Granulación por pulverización: cómo funciona y cuándo elegirla frente al secado por atomización

La granulación por pulverización rocía un líquido sobre partículas mantenidas en movimiento en una corriente de aire caliente, de modo que el líquido se seca sobre la superficie de la partícula y el gránulo crece. En un granulador de lecho fluidizado por pulverización, las partículas son un portador o polvo semilla, y el líquido pulverizado es el material activo o el aglutinante. El producto es un gránulo, más grande y denso que un polvo secado por atomización, que fluye bien, produce poco polvo y se disuelve de forma predecible.

El secado por atomización y la granulación por pulverización rocían ambos un líquido en aire caliente y ambos terminan en un sólido seco, por lo que es fácil confundirlos. La diferencia está en sobre qué cae el líquido. En un secador por atomización se seca en caída libre como gotas separadas y sale como polvo fino. En un granulador por pulverización cae sobre partículas que ya están en el lecho y se acumula sobre ellas. Esa única diferencia cambia el tamaño de partícula, el perfil de temperatura y las formulaciones para las que sirve cada proceso. Esta guía explica ambos, muestra dónde encaja cada uno y le da una forma de elegir.

Contexto rápido: tres rutas del líquido al sólido

Para la ruta de caída libre, consulte cómo funciona el secado por atomización. Para el mecanismo del lecho fluidizado, incluida la diferencia entre un granulador y un secador, consulte granulador de lecho fluidizado vs secador de lecho fluidizado. Para la granulación húmeda tras la mezcla, consulte granulación húmeda vs granulación en seco.

Cómo funciona la granulación por pulverización en lecho fluidizado

1. 1.Formar el lecho. El portador o polvo semilla se carga en el recipiente. El aire soplado hacia arriba a través de una placa perforada levanta y hace circular las partículas, que se comportan como un líquido en ebullición.
2. 2.Rociar el líquido. Una boquilla rocía el líquido, como un extracto, una solución o un aglutinante, sobre el lecho en movimiento. Existen configuraciones de pulverización superior, inferior y tangencial, y la elección afecta a la estructura del gránulo.
3. 3.Humedecer, adherir y crecer. Las gotas humedecen la superficie de las partículas. Las partículas chocan y se recubren o se unen entre sí, formando gránulos más grandes.
4. 4.Secar en el mismo lecho. El aire caliente evapora el líquido mientras continúa la pulverización. Un equilibrio entre el caudal de pulverización y la velocidad de secado evita que el lecho se humedezca o se seque demasiado.
5. 5.Enfriar y descargar. Los gránulos se enfrían en el recipiente y se descargan con la humedad objetivo.

La mezcla, el secado y el enfriamiento ocurren en una sola unidad, sin un paso de transferencia aparte.

El enfoque basado en portador de SINOTHERMO: el granulador por pulverización PGL

El granulador de lecho fluidizado por pulverización de SINOTHERMO (serie PGL) está diseñado para formulaciones que son en su mayor parte portador con una proporción menor de activo líquido:

• Entrada: materiales portadores en forma de polvo y el material principal en forma líquida.
• Método: el portador forma el lecho fluidizado y actúa como partículas semilla. El material principal, normalmente un extracto líquido y una parte menor del lote, se pulveriza desde arriba y se une a las partículas portadoras en el borde del lecho.
• Salida: gránulos sólidos de tamaño medio con 3 a 5 por ciento de humedad.
• Tipo de proceso: granulación húmeda en lecho fluidizado por pulverización, con mezcla, secado y enfriamiento en el mismo lecho.
• Punto fuerte: el enfoque de baja temperatura y apoyado en el portador es adecuado para extractos líquidos sensibles al calor y otros materiales principales que se degradarían a mayor temperatura.

Para otras necesidades de granulación, SINOTHERMO también fabrica el granulador de lecho fluidizado y un granulador-recubridor de tipo Wurster. La categoría de granuladores de lecho fluidizado enumera la gama.

Granulación por pulverización vs secado por atomización: cómo elegir

Elija el secado por atomización cuando el líquido es el producto, quiere un polvo fino, necesita producción continua de alto rendimiento y el producto tolera las temperaturas del proceso.

Elija la granulación por pulverización cuando quiere un gránulo de flujo libre en lugar de un polvo fino, la formulación es sobre todo excipiente o portador, el activo es un extracto líquido sensible al calor, o el paso siguiente (llenado de cápsulas, compresión, llenado de sobres) necesita flujo y poco polvo.

Considere ambos en secuencia cuando un polvo secado por atomización necesita convertirse en gránulo para su manejo. Un secador por atomización seguido de un paso de granulación es habitual en productos que se disuelven mal como polvo fino.

Aplicaciones

• Extractos herbales y botánicos. Extracto líquido rociado sobre un portador como maltodextrina, almidón o un excipiente, que produce un gránulo que fluye y no se apelmaza. Véase también secado por atomización de extractos herbales y vegetales, que cubre la ruta del secador por atomización para las mismas alimentaciones.
• Gránulos farmacéuticos. Formulaciones con mucho excipiente en las que un activo líquido se rocía sobre un lecho portador.
• Sabores e ingredientes alimentarios. Sabor o extracto líquido granulado sobre un portador de grado alimentario.
• Activos cosméticos. Activos líquidos granulados sobre un portador en polvo para una formulación estable.
• Materiales de base biológica. Materiales líquidos que necesitan granulación a baja temperatura con apoyo de portador.

Variables de proceso que controlan la calidad del gránulo

El crecimiento del gránulo depende de un equilibrio entre humectación y secado. Si el lecho se humedece demasiado, las partículas se pegan en grumos y falla la fluidización. Si está demasiado seco, las gotas se secan antes de caer y forman finos. La mayor parte de la resolución de problemas en la granulación por pulverización consiste en restablecer ese equilibrio.

Leer una formulación: ¿hacia qué ruta apunta?

Tome dos formulaciones de ejemplo para ver cómo funciona la decisión en la práctica. Las cifras son ilustrativas, no datos de producto.

Formulación A: un extracto herbal en el que el 15 por ciento del peso del producto final son sólidos activos y el 85 por ciento es excipiente. El activo es un extracto líquido, pegajoso y sensible al calor. El cliente llena cápsulas y sobres y necesita un gránulo que fluya sin polvo. El extracto es una parte pequeña del lote y el resto es portador, exactamente la situación para la que está diseñado un granulador por pulverización basado en portador. Secar por atomización el extracto solo produciría un polvo fino, pegajoso e higroscópico que luego habría que mezclar con excipientes y probablemente granular de todos modos.

Formulación B: un sabor hidrosoluble con 90 por ciento de sólidos activos, vendido como polvo de flujo libre. El líquido es el producto, el volumen es alto y un tamaño de partícula fino es aceptable. No hay un lecho portador sobre el que construir, así que la granulación por pulverización no tiene de dónde crecer. Un secador por atomización, con un portador como la maltodextrina añadido a la alimentación si hace falta, es el proceso adecuado.

El patrón es sencillo. Una alta proporción de portador o excipiente apunta a la granulación. Una alta proporción de activo en el líquido apunta al secado por atomización. Los casos límite, como una formulación que es mitad portador, son aquellos en los que un ensayo justifica su coste.

Notas de escalado

La granulación por pulverización escala por tamaño de lote. Un lecho piloto le da objetivos de caudal de pulverización, temperatura del producto y humedad del aire de salida, que luego lleva a un recipiente mayor. Tres puntos ayudan a la transferencia.

1. 1.Mantenga la relación entre caudal de pulverización y caudal de aire, no el caudal de pulverización absoluto. Un lecho mayor admite proporcionalmente más líquido, pero debe mantenerse el equilibrio entre humectación y secado.
2. 2.Reproduzca la disposición de las boquillas. Un resultado con pulverización superior no se traslada a una unidad de pulverización inferior.
3. 3.Compruebe la fluidización con el diámetro mayor. Las zonas muertas y la canalización aparecen de forma distinta en un lecho más grande. Registre cómo se mueve el lecho durante el ensayo piloto.

Como alternativa continua, un secador por atomización a escala de producción se dimensiona por la evaporación de agua. El método está en dimensionamiento de un secador por atomización.

Errores comunes que debe evitar

Especificar un secador de lecho fluidizado cuando necesita granulación. Un secador no tiene sistema de pulverización. Compruebe que la cotización incluye boquillas, una bomba y controles de pulverización. Véase granulador de lecho fluidizado vs secador de lecho fluidizado.

Tratarlo como un proceso de polvo fino. La granulación hace gránulos. Si su producto debe ser un polvo fino, use un secador por atomización.

Ignorar la elección del portador. El portador decide el flujo, la disolución y la compatibilidad con el activo. Pruébelo en un ensayo.

Fijar el caudal de pulverización a ojo. Use un caudal de pulverización medido frente a la temperatura del producto o la humedad del aire de salida, y regístrelo para el escalado.

Omitir el ensayo. El tamaño, la resistencia y la disolución del gránulo dependen de la formulación. Un ensayo piloto con su propio portador y líquido muestra lo que obtendrá. Nuestro laboratorio de ensayos prueba granuladores además de secadores e informa del tamaño de partícula, la resistencia, la fluidez y la disolución; el trabajo es un servicio de pago.

Conclusión

La granulación por pulverización forma gránulos sobre un portador a partir de un líquido rociado, y es la ruta adecuada cuando quiere flujo, poco polvo y un trato suave a un activo líquido en una formulación rica en portador. El secado por atomización es la ruta adecuada cuando quiere polvo fino, rendimiento continuo y el líquido en sí es el producto. Si no está seguro, pruebe ambos con su material.

Siguiente paso: Solicite un ensayo piloto con su líquido y su portador. El ensayo piloto es un servicio de pago, y el informe compara las propiedades del gránulo o del polvo para que elija el proceso con resultados medidos.

Preguntas frecuentes

¿Qué es la granulación por pulverización?

La granulación por pulverización rocía un líquido sobre partículas mantenidas en movimiento en aire caliente, normalmente en un lecho fluidizado. El líquido se seca sobre las partículas y forma gránulos. El resultado es un gránulo denso, de flujo libre y con poco polvo.

¿Cuál es la diferencia entre granulación por pulverización y secado por atomización?

En el secado por atomización el líquido se seca en caída libre como gotas separadas y se convierte en polvo fino. En la granulación por pulverización el líquido cae sobre partículas en un lecho y se acumula sobre ellas, por lo que el producto es un gránulo más grande y denso.

¿Qué es un granulador de lecho fluidizado por pulverización?

Un recipiente de lecho fluidizado con un sistema de pulverización. El portador o polvo semilla se mantiene en suspensión en aire caliente ascendente, se rocía un líquido sobre él y los gránulos crecen y se secan en el mismo lecho. El modelo PGL de SINOTHERMO usa un lecho portador con un extracto líquido pulverizado.

¿Qué humedad tienen los gránulos?

El granulador de lecho fluidizado por pulverización de SINOTHERMO entrega gránulos con 3 a 5 por ciento de humedad, según los ajustes del proceso.

¿Qué productos son adecuados para la granulación por pulverización?

Extractos herbales y botánicos líquidos sobre portadores, formulaciones farmacéuticas ricas en excipiente, sabores alimentarios, activos cosméticos y líquidos de base biológica que necesitan granulación a baja temperatura.

¿Puedo usar un secador por atomización en su lugar?

Si quiere un polvo fino y su producto tolera el proceso, sí. Si necesita un gránulo con buen flujo y poco polvo, o la formulación es sobre todo portador, la granulación por pulverización suele encajar mejor. Un ensayo con su material lo confirmará.

¿Cómo averiguo qué proceso conviene a mi producto?

Haga un ensayo. El ensayo piloto es un servicio de pago y puede solicitarlo a través de nuestra página de contacto. Comparamos las propiedades del polvo o del gránulo de cada ruta.