Процес със свръхкритичен флуид във фармацевтичната, козметичната и хранително-вкусовата промишленост

В областта на биотехнологиите, преработката все повече и повече се извършва с флуиди в свръхкритично агрегатно състояние.

Предимството на тези процеси е в използването на разтворители, които са екологично чисти и не увреждат продукта – основно въглероден диоксид. Изискванията на фармацевтиката и биотехнологиите се изпълняват чрез работа при ниски температури и умерени налягания (внимателно боравене с продукта).

Изискванията за дозиращите и мембранни помпи са много специфични в тези приложения.

Решение

Дозиращите и мембранните технологични помпи LEWA са много добре пригодени за свръхкритични процеси, тъй като те отговарят на всички необходими изисквания.

Предимства на помпите LEWA:

  • Херметично затворени
  • Конфигурации с помпи за високо налягане и техните периферни устройства за течни газове (хладилна техника)
  • Подходящи за лекоподвижни, несмазочни течности
  • Висока експлоатационна надеждност
  • Слабо износване, почти няма замърсяване с частици поради минималното движение на частите на помпената глава
  • Лесни за почистване, предлагат се в изпълнение за работа с хранителни продукти
  • Възможност за хигиенично изпълнение за фармацевтични приложения (електрополирани с Ra < 0,5 μm, ASME, BPE)
  • Монтаж в площи с изисквани за добра производствена практика/чисти стаи
  • Материалът отговаря на FDA (GRAS: общопризнат като безвреден)
  • Възможен е монтаж в потенциално взривоопасни зони
  • Оптимален материал за главата на помпата – например Hastelloy за силно разяждащи флуиди
  • Различни геометрии на свързване
  • Предлагат се клапани по поръчка
  • Документация за квалификация/валидиране
  • Изпитани за почистване на полупроводникови пластини (Fraunhofer IPA Tested Device®)

Трябва да се отбележи, че въглеродният диоксид трябва да бъде в течно състояние, за да се пренася. Това не е целесъобразно в газообразно състояние поради неговата свиваемост.

Области на приложение

Дозиращи и мембранни помпи LEWA се използват успешно в следните процеси:

  • Технологични процеси за извличане със свръхкритичен CO2 (извличане със свръхкритичен флуид – SFE) – например декофеинизация, обезмасляване, фитоекстракция, както и извличане от маслодайни култури, рибено масло омега, есенции и подправки
  • Свръхкритична препаративна течна хроматография (свръхкритична течна хроматография (SFC)), както и отделяне на оптично активни вещества
  • Реакции със свръхкритични флуиди (SFR)
  • Образуване на частици (напр. частици от газово наситени разтвори (PGSS)), като процес на инжектиране под високо налягане за пулверизиране на мазнина, тестени изделия и т.н.
  • Процеси за пречистване – например технологично-интегрирана сепарация на вещества, отстраняване на пестициди (мазнина от вълна, ланолин)
  • Разграждане и обезвреждане на клетки (бавна стерилизация)

Промишлени приложения за свръхкритичен CO2

Supercritical fluids, CO2 Applications

Принцип на процеса PGSS:

  1. Подготовка и стапяне на два реагента 1 и 2
  2. Подаване и сгъстяване с помпи LEWA за високо налягане P1, P2 и P3
  3. Смесване на двата реагента със свръхкритичен флуид в статичен смесител (SM)
  4. Декомпресиране в пулверизационна кула (SP) през дюза
  5. Образуване на капчици
  6. Охлаждане на капчиците и образуване на частици
  7. Създаване на прахообразно вещество в пулверизационната кула с циклон (ZK)

Илюстрация: Принцип на процеса PGSS

Източник: Катедра „Технологии за производство, пренасяне и формиране на частици“, Бохумски университет

 

Extraction of supercritical fluids, Process scheme

Основна информация

Свръхкритичен флуид е вещество, чиято температура и налягане надвишават критичните си стойности едновременно (вижте диаграмата за CO2).

Критична температура е температурата, над която веществото вече не може да остане течност, независимо от нивото на налягането.

Критично налягане е налягането, над което веществото вече не може да образува газ, независимо от температурата.

Свръхкритичните флуиди притежават плътността и добрите свойства на разтваряне на течностите, както и вискозитета, добрата свиваемост и дифузия на газовете.

Поради добрите си свойства на смесване и пренос на маса, те се класифицират като флуид.

Важни предимства на свръхкритичните флуиди:

  • Безопасни, икономични, екологосъобразни, нетоксични
  • Могат да заменят органичните разтворители
  • Добро влияние върху леки промени в работните условия
  • Работните условия с ниска температура и налягане ги правят привлекателни за научно-изследователска дейност във фармацевтиката и биотехнологиите.

Критерии за избор на правилния свръхкритичен флуид

  • Физико-химични свойства на желаната смес
  • Задача на разтворителя в процеса по отношение на разтворимостта
  • Специфично приложение
  • Безопасност, особено по отношение на запалимост, фазово поведение в зависимост от експлоатационните условия
  • Себестойност на флуида
  • Себестойност на оборудването

Най-често използваният свръхкритичен флуид е CO2.

Свойства на въглеродния диоксид:

  • Ниска критична температура (31,1°C)
  • Умерено критично налягане (73 bar)
  • Незапалим
  • Нетоксичен
  • Смесва се с органични разтворители
  • Възстановим след преработка
  • Разпръсква се по-бързо от традиционните флуидни разтворители
  • Статут на „общоприет като безвреден“ (GRAS)
  • Одобрен от FDA за употреба в хранителни и фармацевтични продукти
  • Екологично чист
  • Икономически ефективен

Продукти

Мембранна дозираща помпа LEWA ecoflow

LEWA ecoflow diaphragm metering pump

Мембранната дозираща помпа ecoflow® от LEWA е всестранно надарена – тя може да се използва във всички отрасли за дозиране и смесване.

Санитарно-хигиенна LEWA ecoflow

LEWA ecoflow sanitary food pump

Мембранната дозираща помпа ecoflow® в санитарно-хигиенно изпълнение е идеалната помпа за хранителни и фармацевтични продукти.

Механична мембранна дозираща помпа LEWA ecodos

LEWA ecodos mechanical diaphragm pump

Механичната мембранна дозираща помпа ecodos® от LEWA е подходяща за всички задачи за пренасяне и дозиране в диапазона на ниските налягания.

Микродозираща помпа LEWA FC

LEWA micrometering pump FC

Най-малките дебити и прецизното дозиране правят микродозиращите помпи LEWA от серия FC първи избор за лабораторни помпи.

Технологична мембранна помпа LEWA ecoflow

LEWA high pressure pump for process engineering

Технологичната мембранна помпа LEWA ecoflow е шампионът сред новаторските и универсални технологични помпи за процеси с високо налягане.

Технологична помпа LEWA triplex

LEWA triplex high pressure pump for process engineering

LEWA triplex е най-компактната технологична помпа в света за процеси с високо налягане във всички отрасли на промишлеността. Обърнете се към нас – ще се радваме да помогнем!

Производствени инсталации

LEWA metering and mixing system

LEWA разработва цялостни системи за дозиране, смесване и зареждане на флуиди. Свържете се с нас и ни позволете да ви консултираме!

Дозиращи системи по спецификация на клиента

LEWA metering system

LEWA ще ви осигури дозиращи системи, конструирани по вашите спецификации. Доверете се на 60-годишния опит в дозиращите технологии за различни отрасли.

Смесителна технология Chemineer

Chemineer agitators

Chemineer смесваща технология. Миксерите на Chemineer предлагат широк спектър от турбинни миксери до бъркачки, които са приложими в почти всички процеси, изискващи разбъркване на течности или газ.

Лице за контакт

  • Sales Office Bulgaria
  • LEWA NIKKISO Austria GmbH – Technical office Sofia
  • +359 2 8654088
  • office@lewa-bg.com

Намерете най-подходящата серия продукти с помощта на навигатора.

Навигатор за помпи

Не пропускайте нито една новина. Абонирайте се за нашия бюлетин.

Регистрирайте се още сега