ANÁLISE NUMÉRICA DA INFLUÊNCIA DA GEOMETRIA DO CAPILAR DE INJEÇÃO NO PROCESSO ANTISSOLVENTE SUPERCRÍTICO (SAS)

ANÁLISE NUMÉRICA DA INFLUÊNCIA DA GEOMETRIA DO CAPILAR DE INJEÇÃO NO PROCESSO ANTISSOLVENTE SUPERCRÍTICO (SAS)

ALMEIDA, R. A.; MEIER, H. F.; NORILER, D.; CABRAL, V. F.; CARDOZO-FILHO, L.; REZENDE, R. V. P.

Artigo:

Processos como o SAS (Supercritical Antisolvent) que empregam CO2 em estado supercrítico como antissolvente permitem a precipitação de uma variedade de produtos em escala nanométrica da indústria farmacêutica e de alimentos. Pouco ainda se conhece à respeito do impacto dos parâmetros do processo como a geometria do capilar de injeção no tamanho e forma das partículas precipitadas. Um modelo matemático foi proposto e o código ANSYS FLUENT foi empregado para a sua solução. Em uma aproximação bidimensional, capilares de dois comprimentos e dois diâmetros distintos foram testados a fim de verificar sua influência no comportamento fluidodinâmico da mistura supercrítica e consequentemente no tamanho e na forma das partículas cristalizadas. A partir da análise das variáveis velocidade, intensidade de turbulência e variância da fração de mistura observou-se que a configuração do tubo capilar de menor diâmetro e maior comprimento oferece condições para um processo de mistura mais eficiente.

Processos como o SAS (Supercritical Antisolvent) que empregam CO2 em estado supercrítico como antissolvente permitem a precipitação de uma variedade de produtos em escala nanométrica da indústria farmacêutica e de alimentos. Pouco ainda se conhece à respeito do impacto dos parâmetros do processo como a geometria do capilar de injeção no tamanho e forma das partículas precipitadas. Um modelo matemático foi proposto e o código ANSYS FLUENT foi empregado para a sua solução. Em uma aproximação bidimensional, capilares de dois comprimentos e dois diâmetros distintos foram testados a fim de verificar sua influência no comportamento fluidodinâmico da mistura supercrítica e consequentemente no tamanho e na forma das partículas cristalizadas. A partir da análise das variáveis velocidade, intensidade de turbulência e variância da fração de mistura observou-se que a configuração do tubo capilar de menor diâmetro e maior comprimento oferece condições para um processo de mistura mais eficiente.

Palavras-chave:

DOI: 10.5151/chemeng-cobeq2014-2090-15857-138086

Referências bibliográficas

• [1] ALMEIDA, R. A., REZENDE, R. V. D. P., MEIER, H. F., CABRAL, V. F., NORILER, D., FILHO, L. C. Andamp; GUIRARDELLO, R. 2012. Modelagem Fluidodinâmca e Solução Numérica do Escoamento de Fluido Supercrítico Aplicados à Produção de Nanopartículas. XIX Congresso Brasileiro de Engenharia Química. Búzios-RJ. CARDOSO, M. A. T., CABRAL, J. M. S., PALAVRA, A. M. F. Andamp; GERALDES, V. 2008. CFD analysis of supercritical antisolvent (SAS) micronization of minocycline hydrochloride. The Journal of Supercritical Fluids, 47, 247-258.
• [2] CUSHMAN-ROISIN, B. 2013. Environmental Fluid Mechanics, United States of America, John Wiley Andamp; Sons, Inc. 1 Processador: Intel(R) Core(TM) i5-2450M CPU @2.5GHz com velocidade de 2.50 GHz, memória (RAM) de 4Gb com sistema operacional Windows 7, 64 bits. Área temática: Fenômenos de Transporte e Sistemas Particulados 7DE MARCO, I. Andamp; REVERCHON, E. 2011. Influence of pressure, temperature and concentration on the mechanisms of particle precipitation in supercritical antisolvent micronization. The Journal of Supercritical Fluids, 58, 295-302.
• [3] ERRIGUIBLE, A., FADLI, T. Andamp; SUBRA-PATERNAULT, P. 2013a. A complete 3D simulation of a crystallization process induced by supercritical CO2 to predict particle size. Computers Andamp; Chemical Engineering, 52, 1-9.
• [4] ERRIGUIBLE, A., LAUGIER, S., LATÉ, M. Andamp; SUBRA-PATERNAULT, P. 2013b. Effect of pressure and non-isothermal injection on re-crystallization by CO2 antisolvent: Solubility measurements, simulation of mixing and experiments. The Journal of Supercritical Fluids, 76, 115-125.
• [5] FRANCESCHI, E., DE CESARO, A. M., FEITEN, M., FERREIRA, S. R. S., DARIVA, C., KUNITA, M. H., RUBIRA, A. F., MUNIZ, E. C., CORAZZA, M. L. Andamp; OLIVEIRA, J. V. 2008. Precipitation of β-carotene and PHBV and co-precipitation from SEDS technique using supercritical CO2. The Journal of Supercritical Fluids, 47, 259-269.
• [6] HENCZKA, M. B., JERZY. Andamp; SHEKUNOV, B. Y. 2005. Particle formation by turbulent mixing with supercritical antisolvent. Chemical Engineering Science, 60, 2193- 2201.
• [7] JERZY, BORIS, S., MAREK, H. Andamp; BALDYGA 2004. Fluid Dynamics, Mass Transfer, and Particle Formation in Supercritical Fluids. Supercritical Fluid Technology for Drug Product Development. Informa Healthcare. PETIT-GAS, T., BOUTIN, O., RASPO, I. Andamp; BADENS, E. 2009. Role of Hidrodynamics in Supercritical Antisolvent Process. The Journal of Supercritical Fluids, 7.
• [8] POLING, B. E., PRAUSNITZ, J. M. Andamp; O’CONNELL, J. P. 2004. The Properties of Gases and Liquids, McGraw-Hill Companies. REVERCHON, E., ADAMI, R., CAPUTO, G. Andamp; DE MARCO, I. 2008. Spherical microparticles production by supercritical antisolvent precipitation: Interpretation of results. The Journal of Supercritical Fluids, 47, 70-84.
• [9] ROSSMANN, M., BRAEUER, A., DOWY, S., GALLINGER, T. G., LEIPERTZ, A. Andamp; SCHLUECKER, E. 2012. Solute solubility as criterion for the appearance of amorphous particle precipitation or crystallization in the supercritical antisolvent (SAS) process. The Journal of Supercritical Fluids, 66, 350-358.
• [10] SIERRA-PALLARES, J., MARCHISIO, D. L., PARRA-SANTOS, M. T., GARCÍA-SERNA, J., CASTRO, F. Andamp; COCERO, M. J. 2012. A computational fluid dynamics study of supercritical antisolvent precipitation: Mixing effects on particle size. AIChE Journal, 58, 385-398.
• [11] TENORIO A., G. M. D., PEREYRA C.M., MARTINEZ DE LA OSSA E.J. 2007. Relative importance of the operating conditions involved in the formation of nanoparticles of ampicillin by supercritical antisolvent precipitation. Ind. Eng. Chem., 46.
• [12] WILCOX, D. С. 1993. Turbulence Modeling for CFD La Canada, California DCW Industries.

Como citar:

ALMEIDA, R. A.; MEIER, H. F.; NORILER, D.; CABRAL, V. F.; CARDOZO-FILHO, L.; Ricardo Rezende; "ANÁLISE NUMÉRICA DA INFLUÊNCIA DA GEOMETRIA DO CAPILAR DE INJEÇÃO NO PROCESSO ANTISSOLVENTE SUPERCRÍTICO (SAS)", p-6482-6489. In: Anais do XX Congresso Brasileiro de Engenharia Química - COBEQ 2014 [= Blucher Chemical Engineering Proceedings, v.1, n.2]. São Paulo: Blucher, 2015.
ISSN 23591757, DOI 10.5151/chemeng-cobeq2014-2090-15857-138086