Teorija granulacije fluidnog kreveta

Granulator tekućeg sloja jedna je od najvažnijih granulacijskih oprema u farmaceutskoj industriji, prehrambenoj industriji i kemijskoj industriji.

Postupak miješanja granulacije tekućih slojeva posebno je pogodan za materijale s rasponom veličine čestica od 50-200 µm. Ponašanje fluidizacije čestica je zbroj sila i interakcije između različitih čestica. Kada je protok zraka kroz materijalni sloj dovoljno velik, čestice se mogu fluirati prema gravitaciji. Pri malim brzinama ulaznog zraka, brzina čestica proporcionalna je padu tlaka u fluidiranom sloju. Kako se brzina ulaza u zraku povećava, čestice u fluidiranom sloju mijenjaju se iz stacionarne u suspendirane, a odgovarajuća brzina protoka zraka u ovom trenutku je minimalna brzina fluidizacije (UMF). Minimalna brzina fluidizacije je primarna donja granica u procesu granulacije u jednom koraku. Kako proces granulacije napreduje, minimalna brzina fluidizacije trebala bi se mijenjati i postupno povećavati. Brzina fluidizacije procesa granulacije trebala bi biti veća od minimalne brzine fluidizacije, tako da grube i sitne čestice neće biti odvojene.

Kad je brzina fluidizacije veća od minimalne brzine fluidizacije, materijal u fluidiranom sloju kreće se poput nasilno kipuće tekućine, a na dnu sloja materijala postoje mjehurići (formirani blizu dna fluidiziranog sloja, u blizini raspodjele zraka Ploča), a pod djelovanjem ventilatora brzo se diže na površinu i puknuće. Također se može vidjeti da dizajn ploče za raspodjelu protoka plina ima značajan utjecaj na karakteristike fluidiranog sloja. Kako se brzina fluidizacije povećava, volumen praha se širi, a gustoća čestica po jedinici volumena u sloju opada. Kad brzina fluidizacije dosegne određenu brzinu, čestice će se otpuhati, a brzina se u ovom trenutku naziva brzina unosa. Stupanj miješanja u granulaciji fluidiranog sloja povezan je s veličinom čestica i načinom na koji se protok zraka kreće kroz materijal. Način na koji se protok zraka pomiče utječe na prijenos topline između plina i čestica.

Standardna brzina ulaznog zraka obično je 1,0 ~ 2,0m/s. Za aglomerirane materijale potrebni protok zraka je pet do šest puta veća od minimalne brzine fluidizacije. Sušenje zahtijeva malu brzinu, poput 0,8-1,4m/s. Zbog prisutnosti vlažnog materijala u fluidiranom sloju, potrebne su veće brzine u ranim fazama sušenja, ali brzina zraka se obično smanjuje jer proizvod gubi vlagu, kako bi se osiguralo dobro kretanje čestica i spriječilo ulazak materijala u filter . U procesu granulacije fluidnog sloja važni su kretanje čestica i brzo sušenje. Slobodni protok čestica u promatračkoj rupi fluidiranog sloja dobro je granulacijsko stanje, a loše stanje fluidizacije također se može nadzirati kroz temperaturu izlaznog zraka. Svaki proizvod ima konstantnu brzinu sušenja, gdje temperatura unutar fluidiranog sloja ostaje relativno konstantna duže vrijeme. Ako je brzina porasta temperature izlaznog zraka brža nego što se očekivalo, ukazuje na loše uvjete fluidizacije, granulaciju će se možda morati zaustaviti, a za pomoć fluidizaciji potrebna je ručna ili mehanička intervencija.