Wirbelschichtgranulator FL — Granulieren und Trocknen

Der Wirbelschichtgranulator FL führt Mischen, Granulieren und Trocknen in einer einzigen geschlossenen Kammer aus — deshalb wird er auch als einstufiger Granulator bezeichnet. Gefilterte Heißluft fluidisiert das Pulver, während von oben eine Bindemittellösung eingesprüht wird. So entsteht gleichmäßiges, poröses, rieselfähiges Granulat, das anschließend an Ort und Stelle getrocknet wird.

Neun Modelle decken ein Behältervolumen von 12 bis 1500 l ab — von 1,5 kg für die Entwicklung bis 750 kg für die Produktion.

Eine Kammer, drei Verfahrensschritte

In einer herkömmlichen Nassgranulierlinie wandert das Produkt zwischen Maschinen: mischen, granulieren, umfüllen, trocknen, erneut umfüllen. Jedes Umfüllen kostet Zeit, erzeugt Staub und führt zu Materialverlusten.

Der Wirbelschichtgranulator fasst das in einem geschlossenen Behälter zusammen:

1. Mischen. Luft fluidisiert die Pulvervorlage zu einem zirkulierenden Bett — die Komponenten vermischen sich, bevor Flüssigkeit zugegeben wird.
2. Granulieren. Eine Bindemittellösung wird von oben auf die fluidisierten Partikel gesprüht. Tropfen verbinden Partikel zu Brücken, diese verfestigen sich im Verlauf der Trocknung, und das Granulat wächst.
3. Trocknen. Das Sprühen endet; die Fluidisierung läuft weiter, bis das Granulat die Zielfeuchte erreicht.
4. Entleeren aus derselben Kammer.

Die Ausbeute liegt bei ≥99 %, da das Produkt den Behälter zwischen den Schritten nicht verlässt. Der Prozess ist geschlossen und staubarm — relevant für die GMP-Produktion und für Wirkstoffe, die nicht exponiert werden sollen.

Warum Top Spray Granulat aufbaut

Die Düse sitzt über dem Bett und sprüht nach unten, gegen die aufsteigende Luft. Tropfen und Partikel bewegen sich aufeinander zu, und ein Tropfen legt einen vergleichsweise langen Weg zurück, bevor er auf ein Partikel trifft — dabei verliert er einen Teil des Lösungsmittels.

Dieses teilweise Antrocknen ist der Grund, warum die Granulierung funktioniert. Ein angetrocknet auftreffender Tropfen ist klebrig statt flüssig und verbindet Partikel zu Brücken, anstatt sich über sie zu verteilen. Über das gesamte Bett wiederholt bilden sich Flüssigkeitsbrücken, verfestigen sich, und die Partikel wachsen zu porösen Agglomeraten.

Diese Poren sind der Grund für die gute Verpressbarkeit von Wirbelschichtgranulat: Ein poröses Korn verformt sich unter Presskraft und verhakt sich, während ein dichtes Korn Widerstand leistet. Für Produkte, die tablettiert werden, ist das erheblich.

Derselbe Gegenstrom wirkt dem Filmcoating entgegen — ein Tropfen, der vor dem Auftreffen trocknet, kann sich nicht zu einem geschlossenen Film ausbreiten. Für das Coating wandert die Düse nach unten. Der vollständige Vergleich steht unter Top Spray und Bottom Spray (Wurster).

Die Größe, die über die Charge entscheidet

Alles in der Wirbelschichtgranulierung läuft auf ein Gleichgewicht hinaus: Sprührate gegen Trocknungsrate.

• Wird schneller gesprüht, als das Bett trocknen kann, sammelt sich Feuchtigkeit an. Das Bett wird schwer, die Fluidisierung bricht zusammen, und die Charge liegt als feuchte Masse auf dem Anströmboden.
• Wird zu stark getrocknet, verdunsten die Tropfen, bevor sie Partikel verbinden können. Das Granulat bleibt fein und wächst nicht.

Die Produkttemperatur ist der praktische Indikator dafür, dass das Gleichgewicht hält. Sie liegt zwischen der Zulufttemperatur und der Feuchtkugeltemperatur der Abluft, und eine Drift zeigt eine Verschiebung an, bevor sie am Bett sichtbar wird.

Zulufttemperatur, Luftmenge, Sprührate, Zerstäuberdruck und Düsenhöhe wirken alle auf dieses Gleichgewicht. Die Einstellungen werden in Versuchen an der tatsächlichen Rezeptur ermittelt; Werte von einem anderen Produkt sind ein Ausgangspunkt für die Entwicklung, keine fertige Vorschrift.

Leistungsmerkmale

• Mischen, Granulieren und Trocknen in einem geschlossenen Schritt
• Gleichmäßiges, poröses, rieselfähiges Granulat mit guter Verpressbarkeit
• Geschlossener Betrieb, GMP-gerecht und staubarm
• Ausbeute ≥99 %
• Kurze Prozesszeiten, geringer Personalaufwand
• Automatische Regelung von Lufttemperatur und Sprührate
• Temperatur von Umgebungstemperatur bis 120 °C einstellbar
• Wechselbare Einsätze — dasselbe Grundgerät nimmt Top-Spray-, Wurster- und tangentiale Rotorkonfiguration auf

Technische Daten

Für alle Modelle: Dampfdruck 0,3–0,6 MPa · Temperatur von Umgebungstemperatur bis 120 °C einstellbar · Betriebszeit 45–90 min je nach Material · Ausbeute ≥99 % · Schallpegel ≤75 dB(A) bei getrennt vom Hauptgerät aufgestelltem Ventilator.

Jedes Modell hat eine minimale und eine maximale Chargengröße, weil den Behälter das Volumen füllt und nicht das Gewicht. Ein Pulver mit niedriger Schüttdichte erreicht das Arbeitsvolumen bei deutlich geringerer Einwaage als ein dichtes, und das Bett benötigt Freiraum über der Vorlage zum Expandieren und Zirkulieren. Prüfen Sie den Wert an Ihrem eigenen Material.

Die Betriebszeit ist aus demselben Grund als Bereich angegeben: Eine Rezeptur, die schnell granuliert und trocknet, liegt nahe bei 45 Minuten, eine, die ein schonenderes Profil benötigt, eher bei 90.

Anwendungsbereiche

Granulat für Tablettierung und Kapselabfüllung in der pharmazeutischen, Lebensmittel- und chemischen Industrie — insbesondere dort, wo das Granulat verpresst wird und die Verpressbarkeit zählt, oder wo das Zusammenfassen von Granulieren und Trocknen in einer Maschine die Linie vereinfacht.

Wirbelschicht oder High Shear?

Wirbelschicht wählen, wo Verpressbarkeit wichtiger ist als Dichte, wo das Material scherempfindlich ist, wo Staubrückhaltung zählt oder wo eine Maschine statt zweier besser in die Linie passt.

High Shear wählen, wo die Tablette dichtes, festes Granulat benötigt, wo der Wirkstoffgehalt hoch ist oder wo die Zykluszeit den Durchsatz bestimmt.

Ein Trockenverfahren prüfen, wenn die Rezeptur feuchte- oder hitzeempfindlich ist. Ein Walzenkompaktor granuliert ganz ohne Flüssigkeit und ohne Wärme.

Modellauswahl

Konfiguration anfragen

Senden Sie uns Rezeptur, Schüttdichte, Chargengrößenbereich, Hitzeempfindlichkeit und den nachgelagerten Prozess. Wir legen den FL auf Ihr Verfahren aus und beraten zur Einsatzkonfiguration — und wenn ein High-Shear- oder Trockenverfahren besser zum Produkt passt, sagen wir das.