ARTÍCULO ORIGINAL
Estudio de secado por aspersión hasta escala de banco del extracto acuoso de Boerhaavia erecta L.
Study of spray drying of water extract from Boerhaavia erecta L.
Orestes Darío López HernándezI; Leonid Torres AmaroII; María Lidia González SanabiaIII; Carlos Alberto Rodríguez FerradáIV ]]>
I Ingeniero Químico. Máster en Ingeniería de los Procesos Biotecnológicos. Investigador Agregado. Centro de Investigación y Desarrollo de Medicamentos (CIDEM). Ciudad de La Habana, Cuba.
II Licenciado en Ciencias Farmacéuticas. Aspirante a Investigador. CIDEM. Ciudad de La Habana, Cuba.
III Técnica en Química Industrial. CIDEM. Ciudad de La Habana, Cuba.
IV Técnico en Agronomía. CIDEM. Ciudad de La Habana, Cuba.
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RESUMEN
INTRODUCCIÓN: la utilización de los extractos obtenidos a partir de las plantas se difunde cada vez más en la industria farmacéutica para la fabricación de numerosos productos. Para su obtención en forma de polvo, se emplea el secado por aspersión por ser un método de secado que preserva los componentes naturales presentes en estos productos. La presencia de compuestos como los azúcares impide que estos productos puedan ser secados por aspersión sin que se adhieran a las superficies internas del equipo, lo que produce bajo rendimiento en su recuperación. El uso de aditivos inertes como almidón, ciclodextrinas, lactosa y maltodextrina, favorece la recuperación del producto, porque actúan como coadyuvantes del secado.
OBJETIVOS: determinar la concentración de aditivo que permite alcanzar el mayor rendimiento en el secado del extracto acuoso de Boerhaavia erecta L.
MÉTODOS: se estudió la influencia del uso de diferentes aditivos sobre el rendimiento en el proceso de secado por aspersión.
RESULTADOS: se logró obtener a escala de banco un extracto seco que cumple con los requisitos de calidad fisicoquímicos y microbiológicos, con un rendimiento superior a 90 %.
CONCLUSIONES: la presencia de aditivos en el proceso de secado del extracto de B. erecta eleva el rendimiento y se obtuvo un producto que cumple con los requisitos de calidad establecidos.
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Palabras clave: Secado por aspersión, Boerhaavia erecta, extracto acuoso, rendimiento, aditivos.
ABSTRACT
INTRODUCTION: the use of plant extracts increasingly extends in the pharmaceutical industry for the manufacture of many products. To obtain them in powder form, the spray drying is employed because it is a method that preserves the natural components of these products. The presence of compounds like sugars makes the spray drying of these products difficult since they adhere to the internal surface of the equipment and this brings about low rate of product recovery. Use of inert additives such as starch, cyclodextrines, lactose and maltodextrine favors recovery of
product because they act as drying coadjuvants.
OBJECTIVES: to determine the additive concentration that allows reaching the highest performance in drying water extract from Boerhaavia erecta L.
METHODS: the influence of several additives on the performance of the spray drying process was researched.
RESULTS: it was possible to obtain at the test bed dry extract that fulfils the physical, chemical and microbiological quality requirements, with over 90 % performance.
CONCLUSIONS: the presence of additives in the process of B. erecta extract drying increases the performance and the final product fulfils the set quality requirements. ]]>
Key words: Spray drying, Boerhaavia erecta, water extract, performance.
INTRODUCCIÓN
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Diferentes propiedades farmacológicas han sido atribuidas al género Boerhaavia (Nictagenaceae),1 una de las más estudiadas ha sido la actividad antiviral, en particular la hepatoprotectora o antihepatotóxica.2 La especie Boerhaavia erecta L., conocida popularmente como tostón, es endémica de Cuba y se considera una planta indeseable en los cultivos de importancia económica, es una hierba a la que se le atribuyen propiedades antivirales.3 Las plantas medicinales utilizadas como materias primas para la producción de extractos o para el aislamiento de sustancias naturales puras, representan un área en franca expansión. Estas sustancias naturales puras y los extractos purificados o estandarizados adquieren una importancia cada vez mayor, porque facilitan una mejor caracterización analítica, que permite se cumplan de manera eficaz los requisitos de calidad, efectividad y seguridad exigidos para cualquier medicamento moderno, sea natural o sintético.4La presencia de compuestos como los azúcares en estos extractos, impide que estos productos puedan ser secados por aspersión sin que se adhieran a las superficies internas del equipo, lo que trae como consecuencia el bajo rendimiento en la recuperación de productos. El uso de aditivos inertes como el almidón soluble, almidón de maíz, maltodextrina, aerosil y celulosa microcristalina, favorecen la recuperación porque actúan como coadyuvantes del secado.5 El objetivo del presente trabajo fue determinar la concentración de aditivo que permite alcanzar el mayor rendimiento en el secado por aspersión del extracto acuoso de B. erecta, así como el escalado hasta nivel de banco.
MÉTODOS
Estudio de secado
El secado a escala de laboratorio se realizó en un secador Büchi B 191, Flawil, Suiza, con empleo de muestras de 100 mL, en un secador de spray de laboratorio con un flujo de aire y alimentación en paralelo, a una temperatura de entrada de aire, de 100 y 120 °C y, una temperatura de salida del aire, entre 60 y 80 °C. El flujo de aire de atomización se mantuvo en 600 L/h y el aspirador en 100 %. En este caso, se utilizó extracto acuoso de B. erecta, y como aditivos se emplearon la maltodextrina DE10 (AMIDEX) arancia-cpc. México, Lote 2785, en concentraciones de 30 y 50 % respecto a los sólidos totales del extracto y almidón soluble p.a. (Merck) Alemania Lote F 103 295 2139 en concentración de 10 % respecto a los sólidos del extracto. El aditivo a utilizar así como el producto obtenido se pesó en balanza técnica Mettler PB 8001. Para el caso de la maltodextrina se adicionó directamente a los extractos y se mezcló en agitador magnético IKA. Para el caso del almidón soluble se preparó antes una solución 6 % con ayuda de calor y luego se adicionó al extracto. Por último, después de secar los productos, se determinó el rendimiento en cada caso. A escala de banco se empleó un secador de spray (Nyro Atomizer Mobile minor) de 7 kg/h de capacidad, con flujo de aire de secado y alimentación en paralelo, a una temperatura de entrada del aire de 120 ºC y a una temperatura de salida del aire de 80 ºC. La velocidad del atomizador se mantuvo en 23 000 r/min. Se emplearon extractos acuosos preparados mediante decocción de las partes aéreas de B. erecta, procedentes de la Estación Experimental de Plantas Medicinales "Dr. Juan Tomás Roig" de San Antonio de los Baños e identificada por el Doctor en Ciencias Victor Fuentes Fiallo. El ejemplar depositado en la citada estación tiene No. de herbario 4642.
Determinación del rendimiento ]]>
El rendimiento se determinó a partir del balance de materiales sólidos donde la entrada de productos debe ser igual a la salida, se consideró que no existe acumulación de productos en el interior de la cámara ni hay pérdidas de producto al exterior. Queda entonces como una relación entre el sólido obtenido a la salida y el que se alimenta a la entrada del equipo.
Se determinó según la fórmula.
Determinación de las características fisicoquímicas y microbiológicas
El contenido de humedad se determinó por el método gravimétrico según la USP 27.6 La determinación de flavonoides se realizó por espectrofotometría UV con el empleo de rutina como patrón.7 El conteo total de bacterias y hongos se realizó según la USP 24.8
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Análisis estadístico de los resultados
Los resultados fueron analizados con el programa Statgraphics plus versión 5.1.
RESULTADOS
Como criterio de evaluación se determinó el rendimiento del proceso, se consideró para la escala de laboratorio un rendimiento mayor o igual que 60 % como aceptable y que el producto cumpla con los requisitos de calidad establecidos.
Resultados de los ensayos preliminares ]]>
Se realizó una prueba preliminar de secado del extracto sin aditivos, con el empleo de 100 mL de muestra. El rendimiento promedio obtenido de las 2 corridas experimentales realizadas fue de 55,8 %.
Rendimiento de los extractos preparados con aditivos
En la figura 1 se muestra el gráfico de la prueba de Duncan para los resultados obtenidos en el secado del extracto acuoso de B. erecta con aditivos.
Seguidamente se realizaron 2 corridas con la concentración seleccionada de maltodextrina, en el mismo equipo y empleando los mismos parámetros. En la tabla 1 se muestran los resultados del rendimiento y la determinación de flavonoides sobre la base de rutina. ]]>
Para concluir esta etapa experimental se estudió la influencia de la temperatura sobre el rendimiento, se empleó 30 % de maltodextrina y una temperatura de secado del aire de entrada de 120 °C, y de salida de 80 °C (fig. 2).
Seguidamente se realizó un escalado al nivel de banco secando un volumen de 5 L de extracto, mediante los parámetros seleccionados en la etapa de laboratorio. Los resultados del rendimiento y la evaluación microbiológica se muestran en la tabla 2.
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DISCUSIÓN
El valor de rendimiento sin aditivos de 55,8 % denota que es bajo, además durante el proceso se observó la adhesión de una capa de producto sobre las paredes de la cámara, por lo que se decidió emplear aditivos.
Con el uso de almidón soluble (A10), no se observó un incremento apreciable del rendimiento con respecto a los que no tenían aditivos. Sin embargo, con la maltodextrina (M30 y M50) en concentraciones de 30 y 50 % respecto a los sólidos del extracto, hay diferencias significativas entre esta concentración y la de 50 %. El mayor rendimiento se obtuvo empleando una concentración de 30 %, para la cual se alcanzó un rendimiento de 70 %, por lo que se seleccionó esta última.
Existe reproducibilidad de los valores del rendimiento que se alcanzan con esta concentración de maltodextrina, y con respecto a los flavonoides se encuentran por encima del límite que es 10 %.
Se observa que no existe diferencia significativa entre los juegos de temperatura comparados, por lo que se pueden emplear estos nuevos parámetros, que según el diagrama psicrométrico para el sistema aire-vapor de agua, favorecen la velocidad de secado, y permiten obtener un producto con baja humedad residual.
Al escalar el proceso al nivel de banco, con los parámetros previamente seleccionados, se obtuvo un rendimiento en todos los lotes, superior al obtenido a escala de laboratorio; esto demuestra que los parámetros utilizados garantizan la reproducibilidad de la tecnología a escalas superiores. El análisis químico del lote 05B01 como representación, arrojó como resultado un contenido de humedad de 7,7 %, que cumplía con el límite de 10 % y un contenido de flavonoides sobre la base de rutina de 13,9 %, que es superior al requisito de 10 %. El conteo de bacterias y hongos en todos los casos cumplió con los requisitos establecidos.9-18
De los resultados se deriva que la presencia de aditivos en el proceso de secado del extracto de B. erecta, favorece la elevación de su rendimiento, se determina la concentración de aditivo y las temperaturas de secado que permiten obtener el mayor rendimiento en el proceso y se demuestra la reproducibilidad de la tecnología hasta la escala de banco, lo que permitió obtener un producto que cumple con los requisitos de calidad establecidos.
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Recibido: 9 de enero de 2008.
Aprobado: 14 de octubre de 2008.
Ing. Orestes Darío López Hernández. Centro de Investigación y Desarrollo de Medicamentos (CIDEM). Ave. 26 No. 1605 e/ Puentes grandes y Boyeros, Plaza. Ciudad de La Habana, Cuba. CP 10600. ]]>
