2.3 Сушка гранулята
Существуют модели вертикальных смесителей-грануляторов, в которых можно осуществлять и сушку гранулята. С инженерной точки зрения, эта возможность может быть реализована посредством оснащения смесителя-гранулятора рубашкой, отводом для вакуумирования и подачей сухого газа (рис. 11).
Рис. 11 – Схематическое изображение процесса сушки в вертикальном смесителе-грануляторе с высоким усилием сдвига VG PRO 1200 (Glatt AG, Германия).
Известны также примеры использования микроволновых генераторов. Тем не менее сушка гранулята возможна и с использованием другого технологического оборудования, даже если конструкционные особенности смесителя-гранулятора позволяют осуществлять в нем сушку.
Это связано с тем, что разработка и реализация технологического процесса, предполагающая сушку гранулята в смесителе-грануляторе, вызывает определенные трудности, которые связаны с разрушением гранул в процессе сушки, адгезией гранулята к стенкам смесителя-гранулятора и образованием конгломератов, снижающих эффективность и увеличивающих время сушки. Для снижения адгезии гранулированной массы к стенкам аппарата разработаны различные инженерно-конструкторские решения. Наклоненные внутрь стенки рабочей камеры, как в Collette (GEA Pharma Systems AG, Швейцария), P 10 -P 1800 (DIOSNA Dierks & Shne GmbH, Германия) или качание рабочей камеры, как в RotoCube (IMA S.p.A., Италия), использовали для обеспечения опадания гранулята под собственным весом. Специальную конструкцию перемешивающих лопастей применяют практически все производители.
Если оборудование не позволяет осуществлять в нем сушку, то гранулированную массу выгружают из смесителя-гранулятора, при необходимости пропускают через калибратор и либо выгружают на стеллажи полочной сушки, либо перемещают в псевдоожиженную сушку. Грануляция в смесителях-грануляторах с высоким усилием сдвига с последующей калибровкой гранулята и сушкой в псевдоожиженном слое получила широкое применение в фарминдустрии (рис. 12). Сушка в псевдоожиженном слое в сравнении с грануляторами с высоким усилием сдвига позволяет эффективно осуществлять сушку при более щадящих режимах, минимизируя деструктивное механическое воздействие перемешивающих лопастей и исключающее импульсное воздействие вакуума.
Рис. 12 – Пример реализации технологической связки смесителя-гранулятора с высоким усилием сдвига и сушки в псевдоожиженном слое (компания GEA Pharma Systems AG, Швейцария) [25].
Сушка увлажненных гранулятов является одним из самых энергоемких процессов. В производстве таблетированных лекарственных форм для сушки гранулятов используются сушилки различных конструкций и принципов действия. Наиболее перспективна сушка в псевдоожиженном слое. Основными ее преимуществами являются: высокая интенсивность процесса; уменьшение удельных энергетических затрат; возможность полной автоматизации процесса; сохранение сыпучести продукта. В отечественной химико-фармацевтической промышленности применяются сушилки этого типа, разработанные ЛНПО «Прогресс» и предназначенные для сушки таблеточных гранулятов, не содержащих органических растворителей, а также сушилки СП-30, СП-60, СП-100, где цифрами обозначена номинальная загрузка исходного материала в килограммах.
Сушилка СП-30 (сушилка порошков с загрузкой 30 кг порошка) представляет собой цельносварной металлический шкаф, облицованный металлическими листами и разделенный на два отсека (рис. 13). В первом малом отсеке размещены воздухозаборное устройство 1 и воздухоподогреватель 2. На входе из первого во второй отсек установлен воздушный фильтр 3. Вторым отсеком является сушильная камера, которая в вертикальной плоскости разделена на три части. Первая служит для установки в ней тележки 4 с резервуаром из оргстекла 6, наполненным продуктом 5. Резервуар с гранулятом размещается на тележке 4, имеющей подъемное устройство. При подъеме верхний срез резервуара прижимается к уплотнению горизонтальной перегородки. Вторая (средняя) часть сушилки предназначена для размещения рукавного фильтра 7 со встряхивающим устройством. В третьей (верхней) части сушилки размещается вентилятор 8, насаженный непосредственно на вал электродвигателя 11 и шибер 9 с рукояткой управления, расположенной на лицевой стенке шкафа для регулирования потока воздуха (10), проходящего через сушилку.
Рис. 13 – Аппарат СП-30 для сушки гранулята в кипящем слое [15].
Сушки-грануляторы серии GFG (GFG-15B, GFG-30B, GFG-60B, GFG-120B, GFG-200B) порошковых смесей в «псевдосжиженном (кипящем) слое» предназначены для сушки влажных порошков и гранулята по методу «псевдосжиженного (кипящего) слоя» (рис. 14). Эти установки особенно эффективны для сушки гранул большого размера от 100 мкм до 4-6 мм.
Принцип работы устройства основан на методе сушки в «кипящем слое». В установку помещается порция влажной порошкообразной смеси. С низу установки подается большим потоком очищенный подогретый воздух. В результате подогретый воздух создает облако из смеси - «псевдосжиженній (кипящий) слой». Излишек воздуха удаляется из установки через систему фильтров. При работе установки возможна подача через распылитель связующего раствора для формирования гранул.
Высокая эффективность сушки и грануляции достигается за счет возможности быстрого испарения влаги сразу со всей поверхности частиц и гранул, подвешенных большим потоком воздуха в «кипящем слое».
Особенности:
установка полностью соответствует требованиям стандартов GMP;
имеет рациональное устройство с хорошей эффективностью и легким управлением;
отличается простотой конструкции;
имеет удобное расположение органов контроля и управления, оборудован компьютерным контролем с дружественным человеко-машинным интерфейсом;
технологические параметры режимов работы автоматически сохраняются, что позволяет достаточно легко и быстро запустить повторно технологический процесс;
обладает усовершенствованным устройством для процесса подачи жидкости;
минимизировано пылевыделение;
одновременно производятся процессы смешивания, гранулирования и сушки, что помимо удобства позволяет избежать загрязнения сырья из-за чрезмерных контактов с окружающей средой;
благодаря применению антистатических материалов, работа с устройством максимально безопасна;
установка взрывобезопасна, предусмотрена система отверстий для сброса давления;
в установке нет «мертвых углов», ввиду чего загрузка, разгрузка и технологическое обслуживание происходят легко и быстро;
нагрев воздуха может производиться как паром, так и при помощи электрических нагревательных элементов (дополнительные опции).
Рис. 14 – Сушка-гранулятор порошковых смесей в «псевдосжиженном (кипящем) слое» серии GFG [30].
Бункерные сушилки SHD (рис. 15) предназначены для сушки и загрузки гранулята в автоматы. Высушивание непосредственно в зоне загрузки автоматов позволяет избежать повторного загрязнения сырья и пропитки его влагой, при транспортировке от сушильной камеры до бункера машины.
Особенности:
высокая тепловая эффективность;
контроль постоянства температуры сушки;
позволяет увеличить скорость впрыска.
Рис. 15 – Бункерная сушилка SHD [22].