Vues : 33 Auteur : Éditeur du site Heure de publication : 2023-06-02 Origine : Site
Vous vous demandez comment fonctionne une granulation en lit fluidisé ?et quelle est l'application des granulateurs à lit fluidisé Aujourd'hui, je vais vous présenter :
Granulation à lit fluidisé fabriquée par Hywell
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Le séchage est un processus unitaire clé dans les industries chimique, alimentaire et pharmaceutique.Il nécessite du chauffage, ce qui le rend capital et énergivore.Le séchage peut représenter 60 à 70 % du coût total de production.
Les granulateurs séchoirs à lit fluidisé ont été largement adoptés pour sécher les granulés et les poudres dans la fabrication de médicaments à dosage solide.Hywell produit des séchoirs à lit de très haute qualité à des prix d'usine compétitifs.
La fabrication pharmaceutique nécessite un contrôle précis de la production de formes posologiques solides.La granulation, le processus de transformation de fines particules de poudre en granulés plus gros, joue un rôle crucial dans l'obtention de l'uniformité, de la fluidité et de la stabilité du produit final.La granulation en lit fluidisé offre une méthode efficace et polyvalente pour atteindre ces objectifs.la granulation comprend la granulation sèche et granulation humide .la granulation humide comprend différents types de machines, telles que granulateurs à pulvérisation à lit fluidisé, granulateurs à panier, granulateurs oscillants (granulateurs oscillants) , et granulateurs mélangeurs à cisaillement élevé.
La granulation en lit fluidisé peut être classée comme un processus à réservoir unique car la poudre peut être mélangée, granulée et séchée dans la même unité, facilitant ainsi le transfert du produit et minimisant la contamination croisée.De plus, le lit fluidisé améliore également le transfert de chaleur et de masse entre l'air de fluidisation et les particules solides, ce qui entraîne une répartition uniforme de la température au sein du lit de produit et un temps de traitement relativement court.Par rapport à la granulation à cisaillement élevé, la technologie du lit fluidisé produit généralement des particules avec une distribution granulométrique plus étroite et aucune particule surdimensionnée.Cela réduit les granulations multiples inutiles et accélère le séchage.
La granulation en lit fluidisé serait plus poreuse, moins dense et plus compressible que celle produite par la granulation humide à cisaillement élevé.La plage optimale de granulométrie pour la fluidisation est de 50 à 2 000 μm.La taille moyenne des particules doit être comprise entre 50 et 5 000 μm pour éviter une canalisation excessive et un écoulement piston.La poudre fine ayant une très grande surface, la cohésion adhésive augmente et conduit à une agrégation ;par conséquent, afin d'éviter une fuite excessive de poudre fine, des sacs de collecte ultra-denses et inappropriés sont généralement sélectionnés pour provoquer un déséquilibre de fluidisation.Pour les particules fines inférieures à 50 μm et les particules non fluidisables, le lit de poudre doit être traité par râteau mécanique et d'autres méthodes, ce qui augmente les coûts d'équipement, de nettoyage et de maintenance.La taille critique à laquelle les lits fluidisés traditionnels ne peuvent pas traiter discrètement les poudres pharmaceutiques ordinaires est d'environ 20 μm.Selon le diagramme de flux de Geldart, en dessous de cette limite, un écoulement stable sans aucun délai est difficile.
La manipulation de mélanges de poudres contenant des composants de densités différentes constitue un autre défi, car les différences dans le comportement de fluidisation des différents composants de la formulation peuvent conduire à une séparation des lits et à un mélange inégal.En plus de ces propriétés de la poudre, la capacité des gouttelettes de liant à se propager dans le lit de poudre est également essentielle lors de la granulation en lit fluidisé.La granulation lors de la fluidisation est donc fortement dépendante des phénomènes de diffusion du liquide.Évidemment, la granulation en lit fluidisé est un processus complexe.Outre les facteurs liés aux matériaux tels que la nature et les caractéristiques des ingrédients de la formule, les facteurs de processus liés aux étapes de granulation et de séchage affecteront également les résultats.
Le principe de fonctionnement d'un lit fluidisé est basé sur la base théorique selon laquelle si le gaz peut s'écouler à travers un lit de solides granulaires à une vitesse supérieure à la vitesse de sédimentation des granulés et inférieure à celle du transport pneumatique et égale à la vitesse minimale de fluidisation (Umf ), la partie solide sera suspendue dans le mouvement ascendant. Le flux gazeux exerce une résistance suffisamment élevée pour vaincre la force de gravité descendante.La résistance est la force de frottement exercée par le gaz sur les granulés ;la résistance exercée par les granules sur le gaz est égale en ampleur et en direction opposée.
À mesure que le débit d’air augmente, la résistance visqueuse des granules individuels dans le lit garni augmente, augmentant ainsi la chute de pression du lit (ΔP).Jusqu'à un certain point, la force de traînée subie par les granules individuels est égale à leur poids apparent ;alors le volume du lit commence à augmenter.Les granules individuels ne sont plus en contact avec les granules voisins mais sont soutenus par le fluide et la fluidisation commence.Pour les poudres très visqueuses, les granules primaires peuvent être liés par les forces de Van der Waals et peuvent se fluidiser en granulés agglomérés.
Ainsi, lorsqu’un granule devient plus fluidisé, cela affecte la vitesse locale du gaz autour de lui en raison de ces forces de traînée.Pour les granulés de formes irrégulières, l’effet de traînée est plus important.Au-dessus de la vitesse minimale de fluidisation, tout gaz supplémentaire introduit doit traverser le lit sous forme de bulles.Les forces de Van der Waals jouent un rôle dominant dans les processus de manipulation et de fluidisation des poudres, mais les forces électrostatiques ont également une forte influence sur le comportement du processus.D'autres forces potentielles sont les ponts liquides et solides.Les interactions possibles avec les forces intergranulaires sont les interactions granule-granule, granule-chambre et granule-gaz.Deux méthodes, la vitesse minimale de fluidisation Umf et la classification Geldart, sont généralement reconnues pour leur capacité à prédire et caractériser le comportement de fluidisation des solides.
Dans les lits fluidisés, différents modèles de lit fluidisé peuvent être observés, en fonction de la vitesse de fluidisation, de la densité du produit, de la forme et du poids du produit dans le pot.La densité modifie directement la force gravitationnelle nette agissant sur le granule, et donc la résistance ou la vitesse minimale requise pour soulever le granule.La forme modifie non seulement la relation entre la force de traînée et la vitesse, mais modifie également les caractéristiques de remplissage du lit fixe et les espaces vides associés ainsi que les vitesses des fluides à travers eux.
La vitesse du gaz calculée (Umf) sur toute la section transversale du lit est appelée vitesse de fluidisation minimale ou naissante.Lors de la fluidisation initiale, le lit prend une forme liquide et est auto-équilibré, circulant et transmettant des forces hydrostatiques (des objets de faible densité flottent à la surface du lit).À faible vitesse du gaz, le lit de granulés est en fait un lit garni et la chute de pression est proportionnelle à la vitesse superficielle.À mesure que la vitesse du gaz augmente, un point est atteint où le comportement du lit passe de granulés fixes à granulés en suspension.Au point initial de fluidisation, la chute de pression à travers le lit sera très proche du poids des granulés divisé par la section transversale du lit.Lors du processus de fluidisation initial, les granules sont très rapprochés et n'ont aucun mouvement réel ;afin d'obtenir un mélange uniforme, un mélange vigoureux doit être obtenu en augmentant la vitesse du gaz à travers différents distributeurs de débit de gaz.
Lorsque le débit de gaz dépasse le point minimum de fluidisation, le lit fluidisé ressemble beaucoup au gaz qui monte rapidement et éclate à la surface.La formation de bulles est très proche du fond du lit et très proche du distributeur de flux d'air, donc la conception du distributeur de flux d'air a un grand impact sur les caractéristiques du lit fluidisé.L'augmentation de la vitesse de fluidisation de surface au-dessus de la vitesse de fluidisation minimale entraîne la formation de « bulles » qui apparaissent dans le lit.L'expansion du lit est principalement causée par l'espace occupé par les bulles et la vitesse du gaz à la surface augmente considérablement.Lorsque ces petites bulles s’élèvent du lit, elles ont tendance à fusionner.Cela crée des bulles plus grosses et moins nombreuses que celles situées à proximité du distributeur de flux d'air.Dans un lit bouillonnant, le mélange est provoqué non seulement par le mouvement vertical et l’effondrement des bulles à la surface du lit, mais également par le mouvement latéral des bulles provoqué par l’interaction et la fusion de bulles adjacentes.
Lorsque la concentration de solides dans tout le lit n’est pas uniforme et qu’elle fluctue dans le temps, ce type de fluidisation est appelé fluidisation globale.
Un lit de limaces est un lit fluide dans lequel des bulles d'air occupent toute la section transversale du récipient de produit et divisent le lit en plusieurs couches.
Le contrôle des débits d’air est essentiel pour obtenir des lits fluidisés efficaces pour le séchage, la granulation et l’enrobage.Ce n'est que lorsque les granulés sont en suspension dans le flux d'air pendant le processus de traitement que le lit fluidisé peut bénéficier des avantages d'un transfert rapide de chaleur et de masse.Afin d'obtenir une fluidisation adéquate du produit, les facteurs suivants doivent être pris en compte :
Le contrôle de la vitesse du flux d'air peut d'abord être réalisé via le répartiteur de flux d'air sélectionné.Le choix du distributeur dépend de facteurs tels que le type de matériau et sa taille de granulés, sa densité, sa forme, sa quantité, le volume d'air du ventilateur et l'emplacement du système.La sélection du distributeur et des instructions supplémentaires sont fournies au chapitre 3. Le type et la géométrie du distributeur ont un impact significatif sur la valeur minimale de la vitesse de fluidisation.L'augmentation du diamètre des pores du distributeur à plaque à orifice réduira la vitesse minimale de fluidisation (voix off : je me demande si vous pouvez comprendre cette phrase ? Le principe est que lorsque le volume d'air reste inchangé, la zone du distributeur de ventilation de même taille augmente la plaque à orifice ouverture, ce qui équivaut à augmenter la surface de ventilation, donc la vitesse diminue).
La granulation en lit fluidisé offre plusieurs avantages par rapport aux autres techniques de granulation.Premièrement, il permet un excellent contrôle des propriétés des granulés, telles que leur taille, leur forme et leur densité.Ce contrôle garantit l'uniformité et la reproductibilité du produit final.De plus, l’état fluidisé assure un transfert efficace de chaleur et de masse, conduisant à des temps de séchage plus rapides.Le processus est également hautement évolutif, permettant une transition facile de l’échelle du laboratoire à la production commerciale.
Bien que la granulation en lit fluidisé présente de nombreux avantages, elle n'est pas sans limites.L’un des défis est le potentiel d’attrition des particules, conduisant à la génération de poussières fines.Ce problème peut être atténué grâce à l’utilisation d’équipements appropriés et à l’optimisation des processus.Un autre inconvénient est l’aptitude limitée aux matériaux sensibles à l’humidité, car le processus de séchage implique l’application de chaleur.Une bonne compréhension des matériaux et des paramètres du processus est cruciale pour surmonter ces défis.
Plusieurs facteurs influencent le succès de la granulation en lit fluidisé.Ces facteurs doivent être soigneusement pris en compte et optimisés pour obtenir les propriétés de granulés souhaitées.Les facteurs clés comprennent :
Les propriétés des matériaux en poudre, telles que la taille des particules, la forme et les caractéristiques de surface, jouent un rôle important dans le comportement de fluidisation et la formation des granulés.Les poudres fines aux propriétés cohésives peuvent nécessiter des mesures supplémentaires pour assurer une fluidisation adéquate.
Le choix de la solution de liant et sa concentration ont un impact considérable sur l’efficacité de liaison et la résistance des granulés.Différents liants, tels que des polymères ou des adhésifs, peuvent être utilisés en fonction des caractéristiques souhaitées des granulés.
Divers paramètres du processus, notamment le débit d'air, la température d'entrée, le débit de pulvérisation et la hauteur du lit, affectent la formation des granulés.Ces paramètres doivent être optimisés pour obtenir la taille, la forme et l’uniformité des granules souhaitées.
La conception et la configuration du granulateur à lit fluidisé, y compris la forme et la taille de la chambre de traitement, le système de distribution d'air et le système de pulvérisation, influencent l'efficacité globale du processus et la qualité des granulés.
La granulation en lit fluidisé nécessite un équipement spécialisé pour obtenir des résultats optimaux.L'élément clé est le granulateur à lit fluidisé, qui se compose d'une chambre de traitement, d'un système de distribution d'air et d'un système de pulvérisation.La chambre de traitement permet la fluidisation des particules de poudre et la formation de granulés.Le système de distribution d'air assure un flux d'air uniforme dans toute la chambre, garantissant une fluidisation adéquate.Le système de pulvérisation, généralement équipé de buses haute pression, permet une pulvérisation précise et contrôlée de la solution de liant.De plus, un équipement de séchage et de tamisage des granulés est essentiel pour mener à bien le processus.
La granulation en lit fluidisé trouve de nombreuses applications dans l'industrie pharmaceutique.Certaines des applications courantes incluent :
La granulation en lit fluidisé est largement utilisée dans la production de granulés destinés à la formulation de comprimés.L'uniformité de la taille et de la forme des granules obtenue grâce à ce processus garantit un contenu pharmaceutique constant dans chaque comprimé, conduisant à des formes posologiques fiables.
La possibilité d'incorporer des revêtements fonctionnels rend la granulation en lit fluidisé adaptée au développement de formulations à libération contrôlée.En appliquant des enrobages entériques ou d'autres enrobages spécialisés, la libération du médicament peut être adaptée à des exigences spécifiques, telles qu'une libération dépendante du pH ou du temps.
La granulation en lit fluidisé est également utilisée dans la production de granulés adaptés à la compression directe.Les granulés directement compressibles ont d'excellentes propriétés de fluidité et de compressibilité, ce qui les rend idéaux pour la fabrication de comprimés à grande vitesse.
Les formulations complexes contenant plusieurs ingrédients pharmaceutiques actifs (API) et excipients peuvent être granulées avec succès par granulation en lit fluidisé.Le processus permet un mélange uniforme de tous les composants, ce qui donne des granulés homogènes.
La granulation en lit fluidisé permet la production de granulés avec des profils de libération de médicaments modifiés.En ajustant les paramètres du processus et les caractéristiques du liant, une libération prolongée ou prolongée du médicament peut être obtenue, fournissant ainsi une libération contrôlée du médicament.
La granulation en lit fluidisé offre plusieurs avantages par rapport aux techniques de granulation alternatives.Par rapport à la granulation humide, qui implique l'utilisation de grands volumes de liants liquides, la granulation en lit fluidisé nécessite de plus petites quantités de solution de liant, ce qui entraîne une réduction des temps de séchage et de la consommation d'énergie.Les techniques de granulation sèche, telles que le compactage au rouleau, nécessitent des étapes supplémentaires pour obtenir des granulés, ce qui fait de la granulation en lit fluidisé un processus plus simple et plus rapide.De plus, la granulation en lit fluidisé permet un contrôle précis des propriétés des granulés, ce qui se traduit par une meilleure uniformité du produit.
Bien que la granulation en lit fluidisé soit un procédé robuste et polyvalent, certains problèmes peuvent survenir pendant son fonctionnement.Un défi courant est la formation d’agglomérats ou de granulés surdimensionnés, qui peuvent conduire à une répartition granulométrique inégale et à une mauvaise fluidité.Ce problème peut être résolu en ajustant le débit de pulvérisation, la concentration du liant ou le débit d’air pour garantir une croissance appropriée des granulés.Un autre problème potentiel est l'apparition de blocages de buses dus à la précipitation de la solution de liant.Un nettoyage et un entretien réguliers du système de pulvérisation peuvent aider à prévenir ce problème.Il est crucial de surveiller et d’optimiser les paramètres du processus pour dépanner et résoudre tout problème potentiel.
De nombreuses sociétés pharmaceutiques ont mis en œuvre avec succès la granulation en lit fluidisé dans leurs processus de fabrication, ce qui a permis d'améliorer la qualité et l'efficacité des produits.Des études de cas et des réussites mettent en évidence les diverses applications et avantages de cette technique.Par exemple, la société X, l’un des principaux fabricants de produits pharmaceutiques, a utilisé la granulation en lit fluidisé pour développer une formulation à libération contrôlée d’un médicament cardiovasculaire largement prescrit.Les granules résultants présentaient une excellente uniformité du contenu, des profils de libération de médicament étendus et une meilleure observance du patient.De même, la société Y a utilisé la granulation en lit fluidisé pour produire des granulés directement compressibles pour une formulation complexe à plusieurs composants, obtenant ainsi des propriétés d'écoulement et une compatibilité avec les comprimés supérieures.
La granulation en lit fluidisé est un domaine en constante évolution et plusieurs tendances et avancées façonnent son avenir.Certaines des tendances clés comprennent :
Les chercheurs explorent activement de nouveaux liants et excipients dotés de propriétés de liaison améliorées, de caractéristiques de libération contrôlée et de fonctionnalités améliorées.Ces progrès optimiseront davantage les propriétés des granulés et élargiront la gamme d’applications de la granulation en lit fluidisé.
L'intégration d'outils PAT avancés dans les systèmes de granulation à lit fluidisé permet la surveillance et le contrôle en temps réel des paramètres critiques du processus.Cette approche basée sur les données améliore la compréhension des processus, facilite leur optimisation et garantit une qualité de produit constante.
L’intégration d’algorithmes d’intelligence artificielle (IA) et d’apprentissage automatique dans les systèmes de granulation à lit fluidisé présente un énorme potentiel.Les systèmes basés sur l'IA peuvent analyser des données de processus complexes, identifier des modèles et optimiser les paramètres de processus en temps réel, conduisant ainsi à une efficacité accrue, à une réduction des déchets et à une qualité de produit améliorée.
La fabrication continue gagne en popularité dans l’industrie pharmaceutique en raison de son efficacité et de sa rentabilité.La granulation en lit fluidisé peut être intégrée de manière transparente dans des plates-formes de fabrication continue, permettant une production continue de granulés avec une qualité constante et une variabilité réduite du processus.
À mesure que l’accent est mis de plus en plus sur la durabilité, des efforts sont déployés pour rendre les processus de granulation plus respectueux de l’environnement.Cela inclut l’utilisation de liants respectueux de l’environnement, des méthodes de séchage économes en énergie et la minimisation de la production de déchets.La granulation en lit fluidisé, avec son séchage efficace et ses besoins réduits en liant, s'aligne bien avec les principes de fabrication écologique.
En conclusion, la granulation en lit fluidisé est une technique très efficace et polyvalente dans la fabrication pharmaceutique.Sa capacité à produire des granulés uniformes aux propriétés contrôlées en fait un choix attrayant pour diverses formes posologiques solides.Grâce à la recherche et aux progrès en cours dans les nouveaux liants, l'analyse des processus et le contrôle intelligent des processus, la granulation en lit fluidisé est sur le point de connaître de nouvelles améliorations et continuera à jouer un rôle crucial dans l'élaboration de l'avenir de la fabrication pharmaceutique.
La granulation en lit fluidisé est une technique très efficace et polyvalente dans la fabrication pharmaceutique.Sa capacité à produire des granulés uniformes aux propriétés contrôlées en a fait un choix privilégié pour diverses formes posologiques solides.Les avantages de la granulation en lit fluidisé, tels qu'un contrôle précis des propriétés des granulés, un séchage efficace et une évolutivité, contribuent à améliorer la qualité des produits, l'efficacité de la fabrication et la satisfaction des patients.Malgré certaines limites, une bonne compréhension des paramètres du processus et de la sélection des équipements peut aider à surmonter les défis et à optimiser le processus de granulation.Grâce aux recherches et aux progrès en cours, la granulation en lit fluidisé devrait jouer un rôle crucial dans l’avenir de la fabrication pharmaceutique.
Oui, la granulation en lit fluidisé peut être utilisée pour les matériaux sensibles à l'humidité.Cependant, un examen attentif du processus de séchage et une optimisation des paramètres sont nécessaires pour minimiser l’exposition à l’humidité et la dégradation potentielle.
Absolument.La granulation en lit fluidisé est hautement évolutive et peut passer en toute transparence de l’échelle du laboratoire à la production commerciale avec un équipement approprié et une optimisation des processus.
La granulation en lit fluidisé nécessite de plus petites quantités de solution de liant, ce qui entraîne des temps de séchage et une consommation d'énergie réduits par rapport à la granulation humide.Il permet également un contrôle précis des propriétés des granulés et une meilleure uniformité du produit.
Oui, la granulation en lit fluidisé peut être intégrée à d'autres processus tels que l'enrobage, le séchage et la compression, permettant un flux de fabrication rationalisé et des performances de produit améliorées.
L'avenir de la granulation en lit fluidisé semble prometteur, avec des progrès continus en matière de nouveaux liants, d'outils PAT et de contrôle intelligent des processus.Ces développements amélioreront encore l’efficacité des processus, la qualité des produits et l’optimisation de la fabrication pharmaceutique.
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