O termo fluidização é usado para designar uma operação em que sólidos particulados são suspensos por uma corrente ascendente de ar ou de outro fluido. Quando isto acontece, o leito de partículas passa a comportar-se como um fluido, principalmente no que tange às suas propriedades de escoamento, adquirindo um comportamento reológico de líquido.
A Labmaq do Brasil fabrica e fornece leitos fluidizados e de jorro (uma variante do leito fluidizado) de diversas escalas de acordo com a demanda e necessidade de seus clientes, com projetos próprios e inovadores. São compactos, versáteis, robustos e apresentam ótimos resultados e desempenho. Os leitos da Labmaq são capazes de realizar operações de secagem, revestimento, extração, estudos de fluidodinâmica, mistura e granulação, cobrindo uma vasta gama de aplicações nas indústrias farmacêutica, alimentícia e bebidas, agricultura, produtos químicos, polímeros, cerâmica, cosméticos e aromas, dentre outras.
FBD 3.0
O leito fluidizado/jorro FBD 3.0 é um sistema modulado em escala piloto para desenvolvimento de processos de secagem, mistura, extração, granulação e revestimento. Ideal para utilização nas áreas farmacêutica, química, engenharia química, engenharia de alimentos, agroindústria, dentre outras. Além de robusto, versátil e compacto, o FBD 3.0 é de simples operação. A sua câmara em aço inox com escotilha, visor e lanterna LED torna fácil a visualização de todos os processos realizados pelo equipamento. A câmara também é composta por um filtro de manga com limpeza automática por contra fluxo de ar pressurizado e temporizador dos tempos de abertura/fechamento da purga. O equipamento possui conexões do tipo niple TC, facilitando a montagem, vedação e assepsia das peças e também um sistema de descarga de sólidos.
O equipamento tem a sua estrutura de comando construída em chapa de aço com tratamento anticorrosivo e pintura eletrostática a pó. As partes que entram em contato com os materiais envolvidos na secagem são todas em aço inoxidável ou vidro boro silicato. Aquecimento elétrico por resistência, medidas e controle de temperatura pela entrada e saída e indicação da temperatura do produto por sensor do tipo PT 100 com precisão ± 0,1°C. Controle de vazão do material atomizado (para secagem, revestimento ou aglomeração) por bomba peristáltica digital, com indicação em mL/min. Soprador do tipo centrífugo de médias vazões e pressão para o ar de secagem. Sistema de controle e variação da vazão de ar com sistema de medição em tempo real por tubo de Pitot.
Dois bicos atomizadores duplo fluido (pneumáticos) tipo mistura externa construídos em aço inox acompanham o FBD 3.0. Pode-se utilizar a atomização de forma inferior (bottom spray) ou superior (top spray); o equipamento padrão fornece ambas opções. Possui válvula reguladora de pressão e rotâmetro para medição de vazão do ar comprimido para o bico atomizador.
Possui um painel dedicado para controle e automação com sistema CLP, tela HMI touch screen e saída USB para captura de dados, comando, emissão de relatório do processo em planilha. É equipado com botão de emergência para maior segurança e proteção do sistema, além de alarmes e intertravamentos de segurança em casos de alta temperatura ou baixa vazão de ar (medida pelo sistema de tubo Pitot).
O equipamento acompanha Manual completo de operação, sugestão de POP (Procedimento Operacional Padrão) e lista de spare parts. Ao se tornar parceiro Labmaq, você também terá acesso exclusivo ao nosso banco de artigos científicos no qual possui centenas de artigos e literatura publicados com nossos equipamentos.
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FBD 3.0 |
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Capacidade |
De 500 a 3000g por batelada |
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Atomização |
Bottom e Top Spray |
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N° de bicos que acompanham o equipamento |
2 |
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Consumo de energia |
10.000W |
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Voltagem |
220V/60Hz |
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Consumo de ar comprimido |
até 50L/min |
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Pressão recomendada do ar comprimido |
6 a 8 bar |
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Temperatura máxima de operação |
150°C |
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Vazão Máxima da bomba peristáltica |
20,0 mL/min |
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Dimensões em mm (LxAxP) |
1000 x 1900 x 650 |
Sistemas de Filtração Externos Customizáveis
Os sistemas de filtração são sistemas de filtro manga para conexão na saída do equipamento. São projetados para diversas vazões e materiais, visando atender as mais diversas aplicações. No caso do leito fluidizado, são mais utilizados para processos de secagem/extração, no qual há resíduos nos gases de exaustão. Para processos de granulação, revestimento e outros que utilizam o filtro manga interno ao leito, não há necessidade da utilização do sistema de filtração externo.
Consistem de estrutura em aço inox AISI 304 com rodízios para facilitar a sua movimentação e filtros bag para reter partículas de uma ampla faixa de tamanhos. Estas mangas podem ser fabricadas em polipropileno, polietileno, poliéster, dentre outros e possuem aberturas em seu tecido para reter partículas a partir de 1 micra a depender da aplicação.
Hot Melt
Uma Fluidized Hot-melt granulation (FHMG), ou granulação a quente por fluidização, é uma técnica que recebe crescente atenção devido às suas vantagens quando comparada a outras técnicas de granulação e revestimento.
Quando o revestimento é feito com material de fusão a quente, o agente de revestimento é aplicado no seu estado fundido e solidifica na superfície das partículas. Este tipo de processo produz uma cobertura desejável, eliminando o solvente. O mecanismo do processo é semelhante ao film coating, exceto que a evaporação do solvente é substituída pela solidificação de resfriamento do material de revestimento na superfície da partícula.
A técnica é simples e rápida, permitindo a manipulação da taxa de liberação do ativo dependendo das propriedades e concentração do agente fundível. Com a seleção adequada e melhora da formulação, equipamentos e variáveis relacionadas ao processo de granulação e revestimento pode-se otimizar a tecnologia de processamento em leitos fluidizados e obter produtos de alto desempenho.
Tabela comparativa de modelos
| MLF-100 | FBD 1.0 | FBD 3.0 | |
| Capacidade | 2 a 100g | 200 a 1.000g | 500 a 3.000g |
| Secagem | ✓ | ✓ | ✓ |
| Revestimento | ✓ | ✓ | ✓ |
| Mistura | ✓ | ✓ | ✓ |
| Granulação | X | ✓ | ✓ |
| Extração | X | ✓ | ✓ |
| Padrão Farmacêutico | ✓ | ✓ | ✓ |
| Atomização | Bottom Spray | Bottom e Top Spray | Bottom e Top Spray |
| Consumo Máximo de Energia | 2.200W | 6.000W | 10.000W |
| Dimensões em mm (LxAxP) | 400 x 700 x 650 | 1000 x 1900 x 650 | 1000 x 1900 x 650 |
FUNCIONAMENTO:
SECAGEM
Na secagem de pastas, massas e sólidos em geral basta alimentar o leito com o produto a ser desidratado e controlar as variáveis de processo como vazão de ar e temperatura. Variáveis de design também são importantes para definir qual o melhor regime de fluidização para secagem do seu produto. Na secagem de líquidos o produto é atomizado dentro da câmara, sendo por top spray ou bottom spray, em um leito com inertes. Com o fluxo de ar que é alimentado no sistema, o material é transformado em pó e coletado no ciclone separador de pó. As variáveis controladas neste processo são a temperatura, de entrada ou de saída, a vazão do ar de secagem, a vazão de alimentação do líquido e a vazão do ar comprimido de atomização.
GRANULAÇÃO E AGLOMERAÇÃO
Na granulação, as partículas estão em suspensão por uma corrente de ar que é injetada enquanto o líquido aglutinante, ou aglomerante, é pulverizado através do sistema de atomização. Desta forma, as partículas mais finas são aglomeradas em granulados maiores e o fluxo de ar permite a secagem ao longo do processo. Nesse processo, existe uma vasta quantidade de variáveis que podem influenciar no granulado final, principalmente relacionadas à formulação do agente granulante e das propriedades físico-químicas do material ou mistura de materiais a serem granulados. Outra categoria importante que merece muita atenção é o controle de temperatura e a vazão de ar empregada que afeta diretamente na formação e atrito dos granulados. Por isso, a utilização do leito fluidizado neste tipo de processo é muito importante e eficiente no controle da formação e qualidade dos grânulos.
REVESTIMENTO
O revestimento, ou coating, em leito fluidizado é um processo em que as partículas estão em suspensão por uma corrente de ar que é injetado enquanto o líquido de revestimento é atomizado através do bico atomizador. A solução envolve a partícula em um processo simultâneo de umedecimento e secagem até formar uma camada homogênea com características específicas. Revestimentos são utilizados, dentre suas inúmeras funções, para proteção dos núcleos frente a condições ambientais desfavoráveis como umidade excessiva e incidência de luz solar; para mascarar características organolépticas desagradáveis; modificar ou produzir coloração homogênea; aumentar a estabilidade mecânica; proteger frente a condições fisiológicas desfavoráveis de pH ou ação de enzimas do trato gastrointestinal. Além disso, possibilitam o mascaramento de características sensoriais tais como sabor, odor ou cor.
MISTURA
Na fluidização o leito de partículas sólidas adquire comportamento fluido utilizando-se o escoamento de ar através dele. Com isto, consegue-se uma boa mistura destes materiais, aumentando ainda as taxas de transferência de calor e massa. Dessa forma, a escolha dos materiais a serem colocados no leito assim como suas características influenciam o comportamento fluidodinâmico, contribuindo para uma mistura mais eficaz e homogênea.
EXTRAÇÃO
O processo de extração por leito fluidizado é uma técnica que vem sendo empregada principalmente para separação de determinadas amostras, geralmente, pulvéreas, de uma matriz sólida. Neste processo, a passagem do ar através destes compostos (matriz + partícula pulvérea) faz com que o pó vá se desprendendo no decorrer do tempo e o controle de variáveis como a quantidade de ar empregada, assim como a temperatura afetam de forma direta nesta retirada. Dependendo dos objetivos, é possível recuperar tanto o pó desprendido como a matriz sólida.
ESTUDOS DE FLUIDODINÂMICA
Os leitos fluidizados têm sido aplicados a diversas operações unitárias com diferentes objetivos, dentre elas: mistura, reações heterogéneas gás-sólido ou gás-líquido-sólido, filtração, absorção, desgaste ou abrasão de partículas, secagem, revestimento e granulação. Esta diversidade impressionante de operações unitárias, até ás vezes antagónicas, é possível devido à grande variedade de projetos dos leitos fluidizados, com alterações geométricas que resultam em diversos regimes de escoamento gás-solidos, que são os chamados regimes fluidodinâmicos dos leitos. Por exemplo, regimes como fluidização suave, borbulhante, pistonada, turbulenta e transporte pneumático, ou até mesmo fluidização tipo jorro, jorro-fluidizado e outras. Assim estes regimes fluidodinâmicos influenciam os resultados de um processo. Como existe uma diversidade de geometrias do leito, propriedades das partículas e condições operacionais associadas à fluidização, torna-se essencial caracterizar devidamente o regime fluidodinâmico em que se está trabalhando. Caso contrário, podem ser comprometidas a qualidade e repetibilidade das operações com foco em um determinado objetivo, bem como o entendimento de futuros aumentos de escala destes processos.