خشککنها در صنایع مختلفی مانند فراوری مواد غذایی، داروسازی، کاغذ، کنترل آلودگی و بخشهای مختلف کشاورزی استفاده میشوند. به بیان ساده، خشککنها برای حذف رطوبت از جامدات، پودرها و… مورد استفاده قرار میگیرند. اما در داروسازی خشککردن به فرایند حذف حلال (مثل آب یا سایر حلالها) در فرمولاسیون با حضور گرما گفته میشود. محصول نهایی این عملیات، توده یا پودرهای جامد خشک است. این فرایند بهطور گسترده در صنعت داروسازی از مرحله تحقیق و توسعه تا تولید در مقیاس بزرگ استفاده میشود؛ بنابراین باید درک خوبی از تأثیر این فرایند بر ویژگیهای کیفی ماده فعال دارویی (API) داشت تا تضمین شود که هیچ تأثیر نامطلوبی بر ایمنی و کارایی دارو نخواهد داشت و محصولات نهایی با کیفیت بالا ارائه خواهند شد. در ادامه با دستگاههای خشککن مورد استفاده در صنعت داروسازی بیشتر آشنا میشویم. با ما همراه باشید!
اساس کار دستگاههای خشککن
بهطور کلی اساس کار دستگاههای خشککن بر دو نوع است: مستقیم و غیرمستقیم.
در روش مستقیم یک سمت دستگاه در کوره کار گذاشته میشود. این کوره بهوسیله مشعلهای گازی یا گازوئیلی و یا المنتهای برقی گرم شده و گرما به کمک فنهای سیرکوله در قسمتهای مختلف محفظه به گردش درآمده و محصول را خشک میکند.
در روش غیرمستقیم با کار گذاشتن لولههایی در بدنه دستگاه و عبور جریان آب گرم از آن، حرارت مورد نیاز برای خروج رطوبت از ماده تأمین میشود. روش غیرمستقیم برای محصولات حساس به دما کاربرد دارد.
همچنین بخوانید: دستگاه کارتونینگ در صنعت داروسازی
انواع روشهای خشککن
روشهای مختلفی برای خشککردن وجود دارد که استفاده از آنها به ویژگیهای API و مواد کمکی که در فرمولاسیون یا ساخت محصول نهایی دارویی استفاده میشوند، بستگی دارد.
فناوریهای مختلف خشککن نیز با تغییراتی در طراحی، از جمله مهار و کنترل تولید بخار همراه هستند. برای انتخاب نوع خشککن، درک ماهیت مواد مورد استفاده، مهم است؛ زیرا برخی از تجهیزات ممکن است باعث بروز حوادث مانند انفجار شوند؛ بنابراین باید دارای تهویه ضد انفجار یا طراحی مکانیکی مناسب این مواد باشند.
انواع روشها:
- خشککردن جامدات مرطوب
- خشککردن محلولها و سوسپانسیونها
خشککردن جامدات مرطوب
این روش از خشککنهای همرفتی پویا جهت دستیابی به تماس مناسب بین هوای خشک و گرم و ذرات مرطوب در خشککن بستر سیال استفاده میشود.
خشککردن محلولها و سوسپانسیونها
هدف اصلی این فرایند ایجاد یک سطح وسیع با محلول است که امکان انتقال گرما را فراهم کند. خشککردن محلول و سوسپانسیون خود به دو روش انجام میگیرد:
- خشککردن با اسپری
- خشککردن انجمادی یا Freeze Drying
خشککردن با اسپری
استفاده از اسپری مؤثرترین روش برای خشککردن محلولها و سوسپانسیونهاست. در این روش از یک اسپری خشککن استفاده میشود که محلول را به قطرات کوچکتر تبدیل میکند. در نتیجه سطح قابل قبولی برای انتقال گرما ایجاد میکند. محلولها در جریان هوای گرم، اسپری میشوند، بهطوری که هر قطره به شکل یک ذره جامد منفرد خشک میشود؛ بنابراین تشکیل ذرات و خشکشدن اتفاق میافتد. خشککردن با اسپری تقریباً برای هر مادهای بهصورت محلول یا سوسپانسیون قابل استفاده است. با این حال، برای مواد مقاوم به حرارت بسیار سودمندتر است بهویژه اگر نیاز به جابهجایی مداوم مقادیر زیادی از این ماده باشد.
Freeze Drying
Freeze Drying یا خشککردن انجمادی فرایندی است که برای خشککردن مواد بسیار حساس به گرما استفاده میشود؛ زیرا اجازه میدهد تا بدون آسیب بیش از حد به موادی مانند پروتئینها و فرآوردههای خونی، خشک شوند.
در این روش، ابتدا محلول مایع اولیه یا سوسپانسیون، منجمد میشوند. سپس از طریق فرایند تصعید، باعث تبخیر مستقیم و تراکم جامد بدون نیاز به تشکیل فاز مایع میانی میشود. این کار با کاهش فشار در حالت یخزده انجام میشود.
بستهبندی محصولات منجمد خشکشده نیز باید بهگونهای باشد که محصولات در طول زمان نگهداری، در برابر رطوبت حفظ شوند. درب ظروف نباید در تماس با هوا باشد. مزایای خشککردن انجمادی:
- تجزیه شیمیایی را با مهار عمل آنزیم به حداقل میرساند؛ زیرا خشکشدن در دماهای بسیار پایین انجام میشود.
- اکسیداسیون به حداقل میرسد؛ زیرا این فرایند در خلأ بالا با تماس اندک با هوا انجام میشود.
همچنین بخوانید: Clean room یا اتاق تمیز چیست؟
دستگاههای خشککن مورد استفاده در صنعت داروسازی
انواع مختلف تجهیزات خشککن که در صنایع دارویی استفاده میشود، عبارتند از:
- Fluidized bed system for the granulation and drying of pharmaceuticals
- GMP laboratory freeze dryer
- Spherical dryer
- Rotocone vacuum dryer
- Air Try Dryer
- Disc Dryer
Fluidized bed system for the granulation
خشککن بستر سیال دستگاهی است که بهطور قابل توجهی در صنایع داروسازی استفاده میشود. سیستم بسترسیال یا FBD، سیستمی مبتنی بر air suspension است که میتواند فرایندهای متعددی مانند پوششدهی، گرانولاسیون و خشککردن را انجام دهد تا مواد جامد ریز و پودرهای خشک را به گرانول تبدیل کند.در این سیستم مخروط، مجهز به یک صفحه توزیعکننده هوا با شکاف مخصوص است که امکان سیالشدن کامل ذرات را فراهم میکند و به علت حرکت مماسیای که دارد، مانع چسبیدن ذرات به یکدیگر شده و پوشش یکنواختی را ایجاد میکند. در واقع در این دستگاه ذرات به صورت معلق در بستری از هوا قرار دارند. برای آشنایی بیشتر با این دستگاه، پست تکنولوژی Fluid Bed را به شما پیشنهاد میکنیم.
خشککن بستر سیال برای بهبود کارایی انتقال حرارت و حذف بخار، در مقایسه با خشککنهای سینی استاتیک قدیمی، توسعهیافته است. FBD همچنین امکان انتقال مؤثر گرمای نهان تبخیر از هوا را فراهم میکند.
نمونههایی از مواد محلول و نامحلول که با اسپری خشک میشوند عبارتند از: اسید سیتریک، ژلاتین، نشاسته، فسفات کلسیم و همچنین برای برخی از فرمولاسیونهای آنتیبیوتیکها.
این روش همچنین قادر به تولید ذرات کروی در محدوده قابل تنفس، یعنی ۱-۷ میکرومتر است که برای پودر خشک مورد استفاده در داروهای استنشاقی ضروری است.
مزایای خشککن بستر سیال
به علت انتقال مؤثر گرما، زمان خشکشدن را کوتاه میکند و چالش حرارتی برای مواد قابل انعطاف را به حداقل میرساند. همچنین تلاطم در یک بستر سیال باعث خراشیدهشدن سطح گرانول شده و در نتیجه محصول کرویتر با Flow مناسبتر تولید میشود.
همچنین بخوانید: تولید قراردادی در صنعت داروسازی | مزایا و معایب
GMP laboratory freeze dryer
فریز خشککن آزمایشگاهی GMP با تمام اجزای لازم برای فرایندهای تمیزکردن خودکار (CIP) و استریلیزاسیون با بخار (SIP)، تست یکپارچگی فیلتر (WIT) و همچنین دارای یک سیستم SCADA است که اطلاعات پیشرفتهای در مورد روند خشککردن انجمادی ارائه میدهد.
Spherical dryer
این دستگاه یک خشککن چندمنظوره است که برای خشککردن مواد فعال دارویی (API) و مواد شیمیایی مطابق با دستورالعملهای cGMP و FDA استفاده میشود.
این خشککنها اثرات خشککردن، اختلاط و شکستن را به طور همزمان ایجاد میکنند. کیک یا دوغاب مرطوب از طریق نازل وارد میشود، در حالی که همزن در جهت عقربههای ساعت میچرخد. وکیوم در خشککن اعمال میشود و محیط گرمایشی ایجاد میشود. تبخیر رطوبت در خلأ صورت میگیرد و بخارات از طریق غبارگیر به کندانسور میروند، در آنجا متراکم شده و در گیرنده جمع میشوند. مواد خشکشده از طریق شیر تخلیه، تخلیه میشود.
Rotocone vacuum dryer
Rotocone vacuum dryer برای خشک کردن موادی که نمیتوانند در برابر دمای بالا مقاومت کنند، موادی که به راحتی اکسید میشوند، مواد فراری که باید بازیابی شوند، موادی که محرک قوی و سمی هستند، مناسب است. دستگاه Rotocone vacuum dryer با فناوری بهبودیافته در حین کار در خلاء یکپارچه میشود. Rotocone vacuum dryer کارایی خشککردن، عملیات دمای پایین و صرفهجویی در فرآیند را با بازیابی کامل حلال تسهیل میکند. با دستیابی به کنترل گردوغبار بهینه به کار پایه cGMP کمک میکند، در حالی که مزایای شارژ و تخلیه کارآمد مواد را ارائه میدهد.
واحد خشککن مجهز به کلوخهشکن در ابتدا تودههای بزرگ را میشکند و متعاقباً آنها را پودر میکند (در یک مخروط). عملکرد چرخشی خشککن همراه با عملکرد مکانیکی بریکرها زمان خشکشدن را کاهش میدهد و محصولی بدون کلوخه میدهد.
آشنایی با بخشهای مختلف صنعت در دوره جامع ورود به صنعت داروسازی استوآپ
Air Try Dryer
Air Try Dryer برای بهترین نتایج خشککردن در فرایندهای معمولی استفاده میشود. از یک کابینت دو جداره با یک یا دو در تشکیل شده است. شکاف بین دو دیوار با مواد عایق پشم فایبرگلاس یا رزین سبک پر میشود تا از اتلاف گرما جلوگیری شود. برای جلوگیری از نشت هوا از قسمت جلویی در، دربها دارای واشر هستند. سینیهای فولادی ضدزنگ در داخل محفظه قرار میگیرند.
خشککنهای مدل cGMP برای خشککردن محصولات خاص طراحی شدهاند.
Disc Dryer
هنگامی که به دنبال یک خشککن با سرعت کم و غیرمستقیم هستید، خشککن دیسکی میتواند گزینه خوبی باشد. مناسب برای گرم کردن و خنک کردن انواع مختلف محصولات مانند کیک فیلتر، پودر، مواد چسبناک و گرانول، اغلب برای موادی که نیاز به زمان ماندگاری بسیار طولانی دارند یا مواد چسبنده با اختلاط مجدد استفاده میشود. دیسک خشککن از هوای داغ یا گاز به عنوان محیط خشککن در ترکیب با ژاکت گرمایش استفاده میکند. این خشککن با انتقال حرارت بالا از 85 تا 300 وات بر مترمربع کلوین با نسبت سطح/حجم بالا کار میکند.
