Granulation par pulvérisation : principe et cas où la préférer à l'atomisation

La granulation par pulvérisation projette un liquide sur des particules maintenues en mouvement dans un courant d'air chaud, si bien que le liquide sèche à la surface des particules et que le granule grossit. Dans un granulateur à lit fluidisé à pulvérisation, les particules sont un support ou une poudre de germination, et le liquide pulvérisé est la matière active ou le liant. Le produit est un granule, plus gros et plus dense qu'une poudre atomisée, qui s'écoule bien, génère peu de poussière et se dissout de façon prévisible.

Le séchage par atomisation et la granulation par pulvérisation projettent tous deux un liquide dans de l'air chaud et aboutissent tous deux à un solide sec, d'où une confusion facile. La différence tient à ce sur quoi le liquide se dépose. Dans un atomiseur, il sèche en chute libre sous forme de gouttelettes séparées et sort en poudre fine. Dans un granulateur à pulvérisation, il se dépose sur des particules déjà présentes dans le lit et s'y accumule. Cette seule différence change la taille des particules, le profil de température et les formulations auxquelles chaque procédé convient. Ce guide explique les deux, montre où chacun s'applique et vous donne une méthode pour choisir.

Contexte rapide : trois voies du liquide au solide

Pour la voie en chute libre, voir le fonctionnement du séchage par atomisation. Pour le mécanisme du lit fluidisé, y compris la différence entre un granulateur et un sécheur, voir granulateur à lit fluidisé vs sécheur à lit fluidisé. Pour la granulation humide après mélange, voir granulation humide vs granulation à sec.

Comment fonctionne la granulation par pulvérisation sur lit fluidisé

1. 1.Former le lit. Le support ou la poudre de germination est chargé dans la cuve. De l'air soufflé vers le haut à travers une plaque perforée soulève et fait circuler les particules, qui se comportent comme un liquide en ébullition.
2. 2.Pulvériser le liquide. Une buse pulvérise le liquide, par exemple un extrait, une solution ou un liant, sur le lit en mouvement. Il existe des configurations en pulvérisation par le haut, par le bas et tangentielle, et le choix influence la structure des granules.
3. 3.Mouiller, coller et grossir. Les gouttelettes mouillent la surface des particules. Les particules se heurtent et soit s'enrobent, soit s'agglomèrent en granules plus gros.
4. 4.Sécher dans le même lit. L'air chaud évapore le liquide pendant que la pulvérisation continue. Un équilibre entre débit de pulvérisation et vitesse de séchage évite que le lit devienne trop humide ou trop sec.
5. 5.Refroidir et décharger. Les granules sont refroidis dans la cuve et déchargés à l'humidité cible.

Mélange, séchage et refroidissement se font dans une seule unité, sans étape de transfert séparée.

L'approche de SINOTHERMO fondée sur le support : le granulateur à pulvérisation PGL

Le granulateur à lit fluidisé à pulvérisation de SINOTHERMO (série PGL) est conçu pour des formulations composées surtout de support avec une plus petite part d'actif liquide :

• Entrée : matières support sous forme de poudre, et matière principale sous forme liquide.
• Méthode : le support forme le lit fluidisé et joue le rôle de particules de germination. La matière principale, typiquement un extrait liquide et une plus petite part du lot, est pulvérisée par le haut et se fond avec les particules de support en bordure du lit.
• Sortie : granules solides de taille moyenne à 3 à 5 pour cent d'humidité.
• Type de procédé : granulation humide en lit fluidisé à pulvérisation, avec mélange, séchage et refroidissement dans le même lit.
• Point fort : l'approche à basse température, soutenue par le support, convient aux extraits liquides thermosensibles et aux autres matières principales qui se dégraderaient à plus haute température.

Pour d'autres besoins de granulation, SINOTHERMO fabrique aussi le granulateur à lit fluidisé et un granulateur-enrobeur de type Wurster. La catégorie des granulateurs à lit fluidisé présente la gamme.

Granulation par pulvérisation ou atomisation : comment choisir

Choisissez l'atomisation lorsque le liquide est le produit, que vous voulez une poudre fine, que vous avez besoin d'une production continue à haut débit et que le produit tolère les températures du procédé.

Choisissez la granulation par pulvérisation lorsque vous voulez un granule qui s'écoule librement plutôt qu'une poudre fine, que la formulation est surtout composée d'excipient ou de support, que l'actif est un extrait liquide thermosensible, ou que l'étape suivante (remplissage de gélules, compression, remplissage de sachets) exige de l'écoulement et peu de poussière.

Envisagez les deux en séquence lorsqu'une poudre atomisée doit devenir un granule pour la manutention. Un atomiseur suivi d'une étape de granulation est courant pour les produits qui se dissolvent mal sous forme de poudre fine.

Applications

• Extraits végétaux et botaniques. Extrait liquide pulvérisé sur un support tel que la maltodextrine, l'amidon ou un excipient, donnant un granule qui s'écoule et ne motte pas. Voir aussi séchage par atomisation des extraits de plantes, qui traite la voie de l'atomiseur pour les mêmes alimentations.
• Granules pharmaceutiques. Formulations riches en excipient où un actif liquide est pulvérisé sur un lit de support.
• Arômes et ingrédients alimentaires. Arôme ou extrait liquide granulé sur un support de qualité alimentaire.
• Actifs cosmétiques. Actifs liquides granulés sur un support pulvérulent pour une formulation stable.
• Matériaux biosourcés. Matériaux liquides nécessitant une granulation à basse température avec support.

Variables de procédé qui déterminent la qualité des granules

La croissance des granules dépend d'un équilibre entre mouillage et séchage. Si le lit devient trop humide, les particules collent en grumeaux et la fluidisation échoue. S'il est trop sec, les gouttelettes sèchent avant de se déposer et forment des fines. La plupart des dépannages en granulation par pulvérisation consistent à rétablir cet équilibre.

Lire une formulation : vers quelle voie oriente-t-elle ?

Prenons deux exemples de formulations pour voir comment la décision fonctionne en pratique. Les chiffres sont illustratifs, ce ne sont pas des données produit.

Formulation A : un extrait végétal dont 15 pour cent du poids du produit final sont des matières sèches actives et 85 pour cent de l'excipient. L'actif est un extrait liquide, collant et thermosensible. Le client remplit des gélules et des sachets et a besoin d'un granule qui s'écoule sans poussière. L'extrait est une petite part du lot et le reste est du support, exactement la situation pour laquelle un granulateur à pulvérisation à support est conçu. Atomiser l'extrait seul donnerait une poudre fine collante et hygroscopique qu'il faudrait ensuite mélanger à des excipients et sans doute granuler de toute façon.

Formulation B : un arôme hydrosoluble à 90 pour cent de matières sèches actives, vendu comme poudre qui s'écoule librement. Le liquide est le produit, le volume est élevé et une fine granulométrie est acceptable. Il n'y a pas de lit de support sur lequel construire, donc la granulation par pulvérisation n'a rien à partir de quoi grossir. Un atomiseur, avec un support comme la maltodextrine ajouté à l'alimentation si besoin, est le bon procédé.

Le schéma est simple. Une forte proportion de support ou d'excipient oriente vers la granulation. Une forte proportion d'actif dans le liquide oriente vers l'atomisation. Les cas limites, comme une formulation à moitié composée de support, sont ceux où un essai justifie son coût.

Notes sur la montée en échelle

La granulation par pulvérisation se met à l'échelle par la taille du lot. Un lit pilote vous donne des cibles de débit de pulvérisation, de température du produit et d'humidité de l'air de sortie, que vous reportez ensuite dans une cuve plus grande. Trois points facilitent le transfert.

1. 1.Conservez le rapport débit de pulvérisation sur débit d'air, pas le débit de pulvérisation absolu. Un lit plus grand absorbe proportionnellement plus de liquide, mais l'équilibre entre mouillage et séchage doit être maintenu.
2. 2.Reproduisez la disposition des buses. Un résultat en pulvérisation par le haut ne se transpose pas à une unité à pulvérisation par le bas.
3. 3.Vérifiez la fluidisation au plus grand diamètre. Les zones mortes et les cheminements apparaissent différemment dans un lit plus grand. Notez comment le lit se déplace pendant l'essai pilote.

Pour l'alternative continue, un atomiseur à l'échelle de production se dimensionne par l'évaporation d'eau. La méthode se trouve dans dimensionnement d'un atomiseur.

Erreurs courantes à éviter

Spécifier un sécheur à lit fluidisé alors qu'il vous faut de la granulation. Un sécheur n'a pas de système de pulvérisation. Vérifiez que le devis inclut des buses, une pompe et des commandes de pulvérisation. Voir granulateur à lit fluidisé vs sécheur à lit fluidisé.

La traiter comme un procédé de poudre fine. La granulation fait des granules. Si votre produit doit être une poudre fine, utilisez un atomiseur.

Ignorer le choix du support. Le support décide de l'écoulement, de la dissolution et de la compatibilité avec l'actif. Testez-le dans un essai.

Régler le débit de pulvérisation à l'intuition. Utilisez un débit de pulvérisation mesuré par rapport à la température du produit ou à l'humidité de l'air de sortie, et consignez-le pour la montée en échelle.

Sauter l'essai. La taille, la résistance et la dissolution des granules dépendent de la formulation. Un essai pilote avec votre propre support et votre propre liquide montre ce que vous obtiendrez. Notre laboratoire d'essais teste les granulateurs comme les sécheurs, et rapporte la granulométrie, la résistance, l'aptitude à l'écoulement et la dissolution ; ce travail est un service payant.

Conclusion

La granulation par pulvérisation construit des granules sur un support à partir d'un liquide pulvérisé, et c'est la bonne voie quand vous voulez de l'écoulement, peu de poussière et un traitement doux d'un actif liquide dans une formulation riche en support. L'atomisation est la bonne voie quand vous voulez une poudre fine, un débit continu et que le liquide est lui-même le produit. En cas de doute, testez les deux sur votre matière.

Prochaine étape : Demander un essai pilote avec votre liquide et votre support. L'essai pilote est un service payant, et le rapport compare les propriétés des granules ou de la poudre afin que vous choisissiez le procédé sur des résultats mesurés.

Questions fréquentes

Qu'est-ce que la granulation par pulvérisation ?

La granulation par pulvérisation projette un liquide sur des particules maintenues en mouvement dans de l'air chaud, généralement dans un lit fluidisé. Le liquide sèche sur les particules et construit des granules. Le résultat est un granule dense, qui s'écoule librement et génère peu de poussière.

Quelle est la différence entre granulation par pulvérisation et séchage par atomisation ?

En séchage par atomisation, le liquide sèche en chute libre sous forme de gouttelettes séparées et devient une poudre fine. En granulation par pulvérisation, le liquide se dépose sur des particules dans un lit et s'y accumule ; le produit est donc un granule plus gros et plus dense.

Qu'est-ce qu'un granulateur à lit fluidisé à pulvérisation ?

Une cuve à lit fluidisé dotée d'un système de pulvérisation. Le support ou la poudre de germination est maintenu en suspension dans de l'air chaud ascendant, un liquide est pulvérisé dessus, et les granules grossissent et sèchent dans le même lit. Le modèle PGL de SINOTHERMO utilise un lit de support avec un extrait liquide pulvérisé.

Quelle humidité ont les granules ?

Le granulateur à lit fluidisé à pulvérisation de SINOTHERMO fournit des granules à 3 à 5 pour cent d'humidité, selon les réglages du procédé.

Quels produits conviennent à la granulation par pulvérisation ?

Les extraits végétaux et botaniques liquides sur supports, les formulations pharmaceutiques riches en excipient, les arômes alimentaires, les actifs cosmétiques et les liquides biosourcés nécessitant une granulation à basse température.

Puis-je utiliser un atomiseur à la place ?

Si vous voulez une poudre fine et que votre produit tolère le procédé, oui. Si vous avez besoin d'un granule à bon écoulement et peu poussiéreux, ou si la formulation est surtout du support, la granulation par pulvérisation convient généralement mieux. Un essai sur votre matière le confirmera.

Comment savoir quel procédé convient à mon produit ?

Réalisez un essai. L'essai pilote est un service payant, que vous pouvez demander via notre page de contact. Nous comparons les propriétés de la poudre ou des granules de chaque voie.