Dessiccation 1) Généralités Opération ayant pour but d'éliminer par vaporisation, évaporation ou sublimation un corps volatil contenu dans un autre corps non volatil solution suspension matière végétale ou animale poudre humide liquide gaz Liquide volatil : eau, solvants ... Dessiccation = séchage poussé

Liquide à éliminer: Volatil Libre chimiquement Objectif de la dessiccation: Amélioration de la stabilité Réduction du volume et de la masse Matière première d'extraction Le liquide à éliminer est essentiellement de l'eau

2) Etats de l'eau dans le produit à dessécher A - Eau libre: - eau excédentaire - eau de mouillage - eau à l'état liquide - eau congelable

B - Eau liée - eau de cristallisation (lactose monohydraté) - eau d'adsorption (isotherme de sorption) - liée par forces de Van der Waals (faible) - liée par liaisons hydrogènes (fort) - eau moléculaire non liquide - eau non congelable - hygroscopique Matière sèche Couche monomoléculaire d'eau

C - Eau de constitution - Eau fortement liée - Participe à l'architecture de la matière (protéine) - Dégradation de la matière si ôtée - Eau dont la présence ne gène pas la conservation car ne possède pas d'isotherme de sorption

énergie proportionnelle Bilan énergétique d'élimination de l'eau % eau Énergie Eau libre énergie constante d'élimination Environ 15% Eau liée énergie proportionnelle à la force de liaison État sec stable < 5% eau Eau de constitution

3 ) Paramètres physiques d'élimination Eau liquide ou solide Vapeur énergie pression 3 - 1 ) Apport énergétique chauffage conduction rayonnement IR convection Micro-ondes 2450 MHertz

3 - 2 ) Pression air Eau (liquide ou solide) air Couche mono-moléculaire continue stable air Tension de vapeur saturante (pseudo-équilibre) atmosphérique Eau (liquide ou solide) Couche mono-moléculaire discontinue air Tension de vapeur non saturante réduite

Eau (liquide ou solide) La pression réduite peut être substituée par une ventilation qui détruit la couche monomoléculaire de vapeur d'eau Air sec air Eau (liquide ou solide) Couche mono-moléculaire discontinue Tension de vapeur non saturante

4 ) Conditions opératoire de la dessiccation - Chaleur (augmenter la valeur de tension de vapeur saturante) - humidité ambiante réduite (réduction de la tension de vapeur) - réduire la pression (favoriser le départ des môles d'eau) - limiter l'épaisseur du produit à sécher (favoriser le départ de l'eau) On peut utiliser ces différentes conditions individuellement ou en association

Diagramme des états de l'eau (1) 760 mm Hg (Atmosphère) liquide pression solide (2) 4,57 mm Hg (3) vapeur 0°C 100°C température 1 - Séchage chaleur 2 - séchage pression réduite 3 - lyophilisation

5 ) Techniques opératoires Liées à la nature du produit à sécher - solides - plantes - liquides - gaz Liées à la résistance du produit à la chaleur - antibiotiques - extraits animaux - protéines ...

5 - 1 Solides: Hangar (plantes)

Séchoir à air chaud (plantes et graines)

étuve standard (poudres) étuve sous vide (poudres)

Séchoir à lit fluidisé (poudres) Air humide Poudre à sécher Air sec chaud

5 - 2 Liquides Nébulisation - rapide - séchage doux Air chaud Liquide pulvérisé Poudre sèche Nébulisation - rapide - séchage doux - poudre fine soluble - cher Utilisé pour: - extrait végétaux - lait en poudre - matières actives ...

- aliments pour animaux ... Cylindres chauffants Rotation lente Liquide à sécher Vapeur T > 100°C Grattoir Poudre sèche - très rapide - économique - produit en écailles - dénaturant (T°) - produit peu soluble Utilisé pour - produits bon marché - aliments pour animaux ...

lyophilisation Séchage par sublimation de la glace sous vide d'un produit préalablement congelé - produit sec très soluble - séchage par le froid - non dénaturant - très cher - lent Vide poussé T° < - 20°C Utilisation: - produit fini - matière active fragile - poudre injectable

par traversée du gaz à travers une cartouche contenant le déshydratant ( déshumidification des gaz ) a - petit volume Adsorption : - gel de silice - anhydride phosphorique - carbonate de lithium (roue) - acide sulfurique concentré Déshydratation du gaz par traversée du gaz à travers une cartouche contenant le déshydratant Régénération du déshydratant par chauffage en étuve ...

b - gros volume (air des salles conditionnées) Par réfrigération de l'air T°C humidité (g/m3) (à saturation) -10 2,36 0 4,57 10 9,41 20 17,31 30 30,39 à 20°C une teneur en humidité de 17,31 g/m3 correspond à 100% d'humidité Humidité Relative = % eau réelle / % eau saturante (pour une température donnée) Ex. : 10 g/m3 à 20°C -> HR = 10 / 17,31 = 0,57 (57 %)

1- on réfrigère l'air à T = - 10°C T°C humidité (g/m3) (à saturation) -10 2,36 0 4,57 10 9,41 20 17,31 30 30,39 1- on réfrigère l'air à T = - 10°C 2- la vapeur contenue se condense sur le réfrigérant 3- la teneur en eau de l'air se fixe à 2,36 g/m3 3- on réchauffe l'air à T = 20°C HR (à 20°C) = 2,36 / 17,31 = 0,136 soit 13,6 % L'air à moins de 20% HR est considéré comme sec

6) Contrôles Humidité résiduelle: a - Perte à la dessiccation (L.O.D.*) (méthode Pharmacopée) mesure de tous les produits volatils (balance infrarouge) Masse humide - Masse sèche Masse humide LOD = L.O.D. = Loss On Drying

c - micro-dosage de Karl Fischer (méthode Pharmacopée) Dosage quantitatif de l'eau dans une poudre … par réactif iodo-sulfurique en présence de pyridine SO2 + 2 H2O + I2 <-> 2HI + H2SO4 Méthode officielle du dosage de l'eau dans les médicaments terminés