ES2714924T3 - Proceso continuo para fraccionar una suspensión - Google Patents

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Elisabeth Badens
Christelle Crampon
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Aix Marseille Universite
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Aix Marseille Universite
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Abstract

Un proceso de fraccionamiento de una suspensión elegida entre biomasa de microalgas o leche, que comprende las siguientes etapas: a) poner en contacto la suspensión con un disolvente que consiste en CO2 supercrítico en un contactor, se introducen la suspensión y el CO2 supercrítico a contracorriente, b) recuperar continuamente una fase rica en CO2 supercrítico que sale de la parte superior del contactor, después de ponerse en contacto con la suspensión, la fase rica en CO2 supercrítico que contiene lípidos extraídos de la suspensión y un refinado que sale del fondo del contactor, c) separar continuamente los lípidos neutros y/o los compuestos de interés contenidos en la fase rica en CO2 supercrítico, y el refinado, d) se lleva a cabo el proceso que no comprende ninguna etapa para romper las células de la biomasa de algas antes de la etapa a).

Description

DESCRIPCION
Proceso continuo para fraccionar una suspension
La invencion se refiere a un proceso continuo para fraccionar una suspension elegida entre una biomasa de microalgas o una leche.
Las pastas de microalgas comprenden agua en la que hay microalgas suspendidas (celulas de tamano micrometrico) que son bien conocidas por contener lfpidos neutros, a veces en cantidades significativas, entre los que se encuentran los gliceridos y mas particularmente los acidos grasos omega 3 que pueden tener un alto valor anadido. Ademas, podnan estar presentes otros compuestos de alto valor anadido, como los carotenoides (carotenos, como el p-caroteno y las xantofilas, como por ejemplo la astaxantina y la lutema) utilizados como antioxidantes, pigmentos o agentes fotoprotectores. Las protemas, polfmeros y/o carbohidratos tambien se pueden recuperar de las microalgas para ser valoradas.
Es por eso que hay un gran interes en un proceso para fraccionar la pasta de microalgas y recuperar los lfpidos neutros y los compuestos de interes. Las areas de aplicacion de estos compuestos son energfa (en particular, biocombustibles), nutraceuticos, cosmeticos, productos farmaceuticos, alimentos para humanos y animales, materiales, etc.
Por ejemplo, el documento WO 2012/078852 describe un proceso para fraccionar una biomasa, en particular una biomasa de algas. Este proceso comprende una primera etapa, llamada "etapa de acondicionamiento", de acondicionamiento de la biomasa para crear un material celular descompuesto. Esta etapa de acondicionamiento se puede llevar a cabo mediante diferentes metodos, entre los que se encuentra un metodo en el que la biomasa se suspende en CO2 y agua.
Despues, se lleva a cabo una segunda etapa, llamada etapa de contacto. Esta etapa consiste en poner en contacto la biomasa con un disolvente no polar o una mezcla de disolventes organicos que tienen polaridades diferentes. Esta etapa es una etapa de extraccion lfquido/lfquido para solubilizar compuestos solubles en el disolvente no polar y retener los compuestos polares en la fase acuosa de la biomasa de algas.
Durante la tercera etapa, la fase que contiene los compuestos solubles en agua se separa de la fase que contiene los compuestos solubles no polares en el disolvente no polar.
Despues de esta etapa, la cuarta etapa del proceso pretende aislar los compuestos de interes.
En este proceso, al menos cuatro etapas principales se llevan a cabo de manera secuencial y con numerosos disolventes en gran cantidad. Ademas, este proceso se lleva a cabo en diferentes camaras. Este proceso es un proceso por lotes que no permite tratar grandes cantidades de biomasa de manera sencilla. El documento US 2016053191 A1 describe un metodo para extraer un lfpido convertible en biodiesel a partir de microalgas utilizando un dioxido de carbono supercntico. El metodo de extraccion de lfpidos es una tecnica economica y respetuosa con el medio ambiente, que puede reducir considerablemente el tiempo de extraccion y no utiliza disolventes organicos toxicos.
En contraste, el proceso de la invencion es un proceso continuo que permite fraccionar grandes cantidades de suspension de microalgas. Ademas, en el proceso de la invencion, no hay necesidad de romper las celulas de microalgas antes de fraccionar y recuperar los lfpidos neutros y los compuestos de microalgas de interes. Ademas, el proceso de la invencion hace uso de un solo disolvente particular, el dioxido de carbono supercntico (CO2), excepto el agua proveniente de la propia biomasa humeda de microalgas, para extraer lfpidos y compuestos que tienen alto valor anadido.
La leche es una suspension coloidal que contiene lfpidos neutros en cantidades bajas pero significativas, junto con otros compuestos de interes. Tambien en este caso, existe la necesidad de fraccionar la leche de una manera sencilla para obtener lfpidos neutros y compuestos de interes. Las areas de aplicacion de estos compuestos son, en particular, alimentos para humanos, cosmeticos, nutraceuticos.
Para este objetivo, el proceso actual para fraccionar una suspension elegida entre biomasa de microalgas o leche es un proceso de una sola etapa. El proceso consiste en poner en contacto la suspension con un fluido supercntico (CO2 supercntico), en un contactor.
La presente invencion se refiere, por lo tanto, a un proceso de fraccionamiento de una suspension elegida entre biomasa de microalgas o leche, que comprende las siguientes etapas:
a) poner en contacto la suspension con un disolvente que consiste en CO2 supercntico en un contactor, se introducen la suspension y el CO2 supercntico a contracorriente,
b) recuperar continuamente una fase rica en CO2 supercntico que sale de la parte superior del contactor, despues de ponerse en contacto con la suspension, la fase rica en CO2 supercntico que contiene lfpidos extrafdos de la suspension y un refinado que sale del fondo del contactor,
c) separar continuamente los Ifpidos neutros y/o los compuestos de interes contenidos en la fase rica en CO2 supercntico, y el refinado,
d) se lleva a cabo el proceso que no comprende ninguna etapa para romper las celulas de la biomasa de algas antes de la etapa a).
Dichos lfpidos neutros se eligen en particular entre trigliceridos, digliceridos, monogliceridos, acidos grasos libres y sus mezclas, siendo los lfpidos neutros en particular los acidos grasos w-3. Estos lfpidos neutros y en particular los acidos grasos w-3 son de alto valor anadido.
Por compuestos de interes se entiende en particular antioxidantes, carbohidratos o pigmentos. Dichos compuestos de interes son, por ejemplo, carotenoides, en particular carotenos, como p-caroteno y/o xantofilas, como por ejemplo astaxantina y lutema.
Cuando la suspension es una leche, los compuestos como los minerales (Ca, Na, K, P, ...), los glucidos y las protemas estan presentes en el refinado y se pueden separar del agua, por ejemplo, mediante ultrafiltracion.
Por contactor se entiende cualquier dispositivo que permita una extraccion a contracorriente y la recuperacion de una fase superior (mas ligera) y una fase inferior (mas pesada).
En particular, el contactor es una columna de fraccionamiento o un mezclador decantador.
La biomasa humeda de microalgas o la leche, y el CO2 supercntico se introducen a contracorriente.
Mas precisamente, la biomasa humeda de microalgas o la leche (el alimento) se introduce en la parte superior de la columna de fraccionamiento y el CO2 supercntico se introduce en la parte inferior de la columna de fraccionamiento. La diferencia de gravedad induce los flujos de las dos fases; la biomasa humeda de microalgas o la leche constituye la fase descendente y la fase supercntica constituye la fase ascendente.
En particular, la suspension es una biomasa de microalgas.
La suspension de microalgas puede ser la biomasa de microalgas tal como se recoge (que contiene celulas de microalgas, agua y partmulas de desechos potenciales). Pero, la biomasa de microalgas que se introduce en la columna de fraccionamiento tambien puede ser la biomasa de microalgas recogida que se ha concentrado previamente, por ejemplo, por centrifugacion, filtracion o floculacion-flotacion.
Asf, la biomasa humeda de microalgas que se introduce en la columna de fraccionamiento puede tener una concentracion de microalgas comprendida entre 0,5 y 200 g.l-1, correspondientes respectivamente al contenido de agua comprendido entre 99,95 y 80 % en peso. En particular, estos valores son adecuados a escala de laboratorio, piloto o industrial.
En particular, la suspension es leche.
Por leche se entiende leche de origen animal o vegetal.
Por leche de origen animal se entiende la secrecion lactea de cualquier mairnfero y productos lacteos derivados de la misma como, por ejemplo, leche entera, leche parcialmente desnatada, leche homogeneizada, leche pasteurizada y crema lfquida. En particular, la leche se elige entre leche de vaca, cabra, oveja, bufalo y yegua.
Por leche de origen vegetal se entiende leche de plantas. En particular, la leche se elige entre leche de almendra, anacardo, nuez, coco, arroz, lupino, cacahuete, guisante, avena, espelta, centeno, quinoa, canamo, soja, girasol y sesamo.
La etapa de contacto a) se puede realizar en presencia de un modificador polar.
Por modificador polar se entiende un compuesto polar, que es soluble en dioxido de carbono supercntico y aumenta la polaridad de dicho dioxido de carbono supercntico.
Los modificadores polares son bien conocidos por los expertos en la tecnica y, en particular, se eligen entre alcoholes de cadena corta.
Por alcoholes de cadena corta se entiende alcanos C1-C4 lineales o ramificados sustituidos por un grupo hidroxilo, en particular metanol o etanol.
El uso de un modificador polar puede mejorar o incluso hacer posible la extraccion de compuestos polares de interes. Por ejemplo, cuando la suspension es una biomasa de microalgas y se usa un modificador polar, algunos compuestos polares pueden solubilizarse en la fase fluida, como astaxantina o lutema, y puede mejorarse la extraccion de p-caroteno. En particular, la fraccion de masa del modificador polar en la fase de CO2 supercntico comprende de 0 a 20 %.
Por fase de CO2 supercntico se entiende el CO2 supercntico como se define en la etapa a), y cuando esta presente, el modificador polar y/o el agente de esterificacion.
La etapa de contacto a) tambien se puede realizar en presencia de un agente de esterificacion.
Por agente de esterificacion se entiende un compuesto o composicion reactivos que permite la esterificacion de los lfpidos neutros que llevan un grupo acido carboxflico.
Los agentes de esterificacion son bien conocidos por los expertos en la tecnica y, en particular, se eligen entre alcoholes de cadena corta; alcoholes de cadena corta y un catalizador elegido entre acidos y bases; carbonato de dimetilo; un biocatalizador; y carbonato de dimetilo y un biocatalizador.
Por biocatalizador se entiende en particular una enzima que cataliza o realiza la reaccion de esterificacion.
En particular, el agente de esterificacion es metanol o etanol, y opcionalmente una base como hidroxido o hidroxido de potasio. El agente de esterificacion tambien puede ser carbonato de dimetilo y un biocatalizador como Novozyme 435. En presencia de un agente de esterificacion, que se mezcla con el CO2 supercntico, se puede realizar tanto la extraccion como la transesterificacion de los lfpidos, lo que lleva a la extraccion de los esteres metflicos de los acidos grasos -FAMEs- o esteres etflicos de los acidos grasos -FAEEs-, cuando dicho agente de esterificacion es, por ejemplo, metanol o etanol respectivamente, en presencia o no de un catalizador.
La transformacion de lfpidos neutros en los esteres correspondientes mejora la separacion, ya que los esteres son mas solubles en CO2 supercntico que sus correspondientes lfpidos (gliceridos o acidos grasos libres).
Cuando se mezclan alcoholes de cadena corta con el CO2 supercntico, juegan el papel tanto de un modificador polar como de un agente de esterificacion, dependiendo de la concentracion en alcohol.
Preferiblemente, el proceso se lleva a cabo a una presion comprendida entre 8 y 30 MPa y a una temperatura comprendida entre 35 y 70 °C.
La presion esta por debajo de 30 MPa para asegurar una cierta diferencia entre las densidades de las fases encontradas mientras permite la solubilizacion de los lfpidos neutros y los compuestos de interes en la fase supercntica.
La presion esta por debajo de 70 °C para evitar la degradacion de los compuestos termolabiles.
La relacion en masa [caudal del CO2 supercntico]/[caudal de la suspension] esta comprendida preferiblemente entre 2/1 y 250/1. En particular, estos valores son adecuados independientemente de las dimensiones de la columna (altura y diametro interno) del contactor, mas particularmente a escala de laboratorio, piloto o industrial.
El caudal de CO2 supercntico puede estar comprendido entre 3 y 20 kg.h-1 y el caudal de suspension puede estar comprendido entre 0,08 y 1,5 kg.h'1 para una columna de dos metros de altura con un diametro interno de aproximadamente 20 mm. Estos valores son particularmente adecuados a escala de laboratorio.
El caudal de CO2 supercntico puede ser de aproximadamente 50 kg.h-1 y el caudal de suspension puede ser de aproximadamente 5 kg.h-1 para una columna de 4 metros de altura con un diametro interno de aproximadamente 58 mm. Estos valores son particularmente adecuados a escala piloto.
El caudal de CO2 supercntico puede ser de aproximadamente 600 kg.h-1 y el caudal de la suspension puede ser de aproximadamente 50 kg.h-1 para una columna de 8 metros de altura con un diametro interno de aproximadamente 126 mm. Estos valores son particularmente adecuados a escala industrial.
Cuando el contactor es una columna de fraccionamiento, el contacto entre la alimentacion y la fase supercntica puede mejorarse mediante el uso de un empaquetamiento en la columna de fraccionamiento. De hecho, la columna de fraccionamiento que se usa es preferiblemente una columna de fraccionamiento empaquetada. Las columnas de fraccionamiento empaquetadas permiten aumentar la superficie de contacto entre las fases encontradas, lo que permite una buena transferencia de masa.
En particular, el empaquetamiento de la columna de fraccionamiento se elige entre empaquetamientos aleatorios y empaquetamientos estructurados, mas particularmente los que se venden respectivamente bajo la marca registrada Interpack® o Sulzer®.
Un ejemplo de un empaquetamiento apropiado para la columna de fraccionamiento es un empaquetamiento aleatorio vendido bajo la marca comercial Interpack® 10 mm. Este empaquetamiento tiene una superficie especfica de 580 m2/m3. Otro ejemplo de empaquetamiento es un empaquetamiento estructurado comercializado bajo la marca comercial Sulzer® CY, que puede usarse para columnas industriales.
El empaquetamiento Interpack® de 10 mm es un empaquetamiento de metal (acero inoxidable).
El empaquetamiento Sulzer® CY es un empaquetamiento hecho de material hnbrido de malla.
Gracias a la alta superficie de contacto entre las dos fases y gracias a las propiedades espedficas de transferencia de masa de fluidos supercnticos, el CO2 se difunde facilmente en la masa de pasta de microalgas o la leche y mas especialmente en el interior de las celulas de microalgas, extrayendo asf los compuestos mas solubles. El hecho de que la biomasa de microalgas este en suspension en agua ayudara a la transferencia de los diferentes solutos a traves de las membranas celulares humedas, blandas y potencialmente hinchadas.
La presion y la temperatura que se aplicaran durante el proceso dependeran de la solubilidad de los compuestos que se extraeran de la suspension elegida entre biomasa de microalgas o leche mediante CO2 supercntico. Por ejemplo, se obtiene una buena solubilizacion de lfpidos neutros (no polares) a 60 °C y 30 MPa.
Ademas, la presion y la temperatura que se utilizaran para llevar a cabo el proceso de la invencion tambien dependen de la diferencia entre la densidad de la suspension elegida entre biomasa de microalgas o leche y la densidad de CO2 supercntico. Esta diferencia no debe ser inferior a 150 kg m-3.
Las fases que salen de la parte superior y de la parte inferior de la columna de fraccionamiento fluyen naturalmente por diferencia de gravedad. La fase superior, que es el extracto (o fase mas ligera), contiene principalmente CO2 supercntico mas lfpidos neutros (y/u otros compuestos de alto valor anadido), y bajas cantidades de agua extrafda de la suspension. La fase inferior generalmente se llama el refinado (o fase mas pesada). La fase inferior esta compuesta principalmente por agua, celulas de microalgas, partfculas de desecho y bajas cantidades de CO2, en el caso de la biomasa de microalgas, y principalmente de agua, material solido (glucidos, protemas, minerales, etc.) y bajas cantidades de CO2, en el caso de la leche.
Las dos fases (fases superior e inferior) se recogen continuamente mediante una simple despresurizacion.
Al salir de la columna de fraccionamiento, las fases superior e inferior vuelven a una presion mas baja (que la presion de fraccionamiento) o directamente a la presion ambiente.
Cuando llega a presion ambiente, el CO2 supercntico vuelve al estado gaseoso y los compuestos objetivo se separan espontaneamente del CO2. La fase superior se despresuriza y el CO2 se separa de la fase restante lfquida llamada extracto recogido en un separador. El extracto se compone principalmente de lfpidos neutros (tri-, di- y monogliceridos, asf como de acidos grasos libres), algunos de ellos son compuestos de alto valor anadido (acidos grasos u>-3) y, cuando la suspension es una biomasa de microalgas, de pigmentos y/o antioxidantes lipofilos. El extracto puede contener bajas cantidades de agua. El CO2 se puede reciclar con una tasa de reciclaje por ejemplo del 98 %.
La fase inferior esta despresurizada y el CO2 (contenido en cantidades bastante pequenas) se separa de la fase restante lfquida llamada refinado. El refinado contiene grandes cantidades de agua, celulas de microalgas (cuando la suspension es una biomasa de microalgas) y los diferentes compuestos no solubles en CO2 supercntico.
La separacion entre el extracto y el refinado, y el CO2 supercntico es espontanea y se realiza facilmente mediante una simple despresurizacion.
En la parte superior de la columna, se pueden usar uno o varios separadores. Varios separadores con diferentes condiciones de presion y temperatura pueden permitir una separacion selectiva de los compuestos extrafdos. Como, por ejemplo, los compuestos trigliceridos o acidos grasos u>-3 pueden separarse de los pigmentos. En ese caso, la presion disminuye secuencialmente desde el primer separador hasta los siguientes. Los compuestos menos solubles se recuperaran en el primer separador, mientras que los compuestos mas solubles se recogeran en el ultimo separador.
El uso de un gradiente de presion a lo largo de varios separadores es bien conocido por los expertos en la tecnica y, en particular, se describe por Michel Perrut en "Extraction parfluide supercritique", j2770, Techniques de l'Ingenieur, 1999.
La fase de refinado se puede someter a decantacion para separar las celulas de microalgas de la fase lfquida acuosa.
La columna de fraccionamiento puede comprender varias secciones en las que se pueden aplicar diferentes temperaturas. El reflujo interno inducido puede mejorar la separacion. En ese caso, la alimentacion no se puede introducir en la parte superior de la columna si no en la mitad o entre la mitad y la parte superior. La presion se establecena preferentemente entre 8 y 20 MPa. De hecho, para tales condiciones de presion, se observa el comportamiento retrogrado. Eso significa que la solubilidad del soluto en CO2 supercntico disminuye cuando la temperatura aumenta. Por lo tanto, si la seccion superior esta a una temperatura mas alta que las otras inferiores, el soluto solubilizado en la fase supercntica en las secciones mas bajas, se condensara (ya que seran menos solubles a una presion mas alta) creando un reflujo interno.
El uso de un gradiente de temperatura a lo largo de varias secciones de un contactor, en particular una columna de fraccionamiento, es bien conocido por los expertos en la tecnica y, en particular, lo describe Michel Perrut (ibid.).
Para que el proceso de la invencion se entienda mejor, a continuacion se muestra un ejemplo de su realizacion.
Figuras
La Figura 1 es un diagrama esquematico de una unidad de fraccionamiento a escala de laboratorio que se puede utilizar en el proceso de la invencion. Esta unidad de fraccionamiento incluye una columna empaquetada denominada 1, con un diametro interno de 19 mm y 2 m de altura con una celda de visualizacion (no representada) ubicada en la parte inferior de la columna 1, debajo de la boquilla de inyeccion (no representada) del disolvente (CO2 supercntico). La temperatura de la columna 1 se controla mediante dos camisas de calefaccion independientes, denominadas 2 y 3.
C1: refrigerador; H1, H2: calentadores; P1, P2: Bombas de alta presion, S1: separador; PV: regulador de contrapresion; V1-V7: valvulas - (1) columna; (2), (3): secciones de columna.
La Figura 2 es un diagrama esquematico de una unidad de fraccionamiento a escala piloto o industrial que se puede utilizar en el proceso de la invencion. Esta unidad de fraccionamiento incluye una columna empaquetada denominada 1. La temperatura de la columna 1 se controla por medio de cuatro camisas de calefaccion independientes, denominadas 2-5.
C1, C2: refrigeradores; H1-H4: calentadores; P1, P2: Bombas de alta presion, S1, S2, R2: separadores; R1: tanque intermedio; PV: regulador de contrapresion; V1-V12: valvulas - (1) columna; (2) - (5) secciones de columna.
Ejemplo 1: fraccionamiento supercntico de lfpidos neutros (principalmente trigliceridos y acidos grasos) a partir de una suspension de microalgas
El proceso de la invencion se describira en referencia a la figura 1 adjunta, que es un diagrama esquematico de una unidad de fraccionamiento utilizada en el proceso de la invencion.
Esta unidad de fraccionamiento incluye una columna empaquetada denominada 1 en la figura 1, con un diametro interno de 19 mm y 2 m de altura con una celda de visualizacion (no representada) ubicada en la parte inferior de la columna 1, debajo de la boquilla de inyeccion (no representada) del disolvente (CO2 supercntico).
La columna es capaz de soportar presiones de hasta 30 MPa, y su temperatura (de 35 a 70 °C) se controla mediante dos camisas de calefaccion independientes, denominadas 2 y 3 en la figura 1. La columna se llena con empaquetamiento aleatorio 10 mm Interpack® de VFF (Alemania), con una densidad aparente medida de 588 kg itt3, una superficie espedfica de 580 m'1 y una fraccion de vado (porosidad equivalente) de 0,917 para mejorar la eficiencia de transferencia de masa.
Durante la operacion, el dioxido de carbono que se introduce a traves de una valvula denominada V6 en la figura 1, a 4,5 MPa se enfna a 278 K (5 °C) en un intercambiador de calor de doble tubo, denominado C1 en la figura 1, antes de ser bombeado y luego calentado a la temperatura de trabajo, por un calentador denominado H2 en la figura 1. Una bomba de piston de alta presion, denominada P2 en la figura 1, de Separex (Francia) con una capacidad maxima de 15 lh'1 de dioxido de carbono lfquido y una presion maxima alcanzable de 35 MPa suministra el CO2 supercntico con el caudal adecuado. En este ejemplo, la temperatura de trabajo es de 60 °C y la presion de trabajo es de 25 MPa. Esas condiciones permiten la recuperacion de lfpidos neutros con alta eficiencia de separacion.
Sin embargo, la temperatura puede variar de 35 a 70 °C y la presion puede variar de 10 a 30 MPa.
La relacion de CO2 sobrealimentado en el presente ejemplo vana entre 20 y 150 correspondientes a un caudal de CO2 establecido en 12 kg h'1 y el caudal de alimentacion vana de aproximadamente 0,08 hasta 0,55 kg h'1.
Sin embargo, este caudal de CO2 puede variar de 5 a 15 kg h'1.
Cuando el CO2 supercntico sale de la columna 1, la corriente de cabeza se despresuriza a traves de un regulador de contrapresion, denominado PV en la figura 1, para recuperar el extracto en un separador ciclonico presurizado, denominado S1 en la figura 1. El extracto se calienta utilizando el calentador H1 colocado entre la salida de la columna y el separador para garantizar mantener la temperatura deseada.
La fase rica en CO2 ya no es un fluido supercntico, despues se recicla y se condensa en el refrigerador C1 para reducir el consumo de dioxido de carbono.
Si la separacion entre los compuestos extrafdos y el CO2 no es completa, se puede usar un aparato adicional para purificar la fase rica en CO2. Por ejemplo, se puede usar carbon activado para asegurar la separacion completa de los gases.
En este ejemplo, la concentracion de la biomasa de algas es de 100 g l'1.
Sin embargo, esta concentracion puede variar de 0,5 a 200 g l'1.
La mezcla lfquida que se alimenta mediante una bomba de piston Gilson 307 HPLC, denominada P1 en la figura 1, que tiene una capacidad maxima de 20 ml min'1 (aproximadamente 1,2 kg h'1), a traves de una valvula denominada V1 en la figura 1.
El caudal de CO2 supercntico se controla con un caudalfmetro de masa Rheonik® RHE 14 (Alemania) (no representado en la figura 1), mientras que el caudal de alimentacion de la biomasa de algas se controla directamente mediante la velocidad de la bomba P1.
El extracto que contiene lfpidos neutros y el refinado se recogen desde la parte inferior del separador ciclonico S1 y de la columna 1, respectivamente, mediante regulacion manual de las valvulas correspondientes, denominadas V2 y V7 en la figura 1.
La biomasa de microalgas se introduce en la parte superior de la columna 1 a traves de una bomba denominada P1 y una valvula denominada V1 en la figura 1.
El disolvente supercntico (CO2 supercntico) se introduce en la parte inferior de la columna (1).
Asf, el CO2 supercntico y la biomasa de algas circulan en la columna a contracorriente. El CO2 supercntico solubiliza todos o parte de los lfpidos neutros y/o los productos con un alto valor anadido como pigmentos o antioxidantes. Si se usa dioxido de carbono puro, los lfpidos neutros son los compuestos mas solubles y seran "extrafdos" preferentemente de las celulas de algas. Esos lfpidos neutros pueden ser tri-, di- o monogliceridos, asf como acidos grasos libres. Incluso si se utiliza CO2 supercntico puro, ya que el agua puede actuar como un codisolvente, el p-caroteno tambien se puede solubilizar en la fase ligera. Si se agrega un modificador polar (etanol, por ejemplo) al CO2 supercntico, algunos compuestos polares mas se solubilizaran en la fase fluida, como la astaxantina o la lutema, y se mejorara la extraccion de p-caroteno.
La biomasa de algas, a partir de la cual se extrajeron los lfpidos neutros y los compuestos de interes, se recupera en la parte inferior de la columna a traves de una valvula, denominada V7 en la figura 1.
En el presente caso, ya que el caudal de alimentacion vana de 0,08 hasta 0,55 kg h-1, se puede recuperar una cantidad de lfpidos neutros que vana de 16 a 100 g despues de una hora de produccion para una biomasa que contiene 20 % en peso (de materia seca) de lfpidos neutros y para una recuperacion completa. Esas cantidades pueden ser tan altas como 10 kg (de lfpidos neutros) por hora de produccion a mayor escala, por ejemplo, con una columna de 8 m de altura y con un diametro interno de 126 mm.
Cuando el CO2 supercntico se despresuriza, vuelve a su estado gaseoso, de modo que el aceite que contiene los lfpidos y cualquier compuesto de interes se separan espontaneamente.
En el presente caso, el aceite contema 20 % en peso (de materia seca) de lfpidos neutros y hasta 2 % en peso (de materia seca) de compuestos polares (antioxidantes).
Los gliceridos (tri-, di- y mono-), los acidos grasos libres, los antioxidantes y los otros compuestos de interes se pueden separar entre sf.
Los trigliceridos se separan de los antioxidantes utilizando diferentes separadores con diferentes condiciones de presion y temperatura. Como por ejemplo, se pueden establecer las condiciones de operacion del primer separador en 20 MPa y 40 °C permitiendo la recuperacion de pigmentos. Se pueden establecer las condiciones operativas del segundo separador a 6 MPa y 40 °C, permitiendo la recuperacion de gliceridos.
Ejemplo 2 : Deslipidacion de la leche
Dependiendo de su origen, la leche esta constituida por aproximadamente 87 % de agua y aproximadamente 13 % de extracto seco. El extracto seco representa aproximadamente 130 g.l-1 y contiene un promedio de 35 a 45 g de grasa. Aproximadamente el 98,5 % de la fraccion grasa son lfpidos simples en suspension: 95 a 96 % son trigliceridos, 3 % son digliceridos, el resto son monogliceridos.
Dado que el contenido de agua y la composicion de los lfpidos neutros son casi iguales para la suspension de leche y microalgas, el aparato, el metodo y las condiciones operativas expuestas en el ejemplo 1 se pueden aplicar para ambos tipos de alimentos.
Como por ejemplo, la temperatura de trabajo en la columna se fija en 60 °C y la presion de trabajo es 25 MPa.
La relacion en masa del CO2 sobrealimentado en el presente ejemplo (por ejemplo, para una columna de 2 m de altura) vana entre 20 y 150 correspondientes a un caudal de CO2 establecido en 12 kg.h-1 y el caudal de alimentacion vana de 0,08 hasta 0,55 kg.h'1.
El extracto esta constituido por la totalidad de lfpidos neutros y el refinado contiene agua y material solido (glucidos, protemas, minerales, ...). La separacion de la materia seca y el agua se puede realizar por ultrafiltracion.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Un proceso de fraccionamiento de una suspension elegida entre biomasa de microalgas o leche, que comprende las siguientes etapas:
a) poner en contacto la suspension con un disolvente que consiste en CO2 supercntico en un contactor, se introducen la suspension y el CO2 supercntico a contracorriente,
b) recuperar continuamente una fase rica en CO2 supercntico que sale de la parte superior del contactor, despues de ponerse en contacto con la suspension, la fase rica en CO2 supercntico que contiene lfpidos extrafdos de la suspension y un refinado que sale del fondo del contactor,
c) separar continuamente los lfpidos neutros y/o los compuestos de interes contenidos en la fase rica en CO2 supercntico, y el refinado,
d) se lleva a cabo el proceso que no comprende ninguna etapa para romper las celulas de la biomasa de algas antes de la etapa a).
2. El proceso de la reivindicacion 1, en donde la suspension es una biomasa de microalgas, teniendo dicha biomasa de microalgas una concentracion de microalgas comprendida entre 0,5 y 200 g.l-1 de microalgas.
3. El proceso de la reivindicacion 1, en donde la suspension es leche, siendo dicha leche de origen animal o vegetal.
4. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el contactor es una columna de fraccionamiento, en particular una columna de fraccionamiento empaquetada, o un mezclador decantador.
5. El proceso de la reivindicacion 4, en donde el empaquetamiento de la columna de fraccionamiento se elige entre empaquetamientos aleatorios y empaquetados estructurados.
6. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el fraccionamiento se lleva a cabo a una presion comprendida entre 8 y 30 MPa y a una temperatura comprendida entre 35 y 70 °C.
7. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, llevado a cabo con la relacion en masa [caudal CO2 supercntico]/[caudal de suspension] comprendida entre 2/1 y 250/1.
8. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, llevado a cabo con:
- el caudal de CO2 supercntico comprendido entre 3 y 20 kg h-1 y el caudal de suspension comprendido entre 0,08 y 1,5 kg h-1;
- el caudal de CO2 supercntico de aproximadamente 50 kg h-1 y el caudal de suspension de aproximadamente 5 kg h-1; o
- el caudal de CO2 supercntico de aproximadamente 600 kg h-1 y el caudal de suspension de aproximadamente 50 kg h-1.
9. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el CO2 supercntico separado se recircula en la columna de fraccionamiento.
10. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde los lfpidos neutros se eligen entre trigliceridos, digliceridos, monogliceridos, acidos grasos libres y sus mezclas, siendo los lfpidos neutros en particular acidos grasos w-3.
11. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde los compuestos de interes son antioxidantes, carbohidratos o pigmentos.
12. El proceso de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la etapa de contacto a) se realiza en presencia de un modificador polar y/o un agente de esterificacion.
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