Електростатското сушење со прскање го овозможува тоа
Сушење и агломерирање во еден чекор
Електростатското сушење со прскање го овозможува тоа
Во конвенционалните процеси на сушење со прскање, термичкиот третман на лабилните активни состојки може да доведе до губење на супстанцијата, влошување на состојбата или денатурација. Производите во прав од фен за сушење имаат големини на честички помеѓу 50 и 250 μm. Производите со вакви големини на честички често имаат слаба растворливост во вода и имаат тенденција да се атомизираат. Поради оваа причина, производите произведени во конвенционални процеси на сушење со прскање обично се агломерираат или гранулираат во втор чекор, обично во гранулатори за прскање со флуидизиран кревет. Тука исушените честички се течат во прилив на топол воздух и се мешаат со врзувачки раствор. При контакт помеѓу честичките и врзувачкиот раствор, се формира течен мост, кој им овозможува на честичките да се лепат едни на други. Честичките се агломерираат додека испарува течноста. Овој дополнителен чекор на постапката одзема многу време и скап и, поради двојната изложеност на топлина, претставува ризик од понатамошни загуби на супстанции или натамошно влошување на состојбата.
Нежно сушење
За да се спротивстави на ова, Флуид ер, подружница на Системите за прскање, заедно ја развија технологијата за електростатско сушење со прскање Polardry. Технологијата овозможува да се испари водата на температура од 90 ° C, далеку под точката на вриење на вода при нормален притисок. Понатаму, се формира агломератен производ за време на процесот на сушење со прскање. Во процесот Полардри, како и во традиционалното сушење со прскање, капките течност се атомизираат и се прскаат во поток на гас. Топлината се пренесува од гасот за сушење во течноста со цел да се вози испарувањето на растворувачот. Штом целиот растворувач испари, крајниот производ е сув, прашкаст материјал.
Во традиционалното сушење со прскање постојат две различни фази на сушење: фаза со постојана брзина на сушење и фаза со опаѓачка брзина на сушење. За време на фазата на постојана стапка, најголемиот дел од топлината пренесена во капката се користи за да се вози испарувањето на растворувачот. Испарувањето на растворувачот го лади околниот гас за сушење, температурата на капката останува постојана. Како што сè повеќе испарува растворувач, содржината на цврсти материи на надворешниот слој на капката се зголемува додека не се формира цврста обвивка. Се формира честичка со цврсто, но влажно јадро. Од оваа фаза натаму, топлината од гасот за сушење се пренесува на честичката како чувствителна топлина. Температурата на честичката е зголемена со цел целосно испарување на преостанатиот растворувач од јадрото. Заробените чувствителни супстанции можат да бидат оштетени.
Процесот Полардри го користи електростатскиот ефект за преуредување на компонентите на капката при атомизација. Ефектот се базира на поларитетот на материјалите. Во случај на почетен материјал заснован на поларен растворувач, растворувачот се насочува кон надворешноста на капката, а цврстите материјали остануваат внатре. Ова спречува лупење. Ова овозможува брзо и ефикасно сушење без да мора да ја зголемувате температурата на производот и доведува до оптимална капсулација на активните состојки. Polardry е исто така инертен систем, чија содржина на кислород секогаш се одржува под 5% со цел да се избегнат непожелни реакции поврзани со кислород.
Два процеса во едно
Со контролирање на електростатскиот полнеж што наизменично се применува на приливот, технологијата Polardry нуди можност за агломерирање на честички за време на сушењето. Оваа функција наречена PWM (модулација на ширина на пулсот) ја прави секундарната агломерација излишна. Со контролирање на напонот што се применува на падот додека се атомизира, некои честички полесно ќе формираат надворешна обвивка, додека други постепено ќе ја развиваат својата обвивка, што резултира во влажна или леплива честичка. Бидејќи овие два вида честички се колоидни, тие се комбинираат и формираат агломерирана честичка. Резултатот е краен производ со поголеми честички и помалку казни.
Широки тестови за сушење
Fluid Air изврши тестови за да ги испита предностите на производите произведени со помош на електростатско сушење со прскање. Готовите производи беа собрани како сув прашок со слободен проток и беа анализирани за нивната содржина на влага, дистрибуција на големината на честичките, структурата на честичките и капацитетот за хидратација. Содржината на влага е утврдена со мерач на влага. Структурата на честичките на производите беше испитана со електронски микроскоп за скенирање. За споредба, примероците исто така беа обработени во конвенционален фен за прскање со влезна температура од 190 ° C и излезна температура од 90 ° C.
Како демонстративен пример за демонстрација на нискотемпературниот капацитет на сушење со техниката на електростатско сушење со прскање, се користеше модифициран скроб каков што се користи во формулацијата на фармацевтски производи и прехранбени производи. Во текот на еден експеримент, 40% тв модифициран скроб беше хидриран со 60% тв вода. Хидрат од скроб напојуван со 4,536 кг/ч беше инјектиран преку електростатската прскалка за прскање под притисок од 1,72 бари во комората за сушење. Електростатската млазница беше подложена на 20 kV за хидрат на скроб. Внатре во комората за сушење, гасот за сушење се напојуваше на 90 ° C и волумен на проток од 4,25 m3/min за да се поддржи процесот на испарување. Гасот за сушење е мешавина од воздух/азот, содржината на кислород е ограничена на 5%.
Покрај тоа, капсулите со витамин Ц беа произведени со употреба на електрично сушење со прскање. За таа цел, 50% од тежината на модифициран скроб беше хидриран со 50% од тежината на вода. После хидратацијата, се додава 2% витамин Ц на тежина од модифициран скроб и се хомогенизира во мешалка со голема смолкнување 5 минути на 5000 мин. Смесата со витамин Ц беше испрскана преку електростатската млазница за прскање со истите параметри на процесот како и модифицираниот скроб во претходниот пример.
За капсули со вкус на јагода, емулзија со вкус беше произведена од 80% по тежина скроб како wallиден материјал и 20% по тежина течен вкус на јагода како основен материјал. За таа цел, течната арома на јагода беше емулгирана со претходно хидриран скроб во мешалка со голема смолкнување, исто така за 5 минути на 5000 вртежи во минута. Смесата потоа се хомогенизираше во хомогенизатор на два додавања, во првиот под притисок од 206,8 бари и во вториот со 34,47 бари. Емулзијата беше испрскана преку електростатската млазница за прскање со истите параметри на процесот како и мешавината на витамин Ц.
Структура на морфолошки честички
Откриено е дека сите примероци произведени со користење на електростатско прскање со процес на сушење резултираа во поголеми агломерати на честички и дека многу честички се лепат едни на други. Спротивно на тоа, примероците од конвенционалниот процес на сушење со прскање нудеа дискретна сферична структура со помали честички. Се претпоставува дека површините на делумно сувите честички се лепливи за време на процесот на сушење со електростатско прскање и дека честичките се придржуваат цврсто едни на други и можат да формираат поголеми гранули. Штом водата целосно испари, се формираат поголеми, суви и цврсти гранули, чии честички се поголеми од 125 μm и чијашто структура е така составена од неколку честички компресирани заедно. Модифицираниот примерок од скроб произведен со употреба на процес на сушење со електростатско прскање, на пример, резултираше со производ во кој 27,9% од честичките беа поголеми од 125 µm, додека во примерокот произведен со употреба на конвенционален процес на сушење со прскање, само 10,6% од сите честички на примерокот беа поголеми од 125 µm. Резултатот за капсулите со витамин Ц беше 51,5% до 2,8% и за капсулите со вкус на јагода 68,7% до 10,6%.
Таблети витамин Д3 наместо капсули
Друга серија експерименти се однесуваа на производство на орално распаѓачка таблета со активна состојка растворлива во масло витамин Д3, бидејќи ова во споредба со капсулите кои најчесто се користат за активни состојки растворливи во масло се поевтини Витаминот Д3 се раствори во масло од пченка и се вгради во емулзија масло-вода. Носач материјал беше грашок малтодекстрин со DE17 и натриум октенил сукцинат скроб како сурфактант. Оваа стабилна емулзија масло-вода со витамин Д3 е произведена со голема брзина на хомогенизација, а потоа и со висок притисок хомогенизација. Емулзијата беше атомизирана со електростатска технологија Polardry при притисок на гас од 1,7 бари. За да се минимизира оксидацијата, гасот за сушење беше и мешавина од гас од воздух и азот. Таблетите произведени од прашокот имаат одлични својства на проточност и компресија.
Откриено е дека примерокот произведен во процесот на електростатско сушење со прскање има значително побрз капацитет за хидратација од примерокот произведен во конвенционалниот процес на сушење со прскање и по 10 секунди хидратација, повеќе прав се раствора во вода. По хидратација 60 секунди, примерокот беше целосно растворен во процесот на сушење со електростатично прскање и водата беше заматена, додека другиот примерок не беше растворен целосно, а водата беше само делумно облачна.
Автор: Josephозеф Шазап
Директор за инженерство
и операции,