Procedimientos mecánicos

En este grupo se pueden incluir la encapsulación por atomización, me- diante fluidos en condiciones supercríticas, por inyección coaxial turbulenta, y por co-extrusión (Baxter, 1974; Benita, 1996; Galán et al., 2005; Gutcho, 1972; Gutcho, 1976; Lim, 1984; Whateley, 1992). La mayor ventaja de todos estos procedimientos es el de poder ser utilizados a escala industrial.

(i) Encapsulación por atomización:

- Recubrimiento por atomización en lecho fluidizado. Las partículas de prin- cipio activo que se quieren encapsular se mantienen en suspensión en un lecho fluido dentro de una cámara con temperatura y humedad controla-

lución de recubrimiento, que contiene el polímero, se atomiza dentro de la cámara y va recubriendo la superficie de las partículas de la sustancia activa. La cubierta de las cápsulas se va solidificando por la acción del aire en el propio lecho.

Esta técnica está destinada a la encapsulación de partículas sólidas (granulados y cristales) mediante la utilización de celulosas, derivados metacrílicos, etc.

- Atomización y secado (“Spray-drying"). Este procedimiento consiste en la transformación de una alimentación líquida a una forma sólida, por medio de una atomización a altas temperaturas (entre 150 y 200 ºC). Es decir, un polímero disuelto en un disolvente adecuado junto con el material que se va a encapsular se pulveriza en una cámara con aire caliente a vacío. En esas condiciones, el disolvente se evapora del material de cubierta y el polímero precipita en forma de micropartículas.

- Atomización y congelación (“Spray congealing"). Este procedimiento es similar a la fusión en caliente descrita anteriormente. El material de recu- brimiento se somete primeramente a un proceso de fusión. Después de esto, el material fundido, en el que va incorporado el principio activo a encapsular (disuelto o dispersado en el mismo), se pulveriza a una tempe- ratura suficientemente elevada (como para mantener el material fundido) en una cámara donde existe una corriente de aire frío, que solidifica el material de recubrimiento alrededor del material activo a encapsular.

- Atomización por chorro anular. Esta tecnología cuenta con dos chorros concéntricos. El chorro interno contiene el material del núcleo líquido y el material a encapsular. El chorro externo contiene el material líquido de la pared o recubrimiento, generalmente fundido, que solidifica sobre el material del núcleo a la salida de la boquilla atomizadora. Esta doble

corriente de fluido rompe en gotas al salir por la boquilla atomizadora, generando las cápsulas.

- Atomización mediante discos giratorios (“Spinning disk”). Este método se fundamenta en la utilización de un disco giratorio y en el movimiento simultaneo del material del núcleo y de la membrana saliendo del disco en forma de gotas. Las cápsulas y las partículas de material de pared sobrante se recogen debajo del disco. Las cápsulas son separadas de las partículas de pared sobrantes mediante una operación de clasificación por tamaño.

(ii) Encapsulación mediante fluidos en condiciones supercríticas:

Los fluidos supercríticos (SFC) son fluidos que se encuentran a unas condiciones de presión y temperatura superiores a las de su punto crítico. La naturaleza de un fluido supercrítico se encuentra de este modo a medio cami- no entre un gas y un líquido. Se comporta como un gas pero con la densidad de un líquido.

Cuando el fluido se encuentra cerca del punto crítico se conoce como fluido cuasicrítico, y este tipo de fluido es muy susceptible a sufrir grandes cambios debido a pequeñas perturbaciones. Por ejemplo, como puede verse en la Figura 2.2., pequeños cambios en la presión producen grandes cambios en la densidad debido a que la pendiente de las isotérmicas es muy elevada en esa zona. Este cambio es muy importante, ya que la densidad es el pará- metro que caracteriza el poder solvente: a mayor densidad mayor poder sol- vente.

Debenedetti et al., 1993

Figura 2.2. Densidad reducida frente a presión reducida

Existen diferentes técnicas para producir la encapsulación de una sus- tancia activa, según se utilicen los SCF como solventes (RESS) o como antisol- ventes (GAS, ASES y SEDS) (Rantakylä, 2004).

- RESS (Rapid expansion from supercritical solution): esta técnica se basa en la capacidad de los SCF para modificar su poder solvente en las inmedia- ciones de su punto crítico. De esta manera se puede aumentar la solubili- dad del soluto en el SCF al aumentar la presión del sistema, para después, mediante una descompresión conseguir la precipitación de manera crista- lina al disminuirse bruscamente su solubilidad. En este proceso, por tanto, la sustancia a encapsular se disuelve en el SCF para después ser rociada en una cámara de temperatura controlada, donde precipita debido a la descompresión que ocurre a través de la boquilla colocada en dicha cáma- ra (Figura 2.3.). Esta disminución de presión, generada en la boquilla,

produce grandes cambios en la densidad acompañados por una pérdida del poder solvente.

(Rantakylä, 2004).

Figura 2.3. Ilustración esquemática de la técnica RESS

- GAS (Gas antisolvent): en este proceso a una solución de la sustancia a encapsular se le añade un SCF, que es soluble en el disolvente, pero muy poco soluble en la sustancia a encapsular, de tal forma, que se producirá un efecto de “robo” del poder solvente, induciendo, por lo tanto, una sobresaturación con la consiguiente precipitación del sólido.

- SAS (Supercritical antisolvent) y SEDS (Solution enhanced dispersión super- critical fluids): son procesos semi-continuos, variación del GAS, conti- nuando con la definición de SCF como antisolvente. En este proceso la sustancia a encapsular en disolución entra por una boquilla en una cámara con la que se introduce también un SCF. La disolución de la sustancia a encapsular es atomizada en gotas, disolviéndose en ellas el SCF provocan- do la pérdida de poder solvente para lograr finalmente una sobresatura- ción con la consecuente precipitación. Es decir, en este proceso se debe cumplir la misma condición indispensable que el GAS: el SCF debe ser poco soluble con el compuesto a micronizar y muy soluble con el disolvente. La diferencia entre SAS (Figura 2.5.) y SEDS (Figura 2.6.) es el diseño de la boquilla, siendo la del SEDS geométricamente coaxial, existiendo una mezcla previa del SCF y la disolución, causando una mejora en el mezclado.

(Rantakylä, 2004).

(Rantakylä, 2004).

a) b)

Figura 2.6. a) Ilustración esquemática de la técnica SEDS; b) Esquema de la boquilla atomizadora coaxial

(iii) Encapsulación por extrusión:

En líneas generales, la encapsulación por extrusión consiste en el paso de la sustancia a encapsular y el material de recubrimiento a través de una boquilla a alta presión.

La variante más utilizada del proceso de extrusión es el caso del pro- ceso de co-extrusión. En esta técnica un núcleo líquido que contiene la sus- tancia a encapsular y los materiales de recubrimiento se bombean a través de una boquilla neumática compuesta de orificios concéntricos. El material del núcleo fluye por el orificio central, mientras que el material de recubri- miento lo hace a través del anillo exterior. Se forman gotas compuestas del material del núcleo revestido por una capa del fluido de recubrimiento. El recubrimiento puede ser estabilizado mediante una reacción química de en- trecruzamiento, por enfriamiento, o por extracción del disolvente.

dos fases inmiscibles en el seno de un reactor. La primera fase contiene el polímero y el material a encapsular, disuelto en un disolvente orgánico apo- lar, y la segunda es una disolución acuosa de un tensioactivo. El régimen tur- bulento que se alcanza permite obtener una emulsión muy homogénea que, tras la evaporación del disolvente orgánico, dará lugar a las cápsulas.

2.2. ESTADO ACTUAL DE LOS PROCESOS DE GENERACIÓN DE