
mezclador, restrictor y cámara de
secado.
secado.
Línea de agua subcrítica: Esta línea comprende,
al menos, una primera bomba (3), un primer intercambiador de calor
(2), una celda de extracción (1) donde se coloca la muestra y una
primera válvula (5). La bomba envía agua al intercambiador de calor,
donde se calienta el agua a la temperatura deseada, por encima de
los 100ºC. La celda de extracción contiene la muestra y se llena de
agua. En la celda de extracción, la temperatura del agua debe ser
mayor de 100ºC y la presión debe ser suficiente para que el agua
permanezca en estado líquido. La primera válvula regula la entrada
del agua con el extracto a un mezclador (4).
Un fluido subcrítico es una sustancia a
temperatura y presión simultáneamente inferiores a sus valores
críticos, y que tiene una densidad similar o inferior a la densidad
crítica. El punto crítico de una sustancia es aquel valor de
temperatura, presión y densidad para el cual el volumen es igual al
de una masa igual de vapor o, dicho de otro modo, en el cual las
densidades del líquido y del vapor son iguales. En la presente
invención, se emplea agua en condiciones subcríticas para extraer
los productos naturales de una muestra. El punto crítico del agua
viene definido por una presión de 218 bar, una temperatura de 374ºC
y una densidad de 320 Kg/m^{3}. En esta línea del dispositivo, el
agua se mantiene por debajo de esos valores de presión, temperatura
y densidad pero cercanos a ellos.
Un fluido supercrítico es cualquier sustancia
que se encuentre en condiciones de presión, temperatura y densidad
superiores a su punto crítico. El CO_{2} tiene un punto crítico
definido por una presión de 73 bar, 31ºC y 470 Kg/m^{3}.
En condiciones supercríticas, el dióxido de
carbono, adquiere poder de solvatación (una propiedad típica de los
líquidos) y puede ser usado como disolvente de diversos componentes
alimentarios, aprovechando, además, su baja viscosidad, alto
coeficiente de difusión, gran penetrabilidad y elevada velocidad de
extracción. Otra ventaja adicional es que, variando las condiciones
de presión y temperatura y, con ello, la densidad del fluido
supercrítico, se puede cambiar su selectividad como disolvente hacia
diversos componentes, extrayéndolos diferencialmente, sin necesidad
de cambiar el fluido extractante. La eliminación del disolvente,
para aislar el producto puro extraído, se lleva a cabo mediante la
reducción de la presión y el fluido supercrítico se convierte en gas
que se evapora totalmente de forma espontánea.
Los conductos de las líneas de agua subcrítica y
CO_{2} supercrítico, pueden tener un diámetro interno de entre
1/51'' y 1/25''. Los conductos de la línea de N_{2} pueden tener
un diámetro de entre 1/25'' y 1/13''. Los conductos de todas las
líneas son de un material que resista las temperaturas y presión
exigidas por el procedimiento de extracción y secado en línea.
Preferiblemente el material de los conductos es de acero
inoxidable.
La primera bomba de la presente invención (3) es
una bomba hidráulica. Una bomba es una máquina hidráulica generadora
que transforma la energía (generalmente energía mecánica) en energía
hidráulica del fluido que mueve. En la presente invención, el fluido
es agua. La bomba se utiliza para incrementar la presión del agua,
añadiendo energía al sistema hidráulico, para mover el fluido de una
zona de menor presión a otra de mayor presión.
La segunda bomba (6) es una bomba de doble
pistón con los cabezales refrigerados que se encarga de bombear
CO_{2} líquido al sistema, a la presión seleccionada.
Los intercambiadores de calor de la presente
invención (2, 7 y 9) son dispositivos diseñados para transferir
calor al fluido o gas que pasa por el conducto. Los intercambiadores
de calor pueden ser:
- -
- De placas: formados por un conjunto de placas de metal corrugadas,
- -
- de haz tubular: formados por un haz de tubos corrugados o no. El haz de tubos se ubica dentro de una carcasa para permitir el intercambio con el fluido o gas a calentar,
- -
- tubo aleteado: tubo o haz de tubos a los que se sueldan aletas de diferentes tamaños y grosores para permitir el intercambio entre fluidos y gases,
- -
- superficie rascada: muy similar al tubular pero dentro del tubo un dispositivo mecánico helicoidal/circular que permite el paso del fluido o gas, o
- -
- serpentín: tubo largo en línea espiral o quebrada que sirve para facilitar el calentamiento del líquido o gas.
\vskip1.000000\baselineskip
Preferiblemente alguno o todos los
intercambiadores de calor pueden ser del tipo serpentín. Las
longitudes de cada uno de ellos se puede calcular dependiendo de i
la temperatura que se desee conseguir en cada una de las líneas.
Preferiblemente se coloca un filtro de acero
inoxidable dentro de la botella de depósito del solvente (agua) para
evitar la presencia de cualquier partícula en suspensión presente en
el mismo. Asimismo, el disolvente se desoxigena mediante burbujeo de
un gas inerte (Helio) o en un baño de ultrasonidos para evitar la
presencia de oxígeno que pueda degradar los compuestos bioactivos de
la muestra. Preferiblemente se coloca una válvula antirretorno antes
del intercambiador de calor de la línea de agua subcrítica (2), para
evitar que una presión del CO_{2} demasiado elevada haga
retroceder el flujo de hacia la bomba.
La celda de extracción (1) es un recipiente
capaz de soportar las presiones y temperaturas que se consiguen en
la línea de agua subcrítica. Preferiblemente la celda de extracción
es de acero inoxidable.
El mezclador de la presente invención (4) es un
dispositivo tipo T, estático o dinámico, que tiene un pequeño
volumen interno y que sirve de unión entre las líneas de agua
subcrítica y CO_{2} supercrítico. Preferiblemente el mezclador es
estático.
\newpage
Las válvulas de la presente invención (5 y 8)
son dispositivos mecánicos con los cuales se puede iniciar, detener
o regular la circulación (paso) de líquidos o gases mediante una
pieza movible que abre, cierra u obstruye en forma parcial uno o más
orificios o conductos.
El restrictor de la presente invención (11) es
un dispositivo que limita el caudal del fluido al descomprimirse
hasta la presión atmosférica, es decir, un controlador de flujo. El
restrictor de flujo puede ser, pero sin limitarse, un capilar,
tobera o Venturi y también puede ser fijo o variable. Si es de tipo
variable, se puede controlar de forma manual o automática.
La cámara de secado de la presente invención
(10) es un recipiente donde se produce la entrada de la mezcla
realizada en el mezclador (4) y encauzada por medio del restrictor
(11) y la línea de N_{2}. Según una realización preferida, en el
dispositivo de la invención, la cámara de secado (10) tiene un
volumen de entre 0,5 y 1,5 litros. A la salida de la cámara de
secado se puede colocar un filtro de celulosa de entre 1 y 5 \mum
de tamaño de poro para evitar la pérdida de partículas.
Preferiblemente se emplea un tamaño de poro de 2,5 \mum.
En la línea de N_{2}, después del
intercambiador de calor (9) y antes de la entrada de N_{2}
calentado a la cámara de secado (10), puede colocarse una válvula
antirretorno para evitar que la elevada presión del CO_{2} haga
que éste se introduzca por el conducto de N_{2} y lo haga
retroceder.
El dispositivo de la presente invención puede
emplearse junto con otros dispositivos o sistemas como por ejemplo
un dispositivo generador de ultrasonidos que provoca compresiones y
descompresiones que tiene como efecto cambios de presión, de
temperatura y una agitación interna que ayuda al proceso de
extracción de productos de la muestra.
Según una realización preferida, el dispositivo
de la invención comprende además:
- a.
- Un horno (12) en el que se ubican los intercambiadores de calor (2, 7, y 9) y la celda de extracción (1), y
- b.
- un conducto caliente (13) que engloba el conducto de salida de la celda de extracción, el mezclador (4) y el restrictor (11).
El horno de la presente invención genera
temperaturas de hasta 400ºC. Los intercambiadores de calor (2, 7 y
9) de la presente invención se encuentran en su interior, así como
la celda de extracción (1). Ambos tienen que estar fabricados de un
material capaz de soportar las temperaturas y presiones que se
alcancen en el procedimiento de extracción y secado en línea.
El conducto caliente debe poder mantener la
temperatura que se adquiere en el horno o, al menos, reducir la
pérdida de temperatura de forma que el sistema de extracción y
secado no vea afectada su eficacia.
Otro aspecto de la presente invención es un
procedimiento para la extracción y secado en línea de productos
naturales (WEPO). El procedimiento para la extracción y secado en
línea de productos naturales se ha denominado con las siglas WEPO
que vienen del inglés Water Extaction and Particle Formation
On-line. El procedimiento WEPO comprende los
siguientes pasos:
Colocar la muestra en el interior de la celda de
extracción (1), llenar la celda de extracción (1) con agua a
temperatura ambiente a un flujo de entre 0,1 y 1 ml/minuto, parar
el flujo de agua y calentar el horno (12) a una temperatura de
entre 100 y 300ºC, preferiblemente entre 175 y 225ºC, y conseguir
una presión en la línea de agua subcrítica de entre 5 y 50 bares. A
continuación, se adiciona CO_{2} hacia el mezclador (4) con un
flujo de entre 0,1 y 1 ml/minuto hasta conseguir una presión de, al
menos, 73 bares (presión crítica del CO_{2}). En este punto, se
inicia la adición de N_{2} a la cámara de secado (10), calentado
a una temperatura de, al menos, 70ºC y, a la vez, se inicia la
extracción con agua a la temperatura de trabajo (entre 100 y 300ºC)
y a la presión (entre 5 y 50 bar) y flujos seleccionados (0.1 a 1
ml/min). De este modo se produce la mezcla del agua procedente de la
cámara de extracción (1), con el CO_{2} en el mezclador (4) para
formar una emulsión. El siguiente paso es, abrir el restrictor
(11), en el caso de que éste sea regulable y no fijo. Si el
restrictor es fijo, el paso de la mezcla descrita anteriormente se
producirá de forma autónoma. La emulsión entra a la cámara de secado
(10), estando ésta a una presión y temperatura inferior a la presión
y temperatura críticas del CO_{2} supercrítico, donde se expande
rápidamente y se forma un aerosol de gotas minúsculas. La presencia
de N_{2}, un gas inerte auxiliar caliente, permite el secado de
dichas gotas, lo que da lugar a partículas finas del extracto con un
diámetro en el orden de tan sólo unas micras. Continuar la
extracción durante un periodo de entre 10 y 120 minutos,
preferiblemente de entre 20 y 40 minutos, y después de este tiempo,
cerrar la válvula (5). Continuar adicionando CO_{2} y N_{2}
durante un tiempo de entre 10 y 20 minutos, y recoger las partículas
secas de la cámara de secado (10).
La muestra de la cual se pretenden extraer los
productos naturales, puede ser de cualquier tipo. Preferiblemente la
muestra es biológica, es decir, que procede de un organismo animal o
vegetal.
El término "producto natural", tal como se
entiende en la presente invención, se utiliza como sinónimo de
sustancia natural o compuesto natural que se encuentren en la
muestra definida anteriormente. En el término producto también se
incluyen las sustancias o compuestos que proceden de otros medios
pero que en el momento de la extracción se encuentran sobre la
muestra o en su interior. La sustancia o el compuesto son de origen
químico o bioquímico.
Una realización preferida es el procedimiento
WEPO donde la muestra colocada en el extractor (1) ha sido sometida
previamente a un proceso de molienda criogénica. La molienda
criogénica consiste en aplicar un líquido criogénico (N_{2} o
CO_{2}) a la muestra con el objeto de producir una congelación
rápida de la misma y proceder a la molienda o triturado. De esta
manera, debido a la rigidez de la muestra, se consigue fragmentar
ésta a partículas muy pequeñas consiguiendo romper células que de
otro modo permanecerían intactas. De este modo la extracción de
productos naturales se muestra más efectiva que al utilizar un
método convencional de molienda, conservando el estado original de
los productos de la muestra. Según otra realización preferida, la
muestra sometida previamente a un proceso de molienda criogénica se
tamiza y se seleccionan las partículas de entre 500 y 1000 \mum.
Según otra realización preferida del procedimiento WEPO, además se
introduce en la celda de extracción (1) un material sólido que ayuda
a homogeneizar la muestra. El material sólido puede ser silíceo e
inerte, de forma que no ceda productos durante el proceso de
extracción. Preferiblemente el material se selecciona de la lista
que comprende arena o bolas de vidrio.
Otra realización preferida es el procedimiento
WEPO donde la presión del agua en la línea de agua subcrítica es de
entre 8 y 12 bares. Preferiblemente el flujo en esta línea es de
entre 0,2 y 0,8 ml/min.
Una realización preferida más es el
procedimiento WEPO donde la presión del CO_{2} en la línea de
CO_{2} supercrítico es de entre 73 y 200 bares. Además,
preferiblemente el flujo de CO_{2} en esta línea es de entre 2 y 3
ml/minuto.
Otra realización preferida es el procedimiento
WEPO donde la muestra procede de una planta aromática. El término
"plantas aromática" tal como se entiende en la presente
invención, son plantas que tienen cualidades aromáticas,
condimentarías o medicinales. Más preferiblemente, la planta se
selecciona de la familia que comprende Apiaceae, Alliaceae o
Labiaceae.
Según una realización aún más preferida, la
planta aromática pertenece a la especie Origanum vulgare L o
Rosmarinus officinalis L.
A lo largo de la descripción y las
reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no
pretenden excluir otras características técnicas, aditivos,
componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos,
ventajas y características de la invención se desprenderán en parte
de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Las
siguientes figuras y ejemplos se proporcionan a modo de ilustración,
y no se pretende que sean limitativos de la presente invención.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características de la invención, de acuerdo con un ejemplo
preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como
parte integrante de dicha descripción, un par de figuras en donde
con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo
siguiente:
Fig. 1. Muestra el esquema del dispositivo de
la presente invención.
Fig. 2. Muestra el extracto seco de una
muestra de romero procedente del proceso WEPO.
Fig. 3. Muestra el extracto seco de una
muestra de orégano procedente del proceso WEPO.
A continuación se ilustrará la invención
mediante unos ensayos realizados por los inventores que describen el
proceso de extracción y secado en línea de productos naturales
(WEPO) utilizando dos muestras diferentes, una procedente de una
planta de romero, o Rosmarinus officinalis y otra procedente
de una planta de orégano, Origanum vulgare L.
Los ejemplos que se presentan no pretenden
limitar la aplicación del dispositivo y procedimiento.
La muestra de romero (Rosmarinus
officinalis L.) consistió en hojas secas de romero recolectadas
durante el mes de septiembre. Se procedió a la molienda criogénica
(con CO_{2}) de las hojas y al tamizado de las mismas hasta
alcanzar el tamaño apropiado (entre 500 y 1000 \mum). Las hojas de
romero molidas se guardaron a -20ºC hasta su uso.
Se mezclaron 1 g de hojas de romero molidas con
2 g de arena de mar y se colocaron en la celda de extracción. El
proceso se inició con el llenado de la celda con agua a temperatura
ambiente y a un flujo de 0.5 ml/min. A continuación se paró el flujo
de agua y se calentaron el horno y el dispositivo calefactor a
200ºC. Se inició la adición de CO_{2} en dirección hacia el
mezclador hasta que se consiguieron unas condiciones estables a una
presión de 80 bar y un flujo de 2-3 ml/min. En este
punto, se inició la adición de N_{2} a la cámara de secado y, a la
vez, se inició la extracción con agua a 200ºC, a una presión de 10
bar y un flujo de 0.5 ml/min.
El agua procedente de la celda de extracción,
conteniendo los compuestos extraídos, se mezcló bajo presión con el
CO_{2} en condiciones supercríticas en una temperatura de mezcla
de bajo volumen y se formó una emulsión. La emulsión pasó a través
del restrictor donde se expandió rápidamente en la cámara de secado,
estando ésta a una presión y temperatura inferior a la presión y
temperatura críticas del fluido supercrítico. Después de 30 minutos,
se cerró la válvula (5), se paró el flujo de agua de extracción y el
CO_{2} y el N_{2} continuaron siendo alimentados a la cámara de
secado para evitar la formación de gotas de agua debidas a una
presión residual en el interior de la línea procedente de la celda
de extracción. Las partículas se recogieron en el interior de la
cámara de secado. En la Fig. 2 se muestra el aspecto de las
partículas obtenidas en el ejemplo del proceso WEPO con hojas de
romero.
Las partículas obtenidas se analizaron empleando
HPLC-DAD para determinar la composición de las
mismas, hallándose un contenido mayoritario en ácido carnósico y
scutellareina. Asimismo se midió su actividad antioxidante,
proporcionando unos valores de EC50 iguales a 10.5 \mug/ml, es
decir, equivalentes a los obtenidos mediante un proceso convencional
de extracción con agua subcrítica y secado posterior con
liofilización.
Se efectuó el proceso descrito en el ejemplo 1 a
partir de hojas de orégano secas, molidas criogénicamente y
tamizadas hasta un tamaño de entre 250 y 500 \mum. Se añadieron a
la celda de extracción 850 mg de hojas de orégano mezcladas con 2 g
de arena de mar.
El proceso proporcionó partículas de extracto
complejo (obtenido con agua subcrítica) con un contenido elevado en
flavonoides, equivalente al perfil obtenido con el proceso
discontinuo de SWE y liofilización posterior de los extractos.
Asimismo la actividad antioxidante se mantuvo en los mismos niveles,
demostrándose que no se producía pérdida de actividad biológica con
el proceso objeto de la presente invención.
En la Fig. 3 se muestra el aspecto de las
partículas obtenidas en el ejemplo del proceso WEPO con hojas de
orégano.
Claims (12)
1. Dispositivo para la extracción y secado en
línea de productos naturales caracterizado porque
comprende:
- a.
- Una línea de agua subcrítica que comprende una celda de extracción (1) donde se coloca la muestra, un primer intercambiador de calor (2) colocado antes de la entrada a la celda de extracción (1), una primera bomba (3) que envía agua a dicho intercambiador de calor (2) y una primera válvula (5) situada a continuación de la celda de extracción (1),
- b.
- una línea de CO_{2} supercrítico que comprende una segunda bomba (6) que inyecta CO_{2} a un segundo intercambiador de calor (7) previo paso por una segunda válvula (8),
- c.
- una línea de N_{2} que comprende un tercer intercambiador de calor (9),
- d.
- un mezclador (4) al que se dirige la línea de agua subcrítica y la línea de CO_{2} supercrítico,
- e.
- un restrictor (11) situado a continuación del mezclador (4), y
- f.
- una cámara de secado (10) a la que se dirige la salida del restrictor (11) y la línea de N_{2}.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Dispositivo según la reivindicación 1 que
además comprende:
- a.
- Un horno (12) en el que se ubican los intercambiadores de calor (2, 7, y 9) y la celda de extracción (1), y
- b.
- un conducto caliente (13) que engloba el conducto de salida de la celda de extracción, el mezclador (4) y el restrictor (11).
\vskip1.000000\baselineskip
3. Dispositivo según cualquiera de las
reivindicaciones 1 o 2 donde la cámara de secado (10) tiene un
volumen de entre 0,5 y 1,5 litros.
4. Procedimiento para la extracción y secado en
línea de productos naturales (WEPO) que comprende:
- a.
- Colocar la muestra en el interior de la celda de extracción (1),
- b.
- llenar la celda de extracción (1) con agua a temperatura ambiente a un flujo de entre 0,1 y 1 ml/minuto,
- c.
- parar el flujo de agua y calentar el horno (12) a una temperatura de entre 100 y 300ºC y conseguir una presión en la línea de agua subcrítica de entre 5 y 50 bares,
- d.
- adicionar CO_{2} hacia el mezclador (4) con un flujo de entre 0,1 y 1 ml/minuto hasta conseguir una presión de, al menos, 73 bares,
- e.
- adicionar N_{2} a una temperatura de, al menos, 70ºC, a la cámara de secado (10), abrir la válvula (5) para iniciar la extracción de los productos naturales de la muestra y mezclar con el CO_{2} en el mezclador (4) para formar una emulsión,
- f.
- abrir el restrictor (11) para hacer pasar la emulsión a la cámara de secado (10),
- g.
- Continuar la extracción durante un periodo de entre 10 y 120 minutos y después cerrar la válvula (5),
- h.
- continuar adicionando CO_{2} y N_{2} durante un tiempo de entre 10 y 20 minutos, y
- i.
- recoger las partículas secas de la cámara de secado (10).
\vskip1.000000\baselineskip
5. Procedimiento WEPO según la reivindicación 4
donde la muestra colocada en el extractor (1) ha sido sometida
previamente a un proceso de molienda criogénica.
6. Procedimiento WEPO según la reivindicación 5
donde la muestra sometida previamente a un proceso de molienda
criogénica se tamiza y se seleccionan las partículas de entre 500 y
1000 \mum.
7. Procedimiento WEPO según la reivindicación 6
donde además se introduce un material sólido en la celda de
extracción (1) que ayuda a homogeneizar la muestra.
\newpage
8. Procedimiento WEPO según cualquiera de las
reivindicaciones 4 a 7 donde la presión del agua según el apartado
(c) es de entre 8 y 12 bares.
9. Procedimiento WEPO según cualquiera de las
reivindicaciones 4 a 8 donde la presión del CO_{2} según el
apartado (d) es de entre 73 y 200 bares.
10. Procedimiento WEPO según cualquiera de las
reivindicaciones 4 a 9 donde la muestra procede de una planta
aromática.
11. Procedimiento WEPO según la reivindicación
10 donde la planta aromática se selecciona de la familia que
comprende Apiaceae, Alliaceae o Labiaceae.
12. Procedimiento WEPO según la reivindicación
11 donde la planta aromática pertenece a la especie Origanum
vulgare L o Rosmarinus officinalis L.
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