Estudio del efecto de las variables operativas y propiedades de las materias primas sobre la calidad de los gránulos obtenidos por granulación fundida en lecho fluidizado

LOBOS DE PONGA, JAQUELINA; CHIARAVALLE, ALEJANDRO GABRIEL; PIÑA, JULIANA; COTABARREN, IVANA M.

San Rafael, Mendoza

Congreso; Congreso Latinoamericano de Ingeniería y Ciencias Aplicadas - CLICAP 2022; 2022

Universidad Nacional de Cuyo

Entre los procesos que involucran sistemas de partículas, la granulación es una operación unitaria ampliamente utilizada para el aumento de tamaño. Dicha operación, permite la producción de gránulos con distribuciones de tamaño de partícula definido y forma parte de un gran número de industrias, encontrándose entre ellas la industria farmacéutica y de alimentos. Particularmente en la primera, la granulación es una operación importante en la producción de fármacos sólidos debido a que mejora las propiedades de flujo y compresibilidad del polvo que posteriormente se utiliza en la elaboración de comprimidos. La granulación requiere de tres elementos: núcleos o semillas iniciales, un agente aglutinante y mezclado. De acuerdo a la naturaleza del aglutinante, puede clasificarse en granulación húmeda, seca o fundida. En la primera, el aglutinante líquido proporciona los enlaces para formar los gránulos. En la segunda, el aglutinante se incorpora de forma sólida junto a las partículas iniciales generando uniones por fuerzas de Van der Waals. En la tercera, el aglutinante puede incorporarse de dos formas diferentes dando lugar al procedimiento co-melt (aglutinante sólido junto con las semillas) o spray-on (atomización del aglutinante fundido). Por otro lado, en función del principio de mezclado utilizado, los granuladores son frecuentemente clasificados en mecánicos (tambores rotativos, granuladores de alto corte, etc.) o neumáticos (granuladores de lecho fluidizado). Estos últimos poseen algunas ventajas respecto a los otros equipos mencionados, tales como brindar en simultáneo las etapas de granulación, secado y enfriamiento.La granulación fundida resulta de interés debido a que es un proceso anhidro, apto para materiales sensibles a la humedad, con ausencia de solventes. Además, utilizando un aglutinante adecuado, es posible operar a temperaturas que no afecten las propiedades del producto de interés. Considerando las ventajas que posee la granulación fundida en lecho fluidizado, se ensayó el procedimiento co-melt para estudiar el efecto de las variables operativas: velocidad de aire de fluidización (0.30, 0.51 y 2.63 m/s), temperatura del aire de fluidización (entre 80 y 100 °C), concentración de aglutinante (PEG 6000 al 10% y 20% p/p) y tamaño de semillas iniciales (medianas de la distribución: 38,02 y 18, 22 μm). Se estudió el efecto de las variables mencionadas sobre la eficiencia del proceso, el tamaño medio y distribución de partículas y las propiedades de flujo de los gránulos (ángulo de reposo e índice de Carr). Se observó que un aumento en la velocidad del aire de fluidización resultó en partículas de menor tamaño y distribuciones menos dispersas a bajas concentraciones de aglutinante. A velocidades de aire bajas, el aumento de concentración de aglutinante provocó un ligero aumento del tamaño de partículas, volviéndose más significativo el efecto al operar a velocidades de fluidización más altas debido al aumento en la temperatura del lecho originado. De esta forma, conociendo el efecto de las variables de proceso sobre los atributos de calidad críticos del producto, es posible seleccionar a-priori las condiciones operativas óptimas.