Development of alternatives that avoid caking of microalgae powder during supercritical CO2 extraction
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2015
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Abstract
Las microalgas representan una rama diversa de microorganismos capaces de producir una amplio rango de ingredientes funcionales (i.e carotenoides) que pueden ser ocupados en la industria de alimentos, cosméticos, farmacéuticos, y de energía. El CO2 supercrítico (CO2-SC) emerge como una alternativa a los solventes orgánicos tradicionales debido a su alta selectividad y cualidad de no dañar compuestos bioactivos. Bajo un punto de vista industrial, existe un riesgo importante de apelmazamiento del polvo de microalgas, como de Haematococcus pluvialis (polvo fino e higroscópico), durante la extracción con CO2- SC. Esto provoca la canalización del CO2 a través del lecho empacado, disminuyendo así el rendimiento de la extracción de carotenoides. Esta tesis propone dos alternativas que evitan el fenómeno de apelmazamiento de polvos finos de microalga destinados a la extracción comercial con CO2-SC. Estas alternativas consisten en el uso de Compactación de Alta Presión (CAP) del polvo de microalgas como un tratamiento previo a la extracción con CO2-SC, y la extracción directa del la pasta de microalga. Para entender el efecto del apelmazamiento en CAP, esta tesis desarrolló un método simple y rápido para caracterizar polvos higroscópicos que toma ventaja del comportamiento de escurrimiento inducido por presión que se observa durante la compactación.Los resultados mostraron que este comportamiento está fuertemente relacionado con la temperatura de transición vítrea. Este estudio permitió el diseño de una metodología CAP basado en la compresión uniaxial del polvo, similar al proceso de tableteo. La investigación demostró que al ajustar cuidadosamente la presión de compresión y el tamaño del dado de compactación es posible fabricar comprimidos reproducibles que poseen una microestructura favorable para la extracción de carotenoides con CO2-SC. Por otro lado, al evaluar el uso de la extracción directa de la pasta de microalga, esta tesis propone un sistema batch a escala pequeña en el cual la pasta de microalga es estáticamente colocada dentro del extractor mediante el uso de adsorbentes. El agua demostró ser una fuerte barrera para la extracción de carotenoides aun cuando se utilizó etanol como co-solvente. Con todo, ambas alternativas evitan el fenómeno del apelmazamiento, sin embargo solamente CAP es una mejora con respecto a la extracción de polvo seco. Esta tesis valida el uso de CAP con prometedoras aplicaciones industriales en la producción de carotenoides de H. pluvialis.
Description
Tesis (Doctor in Engineering Sciences)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2015