Mejora de procesos de extracción con gases densos: ultrasonidos de potencia

El  proyecto coordinado USTRAMAS se centra en el estudio y la aplicación eficiente de los ultrasonidos de potencia (HPU) para la mejora de dos importantes procesos específicos la liofilización a presión atmosférica (AFD) y la extracción con gases densos, evaluando el efecto sobre los parámetros de calidad del producto y sobre la estructura de materiales procesados por cualquiera de las dos técnicas. Para ello, el proyecto cuenta con la participación de cuatro entidades de investigación: CSIC, UPVA, ainia centro tecnológico y UIB.

Resultados

El grupo de investigación de ainia centro tecnológico, en el subproyecto USDEG,  se centra específicamente en la investigación profunda del efecto de los nuevos dispositivos de ultrasonidos de potencia sobre gases densos como medios de transferencia de materia sobre un amplio intervalo de condiciones operativas. Concretamente:
– diseñar una instalación para ensayar el estudio del efecto de los ultrasonidos sobre los medios de gases densos para procesos de extracción.
– ensayar y calibrar los nuevos transductores para procesos con gases densos hasta presiones de 500 bar y volúmenes de proceso de hasta 20 L.
– describir el efecto de los ultrasonidos de alta potencia en los fenómenos de transferencia de materia y parámetros de procesos de extracción con gases densos.
– modelizar la aplicación de ultrasonidos de alta potencia en procesos de extracción con gases densos.

Descripción

Los ultrasonidos de potencia (HPU) se consideran en estos momentos como una tecnología emergente, innovadora, capaz de reducir el consumo energético y respetuosa con el medio ambiente que está despertando un gran interés en sectores tales como las industrias alimentaria, farmacéutica, química, etc., en donde se necesita de una energía limpia y eficiente para mejorar y/o producir efectos específicos.

Una de las principales características de los HPU es su capacidad para mejorar los procesos de transferencia de masa mediante una serie de mecanismos activados por los efectos no lineales de las ondas ultrasónicas de elevada amplitud. Dichos mecanismos incluyen corrientes, difusión, agitación, implosiones, compresiones y dilataciones, turbulencia, inestabilidades en las interfases, etc.

Objetivos

El objetivo global del proyecto coordinado USTRAMAS.USDEG es modelar y estudiar experimentalmente el efecto de los ultrasonidos de potencia sobre dos tipos de procesos de transferencia de materia. De este modo, se está estudiando la aplicación de la energía ultrasónica sobre dos tipos de procesos industriales innovadores (la liofilización a presión atmosférica y la extracción mediante gases densos) y los efectos sobre la microestructura y la calidad final sobre los materiales procesados. Para lograr estos objetivos se requiere la coordinación de un equipo técnico multidisciplinar, compuesto por los profesionales de las cuatro entidades participantes.

El logro de los objetivos previstos requiere del desarrollo de nuevos sistemas ultrasónicos expresamente adaptados al medio a tratar así como de un detallado estudio experimental sobre los mecanismos y efectos que son generados. El uso de gases densos (DG) como agentes extractores, especialmente en extracción supercrítica (SFE) ha despertado un amplio interés durante años. En particular, el dióxido de carbono en condiciones supercríticas se considera actualmente como buen disolvente debido a que no es tóxico, es reciclable, barato, relativamente inerte y no inflamable.

El uso de los HPU representan una forma eficaz para acelerar este proceso como ha sido demostrado por el trabajo pionero de los cuatro grupos participantes en este proyecto (CSIC, UPVA, AINIA, UIB). En el momento actual, los mecanismos del proceso deben ser estudiados en profundidad para mejorar su implementación experimental. Todo esto tiene que ser completado con los correspondientes modelos que simulen los nuevos procesos. Finalmente, se llevara a cabo una evaluación preliminar de los beneficios económicos de los nuevos procesos.

Programa de financiación

El proyecto titulado "USTRAMAS.USDEG: Estudio del efecto de los ultrasonidos de potencia en procesos de transferencia de materia. Mejora de procesos de extracción con gases densos", está financiado por el subprograma de Proyecto de Investigación Fundamental no orientada dentro del Programa de investigación Fundamental del Plan Nacional de I+D+I (2008-2011) del Ministerio de Ciencia e Innovación  y por el Fondo  Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Para más información
Para más información sobre los proyectos de investigación de ainia en fluidos supercríticos, mándenos un e-mail a informacion@ainia.es, o llame al departamento comercial de ainia (96 305 25 05).