Pulverización superior o inferior (Wurster) en lecho fluido

Dos máquinas de lecho fluido pueden parecer casi idénticas por fuera y dar resultados completamente distintos. La diferencia suele estar en dónde se sitúa la boquilla.

La posición de la boquilla decide la dirección en que se desplazan las gotas respecto a las partículas, cuánto vuela una gota antes de llegar y cuánto se seca por el camino. Esos tres factores determinan si el proceso forma gránulos o deposita una película.

La diferencia esencial

Todo lo que sigue se deriva de esa tabla.

Por qué la pulverización superior forma gránulos

En una disposición de pulverización superior la boquilla pulveriza hacia abajo mientras el aire de fluidización arrastra las partículas hacia arriba. Gotas y partículas se encuentran de frente, y una gota recorre un trayecto relativamente largo antes de alcanzar una partícula, perdiendo parte del disolvente por el camino.

Ese secado parcial no es un defecto. Una gota que llega parcialmente seca resulta pegajosa en lugar de fluida, por lo que une partículas mediante puentes en vez de extenderse sobre ellas. Repetido por todo el lecho, es exactamente lo que la granulación necesita: se forman puentes líquidos, se solidifican a medida que avanza el secado y las partículas crecen hasta formar aglomerados.

El resultado es un gránulo poroso con buena compresibilidad, útil cuando los gránulos se comprimen después en comprimidos. Un granulador de lecho fluido trabaja así, mezclando, granulando y secando en una cámara cerrada en lugar de mover material entre máquinas separadas.

Ese mismo trayecto a contracorriente que favorece la granulación perjudica el recubrimiento. Una gota que se seca antes de llegar no puede extenderse formando una película continua. Algunas aplicaciones de recubrimiento siguen empleando pulverización superior —entre ellas el recubrimiento por fusión y el enmascaramiento del sabor sencillo—, pero una especificación de película exigente suele apuntar a otra parte.

Por qué la pulverización inferior recubre de forma uniforme

La configuración Wurster lleva el nombre de Dale Wurster, que la desarrolló en la Universidad de Wisconsin en los años cincuenta. Un tubo de partición dentro del contenedor de producto divide el lecho en dos regiones.

El ciclo funciona así:

1. La velocidad del aire es máxima dentro de la partición, por lo que las partículas se aceleran al atravesarla.
2. La boquilla se sitúa en la base de la partición y pulveriza hacia arriba, en el mismo sentido en que ya se desplazan las partículas.
3. Como gota y partícula recorren juntas una distancia corta, la gota llega aún húmeda y se extiende.
4. Por encima de la partición el aire se expande, las partículas pierden velocidad y descienden por fuera, secándose durante el trayecto.
5. Vuelven a entrar por la base y pasan de nuevo frente a la boquilla.

Cada partícula atraviesa por tanto la zona de pulverización muchas veces, recibiendo una capa fina en cada pasada. Esa repetición, y no una única aplicación gruesa, es lo que produce una película uniforme.

Eso importa siempre que el recubrimiento cumple una función y no solo una finalidad estética: liberación controlada o sostenida, protección entérica, barreras de humedad, enmascaramiento del sabor. Un equipo de recubrimiento de lecho fluido con pulverización inferior está construido para ese tipo de trabajo.

Una tercera opción: pulverización tangencial

Una tercera disposición monta la boquilla de forma tangencial y añade un disco giratorio en la base del contenedor de producto. El disco introduce un movimiento mecánico que las otras dos configuraciones no tienen, de modo que las partículas siguen una trayectoria en espiral —girando, ascendiendo y descendiendo— al pasar frente a la boquilla.

Esa acción mecánica densifica a la vez que recubre. Conviene a la aplicación de capas, en la que las partículas se construyen a partir de un núcleo inicial, y a cargas de recubrimiento elevadas que en un Wurster exigirían un número poco práctico de pasadas. Es una configuración especializada y no una opción por defecto, y merece evaluarse cuando la forma del producto lo requiere.

Zhengyuan suministra la disposición de rotor tangencial junto con la pulverización superior y el Wurster. Cuál corresponde a su línea se deduce del producto, no de la máquina.

Cómo elegir entre ambas

Empiece por el producto que necesita, no por la máquina:

Elija pulverización superior cuando

• el objetivo sea el crecimiento del gránulo y no una capa superficial
• los gránulos se vayan a comprimir después y necesiten porosidad
• el material tolere las condiciones térmicas y mecánicas de la granulación en lecho fluido

Elija pulverización inferior (Wurster) cuando

• el recubrimiento tenga una especificación funcional: perfil de liberación, protección, enmascaramiento del sabor
• importen la uniformidad y la continuidad de la película
• el sustrato sean gránulos, pellets o partículas pequeñas que puedan fluidizarse en una partición

Considere otros equipos cuando

• la formulación necesite humectación y densificación bajo alto cizallamiento, lo que apunta a un granulador de alto cizallamiento y no a un lecho fluido
• el objetivo sean pellets esféricos densos, lo que normalmente implica extrusión seguida de un esferonizador
• el material sea lo bastante sensible a la humedad o al calor como para que una vía húmeda resulte inadecuada

Qué determina que funcione

La posición de la boquilla fija el tipo de proceso. Lo que decide si tiene éxito es lo siguiente:

El equilibrio entre velocidad de pulverización y velocidad de secado es lo que hay que vigilar. Pulverizar demasiado rápido para las condiciones de secado sobrehumedece el lecho y lo colapsa. Secar de forma demasiado agresiva deja el recubrimiento rugoso e incompleto, o los gránulos finos y sin crecer.

Estos parámetros se establecen mediante ensayos sobre la formulación real. Los valores tomados de otro producto, o de una máquina de otro tamaño, son un punto de partida para el desarrollo, no una receta.

Escalado

Un proceso desarrollado en una unidad de laboratorio no se traslada a producción escalando cifras de forma proporcional. El caudal de aire, la velocidad de pulverización, el número de boquillas y la geometría de la partición cambian todos, y las relaciones entre ellos no son lineales.

Prevea ensayos en cada escala y registre las condiciones de proceso que dieron un producto aceptable, junto con los resultados de calidad empleados para juzgarlo.

Hable con Zhengyuan

Indíquenos el sustrato, la forma de producto objetivo, la especificación de recubrimiento o de gránulo y su rango de tamaño de lote. Nuestros sistemas de lecho fluido admiten insertos intercambiables de pulverización superior, Wurster y rotor tangencial, de modo que la configuración sigue a su proceso y no al revés; y si una sola unidad convertible es la respuesta equivocada para su patrón de producción, se lo diremos en lugar de venderle una.