Améliorer la production de sécheurs à lit fluidisé grâce à la technologie dessiccante, partie 1

Par Scott Haynes et Mario Ranieri, Munters Corporation-Division Cargocaire

Note de l'éditeur : cet article en deux parties traite de l'utilisation de la technologie des dessicants dans une usine de fabrication pharmaceutique. La partie 1 examine les problèmes critiques liés au séchage des produits pharmaceutiques, tandis que la partie 2 traite de techniques de dessiccation spécifiques, y compris le dessicant par dessiccation Cargocaire HoneyCombe.

Un audit dans une société pharmaceutique du New Jersey fabriquant plus d'une douzaine de médicaments sur ordonnance a montré une opportunité d'augmenter le débit pendant les mois d'été en diminuant l'humidité du processus. Comment pouvons-nous atteindre les niveaux d'humidité en hiver, même pendant les journées chaudes et humides de l'été ? Par déshumidification déshydratante. Pour tout processus ou chaîne de production qui semble fonctionner mieux, plus rapidement ou avec une qualité de produit supérieure en hiver par rapport à l'été, il y a de fortes chances qu'il s'agisse d'un problème lié à un excès d'humidité.

Trois variables interviennent dans le séchage des produits pharmaceutiques : la température, la vitesse de l'air et l'humidité. Les trois variables sont parfois limitées par le produit lui-même. Par exemple, les grosses particules fragiles peuvent être endommagées par des vitesses d'air élevées et nécessitent donc des températures plus élevées ou de l'air plus sec (moins d'humidité) pour compenser la réduction de vitesse.

De nombreux produits pharmaceutiques sont sensibles à la température. Par conséquent, pour avoir un débit de production adéquat, il faut compenser un manque de chaleur en augmentant la vitesse de l'air et en diminuant l'humidité. Une vitesse d'air plus élevée est obtenue en utilisant un lit fluidisé, tandis qu'un moyen efficace d'obtenir un air plus sec consiste à faire passer l'air à travers un déshydratant avant que l'air n'entre en contact avec le produit.

La combinaison du système de déshumidification par dessicant et du lit fluidisé constitue le système de traitement et de séchage en lit fluidisé. Les sécheurs à lit fluidisé sont bien connus pour leur capacité à réduire considérablement le temps de séchage par rapport aux sécheurs à plateaux et aux sécheurs sous vide. Le processus de séchage est isotherme et le taux de séchage élevé entraîne un refroidissement par évaporation qui maintient les températures du produit basses tout en fournissant des températures de séchage élevées du système de traitement d'air au sécheur à lit fluidisé.

Les systèmes à lit fluidisé sont normalement configurés de telle sorte que l'air pour la fluidisation et le séchage soit aspiré de l'extérieur du bâtiment à travers des préfiltres et, dans notre exemple, à travers un serpentin de protection contre le gel, un déshumidificateur à dessiccation, un humidificateur, un réchauffeur final, un dispositif de contrôle de la température et HEPA filtres finaux. En sortant du lit de produit, l'air chargé d'humidité passe à travers un certain type de produit/filtre à air, un ventilateur, éventuellement un filtre final et est rejeté dans l'atmosphère.

Le séchage en lit fluidisé est rapide car toute la surface du produit est exposée au flux d'air à volume élevé. La chaleur est transférée à la surface du produit par convection. L'action de mélange vigoureuse du lit fluidisé rend le processus isotherme, une condition souhaitable pour opérer avec des matériaux sensibles à la température. En utilisant un sécheur par dessiccant, les fabricants pharmaceutiques peuvent réduire encore plus le temps nécessaire pour sécher un lot qu'avec la technologie de réfrigération conventionnelle en raison du point de rosée extrêmement bas de la technologie dessiccant.

Fonctionnement de la déshumidification par dessiccation Dans l'usine, avant que l'air extérieur n'atteigne le sécheur à lit fluidisé, il passe par des serpentins de préchauffage et de refroidissement. L'air de traitement passe ensuite à travers un déshumidificateur à adsorption Cargocaire HCD-4500 qui assèche l'air à un point de rosée très bas de 12°C ou 10 gr/lb, correspondant aux meilleurs points de rosée en fonctionnement hivernal. Enfin, l'air se déplace à nouveau à travers les serpentins de refroidissement et de chauffage et est acheminé vers le sécheur Glatt au niveau d'humidité et de température requis entre 54,5 °C et 77 °C à 10 gr/lb.

Depuis l'installation du déshumidificateur déshydratant en août 1996, les temps de séchage d'un lot de granulés de produits cardiovasculaires ont diminué de 15 % pendant l'été. En raison d'améliorations importantes comme celle-ci, la majorité des installations de fabrication pharmaceutique utilisent des systèmes de déshumidification basés sur le refroidissement et/ou dessiccatifs pour éliminer l'humidité des opérations.

Déshumidification par refroidissementLa déshumidification par refroidissement est la méthode la plus courante pour éliminer l'humidité de l'air. La plupart des climatiseurs se déshumidifient en refroidissant. Le principe de base est que l'air froid ne peut pas retenir l'humidité aussi bien que l'air chaud - l'air est refroidi pour expulser l'humidité par condensation. Pour illustrer ce principe, pensez à un verre froid de soda ou de bière pendant l'été et l'hiver. En été, une humidité élevée condense une grande quantité d'humidité - En hiver, l'air a moins d'humidité, donc moins de condensation sur la surface froide du verre. Le refroidissement à détente directe (DX) est la méthode la plus largement appliquée - la plupart des unités de climatisation sont de type DX. Le principe de base est que la chaleur est déplacée d'un flux d'air à un autre en chauffant un gaz et en le déplaçant avec un compresseur. Une unité spécifique est le déshumidificateur "Cool-Reheat", un style "Sears", qui refroidit l'air pour le déshumidifier, puis utilise la chaleur rejetée pour réchauffer l'air après qu'il a été déshumidifié. Étant donné que tous les BTU sont utilisés efficacement, cette méthode est considérée comme la plus économe en énergie de tous les déshumidificateurs - tous les BTU sont utilisés efficacement.

Avantages du refroidissement

Fin de la partie 1

Pour plus d'informations, contactez Mario Ranieri, Business Development Engineer, Munters Corporation-Cargocaire Division, 79 Monroe St, Amesbury, MA 01913. Tél. : 508-388-0600.

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