Procedimiento para la preparación de celulosa microcristalina.

La presente invención se refiere a un nuevo procedimiento para la preparación de celulosa microcristalina que comprende una etapa de compactación previa de la celulosa antes de proceder a una degradación de las cadenas de glucosa y obtener el grado de polimerización apropiado. También se describe que el procedimiento de la invención permite una reducción considerable en el consumo de energía, agua y de los eventuales productos químicos que se emplean para reducir el grado de polimerización. La celulosa microcristalina obtenida se puede emplear como excipiente farmacéutico en comprimidos, y presenta unas características de disgregación comparables a las de la celulosa microcristalina obtenida por un proceso de atomización

Procedimiento para la preparación de celulosa microcristalina.

Campo de la técnica

La presente invención se refiere a un nuevo procedimiento para la preparación de celulosa microcristalina.

Estado de la técnica anterior

La celulosa es un polímero natural derivado de unidades de D-glucosa, que están condensadas a través de enlaces glicosídicos β(1 rightarrow 4), y que le confieren una estructura lineal. Muchas propiedades de la celulosa dependen de la longitud de la cadena, es decir, del número de moléculas de glucosa que forman el polímero. Dicha longitud también se conoce como grado de polimerización a veces abreviado como DP (del inglés Degree of Polymerization). La celulosa que procede de la pulpa de madera tiene generalmente un DP comprendido entre 300 y 1700; el algodón y otras fibras de plantas así como las celulosas de origen bacteriano tienen longitudes de cadena comprendidas entre 800 y 10000 unidades, que corresponde a un DP comprendido entre 800 y 10000.

La celulosa microcristalina, también conocida como MCC (del inglés microcrystalline cellulose), es un producto obtenido a partir de la celulosa, que consiste primariamente en agregados cristalinos. La MCC es una celulosa purificada, parcialmente despolimerizada que se presenta como polvo blanco, inodoro, insípido, que está compuesto por partículas porosas.

La MCC se emplea ampliamente como excipiente en tecnología farmacéutica para formulaciones de comprimidos, debido a sus propiedades como agente ligante, disgregante, diluyente, y lubrificante.

La MCC también encuentra aplicación en productos cosméticos y en la industria de la alimentación.

Las primeras formas comerciales de la MCC se describieron en 1961 en la patente norteamericana US2978446.

La MCC se encuentra disponible comercialmente en diferentes tamaños de partícula y grado de humedad que tienen propiedades y aplicaciones diferentes tal como se describe en el libro R.C. Rowe et al., Handbook of Pharmaceutical Excipients, 4ª edición, Pharmaceutical Press, Londres, 2003 [ISBN: 0-85369-472-9].

En el estado de la técnica se han descrito diversos procedimientos para obtener MCC a partir de celulosa de diversas calidades. En todos ellos se efectúa una degradación parcial de las cadenas de celulosa mediante el empleo de reactivos químicos, por vía enzimática, o por vía térmica. Con estos tratamientos se hidrolizan las partes amorfas de la celulosa, que se disuelven y se eliminan.

Uno de los más empleados consiste en tratar un material celulósico purificado mediante una degradación hidrolítica, generalmente en presencia de un ácido fuerte mineral como por ejemplo el ácido clorhídrico.

Un tratamiento con ácido se describe por ejemplo en la patente norteamericana US2978446 en el que se emplea como producto de partida pulpa de madera purificada que contiene formas amorfas y cristalinas de celulosa, que se hidroliza con ácido clorhídrico 2,5 N a una temperatura no inferiora 105ºC.

En la solicitud de patente PCT WO-A-99/15564 se describe un procedimiento para obtener MCC en el que se somete la celulosa a una extrusión en contacto con una solución ácida. En el caso de emplear celulosa purificada, el proceso incluye una única etapa de hidrólisis. Si se emplea material lignocelulósico, es necesario aplicar una etapa previa de extrusión en medio alcalino para destruir el complejo lignocelulósico, y obtener de este modo una celulosa purificada.

En la patente española ES-A-428908 se describen varios procedimientos para obtener MCC a partir de celulosa purificada con un elevado contenido en α-celulosa, que incluyen la hidrólisis de la misma a temperaturas elevadas (hasta 160ºC) en presencia de ácido clorhídrico o ácido sulfúrico.

Al finalizar la etapa de hidrólisis, el producto se lava con abundante agua para eliminar los residuos ácidos. Esta etapa de lavado es importante, ya que, según se describe en la monografía correspondiente a la celulosa microcristalina que figura en la Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, John Wiley & Sons, 1985, New York, trazas de impurezas inorgánicas reducen marcadamente la estabilidad y la vida de algunos principios activos farmacéuticos. De modo que un contenido bajo en residuos inorgánicos en la MCC ofrece una ventaja particular con relación a la manufactura de comprimidos.

En la patente norteamericana US5769934 se describe un procedimiento para obtener MCC en el que se emplea vapor presurizado a temperaturas comprendidas entre 180ºC y 350ºC. Este procedimiento no requiere el empleo de materiales celulósicos purificados como producto de partida, pero lleva asociado un cierto riesgo debido a las temperaturas empleadas.

En la solicitud de patente PCT WO-A-99/60027 también se emplea vapor presurizado en combinación con un tratamiento de cizalla para obtener MCC a partir de una pulpa de celulosa producida químicamente. En dicho procedimiento se emplea un procedimiento de purificación previo para recuperar las fibras de celulosa de calidad.

En la solicitud de patente PCT WO-A-92/14760 se describe un procedimiento para obtener celulosa con un alto grado de cristalinidad mediante una hidrólisis enzimática que se prolonga entre 24 y 48 horas. La materia prima es α-celulosa o una pulpa de madera purificada denominada "calidad disolución".

En la patente norteamericana US6392034 se describe un procedimiento para preparar MCC que comprende hinchar un material celulósico con una solución alcalina, adicionar peróxido de hidrógeno para reducir la viscosidad, y separar la MCC de la suspensión. El producto obtenido se trata con una solución ácida para conseguir una reacción neutra del mismo.

En la patente norteamericana US7005514 se describe un procedimiento para obtener MCC a partir de pulpa de celulosa de grado papel que se somete a un tratamiento de hidrólisis en condiciones alcalinas, seguido de una hidrólisis en medio ácido.

En la solicitud de patente PCT WO-A-02/057540 se describen procedimientos para obtener MCC en los que se emplea como materia prima pulpa de celulosa que no ha sido sometida a un proceso de secado.

En la solicitud de patente PCT WO-A-2004/011501 se describe un procedimiento para obtener MCC en el que el material celulósico se somete a un tratamiento de alta cizalla a temperatura elevada y en presencia de un compuesto oxidante basado en oxígeno. Generalmente se emplea celulosa purificada denominada "calidad disolución".

Por tanto, subsiste la necesidad de disponer de un procedimiento para preparar celulosa microcristalina que no tenga los inconvenientes de los procedimientos descritos en el estado de la técnica, y en particular, en el que se pueda emplear como producto de partida celulosa fácilmente asequible, y que permita una reducción en el consumo de energía, de agua y de productos químicos.

Objeto de la invención

Los autores de esta invención han descubierto un nuevo procedimiento para preparar celulosa microcristalina a partir de una materia prima más económica y con una mayor disponibilidad. Dicho procedimiento permite una reducción en el consumo energético, de agua y de productos químicos. Además la celulosa microcristalina obtenida presenta unas características aplicativas comparables a las de las celulosa microcristalina obtenida por un proceso de atomización, que tiene un coste más elevado.

Así pues, el objeto de la invención es un procedimiento para preparar celulosa microcristalina.

Descripción de las figuras

Figura 1

En la Figura 1 se muestra la probeta (A) que contiene 35 g de celulosa "calidad papel" molida, pero sin compactar previamente. Dicha celulosa tiene una densidad aparente de aproximadamente 0,06 g/ml. La probeta (B) contiene también 35 g de celulosa "calidad papel" compactada y molida, y presenta una densidad aparente de aproximadamente 0,23 g/ml.

Figura 2

En la Figura 2 se muestra el vaso de precipitados (A) que contiene una suspensión en agua de celulosa "calidad papel" molida, pero sin compactar previamente, a una concentración del 9,8% en peso/volumen. El vaso de precipitados (B) contiene también una suspensión acuosa al 9,8% en peso/volumen de celulosa "calidad papel" compactada y molida. En el vaso de precipitados (C) se muestra una suspensión acuosa de celulosa "calidad...

1. Procedimiento para la preparación de celulosa microcristalina caracterizado porque comprende:

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la celulosa se selecciona entre el grupo formado por: celulosa "calidad papel", celulosa "calidad disolución", y/o sus mezclas.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque se emplea una mezcla de celulosa "calidad papel" y celulosa "calidad disolución".

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque se emplea una mezcla de celulosa "calidad papel" y celulosa "calidad disolución" comprendida entre 90:10 y 100:0.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque en la compactación se emplea un laminador de dos cilindros.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la reducción parcial del grado de polimerización de la celulosa se lleva a cabo mediante un proceso seleccionado entre el grupo formado por: la degradación en medio ácido, la degradación por vapor presurizado a temperaturas elevadas, la degradación enzimática, la degradación con un agente oxidante en un medio alcalino, o la degradación en medio alcalino seguido de una hidrólisis en medio ácido.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque la reducción parcial del grado de polimerización de la celulosa se lleva a cabo mediante una degradación en medio ácido.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque el medio ácido es generado por un ácido seleccionado entre el grupo formado por el ácido clorhídrico, el ácido sulfúrico, y el ácido fosfórico.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque se emplea ácido clorhídrico.

10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque incluye como etapas adicionales para aislar la celulosa microcristalina una neutralización en el caso de haber empleado un medio ácido o alcalino para hidrolizar la celulosa, una filtración de la suspensión que contiene la celulosa microcristalina, una purificación mediante lavados con agua purificada, un secado, una molienda y una clasificación granulométrica según el tamaño de las partículas.