Granulação por pulverização: como funciona e quando escolhê-la em vez da secagem por atomização

A granulação por pulverização borrifa um líquido sobre partículas mantidas em movimento em uma corrente de ar quente, de modo que o líquido seca na superfície da partícula e o grânulo cresce. Em um granulador de leito fluidizado por pulverização, as partículas são um carreador ou pó semente, e o líquido pulverizado é o material ativo ou o aglutinante. O produto é um grânulo, maior e mais denso que o pó seco por atomização, que flui bem, gera pouca poeira e se dissolve de forma previsível.

A secagem por atomização e a granulação por pulverização borrifam ambas um líquido em ar quente e ambas terminam em um sólido seco, por isso é fácil confundi-las. A diferença está em onde o líquido cai. Em um secador por atomização, ele seca em queda livre como gotículas separadas e sai como pó fino. Em um granulador por pulverização, ele cai sobre partículas que já estão no leito e se deposita nelas. Essa única diferença muda o tamanho de partícula, o perfil de temperatura e as formulações a que cada processo serve. Este guia explica os dois, mostra onde cada um se encaixa e dá uma forma de escolher.

Contexto rápido: três rotas do líquido ao sólido

Para a rota de queda livre, veja como funciona a secagem por atomização. Para o mecanismo do leito fluidizado, incluindo a diferença entre um granulador e um secador, veja granulador de leito fluidizado vs secador de leito fluidizado. Para a granulação úmida após mistura, veja granulação úmida vs granulação a seco.

Como funciona a granulação por pulverização em leito fluidizado

1. 1.Formar o leito. O carreador ou pó semente é carregado no recipiente. O ar soprado para cima através de uma placa perfurada levanta e faz circular as partículas, que se comportam como um líquido em ebulição.
2. 2.Borrifar o líquido. Um bico borrifa o líquido, como um extrato, uma solução ou um aglutinante, sobre o leito em movimento. Existem configurações de pulverização superior, inferior e tangencial, e a escolha afeta a estrutura do grânulo.
3. 3.Umedecer, aderir e crescer. As gotículas umedecem a superfície das partículas. As partículas colidem e ou se revestem ou se unem, formando grânulos maiores.
4. 4.Secar no mesmo leito. O ar quente evapora o líquido enquanto a pulverização continua. Um equilíbrio entre a vazão de pulverização e a taxa de secagem evita que o leito fique úmido ou seco demais.
5. 5.Resfriar e descarregar. Os grânulos são resfriados no recipiente e descarregados na umidade-alvo.

Mistura, secagem e resfriamento acontecem em uma só unidade, sem etapa de transferência separada.

A abordagem baseada em carreador da SINOTHERMO: o granulador por pulverização PGL

O granulador de leito fluidizado por pulverização da SINOTHERMO (série PGL) foi projetado para formulações que são em sua maior parte carreador, com uma proporção menor de ativo líquido:

• Entrada: materiais carreadores em forma de pó e o material principal em forma líquida.
• Método: o carreador forma o leito fluidizado e atua como partículas semente. O material principal, normalmente um extrato líquido e uma parte menor do lote, é pulverizado de cima e se une às partículas carreadoras na borda do leito.
• Saída: grânulos sólidos de tamanho médio com 3 a 5 por cento de umidade.
• Tipo de processo: granulação úmida em leito fluidizado por pulverização, com mistura, secagem e resfriamento no mesmo leito.
• Ponto forte: a abordagem de baixa temperatura, apoiada no carreador, serve para extratos líquidos sensíveis ao calor e outros materiais principais que se degradariam em temperatura mais alta.

Para outras necessidades de granulação, a SINOTHERMO também fabrica o granulador de leito fluidizado e um granulador-revestidor do tipo Wurster. A categoria de granuladores de leito fluidizado lista a linha.

Granulação por pulverização vs secagem por atomização: como escolher

Escolha a secagem por atomização quando o líquido é o produto, você quer um pó fino, precisa de produção contínua de alta vazão e o produto tolera as temperaturas do processo.

Escolha a granulação por pulverização quando você quer um grânulo de fluxo livre em vez de um pó fino, a formulação é em sua maior parte excipiente ou carreador, o ativo é um extrato líquido sensível ao calor, ou a etapa seguinte (enchimento de cápsulas, compressão, enchimento de sachês) precisa de fluxo e pouca poeira.

Considere os dois em sequência quando um pó seco por atomização precisa virar grânulo para o manuseio. Um secador por atomização seguido de uma etapa de granulação é comum em produtos que se dissolvem mal como pó fino.

Aplicações

• Extratos de ervas e botânicos. Extrato líquido borrifado sobre um carreador como maltodextrina, amido ou um excipiente, produzindo um grânulo que flui e não empedra. Veja também secagem por atomização de extratos herbais e vegetais, que cobre a rota do secador por atomização para as mesmas alimentações.
• Grânulos farmacêuticos. Formulações com muito excipiente em que um ativo líquido é borrifado sobre um leito carreador.
• Sabores e ingredientes alimentícios. Sabor ou extrato líquido granulado sobre um carreador de grau alimentício.
• Ativos cosméticos. Ativos líquidos granulados sobre um carreador em pó para uma formulação estável.
• Materiais de base biológica. Materiais líquidos que precisam de granulação em baixa temperatura com apoio de carreador.

Variáveis de processo que controlam a qualidade do grânulo

O crescimento do grânulo depende de um equilíbrio entre umedecimento e secagem. Se o leito fica úmido demais, as partículas grudam em grumos e a fluidização falha. Se fica seco demais, as gotículas secam antes de cair e formam finos. A maior parte da solução de problemas na granulação por pulverização consiste em restabelecer esse equilíbrio.

Lendo uma formulação: para qual rota ela aponta?

Tome duas formulações de exemplo para ver como a decisão funciona na prática. Os números são ilustrativos, não dados de produto.

Formulação A: um extrato de ervas em que 15 por cento do peso do produto final são sólidos ativos e 85 por cento são excipiente. O ativo é um extrato líquido, pegajoso e sensível ao calor. O cliente enche cápsulas e sachês e precisa de um grânulo que flua sem poeira. O extrato é uma parte pequena do lote e o restante é carreador, exatamente a situação para a qual um granulador por pulverização baseado em carreador foi projetado. Secar o extrato sozinho por atomização produziria um pó fino pegajoso e higroscópico que depois precisaria ser misturado com excipientes e provavelmente granulado de qualquer forma.

Formulação B: um sabor hidrossolúvel com 90 por cento de sólidos ativos, vendido como pó de fluxo livre. O líquido é o produto, o volume é alto e um tamanho de partícula fino é aceitável. Não há leito carreador sobre o qual construir, então a granulação por pulverização não tem de onde crescer. Um secador por atomização, com um carreador como a maltodextrina adicionado à alimentação se necessário, é o processo certo.

O padrão é direto. Uma alta proporção de carreador ou excipiente aponta para a granulação. Uma alta proporção de ativo no líquido aponta para a secagem por atomização. Os casos limítrofes, como uma formulação que é metade carreador, são aqueles em que um ensaio compensa o custo.

Notas de scale-up

A granulação por pulverização escala pelo tamanho da batelada. Um leito piloto fornece alvos de vazão de pulverização, temperatura do produto e umidade do ar de saída, que você leva para um recipiente maior. Três pontos ajudam na transferência.

1. 1.Mantenha a razão entre vazão de pulverização e vazão de ar, não a vazão de pulverização absoluta. Um leito maior recebe proporcionalmente mais líquido, mas o equilíbrio entre umedecimento e secagem deve ser mantido.
2. 2.Reproduza a disposição dos bicos. Um resultado com pulverização superior não se transfere para uma unidade de pulverização inferior.
3. 3.Verifique a fluidização no diâmetro maior. Zonas mortas e canalização aparecem de forma diferente em um leito maior. Registre como o leito se move durante o ensaio piloto.

Para a alternativa contínua, um secador por atomização em escala de produção é dimensionado pela evaporação de água. O método está em dimensionamento de secador por atomização.

Erros comuns a evitar

Especificar um secador de leito fluidizado quando você precisa de granulação. Um secador não tem sistema de pulverização. Confira se a cotação inclui bicos, bomba e controles de pulverização. Veja granulador de leito fluidizado vs secador de leito fluidizado.

Tratá-la como um processo de pó fino. A granulação faz grânulos. Se o seu produto precisa ser um pó fino, use um secador por atomização.

Ignorar a escolha do carreador. O carreador define fluxo, dissolução e compatibilidade com o ativo. Teste-o em um ensaio.

Ajustar a vazão de pulverização por intuição. Use uma vazão de pulverização medida em relação à temperatura do produto ou à umidade do ar de saída e registre-a para o scale-up.

Pular o ensaio. O tamanho, a resistência e a dissolução do grânulo dependem da formulação. Um ensaio piloto com o seu carreador e o seu líquido mostra o que você vai obter. Nosso laboratório de testes testa granuladores além de secadores e informa tamanho de partícula, resistência, escoabilidade e dissolução; o trabalho é um serviço pago.

Conclusão

A granulação por pulverização forma grânulos sobre um carreador a partir de um líquido borrifado, e é a rota certa quando você quer fluxo, pouca poeira e um tratamento suave de um ativo líquido em uma formulação rica em carreador. A secagem por atomização é a rota certa quando você quer pó fino, vazão contínua e o próprio líquido é o produto. Se não tiver certeza, teste os dois com o seu material.

Próximo passo: Solicite um teste piloto com o seu líquido e o seu carreador. O teste piloto é um serviço pago, e o relatório compara as propriedades do grânulo ou do pó para que você escolha o processo com base em resultados medidos.

Perguntas frequentes

O que é granulação por pulverização?

A granulação por pulverização borrifa um líquido sobre partículas mantidas em movimento em ar quente, geralmente em um leito fluidizado. O líquido seca sobre as partículas e forma grânulos. O resultado é um grânulo denso, de fluxo livre e com pouca poeira.

Qual é a diferença entre granulação por pulverização e secagem por atomização?

Na secagem por atomização, o líquido seca em queda livre como gotículas separadas e vira pó fino. Na granulação por pulverização, o líquido cai sobre partículas em um leito e se deposita nelas, então o produto é um grânulo maior e mais denso.

O que é um granulador de leito fluidizado por pulverização?

Um recipiente de leito fluidizado com um sistema de pulverização. O carreador ou pó semente é mantido em suspensão em ar quente ascendente, um líquido é borrifado sobre ele e os grânulos crescem e secam no mesmo leito. O modelo PGL da SINOTHERMO usa um leito carreador com um extrato líquido pulverizado.

Que umidade os grânulos têm?

O granulador de leito fluidizado por pulverização da SINOTHERMO entrega grânulos com 3 a 5 por cento de umidade, conforme os ajustes do processo.

Quais produtos servem para a granulação por pulverização?

Extratos líquidos de ervas e botânicos sobre carreadores, formulações farmacêuticas ricas em excipiente, sabores alimentícios, ativos cosméticos e líquidos de base biológica que precisam de granulação em baixa temperatura.

Posso usar um secador por atomização em vez disso?

Se você quer um pó fino e o seu produto tolera o processo, sim. Se precisa de um grânulo com bom fluxo e pouca poeira, ou a formulação é em sua maior parte carreador, a granulação por pulverização geralmente se encaixa melhor. Um ensaio com o seu material vai confirmar.

Como descubro qual processo serve ao meu produto?

Faça um ensaio. O teste piloto é um serviço pago e você pode solicitá-lo pela nossa página de contato. Comparamos as propriedades do pó ou do grânulo de cada rota.