Cum să optimizați granularea patului fluidizat

Granulare de pat fluidizat: introducere

Vă întrebați, cum funcționează o granulare de pat fluidizată? Și care este aplicarea granulatoarelor de pat fluidizate astăzi, te voi duce prin:

Granulare de pat fluidizat fabricat de Hywell

Puteți vizita, de asemenea, pagina noastră de produs cu granulație cu pat fluid aici, unde puteți solicita o ofertă și puteți citi și despre procesoarele cu pat fluid.

Uscarea este un proces cheie al unității în industria chimică, alimentară și farmaceutică. Necesită încălzirea, ceea ce o face cu capital și consumator din punct de vedere al energiei. Uscarea poate constitui 60-70% din costul total de producție.

Granulatoarele de uscător cu pat fluid au fost adoptate pe scară largă pentru granulele de uscare și pulberi la fabricarea de medicamente cu dozare solidă. Hywell produce uscătoare de pat de înaltă calitate la prețuri competitive din fabrică.

Introducere în granularea patului fluidizat

Fabricarea farmaceutică necesită un control precis asupra producției de forme de dozare solide. Granulația, procesul de transformare a particulelor fine de pulbere în granule mai mari, joacă un rol crucial în realizarea uniformității, fluxului și stabilității produsului final. Granulația de pat fluidizată oferă o metodă eficientă și versatilă pentru atingerea acestor obiective. Granulația include granulare uscată și Granulație umedă . Granularea umedă include diferite tipuri de mașini, cum ar fi granulatoare de spray cu pat fluid, Granulatoare de coș, granulatoare de balansare (granulatoare oscilante) și granulatoare de mixer de forfecare ridicată.

Granulația de pat fluidizată poate fi clasificată ca un proces cu un singur rezervor, deoarece pulberea poate fi amestecată, granulată și uscată în aceeași unitate, facilitând transferul de produse și minimizând contaminarea încrucișată. În plus, patul fluidizat îmbunătățește, de asemenea, transferul de căldură și masă între aerul fluidizant și particulele solide, ceea ce duce la o distribuție uniformă a temperaturii în patul produsului și un timp de procesare relativ scurt. În comparație cu granularea cu forfecare ridicată, tehnologia de pat fluidizat produce, în general, particule cu o distribuție mai restrânsă a mărimii particulelor și fără particule supradimensionate. Acest lucru reduce granulările multiple inutile și accelerează uscarea.

Se raportează că granularea de pat fluidizată este mai poroasă, mai puțin densă și mai compresibilă decât cele produse prin granulare umedă de forfecare ridicată. Intervalul optim de mărime a particulelor pentru fluidizare este de 50 până la 2000 μm. Mărimea medie a particulelor trebuie să fie cuprinsă între 50 și 5000 μm pentru a evita canalizarea excesivă și fluxul de dop. Deoarece pulberea fină are o suprafață foarte mare, coeziunea adezivă crește și duce la agregare; Prin urmare, pentru a evita scăparea excesivă a pulberii fine, pungile de colectare ultra-dense și necorespunzătoare sunt de obicei selectate pentru a provoca dezechilibru de fluidizare. Pentru particule fine mai mici de 50 μm și particule care nu pot fi fluidizate, patul de pulbere trebuie tratat prin greblă mecanică și alte metode, ceea ce crește costurile de echipament, curățare și întreținere. Mărimea critică pe care paturile tradiționale fluidizate nu pot prelucra discret pulberile farmaceutice obișnuite este de aproximativ 20 μm. Conform diagramei de flux a lui Geldart, sub această limită, fluxul stabil fără întârziere este dificil.

Manipularea amestecurilor de pulbere care conțin componente ale diferitelor densități este o altă provocare, deoarece diferențele în comportamentul de fluidizare a diferitelor componente de formulare pot duce la separarea patului și amestecarea neuniformă. În plus față de aceste proprietăți de pulbere, capacitatea picăturilor de liant de a se răspândi în patul de pulbere este, de asemenea, critică în timpul granulării patului fluidizat. Prin urmare, granularea în timpul fluidizării depinde foarte mult de fenomenele de difuzie a lichidului. Evident, granularea patului fluidizat este un proces complex. În plus față de factori legați de materiale, cum ar fi natura și caracteristicile ingredientelor în formulă, factorii de proces legați de etapele de granulare și uscare vor afecta și rezultatele.

Procesul de granulare a patului fluidizat

1. Cum are loc fluidizarea?

Principiul de lucru al unui pat fluidizat se bazează pe baza teoretică că, dacă gazul este lăsat să curgă printr -un pat de solide granulare cu o viteză mai mare decât viteza de așezare a granulelor și mai mică decât converarea pneumatică și egală cu viteza minimă de fluidizare (UMF), porțiunea solidă va fi suspendată în mișcarea de sus, fluxul de gaz. Rezistența este forța de frecare exercitată de gazul de pe granule; Rezistența exercitată de granulele pe gaz este egală în mărime și opusă în direcție.

Pe măsură ce rata fluxului de aer crește, rezistența vâscoasă a granulelor individuale în patul ambalat crește, crescând căderea de presiune a patului (ΔP). Până la un anumit punct, forța de tracțiune experimentată de granulele individuale este egală cu greutatea lor aparentă; Apoi, volumul patului începe să se extindă. Granulele individuale nu mai sunt în contact cu granulele vecine, ci sunt susținute de lichid și începe fluidizarea. Pentru pulberi foarte vâscoase, granulele primare pot fi legate de forțele Van der Waals și pot fi fluidizate în granule aglomerate.

Deci, atunci când o granulă devine mai fluidizată, aceasta afectează viteza locală a gazului din jurul său din cauza acestor forțe de tracțiune. Pentru granulele cu forme neregulate, efectul tragerii este mai semnificativ. Deasupra vitezei minime de fluidizare, orice gaz suplimentar introdus ar trebui să treacă prin pat sub formă de bule. Forțele Van der Waals joacă un rol dominant în procesele de manipulare și fluidizare a pulberii, dar forțele electrostatice au, de asemenea, o influență puternică asupra comportamentului procesului. Alte forțe potențiale sunt podurile lichide și solide. Interacțiunile posibile cu forțele intergranulare sunt interacțiunile granule-granulă, granule-camer și granule-gaz. Două metode, viteza minimă de fluidizare UMF și clasificarea Geldart, sunt recunoscute în general pentru capacitatea lor de a prezice și caracteriza comportamentul de fluidizare a solidelor.

2. Tipul pat fluidizat

În paturile fluidizate, se pot observa diferite modele de pat fluidizate, în funcție de viteza de fluidizare, densitatea produsului, forma și greutatea produsului din oală. Densitatea schimbă direct forța gravitațională netă care acționează asupra granulelor și, prin urmare, rezistența minimă sau viteza necesară pentru ridicarea granulului. Forma nu numai că schimbă relația dintre forța de tracțiune și viteză, ci și schimbă caracteristicile de umplere ale patului fix și spațiile de gol asociate și viteza fluidului prin ele.

Viteza de gaz calculată (UMF) pe întreaga secțiune transversală a patului se numește viteză de fluidizare minimă sau incipientă. În timpul fluidizării inițiale, patul își asumă o formă lichidă și este auto-echilibrat, curgând și transmite forțe hidrostatice (obiecte cu densitate mai mică plutesc pe suprafața patului). La viteze scăzute de gaz, patul de granule este de fapt un pat ambalat, iar căderea de presiune este proporțională cu viteza suprafeței. Pe măsură ce viteza gazului crește, se ajunge la un punct în care comportamentul patului se schimbă de la granule fixe la granule suspendate. La punctul inițial de fluidizare, căderea de presiune pe pat va fi foarte aproape de greutatea granulelor împărțite la zona transversală a patului. În timpul procesului inițial de fluidizare, granulele sunt foarte strânse și nu au o mișcare reală; Pentru a obține o amestecare uniformă, amestecarea viguroasă trebuie obținută prin creșterea vitezei gazului prin diferiți distribuitori de debituri de gaz.

Când debitul de gaz depășește punctul de fluidizare minim, patul fluidizat arată mult ca gazul crește rapid și izbucnește la suprafață. Formarea bulelor este foarte aproape de partea de jos a patului și foarte aproape de distribuitorul de flux de aer, astfel încât proiectarea distribuitorului de flux de aer are un impact mare asupra caracteristicilor patului fluidizat. Creșterea vitezei de fluidizare a suprafeței peste viteza minimă de fluidizare are ca rezultat formarea de „bule ” care apar în pat. Extinderea patului este cauzată în principal de spațiul ocupat de bule, iar viteza gazului de suprafață crește semnificativ. Pe măsură ce aceste mici bule se ridică din pat, acestea tind să se coaguleze împreună. Acest lucru creează bule mai mari și mai puține decât cele din apropierea distribuitorului de flux de aer. Într -un pat bubuit, amestecarea este cauzată nu numai de mișcarea verticală și prăbușirea bulelor pe suprafața patului, ci și de mișcarea laterală a bulelor cauzate de interacțiunea și fuziunea bulelor adiacente.

Atunci când concentrația de solide pe întregul pat nu este uniformă și concentrația fluctuează în timp, acest tip de fluidizare se numește fluidizare agregată.

Un pat de nămol este un pat fluid în care bulele de aer ocupă întreaga secțiune transversală a recipientului de produs și împart patul în mai multe straturi.

3. Controlează viteza de curgere a aerului

Controlul ratelor de flux de aer este esențial pentru paturile eficiente fluidizate pentru uscare, granulare și acoperire. Doar atunci când granulele sunt suspendate în fluxul de aer în timpul procesului de tratament, patul fluidizat poate obține avantajele transferului de căldură rapidă și în masă. Pentru a obține o fluidizare adecvată a produsului, trebuie luați în considerare următorii factori:

01. Greutatea produsului (dimensiunea lotului).

02. Granulesizează, formă și densitate.

03. Caracteristicile fluxului de pulbere.

04. Relația dintre capacitatea patului fluidizat și volumul de aer și poziția ventilatorului și poziția unității de fluidizare.

05. Capacitatea minimă și maximă recomandată a vasului.

Controlul vitezei fluxului de aer poate fi mai întâi obținut prin distribuitorul de flux de aer selectat. Alegerea distribuitorului depinde de factori precum tipul de material și dimensiunea granulelor, densitatea, forma, cantitatea, volumul aerului ventilatorului și locația sistemului. Selecția distribuitorului și instrucțiunile suplimentare sunt furnizate în Capitolul 3. Tipul și geometria distribuitorului au un impact semnificativ asupra valorii minime a vitezei de fluidizare. Creșterea diametrului porilor a distribuitorului de plăci de orificiu va reduce viteza minimă de fluidizare (voiceover: Mă întreb dacă puteți înțelege această propoziție? Premisa este că atunci când volumul de aer rămâne neschimbat, zona distribuitorului de ventilație de aceeași dimensiune crește deschiderea plăcii de orificiu, care este echivalentă cu creșterea zonei de ventilație, astfel încât viteza scade).

Avantajele granulării patului fluidizat

Granularea de pat fluidizată oferă mai multe avantaje față de alte tehnici de granulare. În primul rând, permite un control excelent asupra proprietăților granulelor, cum ar fi dimensiunea, forma și densitatea. Acest control asigură uniformitatea și reproductibilitatea produsului final. În plus, starea fluidizată asigură căldură și transfer de masă eficient, ceea ce duce la timp de uscare mai rapid. Procesul este, de asemenea, extrem de scalabil, permițând trecerea ușoară de la scară de laborator la producția comercială.

Dezavantaje ale granulării patului fluidizat

Deși granulația de pat fluidizată are numeroase avantaje, nu este lipsită de limitări. Una dintre provocări este potențialul de atribuire a particulelor, ceea ce duce la generarea de praf fin. Această problemă poate fi atenuată prin utilizarea echipamentelor adecvate și a optimizării proceselor. Un alt dezavantaj este adecvarea limitată pentru materialele sensibile la umiditate, deoarece procesul de uscare implică aplicarea căldurii. Înțelegerea corectă a materialelor și a parametrilor procesului este crucială pentru a depăși aceste provocări.

Factori care afectează granularea patului fluidizat

Câțiva factori influențează succesul granulării patului fluidizat. Acești factori trebuie să fie luați în considerare și optimizați cu atenție pentru a obține proprietățile dorite de granule. Factorii cheie includ:

1. Proprietăți pulbere

   Proprietățile materialelor de pulbere, cum ar fi dimensiunea particulelor, forma și caracteristicile suprafeței, joacă un rol semnificativ în comportamentul de fluidizare și formarea granulelor. Pulberile fine cu proprietăți coezive pot necesita măsuri suplimentare pentru a asigura o fluidizare adecvată.

2. Soluție de liant

   Alegerea soluției de liant și concentrația acesteia afectează foarte mult eficiența și puterea de legare a granulelor. Diferiți lianți, cum ar fi polimeri sau adezivi, pot fi folosiți în funcție de caracteristicile dorite ale granulelor.

3. Parametri de proces

   Diversi parametri de proces, inclusiv debitul de aer, temperatura de intrare, viteza de pulverizare și înălțimea patului, afectează formarea granulelor. Acești parametri trebuie optimizați pentru a atinge dimensiunea, forma și uniformitatea granulelor dorite.

4. Proiectare echipament

   Proiectarea și configurația granulatorului de pat fluidizat, inclusiv forma și dimensiunea camerei de procesare, sistemul de distribuție a aerului și sistemul de pulverizare, influențează eficiența generală a procesului și calitatea granulelor.

   
   

Echipamente utilizate în granularea patului fluidizat

Granulația de pat fluidizată necesită echipamente specializate pentru a obține rezultate optime. Componenta cheie este granulatorul de pat fluidizat, care constă dintr -o cameră de procesare, un sistem de distribuție a aerului și un sistem de pulverizare. Camera de procesare permite fluidizarea particulelor de pulbere și formarea granulelor. Sistemul de distribuție a aerului oferă un flux de aer uniform în toată camera, asigurând o fluidizare adecvată. Sistemul de pulverizare, echipat de obicei cu duze de înaltă presiune, permite pulverizarea precisă și controlată a soluției de liant. În plus, echipamentele pentru uscarea și cernirea granulelor sunt esențiale pentru finalizarea procesului.

Aplicații de granulare a patului fluidizat

Granulația de pat fluidizată găsește aplicații extinse în industria farmaceutică. Unele dintre aplicațiile comune includ:

1. Formularea tabletei

   Granularea patului fluidizat este utilizată pe scară largă la producerea de granule pentru formularea tabletelor. Uniformitatea dimensiunii și formei granulelor obținute prin acest proces asigură un conținut constant de medicamente în fiecare tabletă, ceea ce duce la forme de dozare fiabile.

2. Formulări de eliberare controlată

   Posibilitatea de a încorpora acoperiri funcționale face ca granularea patului fluidizat să fie adecvată pentru dezvoltarea formulărilor de eliberare controlată. Prin aplicarea acoperirilor enterice sau a altor acoperiri specializate, eliberarea medicamentului poate fi adaptată la cerințe specifice, cum ar fi eliberarea dependentă de pH sau dependentă de timp.

3. Formulări de compresie directă

   Granulația de pat fluidizată este, de asemenea, folosită în producerea de granule potrivite pentru compresie directă. Granulele direct compresibile au proprietăți excelente de flux și compresibilitate, ceea ce le face ideale pentru fabricarea de tablete de mare viteză.

4. Formulări cu mai multe componente

   Formulările complexe care conțin mai multe ingrediente farmaceutice active (API) și excipienți pot fi granulați cu succes folosind granulare de pat fluidizat. Procesul permite amestecarea uniformă a tuturor componentelor, rezultând granule omogene.

5. Profiluri modificate de eliberare a medicamentelor

   Granulația de pat fluidizată permite producerea de granule cu profiluri modificate de eliberare a medicamentelor. Prin ajustarea parametrilor procesului și a caracteristicilor liantului, se poate obține eliberarea de medicamente susținute sau extinse, oferind administrarea controlată de medicamente.

   
   

Comparația granulării de pat fluidizate cu alte tehnici de granulare

Granulația de pat fluidizată oferă mai multe avantaje în comparație cu tehnicile alternative de granulare. În comparație cu granularea umedă, care implică utilizarea unor volume mari de lianți lichizi, granularea cu pat fluidizat necesită cantități mai mici de soluție de liant, ceea ce duce la reducerea timpilor de uscare și a consumului de energie. Tehnicile de granulare uscată, cum ar fi compactarea rolelor, necesită pași suplimentari pentru a obține granule, făcând granularea patului fluidizat un proces mai simplu și mai eficient în timp. Mai mult, granulația de pat fluidizată permite un control precis asupra proprietăților granulelor, ceea ce duce la o uniformitate îmbunătățită a produsului.

Depanare în granularea patului fluidizat

În timp ce granulația de pat fluidizată este un proces robust și versatil, pot apărea anumite probleme în timpul funcționării. O provocare comună este formarea de aglomerate sau granule supradimensionate, ceea ce poate duce la o distribuție neuniformă a mărimii particulelor și la un flux slab. Această problemă poate fi abordată prin ajustarea vitezei de pulverizare, a concentrației de liant sau a debitului de aer pentru a asigura creșterea corectă a granulelor. O altă problemă potențială este apariția blocajelor duzei din cauza precipitațiilor soluției de liant. Curățarea și întreținerea regulată a sistemului de pulverizare pot ajuta la prevenirea acestei probleme. Este crucial să se monitorizeze și să optimizeze parametrii procesului pentru a rezolva probleme și rezolvarea eventualelor probleme potențiale.

Studii de caz și povești de succes ale granulării patului fluidizat

Numeroase companii farmaceutice au implementat cu succes granularea de pat fluidizată în procesele lor de fabricație, ceea ce a dus la îmbunătățirea calității și eficienței produsului. Studiile de caz și poveștile de succes evidențiază aplicațiile și beneficiile diverse ale acestei tehnici. De exemplu, Compania X, un producător farmaceutic principal, a utilizat granulație de pat fluidizat pentru a dezvolta o formulare cu eliberare controlată a unui medicament cardiovascular prescris pe scară largă. Granulele rezultate au prezentat o uniformitate excelentă a conținutului, profiluri extinse de eliberare a medicamentelor și respectarea îmbunătățită a pacientului. În mod similar, compania Y a folosit granulație de pat fluidizat pentru a produce granule compresibile direct pentru o formulare complexă cu mai multe componente, obținând proprietăți superioare ale fluxului și compatibilitatea tabletelor.

Tendințe viitoare și progrese în granularea patului fluidizat

Granulația de pat fluidizată este un câmp în continuă evoluție și mai multe tendințe și avansuri își modelează viitorul. Unele dintre tendințele cheie includ:

1. Romani și excipienți

   Cercetătorii explorează activ noi lianți și excipienți cu proprietăți de legare îmbunătățite, caracteristici de eliberare controlate și funcționalitate îmbunătățită. Aceste progrese vor optimiza și mai mult proprietățile granulelor și vor extinde gama de aplicații pentru granularea patului fluidizat.

2. Procesul Tehnologiei Analitice (PAT)

   Integrarea instrumentelor PAT avansate în sisteme de granulare a paturilor fluidizate permite monitorizarea în timp real și controlul parametrilor critici ai procesului. Această abordare bazată pe date îmbunătățește înțelegerea procesului, facilitează optimizarea procesului și asigură calitatea constantă a produsului.

3. Controlul inteligent al procesului

   Încorporarea inteligenței artificiale (AI) și a algoritmilor de învățare automată în sistemele de granulare a patului fluidizat are un potențial extraordinar. Sistemele alimentate de AI pot analiza datele complexe ale procesului, identificarea tiparelor și pot optimiza parametrii procesului în timp real, ceea ce duce la o eficiență sporită, la deșeuri reduse și la o calitate îmbunătățită a produsului.

4. Fabricare continuă

   Fabricarea continuă câștigă popularitate în industria farmaceutică datorită eficienței și rentabilității sale. Granulația de pat fluidizată poate fi integrată perfect în platforme de fabricație continuă, permițând producerea continuă de granule cu o calitate constantă și o variabilitate redusă a procesului.

5. Utilitatea și fabricarea ecologică

   Pe măsură ce accentul pe sustenabilitate crește, se depun eforturi pentru ca procesele de granulare să fie mai ecologice. Aceasta include utilizarea de lianți ecologici, metode de uscare eficiente din punct de vedere energetic și minimizarea generarii de deșeuri. Granulația de pat fluidizată, cu uscarea eficientă și cerințele reduse de liant, se aliniază bine cu principiile de fabricație ecologică.

În concluzie, granulația de pat fluidizată este o tehnică extrem de eficientă și versatilă în fabricarea farmaceutică. Capacitatea sa de a produce granule uniforme cu proprietăți controlate îl face o alegere atractivă pentru diverse forme de dozare solide. Odată cu cercetarea și progresele în curs de desfășurare în noile lianți, analiza proceselor și controlul inteligent al proceselor, granularea fluidizată a patului este pregătită pentru îmbunătățiri suplimentare și va continua să joace un rol crucial în modelarea viitorului producției farmaceutice.

Concluzie

Granularea patului fluidizat este o tehnică extrem de eficientă și versatilă în fabricarea farmaceutică. Capacitatea sa de a produce granule uniforme cu proprietăți controlate a făcut ca acesta să fie o alegere preferată pentru diverse forme de dozare solide. Avantajele granulării de pat fluidizate, cum ar fi controlul precis asupra proprietăților granulelor, uscarea eficientă și scalabilitatea, contribuie la îmbunătățirea calității produsului, la eficiența producției și la satisfacția pacientului. În ciuda unor limitări, înțelegerea corectă a parametrilor procesului și a selecției echipamentelor poate ajuta la depășirea provocărilor și la optimizarea procesului de granulare. Odată cu cercetările și progresele în curs de desfășurare, se preconizează că granularea fluidizată a patului va juca un rol crucial în conturarea viitorului producției farmaceutice.

Întrebări frecvente (întrebări frecvente)

1. Poate fi utilizată granularea patului fluidizat pentru materiale sensibile la umiditate?

Da, granularea patului fluidizat poate fi folosită pentru materiale sensibile la umiditate. Cu toate acestea, este necesară o examinare atentă a procesului de uscare și optimizarea parametrilor pentru a reduce la minimum expunerea la umiditate și degradarea potențială.

2. Granularea patului fluidizat este potrivită pentru producția pe scară largă?

Absolut. Granularea de pat fluidizată este extrem de scalabilă și poate fi tranziționată perfect de la scară de laborator la producție comercială, cu echipamente adecvate și optimizare a proceselor.

3. Care sunt avantajele granulării patului fluidizat peste granularea umedă?

Granulația de pat fluidizată necesită cantități mai mici de soluție de liant, ceea ce duce la reducerea timpilor de uscare și a consumului de energie în comparație cu granularea umedă. De asemenea, oferă un control precis asupra proprietăților granulelor și uniformității îmbunătățită a produsului.

4. poate fi combinată granularea patului fluidizat cu alte procese de fabricație?

Da, granulația de pat fluidizată poate fi integrată cu alte procese, cum ar fi acoperirea, uscarea și tabletă, permițând un flux de lucru de fabricație simplificat și performanța îmbunătățită a produsului.

5. Care sunt perspectivele viitoare pentru granularea patului fluidizat?

Viitorul granulării de pat fluidizat pare promițător, cu progrese continue în noile lianți, instrumente PAT și controlul inteligent al procesului. Aceste evoluții vor îmbunătăți în continuare eficiența procesului, calitatea produselor și optimizarea în fabricația farmaceutică.