İlaç endüstrisinde, üretim süreçlerinin verimliliği ve ürün kalitesinde kritik öneme sahip olan akışkan yataklı kurutucular (FBD), sıklıkla tercih edilen ekipmanlardır. Bu sofistike cihazlar, aktif farmasötik içeriklerin (API) ve diğer ilaç bileşenlerinin hassas ve etkili bir şekilde kurutulmasını sağlar. Akışkan yataklı kurutucular, yüksek ısı ve kütle transferi verimliliği sağlayarak ürünlerin istenen nem içeriği ve partikül boyutlarına ulaşmasını mümkün kılar. Bu teknoloji ilaçların stabilitesini, biyoyararlanımını ve genel etkinliğini artırarak, modern ilaç üretiminin temel taşlarından biri haline gelmiştir. Akışkan yataklı kurutucuların kullanımı, ilaç endüstrisindeki yenilik ve kalite standartlarının sürekli yükselmesine katkıda bulunmaktadır.
Akışkan yataklı kurutucunun temel ilkesi, katı maddelerin (genellikle granül veya toz halindeki partiküller) bir sıvı gibi davranmalarını sağlamaktır. Proses, hava veya başka bir gazın yukarı doğru, katı maddenin tabanından geçirilmesiyle sağlanır. Bu sayede katı maddenin akışkanlaşması fenomeni ortaya çıkar. Hava/gaz akışı katı partiküller üzerinde bir kaldırma kuvveti oluşturur. Bu havanın şiddeti arttıkça partiküller yukarı doğru kaldırılır ve birbirlerine karşı sürtünme ve çarpışma eylemlerine başlarlar. Belirli bir hava/gaz akış hızında, partiküller tamamen birbirinden ayrılır ve serbestçe hareket ederler. Bu noktada, katı partiküller sıvının özelliklerini taklit eder; yani, akışkan gibi davranırlar. Akışkanlaşmış yatakta (Fluidized Bed), partiküller sürekli hareket halindedir, bu da sıvıların akışkanlığına benzer bir etki yaratır. Katılar arasındaki boşluklar eşit olarak dağılır ve partiküller bir sıvının atomları gibi davranır. Akışkanlaşma süreci sırasında, yatak (fluidized ben) genişler ve partiküller arasındaki mesafe artar. Bu genişleme, sıvılarda görülen hacim değişikliklerine benzer. Yatak genişlemesi, akışkan yatakta bir dinamik denge durumudur. Yani, hava/gaz akışı ve katı partiküllerin yer çekimi arasında bir denge oluşur. Bu denge, yatak içindeki partiküllerin sürekli hareket halinde olmasını ve dolayısıyla sıvı gibi akışkan davranışı sergilemesini sağlar. Birbiri ile etkileşim halinde bulunan partiküller yüksek ısı ve kütle transfer verimliliğine katkıda bulunurlar.
Akışkan yataklı kurutucularda kullanılan hava sıcaklığı, uygulamaya ve kurutulacak malzemenin özelliklerine bağlı olarak değişebilir. Genel olarak, hava sıcaklığı birkaç yüz dereceden -örneğin, 100°C'den 300°C'ye kadar- kadar değişebilir. Ancak çoğu uygulamada hava sıcaklığı, malzemenin termal kararlılığını ve kurutma sürecinin gerekliliklerini göz önünde bulundurarak belirlenir. Akışkan yataklı kurutucularda giriş havasını ısıtma yöntemi genellikle işlemin gereksinimlerine, kullanılabilir enerji kaynaklarına ve maliyet etkinliğine bağlı olarak değişir. İki yaygın ısıtma yöntemi buhar ve elektrik rezistansıdır.
Buharla Isıtma:
- Buhar, endüstriyel kurutma süreçlerinde sıkça kullanılan bir ısıtma yöntemidir. Buhar, ısı eşanjörleri aracılığıyla hava akışına dolaylı olarak ısı transferi yapar. Bu yöntem, özellikle büyük ölçekli uygulamalarda ve buharın zaten mevcut olduğu tesislerde tercih edilir.
- Buharla ısıtma, genellikle verimli ve enerjiyi yeniden kullanma (örneğin, atık ısıyı geri kazanım) açısından avantajlıdır. Ancak, buhar üretim ve dağıtım sistemi gerektirir.
Elektrik Rezistansı ile Isıtma:
- Elektrikli ısıtıcılar (rezistanslar), hava akışını doğrudan ısıtmak için kullanılabilir. Bu yöntem, genellikle küçük veya orta ölçekli uygulamalar ve pilot tesislerde popülerdir.
- Elektrik rezistansı ile ısıtma, basit ve kolay kontrol edilebilir olması nedeniyle tercih edilebilir. Ancak, elektrik maliyetleri ve enerji verimliliği gibi faktörler göz önünde bulundurulmalıdır.
Uygulamanın ölçeği, enerji maliyetleri, ısıtma ihtiyacının miktarı ve mevcut altyapı, hangi ısıtma yönteminin seçileceğini belirlemede önemli faktörlerdir. Bazı durumlarda, bu iki yöntem kombinasyonu (hibrit ısıtma) veya alternatif enerji kaynakları (gaz yakıcılar) da kullanılabilir.
Silikajel Rotorlu Kimyasal Nem Alma Cihazları
Nem alma cihazı entegrasyonu:
Akışkan yataklı kurutucularda mevsimsel etkiye bağlı olarak değişen mutlak nem miktarı kurutma verimliliğine direkt olarak etki etmektedir. Sisteme giriş yapan hava ne kadar nemli olursa, o kadar az kurutma kapasitesine sahip olur. Nemli hava, kurutulacak malzemeden nem almak için daha az kapasiteye sahip olduğundan, kurutma süreci daha uzun sürebilir. Daha nemli havayı ısıtmak daha fazla enerji gerektireceğinden özellikle yaz mevsiminde hava çok nemli olduğunda kurutucunun enerji verimliliğini düşecektir. Yaz aylarında daha fazla su buharı içeren yüksek mutlak nemli havanın özgül ısı kapasitesi kuru havanınkinden fazladır. Özgül ısı kapasitesi, bir maddenin sıcaklığını belirli bir miktar artırmak için gereken enerji miktarını ifade eder. Bu da, aynı sıcaklık artışını elde etmek için su buharı içeren, yüksek mutlak nemli bir havayı ısıtmanın kuru havaya nazaran daha fazla enerji gerektiği anlamına gelir. Su buharı, oluşurken çevresinden buharlaşma ısısı alır. Bu ısı, suyun sıvı fazdan gaz fazına geçerken emdiği enerjidir. Nemli hava ısıtıldığında, bu buharlaşma ısısını telafi etmek için ekstra enerji gereklidir. Bu nedenle mevsimsel değişikliklere bağlı olarak, kurutma sürecinin verimliliğini ve ürün kalitesini korumak için kurutucunun işletme parametreleri (örneğin, hava akış hızı, sıcaklık) nem seviyelerine uyum sağlamak için ayarlanmalıdır.
Kurutma sürecinin etkinliği, proses giriş hava şartının stabil olmasına bağlıdır. Mevsimsel etkinin sebep olduğu kapasite ve ürün kalite değişikliklerinin sabit forma getirilmesi giriş hava şartının sabit olması ile ilişkilidir. Nem alma cihazlarının giriş hava nemini tahliye ederek, proses içerisine yaz/kış mevsimsel etkiden bağımsız stabil kararlılıkta kuru hava vermesi ile sistem daha kararlı hale gelir ve üretimde standart yakalanmış olur. Desikant rotorlu endüstriyel nem alma cihazlarının, prosesin girişine filtre öncesine entegrasyonu en doğru olan yöntemdir. Akışkan yataklı kurutucuların fanı ve fan basıncı ile sisteme entegre edilecek nem alma cihazının fan basıncı birbirini çiğnememeli ve otomasyon alt yapısı uyumlu olacak şekilde FBD fanı yavaşladığında aynı şekilde nem alma cihazı fanı da yavaşlamalı sistemde ikilik yaratmamalıdır. Prosese gönderilecek havayı sisteme üfleyecek fanların senkronizasyonu nem alma cihazının kapasite çıktısı üretebilmesi ve aynı zamanda proses kararlılığı açısından önemlidir. Akışkan yataklı kurutucuya (FBD - Fluidized Bed Dryer) giriş yapacak havayı kararlı forma getirecek nem alma cihazına giriş yapacak hava, önce chiller suyu ile beslenen bir ön soğutma bataryası ile buluşur. Burada dış ortamdan alınan sıcak, nemli ve enerjisi yüksek havanın kuru termometre sıcaklığı ve mutlak nemi azaltılarak nem alma cihazına gönderilir. Nem alma cihazından sıcak ve kuru şekilde çıkış yapan hava filtrasyon aşamasına geçerek prosese gönderilmeden partiküllerden arındırılır. Doğru konfigüre edilmiş ve FBD üreticisi ile entegre olarak çalıştırılan otomasyon altyapısına sahip nem alma cihazları sayesinde üründe yaşanması olası kalite dalgalanmalarının, değişken kurutma sürelerinin ve ürün bozukluklarının önüne geçilmiş olunur.
NKT – Nem Kontrol Teknolojileri olarak, uzman mühendislik ekibimiz ile müşterilerimize en uygun endüstriyel nem alma cihazı çözümlerini sunarak akışkan yataklı kurutma (FBD) proseslerinde komple sistem tasarımlarımız ile enerji verimli, yüksek performanslı çözüm önerileri sunuyoruz.