Гранулирование в псевдоожиженном слое: процесс, параметры и руководство по масштабированию для фармацевтики

Грануляция в псевдоожиженном слое — это такая операция, которая на технологической схеме выглядит простой, но на ее освоение в производственном цехе уходят годы. Воздух проталкивается вверх через перфорированную пластину, поднимая слой порошка до тех пор, пока частицы не начнут вести себя как кипящая жидкость. В это турбулентное облако распыляется раствор связующего, и тот же сосуд, в котором формируются гранулы, сушит их на месте.

Смешивание, агломерация и сушка — три операции, для которых в противном случае потребовались бы три машины и две передачи материала, — происходят внутри одной замкнутой чаши. Вот почему грануляция в псевдоожиженном слое стала стандартным способом получения гранул с хорошей текучестью, узким гранулометрическим составом и предсказуемой сжимаемостью для таблеток и капсул.

Именно поэтому этот процесс вызывает столько разочарований. Слой хорошо ведет себя только в довольно узком диапазоне скорости воздуха, скорости распыления и температуры. Пройдите мимо него, и вы получите либо разрушенную кровать, либо миску, полную пыли. В этом руководстве рассказывается о том, что происходит внутри чаши, какие параметры действительно влияют на результат, как конфигурация распыления формирует структуру гранул и как масштабировать рецептуру от лабораторной установки до полноценной производственной линии.

Что на самом деле делает грануляция в псевдоожиженном слое

Грануляция в псевдоожиженном слое представляет собой способ влажной грануляции: жидкое связующее склеивает первичные частицы в более крупные и плотные агломераты. Отличие от грануляции с высоким сдвигом заключается в том, как энергия поступает в массу. В смесителе с большими сдвиговыми усилиями крыльчатка и измельчитель механически перемешивают влажную массу. В псевдоожиженном слое энергия поступает в виде движущегося воздуха и распыленных капель, поэтому порошок никогда не стоит на месте и не перемешивается.

Одно судно, три подразделения

Порошок псевдоожижается и предварительно нагревается, связующее вещество распыляется на движущиеся частицы, жидкие мостики сушатся, продолжая течь тем же потоком воздуха, а гранулы покидают чашу достаточно сухими, чтобы их можно было сортировать и смешивать. Поскольку материал никогда не перемещается между емкостями, не требуется перекачивать влажную массу, не требуется этап сушки лотка и гораздо меньше воздействия продукта на оператора.

Как выглядит хорошая гранула

Хорошо сформированные гранулы имеют примерно сферическую форму, достаточно плотные и содержат мало мелких частиц. Они текут через бункер, не образуя мостиков, сжимаются, не закупориваясь, и предсказуемо рассеиваются. Эти свойства зависят от баланса между размером капель, скоростью распыления и производительностью сушки, а не только от машины.

Внутри процесса, шаг за шагом

Обычно партия проходит шесть стадий, и переходы между ними имеют такое же значение, как и сами заданные значения.

1. Порошковая зарядка. Чаша наполняется до заданного объема, а не до заданного веса, поскольку псевдоожижение зависит от высоты слоя и надводного борта над ним.
2. Псевдоожижение и предварительный нагрев. Объем воздуха увеличивается до тех пор, пока слой не расширится и не начнет свободно двигаться, а продукт не нагреется до стабильной начальной температуры.
3. Связующий спрей. Сопло начинается с низкого уровня и постепенно набирает обороты. Капли должны быть достаточно маленькими, чтобы растекаться по поверхности частиц, и достаточно влажными, чтобы сцепляться при контакте.
4. Влажное массирование. По мере накопления жидкости частицы сталкиваются и слипаются. Здесь рост происходит быстрее всего, и именно здесь обычно начинается чрезмерная грануляция.
5. Сушка. Распыление прекращается, температура воздуха повышается, и кровать высушивается до заданного значения потерь при высыхании, пока она еще находится в движении.
6. Охлаждение и разрядка. Партия охлаждается, разгружается и часто проходит через мельницу или сито для измельчения негабаритного материала.

Машина для грануляции и сушки с псевдоожиженным слоем FL-B (одноступенчатый гранулятор) Сушилка-гранулятор с псевдоожиженным слоем FL-B предназначена для обработки порошков, грануляции, сушки и нанесения покрытия "верхним распылением" в фармацевтической, пищевой и... Посмотреть продукт →

Конфигурация распыления: верхняя, нижняя и тангенциальная.

Положение сопла относительно слоя порошка меняет как структуру гранул, так и диапазон процессов, которые может выполнять одна машина.

Верхний спрей остается рабочей лошадкой грануляции. Нижний распыл выбирается, когда целью является создание пленки вокруг частицы, а не агломерация, а тангенциальное распыление дает самые плотные и сферические гранулы. Одна машина, способная переключаться между этими пластинами, охватывает гораздо более широкий ассортимент продукции.

Многофункциональный гранулятор и машина для нанесения покрытий с псевдоожиженным слоем DLP Многофункциональная машина для нанесения покрытия-гранулятора с псевдоожиженным слоем DLP сочетает в себе распылительную сушку, грануляцию, центробежное формирование микрогранул, нанесение покрытия в псевдоожиженном слое и... Посмотреть продукт →

Параметры, определяющие результат

Операторы часто рассматривают рецепт как список заданных значений, однако большинство проблем с псевдоожиженным слоем возникают из-за взаимосвязей между параметрами, а не из-за одного неправильного числа. Это переменные, которые стоит наблюдать вместе.

• Температура воздуха на входе устанавливает сушильную способность и, косвенно, поверхностную влажность частиц.
• Объем и скорость воздуха контролировать расширение слоя, интенсивность перемешивания и количество мелкого порошка, попадающего в фильтры.
• Скорость распыления определяет, сколько жидкости кровать должна впитать в единицу времени, и является наиболее частой причиной как переувлажнения, так и пыли.
• Давление распыления контролирует размер капель: более мелкие капли распределяются лучше, но могут высохнуть перед контактом.
• Концентрация связующего и вязкость изменить степень прилипания частиц и скорость роста гранул.
• Температура продукта представляет собой практическое определение баланса между опрыскиванием и сушкой.
• Положение форсунки и состояние фильтра их легко не заметить, и они являются частыми источниками различий от партии к партии.

Поскольку эти переменные взаимодействуют, изменение одной почти всегда требует корректировки другой. Наша заметка о Параметры процесса грануляции в псевдоожиженном слое и типы распыления более подробно рассматривает эти отношения.

Увеличение масштаба без переписывания формулировки

Увеличение масштаба редко сводится к умножению каждого числа на один и тот же коэффициент. Маленькая и большая чаши не псевдоожижаются одинаково, поэтому надежный подход состоит в том, чтобы сохранить как можно более близкие безразмерные соотношения.

Это означает согласование скорости воздуха на единицу площади поперечного сечения, а не общего объема воздуха, поддержание постоянного потока распыления на единицу поверхности слоя, поддержание температуры продукта на той же траектории и подтверждение того, что размер капель не смещается при использовании сопла большего размера. Геометрия чаши, соотношение высоты слоя к диаметру и высота надводного борта — все это влияет на то, сколько материала попадает в фильтры, а не в гранулы.

Самый безопасный путь — разработать процесс на лабораторном оборудовании, которое повторяет геометрию и инструменты производственного подразделения, а затем подтвердить его в пилотном масштабе, прежде чем отправлять полную партию.

Многофункциональная лабораторная машина для грануляции и нанесения покрытий в псевдоожиженном слое DLP R&D Многофункциональная машина с псевдоожиженным слоем DLP R D объединяет несколько функций, включая операции верхнего, нижнего и бокового распыления. Он сочетает в себе смешивание, сушку... Посмотреть продукт →

Когда кровать плохо себя ведет: таблица быстрой диагностики

Большинство проблем с псевдоожиженным слоем проявляются через температурную кривую продукта, перепад давления на фильтрах или просто звук барабана.

Контрольный список выбора оборудования

При выборе гранулятора с псевдоожиженным слоем полезные вопросы касаются процессов, которые вы собираетесь выполнять в течение многих лет, а не только партии, которая вам понадобится в следующем месяце.

• Диапазон партий: наименьшая и наибольшая партии, с которыми чаша должна хорошо справляться, а не только номинальная емкость.
• Варианты распыления: только верхнее распыление или возможность добавления нижних и тангенциальных вставок позже.
• Обращение с растворителями: взрывозащищенная конструкция, защита инертным газом и правильное заземление для органических растворителей.
• Система фильтров: материал, метод очистки и контроль падения давления.
• Уровень сдерживания: попадут ли в чашу сильнодействующие или сенсибилизирующие соединения.
• Очистка: мытье на месте, возможность дренирования и доступность уплотнений.
• Поток материала: как поступает порошок и как выходят гранулы, включая подъем, вакуумную передачу и просеивание.
• Данные и средства управления: управление рецептами, регистрация параметров и история сигналов тревоги для записей партий.

Выбор оборудования с учетом этих ответов обычно обходится дешевле, чем модернизация машины, предназначенной для более узкой цели.

Технологический взгляд на грануляцию в псевдоожиженном слое

Грануляция в псевдоожиженном слое вознаграждает подготовку. Сама технология хорошо изучена, поэтому разница между надежным процессом и хрупким обычно заключается в том, насколько тщательно рецептура, конфигурация распыления и обработка воздуха были согласованы с материалом.

С 2010 года ZY Machinery занимается производством оборудования для обработки порошков и дозирования твердых веществ для перорального применения, создавая грануляторы с псевдоожиженным слоем, сушилки, машины для нанесения покрытий, смесители, а также оборудование для транспортировки и очистки, которое объединяет их в комплексные линии. Лабораторный ассортимент повторяет производственный диапазон по геометрии и инструментарию, поэтому рецептура, разработанная в небольшой чаше, имеет определенный путь к пилотному и коммерческому масштабу. Если вы работаете над проектом грануляции, поделитесь материалом, целевым объемом партии и условиями на месте, и команда предложит подходящий маршрут.

Ознакомьтесь с полным ассортиментом оборудования на нашем сайте. домашняя страница .