Visualizações: 33 Autor: Editor do site Horário de publicação: 02/06/2023 Origem: Site
Você está se perguntando: como funciona uma granulação em leito fluidizado?e qual é a aplicação dos granuladores de leito fluidizado. Hoje, mostrarei:
Granulação de leito fluidizado fabricada pela Hywell
Você também pode visitar nossa página de produto granulador de leito fluidizado aqui, onde pode solicitar um orçamento e também ler sobre processadores de leito fluidizado.
A secagem é um processo unitário chave nas indústrias química, alimentícia e farmacêutica.Requer aquecimento, o que o torna intensivo em capital e em energia.A secagem pode representar 60-70% do custo total de produção.
Os granuladores secadores de leito fluidizado têm sido amplamente adotados para a secagem de grânulos e pós na fabricação de medicamentos de dosagem sólida.A Hywell produz secadores de cama de alta qualidade a preços de fábrica competitivos.
A fabricação farmacêutica requer controle preciso sobre a produção de formas farmacêuticas sólidas.A granulação, o processo de transformação de partículas finas de pó em grânulos maiores, desempenha um papel crucial na obtenção de uniformidade, fluidez e estabilidade do produto final.A granulação em leito fluidizado oferece um método eficiente e versátil para atingir esses objetivos.granulação inclui granulação seca e granulação úmida .granulação úmida inclui diferentes tipos de máquinas, como granuladores de pulverização de leito fluidizado, granuladores de cesto, granuladores oscilantes (granuladores oscilantes) , e granuladores misturadores de alto cisalhamento.
A granulação em leito fluidizado pode ser classificada como processo de tanque único porque o pó pode ser misturado, granulado e seco na mesma unidade, facilitando a transferência do produto e minimizando a contaminação cruzada.Além disso, o leito fluidizado também melhora a transferência de calor e de massa entre o ar de fluidização e as partículas sólidas, resultando numa distribuição uniforme de temperatura dentro do leito de produto e num tempo de processamento relativamente curto.Em comparação com a granulação de alto cisalhamento, a tecnologia de leito fluidizado geralmente produz partículas com uma distribuição de tamanho de partícula mais estreita e sem partículas superdimensionadas.Isto reduz granulações múltiplas desnecessárias e acelera a secagem.
A granulação em leito fluidizado é relatada como sendo mais porosa, menos densa e mais compressível do que aquela produzida por granulação úmida de alto cisalhamento.A faixa ideal de tamanho de partícula para fluidização é de 50 a 2.000 μm.O tamanho médio das partículas deve estar entre 50 e 5000 μm para evitar canalização excessiva e fluxo tampão.Como o pó fino tem uma área superficial muito grande, a coesão adesiva aumenta e leva à agregação;portanto, para evitar o escape excessivo de pó fino, geralmente são selecionados sacos coletores ultradensos e inadequados para causar desequilíbrio de fluidização.Para partículas finas menores que 50 μm e partículas que não podem ser fluidizadas, o leito de pó deve ser tratado por ancinho mecânico e outros métodos, o que aumenta os custos de equipamento, limpeza e manutenção.O tamanho crítico que os leitos fluidizados tradicionais não conseguem processar discretamente pós farmacêuticos comuns é de cerca de 20 μm.De acordo com o diagrama de fluxo de Geldart, abaixo deste limite, é difícil um fluxo estável sem qualquer atraso.
O manuseio de misturas de pós contendo componentes de diferentes densidades é outro desafio, pois diferenças no comportamento de fluidização de diferentes componentes da formulação podem levar à separação do leito e à mistura desigual.Além destas propriedades do pó, a capacidade das gotículas de ligante se espalharem no leito de pó também é crítica durante a granulação em leito fluidizado.Portanto, a granulação durante a fluidização é altamente dependente dos fenômenos de difusão líquida.Obviamente, a granulação em leito fluidizado é um processo complexo.Além dos fatores relacionados ao material, como a natureza e as características dos ingredientes da fórmula, os fatores do processo relacionados às etapas de granulação e secagem também afetarão os resultados.
O princípio de funcionamento de um leito fluidizado é baseado na base teórica de que se o gás fluir através de um leito de sólidos granulares a uma velocidade maior que a velocidade de sedimentação dos grânulos e menor que o transporte pneumático e igual à velocidade mínima de fluidização (Umf ), a porção sólida ficará suspensa no movimento ascendente. O fluxo de gás exerce uma resistência alta o suficiente para superar a força descendente da gravidade.A resistência é a força de atrito exercida pelo gás sobre os grânulos;a resistência exercida pelos grânulos sobre o gás é igual em magnitude e oposta em direção.
À medida que a taxa de fluxo de ar aumenta, a resistência viscosa dos grânulos individuais no leito compactado aumenta, aumentando a queda de pressão do leito (ΔP).Até certo ponto, a força de arrasto experimentada pelos grânulos individuais é igual ao seu peso aparente;então o volume da cama começa a se expandir.Os grânulos individuais não estão mais em contato com os grânulos vizinhos, mas são sustentados pelo fluido, e a fluidização começa.Para pós muito viscosos, os grânulos primários podem ser ligados por forças de van der Waals e podem fluidizar em grânulos aglomerados.
Assim, quando um grânulo se torna mais fluidizado, isso afeta a velocidade local do gás ao seu redor devido a essas forças de arrasto.Para grânulos com formatos irregulares, o efeito de arrasto é mais significativo.Acima da velocidade mínima de fluidização, qualquer gás adicional introduzido deverá passar através do leito na forma de bolhas.As forças de Van der Waals desempenham um papel dominante no manuseio de pós e nos processos de fluidização, mas as forças eletrostáticas também têm uma forte influência no comportamento do processo.Outras forças potenciais são pontes líquidas e sólidas.Possíveis interações com forças intergranulares são interações grânulo-grânulo, grânulo-câmara e grânulo-gás.Dois métodos, a velocidade mínima de fluidização Umf e a classificação de Geldart, são geralmente reconhecidos por sua capacidade de prever e caracterizar o comportamento de fluidização de sólidos.
Em leitos fluidizados, podem ser observados diferentes padrões de leito fluidizado, dependendo da velocidade de fluidização, densidade do produto, formato e peso do produto no recipiente.A densidade altera diretamente a força gravitacional resultante que atua sobre o grânulo e, portanto, a resistência ou velocidade mínima necessária para levantar o grânulo.A forma não apenas altera a relação entre a força de arrasto e a velocidade, mas também altera as características de enchimento do leito fixo e os espaços vazios associados e as velocidades dos fluidos através deles.
A velocidade calculada do gás (Umf) ao longo de toda a seção transversal do leito é chamada de velocidade de fluidização mínima ou incipiente.Durante a fluidização inicial, o leito assume a forma líquida e é autoequilibrado, fluindo e transmitindo forças hidrostáticas (objetos de menor densidade flutuam na superfície do leito).Em baixas velocidades do gás, o leito granular é na verdade um leito compactado e a queda de pressão é proporcional à velocidade superficial.À medida que a velocidade do gás aumenta, chega-se a um ponto em que o comportamento do leito muda de grânulos fixos para grânulos suspensos.No ponto inicial de fluidização, a queda de pressão através do leito será muito próxima do peso dos grânulos dividido pela área da secção transversal do leito.Durante o processo inicial de fluidização, os grânulos ficam muito próximos uns dos outros e não apresentam movimento real;para obter uma mistura uniforme, é necessário obter uma mistura vigorosa aumentando a velocidade do gás através de diferentes distribuidores de fluxo de gás.
Quando a taxa de fluxo do gás excede o ponto mínimo de fluidização, o leito fluidizado parece muito com o gás subindo rapidamente e explodindo na superfície.A formação de bolhas ocorre muito próximo ao fundo do leito e muito próximo ao distribuidor de fluxo de ar, portanto o desenho do distribuidor de fluxo de ar tem grande impacto nas características do leito fluidizado.Aumentar a velocidade de fluidização superficial acima da velocidade mínima de fluidização resulta na formação de “bolhas” que surgem no leito.A expansão do leito é causada principalmente pelo espaço ocupado pelas bolhas, e a velocidade do gás na superfície aumenta significativamente.À medida que essas pequenas bolhas sobem do leito, elas tendem a se unir.Isto cria bolhas maiores e menos bolhas do que aquelas próximas ao distribuidor de fluxo de ar.Num leito borbulhante, a mistura é causada não apenas pelo movimento vertical e colapso das bolhas na superfície do leito, mas também pelo movimento lateral das bolhas causado pela interação e fusão de bolhas adjacentes.
Quando a concentração de sólidos em todo o leito não é uniforme e a concentração flutua ao longo do tempo, este tipo de fluidização é chamada de fluidização agregada.
Um leito de slug é um leito fluidizado no qual bolhas de ar ocupam toda a seção transversal do recipiente do produto e dividem o leito em várias camadas.
O controle das taxas de fluxo de ar é fundamental para leitos fluidizados eficientes para secagem, granulação e revestimento.Somente quando os grânulos são suspensos no fluxo de ar durante o processo de tratamento o leito fluidizado pode alcançar as vantagens de rápida transferência de calor e massa.Para obter a fluidização adequada do produto, os seguintes fatores devem ser considerados:
O controle da velocidade do fluxo de ar pode ser conseguido primeiro através do distribuidor de fluxo de ar selecionado.A escolha do distribuidor depende de fatores como o tipo de material e seu tamanho de grânulo, densidade, formato, quantidade, volume de ar do ventilador e localização do sistema.A seleção do distribuidor e instruções adicionais são fornecidas no Capítulo 3. O tipo e a geometria do distribuidor têm um impacto significativo no valor mínimo da velocidade de fluidização.Aumentar o diâmetro dos poros do distribuidor da placa de orifício reduzirá a velocidade mínima de fluidização (narração: será que você consegue entender esta frase? A premissa é que quando o volume de ar permanece inalterado, a área do distribuidor de ventilação do mesmo tamanho aumenta a placa de orifício abertura, o que equivale a aumentar a área de ventilação, diminuindo a velocidade).
A granulação em leito fluidizado oferece diversas vantagens sobre outras técnicas de granulação.Em primeiro lugar, permite um excelente controle sobre as propriedades dos grânulos, como tamanho, forma e densidade.Este controle garante uniformidade e reprodutibilidade do produto final.Além disso, o estado fluidizado proporciona transferência eficiente de calor e massa, levando a tempos de secagem mais rápidos.O processo também é altamente escalonável, permitindo fácil transição da produção em escala laboratorial para a produção comercial.
Embora a granulação em leito fluidizado tenha inúmeras vantagens, ela não é isenta de limitações.Um dos desafios é o potencial de atrito de partículas, levando à geração de poeira fina.Este problema pode ser mitigado através do uso de equipamentos adequados e otimização de processos.Outra desvantagem é a adequação limitada para materiais sensíveis à umidade, uma vez que o processo de secagem envolve a aplicação de calor.A compreensão adequada dos materiais e parâmetros do processo é crucial para superar esses desafios.
Vários fatores influenciam o sucesso da granulação em leito fluidizado.Esses fatores precisam ser cuidadosamente considerados e otimizados para alcançar as propriedades desejadas dos grânulos.Os principais fatores incluem:
As propriedades dos materiais em pó, como tamanho de partícula, formato e características de superfície, desempenham um papel significativo no comportamento de fluidização e na formação de grânulos.Pós finos com propriedades coesivas podem exigir medidas adicionais para garantir a fluidização adequada.
A escolha da solução aglutinante e a sua concentração têm um grande impacto na eficiência de ligação e na resistência dos grânulos.Diferentes ligantes, tais como polímeros ou adesivos, podem ser utilizados dependendo das características desejadas dos grânulos.
Vários parâmetros do processo, incluindo taxa de fluxo de ar, temperatura de entrada, taxa de pulverização e altura do leito, afetam a formação de grânulos.Esses parâmetros precisam ser otimizados para atingir o tamanho, formato e uniformidade desejados dos grânulos.
O projeto e a configuração do granulador de leito fluidizado, incluindo o formato e o tamanho da câmara de processamento, o sistema de distribuição de ar e o sistema de pulverização influenciam a eficiência geral do processo e a qualidade dos grânulos.
A granulação em leito fluidizado requer equipamento especializado para alcançar resultados ideais.O componente principal é o granulador de leito fluidizado, que consiste em uma câmara de processamento, um sistema de distribuição de ar e um sistema de pulverização.A câmara de processamento permite a fluidização das partículas de pó e a formação de grânulos.O sistema de distribuição de ar proporciona fluxo de ar uniforme em toda a câmara, garantindo a fluidização adequada.O sistema de pulverização, normalmente equipado com bicos de alta pressão, permite a pulverização precisa e controlada da solução aglutinante.Além disso, equipamentos para secagem e peneiramento dos grânulos são essenciais para completar o processo.
A granulação em leito fluidizado encontra amplas aplicações na indústria farmacêutica.Algumas das aplicações comuns incluem:
A granulação em leito fluidizado é amplamente utilizada na produção de grânulos para formulação de comprimidos.A uniformidade do tamanho e formato dos grânulos obtida através deste processo garante um conteúdo consistente do medicamento em cada comprimido, levando a formas farmacêuticas confiáveis.
A capacidade de incorporar revestimentos funcionais torna a granulação em leito fluidizado adequada para o desenvolvimento de formulações de liberação controlada.Ao aplicar revestimentos entéricos ou outros revestimentos especializados, a libertação do fármaco pode ser adaptada a requisitos específicos, tais como libertação dependente do pH ou dependente do tempo.
A granulação em leito fluidizado também é empregada na produção de grânulos adequados para compressão direta.Os grânulos diretamente compressíveis têm excelentes propriedades de fluidez e compressibilidade, tornando-os ideais para a fabricação de comprimidos em alta velocidade.
Formulações complexas contendo múltiplos ingredientes farmacêuticos ativos (APIs) e excipientes podem ser granuladas com sucesso usando granulação em leito fluidizado.O processo permite a mistura uniforme de todos os componentes, resultando em grânulos homogêneos.
A granulação em leito fluidizado permite a produção de grânulos com perfis de liberação de fármacos modificados.Ajustando os parâmetros do processo e as características do aglutinante, pode-se conseguir a liberação sustentada ou prolongada do medicamento, proporcionando distribuição controlada do medicamento.
A granulação em leito fluidizado oferece diversas vantagens quando comparada às técnicas alternativas de granulação.Em comparação com a granulação úmida, que envolve o uso de grandes volumes de aglutinantes líquidos, a granulação em leito fluidizado requer quantidades menores de solução aglutinante, levando a tempos de secagem e consumo de energia reduzidos.As técnicas de granulação a seco, como a compactação por rolo, requerem etapas adicionais para obter grânulos, tornando a granulação em leito fluidizado um processo mais simples e eficiente em termos de tempo.Além disso, a granulação em leito fluidizado permite um controle preciso sobre as propriedades dos grânulos, resultando em melhor uniformidade do produto.
Embora a granulação em leito fluidizado seja um processo robusto e versátil, certos problemas podem surgir durante a operação.Um desafio comum é a formação de aglomerados ou grânulos superdimensionados, que podem levar à distribuição desigual do tamanho das partículas e à baixa fluidez.Este problema pode ser resolvido ajustando a taxa de pulverização, a concentração do aglutinante ou a taxa de fluxo de ar para garantir o crescimento adequado dos grânulos.Outro problema potencial é a ocorrência de bloqueios de bicos devido à precipitação da solução aglutinante.A limpeza e manutenção regulares do sistema de pulverização podem ajudar a prevenir esse problema.É crucial monitorar e otimizar os parâmetros do processo para solucionar problemas potenciais.
Inúmeras empresas farmacêuticas implementaram com sucesso a granulação em leito fluidizado em seus processos de fabricação, levando a uma melhor qualidade e eficiência do produto.Estudos de caso e histórias de sucesso destacam as diversas aplicações e benefícios desta técnica.Por exemplo, a Empresa X, um fabricante líder de produtos farmacêuticos, utilizou granulação em leito fluidizado para desenvolver uma formulação de liberação controlada de um medicamento cardiovascular amplamente prescrito.Os grânulos resultantes exibiram excelente uniformidade de conteúdo, perfis de liberação prolongada do medicamento e melhor adesão do paciente.Da mesma forma, a Empresa Y empregou granulação em leito fluidizado para produzir grânulos diretamente compressíveis para uma formulação complexa de múltiplos componentes, alcançando propriedades de fluxo superiores e compatibilidade com comprimidos.
A granulação em leito fluidizado é um campo em constante evolução e diversas tendências e avanços estão moldando seu futuro.Algumas das principais tendências incluem:
Os pesquisadores estão explorando ativamente novos ligantes e excipientes com propriedades de ligação melhoradas, características de liberação controlada e funcionalidade aprimorada.Esses avanços otimizarão ainda mais as propriedades dos grânulos e expandirão a gama de aplicações para granulação em leito fluidizado.
A integração de ferramentas PAT avançadas em sistemas de granulação em leito fluidizado permite monitoramento e controle em tempo real de parâmetros críticos do processo.Essa abordagem baseada em dados melhora a compreensão do processo, facilita a otimização do processo e garante qualidade consistente do produto.
A incorporação de inteligência artificial (IA) e algoritmos de aprendizado de máquina em sistemas de granulação de leito fluidizado apresenta um enorme potencial.Os sistemas alimentados por IA podem analisar dados de processos complexos, identificar padrões e otimizar parâmetros de processos em tempo real, levando a maior eficiência, redução de desperdício e melhoria da qualidade do produto.
A fabricação contínua está ganhando popularidade na indústria farmacêutica devido à sua eficiência e custo-benefício.A granulação em leito fluidizado pode ser perfeitamente integrada em plataformas de fabricação contínua, permitindo a produção contínua de grânulos com qualidade consistente e variabilidade de processo reduzida.
À medida que aumenta o foco na sustentabilidade, estão a ser feitos esforços para tornar os processos de granulação mais ecológicos.Isto inclui o uso de aglutinantes ecológicos, métodos de secagem com eficiência energética e minimização da geração de resíduos.A granulação em leito fluidizado, com secagem eficiente e requisitos reduzidos de aglutinante, alinha-se bem com os princípios de fabricação verde.
Concluindo, a granulação em leito fluidizado é uma técnica altamente eficaz e versátil na fabricação farmacêutica.Sua capacidade de produzir grânulos uniformes com propriedades controladas torna-o uma escolha atraente para diversas formas farmacêuticas sólidas.Com pesquisas contínuas e avanços em novos aglutinantes, análise de processos e controle inteligente de processos, a granulação em leito fluidizado está preparada para melhorias adicionais e continuará a desempenhar um papel crucial na definição do futuro da fabricação farmacêutica.
A granulação em leito fluidizado é uma técnica altamente eficaz e versátil na fabricação farmacêutica.Sua capacidade de produzir grânulos uniformes com propriedades controladas tornou-o uma escolha preferida para diversas formas farmacêuticas sólidas.As vantagens da granulação em leito fluidizado, como controle preciso sobre as propriedades dos grânulos, secagem eficiente e escalabilidade, contribuem para melhorar a qualidade do produto, a eficiência de fabricação e a satisfação do paciente.Apesar de algumas limitações, a compreensão adequada dos parâmetros do processo e da seleção do equipamento pode ajudar a superar desafios e otimizar o processo de granulação.Com pesquisas e avanços contínuos, espera-se que a granulação em leito fluidizado desempenhe um papel crucial na definição do futuro da fabricação farmacêutica.
Sim, a granulação em leito fluidizado pode ser empregada para materiais sensíveis à umidade.No entanto, é necessária uma consideração cuidadosa do processo de secagem e otimização dos parâmetros para minimizar a exposição à umidade e a degradação potencial.
Absolutamente.A granulação em leito fluidizado é altamente escalável e pode ser facilmente transferida da produção em escala laboratorial para a produção comercial com equipamentos adequados e otimização de processos.
A granulação em leito fluidizado requer quantidades menores de solução aglutinante, levando a tempos de secagem e consumo de energia reduzidos em comparação com a granulação úmida.Ele também fornece controle preciso sobre as propriedades dos grânulos e melhor uniformidade do produto.
Sim, a granulação em leito fluidizado pode ser integrada a outros processos, como revestimento, secagem e formação de comprimidos, permitindo um fluxo de trabalho de fabricação simplificado e melhor desempenho do produto.
O futuro da granulação em leito fluidizado parece promissor, com avanços contínuos em novos ligantes, ferramentas PAT e controle inteligente de processos.Esses desenvolvimentos melhorarão ainda mais a eficiência do processo, a qualidade do produto e a otimização na fabricação farmacêutica.
简体中文