Solutions pour l'extraction avec des fluides supercritiques
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: Extraction et autres processus supercritiques avec les pompes LEWA
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
Principe du procédé PGSS :
- Mise en température et fusion de deux produits réactifs 1 et 2
- Ajout et compression avec des pompes haute pression LEWA P1, P2 et P3
- Mélange des deux réactifs avec un fluide supercritique dans un mélangeur statique (SM)
- Décompression dans une tour de séchage (SP) par une buse
- Formation de gouttelettes
- Refroidissement des gouttelettes et formation de particules
- 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
Contexte des fluides supercritiques
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
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