Screening design of experiment applied to the supercritical antisolvent precipitation of quercetin

Abstract

Un diseño factorial fraccional de experimento en dos niveles se ha aplicado a la micro- y nanopre-cipitación de quercetina por un proceso supercrítico antisolvent (SAS) para identificar los factores que son importantes y sus rangos apropiados con el tamaño medio de partícula utilizado como respuesta. Los modelos se ajustan con éxito por múltiples regresiones lineales. En general, las presiones y temperaturas más altas, una menor concentración inicial de la solución y altas relaciones de flujo de CO2/solución líquida favorecieron la precipitación de partículas más pequeñas. El uso de un diámetro de boquilla más pequeño llevó a tamaños de partículas más pequeños en el rango ensayado, pero el tiempo de lavado tuvo un efecto insignificante. Las morfologías de los precipitados se analizaron mediante microscopia electrónica de barrido (SEM). Difracción de rayos X (XRD) y la espectroscopia de transformada de Fourier (FTIR) se emplearon para evaluar la posible pérdida de cristalinidad y actividad de los precipitados. La dispersión dinámica de luz (DLS) y el software de análisis de imágenes se utilizaron para medir el tamaño de partícula y la distribución del tamaño de partícula. El rango de tamaño de partícula de los precipitados fue de 0,15-1,24 m y la formación de nanopartículas o micropartículas dependía de las condiciones de funcionamiento del proceso SAS. Las mediciones de dispersión de luz dinámica dieron tamaños de partículas más altos de lo esperado debido a la posible aglomeración.

tA fractional factorial design of experiment at two levels has been applied to the micro- and nanopre-cipitation of quercetin by a supercritical antisolvent process (SAS) in order to identify the factors thatare important and their appropriate ranges with the mean particle size used as a response. The modelwas successfully fitted by multiple linear regressions. In general, higher pressures and temperatures,a lower initial concentration of the solution, and high CO2/liquid solution flow rate ratios favored theprecipitation of smaller particles. The use of a smaller nozzle diameter led to smaller particle sizes inthe assayed range but washing time had a negligible effect. The morphologies of the precipitates wereanalyzed by scanning electron microscopy (SEM). X-ray diffraction (XRD) and Fourier transform infraredspectroscopy (FTIR) were employed to evaluate the possible loss of crystallinity and activity of the pre-cipitates. Dynamic light scattering (DLS) and image analysis software were used to measure the particlesize and particle size distribution. The particle size range of the precipitates was 0.15–1.24 m and theformation of nanoparticles or microparticles was dependent on the operating conditions of the SAS pro-cess. The dynamic light scattering measurements gave higher than expected particle sizes due to possibleagglomeration.