Procédés impliquant des fluides supercritiques dans les domaines pharmaceutique, cosmétique et alimentaire

Dans les secteurs des sciences de la vie, on travaille de plus en plus avec des fluides présentant des états physiques supercritiques.

L’avantage de ces procédés réside dans l’utilisation de solvants écologiques et sans impact négatif sur le produit, notamment du dioxyde de carbone. L’utilisation de températures basses et de pressions modérées est d’ailleurs avantageuse dans le secteur pharmaceutique et biotechnologique (pas de risque d’altération du produit).

Les exigences auxquelles doivent répondre les pompes doseuses et pompes de process à membrane sont très spécifiques dans ces applications.

Solution

Les pompes doseuses et pompes de process à membrane de LEWA conviennent très bien pour les procédés supercritiques, étant donné qu’elles répondent à toutes les exigences importantes.

Avantages des pompes de LEWA :

  • Étanchéité hermétique
  • Conception de pompes à haute pression et de leur équipement périphérique pour les gaz liquides (équipement de refroidissement)
  • Adaptées aux fluides liquides et non lubrifiants
  • Grande sûreté de fonctionnement
  • Faible usure, pratiquement pas de contamination par des particules en raison du faible nombre de parties mobiles dans la tête de pompe
  • Faciles à nettoyer, une version alimentaire est disponible
  • Version « hygienic » possible pour les applications pharmaceutiques (Ra < 0,5 μm, électropolissage, ASME BPPE, EHEDG)
  • Installation dans les zones de bonnes pratiques de fabrication/salles blanches
  • Matériaux conformes aux prescriptions de la FDA (GRAS : Generally Recognized As Safe)
  • Installation possible dans les zones présentant un risque d’explosion
  • Matériau de tête de pompe optimal disponible, par ex. Hastelloy, pour les milieux hautement corrosifs
  • Large choix de connexions
  • Clapets spéciaux disponibles
  • Documentation relative à la qualification/validation
  • Testées pour le nettoyage de plaquettes de silicium (Fraunhofer IPA Tested Device®)

Remarque : le dioxyde de carbone doit se trouver à l’état liquide afin de pouvoir être pompé. À l’état gazeux, ce n’est pas judicieux en raison de la compressibilité du gaz.

Domaines d’application

Les pompes doseuses et de process à membrane de LEWA sont employées avec succès dans les procédés suivants :

  • Procédés d’extraction avec du CO2 supercritique (Supercritical Fluid Extraction, SFE), comme la décaféinisation, le dégraissage, la phytoextraction ainsi que l’extraction de graines oléagineuses, d’huile de poisson oméga, d’arômes et d’épices
  • Chromatographie liquide préparative supercritique (Supercritical Fluid Chromatography, SFC), ainsi que la séparation de substances optiquement actives
  • Réaction en phase liquide supercritique (Supercritical Fluid Reactions, SFR)
  • Formation de particules (par ex. Particles from Gas Saturated Solutions, PGSS), comme le procédé de pulvérisation à haute pression pour la pulvérisation de graisses, de produits de boulangerie, etc.
  • Procédés d’épuration, par ex. la séparation intégrée dans le processus de substances définies, telles que des pesticides (suint, lanoline, etc.)
  • Désintégration cellulaire, inactivation (stérilisation douce)

Applications industrielles scCO2

Supercritical fluids, CO2 Applications

Principe du procédé PGSS :

  1. Mise en température et fusion de deux produits réactifs 1 et 2
  2. Ajout et compression avec des pompes haute pression LEWA P1, P2 et P3
  3. Mélange des deux réactifs avec un fluide supercritique dans un mélangeur statique (SM)
  4. Décompression dans une tour de séchage (SP) par une buse
  5. Formation de gouttelettes
  6. Refroidissement des gouttelettes et formation de particules
  7. Obtention de la poudre dans la tour de séchage avec cyclone (ZK)

Graphique : Principe du procédé PGSS

Source : Département des procédés techniques, des processus de transport et de conception/technologie des particules, université de Bochum

 

Extraction of supercritical fluids, Process scheme

Informations générales

Un « fluide supercritique » est une substance dont la température et la pression dépassent simultanément leur point critique (cf. diagramme du CO2).

La température critique est la température au-delà de laquelle la substance ne peut plus être liquide, indépendamment de la pression.

La pression critique est la pression au-delà de laquelle la substance ne peut plus être gazeuse, indépendamment de la température.

Les fluides supercritiques présentent la densité et la bonne solubilité des liquides ainsi que la viscosité, la bonne compressibilité et la diffusivité des gaz.

En raison de leurs bonnes caractéristiques en matière de mélange et de transfert massique, ils sont classés parmi les fluides.

Principaux avantages des fluides supercritiques :

  • Sûrs, économiques, écologiques, non toxiques
  • Peuvent remplacer les solvants organiques
  • Modulation aisée de leur effectivité au moyen de changements minimes des conditions de service
  • Les conditions de service à basse température et faible pression les rendent intéressants pour la recherche et le développement dans les domaines pharmaceutique et biotechnologique.

Critères de sélection du fluide supercritique adéquat :

  • Propriétés physico-chimiques du mélange souhaité
  • Fonction du solvant dans le procédé en termes de solubilité
  • Application spécifique
  • Sécurité, notamment sur le plan de l’inflammabilité, comportement de phase dans les conditions de fonctionnement
  • Coût du fluide
  • Coût de l’équipement

Le fluide supercritique le plus employé est le CO2.

Caractéristiques du dioxyde de carbone :

  • Faible température critique (31,1 °C)
  • Pression critique modérée (73 bar)
  • Non inflammable
  • Non toxique
  • Peut être mélangé à des solvants organiques
  • Récupérable après le process
  • Se diffuse plus rapidement que les solvants liquides classiques
  • Statut GRAS
  • Autorisé par la FDA pour une utilisation dans les industries alimentaire et pharmaceutique
  • Écologique
  • Peu onéreux

Produits

Pompe doseuse à membrane LEWA ecoflow

LEWA ecoflow diaphragm metering pump

La pompe doseuse à membrane ecoflow® LEWA est un véritable multi-talent dans le domaine du dosage et du mélange et peut être utilisée dans tous les secteurs.

LEWA ecoflow sanitary/hygienic

LEWA ecoflow sanitary food pump

La pompe doseuse à membrane ecoflow® dans la version sanitary/hygienic est la pompe idéale pour les produits alimentaires et pharmaceutiques.

Pompe à membrane à commande mécanique LEWA ecodos

LEWA ecodos mechanical diaphragm pump

La pompe doseuse à membrane à commande mécanique ecodos® de LEWA convient pour réaliser tous les pompages et dosages à basse pression.

Pompes micro-doseuses LEWA FC

LEWA micrometering pump FC

La faiblesse de leur débit et la précision de leur dosage font des pompes micro-doseuses LEWA de la série FC les pompes de premier choix pour les laboratoires.

Pompes de process à membrane LEWA ecoflow

LEWA high pressure pump for process engineering

Les pompes de process à membrane LEWA ecoflow arrivent en tête des pompes de process universelles de pointe pour les procédés techniques haute pression.

Pompe de process LEWA triplex

LEWA triplex high pressure pump for process engineering

Nos pompes LEWA triplex sont les pompes de process à membrane les plus compactes au monde pour les procédés à haute pression dans tous les secteurs industriels. N’hésitez pas à nous contacter, nous serons ravis de vous aider !

Installations spécifiques au client

LEWA metering and mixing system

Chez LEWA, nous développons des systèmes personnalisés complets pour le dosage, le mélange et le remplissage de fluides. N’hésitez pas à nous contacter, nous serons ravis de vous aider !

Systèmes de dosage personnalisés

LEWA metering system

Nous sommes en mesure de concevoir un système de dosage personnalisé qui répondra à toutes vos exigences. Vous pouvez vous fier à notre longue expérience acquise au fil de nos 60 années d’évolution technologique en matière de dosage pour différents secteurs.

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