Tecnica farmaceutica - essiccamento seconda parte

FATTORI CHE INFLUENZANO

L

’ ESSICCAMENTO

I FATTORI CHE INFLUISCONO SULLA VELOCITA’ E SULLA BUONA

RIUSCITA DELLE OPERAZIONI DI ESSICCAMENTO SONO:

TEMPERATURA

DIFFERENZIALE TERMICO (DIFFERENZA DI TEMPERATURA TRA

MATERIALE DA ESSICCARE E MEZZO RISCALDANTE)

QUANTITA’ DI UMIDITA’ PRESENTE

ESTENSIONE DELLA SUPERFICIE DI CONTATTO

TIPO DI SOLIDO DA ESSICCARE (CRISTALLINO O AMORFO)

ENTITA’ DEL RICAMBIO D’ARIA

MATERIALI IMPIEGATI NELLA COSTRUZIONE DELLE

APPARECCHIATURE (INFLUENZANO IL TRASPORTO DI CALORE)

CONTENUTO DI UMIDITA

’

ALL

’

EQUILIBRIO

IL GRAFICO ILLUSTRA IL

CONTENUTO DI UMIDITA’

ALL’EQUILIBRIO DI VARI

TIPI DI SOSTANZE

QUESTI DATI CONSENTONO DI STABILIRE LE CONDIZIONI DI

CONSERVAZIONE DEI MATERIALI

LE SOSTANZE CRISTALLINE SONO CARATTERIZZATE DA UN BASSO

CONTENUTO DI UMIDITA’ ALL’EQUILIBRIO, QUELLE AMORFE DA UN

CONTENUTO ELEVATO

CARATTERISTICHE DEL

MATERIALE DA ESSICCARE

I SOLIDI CRISTALLINI E QUELLI AMORFI SI COMPORTANO

DIVERSAMENTE ALL’ESSICCAMENTO.

NELLE SOSTANZE CRISTALLINE L’ACQUA – A MENO CHE NON

SIA ACQUA DI CRISTALLIZZAZIONE – E’ SITUATA IN PORI

SUPERFICIALI APERTI O NEGLI SPAZI INTERSTIZIALI TRA I

CRISTALLI ED E’ PERCIO’ ELIMINATA VELOCEMENTE. L’ACQUA

DI CRISTALLIZZAZIONE E’ INVECE MOLTO DIFFICILE DA

ELIMINARE.

NELLE SOSTANZE AMORFE O FIBROSE O GELATINOSE

L’ACQUA E’ CONTENUTA IN PICCOLI CAPILLARI E PICCOLI PORI

INTERNI. QUESTE SOSTANZE (ES., CASEINA, IDROSSIDO DI

ALLUMINIO) SONO MOLTO PIU’ DIFFICILI DA ESSICCARE

RISPETTO A QUELLE CRISTALLINE.

CLASSIFICAZIONE DEI PROCESSI

DI ESSICCAMENTO - 1

I PROCESSI DI ESSICCAMENTO (E GLI ESSICCATORI) POSSONO

ESSERE CLASSIFICATI SECONDO VARI CRITERI.

USANDO COME CRITERIO LE MODALITA’ DI TRASFERIMENTO DEL

CALORE SI HANNO:

ESSICCATORI ESSICCATORI ESSICCATORI

A CALORE A CALORE A CALORE

DIRETTO INDIRETTO RADIANTE

CONVEZIONE CONDUZIONE IRRAGGIAMENTO

IL TRASFERIMENTO DI CALORE AVVIENE RISPETTIVAMENTE PER

CLASSIFICAZIONE DEI PROCESSI

DI ESSICCAMENTO - 2

USANDO COME CRITERIO LO STATO DI MOVIMENTO O RIPOSO IN

CUI VIENE TENUTO IL MATERIALE DA ESSICCARE SI POSSONO

DISTINGUERE:

ESSICCATORI IN CUI IL ESSICCATORI A LETTO

MATERIALE NON VIENE STATICO

SMOSSO ESSICCATORI A LETTO

ESSICCATORI IN CUI IL MOBILE

MATERIALE VIENE TENUTO IN

MOVIMENTO ESSICCATORI A LETTO

SPRAY-DRYERS FLUIDO

CLASSIFICAZIONE DEI PROCESSI

DI ESSICCAMENTO - 3

IN BASE ALLA CONTINUITA’ DEL PROCESSO SI PUO’

PARLARE DI

PROCESSI PROCESSI IN

DISCONTINUI CONTINUO

ESSICCAMENTO A CALORE

DIRETTO

L’ESSICCAMENTO PER CONVEZIONE O A CALORE DIRETTO AVVIENE

AD OPERA DI UN FLUIDO GASSOSO, SECCO E CALDO (DI SOLITO ARIA)

CHE VIENE A CONTATTO COL MATERIALE DA ESSICCARE, GLI CEDE LE

SUE CALORIE FACENDO EVAPORARE L’ACQUA E POI TRASCINA VIA IL

VAPORE.

LA TEMPERATURA DEL MATERIALE DA ESSICCARE NON DEVE MAI

ESSERE SUPERIORE RISPETTO A QUELLA DEL MEZZO CIRCOSTANTE.

GLI ESSICCATORI A CONVEZIONE POSSONO ESSERE STATICI O

POSSONO COMPORTARE IL MOVIMENTO DEL MATERIALE DA

ESSICCARE. TRA I TIPI PRESENTI IN COMMERCIO SI RICORDANO:

ESSICCATORI A CIRCOLAZIONE D’ARIA

ESSICCATORI A CILINDRO ROTANTE

ESSICCATORI A LETTO FLUIDO

SPRAY-DRYERS (NEBULIZZATORI, ATOMIZZATORI)

ARMADIO ESSICCATORE A

VENTILAZIONE FORZATA

SONO ESSICCATORI STATICI

AMPIAMENTE USATI

NELL’INDUSTRIA FARMACEUTICA,

COSTITUITI DA GRANDI ARMADI

METALLICI DOVE IL MATERIALE

VIENE ESSICCATO DA ARIA CALDA

CIRCOLANTE. L’ARIA VIENE

SCALDATA DA RESISTENZE

ELETTRICHE O DA VAPORE CHE

CIRCOLA IN TUBI.

IL MATERIALE DA ESSICCARE VIENE DISPOSTO IN STRATO SOTTILE SU RIPIANI O

VASSOI SOVRAPPOSTI; LA CIRCOLAZIONE DELL’ARIA TRA I VASSOI E’ FORZATA

DA APERTURE PRATICATE NELLE PARETI E PUO’ ESSERE RESA PIU’ EFFICIENTE

DA UN VENTILATORE CHE NE AUMENTA LA VELOCITA’.

L’EFFICIENZA DI ESSICCAMENTO DIPENDE DALLA VELOCITA’ DEL FLUSSO

GASSOSO, DALLA SUPERFICIE DELLA SOSTANZA DA ESSICCARE,DALLA

DIFFERENZA DI TEMPERATURA TRA ARIA E SOLIDO.

QUESTI ESSICCATORI POSSONO ESSERE REALIZZATI IN VARIANTI A TUNNEL.

INCONVENIENTI DEGLI ESSICCATOI A

CIRCOLAZIONE D ’

ARIA

QUESTO TIPO DI ESSICCATORI PRESENTANO ALCUNI

INCONVENIENTI:

NOTEVOLE INGOMBRO

SISTEMA DISCONTINUO

LUNGHI TEMPI DI ESSICCAMENTO

EFFICIENZA TERMICA LIMITATA (VI SI PUO’ OVVIARE RICICLANDO

L’ARIA DI SCARICO)

POSSIBILE PERDITA DI PRODOTTO PER TRASCINAMENTO (VI SI

PUO’ OVVIARE RIDUCENDO LA VELOCITA’ DELL’ARIA E/O

SISTEMANDO DEI FILTRI IN USCITA)

POSSIBILI FENOMENI OSSIDATIVI A CARICO DEL PRODOTTO

NECESSITA’ DI SMUOVERE IL PRODOTTO DURANTE

L’ESSICCAMENTO

TEMPERATURA NON UNIFORME IN TUTTI I PUNTI DELL’ARMADIO

VASSOI A TURBOLENZA

SONO UN ESEMPIO DI ESSICCATORI A LETTO MOBILE.

1=INGRESSO PRODOTTO UMIDO

2=INGRESSO ARIA CALDA

3=USCITA PRODOTTO ESSICCATO

4=USCITA ARIA FREDDA

5=VASSOIO FORATO

SI TRATTA DI UNA CAMERA DI ESSICCAMENTO IN CUI IL

PRODOTTO UMIDO SCORRE LUNGO UN PIANO INCLINATO

FORATO VERSO L’USCITA. ARIA CALDA INVESTE DAL BASSO IL

PIANO INCLINATO ED IL MATERIALE UMIDO, ESSICCANDOLO.

ESSICCATORE A CILINDRO

ROTANTE

E’ UN ESSICCATORE A LETTO

MOBILE.

E’ COSTITUITO DA UN

CILINDRO METALLICO CAVO

LEGGERMENTE INCLINATO,

CHE RUOTA ATTORNO AL

PROPRIO ASSE, MUNITO

INTERNAMENTE DI SETTI

RADIALI.

IL MATERIALE DA ESSICCARE VIENE INTRODOTTO DALL’ALTO E VIENE

MANTENUTO IN CONTINUO MOVIMENTO DAL MOVIMENTO DEL CILINDRO E

DALLA PRESENZA DEI SETTI. L’ARIA CALDA ENTRA IN CONTROCORRENTE ED

ESSICCA IL PRODOTTO.

QUESTO TIPO DI ESSICCATORE E’ EFFICIENTE MA NON PUO’ ESSERE

UTILIZZATO PER SOSTANZE MOLTO TERMOLABILI O FACILMENTE

OSSIDABILI.

ESSICCATORI A TURBINA

L’ESSICCATORE A TURBINA

ILLUSTRATO PERMETTE UN

ESSICCAMENTO CONTINUO IN

LETTO MOBILE. E’ COSTITUITO DA

UNA SERIE DI VASSOI ROTANTI

ANULARI SISTEMATI UNO

SULL’ALTRO, CHE RUOTANO

MOLTO LENTAMENTE. ARIA CALDA

CIRCOLA TRA I VASSOI. DALL’ALTO

IL MATERIALE UMIDO VIENE

CARICATO SUL PRIMO VASSOIO E

DOPO 7-8 GIRI VIENE SCARICATO

NEL VASSOIO IMMEDIATAMENTE

SOTTOSTANTE.

IL PROCESSO SI RIPETE FINCHE’ IL MATERIALE NON ARRIVA SULL’ULTIMO

VASSOIO E VIENE SCARICATO, COMPLETAMENTE ESSICCATO, ALL’ESTERNO.

LETTO FLUIDO

INVESTENDO DAL BASSO VERSO L’ALTO CON UN GETTO DI GAS

DI ADEGUATA POTENZA UN INSIEME DI PARTICELLE SOLIDE,

QUESTE VENGONO SOLLEVATE E SI SOSPENDONO NEL GAS.

SI FORMA UNA MISCELA FLUIDA IN CUI LE SINGOLE PARTICELLE

SONO COMPLETAMENTE CIRCONDATE DA MOLECOLE DI GAS E

CHE PRENDE IL NOME DI LETTO FLUIDO, PERCHE’ NEL SUO

FLUIDO

INSIEME SI COMPORTA COME UN LIQUIDO.

VARIE TAPPE DELLA

FLUIDIZZAZIONE GASSOSA DI

UN LETTO PULVERULENTO

LETTO FLUIDO

IL LETTO FLUIDO HA LE CARATTERISTICHE MACROSCOPICHE

DI UN LIQUIDO:

HA UN VOLUME PROPRIO

HA UNA SUPERFICIE PROPRIA

OCCUPA UN CONTENITORE ASSUMENDONE LA FORMA

HA UNA SUA PRESSIONE IDROSTATICA

UN CORPO IMMERSO IN UN LETTO FLUIDO PUO’

GALLEGGIARE SU DI ESSO O ANDARE A FONDO

APPLICAZIONI DEL LETTO

FLUIDO

IL PRINCIPIO DEL LETTO FLUIDO E’ MOLTO IMPIEGATO

NELL’INDUSTRIA FARMACEUTICA NON SOLO PER ESSICCARE

MA ANCHE PER MISCELARE POLVERI, PER PREPARARE

GRANULATI, PER RIVESTIRE GRANULI. INOLTRE SPESSO

PERMETTE DI REALIZZARE CONTEMPORANEAMENTE PIU’

OPERAZIONI.

NEL CASO DELL’ESSICCAMENTO, IL LETTO FLUIDO OFFRE

NUMEROSI VANTAGGI RISPETTO AI METODI VISTI FINORA:

ELEVATA VELOCITA’ DI ESSICCAMENTO

ALTA EFFICIENZA NELO SCAMBIO DI CALORE

STRETTO MONITORAGGIO

L’ESSICCAMENTO IN LETTO FLUIDO PUO’ ESSERE CONDOTTO

IN MODO CONTINUO O DISCONTINUO.

ESSICCAMENTO A LETTO

FLUIDO

ESSICCATORE A LETTO

FLUIDO VERTICALE

GLI ESSICCATORI A LETTO FLUIDO

VERTICALE LAVORANO IN MODO

DISCONTINUO.

LA FIGURA MOSTRA UNO SCHEMA DI

ESSICCATORE A LETTO FLUIDO VERTICALE.

LA CAPACITA’ DI QUESTE

APPARECCHIATURE VARIA DA 5 A 200 Kg,

ED IL TEMPO DI ESSICCAMENTO DA 20 A 40

MINUTI.

L’ESSICCAMENTO A LETTO FLUIDO

AVVIENE CON GRANDE EFFICIENZA E

RAPIDITA’ ED E’ PARTICOLARMENTE

INDICATO PER MATERIALI TERMOLABILI..

NEI MODERNI ESSICCATORI A LETTO

FLUIDO TUTTI I PARAMETRI DI PROCESSO

(TEMPERATURA DELL’ARIA, POTENZA DEL

VENTILATORE) SONO COMPUTERIZZATI.

A=ENTRATA DELL’ARIA; B=FILTRO;

C=RISCALDATORE; D= CONTENITORE MATERIALE;

E=DISCO METALLICO; F=MANICHE FILTRANTI;

G=USCITA DELL’ARIA

SCHEMA DI ESSICCATORE A

LETTO FLUIDO

ESEMPI DI ESSICCATORI A

LETTO FLUIDO VERTICALE

ESSICCATORE A LETTO

ESSICCATORE A LETTO FLUIDO VERTICALE DA

FLUIDO VERTICALE LABORATORIO ALLGAIER

ALLGAIER

ESSICCATORE A LETTO

FLUIDO ORIZZONTALE

GLI ESSICCATORI A LETTO FLUIDO ORIZZONTALE SONO PIU’ ADATTI PER

PROCESSARE GRANDI QUANTITA’ DI MATERIALE. QUELLO ILLUSTRATO IN FIGURA

E’ COSTITUITO DA UN NASTRO VIBRANTE PERFORATO CHE SCORRE ALL’INTERNO

DI UNA CAMERA. DAL BASSO ARRIVA ARIA CALDA CHE PASSA ATTRAVERSO I

NASTRO ROTANTE E FLUIDIZZA IL MATERIALE; LA TEMPERATURA PUO’ ESSERE

REGOLATA INDIPENDENTEMENTE NELLE VARIE ZONE DELLA CAMERA. LA

CAPACITA’ PUO’ ARRIVARE AD 1-2 TONNELLATE/ORA.

ESEMPI DI ESSICCATORI A

LETTO FLUIDO ORIZZONTALE

ESSICCATORI A LETTO FLUIDO

ORIZZONTALE ALLGAIER

ESSICCAMENTO A CALORE

INDIRETTO

NELL’ESSICCAMENTO A CALORE INDIRETTO O PER CONDUZIONE

IL CALORE VIENE TRASFERITO AL MATERIALE DA ESSICCARE

ATTRAVERSO UNA PARETE METALLICA RISCALDATA CON CUI IL

PRODOTTO E’ A CONTATTO.

GLI ESSICCATORI A CALORE INDIRETTO POSSONO FUNZIONARE

IN MODO CONTINUO O DISCONTINUO.

TRA I VARI TIPI DI ESSICCATORI A CALORE INDIRETTO SI

POSSONO RICORDARE:

ESSICCATORI A CILINDRI ROTANTI

ESSICCATORI A PRESSIONE RIDOTTA

ESSICCATORE A CILINDRI

ROTANTI

QUESTO TIPO DI ESSICCATORI

E’ PARTICOLARMENTE UTILE

PER ESSICCARE SOLUZIONI

OPPURE MATERIALI PASTOSI

O TROPPO DENSI PER POTER

ESSERE NEBULIZZATI.

DUE CILINDRI CAVI, SCALDATI

INTERNAMENTE CON VAPORE,

SONO DISPOSTI

PARALLELAMENTE AD UNA

DISTANZA REGOLABILE E

RUOTANO IN SENSO INVERSO

L’UNO ALL’ALTRO (6-10

GIRI/MIN). IL MATERIALE VIENE

SPRUZZATO DALL’ALTO E MAN

1=ALIMENTAZIONE MATERIALE DA ESSICCARE MANO CHE SI FORMA UNA

2=CILINDRI RISCALDANTI PELLICOLA DI SOLIDO

3=COLTELLI RASCHIATORI ESSICCATO QUESTA VIENE

ASPORTATA DA COLTELLI

RASCHIATORI.

ESSICCATORI A PRESSIONE

RIDOTTA

ESISTONO IN VARI MODELLI. I

PIU’ SEMPLICI SONO CAMERE

O ARMADI ALL’INTERNO DEI

QUALI SONO DISPOSTI DEI

PIANI SCALDATI DAL VAPORE;

VIENE REALIZZATO IL VUOTO

MEDIANTE UNA POMPA DA

VUOTO E C’E’ UN SISTEMA CHE

CONDENSA IL SOLVENTE E LO

CONVOGLIA ALL’ESTERNO.

ARMADIO DI ESSICCAZIONE SOTTO VUOTO CON

RECUPERO DEL SOLVENTE

I VANTAGGI DEGLI ESSICCATORI A PRESSIONE RIDOTTA E’ CHE LE

TEMPERATURE RAGGIUNTE SONO PIUTTOSTO BASSE E I SOLIDI OTTENUTI SONO

POROSI E FRIABILI.